Томсон, Уильям (лорд Кельвин)

Уи́льям То́мсон, барон Ке́львин (англ. William Thomson, 1st Baron Kelvin; 26 июня 1824 года, Белфаст, Ирландия — 17 декабря 1907 года, Ларгс, Шотландия) — британский[5] физик, механик и инженер. Известен своими работами в области термодинамики, механики, электродинамики.

Уильям Томсон, лорд Кельвин
William Thomson, 1st Baron Kelvin
Lord Kelvin photograph.jpg
Дата рождения 26 июня 1824(1824-06-26)[1][2][3][…]
Место рождения
Дата смерти 17 декабря 1907(1907-12-17)[1][2][3][…] (83 года)
Место смерти
Страна
Научная сфера физика, механика
Место работы Университет Глазго
Альма-матер Университет Глазго,
Кембриджский университет (колледж Питерхаус)
Научный руководитель Уильям Хопкинс
Известные ученики Уильям Эдвард Айртон,
Уильям Мюррей Моррисон
Награды и премии
Подпись Подпись
Commons-logo.svg Медиафайлы на Викискладе

Член (1851) и президент (1890—1895) Лондонского королевского общества[6], иностранный член Парижской академии наук (1877)[7], иностранный член-корреспондент (1877) и почётный член (1896) Петербургской академии наук[8].

БиографияПравить

 
Уильям Томсон (22 года)

Уильям Томсон родился 26 июня 1824 года в городе Белфасте. Предки Томсона были ирландскими фермерами; его отец Джеймс Томсон (англ.), известный математик, с 1814 года был учителем в Belfast Academical Institution, затем с 1832 года профессором математики в Глазго; известен учебниками по математике, выдержавшими десятки изданий. Мать, Маргарет Томсон умерла в 1830 году, когда Уильяму было шесть лет[9]. У Томсона были проблемы с сердцем, и он чуть не умер, когда ему было 9 лет. Его сестра, Анна Томсон, была матерью Джеймса Томсона Боттомли[en] из FRSE[en] (1845—1926).

Уильям Томсон и его старший брат Джеймс учились в колледже в Глазго, а затем в колледже св. Петра (англ.) в Кембридже, в котором Уильям окончил курс наук в 1845 году. В 1839/1840 учебном году Томсон выиграл классовую премию по астрономии за свое эссе о форме Земли, которое показало его возможности математического анализа и творчества. В то время его учителем физики был его тезка Дэвид Томсон[en][10].

В 1846 году двадцатидвухлетний Томсон занял кафедру теоретической физики в университете в Глазго.

В 1856 году учёный был награждён Королевской медалью Лондонского королевского общества[11].

С 1880 по 1882 президент Лондонского общества физиков.

Необыкновенные заслуги Томсона в чистой и прикладной науке были вполне оценены его современниками. В 1866 году он был посвящён в рыцарское достоинство. За противодействие движению ирландского самоуправления[12][13][14] 1892 году королева Виктория пожаловала Томсону наследственное пэрство с титулом «барон Кельвин» по реке Кельвин (англ.), протекающей мимо университета Глазго и впадающей в реку Клайд, в результате чего он стал известен как «лорд Кельвин». Кельвин стал первым британским учёным, получившим право заседать в палате Лордов.

Активно занимаясь промышленными исследованиями и разработками, он был приглашён в 1899 году Джорджем Истманом в качестве заместителя председателя правления британской компании Kodak Limited, связанной с Eastman Kodak[15].

Научная деятельностьПравить

Ещё студентом Томсон опубликовал ряд работ по приложению рядов Фурье к вопросам физики и в исследовании «The uniform motion of heat in homogeneous solid and its connection with the mathematical theory of electricity» («The Cambridge math. Journ.», 1842) провёл важные аналогии между явлениями распространения тепла и электрического тока, показав, как решение вопросов одной из этих областей применить к вопросам другой. В другом исследовании «The Linear Motion of Heat» (1842, ibid.) Томсон развил принципы, которые затем плодотворно приложил ко многим вопросам динамической геологии, например, к вопросу об охлаждении Земли.

В 1845 году, находясь в Париже, Томсон начал в журнале Жозефа Лиувилля публикацию ряда статей по электростатике, в которых излагал свой метод электрических изображений, давший возможность просто решить многие труднейшие задачи электростатики.

 
Томсон, Уильям (лорд Кельвин)

В 1849 году Томсон начал работы по термодинамике, которые были опубликованы в изданиях королевского общества в Эдинбурге. В первой из этих работ Томсон, опираясь на исследования Джоуля, указал, как следует изменить принцип Карно, изложенный в сочинении последнего «Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance» (1824), с тем чтобы принцип согласовался с современными данными; эта работа содержит одну из первых формулировок второго закона термодинамики. В 1852 году Томсон дал другую его формулировку, именно учение о рассеянии энергии. В том же году Томсон совместно с Джоулем провёл исследование охлаждения газов при расширении без совершения работы, которое послужило переходной ступенью от теории идеальных газов к теории реальных газов.

Начатая в 1855 году работа по термоэлектричеству («Electrodynamic Qualities of Metals») вызвала усиленную экспериментальную работу; в работе принимали участие студенты университета Глазго, что положило начало первым в Великобритании практическим работам студентов, а также начало лаборатории по физике в Глазго.

В пятидесятых годах XIX века Томсон заинтересовался вопросом о трансатлантической телеграфии; побуждаемый неудачами первых пионеров-практиков, Томсон теоретически исследовал вопрос о распространении электрических импульсов вдоль кабелей и пришёл к заключениям величайшей практической важности, давшим возможность осуществить телеграфирование через океан. Попутно Томсон вывел условия существования колебательного электрического разряда (1853), вновь найденные позже Кирхгофом (1864) и лёгшие в основу всего учения об электрических колебаниях. В экспедиции для прокладки кабеля Томсон познакомился с нуждами морского дела, что привело к усовершенствованию лота и компаса (1872—1876). В 1867 году изобрел генератор электростатического напряжения, названный в его честь «капельницей Кельвина».

В 1884 году Томсон провёл двадцать занятий по молекулярной динамике и волновой теории света в форме мастер-класса в Университете Джонса Хопкинса[16]. Лекции оказали влияние на развитие физики на рубеже XIX и XX веков. Описывая звук как волну, Томсон ссылался на уравнение акустической волны. Полагая, что светоносный эфир подвергается вибрациям, он также попытался описать его через уравнение электромагнитной волны. Присутствовавшие на занятиях Майкельсон и Морли позднее поставили эксперименты, опровергшие теорию эфира.

В «Biogr.-Litter. Handwörterbuch Poggendorffa» (1896) приведён список около 250 статей (кроме книг), принадлежащих Томсону. Среди предметов его работ термодинамические исследования, приведшие кроме прочего к установлению абсолютной шкалы температур; работы по гидродинамике и теории волн (награждены в 1887 году премией от Эдинбургского королевского общества); работы по термоэлектричеству, приведшие к открытию так называемого «эффекта Томсона» — переноса тепла электрическим током; исследования по теории упругости (1862—1863), в которых Томсон расширил теорию шаровых функций; работы по динамической геологии.

В практической физике и технике Томсону принадлежит изобретение или улучшение многих инструментов, вошедших во всеобщее употребление в науке и технике, как то: зеркального гальванометра, ондулятора с сифонной подачей чернил, квадрантного и абсолютного электрометров, нормального элемента компаса, лота и множества технических измерительных электрических приборов, включая ампер-весы, применяемые для выверки электрических приборов. Среди множества патентов, взятых Томсоном, встречаются таковые и на чисто практические приспособления (как, например, на водопроводные краны).

Из книг, изданных Томсоном, наибольшей известностью пользуется «Treatise on natural philosophy» (т. 1, вместе с Тэтом, 3-е изд. в 1883 году, немец. перев. под ред. Гельмгольца), содержащее блестящее изложение механических основ теоретической физики.

Статьи Томсона перепечатаны в его «Reprints of papers on electrostatic and magnetism» (1872), «Mathematical and physical papers» (1882—1883) и «Popular lectures and adresses».

Две статьи Томсона — «Elasticity» и «Heat» — были помещены в «Encyclopedia Britannica» (1880).

Критика теории эволюцииПравить

Уильям Томсон известен как критик теории эволюции в биологии. На основе расчёта возраста Солнца, в котором, по его мнению, протекают химические процессы горения, являющиеся источником энергии, Томсон указал на недостаточность исторического времени для того, чтобы эволюция животного мира привела к современному состоянию. Открытие в 1903 году закона, связывающего высвобождение тепловой энергии с радиоактивным распадом, не побудили его изменить собственные оценки возраста Солнца. Возраст Земли оценивался им в 20—40 млн лет[17].

ПамятьПравить

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

  1. 1 2 Bibliothèque nationale de France идентификатор BNF (фр.): платформа открытых данных — 2011.
  2. 1 2 Архив по истории математики Мактьютор
  3. 1 2 Internet Speculative Fiction Database (англ.) — 1995.
  4. 1 2 Томсон Уильям // Большая советская энциклопедия: [в 30 т.] / под ред. А. М. Прохорова — 3-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1969.
  5. Harold I. Sharlin. William Thomson, Baron Kelvin. Encyclopædia Britannica (13 декабря 2019). Дата обращения 24 января 2020.
  6. Thomson; William (1824 - 1907); Baron Kelvin of Largs; Physicist // Сайт Лондонского королевского общества (англ.)
  7. Les membres du passé dont le nom commence par K (фр.)
  8. Профиль Уильяма Томсона, лорда Кельвина на официальном сайте РАН
  9. Biography of William Thomson's father. Groups.dcs.st-and.ac.uk. Дата обращения 29 октября 2011.
  10. David Thomson Aberdeen University.
  11. Royal Medal (англ.)
  12. Kelvin and Ireland Raymond Flood, Mark McCartney and Andrew Whitaker (2009) J. Phys.: Conf. Ser. 158 011001
  13. Randall, Lisa. Warped Passages. — New York : HarperCollins, 2005. p.162
  14. Hutchison, Iain "Lord Kelvin and Liberal Unionism". Дата обращения 29 октября 2011.
  15. Trainer, Matthew (2008). “Lord Kelvin, Recipient of The John Fritz Medal in 1905”. Physics in Perspective. 10: 212—223. DOI:10.1007/s00016-007-0344-4.
  16. Kargon and Achinstein, 1987.
  17. Stacey, Frank D. Kelvin's age of the Earth paradox revisited (англ.) // Journal of Geophysical Research (англ.). — 2000. — Vol. 105, no. B6. — P. 13155—13158. — doi:10.1029/2000JB900028. — Bibcode2000JGR...10513155S.
  18. History of the IET's Kelvin Lectures (англ.). The Institution of Engineering and Technology. Дата обращения 16 июня 2016.

ЛитератураПравить

СсылкиПравить