William Thomson, Lord Kelvin - biografia slávneho fyzika, vynálezcu a inžiniera

William Thomson sa narodil v hlavnom meste Severného Írska — Belfaste 26. júna 1824. Jeho škótsky otec sa po smrti manželky v roku 1830 presťahoval so svojimi dvoma synmi do Glasgowa, kde sa stal profesorom matematiky na miestnej univerzite. . Deťom sa doma dostalo vynikajúceho vzdelania. Vo veku 8 rokov začal William navštevovať prednášky svojho otca a vo veku 10 rokov bol zapísaný ako študent na univerzitu.

Ako bohatý muž jeho otec so synmi veľa cestoval. Vo veku 12 rokov hovoril William plynule štyrmi alebo piatimi jazykmi. Zdokonaľovanie matematických vedomostí pokračovalo na univerzite v Cambridge (1841-1845). Pätnásťročný študent začal písať a publikovať svoje diela. Jeho prvá publikovaná práca sa objavila v Cambridge Mathematical Journal v máji 1841. Bola to obhajoba a objasnenie niektorých základných teorémov Fourierovej "harmonickej analýzy".

Thomson, ktorý preukázal skoré matematické schopnosti, sa stal vynikajúcim matematikom a zároveň sa dobre zoznámil s moderným stavom fyziky.

James, Margaret s Janet, Helen, Peggy, William Jr., William Sr. (zľava doprava)

Dosiahnuté výsledky nie sú spojené so žiadnymi obmedzeniami v osobnom živote, súkromí a pod. Thomson bol v živote veselý, spoločenský, veľa cestoval a snažil sa v ničom neobmedzovať. Úspech ho sprevádza.

Thomson svoje schopnosti experimentátora zdokonaľoval niekoľko mesiacov v laboratóriu slávneho francúzskeho fyzika, člena Parížskej akadémie vied Henriho Victora Regna (1810-1878), ktorý bol vtedy profesorom na Collège de France. Thomson ocenil získané zručnosti.

Štúdium sa skončilo a okamžite sa uvoľnil post vedúceho katedry fyziky na univerzite v Glasgowe, do ktorého bol v roku 1846 zvolený 22-ročný William Thomson. Vedec ukončil svoju profesúru v úctyhodnom veku - 1. októbra 1899, ale až do konca svojho života sa venoval vedeckej práci. Univerzita uznala Thomsonove zásluhy tým, že ho v roku 1904 zvolila za prezidenta.

William Thomson, 1869

Thomsonove vedecké záujmy sú veľmi rôznorodé. Veľa času trávi riešením technických problémov. Stačí poznamenať, že vedec sa zaoberal matematikou, termodynamikou, elektrotechnikou, komunikáciou, plynom a hydrodynamikou, astro- a geofyzikou. Celkovo napísal viac ako 650 pojednaní, memoárov atď.

Práce o elektrostatike, elektrine a magnetizme sa začali objavovať v roku 1845. Od začiatku svojej učiteľskej kariéry musel Thomson začať s prípravou demonštračných experimentov a keď získal skúsenosti, začal vykonávať experimentálne testy vlastného teoretického výskumu. Výsledky teoretickej a experimentálnej práce sú často diskutované s takými významnými vedcami ako M. Faraday a D. Maxwell.

Často sa stáva, že slová sa pripisujú konkrétnym postavám, ktoré ich nikdy nevyslovili.William Thomson, lepšie známy ako Lord Kelvin, nemôže byť zbavený viny žiadnym súdom za tvrdenie o smrti fyziky v roku 1900 ... aj keď to nikdy neurobil. Podľa populárnej verzie a vo svetle veľkého pokroku, ktorý urobila fyzika na konci devätnásteho storočia, sa Kelvin v roku 1900 obrátil na Britskú asociáciu pre pokrok vedy nasledujúcimi slovami: „Vo fyzike nie je nič nové. objavil . Zostávajú len ďalšie a presnejšie merania. „Kelvinova vedecká dráha nie je ako dráha človeka náchylného na chyby v úsudku takéhoto rozsahu. Výsadné miesto na vedeckom Olympe mu zabezpečujú mnohé zásluhy.

— Javier Janes Lord Kelvin a koniec fyziky, ktorý nikdy nepredvídal

Dnes je jeho meno obzvlášť dobre známe ako eponym International Temperature System, označenie, ktoré ctí jeho presné výpočet absolútnej nuly asi -273,15 stupňov Celzia. Jeho prínos bol však významný pri formovaní termodynamiky, vývoji matematickej formulácie elektriny a pri príprave cesty k pochopeniu vzťahu medzi hmotou a energiou.

Jeho práca vynálezcu a inžiniera ho priviedla k dokonalým navigačným kompasom a predovšetkým si získal slávu a bohatstvo prácou v telegrafii a úsilím o propagáciu projektu transatlantického kábla.

William Thomson (Lord Kelvin) so svojím kompasom, 1902.

V tomto krátkom životopisnom článku sa zameriame na diela vedca v oblasti telekomunikácií.

Thomson dosiahol prvé významné praktické výsledky v procese účasti na výstavbe transatlantickej telegrafnej linky.

Už niekoľko rokov po vynáleze Morseovho telegrafu (1844) boli krajiny Európy a Severnej Ameriky pokryté hustou sieťou telegrafných liniek, no odbytové trhy a zdroje surovín na iných kontinentoch boli mimo dosahu komunikácie.

Neporiadok! Existoval plán vybudovať telegrafnú linku medzi USA a západnou Európou cez Aljašku, Beringovu úžinu a Sibír. Podnik sa zrútil hneď na začiatku: spustila sa transatlantická telegrafná linka a veľkú vinu za túto udalosť mal W. Thomson.

Prvý pokus o položenie transatlantického kábla v roku 1857 skončil neúspechom - kábel bol prerezaný. Thomson okamžite začal študovať jeho parametre a dal odporúčania na zlepšenie dizajnu.

Už skôr (1856) dokázal, že rýchlosť šírenia signálu v kábli je nepriamo úmerná jeho odporu a elektrickej kapacite. V roku 1858 na registráciu slabých telegrafných signálov vedec vynašiel zrkadlový galvanometer, na ktorý získal patent o deväť rokov neskôr.

Thomson sa sám zúčastnil na položení druhého transatlantického kábla, ktorý sa nachádzal na Great Eastern - najväčšej lodi tej doby (1865). Neskôr vynašiel zariadenie na automatický záznam telegramov nazývané sifónový záznamník.

Thomson prvýkrát začal pracovať v telekomunikáciách v roku 1856, stal sa členom Atlantic Telegraph Company a celý život pokračoval v práci v telegrafii a potom v telefóne.

Káblový telegraf dal podnet na vedecké elektrické merania (určenie odporu medi a izolácie, ako aj kapacity káblov).

Great Eastern bola najväčšia loď na svete, keď položila prvý transatlantický kábel v roku 1866. Železná loď bola dlhá 211 metrov a viezla cez 1000 kilometrov kábla.

Telegrafný kábel do Great Eastern

Načítanie transatlantického telegrafného kábla na Veľký východ, 1866.

Telegrafný záznamník pascí vyrobený spoločnosťou Muirhead & Co. Ltd. z káblovej stanice Ballingskelligs v Írskej republike. Táto stanica bola otvorená v roku 1873, iba deväť rokov po Veľkej východnej plavbe, ktorá položila prvý úspešný podmorský kábel cez Atlantický oceán. Sifónový záznamník vynašiel lord Kelvin v roku 1867 na použitie s novým transatlantickým telegrafným káblom.

Motor Williama Thomsona, 1871.

Voltmeter Williama Thomsona, skorý merač rozdielu potenciálu, približne v polovici 80. rokov 19. storočia

Samozrejme, nie je možné vymenovať všetky úspechy vedca a vynálezcu v malej poznámke, ale nedá nám nespomenúť Thomsonov vzorec získaný v roku 1853 na výpočet rezonančnej frekvencie oscilačného obvodu.

Zaujal aj prenos a rozvod elektriny. V roku 1879, keď svedčil o elektrickom prenose pred parlamentným výborom, ukázal, že je možné previesť s hospodárnosťou 21 000 koní. pod tlakom 80 000 voltov vo vzdialenosti 300 míľ. O dva roky neskôr predložil Britskej asociácii dokument s názvom „Ekonomika kovových elektrických vodičov“.

V roku 1890bol vymenovaný za predsedu Medzinárodnej Niagarskej komisie, ktorá skúma, podáva správy a udeľuje ceny za plány na výrobu a prenos elektrickej energie z Niagarských vodopádov.

William Thomson bol spojený s menším podnikom rovnakého charakteru, ktorý sa nachádzal neďaleko jeho domu a vyrábal elektrinu vo Foyer Falls a využíval ju na výrobu hliníka spoločnosťou British Aluminium Company.

Dá sa povedať, že nikto nevynašiel viac rôznych elektrických meracích prístrojov pre štandardné, laboratórne alebo komerčné použitie ako on.

Elektrické meracie prístroje od Williama Thomsona

Thomsonove diela si vždy rýchlo nájdu uznanie, ocenenia nemeškali. V roku 1846 bol zvolený za člena Edinburghu a o päť rokov neskôr za člena Kráľovskej spoločnosti v Londýne. Jediné smutné udalosti: smrť otca (1849) počas epidémie cholery a smrť manželky (1870).

Využitie 70 patentov, práca konzultanta v mnohých spoločnostiach (vrátane spoločnosti Marconi) umožnili nehanbiť sa za prostriedky. V roku 1870 Thomson kúpil luxusnú jachtu „Lalla Rukh“ s výtlakom 126 ton.O niečo neskôr (1874) postavil hrad na zakúpenom panstve Nisergall pri ústí rieky Clyde (Škótsko). Značné množstvo času strávili cestovaním do zahraničia. Počas jedného z nich vedec navštívil Odesu a Sevastopoľ.

Lord Kelvin na jachte "Lala Rukh" 1899.

V roku 1858 bol Thomson vyznamenaný rytierom za úspech pri kladení kábla. V roku 1892 ho kráľovná Viktória ocenila Angličanom za veľké vedecké úspechy. Tak sa Sir Thomson stal lordom Kelvinom.Priezvisko bolo zvolené pre názov rieky, na brehoch ktorej leží Glasgowská univerzita.

Nový pán sa od roku 1892 automaticky stal členom Snemovne lordov, kde sa zaoberal otázkami vysokého školstva, techniky a zavádzania metrického systému v krajine. Bol členom a prezidentom mnohých vedeckých spoločností po celom svete, vrátane čestného člena Petrohradskej akadémie vied a bol ocenený mnohými čestnými medailami.

V roku 1884 mu univerzita v Heidelbergu na počesť 300. výročia udelila čestný titul a zistila, že mu tento diplom udelila jediný lekársky diplom, ktorý mal k dispozícii a ktorý ešte nevlastnil.

Francúzsko ho vymenovalo za veľkého dôstojníka Čestnej légie. Bol štyrikrát prezidentom Kráľovskej spoločnosti v Edinburghu (Škótska národná akadémia vied a listov) a dvakrát prezidentom Inštitútu elektrických inžinierov.

Na konci storočia, ktoré v dejinách sveta nemá obdobu v pokroku civilizácie a vedy, pri pohľade späť a sledovaní rastu starých, začiatku a rozvoja nových vied a úzkeho spojenia teórie a praxe, ktoré dokazuje, že je to prospešné pre ľudstvo, všade a v každej fáze vidíme pozoruhodné dielo univerzálneho génia – Williama Thomsona, neskôr Sira Williama Thomsona a teraz lorda Kelvina.

— JD Cormack. Z článku v Cassier's Magazine 1899

William Thomson, lord Kelvin prednášal svoju poslednú prednášku na University of Glasgow, 1. októbra 1899.

Univerzita v Glasgowe, 1899.

Lord a Lady Kelvin s prominentnými inžiniermi General Electric, okolo roku 1900. Na fotografii sú aj T. Commerford Martin, Edwin W. Rice, Jr., Charles P. Steinmetz a Eliu Thomson.

Dielo lorda Kelvina získalo celosvetové uznanie.50. výročie jeho profesúry prišlo osláviť 2500 hostí. Oslava trvala tri dni.

Na konci svojho života bol Kelvin zvolený za prezidenta Kráľovskej spoločnosti v Londýne (1900-1905), ktorú kedysi zastával Newton. Posledné dva roky strávil bojom s chorobou v Nethergaole, kde zomrel 17. decembra 1907. Pochovali ho vo Westminsterskom opátstve neďaleko Newtonovho hrobu.

V roku 1924 sa vo veľkom oslavovalo 100. výročie narodenia vedca. Šieste číslo časopisu Electricity, venované výhradne Kelvinovi, vyšlo s červeným nápisom na obálke: „Číslo lorda Kelvina“.