William Thomson, Lord Kelvin - μια βιογραφία του διάσημου φυσικού, εφευρέτη και μηχανικού

Ο William Thomson γεννήθηκε στην πρωτεύουσα της Βόρειας Ιρλανδίας — Μπέλφαστ στις 26 Ιουνίου 1824. Ο Σκωτσέζος πατέρας του, μετά το θάνατο της συζύγου του το 1830, μετακόμισε με τους δύο γιους του στη Γλασκώβη, όπου έγινε καθηγητής μαθηματικών σε τοπικό πανεπιστήμιο. . Τα παιδιά έλαβαν εξαιρετική εκπαίδευση στο σπίτι. Σε ηλικία 8 ετών, ο William άρχισε να παρακολουθεί τις διαλέξεις του πατέρα του και σε ηλικία 10 ετών γράφτηκε ως φοιτητής στο πανεπιστήμιο.

Όντας πλούσιος, ο πατέρας του ταξίδευε πολύ με τους γιους του. Σε ηλικία 12 ετών, ο Γουίλιαμ μιλούσε άπταιστα τέσσερις ή πέντε γλώσσες. Η βελτίωση των μαθηματικών γνώσεων συνεχίστηκε στο Πανεπιστήμιο του Cambridge (1841-1845). Ο δεκαπεντάχρονος μαθητής άρχισε να γράφει και να δημοσιεύει τα έργα του. Η πρώτη του δημοσιευμένη εργασία εμφανίστηκε στο Cambridge Mathematical Journal τον Μάιο του 1841. Ήταν μια υπεράσπιση και διευκρίνιση ορισμένων θεμελιωδών θεωρημάτων της «αρμονικής ανάλυσης» του Fourier.

Δείχνοντας πρώιμες μαθηματικές ικανότητες, ο Τόμσον έγινε εξαιρετικός μαθηματικός και ταυτόχρονα γνώρισε καλά τη σύγχρονη κατάσταση της φυσικής.

Ο Τζέιμς, η Μάργκαρετ με τη Τζάνετ, η Έλεν, η Πέγκυ, ο Γουίλιαμ Τζούνιορ, ο Γουίλιαμ Πρεσβύτερος (από αριστερά προς τα δεξιά)

Τα επιτευχθέντα αποτελέσματα δεν συνδέονται με κανέναν περιορισμό στην προσωπική ζωή, την ιδιωτικότητα κ.λπ. Ο Τόμσον στη ζωή ήταν ευδιάθετος, κοινωνικός, ταξίδευε πολύ και προσπαθούσε να μην περιορίζεται σε τίποτα. Η επιτυχία τον συνοδεύει.

Ο Τόμσον αλίευσε τις δεξιότητές του ως πειραματιστής για αρκετούς μήνες στο εργαστήριο του διάσημου Γάλλου φυσικού, μέλους της Ακαδημίας Επιστημών του Παρισιού, Henri Victor Regno (1810-1878), ο οποίος ήταν τότε καθηγητής στο Collège de France. Ο Τόμσον εκτίμησε τις δεξιότητες που αποκτήθηκαν.

Οι σπουδές τελείωσαν και αμέσως εκκενώθηκε η θέση του επικεφαλής του τμήματος φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Γλασκόβης, στο οποίο εξελέγη ο 22χρονος William Thomson το 1846. Ο επιστήμονας τελείωσε τη θέση του καθηγητή σε σεβαστή ηλικία - 1 Οκτωβρίου 1899, αλλά ασχολήθηκε με το επιστημονικό έργο μέχρι το τέλος της ζωής του. Το πανεπιστήμιο αναγνώρισε τα πλεονεκτήματα του Τόμσον εκλέγοντάς τον πρόεδρο το 1904.

William Thomson, 1869

Τα επιστημονικά ενδιαφέροντα του Thomson είναι πολύ διαφορετικά. Ξοδεύει πολύ χρόνο στην επίλυση προβλημάτων μηχανικής. Αρκεί να σημειωθεί ότι ο επιστήμονας ασχολήθηκε με τα μαθηματικά, τη θερμοδυναμική, την ηλεκτρική μηχανική, τις επικοινωνίες, το αέριο και την υδροδυναμική, την αστρο- και τη γεωφυσική. Συνολικά έγραψε περισσότερες από 650 πραγματείες, απομνημονεύματα κ.λπ.

Έργα για την ηλεκτροστατική, τον ηλεκτρισμό και τον μαγνητισμό άρχισαν να εμφανίζονται το 1845. Από την αρχή της διδακτικής του σταδιοδρομίας, ο Thomson έπρεπε να ξεκινήσει να στήνει πειράματα επίδειξης και καθώς απέκτησε εμπειρία, άρχισε να διεξάγει πειραματικά τεστ της δικής του θεωρητικής έρευνας. Τα αποτελέσματα της θεωρητικής και πειραματικής εργασίας συζητούνται συχνά με διακεκριμένους επιστήμονες όπως ο M. Faraday και ο D. Maxwell.

Συχνά συμβαίνει να αποδίδονται λέξεις σε συγκεκριμένες φιγούρες που δεν τις πρόφεραν ποτέ.Ο Γουίλιαμ Τόμσον, πιο γνωστός ως Λόρδος Κέλβιν, δεν μπορεί να αθωωθεί από κανένα δικαστήριο για τον ισχυρισμό του θανάτου της φυσικής το 1900 ... παρόλο που δεν το έκανε ποτέ. Σύμφωνα με τη δημοφιλή εκδοχή, και υπό το πρίσμα της μεγάλης προόδου που είχε σημειώσει η φυσική στα τέλη του δέκατου ένατου αιώνα, το 1900 ο Kelvin απευθύνθηκε στη Βρετανική Ένωση για την Προώθηση της Επιστήμης με τα ακόλουθα λόγια: «Τίποτα νέο στη φυσική δεν έχει υπάρξει τώρα ανακαλύφθηκε . Απομένουν μόνο όλο και πιο ακριβείς μετρήσεις. «Η επιστημονική τροχιά του Κέλβιν δεν μοιάζει με την τροχιά ενός ανθρώπου επιρρεπούς σε λάθη κρίσης αυτού του μεγέθους. Η προνομιακή του θέση στον επιστημονικό Όλυμπο κατοχυρώνεται από τα πολλά πλεονεκτήματά του.

— Javier Janes Ο Λόρδος Κέλβιν και το τέλος της φυσικής που δεν προέβλεψε ποτέ

Σήμερα, το όνομά του είναι ιδιαίτερα γνωστό ως το επώνυμο του Διεθνούς Συστήματος Θερμοκρασίας, ονομασία που τιμά την ακριβή του υπολογίζοντας το απόλυτο μηδέν περίπου -273,15 βαθμοί Κελσίου. Αλλά η συμβολή του ήταν σημαντική στη διαμόρφωση της θερμοδυναμικής, στην ανάπτυξη της μαθηματικής διατύπωσης του ηλεκτρισμού και στην προετοιμασία του δρόμου για την κατανόηση της σχέσης μεταξύ ύλης και ενέργειας.

Η δουλειά του ως εφευρέτης και μηχανικός τον οδήγησε σε τέλειες πυξίδες πλοήγησης και πάνω από όλα κέρδισε φήμη και περιουσία μέσω της εργασίας του στην τηλεγραφία και των προσπαθειών του να προωθήσει το διατλαντικό καλωδιακό έργο.

Ο Γουίλιαμ Τόμσον (Λόρδος Κέλβιν) με την πυξίδα του, 1902.

Σε αυτό το σύντομο βιογραφικό άρθρο, θα επικεντρωθούμε στις εργασίες του επιστήμονα στον τομέα των τηλεπικοινωνιών.

Ο Τόμσον πέτυχε τα πρώτα του σημαντικά πρακτικά αποτελέσματα στη διαδικασία συμμετοχής στην κατασκευή της υπερατλαντικής τηλεγραφικής γραμμής.

Για αρκετά χρόνια μετά την εφεύρεση του τηλέγραφου του Μορς (1844), οι χώρες της Ευρώπης και της Βόρειας Αμερικής καλύπτονταν από ένα πυκνό δίκτυο τηλεγραφικών γραμμών, αλλά οι αγορές πωλήσεων και οι πηγές πρώτων υλών σε άλλες ηπείρους ήταν πέρα ​​από τις δυνατότητες επικοινωνίας.

Ενα χάλι! Υπήρχε ένα σχέδιο για την κατασκευή μιας τηλεγραφικής γραμμής μεταξύ των ΗΠΑ και της Δυτικής Ευρώπης μέσω της Αλάσκας, του Βερίγγειου Στενού και της Σιβηρίας. Η επιχείρηση κατέρρευσε από την αρχή: η υπερατλαντική τηλεγραφική γραμμή τέθηκε σε λειτουργία και ο W. Thomson ήταν σε μεγάλο βαθμό υπεύθυνος για αυτό το γεγονός.

Η πρώτη προσπάθεια να τοποθετηθεί ένα υπερατλαντικό καλώδιο το 1857 κατέληξε σε αποτυχία - το καλώδιο κόπηκε. Η Thomson άρχισε αμέσως να μελετά τις παραμέτρους του, έδωσε συστάσεις για τη βελτίωση του σχεδιασμού.

Νωρίτερα (1856) απέδειξε ότι η ταχύτητα διάδοσης ενός σήματος σε ένα καλώδιο είναι αντιστρόφως ανάλογη με την αντίσταση και την ηλεκτρική του χωρητικότητα. Το 1858, για να καταγράψει ασθενή τηλεγραφικά σήματα, ο επιστήμονας εφηύρε ένα γαλβανόμετρο καθρέφτη, για το οποίο έλαβε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας εννέα χρόνια αργότερα.

Ο ίδιος ο Thomson συμμετείχε στην τοποθέτηση του δεύτερου υπερατλαντικού καλωδίου, που βρίσκεται στο Great Eastern - το μεγαλύτερο πλοίο εκείνης της εποχής (1865). Αργότερα εφηύρε μια συσκευή αυτόματης εγγραφής τηλεγραφημάτων που ονομάζεται καταγραφέας σιφώνου.

Ο Τόμσον άρχισε να εργάζεται για πρώτη φορά στις τηλεπικοινωνίες το 1856, έγινε μέλος της Atlantic Telegraph Company και συνέχισε να εργάζεται στην τηλεγραφία και στη συνέχεια στην τηλεφωνία σε όλη του τη ζωή.

Ο καλωδιακός τηλέγραφος έδωσε ώθηση σε επιστημονικές ηλεκτρικές μετρήσεις (καθορισμός της αντίστασης του χαλκού και της μόνωσης, καθώς και της χωρητικότητας των καλωδίων).

Το Great Eastern ήταν το μεγαλύτερο πλοίο στον κόσμο όταν έριξε το πρώτο υπερατλαντικό καλώδιο το 1866. Το σιδερένιο πλοίο είχε μήκος 211 μέτρα και μετέφερε πάνω από 1.000 χιλιόμετρα καλωδίου.

Καλώδιο Telegraph προς Great Eastern

Φόρτωση του υπερατλαντικού τηλεγραφικού καλωδίου στη Μεγάλη Ανατολή, 1866.

Καταγραφικό παγίδα Telegraph κατασκευασμένο από τη Muirhead & Co. Ε.Π.Ε. από τον καλωδιακό σταθμό Ballingskelligs στη Δημοκρατία της Ιρλανδίας. Αυτός ο σταθμός άνοιξε το 1873, μόλις εννέα χρόνια μετά το Μεγάλο Ανατολικό Ταξίδι που πέρασε το πρώτο επιτυχημένο υποθαλάσσιο καλώδιο πέρα ​​από τον Ατλαντικό Ωκεανό. Ο καταγραφέας σιφώνι εφευρέθηκε από τον Λόρδο Κέλβιν το 1867 για χρήση με το νέο υπερατλαντικό τηλεγραφικό καλώδιο.

Ο κινητήρας του William Thomson, 1871.

Το βολτόμετρο του William Thomson, ένας πρώιμος μετρητής διαφοράς δυναμικού, περίπου στα μέσα της δεκαετίας του 1880

Φυσικά, δεν είναι δυνατόν να απαριθμήσουμε όλα τα επιτεύγματα του επιστήμονα και του εφευρέτη σε μια μικρή σημείωση, αλλά δεν μπορούμε παρά να θυμηθούμε τον τύπο του Thomson που ελήφθη το 1853 για τον υπολογισμό της συχνότητας συντονισμού του ταλαντευόμενου κυκλώματος.

Η μεταφορά και διανομή ηλεκτρικής ενέργειας τράβηξαν επίσης την προσοχή του. Το 1879, όταν κατέθεσε για ηλεκτρική μετάδοση ενώπιον μιας κοινοβουλευτικής επιτροπής, έδειξε ότι ήταν δυνατή η μεταφορά με οικονομία 21.000 ίππων. υπό πίεση 80.000 βολτ σε απόσταση 300 μιλίων. Δύο χρόνια αργότερα παρουσίασε μια εργασία στη Βρετανική Ένωση με τίτλο «The Economics of Metallic Electric Conductors».

Το 1890διορίστηκε πρόεδρος της Διεθνούς Επιτροπής του Νιαγάρα, η οποία εξετάζει, αναφέρει και βραβεύει σχέδια για την παραγωγή και τη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας από τους καταρράκτες του Νιαγάρα.

Ο William Thomson συνδεόταν με μια μικρότερη επιχείρηση της ίδιας φύσης, που βρισκόταν όχι μακριά από το σπίτι του, η οποία παρήγαγε ηλεκτρική ενέργεια στο Foyer Falls και τη χρησιμοποιούσε για την κατασκευή αλουμινίου από τη British Aluminium Company.

Μπορεί να ειπωθεί ότι κανείς δεν έχει εφεύρει περισσότερα από εκείνον μιας ποικιλίας ηλεκτρικών οργάνων μέτρησης για τυπική, εργαστηριακή ή εμπορική χρήση.

Electrical Measuring Instruments του William Thomson

Τα έργα του Τόμσον βρίσκουν πάντα γρήγορη αναγνώριση, τα βραβεία δεν άργησαν. Το 1846 εξελέγη υπότροφος του Εδιμβούργου και πέντε χρόνια αργότερα — της Βασιλικής Εταιρείας του Λονδίνου. Τα μόνα θλιβερά γεγονότα: ο θάνατος του πατέρα του (1849) κατά τη διάρκεια μιας επιδημίας χολέρας και ο θάνατος της γυναίκας του (1870).

Η εκμετάλλευση 70 διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας, η εργασία ως σύμβουλος σε πολλές εταιρείες (συμπεριλαμβανομένης της εταιρείας Marconi) κατέστησε δυνατό να μην ντρέπονται τα μέσα. Το 1870, ο Thomson αγόρασε ένα πολυτελές γιοτ "Lalla Rukh" με εκτόπισμα 126 τόνων. Λίγο αργότερα (1874) έχτισε ένα κάστρο στο αγορασμένο κτήμα Nisergall κοντά στις εκβολές του ποταμού Clyde (Σκωτία). Ένας σημαντικός χρόνος αφιερώθηκε ταξιδεύοντας στο εξωτερικό. Κατά τη διάρκεια ενός από αυτά, ο επιστήμονας επισκέφτηκε την Οδησσό και τη Σεβαστούπολη.

Ο Λόρδος Κέλβιν στο γιοτ "Lala Rukh" 1899.

Το 1858, ο Τόμσον τιμήθηκε ιππότης για την επιτυχία του στην τοποθέτηση του καλωδίου. Το 1892, η βασίλισσα Βικτώρια του απένειμε τον Άγγλο για μεγάλα επιστημονικά επιτεύγματα. Έτσι ο σερ Τόμσον έγινε Λόρδος Κέλβιν.Το επώνυμο επιλέχθηκε για το όνομα του ποταμού στις όχθες του οποίου βρίσκεται το Πανεπιστήμιο της Γλασκόβης.

Ο νέος άρχοντας έγινε αυτόματα μέλος της Βουλής των Λόρδων από το 1892, όπου ασχολήθηκε με θέματα τριτοβάθμιας εκπαίδευσης, τεχνολογίας και την εισαγωγή του μετρικού συστήματος στη χώρα. Υπήρξε μέλος και πρόεδρος πολλών επιστημονικών εταιρειών σε όλο τον κόσμο, μεταξύ των οποίων και επίτιμο μέλος της Ακαδημίας Επιστημών της Αγίας Πετρούπολης, και του απονεμήθηκαν πολλά τιμητικά μετάλλια.

Το 1884, το Πανεπιστήμιο της Χαϊδελβέργης, προς τιμήν της 300ής επετείου του, επιθυμώντας να του απονείμει τιμητικό πτυχίο και διαπιστώνοντας ότι το μόνο πτυχίο ιατρικής που είχε στη διάθεσή του και δεν κατείχε ακόμη, του απένειμε αυτό το δίπλωμα.

Η Γαλλία τον έκανε Μέγα Αξιωματικό της Λεγεώνας της Τιμής. Υπήρξε τέσσερις φορές πρόεδρος της Βασιλικής Εταιρείας του Εδιμβούργου (της Σκωτίας Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών και Γραμμάτων) και δύο φορές πρόεδρος του Ινστιτούτου Ηλεκτρολόγων Μηχανικών.

Στο τέλος ενός αιώνα, απαράμιλλης στην ιστορία του κόσμου στην πρόοδο του πολιτισμού και της επιστήμης, κοιτάζοντας πίσω και ανιχνεύοντας την ανάπτυξη του παλιού, την αρχή και την ανάπτυξη των νέων επιστημών και τη στενή ένωση θεωρίας και πράξης που αποδεικνύει ότι αυτό είναι ωφέλιμο για την ανθρωπότητα, βλέπουμε παντού και σε κάθε στάδιο το αξιοσημείωτο έργο μιας παγκόσμιας ιδιοφυΐας - του William Thomson, στη συνέχεια του Sir William Thomson και τώρα του Lord Kelvin.

— JD Cormack. Από ένα άρθρο στο Cassier's Magazine 1899

William Thomson, ο Λόρδος Kelvin που παραδίδει την τελευταία του διάλεξη στο Πανεπιστήμιο της Γλασκώβης, 1 Οκτωβρίου 1899.

Πανεπιστήμιο της Γλασκώβης, 1899.

Ο Λόρδος και η Λαίδη Κέλβιν με εξέχοντες μηχανικούς της General Electric, περίπου το 1900. Η φωτογραφία δείχνει επίσης τους T. Commerford Martin, Edwin W. Rice, Jr., Charles P. Steinmetz και Eliu Thomson.

Το έργο του Λόρδου Κέλβιν έλαβε παγκόσμια αναγνώριση.2.500 καλεσμένοι ήρθαν για να γιορτάσουν την 50ή επέτειο από την καθηγήτριά του. Η γιορτή κράτησε τρεις μέρες.

Στο τέλος της ζωής του, ο Κέλβιν εξελέγη πρόεδρος της Βασιλικής Εταιρείας του Λονδίνου (1900-1905), θέση που κάποτε κατείχε ο Νεύτων. Πέρασε τα δύο τελευταία χρόνια παλεύοντας με την ασθένεια στο Nethergaol, όπου πέθανε στις 17 Δεκεμβρίου 1907. Τάφηκε στο Αβαείο του Γουέστμινστερ κοντά στον τάφο του Νεύτωνα.

Το 1924 γιορτάστηκε ευρέως η 100ή επέτειος από τη γέννηση του επιστήμονα. Το έκτο τεύχος του περιοδικού Electricity, αφιερωμένο εξ ολοκλήρου στον Kelvin, κυκλοφόρησε με μια κόκκινη επιγραφή στο εξώφυλλο: "Lord Kelvin's Number".