William Thomson, Lord Kelvin - biografija slavnega fizika, izumitelja in inženirja

William Thomson se je rodil v glavnem mestu Severne Irske - Belfastu 26. junija 1824. Njegov škotski oče se je po ženini smrti leta 1830 skupaj s sinovoma preselil v Glasgow, kjer je postal profesor matematike na tamkajšnji univerzi. . Otroci so bili doma odlično izobraženi. Pri 8 letih je William začel obiskovati očetova predavanja, pri 10 letih pa je bil vpisan kot študent na univerzi.

Ker je bil bogat človek, je njegov oče s svojimi sinovi veliko potoval. Do 12. leta je William tekoče govoril štiri ali pet jezikov. Izpopolnjevanje matematičnega znanja se je nadaljevalo na univerzi v Cambridgeu (1841-1845). Petnajstletni študent je začel pisati in objavljati svoja dela. Njegov prvi objavljeni članek se je pojavil v Cambridge Mathematical Journalu maja 1841. Šlo je za obrambo in razjasnitev nekaterih temeljnih izrekov Fourierjeve "harmonične analize".

Z zgodnjimi matematičnimi sposobnostmi je Thomson postal odličen matematik in se je hkrati dobro seznanil s sodobnim stanjem fizike.

James, Margaret z Janet, Helen, Peggy, William Jr., William Sr. (od leve proti desni)

Doseženi rezultati niso povezani z nobenimi omejitvami osebnega življenja, zasebnosti itd. Thomson je bil v življenju vesel, družaben, veliko je potoval in se poskušal v ničemer ne omejevati. Uspeh ga spremlja.

Thomson se je kot eksperimentator več mesecev izpopolnjeval v laboratoriju slavnega francoskega fizika, člana pariške akademije znanosti Henrija Victorja Regna (1810-1878), ki je bil tedaj profesor na Collège de France. Thomson je cenil pridobljene veščine.

Študij se je končal in nemudoma je bilo izpraznjeno mesto predstojnika oddelka za fiziko na Univerzi v Glasgowu, na katerega je bil leta 1846 izvoljen 22-letni William Thomson. Znanstvenik je profesorsko službo končal v častitljivi starosti - 1. oktobra 1899, vendar se je do konca življenja ukvarjal z znanstvenim delom. Univerza je priznala Thomsonove zasluge tako, da ga je leta 1904 izvolila za predsednika.

William Thomson, 1869

Thomsonovi znanstveni interesi so zelo raznoliki. Veliko časa posveti reševanju inženirskih problemov. Dovolj je omeniti, da se je znanstvenik ukvarjal z matematiko, termodinamiko, elektrotehniko, komunikacijami, plinom in hidrodinamiko, astrofiziko in geofiziko. Skupaj je napisal več kot 650 razprav, spominov itd.

Dela o elektrostatiki, elektriki in magnetizmu so se začela pojavljati leta 1845. Že na začetku svoje učiteljske kariere je moral Thomson začeti postavljati demonstracijske eksperimente in ko je pridobival izkušnje, je začel izvajati eksperimentalne preizkuse lastnih teoretičnih raziskav. O rezultatih teoretičnega in eksperimentalnega dela se pogosto pogovarjajo s tako uglednimi znanstveniki, kot sta M. Faraday in D. Maxwell.

Pogosto se zgodi, da se besede pripisujejo določenim osebam, ki jih nikoli niso izrekle.Williama Thomsona, bolj znanega kot lorda Kelvina, nobeno sodišče ne more oprostiti, ker je trdil, da je fizika umrla leta 1900 ... čeprav tega ni nikoli storil. Po priljubljeni različici in v luči velikega napredka fizike ob koncu devetnajstega stoletja se je Kelvin leta 1900 obrnil na Britansko združenje za napredek znanosti z naslednjimi besedami: »V fiziki ni bilo nič novega. odkriti . Ostajajo le vse bolj natančne meritve. "Kelvinova znanstvena pot ni podobna poti človeka, ki je nagnjen k napakam pri presoji tega obsega. Njegovo privilegirano mesto na znanstvenem Olimpu mu zagotavljajo številne zasluge.

— Javier Janes Lord Kelvin in konec fizike, ki ga ni nikoli predvidel

Danes je njegovo ime še posebej dobro znano kot eponim mednarodnega temperaturnega sistema, oznake, ki počasti njegovo natančno izračun absolutne ničle približno -273,15 stopinj Celzija. Toda njegov prispevek je bil pomemben pri oblikovanju termodinamike, razvoju matematične formulacije elektrike in utiranju poti za razumevanje odnosa med snovjo in energijo.

Njegovo delo izumitelja in inženirja ga je pripeljalo do popolnih navigacijskih kompasov, predvsem pa si je pridobil slavo in bogastvo s svojim delom na področju telegrafije in prizadevanjem za promocijo projekta čezatlantskega kabla.

William Thomson (Lord Kelvin) s svojim kompasom, 1902.

V kratkem biografskem članku se bomo osredotočili na dela znanstvenika na področju telekomunikacij.

Prve pomembne praktične rezultate je Thomson dosegel v procesu sodelovanja pri izgradnji čezatlantske telegrafske linije.

Še nekaj let po izumu Morsejevega telegrafa (1844) so ​​bile države Evrope in Severne Amerike prekrite z gosto mrežo telegrafskih linij, vendar so bili prodajni trgi in viri surovin na drugih celinah zunaj dosega komunikacij.

Nered! Obstajal je načrt za izgradnjo telegrafske linije med ZDA in Zahodno Evropo skozi Aljasko, Beringovo ožino in Sibirijo. Podjetje je propadlo že na samem začetku: začela je delovati čezatlantska telegrafska linija, za kar je bil v veliki meri kriv W. Thomson.

Prvi poskus polaganja čezatlantskega kabla leta 1857 se je končal neuspešno - kabel je bil prerezan. Thomson je takoj začel preučevati njegove parametre in dal priporočila za izboljšanje zasnove.

Že prej (1856) je dokazal, da je hitrost širjenja signala v kablu obratno sorazmerna z njegovim uporom in električno kapaciteto. Leta 1858 je znanstvenik za registracijo šibkih telegrafskih signalov izumil zrcalni galvanometer, za katerega je devet let pozneje prejel patent.

Sam Thomson je sodeloval pri polaganju drugega čezatlantskega kabla, ki se je nahajal na Great Eastern - največji ladji tistega časa (1865). Kasneje je izumil napravo za samodejno zapisovanje telegramov, imenovano sifonski snemalnik.

Thomson se je prvič začel ukvarjati s telekomunikacijami leta 1856, ko je postal član družbe Atlantic Telegraph Company, ter se vse življenje ukvarjal s telegrafijo in nato s telefonijo.

Kabelski telegraf je dal zagon znanstvenim električnim meritvam (določanje upornosti bakra in izolacije ter kapacitivnosti kablov).

Great Eastern je bila največja ladja na svetu, ko je leta 1866 položila prvi čezatlantski kabel. Železna ladja je bila dolga 211 metrov in je nosila več kot 1000 kilometrov kabla.

Telegrafski kabel za Great Eastern

Nalaganje čezatlantskega telegrafskega kabla na Veliki vzhod, 1866.

Telegrafski snemalnik, ki ga je izdelal Muirhead & Co. doo s kabelske postaje Ballingskelligs v Republiki Irski. To postajo so odprli leta 1873, le devet let po velikem vzhodnem potovanju, ki je položilo prvi uspešen podmorski kabel čez Atlantski ocean. Sifonski snemalnik je leta 1867 izumil Lord Kelvin za uporabo z novim čezatlantskim telegrafskim kablom.

Motor Williama Thomsona, 1871.

Voltmeter Williama Thomsona, zgodnji merilnik potencialne razlike, okoli sredine 1880-ih

Seveda v majhni opombi ni mogoče našteti vseh dosežkov znanstvenika in izumitelja, vendar ne moremo pomagati, da se ne spomnimo leta 1853 pridobljene Thomsonove formule za izračun resonančne frekvence nihajnega kroga.

Njegovo pozornost sta pritegnila tudi prenos in distribucija električne energije. Leta 1879 je med pričanjem o električnem prenosu pred parlamentarnim odborom pokazal, da je mogoče prenašati z ekonomičnostjo 21.000 KM. pod pritiskom 80.000 voltov na razdalji 300 milj. Dve leti pozneje je Britanskemu združenju predstavil prispevek z naslovom "Ekonomika kovinskih električnih prevodnikov".

Leta 1890imenovan je bil za predsednika Mednarodne komisije za Niagaro, ki preučuje, poroča in podeljuje načrte za proizvodnjo in prenos električne energije iz Niagarskih slapov.

William Thomson je bil povezan z manjšim podjetjem iste narave, ki se je nahajalo nedaleč od njegovega doma, proizvajalo je elektriko v Foyer Fallsu in jo uporabljalo za proizvodnjo aluminija s strani British Aluminium Company.

Lahko rečemo, da nihče ni izumil več različnih električnih merilnih instrumentov za standardno, laboratorijsko ali komercialno uporabo kot on.

Električni merilni instrumenti Williama Thomsona

Thomsonova dela vedno hitro naletijo na priznanje, nagrade niso zamujale. Leta 1846 je bil izvoljen za člana Edinburgha, pet let kasneje pa za člana Kraljeve družbe v Londonu. Edini žalostni dogodki: smrt očeta (1849) med epidemijo kolere in smrt njegove žene (1870).

Izkoriščanje 70 patentov, delo svetovalca v številnih podjetjih (vključno s podjetjem Marconi) je omogočilo, da se ni sramovati sredstev. Leta 1870 je Thomson kupil luksuzno jahto "Lalla Rukh" z izpodrivom 126 ton.Malo kasneje (1874) je zgradil grad na kupljenem posestvu Nisergall blizu izliva reke Clyde (Škotska). Precej časa je bilo porabljenega za potovanja v tujino. Med enim od njih je znanstvenik obiskal Odeso in Sevastopol.

Lord Kelvin na jahti "Lala Rukh" 1899.

Leta 1858 je bil Thomson za svoj uspeh pri polaganju kabla imenovan za viteza. Leta 1892 mu je kraljica Viktorija podelila naziv Anglež za velike znanstvene dosežke. Tako je Sir Thomson postal Lord Kelvin.Priimek je bil izbran za ime reke, na bregovih katere se nahaja Univerza v Glasgowu.

Novi lord je od leta 1892 samodejno postal član lordske zbornice, kjer je obravnaval vprašanja visokega šolstva, tehnologije in uvedbe metričnega sistema v državi. Bil je član in predsednik številnih znanstvenih društev po svetu, med drugim tudi častni član Sanktpeterburške akademije znanosti, prejel je številne častne medalje.

Leta 1884 mu je Univerza v Heidelbergu v čast svoje 300-letnice, ki mu je želela podeliti častno diplomo in ugotovila, da je edina medicinska diploma, ki mu je bila na voljo in je še ni imel, podelila to diplomo.

Francija ga je imenovala za velikega častnika Legije časti. Štirikrat je bil predsednik Kraljeve družbe v Edinburghu (Škotska nacionalna akademija za znanost in literaturo) in dvakrat predsednik Inštituta inženirjev elektrotehnike.

Ob koncu stoletja, brez primere v svetovni zgodovini v napredku civilizacije in znanosti, pogled nazaj in sledenje rasti starih, začetku in razvoju novih znanosti ter tesni povezanosti teorije in prakse, ki dokazuje, da je to koristno za človeštvo, povsod in na vsaki stopnji vidimo izjemno delo univerzalnega genija - Williama Thomsona, pozneje sira Williama Thomsona in zdaj lorda Kelvina.

— JD Cormack. Iz članka v Cassier's Magazine 1899

William Thomson, lord Kelvin pri svojem zadnjem predavanju na Univerzi v Glasgowu, 1. oktober 1899.

Univerza v Glasgowu, 1899.

Lord in Lady Kelvin z uglednima inženirjema General Electric, okoli leta 1900. Na fotografiji so tudi T. Commerford Martin, Edwin W. Rice, Jr., Charles P. Steinmetz in Eliu Thomson.

Delo Lorda Kelvina je prejelo svetovno priznanje.Na praznovanje 50-letnice njegovega profesure se je zbralo 2500 gostov. Praznovanje je trajalo tri dni.

Ob koncu svojega življenja je bil Kelvin izvoljen za predsednika Kraljeve družbe v Londonu (1900-1905), mesto, ki ga je nekoč zasedal Newton. Zadnji dve leti se je boril z boleznijo v Nethergaolu, kjer je umrl 17. decembra 1907. Pokopan je bil v Westminstrski opatiji blizu Newtonovega groba.

Leta 1924 so na široko praznovali 100. obletnico rojstva znanstvenika. Šesta številka revije Electricity, ki je bila v celoti posvečena Kelvinu, je izšla z rdečim napisom na naslovnici: "Lord Kelvinovo število".