Уильям Томсон, британский физик и механик

Выставка «Английские ученые – почетные члены Санкт-Петербургского университета»

Уильям Томсон, британский физик и механик

Томас Мальтус

(1766-1834)

Родился 13 февраля 1766 года в имении Рукери, Доркинг (английское графство Суррей), в состоятельной дворянской семье. Отец учёного, Дэниел Мальтус, был последователем Давида Юма и Жан-Жака Руссо (с обоими он был лично знаком).

В 1784 году Томас поступил в Jesus-College Кембриджского университета, где изучал математику, риторику, латынь и греческий язык. После окончания колледжа некоторое время был в нем членом совета и адъюнкт-профессором.

В 1788 году он был посвящён в духовный сан англиканской церкви, что в те времена не требовало даже формальной веры в Бога. В 1796 он стал священником в городке Олбери (Суррей), в Англии тех лет это означало всего лишь государственную должность со скромной зарплатой и не особо обременительными обязанностями.

На протяжении всей своей жизни Мальтус жил очень скромно, он последовательно и принципиально отказывался как от высоких государственных должностей, которые ему предлагало правительство,

так и от церковной карьеры, считая главным делом своей жизни научную работу. В 1798 году он опубликовал свою книгу Essay on the Principle of Population («Очерк о законе народонаселения»).

Теория Мальтуса достаточно корректно описывает закономерности экономико-демографической динамики доиндустриальных обществ.

Идеи Мальтуса оказали мощное позитивное воздействие на развитие биологии, во-первых, через их влияние на Дарвина, а, во-вторых, через развитие на их основе математических моделей популяционной биологии.

Применительно к человеческому обществу мнение Мальтуса о том, что сокращение численности населения ведет к увеличению среднего дохода на душу населения, повлекло за собой формирование в 1920-x теории оптимальной численности населения, при котором доход на душу населения максимален.

Однако в настоящее время теория малоприменима в решении реальных социально-экономических задач, но хороша в аналитике, так как позволяет судить о недо- или перенаселении.

Сдерживание роста населения объяснялось естественными препятствиями (война, голод, мор), высокой смертностью; превентивным фактором (аборт, детская смертность), уменьшением темпов рождаемости.

Однако сам Мальтус, как и остальные люди эпохи, считал меры по ограничению рождаемости делом крайне греховным.

Современные последователи Мальтуса, неомальтузианцы, так говорят о современных малоразвитых странах: «Рождаемость в них высокая, как в аграрных странах, а смертность низкая, как в индустриальных из-за медицинской помощи более развитых стран». Считают, что прежде, чем помогать им, надо решить проблему контроля рождаемости.

В целом, теория Мальтуса продемонстрировала свою высокую объясняющую способность применительно к доиндустриальным обществам, хотя никто не ставит под сомнения того факта, что для эффективного использования её для объяснения динамики современных обществ (даже в странах третьего мира), она нуждается в самых серьёзных модификациях.

Эдуард Фриман

(1823–1892)

Известный английский историк, профессор новой истории в Оксфордском университете. Взгляды Фримана на историю характеризуются определением: «История есть наука о человеке, как существе политическом». Он изучал факты европейской истории, в основном, с политической точки зрения.

Общее достоинство его работ — необыкновенная ясность изложения, умение искусно группировать факты и мысли. Этим объясняется популярность ученого. И как аналитик, и как теоретик Фриман новых путей не прокладывал, но все, что им написано, дельно и увлекательно. Это свойства не столько ученого, сколько педагога. Педагогом и был Фриман прежде всего.

К его крупным исследованиям стоит отнести «Историю норманнского завоевания» с примыкающей к ней «Историей Вильгельма Рыжего».

«Историческая география Европы» является первым и очень удачным опытом изложения всех главных территориальных изменений, происходивших в Европе, начиная с древности и кончая современной эпохой.

«Общий очерк истории Европы» и «Главные периоды европейской истории» представляют собой краткие обзоры политической истории Европы, сделанные рукою мастера. «Развитие английской конституции» — едва ли не лучший из всех трудов Фримана. В небольшой книге он сжато и ясно изобразил процесс политического развития английского народа.

Дополнением всех этих трудов являются его лекции об изучении и истории, в которых он в доступной форме излагает принципы исторической критики.

Главные его труды: «History of the Norman conquest of England, its causes and its results» (1867-79); «Growth of English constitution (1872; есть русский перевод); «General sketch of European history» (1872, id.); «Comparative politics» (1873, id.

); «The Ottoman power in Europe, its nature, its growth a nd its decline» (1877); «The historical geography of Еигоре» (1881; есть русский перевод); «The reign of William Rufus and the accession of Henri I» (1882); «Methods of historical study» (1886, id); «Chief periods of European history» (1887, id.); «The hi story of Sicily» (1891-94).

Уильям Томсон лорд Кельвин

(1824-1907)

Британский физик и механик. Известен своими работами в области термодинамики, механики, электродинамики. Предки Томсона были ирландскими фермерами; его отец Джеймс Томсон (1776-1849), известный математик, с 1814г. был учителем в Belfast Academical Institution, затем с 1832г.

-профессором математики в Глазго; известен учебниками по математике, выдержавшими десятки изданий. Уильям Томсон и его старший брат Джеймс учились в колледже в Глазго, а затем в St. Peter College в Кембридже, в котором Уильям закончил курс наук в 1845г.

В 1846 году двадцатидвухлетний Томсон занял кафедру теоретической физики в университете в Глазго. С 1880-1882гг. — президент Лондонского общества физиков. Необыкновенные заслуги Томсона в чистой и прикладной науке были вполне оценены его современниками.

В 1866 году Томсон возведён в дворянское достоинство, в 1892 году королева Виктория пожаловала ему пэрство с титулом «барон Кельвин».

Ещё студентом Томсон опубликовал ряд работ по приложению рядов Фурье к вопросам физики и в замечательном 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 и показал, как решение вопросов из одной из этих областей применить к вопросам другой области. 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.

С 1849 года начинаются работы Томсона по термодинамике, напечатанные в изданиях королевского общества в Эдинбурге.

В первой из этих работ Томсон, опираясь на исследования Джоуля, указывает, как следует изменить принцип Карно, изложенный в сочинении последнего «Reflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres a developper cette puissance» (1824), для того, чтобы принцип согласовался с современными данными; эта знаменитая работа содержит одну из первых формулировок второго закона термодинамики. В 1852 году Томсон совместно с Джоулем проводит известное исследование над охлаждением газов при расширении без совершения работы, которое послужило переходной ступенью от теории идеальных газов к теории реальных газов. Начатая в 1855г. работа по термоэлектричеству («Electrodynamic Qualities of Metals») вызвала усиленную экспериментальную деятельность, в которой принимали участие студенты, и это положило начало практическим работам учащихся в университете Глазго — первым в Великобритании, а также открытие лаборатории по физике в Глазго. В 50-х годах Томсон заинтересовался вопросом о трансатлантической телеграфии; он теоретически исследовал вопрос о распространении электрических импульсов вдоль кабелей и пришел к заключениям величайшей практической важности, давшим возможность осуществить телеграфирование через океан.

В «Biogr.-Litter. Handworterbuch Poggendorffa» (1896) приведён список около 250 статей (кроме книг), принадлежащих Томсону.

Не менее замечательна деятельность Томсона в практической физике и технике; ему 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, между которыми особенно замечательны ампер-весы, применяемые для выверки электрических приборов. Между множеством патентов, взятых Томсоном, встречаются и чисто практические приспособления (как, например, водопроводные краны). Из книг, изданных Томсоном, наибольшей известностью пользуется «Treatise on natural philosophy», содержащее блестящее изложение механических основ теоретической физики.

Сэр Александр Грант

(1826-1884)

Английский ученый и педагог. Образование получил в Харроу и Оксфорде. Занимался исследованием философской концепции Аристотеля и в 1857 г. опубликовал «Этику», ставшую единым учебником для Оксфордского университета. 9 лет занимался педагогической деятельностью в Бомбее. С 1868 г. и до конца жизни состоял ректором Эдинбургского университета.

Став ректором, Грант снискал доверие коллег и уважение студентов, современники отмечали его доброжелательное ко всем отношение и дипломатические качества в решении любых проблем. За время его ректорства число студентов Эдинбургского университета возросло более чем в два раза. При участии Гранта также была построена новая Медицинская школа Эдинбургского университета, открытая в 1884 году.

Грант поддерживал реформу университетского образования. Он входил в состав группы шотландских академиков, которые пытались ввести новые высокие стандарты преподавания, в особенности гуманитарных наук.

Грант также поддерживал идею создания «женских университетов» и выступал за права женщин на получение высшего образования. Занимаясь реформой высшего образования, Грант обращал внимание также и на школьное образование.

Являясь членом Министерства образования, курировал реализацию Закона об образовании, принятого в 1872 году.

Джозеф Джон Томсон

(1856-1940)

Английский физик, открывший электрон, лауреат Нобелевской премии по физике 1906 года. Томсон родился в 1856 г в Читем-Хилле вблизи Манчестера.

Изучал физику в лаборатории Бальфур Стюарта в Оуенс-колледже в Манчестере, затем в 1876 году выиграл стипендию на обучение в Кембридже, где проучился до 1880. С 1882г. — лектор по математике в Trinity Colledge (Кембридж).

С 1884г. — профессор физики на кафедре экспериментальной физики в Кембридже.

В 1881г. Томсон ввёл понятие электромагнитной массы, назвав так ту часть массы, которая обусловлена энергией электростатического поля заряженной частицы. Эта работа считается первой, в которой обсуждается связь энергии и массы. В 1897 г. открыл электрон, за что в 1906г. был удостоен Нобелевской премии по физике с формулировкой — «за исследования прохождения электричества через газы».

Его сын Джордж Пейджт Томсон также со временем стал Нобелевским лауреатом по физике — в 1937 году за экспериментальное открытие дифракции электронов на кристаллах.

Сам Томсон получил в 1906 г. Нобелевскую премию по физике «в знак признания его выдающихся заслуг в области теоретических и экспериментальных исследований проводимости электричества в газах». На церемонии презентации лауреата Дж. П.

Класон, член Шведской королевской академии наук, поздравил Томсона с тем, что он «дал миру несколько главных трудов, позволяющих натурфилософу нашего времени предпринять новые исследования в новых направлениях».

Показав, что атом не является самой последней неделимой частицей материи, как это долго считали, Томсон и в самом деле открыл дверь в новую эру физической науки.

Томсон оказал влияние на физику не только результатами своих блестящих экспериментальных исследований, но и как превосходный преподаватель и прекрасный руководитель

Кавендишской лаборатории (Кембридж). Из тех, кто работал здесь под руководством Томсона, семеро стали в свое время лауреатами Нобелевской премии.

В дополнение к Нобелевской премии Томсон получил много других наград, среди которых можно указать медали: Королевскую (1894), Хьюза (1902) и Копли (1914), присужденные Лондонским королевским обществом.

Он был президентом Лондонского королевского общества (1915).

Библиография:

  1. G II 10551 Дж. Дж. Томсон. Начало математической теории электричества и магнетизма. СПб. 1901
  2. G II 10829 Дж. Дж. Томсон. Электричество и материя. СПб. 1909
  3. G II 18229 В. Томсон. Строение материи. Популярные лекции и речи Сэра Вильяма Томсона. СПб. 1895
  4. J I 258 Новые идеи в физике. Сборник №1. Под редакцией И. И. Боргмана. СПб. 1912
  5. E I 14412 Александр Грант. Ксенофонт. СПб. 1876
  6. G II 15208 Дж. Дж. Томсон. Электричество и материя. Москва. 1928
  7. 4/11139 Т. Гнедина. Открытие Джи-Джи. Москва. 1973
  8. C II 4241 Э. Фриман и В. Стебс. Опыты по истории английской конституции. Москва. 1880
  9. 1/18370 С. Салитан. Чернышевский, Мальтус и Плеханов. К вопросу о законе народонаселения. СПб. 1910
  10. D II 2627 Т. Мальтус. Опыт о законе народонаселения. Том первый. СПб. 1868
  11. D I 719 №3 Т. Мальтус. Опыт закона о народонаселении. Москва. 1895
  12. D II 2695a Э. Фриман. Сравнительная политика и единство истории. СПб. 1880
  13. 61/16440 2 Т. Мальтус. Антология экономической классики. Москва. 1993
  14. F II 7700 Э. Фриман. Общий очерк истории Европы. СПб. 1880
  15. F II 10676 Э. Фриман. Методы изучения истории. Москва. 1893
  16. F II 9011 Э. Фриман. Историческая география Европы. Том II. Москва. 1892
  17. J I 258 Новые идеи в физике. Сборник №5. Под редакцией И. И. Боргмана. СПб. 1912
  18. G II 11470 Дж. Дж. Томсон. Корпускулярная теория вещества. Одесса. 1910
  19. G II 12617 Дж. Дж. Томсон. Электрон в химии. Ленинград. 1927

Источник: http://www.library.spbu.ru/blog/?page_id=3951

Томсон Уильям — Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия — статья

Уильям Томсон, британский физик и механик

Уильям Томсон — автор трудов по многим разделам физики (термодинамика, теория электрических и магнитных явлений и др.). Он дал одну из формулировок второго начала термодинамики, предложил абсолютную шкалу температур (шкала Кельвина).

Экспериментально открыл ряд эффектов, названных его именем (в т. ч. эффект Джоуля — Томсона). Активный участник осуществления телеграфной связи по трансатлантическому кабелю, установил зависимость периода колебаний контура от его емкости и индуктивности.

Изобрел многие электроизмерительные приборы, усовершенствовал ряд мореходных инструментов.

Томсон в 1892 году за научные заслуги получил титул барона Кельвина, Kelvin.

Предки Томсона были некогда ирландскими фермерами, но уже его отец стал ученым, известным математиком. Уильям учился в колледже в Глазго, а затем в 1845 году окончил университет в Кембридже.

В 1846 году двадцатидвухлетний Томсон занял кафедру теоретической физики в университете в Глазго (Шотландия), где организовал впоследствии первую физическую лабораторию и где проработал до конца жизни.

Еще студентом Уильям опубликовал ряд работ по применению метода рядов Фурье к задачам о распространении тепла в средах, обратив, в частности, внимание на аналогии между законами распространения тепла и электрического тока.

Вскоре появились и его новые сочинения, в которых развивались принципы, затем плодотворно применявшиеся в теоретических работах по геологии (сам Томсон пытался использовать их для определения возраста Земли).

Математические методы, развитые при рассмотрении задач теплопроводности, оказались эффективными и в других областях. В 1845 году, находясь в Париже, Томсон опубликовал ряд статей по электростатике, в которых излагал предложенный им метод изображений, позволяющий радикально упростить решение некоторых задач.

Термодинамика была в то время, к которому относится работы Томсона, одним из «столпов» физики, и тем примечательнее, что ему удалось внести в нее нечто принципиально новое. Речь идет о «втором начале» термодинамики. Его первая формулировка была в 1824 году предложена С. Карно. Томсон указал на необходимость модернизации и (независимо от Р.

Клаузиуса) предложил новую его формулировку: «В природе невозможен процесс, единственным результатом которого была бы механическая работа, совершаемая за счет охлаждения теплового резервуара». Иногда это формулируется как утверждение о невозможности вечного двигателя второго рода.

Одним из выводов из этого явилась идея о «тепловой смерти» Вселенной: раз механическая энергия может полностью перейти в тепловую, а тепловая в механическую — нет, то, по мнению Томсона, неизбежно, в конце концов, вся энергия перейдет в тепловую и механические движения прекратятся. Эффективная критика этого вывода появилась только в работах Л. Больцмана.

В 1866 году Томсону был присвоен титул лорда. Фамилия лорда Кельвина увековечена в названии абсолютной шкалы температур — шкалы Кельвина. В природе существует минимально возможная температура. По классической молекулярной физике при этой минимальной температуре — при абсолютном нуле — прекращается тепловое движение. Именно от этого абсолютного нуля и отсчитываются температуры по шкале Кельвина.

Зародившаяся под прямым влиянием техники, термодинамика всегда сохраняла с ней связь, хотя не всегда сиюмоментную. Примером тому может служить эффект, который был в 1853-1854 годах открыт Томсоном и Джоулем. Он состоит в изменении температуры при стационарном адиабатическом (т.е. при отсутствии теплообмена) протекании газа через пористую перегородку.

У одних газов при этом температура убывает, у других — возрастает; как было понято позже, это определяется тонкими деталями взаимодействия между молекулами. Этот эффект, может показаться поначалу представляющим только «академический» интерес, но он оказался важным для получения очень низких температур.

Томсон широко применял термодинамику для объяснения и предсказания новых эффектов.

В 1855 году он начинает исследования явлений, называемых термоэлектрическими и строит их термодинамическую теорию. Уже сам этот термин говорит о переплетении тепловых и электрических эффектов. Некоторые из таких явлений уже были известны ранее, но были открыты и новые.

Один из таких эффектов даже был назван в честь Томсона. Он состоит в выделении или поглощении тепла при пропускании электрического тока через участки проводника, в которых имеются неоднородности температуры.

Уместно подчеркнуть, что это открытие произошло задолго до того, как была понята «микроскопическая» природа электрического тока, до появления электронной теории, позволившей дать термоэлектрическим явлениям наглядное истолкование.

К работам по термоэлектричеству Томсон привлекал и студентов, что потребовало создания первой (в университете в Глазго, да и во всех других университетах) учебно-научной лаборатории. Исследования по электричеству приобрели особую актуальность после появления трансатлантического кабеля.

В его работе проявились дефекты, понять и устранить причины которых без вмешательства ученых не удавалось. Томсон построил теории распространения электрических импульсов по проводам.

Он первым, являясь крупнейшим специалистом по электромагнетизму, понял, какую роль играет не только сопротивление проводов, но и индуктивность и электрическая емкость всей цепи.

Им были рассмотрены электрические токи в так называемом колебательном контуре — системе из последовательно соединенного конденсатора и катушки самоиндукции.

Была, в частности, выведена знаменитая формула Томсона — один из краеугольных камней сегодняшней электро- и радиотехники, согласно которой частота собственных колебаний в таком контуре пропорциональна квадратному корню из произведения индуктивности катушки на емкость конденсатора. Экспедиция по прокладке кабеля вызвала интерес Томсона к морским делам, что привело его к усовершенствованиям компаса и лота, а также к новым исследованиям по гидродинамике и теории волн.

Томсон вообще много занимался прикладными вопросами физики и проблемами экспериментальной техники.

Ему принадлежит изобретение и усовершенствование таких приборов как зеркальный гальванометр, квадрантный и абсолютный электрометр и др.

Его преподавательская деятельность, его книги и статьи (в частности, «Электричество» и «Теплота» в Британской энциклопедии) воспитали несколько поколений физиков и инженеров во многих странах.

Будучи признанным авторитетом в области термодинамики, Кельвин оказался причастным и к становлению молекулярно-кинетической теории. Важное место в этой теории занимает величина N, именуемая числом Авогадро — число молекул в одном моле вещества.

Один из путей ее экспериментального определения связан с проблемой голубого цвета неба — проблеме рассеяния света в атмосфере.Теоретическое исследование Рэлея привело к формуле, в которую входило N.

Для его определения требовались наблюдения в горах, и после того как они были проведены группой альпинистов в Альпах в 1910 году Кельвин провел нужные вычисления.

Полученная оценка оказалась не очень точной (отчасти из-за плохой погоды во время измерений), но она была весьма интересной в научном отношении.

Лорд Кельвин не чурался и узко прикладных задач. Так, в числе многих других, он получил и патент на изобретение оригинального водопроводного крана.

Последние годы жизни лорда Кельвина были временем появления в физике многого принципиально нового. Эра классической физики, одним из ярчайших деятелей которой он был, близилась к завершению. Уже недалека была квантовая и релятивистская эра, и он делал шаги по направлению к ней: его живо интересовали рентгеновские лучи и радиоактивность, он выполнил расчеты по определению размеров молекул, выдвинул гипотезу о строении атомов и активно поддерживал исследования Дж. Дж. Томсона в этом направлении.Высочайший научный и нравственный авторитет лорда Кельвина поставил его на одно из первых мест в физике 19 века.

  • Ю.А. Храмов. Физики: Биографический справочник. М.: Наука, 1983.
  • Марио Льоцци. История физики. М.: Мир, 1970, глава X.

Источник: https://megabook.ru/article/%D0%A2%D0%BE%D0%BC%D1%81%D0%BE%D0%BD%20%D0%A3%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D1%8F%D0%BC

Уильям Томсон

Уильям Томсон, британский физик и механик

Уильям Томсон, лорд Кельвин. 26 июня 1824 – 17 декабря 1907. Британский математик, физик и инженер.

Официально:

Уильям Томсон, лорд Кельвин. 26 июня 1824 – 17 декабря 1907. Британский математик, физик и инженер. Известен своими работами в области термодинамики, механики, электродинамики. Первый британский ученый, ставший членом Палаты лордов.

Неофициально:

1. По данным Книги рекордов Гиннесса, самый молодой студент в истории человечества приступил к занятиям в университете Глазго в возрасте десяти лет и четырех месяцев. А звали самого юного в истории планеты студента Уильям Томсон. Это тот самый Томсон, который известен под именем барона Кельвина – один из величайших физиков мира.

2. Предки Уильяма Томсона были обыкновеннейшими фермерами, но уже его отец  стал известным математиком и автором учебников, выдержавших десятки изданий. В год рождения Уильяма он преподавал в Королевском Академическом институте Белфаста, что – несмотря на пышный титул – представлял собой обыкновенную гимназию. Позже отец великого физика стал профессором в университете в Глазго.

3. Мать Уильяма скончалась, когда мальчику едва исполнилось шесть. У него и самого были проблемы с сердцем, и он едва не умер девяти лет от роду.

4. Когда семья переехала в Глазго, Уильям стал посещать лекции отца, а с 1834 стал полноправным студентом. Правда, нынче подчеркивают, что это не было чем-то из ряда вон выходящим: университет в ту пору был особого рода начальной школой для особенно способных учеников, и Уильям Томсон оказался в их числе.

5. Биографы подчеркивают, что дети семьи Томсон получили весьма космополитичное воспитание. Лето они обычно проводили в Лондоне или в Европе и много времени уделяли изучению иностранных языков – отец настаивал на этом особенно.

6. Поучившись в юном возрасте в университете Глазго,  Уильям при полной поддержке и содействии отца отправился в колледж Питерхаус в Кембридже. Он запомнился там живым интересом к литературе, классической музыке и спорту, а в 1843 году даже был в числе победителей престижной гребной гонки. Но все же истинным центром интеллектуальной жизни Уильяма Томсона  была наука.

7. В 1845 году  Уильям Томсон окончил курс наук в Кембридже, уже в следующем – занял кафедру теоретической физики университета Глазго. В ту пору ему едва исполнилось двадцать два года.

8. В 1852 году еще не знаменитый ученый женился на своей детской подружке и троюродной сестре Маргарет Крам, дочери химика Уолтера Крама. Пишут, что он был влюблен в нее с детства, но если и так, то эта любовь к юношеству иссякла. Прежде чем жениться на Маргарет, Уильям Томсон получил целых три отказа от другой девушки, Сабрины Смит.

9. Во время медового месяца Маргарет сильно заболела, и следующие 17 лет Томсона отвлекали от науки заботы  о больной жене.

10. Научные интересы молодого завкафедрой простирались в разные стороны. В числе его трудов – работы по гидродинамике, теории волн, термоэлектричеству, исследования по теории упругости. Среди самых значительных достижений Уильяма Томсона – формула его имени, которая связывает период собственных колебаний контура с его ёмкостью и индуктивностью.

11. Уильям Томсон был страстным яхтсменом и всегда интересовался всем, что связано с морем.

Так удивляться ли, что именно он стал научным консультантом проекта прокладки трансатлантического кабеля? Все остались в выигрыше: и страны по обе стороны океана, которые обрели надежную телеграфную связь, и Томсон, получивший дворянство и приставку «сэр» к имени и фамилии, и морское дело, для которого новоиспеченный сэр усовершенствовал лот и компас.

12. И все же в историю науки Уильям Томсон вошел прежде всего как один из основоположников термодинамики.

Он сформулировал второе начало термодинамики, ввел абсолютную шкалу температуры, которую в его честь назовут шкалой Кельвина.

И если о существовании нижнего предела температуры, то есть абсолютного нуля, знали и до него, то именно будущий лорд определил его с точностью до сотых:   –273,15 градусов по Цельсию или  – 459,67 градусов по Фаренгейту.

13. Кельвином Уильям Томсон стал в 1892 году – когда королева Виктория в знак признания его научных заслуг присвоила ему титул лорда. Фамилию позаимствовали у реки, которая протекает близ университета в Глазго.

14. И будучи простолюдином, и став бароном, ученый не брезговал практическими делами. Он изобрел или улучшил множество физических приборов, а среди уймы полученных им патентов были вполне прозаические, вроде патента на водопроводный кран.

15. Знаменитого ученого не раз пытались пригласить преподавать и вести научную работу всемирно известные университеты. Но профессор остался верен родному университету Глазго, где трудился более полувека. В музее университета, кстати сказать, старейшем музее Шотландии, есть постоянная экспозиция, в которой хранятся оригинальные труды лорда Кельвина и вещи, которых касалась его рука.

16. Зная о больших успехах Уильяма Томсона  в практических исследованиях Джордж Истман пригласил лорда Кельвина в 1899 году занять пост вице-председателя совета директоров британской компании Kodak Limited.

17. С 1890 и до 1895 года Уильям Томсон возглавлял Лондонское Королевское общество, неофициальную британскую академию естественных наук.

18. К старости великий физик сделался  закоренелым скептиком. Он не поверил в открытие рентгеновских лучей и утверждал, что радио никогда не найдет себе практического применения.

19. Когда королевская семья обратилась к лорду Кельвину за консультацией, какой ток предпочесть для резиденции, он насоветовал им такого, что только в 80-х годах прошлого века там начали использовать переменный ток – до того пользовались постоянным.

20. С теорией Дарвина лорд Кельвин тоже не согласился. Он остроумно уверял, что находится «на стороне ангелов».

21. Лорду Кельвину принадлежит еще одна удачная шутка: английская система мер была бы самой нелепой в мире, если бы не существовало английской денежной системы.

22. На исходе викторианского века в апреле 1900 года лорд Кельвин прочел знаменитую лекцию в Королевском институте в Лондоне, в которой оповестил мир, что ясное небо науки физики омрачено двумя тучами.

Первая из них – это затруднения в теории излучения, которые можно свести к вопросу: как может Земля двигаться сквозь упругую среду, какой по существу является светоносный эфир? Второй трудностью барон счел объяснение опыта Майкельсона, поставленного с целью измерения влияния движения Земли на скорость света.

23. С проницательностью гениального физика 76-летний лорд Кельвин нащупал две самые болевые точки современной ему науки.

Затруднения в теории излучения привели Маска Планка к гипотезе квантов, а затруднения при объяснении опыта Майкельсона были разрешены Эйнштейном в его знаменитой работе «К электродинамике движущихся тел» – основополагающей работе по теории относительности.

Таким образом,  два облачка на небе физики скрывали теорию относительности и квантовую механику –  самые фундаментальные основы сегодняшней физики.

24. В 1907 году лорд Кельвин сильно простудился и уже не оправился от этой простуды. Упокоился он в Вестминстерском аббатстве, рядом с Исааком Ньютоном.

25. В штате Аризона в США есть небольшой городок Кельвин. Его назвали в честь лорда Кельвина, поскольку он сделал крупные инвестиции в разработку полезных ископаемых в тех местах.

Источник: https://scientificrussia.ru/articles/uilyam-tomson

Вклад У. Томпсона в развитие физики

Уильям Томсон, британский физик и механик

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Биография

Уильям Томсон, лорд Кельвин (26 июня 1824 г. — 17 декабря 1907 г.) — британский физик и механик. Известен своими работами в области термодинамики, механики, электродинамики.

Предки Томсона были ирландскими фермерами; его отец Джеймс Томсон, известный математик, затем с 1832 года профессором математики в Глазго; известен учебниками по математике, выдержавшими десятки изданий. Уильям Томсон и его старший брат Джеймс учились в колледже в Глазго, а затем в Кембридже, в котором Уильям закончил курс наук в 1845 году.

В 1846 году двадцатидвухлетний Томсон занял кафедру теоретической физики в университете в Глазго. С 1880 по 1882 президент Лондонского общества физиков. Необыкновенные заслуги Томсона в чистой и прикладной науке были вполне оценены его современниками.

В 1866 году Томсон возведён в дворянское достоинство, в 1892 году королева Виктория пожаловала ему пэрство с титулом «барон Кельвин».

У. Томсон обладал большим педагогическим талантом и прекрасно сочетал теоретическое обучение с практическим. Его лекции по физике сопровождались демонстрациями, к проведению которых Томсон широко привлекал студентов, что стимулировало интерес слушателей.

2. Научная деятельность

томпсон научный атомистический

В университете Глазго У. Томсон создал физическую лабораторию, в которой было сделано много оригинальных научных исследований, и которая сыграла большую роль в развитии физической науки. Вначале лаборатория ютилась в бывших лекционных комнатах, старом заброшенном винном подвале и части старого профессорского дома. В 1870 г.

университет переехал в новое великолепное здание, в котором были предусмотрены просторные помещения для лаборатории. Кафедра и дом Томсона первыми в Британии осветились электричеством. Между университетом и мастерскими Уайта, в которых изготавливались физические приборы, действовала первая в стране телефонная линия.

Мастерские разрослись в фабрику в несколько этажей, по существу ставшую филиалом лаборатории.

В круг научных интересов Томсона входили термодинамика, гидродинамика, электромагнетизм, теория упругости, теплота, математика, техника.

Студентом Томсон опубликовал несколько статей по применению рядов Фурье к различным разделам физики. Стажируясь в Париже, разработал метод решения задач электростатики, получивший название метода «зеркальных изображений» (1846).

Познакомившись с теоремой Карно, высказал идею абсолютной термодинамической шкалы (1848).

В 1851 г. У. Томсон сформулировал 2-е начало термодинамики. В его работе «О динамической теории теплоты» излагалась новая точка зрения на теплоту, согласно которой «теплота представляет собой не вещество, а динамическую форму механического эффекта».

Поэтому «должна существовать некоторая эквивалентность между механической работой и теплотой». Томсон указывает, что этот принцип, «по-видимому, впервые… был открыто провозглашен в работе Ю. Майера «Замечания о силах неживой природы». Далее он упоминает работу Дж.

Джоуля, исследовавшего численное соотношение, «связывающее теплоту и механическую силу».

Томсон утверждает, что вся теория движущей силы теплоты основана на двух положениях, из которых первое восходит к Джоулю и формулируется следующим образом: «Во всех случаях, когда равные количества механической работы получаются каким бы то ни было способом исключительно за счёт теплоты или бывают израсходованы исключительно на получение тепловых действий, всегда теряются или приобретаются равные количества теплоты».

Второе положение Томсон формулирует так: «Если какая-либо машина устроена таким образом, что при работе её в противоположном направлении все механические и физические процессы в любой части её движения превращаются в противоположные. То она производит ровно столько механической работы, сколько могла бы произвести за счёт заданного количества тепла любая термодинамическая машина с теми же самыми температурными источниками тепла и холодильника».

Эта положение Томсон возводит к С. Карно и Р.

Клаузиусу и обосновывает следующей аксиомой: «Невозможно при помощи неодушевленного материального деятеля получить от какой-либо массы вещества механическую работу путём охлаждения ее ниже температуры самого холодного из окружающих предметов».

К этой формулировке, которую называют томсоновской формулировкой второго начала, Томсон делает следующее примечание: «Если бы мы не признали эту аксиому действительной при всех температурах, нам пришлось бы допустить, что можно ввести в действие автоматическую машину и получать путем охлаждения моря или земли механическую работу в любом количестве, вплоть до исчерпания всей теплоты суши и моря или в конце концов всего материального мира». Описанную в этом примечании «автоматическую машину» стали называть perpetuum mobile 2-го рода.

Кроме работ по термодинамике, Томсон заложил основы теории электромагнитных колебаний и в 1853 г. вывел формулу зависимости периода собственных колебаний контура от его ёмкости и индуктивности (формула Томсона). В 1856 г.

открыл третий термоэлектрический эффект — эффект Томсона (первые два — возникновение термо-ЭДС и выделение теплоты Пельтье), состоявший в выделении т.н. «теплоты Томсона» при протекании тока по проводнику при наличии градиента температуры.

Большое значение в формировании атомистических представлений имел произведённый Томсоном расчёт размеров молекул на основе измерений поверхностной энергии плёнки жидкости. В 1870 г. он установил зависимость упругости насыщенного пара от формы поверхности жидкости.

Томсон внёс большой вклад в развитие практических применений разных разделов науки. Он был главным научным консультантом при прокладке первых трансатлантических кабелей.

Сконструировал целый ряд точных электрометрических приборов: «кабельный» гальванометр, квадрантный и абсолютный электрометры, сифон-отметчик для приема телеграфных сигналов.

Предложил использовать многожильные провода из медной проволоки.

Работы по прокладке трансатлантического кабеля пробудили в Томсоне интерес к навигации.

Учёный создал усовершенствованный морской компас с компенсацией магнетизма железного корпуса судна, изобрёл эхолот непрерывного действия, мареограф (прибор для регистрации уровня воды в море или реке).

Известны исследования Томсона по теплопроводности, работы по теории приливов, распространению волн по поверхности, по теории вихревого движения.

В 1892 г. У. Томсону за его большие научные заслуги был присвоен титул барона Кельвина (по имени речки Кельвин, протекающей вблизи университета в г. Глазго). Томсон написал огромное количество работ по экспериментальной и теоретической физике.

Пятидесятилетний юбилей его научной деятельности в 1896 г. отмечали физики всего мира. В чествовании Томсона участвовали представители разных стран, в том числе русский физик Н.А. Умов; в 1896 г. Томсон был избран почётным членом Санкт-Петербургской Академии наук.

В честь Уильяма Томсона названа единица измерения абсолютной температуры — кельвин.

3. Критика теории эволюции

Известен как критик теории эволюции в биологии.

На основе расчёта возраста Солнца, в котором, по его мнению, протекают химические процессы горения, являющиеся источником энергии, указал на недостаточность исторического времени для того, чтобы эволюция животного мира привела к современному состоянию.

Открытие в 1903 году закона, связывающего с радиоактивным распадом высвобождение тепловой энергии, не побудили его изменить собственные оценки возраста Солнца. Возраст Земли им оценивался в 20—40 млн. лет.

fСписок использованной литературы

1. Большая советская энциклопедия. В 30 тт.

2. Кудрявцев П.С. Курс истории физики. М.: Просвещение, 1982. — 448с.

Размещено на Allbest.ru

  • Открытие сложного строения атома – важнейший этап становления современной физики. Модель Томпсона и ее противоречие с опытами по исследованию распределения положительного заряда в атоме. Определение размеров атомного ядра. Открытие радиоактивности.презентация [1,7 M], добавлен 09.04.2015

Источник: https://revolution.allbest.ru/physics/00495311_0.html

Ученье свет, или как внук фермера стал лордом, а река — единицей измерения температуры

Уильям Томсон, британский физик и механик

» Встать в 5 часов утра и разжечь камин…» Так начиналось расписание юного Вильяма Томсона. Ибо просто так лордами не становятся.

Родился Уильям Томсон в Белфасте, 26 июня 1824 г. Ему суждено было стать, одним из пионеров современной физики, создателем той области физики, которую сейчас называют термодинамикой.

Лорд Кельвин

Но он не всегда был таким пожилым и  солидным.

Уильям Томсон в юности

Отец Уильяма, Джеймс Томсон , сын фермера, был во многом самоучкой. После долгих лет упорного труда он достиг положения профессора математики в академическом институте Белфаста (тут Уильяму повезло, отец на своем опыте понимал важность учебы).

Семья перебралась в Шотландию, где отец стал профессором математики в университете Глазго. В 1834 г. Томсон , которому было 10 лет, и его 12-летний брат Джеймс поступили в этот университет. Уильям постоянно был первым по математике и естествознанию.

Редкостные способности Томсона к математике проявились уже в ранние годы, так что было ясно, что ему следует продолжить обучение в Кембридже.

В октябре 1841 г. 17-летний Томсон поступил в колледж св. Петра в Кембридже как «пенсионер», иными словами, как студент, самостоятельно оплачивающий свое обучение. Пока Томсон жил в Кембридже, семьи его отец регулярно с ним переписывался.

В одном из ранних писем к отцу Томсон пишет, как он планирует свое время:
встать в 5 ч утра и разжечь камин;
читать до 8 ч 15 мин;
посетить ежедневную лекцию; читать до 1 ч дня;
делать упражнения до 4 ч вечера;
посетить церковь до 7 ч вечера;
читать до 8 ч 30 мин;
отправиться в постель в 9 ч.

Такое расписание иллюстрирует сохранившееся на всю жизнь желание минимизировать бесплодную трату времени.

На этой картине ему 22 года.

Уильям Томсон

 Перечислять открытия Уильяма Томсона можно довольно долго, и вряд ли это нужно — в Вики все уже написано.

Лучше предоставлю слово самому ученому.

В самом конце XIX в., 27 апреля 1900 г., лорд Кельвин прочел ставшую знаменитой лекцию в Королевском институте, озаглавленную «Тучи девятнадцатого века над динамической теорией теплоты и света«.

В ней он сказал: «Красота и ясность динамической теории, согласно которой теплота и свет являются формами движения, в настоящее время омрачены двумя тучами. Первая из них…

это вопрос: как может Земля двигаться сквозь упругую среду, какой по существу является светоносный эфир? Вторая — это доктрина Максвелла—Больцмана о распределении энергии«.

Обсуждение первого вопроса лорд Кельвин завершил словами: «Боюсь, что первую тучу мы пока что должны рассматривать как очень темную». Большая часть лекции была посвящена трудностям, связанным с предположением о равномерном распределении энергии по степеням свободы.

Этот вопрос широко обсуждался в те годы в связи с непреодолимыми противоречиями в вопросе о спектральном распределении излучения абсолютно черного тела.

Подводя итог бесплодным поискам пути преодоления противоречий, лорд Кельвин достаточно пессимистично заключает, что простейший путь состоит просто в том, чтобы не обращать внимания на существование этой тучи.»

Фотография Уильяма Томсона — лорда Кельвина

Проницательность ученого была удивительной: он точно нащупал две болевые точки современной ему науки. Через несколько месяцев, в последние дни XIX в., М.

Планк опубликовал свое решение проблемы излучения абсолютно черного тела, введя понятие о квантовом характере излучения и поглощения света, а через пять лет, в 1905 г., А.Эйнштейн опубликовал работу «К электродинамике движущихся тел», в которой сформулировал частную теорию относительности и дал отрицательный ответ на вопрос о существовании эфира.

Таким образом, за двумя «тучками» на небе физики скрывались теория относительности и квантовая механика — фундаментальные основы сегодняшней физики.

Еще  поражает широта и разнообразие интересов  Томсона — он  оценил возраст Земли,  собственноручно сконструировал целый ряд точных электрических измерительных приборов: кабельный гальванометр, электрометр и сифон-отметчик (прибор для приема телеграфных сигналов), принимал участие в прокладке первого трансатлантического телеграфного кабеля.

Кельвин (в центре) с членами Международной
комиссии по Ниагарской гидроэлектростанции (1895 г.)

Наряду с другими участниками проекта прокладки первого телеграфного кабеля между Старым и Новым Светом в ноябре 1862 г. Томсон в возрасте 42 лет был посвящен в рыцари и был возведён в звание лорда Великобритании. ( На самом деле его роль оказалась в этом проекте ключевой —  ведь первая линия связи длиной 3000 миль, проложенная в 1857 г.

, проработала всего пару недель, после чего вышла из строя, а Томсону удалось разобраться в физике передачи сигнала по столь длинной линии и понять причину потери его высокочастотной составляющей, так что второй многожильный кабель, усовершенствованный по его указаниям, был проложен через океан в 1865 г. и прослужил несколько десятилетий).

Лорд Кельвин

По обычаю к титулу лорда полагалось новое имя. Его выбрал сам Томсон и стал лордом Кельвином (по названию речки, на которой стоял его университет). Такое переименование, однако, стало известно не очень большому кругу общественности и иногда приводило к конфузным ситуациям.

Многие газетчики на свой лад преподносили уникальные открытия и изобретения новоиспечённого лорда.

Один из британских журналов, стремясь восстановить справедливость, опубликовал заметку следующего содержания: «Какому-то бессовестному пройдохе, Кельвину, приписали открытие точных гальванометров, хотя всему миру известно, что эти замечательные приборы изобрёл Уильям Томсон«.

Так название никому не известной речки стало единицей измерения температуры.

Температурная шкала Кельвина

Но это еще что! Много ли есть имён из школьного учебника физики, в честь которых названа не только единица измерения, но и бренд бытовой техники? Торговая марка Kelvinator (сегодня она принадлежит концерну Electrolux) многие годы была лидером на рынке бытовой техники США. Под этим брендом были выпущены первый в мире моноблочный холодильник, первый бытовой двухдверный холодильник, первый холодильник с раздельными температурными зонами, первый холодильник Side-by-side.

И при всем при том , лорд Кельвин не был скучным ученым педантом. История о любовницах и ослах стала классическим примером из серии «физики шутят»

Томсон однажды вынужден был отменить свою лекцию и написал на доске: «Professor Tomson will not meet his classes today». Студенты решили подшутить над профессором и стерли букву «с» в слове «classes». На следующий день, увидев надпись, Томсон не растерялся, а, стерев еще одну букву в том же слове, молча ушел.

В чем тут юмор? Да дело в том, что сlasses — это классы, lasses — любовницы, а asses — ослы. Так что остроумные студенты остались с носом.

Ваша maksina (Живой Журнал)

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5bb8e38dad289e00ac6c0bce/5d46d744d5135c00adaa161e

Booksm
Добавить комментарий