Уилям Томсън, лорд Келвин — биография на известния физик, изобретател и инженер

Уилям Томсън е роден в столицата на Северна Ирландия — Белфаст на 26 юни 1824 г. Баща му, шотландец, след смъртта на съпругата си през 1830 г., се премества с двамата си синове в Глазгоу, където става професор по математика в местно университет. Децата получиха отлично образование у дома. На 8 години Уилям започва да посещава лекциите на баща си, а на 10 години е записан като студент в университета.

Тъй като бил богат човек, баща му пътувал много със синовете си. До 12 -годишна възраст Уилям владеел четири или пет езика. Подобряването на знанията в областта на математиката продължава в университета в Кеймбридж (1841-1845). Петнадесетгодишният студент започва да пише и публикува свои произведения. Първата му публикувана статия се появява в Cambridge Mathematical Journal през май 1841 г. Това е защита и изясняване на някои фундаментални теореми от „хармоничния анализ“ на Фурие.

Показвайки ранните математически способности, Томсън става отличен математик и в същото време се запознава добре със съвременното състояние на физиката.

Джеймс, Маргарет с Джанет, Хелън, Пеги, Уилям младши, Уилям старши (отляво надясно)

Постигнатите резултати не са свързани с никакви ограничения в личния живот, уединение и пр. Томсън в живота беше весел, общителен, пътуваше много и се опитваше да не се ограничава в нищо. Успехът го придружава.

Томсън полира уменията си като експериментатор за няколко месеца в лабораторията на известния френски физик, член на Парижката академия на науките, Анри Виктор Реньо (1810-1878), който тогава беше професор в колежа дьо Франс. Томсън високо оцени придобитите умения.

Проучванията приключват и веднага се освобождава длъжността ръководител на катедрата по физика в университета в Глазгоу, на която през 1846 г. е избран 22-годишният Уилям Томсън. Ученият завършва професорската си работа на почитаемата възраст — 1 октомври 1899 г., но се занимава с научна работа до края на живота си. Университетът признава заслугите на Томсън, като го избира за президент през 1904 г.

Уилям Томсън, 1869 г.

Научните интереси на Томсън са много разнообразни. Той отделя много време за решаване на инженерни проблеми. Достатъчно е да се отбележи, че ученият се е занимавал с математика, термодинамика, електротехника, комуникации, газ и хидродинамика, астро- и геофизика. Общо той е написал повече от 650 трактати, мемоари и др.

Работи по електростатика, електричество и магнетизъм започват да се появяват през 1845 г. От началото на учителската си кариера Томсън трябва да започне да поставя демонстрационни експерименти и с придобиването на опит той започва да провежда експериментални тестове на собствените си теоретични изследвания. Резултатите от теоретичната и експерименталната работа често се обсъждат с такива изтъкнати учени като М. Фарадей и Д. Максуел.

Често се случва думите да се приписват на конкретни фигури, които никога не са ги произнасяли. Уилям Томсън, по -известен като лорд Келвин, не може да бъде освободен от обвинението от който и да е съд да твърди смъртта на физиката през 1900 г. … въпреки че никога не го е направил. Според широко разпространената версия и в светлината на големия напредък, постигнат от физиката в края на деветнадесети век, през 1900 г. Келвин се обръща към Британската асоциация за напредък на науката със следните думи: „Сега нищо ново във физиката не е открито . Остават само все по -точни измервания. «Научната траектория на Келвин не е като траекторията на човек, предразположен към грешки в преценката от такъв мащаб. Привилегированото му място на научния Олимп е осигурено от многобройните му заслуги.

— Хавиер Джейнс „Лорд Келвин и краят на физиката, който той никога не е предвиждал“

Днес името му е особено известно като епоним на Международната система за температура, обозначение, което почита неговия точен изчисляване на абсолютна нула около -273,15 градуса по Целзий. Но неговият принос беше значителен за оформянето на термодинамиката, за разработването на математическата формулировка на електричеството и проправянето на пътя за разбиране на връзката между материята и енергията.

Работата му като изобретател и инженер го доведе до съвършени навигационни компаси и най -вече той спечели слава и богатство чрез работата си в телеграфията и усилията си да популяризира проекта за трансатлантически кабел.

Уилям Томсън (лорд Келвин) с компаса си, 1902 г.

В тази кратка биографична статия ще се съсредоточим върху творбите на учения в областта на телекомуникациите.

Томсън постигна първите си значими практически резултати в процеса на участие в изграждането на трансатлантическата телеграфна линия.

В продължение на няколко години след изобретяването на телеграф на Морс (1844 г.) страните от Европа и Северна Америка бяха покрити с гъста мрежа от телеграфни линии, но пазарите за продажби и източниците на суровини на други континенти бяха извън обсега на комуникациите.

Безредие! Имаше план за изграждане на телеграфна линия между САЩ и Западна Европа през Аляска, Беринговия проток и Сибир. Предприятието се срина в самото начало: трансатлантическата телеграфна линия заработи и У. Томсън до голяма степен е виновен за това събитие.

Първият опит за прокарване на трансатлантически кабел през 1857 г. завършва с неуспех — кабелът е прерязан. Томсън веднага започна да проучва неговите параметри, даде препоръки за подобряване на дизайна.

По -рано (1856 г.) той доказа, че скоростта на разпространение на сигнал в кабел е обратно пропорционална на неговото съпротивление и електрически капацитет. През 1858 г., за да регистрира слаби телеграфни сигнали, ученият изобретява огледален галванометър, за който получава патент девет години по -късно.

Самият Томсън участва в полагането на втория трансатлантически кабел, намиращ се на Големия източен — най -големият кораб от онова време (1865 г.). По -късно той изобретява устройство за автоматично записване на телеграми, наречено сифонно записващо устройство.

За първи път Томсън започва работа по телекомуникации през 1856 г., ставайки член на Atlantic Telegraph Company и продължава да се занимава с телеграфия, а след това и с телефония през целия си живот.

Кабелният телеграф даде тласък на научните електрически измервания (определяне на съпротивлението на медта и изолацията, както и капацитета на кабелите).

Великият източен е най -големият кораб в света, когато полага първия трансатлантически кабел през 1866 г. Железният кораб беше с дължина 211 метра и превозваше над 1000 километра кабел.

Телеграфен кабел към Great Eastern

Зареждане на трансатлантическия телеграфен кабел към Великия Изток, 1866 г.

Рекордер за телеграфни сифони, произведен от Muirhead & Co. Ltd. от кабелната станция Ballingskelligs в Република Ирландия. Тази станция е открита през 1873 г., само девет години след голямото източно плаване, което положи първия успешен подводен кабел през Атлантическия океан. Сифонният рекордер е изобретен от лорд Келвин през 1867 г. за използване с новия трансатлантически телеграфен кабел.

Двигателят на Уилям Томсън, 1871 г.

Волтметърът на Уилям Томсън, ранен измервател на потенциална разлика, около средата на 1880-те

Разбира се, не е възможно да се изброят всички постижения на учения и изобретател в малка бележка, но не можем да не си припомним формулата на Томсън, получена през 1853 г.за изчисляване на резонансната честота на колебателната верига.

Предаването и разпределението на електроенергията също привлече вниманието му. През 1879 г., когато свидетелства за електрическо предаване пред парламентарна комисия, той показва, че е възможно да се прехвърли с икономия от 21 000 к.с. под налягане от 80 000 волта на разстояние 300 мили. Две години по -късно той представя пред Британската асоциация доклад, озаглавен „Икономиката на металните електрически проводници“.

През 1890 г. той е назначен за председател на Международната комисия в Ниагара, която разглежда, докладва и връчва награди на плановете за производство и предаване на електроенергия от Ниагарския водопад.

Уилям Томсън е свързан с по -малък бизнес от същото естество, разположен недалеч от дома му, генериращ електричество във водопада Фойер и го използва за производството на алуминий от Британската алуминиева компания.

Може да се каже, че никой не е изобретил повече от него различни електрически измервателни уреди за стандартна, лабораторна или търговска употреба.

Електрически измервателни уреди от Уилям Томсън

Творбите на Томсън винаги намират бързо признание, наградите не закъсняха. През 1846 г. е избран за член на Единбург, а пет години по -късно — на Лондонското кралско общество. Единствените тъжни събития: смъртта на баща му (1849) по време на епидемия от холера и смъртта на съпругата му (1870).

Експлоатацията на 70 патента, работата като консултант в много компании (включително фирмата Marconi) направи възможно да не се срамувате от средствата. През 1870 г. Томсън купува луксозна яхта „Lalla Rukh“ с водоизместимост 126 т. Малко по -късно (1874 г.) той построява замък върху закупеното имение Nisergall близо до устието на река Клайд (Шотландия). Значително време беше отделено на пътувания в чужбина. По време на един от тях ученият посети Одеса и Севастопол.

Лорд Келвин на яхта «Лала Рух» 1899 г.

През 1858 г. Томсън е награден с рицарско звание за успеха си в полагането на кабела. През 1892 г. кралица Виктория му връчва англичанина за големите научни постижения. Така сър Томсън стана лорд Келвин. Фамилията е избрана за името на реката, на брега на която се намира Университетът в Глазгоу.

Новият лорд автоматично става член на Камарата на лордовете от 1892 г., където се занимава с въпроси на висшето образование, технологиите и въвеждането на метричната система в страната. Той е бил член и председател на много научни дружества по света, включително почетен член на Академията на науките в Санкт Петербург, и е награден с много почетни медали.

През 1884 г. Хайделбергският университет, в чест на своята 300 -годишнина, желаейки да му присъди почетна степен и установи, че единствената медицинска степен, с която разполага, която той все още не притежава, му връчи тази диплома.

Франция го назначи за Велик офицер на Почетния легион. Бил е четири пъти президент на Кралското дружество в Единбург (Националната академия на науката и литературата на Шотландия) и два пъти президент на Института по електроинженери.

В края на един век, без аналог в световната история по отношение на напредъка на цивилизацията и науката, поглеждайки назад и проследявайки растежа на старите, началото и развитието на новите науки и тясното обединение на теорията и практиката, което доказва това полезни за човечеството, ние виждаме навсякъде и на всеки етап забележителното дело на един универсален гений — Уилям Томсън, по -късно сър Уилям Томсън, а сега лорд Келвин.

— JD Cormack. От статия в Cassier’s Magazine 1899

Уилям Томсън, лорд Келвин, изнасящ последната си лекция в университета в Глазгоу, 1 октомври 1899 г.

 Университет в Глазгоу, 1899 г.

Лорд и лейди Келвин с изявени инженери от General Electric, около 1900 г. Снимката показва също Т. Commerford Martin, Edwin W. Rice, Jr., Charles P. Steinmetz и Eliu Thomson.

Творчеството на лорд Келвин получи световно признание. 2500 гости дойдоха да отпразнуват 50 -годишнината от професорството му. Празникът продължи три дни.

В края на живота си Келвин е избран за президент на Лондонското кралско общество (1900-1905 г.)-пост, който някога е заемал Нютон. Последните две години в борбата с болестите прекарва в Низергол, където умира на 17 декември 1907 г. Погребан е в Уестминстърското абатство близо до гроба на Нютон.

През 1924 г. широко се отбелязва 100 -годишнината от рождението на учения. Шестият брой на списание Electricity, изцяло посветен на Келвин, излезе с червен надпис на корицата: „Номер на лорд Келвин“.