Lords Kelvins vai Viljams Tompsons bija slavens fiziķis, matemātiķis un inženieris, kurš vislabāk pazīstams ar savu darbu elektrības matemātiskajā analīzē. Dzimis matemātiķa tēvam 19. gadsimtā, kopš agras bērnības viņš tika apmācīts padziļinātas matemātikas jomā, un vēl skolas laikā viņš kļuva par pieredzējušu matemātiķi. Viņš turpināja studēt dabaszinātnes un matemātiku Kembridžas universitātē. 22 gadu vecumā viņš iestājās “Glāzgovas universitātē” kā dabas filozofijas profesors, akadēmiķu filiāle, kuru mēs tagad pazīstam kā fiziku. Neskatoties uz vairāk slavenu universitāšu ielūgumiem, Kelvins 50 gadus palika Glāzgovā. Savas ilgas zinātniskās karjeras laikā viņš rakstīja 600 darbus. Viņam bija nozīmīga loma termodinamikas otrā likuma formulēšanā. Absolūtās temperatūras skalas pamata vienība Kelvina 'K' tiek nosaukta par godu. Papildus dziļajai ietekmei uz šī laikmeta zinātniskajām domām, viņš ir pazīstams arī ar savu ieguldījumu transatlantiskā telegrāfa kabeļa ieguldīšanā.
Bērnība un agrīnā dzīve
Lords Kelvins dzimis Viljams Tompsons 1824. gada 26. jūnijā Belfāstā, Īrijā. Viņa tēvs Džeimss Tompsons bija ievērojams inženieris un matemātiķis Karaliskajā Belfāstas akadēmiskajā institūcijā. Viņa mātes vārds bija Margaret Gardner.
Viņš bija dzimis ceturtais no vecāku sešiem pārdzīvojušajiem bērniem. Viņš uzauga kopā ar vecākajām māsām Elizabeti Kingu un Annu Bottomliju; un vecākais brālis Džeimss A. Thomsons. Viņam bija arī jaunāki brāļi, vārdā Džons un Roberts, un jaunākā māsa, vārdā Margareta Maršala.
1830. gadā, kad Kelvins bija sešus gadus vecs, viņa māte nomira. Pēc tam bērnus audzināja viņu tēvs, ievērojot stingru presbiteriāņu tradīciju. Ļoti drīz tēvam un dēlam izveidojās ciešas attiecības.
Kelvins sāka formālo izglītību Belfāstas Karaliskajā akadēmiskajā institūcijā. Mājās viņu un viņa vecāko brāli Džeimsu apmācīja viņu tēvs, kurš viņiem iemācīja jaunākos matemātikas principus, kas vēl bija jāiekļauj Lielbritānijas mācību programmā.
1832. gadā Džeimss Tompsons tika iecelts par matemātikas profesoru Glāzgovas universitātē un pārcēlās uz Glāzgovu. 1833. gada oktobrī bērni arī tur pārcēlās; un Viljams un Džeimss sāka apmeklēt skolu Glāzgovas universitātē, tur mācoties nākamos sešus gadus.
Kelvins bija vienlīdz ieinteresēts klasikā, nopelnot balvu par “Luciana Samosata dievu dialogu” tulkošanu no latīņu valodas uz angļu valodu 12 gadu vecumā. 1838. gadā, 14 gadu vecumā, viņš sāka studēt universitātes līmeņa matemātiku.
Viņš studēja astronomiju un ķīmiju no 1838. līdz 1839. gadam, iegūstot zelta medaļu no Glāzgovas universitātes par darbu “Eseja uz Zemes attēla”. Šajā laikā viņš nokārtoja fizikas kursu, kas vēlāk bija pazīstams kā dabas filozofija, lai pētītu siltumu, elektrību un magnētismu.
1840. gada beigās Kelvins universitātes bibliotēkā sastapa Žana Baptiste Jāzepa Furjē filma “Siltuma analītiskā teorija”. Viņš divu nedēļu laikā apguva darbu, kurā tika aplūkota abstraktās matemātikas piemērošana siltuma plūsmai. Līdz tam viņš bija lasījis arī Laplasas “Mécanique céleste”.
Līdz 1841. gadam Kelvins pilnībā iepazinās ar siltuma, elektrības un magnētisma parādībām. Vienlaicīgi ar formālo izglītību viņš un viņa brālis tika pakļauti arī kosmopolītiskajai atmosfērai. Viņi tika nosūtīti uz Londonu 1839. gada vidū, bet uz Vāciju un Nīderlandi - 1840. gada vidū. Viņi arī devās uz Parīzi, kur apguva franču valodu.
1841. gadā Kelvins ienāca Pīterhārā, Kembridžā, kur turpināja studēt zinātni, tajā pašā gadā publicējot savu pirmo darbu ar P.Q.R pseidonīmu. Ar nosaukumu “Furjē funkciju paplašināšana trigonometriskās sērijās”, raksts aizstāvēja Furjē matemātiskās teorijas pret daudzu britu matemātiķu kritiku.
1842. gadā, studējot matemātiskos Triposas eksāmenus, viņš publicēja svarīgu darbu par to pašu tēmu. Tā nosaukums bija “Par vienmērīgu siltuma kustību un tās saistību ar elektrības matemātisko teoriju”.
Vienlaicīgi ar zinātnes, it īpaši elektrības, studijām Kelvins ļoti ieinteresēja klasiku un literatūru. Viņš arī spēlēja kornetu un bija vienlīdz aktīvs sportā, īpaši airēšanā, 1843. gadā izcīnot Colquhoun Silver Sculls vienvietīgajām laivām.
1845. gadā viņš nokārtoja matemātisko Triposu eksāmenu pēdējo daļu. Tajā pašā gadā viņš ieguva bakalaura grādu kā otrais Wrangler un pirmais Smits prizmenis. Jūnijā viņš tika ievēlēts par Peterhouse līdzstrādnieku.
Pēc skolas beigšanas Kelvins ar savu sadraudzību pārcēlās uz Parīzi, kādu laiku strādājot Henri-Victor Regnault fiziskajā laboratorijā. Šeit viņš tikās un sazinājās ar tādiem slaveniem zinātniekiem kā Žans Baptiste Biots, Augustīns-Luiss Kaučijs, Džozefs Liouville un Šarls-Fransuā Stūrms.
Pēc Liouville pieprasījuma viņš drīz sāka strādāt pie Faraday idejas, ka elektriskā indukcija notiek caur starpposmu, nevis ar “darbību no attāluma”, dodot tai pirmo matemātisko attīstību. Viņš arī izstrādāja elektrisko attēlu matemātisko paņēmienu, ko izmanto elektrostatikas problēmu risināšanai.
Zinātniskā karjera
1846. gadā 22 gadus vecais lords Kelvins sāka karjeru Glāzgovas universitātē kā dabas filozofijas profesors. Viņu vienbalsīgi ievēlēja prestižajā priekšsēdētāja amatā, kurš tajā gadā bija vakants. Ļoti drīz viņš akadēmiskajā lokā kļuva pazīstams kā topošais zinātnieks.
1847. gadā viņš sāka sadarboties ar Džordžu Gabrielu Stokesu, kurš bija pazīstams ar hidrodinamikas zinātnes nodibināšanu. Sadarbība turpinājās nākamos 50 gadus, un viņi bieži apmainījās ar vēstulēm par svarīgām zinātniskām teorijām.
Kelvins piedalījās Lielbritānijas Zinātnes attīstības asociācijas ikgadējā sanāksmē, kurā viņš dzirdēja Džeimsu Preskotu Džoulu strīdējamies par siltumenerģijas siltuma teoriju, kā arī siltuma dzinēja teoriju un tā vietā uzsverot siltuma un kustības savietojamību.
Lai arī Kelvins uzskatīja, ka viņa idejas ir intriģējošas, viņš pret tām izturējās skeptiski. Ļoti drīz viņš sāka studēt Karnota-Klepeirona teoriju, kuras dēļ viņš 1848. gadā ierosināja absolūtu temperatūras skalu.
1851. gada martā viņš spēja izveidot Džoula teoriju, publicējot tajā svarīgu līgumu ar nosaukumu “Par siltuma dinamisko teoriju”. Tajā bija arī viņa versija par otro termodinamikas likumu, tādējādi sperot svarīgu soli pretī sava mājdzīvnieka projektam - zinātnisko teoriju apvienošanai.
Pēc publikācijas “Par siltuma dinamisko teoriju” Džoule sāka sarakstīties ar Kelvinu; kas bija sākums auglīgai abu pušu sadarbībai, kas ilga no 1852. līdz 1856. gadam. Džoule veica eksperimentus, bet Kelvins tos analizēja, bieži ierosinot turpmākus eksperimentus.
1852. gadā, strādājot ar Džoulu, Kelvins novēroja, ka gāzes temperatūra pazeminās, kad tā izplešas vakuumā. Vēlāk šī parādība kļuva pazīstama kā “Joule-Thompson effect” vai “Kelvin-Joules effect”. Viņu sadarbība palīdzēja pieņemt Džoula darbus un teorijas.
Kā inženieris
Stoks 1854. gada 16. oktobrī rakstīja vēstuli lordam Kelvinam, jautājot viņa viedokli par Maikla Faradija eksperimentiem ar ierosināto transatlantisko telegrāfa kabeli. Kelvins publicēja savus aprēķinus par projektu 1855. gadā, parādot, ka projekts bija ekonomiski dzīvotspējīgs.
1855. gada analīzē viņš uzsvēra kabeļa dizaina nozīmi, sakot, ka signāla ātrums caur doto kabeli ir apgriezti proporcionāls tā garuma kvadrātam. 1856. gadā šo ideju apstrīdēja Atlantic Telegraph Company elektriķis Vailmens Vaithouse
Pēc Whitehouse uzbrukuma Kelvins skaidroja savu ideju rakstā populārajā žurnālā Athenaeum. Tas piesaistīja varas iestāžu uzmanību; un 1856. gada decembrī viņš tika ievēlēts Atlantic Telegraph Company direktoru padomē. Tikmēr viņš turpināja savus mācību un pētniecības centienus.
1856. gadā viņš sāka darbu pie elektrības un magnētisma, kas vēlāk liks Džeimam Klarkam Maksvelam attīstīt savu elektromagnētisma teoriju. Kaut kad tagad Kelvins arī ieviesa laboratorijas darbu grāda kursos. Tomēr viņš nebija ļoti veiksmīgs pasniedzējs, jo bieži runāja par tēmām, kuras viņa studenti gandrīz nesaprata.
Kelvins kādu laiku atteicās no savas pedagoģiskās karjeras 1857. gada augustā un devās uz kabeļu likšanas kuģi HMS Agamemnon kā padomdevējs. Diemžēl reiss tehnisku iemeslu dēļ beidzās pēc 380 jūdzēm. Vēlāk viņš publicēja rakstu par spriegumiem, kas saistīti ar zemūdens kabeļu ieguldīšanas procesu.
1858. gadā viņš atkal pievienojās kabeļu likšanas ekspedīcijai uz HMS Agamemnona klāja. Līdz tam brīdim viņš bija izveidojis pilnīgu zemūdens telegrāfa vadīšanas sistēmu, izmantojot spoguļa galvanometru un sifona ierakstītāju. Tomēr, tā kā Vaitmens atteicās dot atļauju, Kelvins nevarēja izmantot sistēmu.
1858. gada jūnijā HMS Agamemnonam vajadzēja atgriezties pēc postošās vētras. Kad valde nolēma atteikties no projekta, Kelvins, Cyrus West Field un Curtis M. Lampson mudināja tos turpināt.
Trešajā ekspedīcijā, kuru vadīja Vaithauss, notika katastrofa, un viņš tika noņemts no amata. Tomēr katastrofa ļāva Kelvīnam iegūt zināmas inženiertehniskās prasmes un dot praktisku problēmu risināšanai. Tagad viņš sāka vadīt problēmu risināšanas komandu no priekšas.
Ceturtā Kelvina vadītā kabeļu likšanas ekspedīcija sākās 1865. gada jūlijā. Diemžēl no tā bija jāatsakās pēc 1200 jūdžu kabeļu novietošanas. Visbeidzot, 1866. gadā viņiem izdevās ne tikai divu nedēļu laikā ievietot jaunus kabeļus, bet arī atgūt un pabeigt iepriekšējā gada kabeli.
Pēc atgriešanās no ekspedīcijas Kelvins noslēdza partnerības ar diviem dažādiem uzņēmumiem C.F. Varley un Fleming Jenkin. Strādājot pēdējā, viņš izdomāja automātisku apmales sūtītāju, sava veida telegrāfa atslēgu, kas spēj nosūtīt ziņojumus pa kabeli.
Vienlaicīgi ar zemūdens sakaru kabeļu izlikšanu viņš turpināja īstenot savas akadēmiskās intereses. Tādējādi viņš sadarbojās ar Pēteri Guthrie Tait par mācību grāmatu no 1855. līdz 1867. gadam, tādējādi izveidojot mehānikas pētījumu. Vēlāk viņš strādāja arī pie virpuļatomu un atomu un ar to saistīto priekšmetu teorijas.
1880. gadu laikā Kelvins strādāja pie regulējamā kompasa uzlabošanas. Viņš arī izgudroja paisuma mašīnu un dziļuma mērīšanas aprīkojumu. Savā karjerā viņš ir iesniedzis 70 patentus.
1890. gados viņš bija starptautiskas komisijas vadītājs, kas izlēma Niagāras ūdenskrituma spēkstacijas dizainu.
Lielākie darbi
Lords Kelvins vislabāk tiek atcerēts par darbu elektrības un magnētisma matemātiskajā analīzē. Viņam bija arī liela loma termodinamikas pirmā un otrā likuma formulēšanā.
Kelvina “K”, absolūtās temperatūras skalas pamatvienība, tiek nosaukts pēc viņa vārda, jo viņš bija pirmais, kurš ierosināja “absolūto termometrisko skalu”.
Citos viņa darbos ietilpst siltuma dinamiskā teorija, Zemes vecuma ģeofiziskā noteikšana un citi fundamentāli darbi hidrodinamikā.
Ārpus zinātniskā loka Kelvins ir pazīstams ar savu ieguldījumu transatlantisko telegrāfa kabeļu ieguldīšanā. Papildus darbam ar Atlantic Telegraph Company viņš palīdzēja izvietot Francijas Atlantijas zemūdens sakaru kabeli 1869. gadā, Rietumu, Brazīlijas un Platino-Brazīlijas kabeli 1873. gadā.
Balvas un sasniegumi
Lordu Kelvinu bruņinieks saņēma karaliene Viktorija 1866. gada 10. novembrī. Vēlāk, 1892. gadā, viņš saņēma lūgšanu un kļuva par Larona 1. baronu Kelvinu. 1902. gadā karalis Edvards VII viņu iecēla par padomnieku un ordeņa “Par nopelniem” locekli.
1851. gadā viņu ievēlēja Karaliskajā biedrībā, saņemot biedrības Karalisko medaļu 1856. gadā un Kopija medaļu 1883. gadā. Viņš arī kalpoja par tās prezidentu no 1890. līdz 1895. gadam. Papildus tam viņš saņēma arī daudzas citas balvas un balvas.
Kelvins bija Edinburgas Karaliskās biedrības loceklis un sākotnēji bija tās prezidents no 1873. līdz 1878. gadam, pēc tam no 1886. līdz 1890. gadam un, visbeidzot, no 1895. gada līdz viņa nāvei 1907. gadā.
Ģimene un personīgā dzīve
Lords Kelvins apprecējās ar savas bērnības mīļoto Margaretu Krumu 1852. gada septembrī. Diemžēl viņas veselība sabojājās viņu medusmēneša laikā, un viņa nekad no tā neatgūstās. Viņa nomira 1870. gada 17. jūnijā.
1874. gada 24. jūnijā Thompsons apprecējās ar Čārlija R. Blandija meitu Faniju Blandiju. Viņa bija 13 gadus jaunāka. Nevienā no viņa laulībām viņam nebija bērnu.
Viņu piemeklēja aukstums 1907. gada novembrī, un viņa stāvoklis ļoti ātri pasliktinājās. Viņš nomira 1907. gada 17. decembrī savā Skotijas rezidencē Nīderlandē, Largā, 83 gadu vecumā.
Glāzgovas Universitātes Mednieku muzejā ir apskatāma viņa darbu pastāvīgā izstāde. Tas parāda ne tikai daudzus viņa oriģinālos darbus, bet arī instrumentus un personiskos artefaktus, ieskaitot smēķēšanas pīpi.
Trivia
Lorda Kelvina dzīvesvieta Glāzgovā bija viena no pirmajām mājām pasaulē, kuru apgaismoja elektriskā gaisma.
Ātri fakti
Dzimšanas diena 1824. gada 26. jūnijs
Valstspiederība Lielbritānijas
Miris vecumā: 83 gadi
Saules zīme: Vēzis
Zināms arī kā: Viljams Tomsons, 1. barons Kelvins
Dzimusi valsts: Īrija
Dzimis: Belfāstā
Slavens kā Matemātiķis, fiziķis
Ģimene: laulātais / bijušie: Margaret Crum tēvs: James Thomson māte: Margaret Gardner brāļi un māsas: James miris: 1907. gada 17. decembrī miršanas vieta: Largs, Skotija. Fakti par izglītību: Peterhouse, Kembridža (1841–1845), Glāzgovas universitāte , Belfāstas Karaliskās akadēmiskās institūcijas balvas: 1883. gads - Kopija medaļa 1856 - Karaliskā medaļa 1905 - Jāņa Fritza medaļa - Smita cena
