Zéro absolu Lord Kelvin. Biographies de personnes formidables L'essence de la théorie de la terrible vision de Kelvin

William Thomson, Lord Kelvin, était un physicien écossais qui a apporté d'importantes contributions à la science théorique et appliquée. Il est né à Belfast, fils d'un mathématicien, mais en 1832, il s'installe à Glasgow, où son père reçoit une chaire à l'université. Déjà à l'âge de dix ans, William était prêt à entrer à l'université, mais il ne devint étudiant à Cambridge qu'en 1841. Après avoir obtenu son diplôme en 1845, il se rendit à Paris pour étudier avec le physicien et chimiste français Henri Regnault (1810-1878).

En 1846, il devient professeur d'histoire naturelle à l'Université de Glasgow, mais s'inscrit immédiatement comme étudiant bénévole. Depuis 1842, Thomson a travaillé sur l'électromagnétisme, développant des normes internationales dans le domaine de l'électricité. En 1848, il proposa une échelle de température absolue. En 1851, il prouve que la théorie mécanique de la chaleur, développée par le physicien anglais James Joule, est cohérente avec les idées du physicien français Sadi Carnot (1796-1832). En 1852, Thomson et Joule découvrent l'effet Joule-Thomson (ou Joule-Kelvin).

Il faisait partie des nombreux scientifiques qui ont formulé le principe de conservation de l'énergie et la deuxième loi de la thermodynamique, selon laquelle la chaleur d'un objet chaud n'est pas transférée d'elle-même à un objet plus chaud. Thomson a participé à la pose du premier câble télégraphique sous-marin transatlantique (1866), a conçu un onduleur avec un siphon d'alimentation en encre et un galvanomètre à miroir - des dispositifs qui enregistrent l'arrivée de signaux télégraphiques faibles. En 1866, il fut fait chevalier et, après sa mort, il fut enterré à l'abbaye de Westminster, à côté de

Thomson William Lord Kelvin- un célèbre physicien et mécanicien britannique, célèbre pour ses connaissances théoriques et Travaux pratiques en thermodynamique, électrodynamique et mécanique, né 26 juin 1824à Belfast, en Irlande. Grâce à son père, le célèbre mathématicien James Thomson, dont les manuels ont été réédités pendant plusieurs décennies, le futur scientifique a reçu une bonne éducation, qui a en fait prédéterminé son futur chemin de vie.

Avec son frère James Thomson, William a reçu une bonne éducation primaire au Glasgow College, puis au St. Peter's College de Cambridge, après quoi Thomson, vingt-deux ans, a accepté la chaire de physique théorique à l'Université de Glasgow.

Alors qu'il était encore étudiant, William s'est intéressé à la recherche dans le domaine de la propagation électrique et a également commencé à travailler sur des questions liées à l'électrostatique. UN en 1842 publie également une série travaux scientifiques liés aux résultats de ces études.

En 1855 Avec ses étudiants de l'Université de Glasgow, Thomson mène de nombreuses études pratiques sur la thermoélectricité. À propos, en partie grâce au scientifique, les étudiants de toute l'Angleterre ont commencé à être attirés par le travail scientifique pratique.

À peu près à la même époque, Thomson menait des études théoriques sur la propagation des signaux électriques à travers les fils. C'est en partie grâce à lui et aux résultats de son travail que la création de lignes de communication télégraphiques transatlantiques (à travers tout l'océan) est devenue possible. Le scientifique lui-même est directement impliqué dans la pose de certains d'entre eux. Thomson mène également des recherches sur les charges électriques oscillatoires, qui furent ensuite poursuivies par son disciple Gustav Robert Kirchhoff et constituèrent la base de la doctrine des oscillations électriques.

En 1853 William Thomson formule la dépendance de la période d'oscillations électriques d'un circuit sur la capacité et l'inductance, nommée plus tard en son honneur (formule de Thomson). Et trois ans plus tard en 1856 le scientifique découvre l'effet du dégagement de chaleur dans un conducteur lorsqu'un courant électrique le traverse - le troisième effet thermoélectrique ou effet Thomson.

William Thomson a personnellement conçu un certain nombre d'instruments de mesure électrique de précision : un galvanomètre à câble, un électromètre et un siphon-marqueur (un dispositif pour recevoir des signaux télégraphiques). D'ailleurs, c'est Thomson qui a été l'un des premiers à suggérer d'utiliser un câble multiconducteur au lieu d'un câble métallique solide.

Le grand scientifique et inventeur est mort 17 décembre 1907 en Ecosse. Pour ses services rendus à la science au cours de sa vie, il reçut le titre de baron et fut élu membre honoraire de l'Académie des sciences de Saint-Pétersbourg. L'unité de mesure de la température, le kelvin, a été nommée en son honneur (Thomson a reçu le titre de Lord Kelvin d'après le nom de la rivière qui coulait près de son université d'origine à Glasgow).

"Si vous pouvez mesurer ce dont vous parlez et l’exprimer en chiffres, alors vous savez quelque chose sur ce sujet. Mais si vous ne pouvez pas quantifier cela, vos connaissances sont extrêmement limitées et insatisfaisantes. Peut être ça Première étape, mais ce n'est pas le niveau d'une véritable connaissance scientifique..."

W. Thomson (Lord Kelvin)

Le scientifique dont le nom est donné à l'échelle de température thermodynamique absolue, Lord Kelvin, était un homme polyvalent dont les intérêts scientifiques incluaient la thermodynamique (en particulier, il possédait deux formulations du deuxième principe de la thermodynamique), l'hydrodynamique, la géologie dynamique, l'électromagnétisme, la théorie de l'élasticité. , mécanique et mathématiques . Les recherches du scientifique sur la conductivité thermique, les travaux sur la théorie des marées, la propagation des ondes à la surface et la théorie du mouvement vortex sont connus. Mais il n’était pas seulement un théoricien. « L'homme de science est séparé de l'ouvrier productif par tout un abîme, et la science, au lieu de servir entre les mains de l'ouvrier comme un moyen d'augmenter sa propre puissance productive, s'oppose presque partout à lui », disait le savant. Sa contribution au développement Applications pratiques Il est difficile de surestimer les différentes branches de la science. Dans les années 1850, un scientifique intéressé par la télégraphie était le principal conseiller scientifique lors de la pose des premiers câbles télégraphiques à travers l’océan Atlantique. Il conçoit toute une gamme d'instruments électrométriques de précision : un galvanomètre à miroir « à câble », des électromètres à quadrant et absolus, un onduleur-marqueur pour recevoir les signaux télégraphiques avec un siphon d'encre, des échelles d'ampères utilisées pour l'alignement. appareils électriques, et bien plus encore, et a également suggéré d'utiliser des fils de cuivre toronnés. Le scientifique a créé une boussole marine améliorée avec compensation du magnétisme de la coque en fer du navire, a inventé un échosondeur continu et un marégraphe (un dispositif permettant d'enregistrer le niveau d'eau dans la mer ou la rivière). Parmi les nombreux brevets déposés par cet ingénieux concepteur, il y a aussi ceux pour des appareils purement pratiques (comme les robinets d'eau). Vraiment personne talentueuse talentueux en tout.

William Thomson (c'est le vrai nom de ce célèbre scientifique) est né il y a exactement 190 ans, le 26 juin 1824, à Belfast ( Irlande du Nord) dans la famille d'un professeur de mathématiques au Royal Academic Institute de Belfast, auteur de nombreux manuels qui ont connu des dizaines d'éditions, James Thomson, dont les ancêtres étaient des agriculteurs irlandais. En 1817, il épousa Margaret Gardner. Leur mariage était nombreux (quatre garçons et deux filles). Le fils aîné, James et William, ont été élevés dans la maison de leur père, tandis que les plus jeunes garçons ont été élevés par leurs sœurs aînées. Il n'est pas surprenant que Thomson Sr. ait veillé à une éducation décente pour ses fils. Au début, il accorda plus d'attention à James, mais il devint vite évident que la mauvaise santé de son fils aîné ne lui permettrait pas de recevoir une bonne éducation, et son père se concentra sur l'éducation de William.br />
Quand William avait 7 ans, la famille déménagea à Glasgow (Écosse), où son père reçut une chaire de mathématiques et un poste de professeur. Glasgow devint par la suite le lieu de vie et de travail du célèbre physicien. Déjà à l'âge de huit ans, William a commencé à suivre les conférences de son père et, à l'âge de 10 ans, il est devenu étudiant au Glasgow College, où il a étudié avec son frère aîné James. John Nicol, célèbre astronome écossais et vulgarisateur scientifique, qui travaillait à l’université depuis 1839, a joué un rôle majeur dans l’élaboration des intérêts scientifiques du jeune homme. Il a suivi les progrès de la science et a essayé de les présenter à ses étudiants. À l’âge de seize ans, William a lu le livre de Fourier « La théorie analytique de la chaleur », qui a essentiellement déterminé son programme de recherche pour le reste de sa vie.

Après avoir obtenu son diplôme universitaire, Thomson est allé étudier à St. Peter College de Cambridge, où il a publié plusieurs articles sur l'application des séries de Fourier à diverses branches de la physique et dans la remarquable étude « Le mouvement uniforme de la chaleur dans un solide homogène et sa connexion avec la théorie mathématique de l'électricité » (« The Cambridge math . Journ.”, 1842) a fait d'importantes analogies entre les phénomènes de propagation de la chaleur et du courant électrique et a montré comment la solution des problèmes d'un de ces domaines peut être appliquée à des problèmes d'un autre domaine. Dans une autre étude, « The Linear Motion of Heat » (1842, ibid.), Thomson développa des principes qu'il appliqua ensuite avec succès à de nombreuses questions de géologie dynamique, par exemple à la question du refroidissement de la Terre. Dans l’une de ses premières lettres à son père, Thomson écrit comment il planifie son temps : se lever à 5 heures du matin et allumer le feu ; lire jusqu'à 8 heures 15 minutes ; assister à des conférences quotidiennes ; lire jusqu'à 13 heures ; faire des exercices jusqu'à 16 heures ; visitez l'église avant 19 heures; lire jusqu'à 8 heures 30 minutes ; se coucher à 9 heures. Cet horaire illustre un désir de toujours de minimiser la perte de temps inutile. Il faut dire que William Thomson était un jeune homme complet, il faisait du sport, était même membre de l'équipe d'aviron de Cambridge et, avec ses camarades, a battu les étudiants d'Oxford dans la célèbre course organisée depuis 1829. Thomson connaissait également bien la musique et la littérature. Mais à tous ces passe-temps, il préférait la science, et ici ses intérêts étaient également variés.

En 1845, après avoir obtenu son diplôme de Cambridge, après avoir reçu un deuxième diplôme de Rankler et un prix Smith, William, sur les conseils de son père, se rend à Paris pour se former dans le laboratoire du célèbre physicien expérimental français Henri-Victor Regnault (1810-1878). ). Parallèlement, dans la revue de Joseph Liouville, Thomson publie de nombreux articles sur l'électrostatique, dans lesquels il expose sa méthode des images électriques, appelée plus tard « méthode des images miroir », qui permet de résoudre simplement de nombreux problèmes. les problèmes les plus difficiles de l'électrostatique.

Alors que Thomson étudiait à Cambridge, des événements se déroulèrent à Glasgow qui façonneront sa future carrière. Alors que Thomson terminait sa première année à Cambridge en 1841, William Meikleham, professeur de philosophie naturelle à l'Université de Glasgow, tomba gravement malade. Il était clair qu’il ne pourrait pas retourner au travail. L'année 1842 est passée, mais aucun candidat évident pour place libre il n'y en avait pas à Glasgow, puis Thomson Sr. s'est rendu compte que son fils William, qui venait d'avoir 18 ans, pourrait bien participer au concours pour cette place. Le 11 septembre 1846, Thomson, 22 ans, fut élu au scrutin secret au poste de professeur de philosophie naturelle à l'Université de Glasgow. Il conserva son poste jusqu'en 1899, même pas tenté par la chaire Cavendish à Cambridge, qui lui fut offerte trois fois dans les années 1870 et 1880. Thomson donna sa première conférence en tant que professeur à l'Université de Glasgow le 4 novembre 1846. Il y donna un aperçu introductif de toutes les branches de la physique pour les étudiants inscrits à un cours de philosophie naturelle. Dans une lettre à Stokes, Thomson a admis que la première conférence avait été un échec. Il l'avait écrit entièrement à l'avance et craignait constamment de le lire trop vite. Mais cela n'a pas empêché que la même entrée soit utilisée l'année suivante, puis chaque année pendant cinquante ans, avec diverses insertions, modifications et améliorations. Les étudiants adoraient leur célèbre professeur, même si sa capacité à penser instantanément, à voir les connexions et les analogies en déconcertait beaucoup, en particulier lorsque Thomson insérait impromptu un tel raisonnement dans ses cours.

En 1847, lors d'une réunion de la British Natural History Association à Oxford, Thomson rencontra James Joule. Au cours des quatre années précédentes, Joule avait déclaré lors de ces réunions annuelles que la chaleur n'était pas, comme on le croyait alors, une substance (calorique) se propageant d'un corps à un autre. Joule exprimait la conviction que la chaleur était en réalité le résultat des vibrations des atomes constitutifs de la matière. Après avoir étudié comment le gaz se contracte lorsqu'il est refroidi, Joule a suggéré qu'aucune substance ne pouvait être refroidie en dessous d'une température de 284°C (plus tard, comme on le sait, ce chiffre a été affiné par Thomson). De plus, Joule a démontré l'équivalence du travail et de la chaleur en menant des expériences pour déterminer la quantité équivalente de travail mécanique nécessaire pour chauffer une livre d'eau de 1°F. Il a même affirmé que la température de l’eau à la base des chutes était plus élevée qu’au sommet. Les discours de Joule lors des réunions de la British Association ont été accueillis avec ennui et incrédulité. Mais tout changea lors d'une réunion à Oxford en 1847, car Thomson était assis dans la salle. Il était ravi de ce que Joule avait à dire, commença à poser de nombreuses questions et provoqua des débats houleux. Il est vrai que Thomson a suggéré que Joule pourrait avoir tort. Dans une lettre à son frère après la rencontre, Thomson écrit : "Je vous envoie les œuvres de Joule, qui vous étonneront. J'ai eu peu de temps pour les comprendre en détail. Il me semble qu'elles présentent encore de nombreux défauts." Mais Joule ne s'était pas trompé et Thomson, après de longues délibérations, fut d'accord avec lui. De plus, il a pu relier les idées de Joule aux travaux de Sadi Carnot sur les moteurs thermiques. En même temps, il réussit à en trouver davantage méthode générale détermination du zéro absolu de température, indépendamment d'une substance spécifique. C’est pourquoi l’unité de base fondamentale de la température fut plus tard appelée le kelvin. De plus, Thomson réalisa que la loi de conservation de l'énergie était le grand principe unificateur de la science et introduisit les concepts d'énergie « statique » et « dynamique », que nous appelons désormais respectivement énergie cinétique et potentielle.

En 1848, Thomson introduisit " échelle thermométrique absolue". Il a expliqué son nom ainsi: " Cette échelle se caractérise par une totale indépendance vis-à-vis propriétés physiques toute substance spécifique". Il note que " un froid infini doit correspondre à un nombre fini de degrés du thermomètre de l'air en dessous de zéro", à savoir : point, " correspondant au volume d'air réduit à zéro, qui sera noté sur l'échelle comme -273°C".

En 1849, les travaux de Thomson sur la thermodynamique commencent, publiés dans les publications de la Royal Society d'Édimbourg. Dans le premier de ces ouvrages, Thomson, à partir des recherches de Joule, indique comment modifier le principe de Carnot énoncé dans l'essai de ce dernier « Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance » (1824). afin que le principe soit conforme aux données modernes ; cet ouvrage célèbre contient l'une des premières formulations de la deuxième loi de la thermodynamique.

À partir de 1851, Thomson publia une série d'articles scientifiques sous le titre général « Sur la théorie dynamique de la chaleur », dans lesquels il examinait (indépendamment de R. Clausius) les première et deuxième lois de la thermodynamique. Dans le même temps, il revient une fois de plus sur le problème de la température absolue, notant que « les températures de deux corps sont proportionnelles à la quantité de chaleur respectivement absorbée et dégagée par un système matériel en deux endroits ayant ces températures, lorsque le système complète un cycle complet de processus réversibles idéaux et est protégé contre la perte ou l'ajout de chaleur à tout moment autre température". Son ouvrage « Sur la théorie dynamique de la chaleur » décrit nouveau point vue de la chaleur, selon laquelle « la chaleur n’est pas une substance, mais une forme dynamique d’effet mécanique. Par conséquent, « il doit y avoir une certaine équivalence entre le travail mécanique et la chaleur »." Thomson souligne que ce principe, " apparemment pour la première fois... a été ouvertement proclamé dans l'ouvrage de Yu. Mayer « Remarques sur les forces nature inanimée " Il mentionne en outre les travaux de J. Joule, qui a étudié la relation numérique, « reliant la chaleur et la force mécanique" Thomson prétend que toute la théorie de la force motrice de la chaleur repose sur deux dispositions, dont la première remonte à Joule et est formulée ainsi : « Dans tous les cas où des quantités égales de travail mécanique sont obtenues d'une manière ou d'une autre uniquement grâce à la chaleur ou sont dépensées exclusivement pour obtenir des effets thermiques, des quantités égales de chaleur sont toujours perdues ou gagnées." Thomson formule la deuxième position comme suit : « Si une machine est conçue de telle manière que lorsqu’elle fonctionne dans la direction opposée, tous les processus mécaniques et physiques dans n’importe quelle partie de son mouvement se transforment en sens inverse, alors elle produit exactement autant de travail mécanique que n’importe quelle machine thermodynamique pourrait en produire. en raison d'une quantité donnée de chaleur, machine avec les mêmes sources de chaleur et réfrigérateur" Thomson fait remonter cette position à S. Carnot et R. Clausius et l'étaye par l'axiome suivant : « Il est impossible, à l'aide d'un agent matériel inanimé, d'obtenir un travail mécanique à partir d'une masse de matière en la refroidissant en dessous de la température du plus froid des objets environnants." A cette formulation, appelée formulation de Thomson de la deuxième loi, Thomson fait la note suivante : « Si l'on ne reconnaissait pas cet axiome valable à toutes températures, il faudrait admettre qu'il est possible de mettre en fonctionnement une machine automatique et d'obtenir, en refroidissant la mer ou la terre, un travail mécanique en quantité quelconque, jusqu'à l'épuisement de toute la chaleur de la terre et de la mer, ou finalement tout le monde matériel" La « machine automatique » décrite dans cette note commença à être appelée mobile perpétuel du 2e type. S'appuyant sur la loi ouverte de la thermodynamique et l'appliquant à l'Univers dans son ensemble, il arriva (1852) à la conclusion erronée sur l'inévitabilité de la « mort thermique de l'Univers » (l'hypothèse de la mort thermique de l'Univers). L'illégalité de cette approche et l'erreur de l'hypothèse ont été prouvées par L. Boltzmann.

La même année, à l'âge de 27 ans, Thomson devient membre de la Royal Society of London, l'Académie anglaise des sciences. En 1852, Thomson et le physicien anglais James Joule menèrent une célèbre étude sur le refroidissement des gaz lors de la détente sans travail, qui servit d'étape de transition par rapport à la théorie gaz parfaitsà la théorie des gaz réels. Ils ont découvert que lorsqu’un gaz passe de manière adiabatique (sans apport d’énergie extérieure) à travers une cloison poreuse, sa température diminue. Ce phénomène est appelé « effet Joule-Thomson ». À la même époque, Thomson développait une théorie thermodynamique des phénomènes thermoélectriques.

En 1852, le scientifique épousa Margaret Crum, dont il était amoureux depuis son enfance. Il était heureux, mais le bonheur n'a malheureusement pas duré longtemps. Déjà pendant la lune de miel, la santé de Margaret s'est fortement détériorée. Les 17 années suivantes de la vie de Thomson furent éclipsées par des inquiétudes constantes concernant la santé de sa femme, et le scientifique consacra presque tout son temps libre à prendre soin d'elle.

En plus de ses travaux sur la thermodynamique, Thomson a étudié phénomènes électromagnétiques. Ainsi, en 1853, il publia un article « Sur les transitoires courants électriques", jetant les bases de la théorie des oscillations électromagnétiques. Considérant le changement dans le temps de la charge électrique d'un corps sphérique lors de sa connexion avec un mince conducteur (fil) à la Terre, Thomson a établi que dans ce cas, des oscillations amorties surviennent avec certains caractéristiques en fonction de la capacité électrique du corps, de la résistance du conducteur et de la capacité électrodynamique. Par la suite, la formule reflétant la dépendance de la période d'oscillations libres dans un circuit sans résistance sur les valeurs indiquées a été appelée « formule de Thomson » ( bien qu'il n'ait pas lui-même dérivé cette formule).

Finalement, en 1855, le scientifique combina deux domaines de ses intérêts scientifiques et commença à étudier les processus thermoélectriques. Il a développé une théorie thermodynamique des phénomènes thermoélectriques. De nombreux phénomènes de ce type étaient déjà connus, certains ont été découverts par Thomson lui-même. En 1856, il découvrit le troisième effet thermoélectrique - l'effet Thomson (les deux premiers étaient l'apparition de thermo-emf et la libération de chaleur Peltier), qui consistait en la libération de ce qu'on appelle. « Chaleur de Thomson » lorsque le courant circule à travers un conducteur en présence d'un gradient de température. Le plus étonnant est que Thomson n'a pas réalisé cette découverte expérimentalement, mais l'a prédite sur la base de sa théorie. Et cela à une époque où les scientifiques n’avaient pas encore d’idées plus ou moins correctes sur la nature du courant électrique ! Grande importance Le calcul de Thomson sur la taille des molécules, basé sur des mesures de l'énergie de surface d'un film liquide, a contribué à la formation de concepts atomistiques. En 1870, il établit la dépendance de l'élasticité de la vapeur saturée sur la forme de la surface du liquide.

Thomson était étroitement associé à un autre physicien d'origine irlandaise, George Gabriel Stokes. Ils se sont rencontrés à Cambridge et sont restés amis proches pour le reste de leur vie, échangeant plus de 650 lettres. Une grande partie de leur correspondance concerne la recherche en mathématiques et en physique. Leurs esprits se complétaient et, dans certains cas, leurs pensées étaient si unies qu'aucun des deux ne pouvait dire (ou s'en soucier) qui avait exprimé en premier une idée. Peut-être le plus exemple célèbre est le théorème de Stokes issu de l'analyse vectorielle, qui permet de transformer des intégrales sur un contour fermé en intégrales sur une surface engendrée par ce contour, et vice versa. Ce théorème a en fait été formulé dans une lettre de Thomson à Stokes, il devrait donc être appelé « théorème de Thomson ».

Dans les années cinquante, Thomson s'intéresse également à la question de la télégraphie transatlantique ; Poussé par les échecs des premiers pionniers pratiques, Thomson étudia théoriquement la question de la propagation des impulsions électriques le long des câbles et parvint à des conclusions de la plus grande importance pratique, qui permirent de réaliser la télégraphie à travers l'océan. Chemin faisant, Thomson déduit les conditions d'existence d'un phénomène oscillatoire. decharge electrique(1853), redécouverte plus tard par Kirchhoff (1864) et qui constitue la base de toute la doctrine des oscillations électriques. L'expédition de pose du câble initia Thomson aux besoins des affaires maritimes et conduisit à l'amélioration du lot et de la boussole (1872-1876). Il crée et fait breveter un nouveau compas plus stable que ceux existants à l'époque et élimine la déviation associée aux coques en acier des navires. Au début, l'Amirauté était sceptique quant à l'invention. Selon la conclusion d'une des commissions, "la boussole est trop délicate et probablement très fragile". En réponse, Thomson a jeté la boussole dans la salle où se réunissait la commission et la boussole n'a pas été endommagée. Les autorités navales furent finalement convaincues de la solidité de la nouvelle boussole et, en 1888, elle fut adoptée par l'ensemble de la flotte. Thomson a également inventé un prédicteur mécanique de marée et créé un nouvel échosondeur capable de déterminer rapidement la profondeur sous un navire et, plus important encore, de le faire pendant que le navire était en mouvement.

Les vues de William Thomson sur l'histoire thermique de la Terre ne sont pas moins célèbres. Son intérêt pour cette question s'est éveillé en 1844, alors qu'il était encore un étudiant junior à Cambridge. Il y revint plus tard à plusieurs reprises, ce qui le mit finalement en conflit avec d'autres scientifiques célèbres, dont John Tyndall, Thomas Huxley et Charles Darwin. Cela peut être vu dans la description par Darwin de Thomson comme un « spectre ignoble » et dans la ferveur de Huxley dans la promotion de la théorie évolutionniste comme alternative aux croyances religieuses. Thomson était chrétien, mais il ne se souciait pas de défendre une interprétation littérale des détails de la Création ; par exemple, il discutait avec plaisir du sujet selon lequel une météorite avait apporté la vie sur Terre. Cependant, Thomson a toujours défendu et promu la bonne science tout au long de sa vie. Il pensait que la géologie et la biologie de l’évolution étaient sous-développées par rapport à la physique, basée sur des mathématiques rigoureuses. En fait, de nombreux physiciens de l’époque ne croyaient pas du tout que la géologie et la biologie étaient des sciences. Pour estimer l'âge de la Terre, William Thomson a utilisé les méthodes de son Fourier préféré. Il a calculé combien de temps il fallait pour refroidir le liquide fondu globeà la température actuelle. En 1862, William Thomson estimait l'âge de la Terre à 100 millions d'années, mais en 1899 il révisa ses calculs et réduisit ce chiffre à 20-40 millions d'années. Les biologistes et les géologues avaient besoin d’un chiffre cent fois plus grand. La divergence entre les théories n’a été résolue qu’au début du XXe siècle, lorsqu’Ernest Rutherford s’est rendu compte que la radioactivité des roches constituait un mécanisme interne de réchauffement de la Terre qui ralentissait son refroidissement. Ce processus fait augmenter l’âge de la Terre au-delà de celui prédit par Thomson. Les estimations modernes donnent une valeur d'au moins 4 600 millions d'années. La découverte en 1903 d'une loi reliant la libération d'énergie thermique à la désintégration radioactive ne l'a pas incité à modifier ses propres estimations de l'âge du Soleil. Mais puisque la radioactivité a été découverte alors que Thomson avait plus de 70 ans, on peut lui pardonner de ne pas avoir pris en compte son rôle dans les recherches qu'il a commencées dans la vingtaine.

W. Thomson possédait également un grand talent pédagogique et combinait parfaitement enseignement théorique et formation pratique. Ses cours de physique étaient accompagnés de démonstrations dans lesquelles Thomson impliquait largement les étudiants, ce qui stimulait l'intérêt des auditeurs. À l'Université de Glasgow, W. Thomson a créé le premier laboratoire de physique de Grande-Bretagne, dans lequel de nombreux recherche scientifique, et qui a joué un rôle majeur dans le développement des sciences physiques. Au début, le laboratoire était regroupé dans d'anciennes salles de cours, une vieille cave à vin abandonnée et une partie de l'ancienne maison du professeur. En 1870, l'université déménagea dans un magnifique nouveau bâtiment offrant un espace de laboratoire spacieux. La chaire et la maison de Thomson furent les premières en Grande-Bretagne à être éclairées à l'électricité. Entre l'université et les ateliers de White, dans lesquels étaient fabriqués les instruments physiques, le premier du pays fonctionnait ligne téléphonique. Les ateliers se sont transformés en une usine à plusieurs étages, qui est devenue essentiellement une branche du laboratoire.

On raconte qu'un jour, Lord Kelvin fut contraint d'annuler son cours et écrivit au tableau « Le professeur Thomson ne sera pas en classe aujourd'hui ». Les étudiants ont décidé de se moquer du professeur et ont effacé la lettre « c » dans le mot « cours ». Le lendemain, voyant l'inscription, Thomson ne fut pas surpris, effaçant une autre lettre du même mot et partit en silence. (Jeu de mots : classes - classes, étudiants ; filles - maîtresses, ânes - ânes.)

Margaret est décédée le 17 juin 1870. Après cela, le scientifique a décidé de changer de vie, de consacrer plus de temps au repos, il a même acheté une goélette sur laquelle il s'est promené avec des amis et des collègues. Au cours de l'été 1873, Thomson dirigea une autre expédition de pose de câbles. En raison d'un câble endommagé, l'équipage a été contraint de faire une escale de 16 jours à Madère, où le scientifique s'est lié d'amitié avec la famille de Charles Blandy, notamment Fanny, une de ses filles, qu'il a épousée l'été suivant.

Outre les activités scientifiques, pédagogiques et activités d'ingénierie, William Thomson a exercé de nombreuses fonctions honorifiques. À trois reprises (1873-1878, 1886-1890, 1895-1907), il fut élu président de la Royal Society of Edinburgh et, de 1890 à 1895, il dirigea la Royal Society of London. En 1884, il voyage aux États-Unis où il donne une série de conférences. Les réalisations extraordinaires de Thomson dans les sciences pures et appliquées furent pleinement appréciées par ses contemporains. En 1866, William reçut titre noble, et en 1892, la reine Victoria, pour ses services scientifiques, lui accorda une pairie avec le titre de « Baron Kelvin » (d'après le nom de la rivière Kelvin, qui coule à Glasgow). Malheureusement, William est devenu non seulement le premier, mais aussi le dernier baron Kelvin - son deuxième mariage, comme le premier, s'est avéré sans enfant. Le cinquantième anniversaire de son activité scientifique a été célébré en 1896 par les physiciens du monde entier. Des représentants ont participé à la cérémonie en l'honneur de Thomson différents pays, dont le physicien russe N.A. Umov ; en 1896, Thomson fut élu membre honoraire de l'Académie des sciences de Saint-Pétersbourg. En 1899, Kelvin quitte sa chaire à Glasgow, sans pour autant arrêter ses études scientifiques.

À la toute fin du XIXe siècle, le 27 avril 1900, Lord Kelvin donna à la Royal Institution une célèbre conférence sur la crise de la théorie dynamique de la lumière et de la chaleur, intitulée « Les nuages du dix-neuvième siècle sur la théorie dynamique de la chaleur et de la chaleur ». Lumière." Il y déclare : « La beauté et la clarté de la théorie dynamique, selon laquelle la chaleur et la lumière sont des formes de mouvement, sont actuellement éclipsées par deux nuages. Le premier d'entre eux... est la question : comment la Terre peut-elle se déplacer à travers un milieu élastique, qui est essentiellement de l'éther lumineux ? La seconde est la doctrine Maxwell-Boltzmann de distribution d'énergie. Lord Kelvin a conclu sa discussion sur la première question par ces mots : « Je crains que pour le moment nous devions considérer le premier nuage comme très sombre. » La plupart de La conférence était consacrée aux difficultés liées à l'hypothèse d'une répartition uniforme de l'énergie entre les degrés de liberté. Cette question a été largement débattue au cours de ces années en relation avec des contradictions insurmontables concernant la distribution spectrale du rayonnement du corps noir. Résumant la recherche infructueuse d'un moyen de surmonter les contradictions, Lord Kelvin conclut de manière plutôt pessimiste : la manière la plus simple consiste simplement à ne pas prêter attention à l’existence de ce cloud. La perspicacité du vénérable physicien était étonnante : il a identifié avec précision deux points sensibles de la science contemporaine. Quelques mois plus tard, à derniers jours XIXème siècle, M. Planck a publié sa solution au problème du rayonnement du corps noir, introduisant le concept de nature quantique du rayonnement et de l'absorption de la lumière, et cinq ans plus tard, en 1905, A. Einstein a publié l'ouvrage « Sur l'électrodynamique de Moving Bodies», dans lequel formule la théorie restreinte de la relativité et donne une réponse négative à la question sur l’existence de l’éther. Ainsi, derrière les deux nuages dans le ciel de la physique se trouvaient la théorie de la relativité et la mécanique quantique. fondamentaux la physique d'aujourd'hui.

Les dernières années de la vie de Lord Kelvin ont été l'époque où de nombreuses choses fondamentalement nouvelles sont apparues en physique. L’ère de la physique classique, dont il était l’une des figures les plus brillantes, touchait à sa fin. L'ère quantique et relativiste n'était déjà pas loin et il s'y dirigeait : il s'intéressait vivement aux rayons X et à la radioactivité, il effectuait des calculs pour déterminer la taille des molécules, émettait une hypothèse sur la structure des atomes et soutenu activement les recherches de J. J. Thomson dans ce sens. Cependant, il y a eu quelques incidents. En 1896, il était sceptique quant à la nouvelle de la découverte par Wilhelm Conrad Roentgen de rayons spéciaux permettant de voir structure interne corps humain, qualifiant cette nouvelle d'exagérée, semblable à un canular bien planifié et nécessitant une vérification minutieuse. Et un an auparavant, il avait déclaré : « Avions plus lourd que l’air est impossible. En 1897, Kelvin constatait que la radio n’avait aucune perspective.

Lord William Kelvin est décédé le 17 décembre 1907 à l'âge de 83 ans à Largs (Écosse), près de Glasgow. Les services rendus à la science par ce roi de la physique de l'ère victorienne sont indéniablement grands, et ses cendres reposent à juste titre dans l'abbaye de Westminster, à côté de celles d'Isaac Newton. Après lui, il restait 25 livres, 660 articles scientifiques et 70 inventions. Dans Biogr.-Litter. Handwörterbuch Poggendorffa" (1896) fournit une liste d'environ 250 articles (hors livres) appartenant à Thomson.

"Si vous pouvez mesurer ce dont vous parlez et l’exprimer en chiffres, alors vous savez quelque chose sur ce sujet. Mais si vous ne pouvez pas quantifier cela, vos connaissances sont extrêmement limitées et insatisfaisantes. C’est peut-être la première étape, mais ce n’est pas le niveau d’une véritable connaissance scientifique…"

W. Thomson (Lord Kelvin)

Le scientifique dont le nom est donné à l'échelle de température thermodynamique absolue, Lord Kelvin, était un homme polyvalent dont les intérêts scientifiques incluaient la thermodynamique (en particulier, il possédait deux formulations du deuxième principe de la thermodynamique), l'hydrodynamique, la géologie dynamique, l'électromagnétisme, la théorie de l'élasticité. , mécanique et mathématiques . Les recherches du scientifique sur la conductivité thermique, les travaux sur la théorie des marées, la propagation des ondes à la surface et la théorie du mouvement vortex sont connus. Mais il n’était pas seulement un théoricien. « L'homme de science est séparé de l'ouvrier productif par tout un abîme, et la science, au lieu de servir entre les mains de l'ouvrier comme un moyen d'augmenter sa propre puissance productive, s'oppose presque partout à lui », disait le savant. Sa contribution au développement d'applications pratiques dans diverses branches de la science ne peut guère être surestimée. Dans les années 1850, un scientifique intéressé par la télégraphie était le principal consultant scientifique lors de la pose des premiers câbles télégraphiques à travers l'océan Atlantique. Il a conçu un certain nombre de câbles de précision instruments électrométriques : un galvanomètre à miroir « à câble », des électromètres à quadrant et absolus, un onduleur-marqueur pour recevoir des signaux télégraphiques, des signaux avec alimentation en encre par siphon, des échelles d'ampères utilisées pour calibrer les appareils électriques, et bien plus encore, et proposaient également l'utilisation de fils toronnés en fil de cuivre. Le scientifique a créé une boussole marine améliorée avec compensation du magnétisme de la coque en fer du navire, a inventé un échosondeur continu, un marégraphe ( un dispositif pour enregistrer le niveau d'eau dans une mer ou une rivière). Parmi les nombreux brevets déposés par cet ingénieux concepteur, il y a aussi ceux pour des appareils purement pratiques (comme les robinets d'eau). Une personne vraiment talentueuse est talentueuse en tout.

William Thomson (c'est le vrai nom de ce célèbre scientifique), est né il y a exactement 190 ans, le 26 juin 1824, à Belfast (Irlande du Nord) dans la famille de James, professeur de mathématiques au Royal Academic Institute de Belfast. , l'auteur d'un certain nombre de manuels qui ont connu des dizaines d'éditions, Thomson, dont les ancêtres étaient des agriculteurs irlandais. En 1817, il épousa Margaret Gardner. Leur mariage était nombreux (quatre garçons et deux filles). Le fils aîné, James et William, ont été élevés dans la maison de leur père, tandis que les plus jeunes garçons ont été élevés par leurs sœurs aînées. Il n'est pas surprenant que Thomson Sr. ait veillé à une éducation décente pour ses fils. Au début, il accorda plus d'attention à James, mais il devint vite évident que la mauvaise santé de son fils aîné ne lui permettrait pas de recevoir une bonne éducation, et son père se concentra sur l'éducation de William.br />
Quand William avait 7 ans, la famille déménagea à Glasgow (Écosse), où son père reçut une chaire de mathématiques et un poste de professeur. Glasgow devint par la suite le lieu de vie et de travail du célèbre physicien. Déjà à l'âge de huit ans, William a commencé à suivre les conférences de son père et, à l'âge de 10 ans, il est devenu étudiant au Glasgow College, où il a étudié avec son frère aîné James. John Nicol, célèbre astronome écossais et vulgarisateur scientifique, qui travaillait à l’université depuis 1839, a joué un rôle majeur dans l’élaboration des intérêts scientifiques du jeune homme. Il a suivi les progrès de la science et a essayé de les présenter à ses étudiants. À l’âge de seize ans, William a lu le livre de Fourier « La théorie analytique de la chaleur », qui a essentiellement déterminé son programme de recherche pour le reste de sa vie.

Alors que Thomson étudiait à Cambridge, des événements se déroulèrent à Glasgow qui façonneront sa future carrière. Alors que Thomson terminait sa première année à Cambridge en 1841, William Meikleham, professeur de philosophie naturelle à l'Université de Glasgow, tomba gravement malade. Il était clair qu’il ne pourrait pas retourner au travail. L'année 1842 s'est déroulée sans aucun candidat évident pour le siège vacant à Glasgow, puis Thomson senior s'est rendu compte que son fils William, qui venait d'avoir 18 ans, pourrait bien concourir pour cette place. Le 11 septembre 1846, Thomson, 22 ans, fut élu au scrutin secret au poste de professeur de philosophie naturelle à l'Université de Glasgow. Il conserva son poste jusqu'en 1899, même pas tenté par la chaire Cavendish à Cambridge, qui lui fut offerte trois fois dans les années 1870 et 1880. Thomson donna sa première conférence en tant que professeur à l'Université de Glasgow le 4 novembre 1846. Il y donna un aperçu introductif de toutes les branches de la physique pour les étudiants inscrits à un cours de philosophie naturelle. Dans une lettre à Stokes, Thomson a admis que la première conférence avait été un échec. Il l'avait écrit entièrement à l'avance et craignait constamment de le lire trop vite. Mais cela n'a pas empêché que la même entrée soit utilisée l'année suivante, puis chaque année pendant cinquante ans, avec diverses insertions, modifications et améliorations. Les étudiants adoraient leur célèbre professeur, même si sa capacité à penser instantanément, à voir les connexions et les analogies en déconcertait beaucoup, en particulier lorsque Thomson insérait impromptu un tel raisonnement dans ses cours.

En 1847, lors d'une réunion de la British Natural History Association à Oxford, Thomson rencontra James Joule. Au cours des quatre années précédentes, Joule avait déclaré lors de ces réunions annuelles que la chaleur n'était pas, comme on le croyait alors, une substance (calorique) se propageant d'un corps à un autre. Joule exprimait la conviction que la chaleur était en réalité le résultat des vibrations des atomes constitutifs de la matière. Après avoir étudié comment le gaz se contracte lorsqu'il est refroidi, Joule a suggéré qu'aucune substance ne pouvait être refroidie en dessous d'une température de 284°C (plus tard, comme on le sait, ce chiffre a été affiné par Thomson). De plus, Joule a démontré l'équivalence du travail et de la chaleur en menant des expériences pour déterminer la quantité équivalente de travail mécanique nécessaire pour chauffer une livre d'eau de 1°F. Il a même affirmé que la température de l’eau à la base des chutes était plus élevée qu’au sommet. Les discours de Joule lors des réunions de la British Association ont été accueillis avec ennui et incrédulité. Mais tout changea lors d'une réunion à Oxford en 1847, car Thomson était assis dans la salle. Il était ravi de ce que Joule avait à dire, commença à poser de nombreuses questions et provoqua des débats houleux. Il est vrai que Thomson a suggéré que Joule pourrait avoir tort. Dans une lettre à son frère après la rencontre, Thomson écrit : "Je vous envoie les œuvres de Joule, qui vous étonneront. J'ai eu peu de temps pour les comprendre en détail. Il me semble qu'elles présentent encore de nombreux défauts." Mais Joule ne s'était pas trompé et Thomson, après de longues délibérations, fut d'accord avec lui. De plus, il a pu relier les idées de Joule aux travaux de Sadi Carnot sur les moteurs thermiques. Dans le même temps, il a réussi à trouver une manière plus générale de déterminer la température zéro absolue, indépendamment d'une substance spécifique. C’est pourquoi l’unité de base fondamentale de la température fut plus tard appelée le kelvin. De plus, Thomson réalisa que la loi de conservation de l'énergie était le grand principe unificateur de la science et introduisit les concepts d'énergie « statique » et « dynamique », que nous appelons désormais respectivement énergie cinétique et potentielle.

En 1848, Thomson introduisit " échelle thermométrique absolue". Il a expliqué son nom ainsi: " Cette échelle se caractérise par une indépendance totale par rapport aux propriétés physiques d'une substance particulière.". Il note que " un froid infini doit correspondre à un nombre fini de degrés du thermomètre de l'air en dessous de zéro", à savoir : point, " correspondant au volume d'air réduit à zéro, qui sera noté sur l'échelle comme -273°C".

À partir de 1851, Thomson publia une série d'articles scientifiques sous le titre général « Sur la théorie dynamique de la chaleur », dans lesquels il examinait (indépendamment de R. Clausius) les première et deuxième lois de la thermodynamique. Dans le même temps, il revient une fois de plus sur le problème de la température absolue, notant que « les températures de deux corps sont proportionnelles à la quantité de chaleur respectivement absorbée et dégagée par un système matériel en deux endroits ayant ces températures, lorsque le système complète un cycle complet de processus réversibles idéaux et est protégé contre la perte ou l'ajout de chaleur à tout moment autre température". Son ouvrage « Sur la théorie dynamique de la chaleur » a exposé un nouveau point de vue sur la chaleur, selon lequel « la chaleur n’est pas une substance, mais une forme dynamique d’effet mécanique. Par conséquent, « il doit y avoir une certaine équivalence entre le travail mécanique et la chaleur »." Thomson souligne que ce principe, " apparemment pour la première fois... a été ouvertement proclamé dans l'ouvrage de Yu. Mayer « Remarques sur les forces de la nature inanimée" Il mentionne en outre les travaux de J. Joule, qui a étudié la relation numérique, « reliant la chaleur et la force mécanique" Thomson prétend que toute la théorie de la force motrice de la chaleur repose sur deux dispositions, dont la première remonte à Joule et est formulée ainsi : « Dans tous les cas où des quantités égales de travail mécanique sont obtenues d'une manière ou d'une autre uniquement grâce à la chaleur ou sont dépensées exclusivement pour obtenir des effets thermiques, des quantités égales de chaleur sont toujours perdues ou gagnées." Thomson formule la deuxième position comme suit : « Si une machine est conçue de telle manière que lorsqu’elle fonctionne dans la direction opposée, tous les processus mécaniques et physiques dans n’importe quelle partie de son mouvement se transforment en sens inverse, alors elle produit exactement autant de travail mécanique que n’importe quelle machine thermodynamique pourrait en produire. en raison d'une quantité donnée de chaleur, machine avec les mêmes sources de chaleur et réfrigérateur" Thomson fait remonter cette position à S. Carnot et R. Clausius et l'étaye par l'axiome suivant : « Il est impossible, à l'aide d'un agent matériel inanimé, d'obtenir un travail mécanique à partir d'une masse de matière en la refroidissant en dessous de la température du plus froid des objets environnants." A cette formulation, appelée formulation de Thomson de la deuxième loi, Thomson fait la note suivante : « Si l'on ne reconnaissait pas cet axiome valable à toutes températures, il faudrait admettre qu'il est possible de mettre en fonctionnement une machine automatique et d'obtenir, en refroidissant la mer ou la terre, un travail mécanique en quantité quelconque, jusqu'à l'épuisement de toute la chaleur de la terre et de la mer, ou finalement tout le monde matériel" La « machine automatique » décrite dans cette note commença à être appelée mobile perpétuel du 2e type. S'appuyant sur la loi ouverte de la thermodynamique et l'appliquant à l'Univers dans son ensemble, il arriva (1852) à la conclusion erronée sur l'inévitabilité de la « mort thermique de l'Univers » (l'hypothèse de la mort thermique de l'Univers). L'illégalité de cette approche et l'erreur de l'hypothèse ont été prouvées par L. Boltzmann.

La même année, à l'âge de 27 ans, Thomson devient membre de la Royal Society of London, l'Académie anglaise des sciences. En 1852, Thomson et le physicien anglais James Joule menèrent une célèbre étude sur le refroidissement des gaz lors de la détente sans effectuer de travaux, qui servit d'étape de transition de la théorie des gaz parfaits à la théorie des gaz réels. Ils ont découvert que lorsqu’un gaz passe de manière adiabatique (sans apport d’énergie extérieure) à travers une cloison poreuse, sa température diminue. Ce phénomène est appelé « effet Joule-Thomson ». À la même époque, Thomson développait une théorie thermodynamique des phénomènes thermoélectriques.

En plus de ses travaux sur la thermodynamique, Thomson a étudié les phénomènes électromagnétiques. Ainsi, en 1853, il publie un article « Sur les courants électriques transitoires », posant les bases de la théorie des oscillations électromagnétiques. Considérant le changement dans le temps de la charge électrique d'un corps sphérique lors de sa connexion avec un conducteur mince (fil) à la Terre, Thomson a découvert que des oscillations amorties avec certaines caractéristiques se produisent, en fonction de la capacité électrique du corps, de la résistance du conducteur et la capacité électrodynamique. Par la suite, la formule reflétant la dépendance de la période d'oscillations libres dans un circuit sans résistance sur les valeurs indiquées a été appelée «formule de Thomson» (bien qu'il n'ait pas lui-même dérivé cette formule).

Finalement, en 1855, le scientifique combina deux domaines de ses intérêts scientifiques et commença à étudier les processus thermoélectriques. Il a développé une théorie thermodynamique des phénomènes thermoélectriques. De nombreux phénomènes de ce type étaient déjà connus, certains ont été découverts par Thomson lui-même. En 1856, il découvrit le troisième effet thermoélectrique - l'effet Thomson (les deux premiers étaient l'apparition de thermo-emf et la libération de chaleur Peltier), qui consistait en la libération de ce qu'on appelle. « Chaleur de Thomson » lorsque le courant circule à travers un conducteur en présence d'un gradient de température. Le plus étonnant est que Thomson n'a pas réalisé cette découverte expérimentalement, mais l'a prédite sur la base de sa théorie. Et cela à une époque où les scientifiques n’avaient pas encore d’idées plus ou moins correctes sur la nature du courant électrique ! Le calcul de Thomson sur la taille des molécules, basé sur des mesures de l'énergie de surface d'un film liquide, a été d'une grande importance dans la formation des concepts atomistiques. En 1870, il établit la dépendance de l'élasticité de la vapeur saturée sur la forme de la surface du liquide.

Thomson était étroitement associé à un autre physicien d'origine irlandaise, George Gabriel Stokes. Ils se sont rencontrés à Cambridge et sont restés amis proches pour le reste de leur vie, échangeant plus de 650 lettres. Une grande partie de leur correspondance concerne la recherche en mathématiques et en physique. Leurs esprits se complétaient et, dans certains cas, leurs pensées étaient si unies qu'aucun des deux ne pouvait dire (ou s'en soucier) qui avait exprimé en premier une idée. L'exemple le plus célèbre est peut-être le théorème de Stokes issu de l'analyse vectorielle, qui permet de transformer des intégrales sur un contour fermé en intégrales sur une surface couverte par ce contour, et vice versa. Ce théorème a en fait été formulé dans une lettre de Thomson à Stokes, il devrait donc être appelé « théorème de Thomson ».

Dans les années cinquante, Thomson s'intéresse également à la question de la télégraphie transatlantique ; Poussé par les échecs des premiers pionniers pratiques, Thomson étudia théoriquement la question de la propagation des impulsions électriques le long des câbles et parvint à des conclusions de la plus grande importance pratique, qui permirent de réaliser la télégraphie à travers l'océan. Chemin faisant, Thomson déduit les conditions d'existence d'une décharge électrique oscillatoire (1853), retrouvées plus tard par Kirchhoff (1864) et qui constituèrent la base de toute la doctrine des oscillations électriques. L'expédition de pose du câble initia Thomson aux besoins des affaires maritimes et conduisit à l'amélioration du lot et de la boussole (1872-1876). Il crée et fait breveter un nouveau compas plus stable que ceux existants à l'époque et élimine la déviation associée aux coques en acier des navires. Au début, l'Amirauté était sceptique quant à l'invention. Selon la conclusion d'une des commissions, "la boussole est trop délicate et probablement très fragile". En réponse, Thomson a jeté la boussole dans la salle où se réunissait la commission et la boussole n'a pas été endommagée. Les autorités navales furent finalement convaincues de la solidité de la nouvelle boussole et, en 1888, elle fut adoptée par l'ensemble de la flotte. Thomson a également inventé un prédicteur mécanique de marée et créé un nouvel échosondeur capable de déterminer rapidement la profondeur sous un navire et, plus important encore, de le faire pendant que le navire était en mouvement.

Les vues de William Thomson sur l'histoire thermique de la Terre ne sont pas moins célèbres. Son intérêt pour cette question s'est éveillé en 1844, alors qu'il était encore un étudiant junior à Cambridge. Il y revint plus tard à plusieurs reprises, ce qui le mit finalement en conflit avec d'autres scientifiques célèbres, dont John Tyndall, Thomas Huxley et Charles Darwin. Cela peut être vu dans la description par Darwin de Thomson comme un « spectre ignoble » et dans la ferveur de Huxley dans la promotion de la théorie évolutionniste comme alternative aux croyances religieuses. Thomson était chrétien, mais il ne se souciait pas de défendre une interprétation littérale des détails de la Création ; par exemple, il discutait avec plaisir du sujet selon lequel une météorite avait apporté la vie sur Terre. Cependant, Thomson a toujours défendu et promu la bonne science tout au long de sa vie. Il pensait que la géologie et la biologie de l’évolution étaient sous-développées par rapport à la physique, basée sur des mathématiques rigoureuses. En fait, de nombreux physiciens de l’époque ne croyaient pas du tout que la géologie et la biologie étaient des sciences. Pour estimer l'âge de la Terre, William Thomson a utilisé les méthodes de son Fourier préféré. Il a calculé combien de temps il fallait au globe en fusion pour refroidir jusqu'à sa température actuelle. En 1862, William Thomson estimait l'âge de la Terre à 100 millions d'années, mais en 1899 il révisa ses calculs et réduisit ce chiffre à 20-40 millions d'années. Les biologistes et les géologues avaient besoin d’un chiffre cent fois plus grand. La divergence entre les théories n’a été résolue qu’au début du XXe siècle, lorsqu’Ernest Rutherford s’est rendu compte que la radioactivité des roches constituait un mécanisme interne de réchauffement de la Terre qui ralentissait son refroidissement. Ce processus fait augmenter l’âge de la Terre au-delà de celui prédit par Thomson. Les estimations modernes donnent une valeur d'au moins 4 600 millions d'années. La découverte en 1903 d'une loi reliant la libération d'énergie thermique à la désintégration radioactive ne l'a pas incité à modifier ses propres estimations de l'âge du Soleil. Mais puisque la radioactivité a été découverte alors que Thomson avait plus de 70 ans, on peut lui pardonner de ne pas avoir pris en compte son rôle dans les recherches qu'il a commencées dans la vingtaine.

W. Thomson possédait également un grand talent pédagogique et combinait parfaitement enseignement théorique et formation pratique. Ses cours de physique étaient accompagnés de démonstrations dans lesquelles Thomson impliquait largement les étudiants, ce qui stimulait l'intérêt des auditeurs. À l'Université de Glasgow, W. Thomson a créé le premier laboratoire de physique de Grande-Bretagne, dans lequel de nombreuses études scientifiques originales ont été réalisées et qui a joué un rôle majeur dans le développement des sciences physiques. Au début, le laboratoire était regroupé dans d'anciennes salles de cours, une vieille cave à vin abandonnée et une partie de l'ancienne maison du professeur. En 1870, l'université déménagea dans un magnifique nouveau bâtiment offrant un espace de laboratoire spacieux. La chaire et la maison de Thomson furent les premières en Grande-Bretagne à être éclairées à l'électricité. La première ligne téléphonique du pays fonctionnait entre l'université et les ateliers de White, où étaient fabriqués les instruments physiques. Les ateliers se sont transformés en une usine à plusieurs étages, qui est devenue essentiellement une branche du laboratoire.

En plus de ses activités scientifiques, pédagogiques et techniques, William Thomson a exercé de nombreuses fonctions honorifiques. À trois reprises (1873-1878, 1886-1890, 1895-1907), il fut élu président de la Royal Society of Edinburgh et, de 1890 à 1895, il dirigea la Royal Society of London. En 1884, il voyage aux États-Unis où il donne une série de conférences. Les réalisations extraordinaires de Thomson dans les sciences pures et appliquées furent pleinement appréciées par ses contemporains. En 1866, William reçut le titre de noblesse et en 1892, la reine Victoria, pour ses réalisations scientifiques, lui accorda une pairie avec le titre de « Baron Kelvin » (du nom de la rivière Kelvin qui coule à Glasgow). Malheureusement, William est devenu non seulement le premier, mais aussi le dernier baron Kelvin - son deuxième mariage, comme le premier, s'est avéré sans enfant. Le cinquantième anniversaire de son activité scientifique a été célébré en 1896 par les physiciens du monde entier. Des représentants de différents pays ont participé à la cérémonie d'hommage à Thomson, notamment le physicien russe N.A. Umov ; en 1896, Thomson fut élu membre honoraire de l'Académie des sciences de Saint-Pétersbourg. En 1899, Kelvin quitte sa chaire à Glasgow, sans pour autant arrêter ses études scientifiques.

À la toute fin du XIXe siècle, le 27 avril 1900, Lord Kelvin donna à la Royal Institution une célèbre conférence sur la crise de la théorie dynamique de la lumière et de la chaleur, intitulée « Les nuages du dix-neuvième siècle sur la théorie dynamique de la chaleur et de la chaleur ». Lumière." Il y déclare : « La beauté et la clarté de la théorie dynamique, selon laquelle la chaleur et la lumière sont des formes de mouvement, sont actuellement éclipsées par deux nuages. Le premier d'entre eux... est la question : comment la Terre peut-elle se déplacer à travers un milieu élastique, qui est essentiellement de l'éther lumineux ? La seconde est la doctrine Maxwell-Boltzmann de distribution d'énergie. Lord Kelvin a conclu sa discussion sur la première question par ces mots : « Je crains que pour le moment nous devions considérer le premier nuage comme très sombre. » Une grande partie de la conférence a été consacrée aux difficultés liées à l'hypothèse d'une répartition uniforme de l'énergie entre les degrés de liberté. Cette question a été largement débattue au cours de ces années en relation avec des contradictions insurmontables concernant la distribution spectrale du rayonnement du corps noir. Résumant la recherche infructueuse d'un moyen de surmonter les contradictions, Lord Kelvin conclut de manière plutôt pessimiste que le moyen le plus simple est simplement d'ignorer l'existence de ce nuage. La perspicacité du vénérable physicien était étonnante : il a identifié avec précision deux points sensibles de la science contemporaine. Quelques mois plus tard, à la fin du XIXe siècle, M. Planck publia sa solution au problème du rayonnement du corps noir, introduisant le concept de nature quantique du rayonnement et de l'absorption de la lumière, et cinq ans plus tard, en 1905, A. Einstein a publié l'ouvrage «K électrodynamique des corps en mouvement», dans lequel il a formulé la théorie de la relativité restreinte et a donné une réponse négative à la question de l'existence de l'éther. Ainsi, derrière les deux nuages dans le ciel de la physique se trouvaient la théorie de la relativité et la mécanique quantique – les fondements fondamentaux de la physique actuelle.

Les dernières années de la vie de Lord Kelvin ont été l'époque où de nombreuses choses fondamentalement nouvelles sont apparues en physique. L’ère de la physique classique, dont il était l’une des figures les plus brillantes, touchait à sa fin. L'ère quantique et relativiste n'était déjà pas loin et il s'y dirigeait : il s'intéressait vivement aux rayons X et à la radioactivité, il effectuait des calculs pour déterminer la taille des molécules, émettait une hypothèse sur la structure des atomes et soutenu activement les recherches de J. J. Thomson dans ce sens. Cependant, il y a eu quelques incidents. En 1896, il était sceptique quant à la nouvelle de la découverte par Wilhelm Conrad Roentgen de rayons spéciaux permettant de voir la structure interne du corps humain, qualifiant cette nouvelle d'exagérée, semblable à un canular bien planifié et nécessitant une vérification minutieuse. Et un an auparavant, il avait déclaré : « Les avions plus lourds que l’air sont impossibles. » En 1897, Kelvin constatait que la radio n’avait aucune perspective.

William Thomson, Lord Kelvin

(26.VI.1824 - 17.XII.1907)

William Thomson, futur Lord Kelvin, est né à Belfast (Irlande) dans la famille d'un professeur d'ingénierie. Quand le garçon avait 7 ans, son père reçut la chaire de mathématiques à l'Université de Glasgow (Écosse) et s'y installa avec sa famille. Déjà à l'âge de huit ans, William a commencé à suivre les cours de son père et à 10 ans, il est devenu étudiant. Après avoir terminé ses études à Glasgow, le garçon de 17 ans entre à l'Université de Cambridge. C'est à cette époque que paraît son premier article scientifique sur les séries trigonométriques.
En 1845, après avoir obtenu son diplôme universitaire, Thomson, sur les conseils de son père, part à Paris pour se former dans le laboratoire du célèbre physicien expérimental français Henri-Victor Regnault (1810-1878). Ici, Thomson a développé une méthode pour résoudre les problèmes électrostatiques (« méthode de l'image électrique »). Un an plus tard, le scientifique de 22 ans est retourné à Glasgow, devenant professeur et chef du département de physique de l'université.
En 1848, Thomson introduisit « l’échelle thermométrique absolue ». Il a expliqué son nom ainsi : « Cette échelle se caractérise par une totale indépendance par rapport aux propriétés physiques de toute substance particulière. » Il note qu'« un froid infini doit correspondre à un nombre fini de degrés du thermomètre à air en dessous de zéro », à savoir le point « correspondant au volume d'air réduit à zéro, qui serait marqué sur l'échelle comme -273 °C ».
À partir de 1851, Thomson publia une série d'articles scientifiques sous le titre général « Sur la théorie dynamique de la chaleur », dans lesquels il examinait les première et deuxième lois de la thermodynamique. En même temps, il revient une fois de plus sur le problème de la température absolue, notant que « les températures de deux corps sont proportionnelles à la quantité de chaleur respectivement prélevée et cédée par le système matériel en deux endroits ayant ces températures, lorsque le système complète un cycle complet de processus réversibles idéaux et est protégé contre la perte ou l'ajout de chaleur à une autre température.
Cette conclusion a permis à Thomson d'exprimer l'efficacité d'un moteur thermique (cycle de Carnot) en utilisant les températures du chauffage et du réfrigérateur.
La même année, à l'âge de 27 ans, Thomson devient membre de la Royal Society of London, l'Académie anglaise des sciences. Et deux ans plus tard, avec le physicien anglais James Joule (1818-1889), il établit que lorsqu'un gaz passe de manière adiabatique (sans apport d'énergie extérieure) à travers une cloison poreuse, sa température diminue. Ce phénomène est appelé « effet Joule-Thomson ». À la même époque, Thomson développait une théorie thermodynamique des phénomènes thermoélectriques.
Outre la thermodynamique, Thomson a étudié les phénomènes électromagnétiques. Ainsi, en 1853, il publia un article « Sur les courants électriques transitoires ». Considérant le changement dans le temps de la charge électrique d'un corps sphérique lors de sa connexion avec un conducteur mince (fil) à la Terre, Thomson a découvert que des oscillations amorties avec certaines caractéristiques se produisent, en fonction de la capacité électrique du corps, de la résistance du conducteur et la capacité électrodynamique. Par la suite, la formule reflétant la dépendance de la période d'oscillations libres dans un circuit sans résistance sur les valeurs indiquées a été appelée «formule de Thomson» (bien qu'il n'ait pas lui-même dérivé cette formule).
Thomson a été le premier scientifique à étudier les oscillations électriques, et ce n'est pas un hasard s'il a été invité à devenir le consultant scientifique en chef lors de la pose des premiers câbles transatlantiques, destinés à créer une connexion télégraphique stable entre les deux continents. Pour sa grande contribution à ce travail, il fut élevé à la dignité de noblesse en 1865 et, en 1892, pour ses réalisations scientifiques exceptionnelles, il reçut le titre de Lord Kelvin (d'après le nom de la rivière qui coule près de l'université, où il travaillé pendant de nombreuses années).
De 1890 à 1895 Thomson occupait le poste honorifique de président de la Royal Society of London.
Sir William Thomson est décédé à l'âge de 83 ans à Largs, près de Glasgow. Après lui, il restait 25 livres, 660 articles scientifiques et 70 inventions.