William Thomson, Lord Kelvin - garsaus fiziko, išradėjo ir inžinieriaus biografija

Williamas Thomsonas gimė Šiaurės Airijos sostinėje Belfaste 1824 m. birželio 26 d. Jo tėvas škotas po žmonos mirties 1830 m. su dviem sūnumis persikėlė į Glazgą, kur tapo matematikos profesoriumi vietiniame universitete. . Namuose vaikai gavo puikų išsilavinimą. Būdamas 8 metų Williamas pradėjo lankyti tėvo paskaitas, o 10 metų įstojo į universiteto studentą.

Tėvas, būdamas turtingas žmogus, daug keliavo su sūnumis. Iki 12 metų Williamas laisvai kalbėjo keturiomis ar penkiomis kalbomis. Kembridžo universitete (1841-1845) tęsėsi matematinių žinių tobulinimas. Penkiolikmetis studentas pradėjo rašyti ir leisti savo kūrinius. Pirmasis jo publikuotas straipsnis pasirodė 1841 m. gegužės mėn. Cambridge Mathematical Journal. Tai buvo kai kurių pagrindinių Furjė „harmoninės analizės“ teoremų gynimas ir paaiškinimas.

Parodęs ankstyvus matematinius gebėjimus, Thomsonas tapo puikiu matematiku ir tuo pat metu gerai susipažino su šiuolaikine fizikos būkle.

James, Margaret su Janet, Helen, Peggy, William Jr., William Sr (iš kairės į dešinę)

Pasiekti rezultatai nesusiję su jokiais asmeninio gyvenimo, privatumo ir pan. apribojimais.Tomsonas gyvenime buvo linksmas, bendraujantis, daug keliavo ir stengėsi niekuo savęs neapriboti. Jį lydi sėkmė.

Tomsonas kelis mėnesius tobulino savo, kaip eksperimentatoriaus, įgūdžius garsaus prancūzų fiziko, Paryžiaus mokslų akademijos nario Henri Victoro Regno (1810–1878), kuris tuo metu buvo Prancūzijos koledžo profesorius, laboratorijoje. Tomsonas įvertino įgytus įgūdžius.

Studijos baigėsi, o Glazgo universiteto fizikos katedros vedėjo postas iš karto atsilaisvino, į kurį 1846 metais buvo išrinktas 22 metų Williamas Thomsonas. Profesūrą mokslininkas baigė būdamas garbaus amžiaus – 1899 m. spalio 1 d., tačiau mokslinį darbą vertėsi iki pat gyvenimo pabaigos. Universitetas pripažino Tomsono nuopelnus, 1904 m. išrinkęs jį prezidentu.

Viljamas Tomsonas, 1869 m

Thomsono moksliniai interesai yra labai įvairūs. Jis daug laiko praleidžia spręsdamas inžinerines problemas. Pakanka pažymėti, kad mokslininkas užsiėmė matematika, termodinamika, elektrotechnika, komunikacijomis, dujų ir hidrodinamika, astro- ir geofizika. Iš viso jis parašė daugiau nei 650 traktatų, atsiminimų ir kt.

Elektrostatikos, elektros ir magnetizmo darbai pradėjo pasirodyti 1845 m. Nuo pat savo mokytojo karjeros pradžios Tomsonas turėjo pradėti rengti demonstracinius eksperimentus, o įgijęs patirties pradėjo vykdyti eksperimentinius savo teorinių tyrimų bandymus. Teorinio ir eksperimentinio darbo rezultatai dažnai aptariami su tokiais iškiliais mokslininkais kaip M. Faraday ir D. Maxwell.

Dažnai atsitinka taip, kad žodžiai priskiriami konkrečioms figūroms, kurios niekada jų neištarė.Williamo Thomsono, geriau žinomo kaip lordas Kelvinas, joks teismas negali atleisti nuo baudžiamosios atsakomybės už tai, kad 1900 m. tvirtino, kad fizika mirė... nors jis niekada to nepadarė. Remiantis populiaria versija ir atsižvelgiant į didelę fizikos pažangą XIX amžiaus pabaigoje, 1900 m. Kelvinas kreipėsi į Didžiosios Britanijos mokslo pažangos asociaciją šiais žodžiais: „Fizikoje dabar nėra nieko naujo. atrado. Lieka tik vis tikslesni matavimai. „Kelvino mokslinė trajektorija nėra panaši į žmogaus, linkusio į tokio masto sprendimo klaidas, trajektoriją. Jo privilegijuotą vietą mokslo Olimpe užtikrina daugybė jo nuopelnų.

— Javieras Janesas Lordas Kelvinas ir fizikos pabaiga, kurios jis niekada nenumatė

Šiandien jo vardas ypač gerai žinomas kaip Tarptautinės temperatūros sistemos eponimas – pavadinimas, kuriuo pagerbiamas jo tikslus. apskaičiuojant absoliutųjį nulį apie -273,15 laipsnių Celsijaus. Tačiau jo indėlis buvo reikšmingas formuojant termodinamiką, plėtojant matematinę elektros formulę ir atveriant kelią suprasti materijos ir energijos ryšį.

Jo, kaip išradėjo ir inžinieriaus, darbas paskatino jį sukurti tobulus navigacinius kompasus, o visų pirma šlovės ir turtų jis pelnė dirbdamas telegrafijos srityje ir stengdamasis reklamuoti transatlantinio kabelio projektą.

Williamas Tomsonas (lordas Kelvinas) su savo kompasu, 1902 m.

Šiame trumpame biografiniame straipsnyje daugiausia dėmesio skirsime mokslininko darbams telekomunikacijų srityje.

Tomsonas pasiekė pirmųjų reikšmingų praktinių rezultatų dalyvaudamas transatlantinės telegrafo linijos tiesimo procese.

Kelerius metus po Morzės telegrafo išradimo (1844 m.) Europos ir Šiaurės Amerikos šalys buvo padengtos tankiu telegrafo linijų tinklu, tačiau pardavimo rinkos ir žaliavų šaltiniai kituose žemynuose buvo nepasiekiami ryšiams.

Netvarka! Buvo planas nutiesti telegrafo liniją tarp JAV ir Vakarų Europos per Aliaską, Beringo sąsiaurį ir Sibirą. Įmonė žlugo pačioje pradžioje: pradėjo veikti transatlantinė telegrafo linija, o dėl šio įvykio daugiausia kaltas W.Thomsonas.

Pirmasis bandymas nutiesti transatlantinį kabelį 1857 metais baigėsi nesėkme – kabelis buvo nupjautas. Thomsonas nedelsdamas pradėjo tyrinėti jo parametrus, pateikė rekomendacijas, kaip tobulinti dizainą.

Anksčiau (1856 m.) jis įrodė, kad signalo sklidimo greitis kabeliu yra atvirkščiai proporcingas jo varžai ir elektrinei talpai. 1858 m., norėdamas registruoti silpnus telegrafo signalus, mokslininkas išrado veidrodinį galvanometrą, kuriam po devynerių metų gavo patentą.

Pats Thomsonas dalyvavo tiesiant antrąjį transatlantinį kabelį, esantį Didžiajame rytuose – didžiausiame to meto laive (1865 m.). Vėliau jis išrado automatinį telegramų įrašymo įrenginį, vadinamą sifoniniu įrašymo įrenginiu.

Thomsonas pirmą kartą pradėjo dirbti telekomunikacijų srityje 1856 m., tapdamas Atlantic Telegraph Company nariu, o visą gyvenimą tęsė telegrafo, o vėliau ir telefonijos darbą.

Kabelinis telegrafas davė impulsą moksliniams elektros matavimams (nustatant vario ir izoliacijos varžą, taip pat kabelių talpą).

„Great Eastern“ buvo didžiausias laivas pasaulyje, kai 1866 m. nutiesė pirmąjį transatlantinį kabelį. Geležinis laivas buvo 211 metrų ilgio ir gabeno daugiau nei 1000 kilometrų kabelio.

Telegrafo kabelis į Great Eastern

Transatlantinio telegrafo kabelio pakrovimas į Didžiuosius Rytus, 1866 m.

Telegrafo spąstų įrašymo įrenginys, pagamintas Muirhead & Co. Ltd. iš Ballingskelligs kabelinės stoties Airijos Respublikoje. Ši stotis buvo atidaryta 1873 m., praėjus vos devyneriems metams po Didžiosios Rytų kelionės, kurios metu per Atlanto vandenyną buvo nutiestas pirmasis sėkmingas povandeninis kabelis. Lordas Kelvinas 1867 m. išrado sifoninį įrašymo įrenginį, skirtą naudoti su naujuoju transatlantiniu telegrafo kabeliu.

Williamo Thomsono variklis, 1871 m.

Williamo Thomsono voltmetras, ankstyvas potencialų skirtumo matuoklis, maždaug 1880-ųjų viduryje

Žinoma, visų mokslininko ir išradėjo pasiekimų nedideliu užrašu išvardinti neįmanoma, tačiau negalime neprisiminti 1853 metais gautos Tomsono formulės, skirtos svyruojančios grandinės rezonansiniam dažniui apskaičiuoti.

Jo dėmesį patraukė ir elektros perdavimas bei skirstymas. 1879 m., liudydamas apie elektrinį transmisiją parlamentiniame komitete, jis parodė, kad galima perduoti naudojant 21 000 AG ekonomiją. esant 80 000 voltų slėgiui 300 mylių atstumu. Po dvejų metų jis pateikė pranešimą Britų asociacijai „Metalinių elektros laidininkų ekonomika“.

1890 metaisjis buvo paskirtas Tarptautinės Niagaros komisijos, kuri nagrinėja, teikia ataskaitas ir apdovanoja elektros energijos gamybos ir perdavimo iš Niagaros krioklio planus, pirmininku.

Williamas Thomsonas buvo susijęs su mažesniu tokio pat pobūdžio verslu, esančiu netoli nuo jo namų, gaminančiu elektros energiją Foyer Falls ir naudojusiu ją aliuminiui gaminti Britanijos aliuminio įmonėje.

Galima sakyti, kad niekas nėra išradęs daugiau įvairių elektrinių matavimo prietaisų, skirtų standartiniam, laboratoriniam ar komerciniam naudojimui, nei jis.

William Thomson elektriniai matavimo prietaisai

Tomsono darbai visada sulaukia greito pripažinimo, apdovanojimai nevėlavo. 1846 m. ​​jis buvo išrinktas Edinburgo, o po penkerių metų - Londono karališkosios draugijos nariu. Vieninteliai liūdni įvykiai: tėvo mirtis (1849 m.) per choleros epidemiją ir žmonos mirtis (1870 m.).

70 patentų išnaudojimas, konsultanto darbas daugelyje įmonių (tarp jų ir Marconi įmonė) leido nesigėdyti priemonių. 1870 metais Tomsonas nusipirko prabangią 126 tonų talpos jachtą „Lalla Rukh“, kiek vėliau (1874 m.) įsigytoje Nisergall dvare prie Klaido upės žiočių (Škotija) pastatė pilį. Nemažai laiko praleista keliaujant į užsienį. Per vieną iš jų mokslininkas lankėsi Odesoje ir Sevastopolyje.

Lordas Kelvinas jachtoje „Lala Rukh“ 1899 m.

1858 m. Tomsonas buvo įšventintas į riterius už sėkmę tiesiant kabelį. 1892 metais karalienė Viktorija apdovanojo jį anglu už didelius mokslo pasiekimus. Taip seras Tomsonas tapo lordu Kelvinu.Pavardė pasirinkta upės, ant kurios krantų yra Glazgo universitetas, pavadinimui.

Naujasis lordas nuo 1892 metų automatiškai tapo Lordų rūmų nariu, kur sprendė aukštojo mokslo, technologijų ir metrinės sistemos įvedimo šalyje klausimus. Jis buvo daugelio pasaulio mokslo draugijų narys ir prezidentas, tarp jų ir Sankt Peterburgo mokslų akademijos garbės narys, apdovanotas daugybe garbės medalių.

1884 m. Heidelbergo universitetas, minint savo 300 metų jubiliejų, norėdamas jam suteikti garbės laipsnį ir sužinojęs, kad vienintelis jo turimas medicinos laipsnis, kurio jis dar neturėjo, suteikė jam šį diplomą.

Prancūzija paskyrė jį Garbės legiono didžiuoju karininku. Jis keturis kartus buvo Karališkosios Edinburgo draugijos (Škotijos nacionalinės mokslo ir literatūros akademijos) prezidentas ir du kartus Elektros inžinierių instituto prezidentas.

Šimtmečio pabaigoje, neprilygstamai pasaulio istorijoje civilizacijos ir mokslo pažangoje, žvelgiant atgal ir atsekant senųjų mokslų augimą, naujųjų mokslų pradžią ir raidą bei glaudžią teorijos ir praktikos sąjungą. įrodo, kad tai naudinga žmonijai, visur ir kiekviename etape matome nuostabų universalaus genijaus – Williamo Thomsono, vėliau sero Williamo Thomsono, o dabar lordo Kelvino – darbą.

— JD Cormack. Iš straipsnio Cassier's Magazine 1899 m

Williamas Thomsonas, lordas Kelvinas, skaitęs paskutinę paskaitą Glazgo universitete, 1899 m. spalio 1 d.

Glazgo universitetas, 1899 m.

Lordas ir ledi Kelvinai su žymiais „General Electric“ inžinieriais, maždaug 1900 m. Nuotraukoje taip pat pavaizduoti T. Commerford Martin, Edwin W. Rice, Jr., Charles P. Steinmetz ir Eliu Thomson.

Lordo Kelvino darbai sulaukė pasaulinio pripažinimo.Švęsti jo profesūros 50-mečio atvyko 2500 svečių. Šventė truko tris dienas.

Gyvenimo pabaigoje Kelvinas buvo išrinktas Londono karališkosios draugijos prezidentu (1900–1905 m.), šias pareigas kadaise ėjo Niutonas. Pastaruosius dvejus metus jis praleido kovodamas su liga Nethergaolyje, kur mirė 1907 m. gruodžio 17 d. Jis buvo palaidotas Vestminsterio abatijoje netoli Niutono kapo.

1924 metais buvo plačiai minimos mokslininko 100-osios gimimo metinės. Šeštasis žurnalo „Elektra“ numeris, skirtas tik Kelvinui, išėjo su raudonu užrašu ant viršelio: „Lordo Kelvino numeris“.