William Thomson, Lord Kelvin - biografia słynnego fizyka, wynalazcy i inżyniera
William Thomson urodził się w stolicy Irlandii Północnej — Belfaście 26 czerwca 1824 r. Jego szkocki ojciec, po śmierci żony w 1830 r., przeniósł się wraz z dwoma synami do Glasgow, gdzie został profesorem matematyki na miejscowym uniwersytecie . Dzieci otrzymały doskonałe wykształcenie w domu. W wieku 8 lat William zaczął uczęszczać na wykłady ojca, aw wieku 10 lat został zapisany jako student na uniwersytecie.
Będąc bogatym człowiekiem, jego ojciec dużo podróżował z synami. W wieku 12 lat William biegle władał czterema lub pięcioma językami. Doskonalenie wiedzy matematycznej kontynuowano na Uniwersytecie w Cambridge (1841-1845). Piętnastoletni student zaczął pisać i publikować swoje prace. Jego pierwszy opublikowany artykuł ukazał się w Cambridge Mathematical Journal w maju 1841 r. Była to obrona i wyjaśnienie niektórych podstawowych twierdzeń „analizy harmonicznej” Fouriera.
Wykazując wczesne zdolności matematyczne, Thomson stał się znakomitym matematykiem, a jednocześnie dobrze zapoznał się ze współczesnym stanem fizyki.
James, Margaret z Janet, Helen, Peggy, William Jr., William Sr. (od lewej do prawej)
Osiągnięte wyniki nie wiążą się z żadnymi ograniczeniami w życiu osobistym, prywatności itp. Thomson w życiu był wesoły, towarzyski, dużo podróżował i starał się nie ograniczać w niczym. Sukces towarzyszy mu.
Thomson doskonalił swoje umiejętności jako eksperymentator przez kilka miesięcy w laboratorium słynnego francuskiego fizyka, członka paryskiej Akademii Nauk, Henri Victora Regno (1810-1878), który był wówczas profesorem w Collège de France. Thomson docenił nabyte umiejętności.
Studia dobiegły końca, a stanowisko kierownika katedry fizyki na Uniwersytecie w Glasgow zostało natychmiast zwolnione, na które w 1846 roku wybrano 22-letniego Williama Thomsona. Naukowiec zakończył profesurę w sędziwym wieku — 1 października 1899 r., Ale do końca życia zajmował się pracą naukową. Uniwersytet uznał zasługi Thomsona, wybierając go na prezydenta w 1904 roku.
Williama Thomsona, 1869
Zainteresowania naukowe Thomsona są bardzo różnorodne. Dużo czasu poświęca rozwiązywaniu problemów inżynierskich. Wystarczy zauważyć, że naukowiec zajmował się matematyką, termodynamiką, elektrotechniką, komunikacją, gazem i hydrodynamiką, astro- i geofizyką. W sumie napisał ponad 650 traktatów, wspomnień itp.
Prace z zakresu elektrostatyki, elektryczności i magnetyzmu zaczęły pojawiać się w 1845 roku. Od początku swojej kariery pedagogicznej Thomson musiał zacząć organizować eksperymenty demonstracyjne, aw miarę zdobywania doświadczenia zaczął przeprowadzać testy eksperymentalne własnych badań teoretycznych. Wyniki prac teoretycznych i eksperymentalnych są często omawiane z tak wybitnymi naukowcami, jak M. Faraday i D. Maxwell.
Często zdarza się, że słowa przypisywane są konkretnym postaciom, które nigdy ich nie wypowiedziały.William Thomson, lepiej znany jako Lord Kelvin, nie może zostać uniewinniony przez żaden sąd za twierdzenie o śmierci fizyki w 1900 roku… chociaż nigdy tego nie zrobił. Zgodnie z popularną wersją i w świetle wielkiego postępu, jaki dokonał się w fizyce pod koniec XIX wieku, w 1900 roku Kelvin zwrócił się do Brytyjskiego Stowarzyszenia Postępu Nauki z następującymi słowami: „Nic nowego w fizyce nie zostało odkryte. Pozostały tylko coraz dokładniejsze pomiary. „Naukowa trajektoria Kelvina nie przypomina trajektorii człowieka podatnego na błędy w ocenie tej wielkości. Jego uprzywilejowane miejsce na naukowym Olimpie jest zapewnione przez jego liczne zasługi.
— Javier Janes Lord Kelvin i koniec fizyki, którego nigdy nie przewidział
Dziś jego nazwisko jest szczególnie dobrze znane jako eponim Międzynarodowego Systemu Temperatury, co jest określeniem honorującym jego precyzję obliczanie zera bezwzględnego około -273,15 stopni Celsjusza. Ale jego wkład był znaczący w kształtowaniu termodynamiki, opracowaniu matematycznego sformułowania elektryczności i utorowaniu drogi do zrozumienia związku między materią a energią.
Praca wynalazcy i inżyniera doprowadziła go do doskonałych kompasów nawigacyjnych, a przede wszystkim sławę i fortunę zyskał dzięki pracy w telegrafii i wysiłkom na rzecz promocji projektu kabla transatlantyckiego.
William Thomson (Lord Kelvin) ze swoim kompasem, 1902.
W tym krótkim artykule biograficznym skupimy się na twórczości naukowca z dziedziny telekomunikacji.
Pierwsze znaczące rezultaty praktyczne Thomson osiągnął w procesie udziału w budowie transatlantyckiej linii telegraficznej.
Przez kilka lat po wynalezieniu telegrafu Morse'a (1844) kraje Europy i Ameryki Północnej pokryte były gęstą siecią linii telegraficznych, ale rynki zbytu i źródła surowców na innych kontynentach były poza zasięgiem komunikacji.
Bałagan! Istniał plan budowy linii telegraficznej między USA a Europą Zachodnią przez Alaskę, Cieśninę Beringa i Syberię. Przedsiębiorstwo upadło na samym początku: uruchomiono transatlantycką linię telegraficzną, a winę za to zdarzenie ponosi w dużej mierze W. Thomson.
Pierwsza próba ułożenia kabla transatlantyckiego w 1857 roku zakończyła się niepowodzeniem — kabel został przecięty. Thomson natychmiast zaczął badać jego parametry, wydał zalecenia dotyczące ulepszenia projektu.
Wcześniej (1856) udowodnił, że prędkość propagacji sygnału w kablu jest odwrotnie proporcjonalna do jego rezystancji i pojemności elektrycznej. W 1858 roku, aby rejestrować słabe sygnały telegraficzne, naukowiec wynalazł galwanometr lustrzany, na który otrzymał patent dziewięć lat później.
Sam Thomson brał udział w układaniu drugiego kabla transatlantyckiego, znajdującego się na Great Eastern - największym statku tamtych czasów (1865). Później wynalazł urządzenie do automatycznego rejestrowania telegramów zwane rejestratorem syfonowym.
Thomson po raz pierwszy rozpoczął pracę w telekomunikacji w 1856 roku, stając się członkiem Atlantic Telegraph Company i przez całe życie kontynuował pracę w telegrafii, a następnie w telefonii.
Telegraf kablowy dał impuls do naukowych pomiarów elektrycznych (określanie rezystancji miedzi i izolacji, a także pojemności kabli).
Great Eastern był największym statkiem na świecie, kiedy położył pierwszy kabel transatlantycki w 1866 roku. Żelazny statek miał 211 metrów długości i przewoził ponad 1000 kilometrów kabla.
Kabel telegraficzny do Great Eastern
Ładowanie transatlantyckiego kabla telegraficznego na Wielki Wschód, 1866.
Rejestrator pułapek telegraficznych firmy Muirhead & Co. Sp. z o.o. ze stacji kablowej Ballingskelligs w Republice Irlandii. Stacja ta została otwarta w 1873 roku, zaledwie dziewięć lat po Wielkiej Podróży Wschodniej, która położyła pierwszy udany kabel podmorski przez Ocean Atlantycki. Rejestrator syfonowy został wynaleziony przez Lorda Kelvina w 1867 roku do użytku z nowym transatlantyckim kablem telegraficznym.
Silnik Williama Thomsona, 1871.
Woltomierz Williama Thomsona, wczesny miernik różnicy potencjałów, około połowy lat osiemdziesiątych XIX wieku
Oczywiście nie jest możliwe wymienienie wszystkich osiągnięć naukowca i wynalazcy w małej notatce, ale nie możemy nie wspomnieć o formule Thomsona uzyskanej w 1853 r. Do obliczania częstotliwości rezonansowej obwodu oscylacyjnego.
Jego uwagę przykuło również przesyłanie i dystrybucja energii elektrycznej. W 1879 r., zeznając przed komisją sejmową w sprawie transmisji elektrycznej, wykazał, że możliwe jest przeniesienie z oszczędnością 21 000 KM. pod ciśnieniem 80 000 woltów w odległości 300 mil. Dwa lata później przedstawił British Association artykuł zatytułowany „The Economics of Metallic Electric Conductors”.
w 1890 rokuzostał mianowany przewodniczącym Międzynarodowej Komisji Niagara, która bada, raportuje i przyznaje plany wytwarzania i przesyłu energii elektrycznej z wodospadu Niagara.
William Thomson był powiązany z mniejszym biznesem o tym samym charakterze, położonym niedaleko jego domu, wytwarzającym elektryczność w Foyer Falls i wykorzystującym ją do produkcji aluminium przez British Aluminium Company.
Można powiedzieć, że nikt nie wynalazł większej różnorodności elektrycznych przyrządów pomiarowych do użytku standardowego, laboratoryjnego lub komercyjnego niż on.
Elektryczne przyrządy pomiarowe autorstwa Williama Thomsona
Prace Thomsona zawsze znajdują szybkie uznanie, nagrody nie spóźniały się. W 1846 został wybrany członkiem Edynburga, a pięć lat później — Royal Society of London. Jedyne smutne wydarzenia: śmierć ojca (1849) podczas epidemii cholery i śmierć żony (1870).
Eksploatacja 70 patentów, praca jako konsultant w wielu firmach (w tym w firmie Marconi) pozwoliły nie wstydzić się środków. W 1870 roku Thomson kupił luksusowy jacht „Lalla Rukh” o wyporności 126 t. Nieco później (1874) zbudował zamek na zakupionej posiadłości Nisergall w pobliżu ujścia rzeki Clyde (Szkocja). Znaczną ilość czasu spędzano na wyjazdach zagranicznych. Podczas jednego z nich naukowiec odwiedził Odessę i Sewastopol.
Lord Kelvin na jachcie „Lala Rukh” 1899.
W 1858 roku Thomson otrzymał tytuł szlachecki za sukces w układaniu kabla. W 1892 roku królowa Wiktoria przyznała mu tytuł Anglika za wielkie osiągnięcia naukowe. W ten sposób Sir Thomson został lordem Kelvinem.Nazwisko zostało wybrane dla nazwy rzeki, nad brzegiem której znajduje się Uniwersytet Glasgow.
Nowy pan automatycznie stał się członkiem Izby Lordów od 1892 roku, gdzie zajmował się sprawami szkolnictwa wyższego, techniki oraz wprowadzeniem systemu metrycznego w państwie. Był członkiem i prezesem wielu towarzystw naukowych na całym świecie, w tym członkiem honorowym Petersburskiej Akademii Nauk, odznaczony wieloma medalami honorowymi.
W 1884 r. Uniwersytet w Heidelbergu, chcąc uczcić 300-lecie swojego istnienia, pragnąc nadać mu tytuł doktora honoris causa i uznając, że jedyny dostępny mu stopień medyczny, którego jeszcze nie posiadał, nadał mu ten dyplom.
Francja mianowała go Wielkim Oficerem Legii Honorowej. Był czterokrotnie prezesem Royal Society of Edinburgh (Szkockiej Narodowej Akademii Nauk i Literatury) i dwukrotnie prezesem Institution of Electrical Engineers.
Pod koniec stulecia, bezprecedensowego w historii świata postępu cywilizacyjnego i naukowego, spoglądając wstecz i śledząc wzrost starych, początek i rozwój nowych nauk oraz ścisły związek teorii i praktyki, który udowodni, że jest to korzystne dla ludzkości, wszędzie i na każdym etapie widzimy niezwykłe dzieło uniwersalnego geniuszu — Williama Thomsona, potem Sir Williama Thomsona, a teraz Lorda Kelvina.
— JD Cormack. Z artykułu w Cassier's Magazine 1899
William Thomson, Lord Kelvin wygłasza swój ostatni wykład na Uniwersytecie w Glasgow, 1 października 1899 r.
Uniwersytet Glasgow, 1899.
Lord i Lady Kelvin z wybitnymi inżynierami General Electric, około 1900 r. Zdjęcie przedstawia także T. Commerforda Martina, Edwina W. Rice'a Jr., Charlesa P. Steinmetza i Eliu Thomsona.
Praca Lorda Kelvina zyskała uznanie na całym świecie.2500 gości przybyło, aby uczcić 50-lecie jego profesury. Uroczystość trwała trzy dni.
Pod koniec życia Kelvin został wybrany prezesem Royal Society of London (1900-1905), stanowisko to zajmował niegdyś Newton. Ostatnie dwa lata spędził walcząc z chorobą w Nethergaol, gdzie zmarł 17 grudnia 1907 roku. Został pochowany w Opactwie Westminsterskim w pobliżu grobu Newtona.
W 1924 r. hucznie obchodzono setną rocznicę urodzin naukowca. Szósty numer magazynu Electricity, poświęcony w całości Kelvinowi, ukazał się z czerwonym napisem na okładce: „Lord Kelvin's Number”.