Вільям Томсон
Ві́льям То́мсон, лорд Ке́львін (англ. William Thomson, 1st Baron Kelvin; 26 червня 1824, Белфаст — 17 грудня 1907, Ларгс, Ейршир, Шотландія) — один із найвидатніших фізиків у світовій історії. Член Геттінгенської академії наук.
%252C_1902_Wellcome_M0007837.jpg.webp){kind=small}
_-_ribbon_bar.png.webp){kind=small}
_blank_BAR.svg.png.webp){kind=spacer}
Предки Томсона були ірландськими фермерами; батько — Джеймс Томсон (1776—1849 роки), відомий математик, був з 1814 року викладачем в Академічному інституті Белфаста, потім з 1832 р. професор математики у Глазго; відомий своїми підручниками з математики, що витримали десятки видань. Вільям Томсон разом зі старшим братом, Джеймсом, навчалися в коледжі у Глазго, а потім у «Петерхаус коледжі» (англ. St. Peter Colleǵe) в Кембриджі, який Томсон закінчив у 1845 році.
У 1846 році у віці двадцяти двох років Томсон прийняв кафедру теоретичної фізики в університеті Глазго. Незвичайні заслуги Томсона в чистій і прикладній науці були цілком оцінені його сучасниками.
У 1866 році Томсон був титулований у дворянство, в 1892 році королева Вікторія подарувала йому перство з титулом «барон Кельвін». Назва титулу походить від річки Кельвін, що тече біля університету Глазго.
Наукова діяльність
Ще студентом Томсон опублікував ряд робіт з застосуванням рядів Фур'є до питань фізики і в чудовому дослідженні «The uniform motion of heat in homogeneous solid and its connection with the mathematical theory of electricity» («The Cambridge math. Journ.», 1842) провів важливі аналогії між явищами поширення тепла і електричного струму і показав, як вирішення питань з однієї з цих галузей застосувати до питань іншої галузі. В іншому дослідженні «The Linear Motion of Heat» (1842, ibid.) Томсон розвинув принципи, які потім плідно застосував до багатьох питань динамічної геології, наприклад, до питання про охолодження Землі.
У 1845 році, перебуваючи в Парижі, Томсон почав у журналі Жозефа Ліувілля друкування ряду статей з електростатики, в яких виклав свій метод дзеркальних зображень, що дав можливість просто розв'язати багато складних задач електростатики.
З 1849 року пішов відлік робіт Томсона з термодинаміки, надрукованих у виданнях королівського товариства в Единбурзі. У першій з цих робіт Томсон, спираючись на дослідження Джоуля, вказав, як слід змінити принцип Карно, викладений у творі останнього «Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance» (1824 рік), для того, щоб принцип узгоджувався з сучасними даними; ця знаменита робота містить одне з перших формулювань другого закону термодинаміки.
У 1852 році Томсон дав інше формулювання його, а саме вчення про розсіяння енергії.
У тому ж році Томсон спільно з Джоулем провів відоме дослідження над охолодженням газів під час розширення без виконання роботи, яке послужило перехідним ступенем від теорії ідеальних газів до теорії реальних газів.
Розпочата в 1855 році робота з термоелектрики («Electrodynamic Qualities of Metals») викликала посилену експериментальну роботу; в ній брали участь студенти, і це поклало початок практичних робіт студентів в університеті Глазго — першому у Великій Британії, а також початок лабораторії з фізики в Глазго.
У п'ятдесятих роках Томсон зацікавився питанням трансатлантичної телеграфії; спонукуваний невдачами перших піонерів-практиків, Томсон теоретично дослідив питання про поширення електричних імпульсів уздовж кабелів і прийшов до висновків величезної практичної важливості, яка дала можливість здійснити телеграфування через океан. Попутно Томсон вивів умови існування коливального електричного розряду (1853 рік) (перевинайдені пізніше Кірхгофом аж у 1864 році), які лягли в основу всього вчення про електричні коливання. Експедиція для прокладення кабелю ознайомила Томсона з потребами морської справи і призвела зрештою до вдосконалення лота і компаса (1872—1876 роки).
У «Biogr.-Litter. Handwörterbuch Poggendorffa» (1896 рік) наведено список близько 250 статей (крім книг), що належать Томсону. Це зокрема: термодинамічні дослідження, що призвели крім того ще до встановлення абсолютної шкали температур; роботи з гідродинаміки та теорії хвиль (відзначені в 1887 році премією Единбурзького королівського товариства); роботи з термоелектрики, що призвели до відкриття так званого «ефекту Томсона» — перенесення тепла електричним струмом; дослідження з теорії пружності (1862—1863 роки), в яких Томсон розширив теорію кульових функцій; роботи з динамічної геології.
Не менш значна діяльність Томсона в практичній фізиці і техніці; йому належать винаходи або поліпшення багатьох інструментів, які увійшли до загального вжитку в науці та техніці, наприклад, дзеркальний гальванометр, ондулятор із сифонною подачею чорнила, квадрантний і абсолютний електрометр, нормальний елемент компаса, лот і безліч технічних вимірювальних електричних приладів, серед яких ампер-ваги, які застосовують для вивірки електричних приладів. Між безліччю патентів, отриманих Томсоном, зустрічаються також і суто практичні пристосування (як, наприклад, водопровідні крани).
З книг, виданих Томсоном, найбільшою популярністю користується «Treatise on natural philosophy» (т. 1, разом з Тетом, 3-тє вид. В 1883 році, німецький переклад за ред. Гельмгольца), що містить виклад механічних основ теоретичної фізики.
Статті Томсона передруковані в його «Reprints of papers on electrostatic and magnetism» (1872), «Mathematical and physical papers» (1882—1883) і «Popular lectures and adresses».
У «Encyclopedia Britannica» (1880 рік) вміщено дві статті Томсона — «Elasticity» і «Heat».
Критика теорії еволюції
Відомий як критик теорії еволюції в біології. На основі розрахунку віку Сонця, в якому, на його думку, проходять хімічні процеси горіння, які є джерелом енергії, вказав на недостатність історичного часу для того, щоб еволюція тваринного світу привела до сучасного стану. Відкриття в 1903 році закону, що зв'язує з радіоактивним розпадом вивільнення теплової енергії, не спонукали його змінити власні оцінки віку Сонця. Вік Землі він оцінював у 20-40 млн років.
Наукові праці
- Томсон У. (лорд Кельвин), Тэт П. Г. Трактат по натуральной философии = Treatise on Natural Philosophy. — Ижевск : РХД, 2010. — 572+592 с.
Див. також
- 8003 Кельвін — астероїд, який назвали на честь вченого.
Примітки
- Томсон Уильям // Большая советская энциклопедия: [в 30 т.] / под ред. А. М. Прохорова — 3-е изд. — Москва: Советская энциклопедия, 1969.
- Туринська академія наук — 1757.
- Oxford Dictionary of National Biography / C. Matthew — Oxford: OUP, 2004.
- The London Gazette // (untranslated) — Britain: (untranslated), 1892. — вип. 26260. — С. 991. — ISSN 0374-3721
- Математична генеалогія — 1997.
- Lundy D. R. The Peerage
Джерела
- William Thomson: king of Victorian physics at Institute of Physics website
- Уильям Томсон, лорд Кельвин, король викторианской физики (рос.)
- Kelvin Society of Glasgow (англ.)
- Lord Kelvin Exhibit: Image and Reality (англ.)
- Lord Kelvin's Patents (англ.)
- William Thomson: king of Victorian physics at Institute of Physics website (англ.)
- Hasok Chang, Sang Wook Yi. Measuring the Absolute: William Thomson and Temperature (PDF) (англ.)