William Thomson, Lord Kelvin - biografie slavného fyzika, vynálezce a inženýra

William Thomson se narodil v hlavním městě Severního Irska — Belfastu 26. června 1824. Jeho skotský otec se po smrti manželky v roce 1830 přestěhoval se svými dvěma syny do Glasgow, kde se stal profesorem matematiky na místní univerzitě. . Děti získaly doma vynikající vzdělání. Ve věku 8 let začal William navštěvovat přednášky svého otce a v 10 letech byl zapsán jako student na univerzitu.

Jako bohatý muž jeho otec se svými syny hodně cestoval. Ve věku 12 let mluvil William plynně čtyřmi nebo pěti jazyky. Zdokonalování matematických znalostí pokračovalo na univerzitě v Cambridge (1841-1845). Patnáctiletý student začal psát a publikovat svá díla. Jeho první publikovaný článek se objevil v Cambridge Mathematical Journal v květnu 1841. Jednalo se o obranu a objasnění některých základních teorémů Fourierovy „harmonické analýzy“.

Thomson projevil rané matematické schopnosti a stal se vynikajícím matematikem a zároveň se dobře seznámil s moderním stavem fyziky.

James, Margaret s Janet, Helen, Peggy, William Jr., William Sr. (zleva doprava)

Dosažené výsledky nejsou spojeny s žádným omezením osobního života, soukromí apod. Thomson byl v životě veselý, společenský, hodně cestoval a snažil se v ničem neomezovat. Úspěch ho provází.

Thomson několik měsíců zdokonaloval své experimentátorské schopnosti v laboratoři slavného francouzského fyzika, člena pařížské akademie věd, Henriho Victora Regna (1810-1878), který byl tehdy profesorem na Collège de France. Thomson ocenil získané dovednosti.

Studium skončilo a okamžitě se uvolnilo místo vedoucího katedry fyziky na univerzitě v Glasgow, do kterého byl v roce 1846 zvolen 22letý William Thomson. Vědec ukončil svou profesuru v úctyhodném věku - 1. října 1899, ale až do konce svého života se věnoval vědecké práci. Univerzita uznala Thomsonovy zásluhy tím, že ho v roce 1904 zvolila za prezidenta.

William Thomson, 1869

Thomsonovy vědecké zájmy jsou velmi různorodé. Hodně času tráví řešením inženýrských problémů. Stačí poznamenat, že se vědec zabýval matematikou, termodynamikou, elektrotechnikou, komunikací, plynem a hydrodynamikou, astro- a geofyzikou. Celkem napsal více než 650 pojednání, memoárů atd.

Práce o elektrostatice, elektřině a magnetismu se začaly objevovat v roce 1845. Od počátku své učitelské kariéry musel Thomson začít zakládat demonstrační experimenty a jak získával zkušenosti, začal provádět experimentální testy vlastního teoretického výzkumu. Výsledky teoretické a experimentální práce jsou často diskutovány s tak významnými vědci, jako jsou M. Faraday a D. Maxwell.

Často se stává, že slova jsou připisována konkrétním postavám, které je nikdy nevyslovily.William Thomson, lépe známý jako Lord Kelvin, nemůže být zproštěn viny žádným soudem za tvrzení, že v roce 1900 zemřel fyzik... i když to nikdy neudělal. Podle populární verze a ve světle velkého pokroku, kterého fyzika dosáhla na konci devatenáctého století, oslovil Kelvin v roce 1900 Britskou asociaci pro rozvoj vědy s následujícími slovy: „Nyní není ve fyzice nic nového. objevil . Zbývá jen stále přesnější měření. „Kelvinova vědecká dráha není jako dráha člověka náchylného k chybám v úsudku takového rozsahu. Jeho výsadní místo na vědeckém Olympu je zajištěno jeho mnoha zásluhami.

— Javier Janes Lord Kelvin a konec fyziky, který nikdy nepředvídal

Dnes je jeho jméno zvláště dobře známé jako eponym International Temperature System, označení, které ctí jeho přesné výpočet absolutní nuly asi -273,15 stupňů Celsia. Ale jeho přínos byl významný při formování termodynamiky, rozvoji matematické formulace elektřiny a připravoval cestu k pochopení vztahu mezi hmotou a energií.

Jeho práce vynálezce a inženýra ho přivedla k dokonalým navigačním kompasům a především získal slávu a bohatství díky práci v telegrafii a úsilí o propagaci projektu transatlantického kabelu.

William Thomson (Lord Kelvin) se svým kompasem, 1902.

V tomto krátkém životopisném článku se zaměříme na práce vědce v oblasti telekomunikací.

Thomson dosáhl svých prvních významných praktických výsledků v procesu účasti na výstavbě transatlantické telegrafní linky.

Již několik let po vynálezu Morseova telegrafu (1844) byly země Evropy a Severní Ameriky pokryty hustou sítí telegrafních linek, ale odbytové trhy a zdroje surovin na jiných kontinentech byly mimo dosah komunikací.

Nepořádek! Existoval plán na vybudování telegrafního vedení mezi USA a západní Evropou přes Aljašku, Beringovu úžinu a Sibiř. Podnik se zhroutil hned na začátku: zprovoznila se transatlantická telegrafní linka a velkou vinu za tuto událost nese W. Thomson.

První pokus o položení transatlantického kabelu v roce 1857 skončil neúspěchem — kabel byl přeříznut. Thomson okamžitě začal studovat jeho parametry a dal doporučení ke zlepšení designu.

Již dříve (1856) dokázal, že rychlost šíření signálu v kabelu je nepřímo úměrná jeho odporu a elektrické kapacitě. V roce 1858 vynalezl vědec pro registraci slabých telegrafních signálů zrcadlový galvanometr, na který získal o devět let později patent.

Thomson se sám podílel na položení druhého transatlantického kabelu, který se nachází na Great Eastern - největší lodi té doby (1865). Později vynalezl zařízení pro automatický záznam telegramů zvané sifonový záznamník.

Thomson poprvé začal pracovat v telekomunikacích v roce 1856, stal se členem Atlantic Telegraph Company a po celý život pokračoval v práci v telegrafii a poté v telefonii.

Kabelový telegraf dal podnět k vědeckým elektrickým měřením (určení odporu mědi a izolace, jakož i kapacity kabelů).

Great Eastern byla největší lodí na světě, když v roce 1866 položila první transatlantický kabel. Železná loď byla 211 metrů dlouhá a převezla přes 1000 kilometrů kabelu.

Telegrafní kabel do Great Eastern

Naložení transatlantického telegrafního kabelu na Velký východ, 1866.

Telegrafní záznamník trap vyrobený společností Muirhead & Co. Ltd. z kabelové stanice Ballingskelligs v Irské republice. Tato stanice byla otevřena v roce 1873, pouhých devět let po Great Eastern Voyage, která položila první úspěšný podmořský kabel přes Atlantský oceán. Sifonový záznamník vynalezl lord Kelvin v roce 1867 pro použití s ​​novým transatlantickým telegrafním kabelem.

Motor Williama Thomsona, 1871.

Voltmetr Williama Thomsona, časný měřič rozdílu potenciálu, přibližně v polovině 80. let 19. století

Samozřejmě není možné v malé poznámce vyjmenovat všechny úspěchy vědce a vynálezce, ale nemůžeme si nevzpomenout na Thomsonův vzorec získaný v roce 1853 pro výpočet rezonanční frekvence oscilačního obvodu.

Jeho pozornost upoutal i přenos a rozvod elektřiny. V roce 1879, když svědčil o elektrickém přenosu před parlamentním výborem, ukázal, že je možné přenášet s hospodárností 21 000 koní. pod tlakem 80 000 voltů ve vzdálenosti 300 mil. O dva roky později předložil Britské asociaci příspěvek nazvaný „Ekonomika kovových elektrických vodičů“.

V roce 1890byl jmenován předsedou Mezinárodní niagarské komise, která zkoumá, podává zprávy a oceňuje plány na výrobu a přenos elektrické energie z Niagarských vodopádů.

William Thomson byl spojen s menším podnikem stejného charakteru, který se nacházel nedaleko jeho domova a vyráběl elektřinu ve Foyer Falls a používal ji na výrobu hliníku British Aluminium Company.

Dá se říci, že nikdo nevynalezl více různých elektrických měřicích přístrojů pro standardní, laboratorní nebo komerční použití než on.

Elektrické měřicí přístroje William Thomson

Thomsonova díla vždy rychle najdou uznání, ocenění se nezpozdilo. V roce 1846 byl zvolen členem Edinburghu a o pět let později - Royal Society of London. Jediné smutné události: smrt jeho otce (1849) během epidemie cholery a smrt jeho manželky (1870).

Využití 70 patentů, práce konzultanta v mnoha společnostech (včetně společnosti Marconi) umožnily nestydět se za prostředky. V roce 1870 Thomson koupil luxusní jachtu „Lalla Rukh“ o výtlaku 126 t. O něco později (1874) postavil zámek na zakoupeném panství Nisergall poblíž ústí řeky Clyde (Skotsko). Značné množství času bylo stráveno cestováním do zahraničí. Během jednoho z nich vědec navštívil Oděsu a Sevastopol.

Lord Kelvin na jachtě "Lala Rukh" 1899.

V roce 1858 byl Thomson povýšen do šlechtického stavu za svůj úspěch při pokládání kabelu. V roce 1892 ho královna Viktorie ocenila Angličanem za velké vědecké úspěchy. Tak se Sir Thomson stal lordem Kelvinem.Příjmení bylo vybráno pro jméno řeky, na jejímž břehu se nachází University of Glasgow.

Nový pán se stal od roku 1892 automaticky členem Sněmovny lordů, kde se zabýval záležitostmi vysokého školství, techniky a zaváděním metrické soustavy v zemi. Byl členem a prezidentem mnoha vědeckých společností po celém světě, včetně čestného člena Petrohradské akademie věd, a byl oceněn mnoha čestnými medailemi.

V roce 1884 mu univerzita v Heidelbergu na počest svého 300. výročí přála udělit čestný titul a zjistila, že jediný lékařský titul, který má k dispozici a který dosud nevlastnil, mu tento diplom udělila.

Francie z něj udělala velkého důstojníka Čestné legie. Byl čtyřikrát prezidentem Royal Society of Edinburgh (Skotská národní akademie věd a dopisů) a dvakrát prezident Institution of Electrical Engineers.

Na konci století, které nemá v dějinách světa obdoby v pokroku civilizace a vědy, ohlédnutí a sledování růstu starých, počátků a vývoje nových věd a úzkého spojení teorie a praxe, které dokazuje, že je to pro lidstvo prospěšné, všude a v každé fázi vidíme pozoruhodné dílo univerzálního génia — Williama Thomsona, poté sira Williama Thomsona a nyní lorda Kelvina.

— JD Cormack. Z článku v Cassier's Magazine 1899

William Thomson, lord Kelvin přednáší svou poslední přednášku na University of Glasgow, 1. října 1899.

University of Glasgow, 1899.

Lord a Lady Kelvinovi s prominentními inženýry General Electric, kolem roku 1900. Fotografie také ukazuje T. Commerforda Martina, Edwina W. Riceho, Jr., Charlese P. Steinmetze a Eliu Thomsona.

Práce lorda Kelvina získala celosvětové uznání.Na oslavu 50. výročí jeho profesury přišlo 2500 hostů. Oslava trvala tři dny.

Na konci svého života byl Kelvin zvolen prezidentem Královské společnosti v Londýně (1900-1905), což byl post, který kdysi zastával Newton. Poslední dva roky strávil bojem s nemocí v Nethergaolu, kde zemřel 17. prosince 1907. Byl pohřben ve Westminsterském opatství poblíž Newtonova hrobu.

V roce 1924 bylo široce oslavováno 100. výročí narození vědce. Šesté číslo časopisu Electricity, věnované výhradně Kelvinovi, vyšlo s červeným nápisem na obálce: „Číslo lorda Kelvina“.