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

3,1k full reads
4,6k story viewsUnique page visitors
3,1k read the story to the endThat's 67% of the total page views
4,5 minutes — average reading time

" 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
Лорд Кельвин
Лорд Кельвин

Но он не всегда был таким пожилым и  солидным.

Уильям Томсон в юности
Уильям Томсон в юности
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
Уильям Томсон
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
Фотография Уильяма Томсона - лорда Кельвина
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.)
Кельвин (в центре) с членами Международной комиссии по Ниагарской гидроэлектростанции (1895 г.)
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
Лорд Кельвин
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
Температурная шкала Кельвина
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)