عالم طومسون. السير الذاتية لأشخاص عظماء

وليام طومسون، بارون كلفن(المهندس ويليام طومسون، بارون كلفن الأول؛ 26 يونيو 1824، بلفاست، أيرلندا - 17 ديسمبر 1907، لارجس، اسكتلندا) - فيزيائي وميكانيكي بريطاني. معروف بعمله في مجالات الديناميكا الحرارية والميكانيكا والديناميكا الكهربائية.

سيرة شخصية

ولد ويليام طومسون في 26 يونيو 1824 في بلفاست. كان أسلاف طومسون مزارعين أيرلنديين. كان والده جيمس طومسون، عالم الرياضيات الشهير، مدرسًا في معهد بلفاست الأكاديمي منذ عام 1814، ثم أستاذ الرياضيات في جلاسكو من عام 1832؛ اشتهر بكتبه المدرسية في الرياضيات والتي صدرت عشرات الطبعات. التحق ويليام طومسون وشقيقه الأكبر جيمس بكلية جلاسكو ثم كلية سانت لويس. بيتر في كامبريدج، حيث أكمل ويليام دورة العلوم في عام 1845.

في عام 1846، تولى طومسون البالغ من العمر 22 عامًا منصب رئيس قسم الفيزياء النظرية في جامعة جلاسكو.

في عام 1856، حصل العالم على الميدالية الملكية للجمعية الملكية في لندن.

من 1880 إلى 1882 رئيس جمعية لندن للفيزيائيين. كانت إنجازات طومسون غير العادية في العلوم البحتة والتطبيقية محل تقدير كامل من قبل معاصريه.

حصل طومسون على لقب فارس في عام 1866، وفي عام 1892 منحته الملكة فيكتوريا رتبة النبلاء بلقب بارون كلفن على نهر كلفن، الذي يتدفق عبر جامعة جلاسكو إلى نهر كلايد.

النشاط العلمي

بينما كان لا يزال طالبًا، نشر طومسون عددًا من الأعمال حول تطبيق سلسلة فورييه على مسائل الفيزياء وفي دراسة "الحركة المنتظمة للحرارة في المادة الصلبة المتجانسة وارتباطها بالنظرية الرياضية للكهرباء" ("رياضيات كامبريدج". جورن." ، 1842) أجرى تشبيهات مهمة بين ظواهر انتشار الحرارة و التيار الكهربائي، موضحًا كيف يمكن تطبيق حلول المشكلات في أحد هذه المجالات على مشكلات في مجال آخر. وفي دراسة أخرى بعنوان "الحركة الخطية للحرارة" (1842، المرجع نفسه)، طور طومسون مبادئ قام بعد ذلك بتطبيقها بشكل مثمر على العديد من مسائل الجيولوجيا الديناميكية، على سبيل المثال، مسألة تبريد الأرض.

في عام 1845، أثناء وجوده في باريس، بدأ طومسون في نشر عدد من المقالات حول الكهرباء الساكنة في مجلة جوزيف ليوفيل، والتي أوجز فيها طريقته في الصور الكهربائية، والتي مكنت من حل العديد من أصعب مشاكل الكهرباء الساكنة.

في عام 1849، بدأ طومسون العمل في الديناميكا الحرارية، والذي نُشر في منشورات الجمعية الملكية في إدنبرة. في أول هذه الأعمال، أشار طومسون، بالاعتماد على بحث جول، إلى كيفية تغيير مبدأ كارنو، المنصوص عليه في مقال الأخير "Rflexions sur la puissance motrice du feu et sur les Machines Propres dvelopper cette puissance" (1824)، بحيث وأن المبدأ كان متسقًا مع البيانات الحديثة؛ يحتوي هذا العمل على إحدى الصياغات الأولى للقانون الثاني للديناميكا الحرارية. وفي عام 1852، قدم طومسون صيغة أخرى لها، وهي مبدأ تبديد الطاقة. في نفس العام، أجرى طومسون مع جول دراسة لتبريد الغازات أثناء التمدد دون أداء شغل، والتي كانت بمثابة خطوة انتقالية من نظرية الغازات المثالية إلى نظرية الغازات الحقيقية.

أدى العمل على الطاقة الحرارية ("الصفات الكهروديناميكية للمعادن")، الذي بدأ في عام 1855، إلى زيادة العمل التجريبي؛ شارك طلاب من جامعة جلاسكو في العمل الذي يمثل بداية الأول من نوعه في المملكة المتحدة العمل التطبيقيالطلاب، وبدء مختبر الفيزياء في جلاسكو.

في الخمسينيات من القرن التاسع عشر، أصبح طومسون مهتمًا بمسألة الإبراق عبر المحيط الأطلسي؛ بسبب إخفاقات الرواد العمليين الأوائل، قام طومسون بالتحقيق نظريًا في مسألة انتشار النبضات الكهربائية عبر الكابلات وتوصل إلى استنتاجات ذات أهمية عملية كبيرة، والتي مكنت من إجراء التلغراف عبر المحيط. على طول الطريق، استنتج طومسون شروط وجود تفريغ كهربائي متذبذب (1853)، والتي اكتشفها كيرشوف مرة أخرى لاحقًا (1864) وشكلت أساس عقيدة التذبذبات الكهربائية بأكملها. في رحلة استكشافية لمد كابل، تعرف طومسون على احتياجات الشؤون البحرية، مما أدى إلى تحسين الكمية والبوصلة (1872-1876).

سيرة شخصية.

الشخص الذي أصبح فيما بعد اللورد كلفن كان اسمه ويليام طومسون. ولد في 26 يونيو 1824 في بلفاست (أيرلندا الشمالية) في عائلة أستاذ الهندسة. عندما بلغ الصبي سبع سنوات، انتقلت العائلة إلى غلاسكو (اسكتلندا)، حيث حصل والده على كرسي في الرياضيات في الجامعة. تُرك ويليام بدون أم في سن مبكرة، وقام والده الذي كان يتمتع باحترام كبير بينهم بتربيته هو وأخيه الأكبر.

بدأ ويليام بحضور محاضرات والده في الجامعة وهو في الثامنة من عمره، وفي العاشرة أصبح طالبًا مكتملًا. في موسوعة غينيس للأرقام القياسية، يُشار إلى ويليام طومسون باعتباره أصغر طالب في التاريخ - بدأ الدراسة في جامعة غلاسكو في أكتوبر 1834 عن عمر يناهز 10 سنوات و4 أشهر، وتم تسجيله كطالب في 14 نوفمبر من نفس العام. سنة.

بعد الانتهاء من دراسته في غلاسكو، دخل الصبي البالغ من العمر سبعة عشر عامًا جامعة كامبريدج بتخصص الرياضيات. بعد تخرجه من الجامعة عام 1845، بناءً على نصيحة والده، ذهب ويليام إلى باريس للتدريب في مجال الفيزياء الحرارية. يتم لفت انتباه العالم الشاب أيضًا إلى التشابه بين وصف الظواهر الكهروستاتيكية والحرارية. احتفظ العالم بهذا الاهتمام بالديناميكا الكهربائية والحرارية طوال حياته.

عند عودته من فرنسا، شغل طومسون كرسي الفلسفة الطبيعية (الفيزياء النظرية) في جامعة جلاسكو، حيث عمل حتى عام 1899، لمدة ثلاثة وخمسين عامًا. منذ عام 1904، كان طومسون رئيسًا للجامعة.

ومن عام 1890 إلى عام 1895، ترأس الجمعية الملكية في لندن، وعُين اللورد كلفن في عام 1892 لخدماته العلمية المتميزة. تمتع طومسون بمكانة هائلة بين العلماء في جميع أنحاء العالم، وكان عضوًا في العديد من الأكاديميات والجمعيات العلمية، بما في ذلك عضو فخري في أكاديمية سانت بطرسبرغ للعلوم، وحصل على العديد من الجوائز.

النشاط العلمي.

كانت اهتمامات طومسون العلمية متنوعة للغاية. أثناء وجوده في باريس، طور طريقة مهمة لحل مشاكل الكهرباء الساكنة، والتي كانت تسمى طريقة "الصورة المرآة" (1846) وجعلت من الممكن حل عدد من القضايا في الهندسة الكهربائية، ونظرية التوصيل الحراري، وما إلى ذلك. وفي باريس، تعرف طومسون على نظرية كارنو، مما قاده إلى فكرة درجة الحرارة المطلقة ومفهوم مقياس درجة الحرارة المطلقة، الذي سمي فيما بعد بمقياس كلفن.

وبشكل مستقل عن كلاوسيوس، صاغ طومسون القانون الثاني للديناميكا الحرارية. أثبت طومسون بالتعاون مع ج. جول أنه أثناء التمدد الأديباتي يبرد الغاز (تأثير جول – طومسون). بمرور الوقت، بدأ استخدام هذا التأثير على نطاق واسع للحصول عليه درجات الحرارة المنخفضة. طومسون هو المسؤول عن بناء أول نظرية متسقة للظواهر الكهروحرارية.

كما طور طومسون أساسيات نظرية التذبذبات الكهربائية واشتق الصيغة التي تحمل اسمه اليوم، والتي تحدد العلاقة بين فترة التذبذبات الطبيعية للدائرة وسعتها ومحاثاتها. كما أجرى تطورات مهمة في التنفيذ العملي للاتصالات التلغراف، وكان المستشار العلمي الرئيسي في مد الكابلات الأولى عبر المحيط الأطلسي، والتي ضمنت اتصالات تلغراف مستقرة بين القارتين. لمشاركته في مد الكابل، ارتقى طومسون إلى مرتبة النبلاء.

ومن المثير للاهتمام أن العمل على مد الكابل أثار اهتمام العالم بمشاكل الملاحة البحرية، مما أدى إلى إنشاء مسبار الصدى المستمر، ومقياس المد والجزر، وتحسين جوهري في البوصلة البحرية. تتجلى سلطة طومسون واحترامه له في الكلمات التالية لأحد ضباط البحرية: "يجب على كل بحار أن يصلي من أجله كل ليلة!"

قصص عن علماء الفيزياء. 2014

"إذا تمكنت من قياس ما تتحدث عنه والتعبير عنه بالأرقام، فأنت تعرف شيئًا عن هذا الموضوع. ولكن إذا لم تتمكن من قياس ذلك، فإن معرفتك محدودة للغاية وغير مرضية. ربما هذا المرحلة الأولىولكن هذا ليس مستوى المعرفة العلمية الحقيقية.."

دبليو طومسون (اللورد كلفن)

كان العالم الذي أُطلق اسمه على مقياس درجة الحرارة الديناميكي الحراري المطلق، اللورد كلفن، رجلاً متعدد الاستخدامات وشملت اهتماماته العلمية الديناميكا الحرارية (على وجه الخصوص، كان يمتلك صيغتين للمبدأ الثاني للديناميكا الحرارية)، والديناميكا المائية، والجيولوجيا الديناميكية، والكهرومغناطيسية، ونظرية المرونة والميكانيكا والرياضيات. ومن المعروف أن أبحاث العالم حول التوصيل الحراري، والعمل على نظرية المد والجزر، وانتشار الأمواج على السطح، ونظرية حركة الدوامة. لكنه لم يكن مجرد عالم نظري. وقال العالم: "إن رجل العلم يفصله عن العامل المنتج هاوية كاملة، والعلم، بدلا من أن يخدم في أيدي العامل كوسيلة لزيادة قوته الإنتاجية، يعارضه في كل مكان تقريبا". لا يمكن المبالغة في تقدير مساهمته في تطوير التطبيقات العملية لمختلف فروع العلوم، ففي خمسينيات القرن التاسع عشر، كان عالم مهتم بالتلغراف هو المستشار العلمي الرئيسي أثناء مد كابلات التلغراف الأولى عبر المحيط الأطلسي، وقد صمم عددًا من أجهزة التلغراف الدقيقة. الأدوات الكهرومترية: جلفانومتر مرآة "كبلي"، ومقاييس كهربائية رباعية ومطلقة، وعلامة متموجة لاستقبال إشارات التلغراف، إشارات مزودة بحبر سيفون، ومقاييس أمبير تستخدم للمحاذاة الأجهزة الكهربائيةوأكثر من ذلك بكثير، واقترح أيضًا استخدام الأسلاك النحاسية المجدولة. ابتكر العالم بوصلة بحرية محسنة مع تعويض مغناطيسية الهيكل الحديدي للسفينة، واخترع مسبار الصدى المستمر، ومقياس المد والجزر (جهاز لتسجيل مستوى المياه في البحر أو النهر). ومن بين براءات الاختراع العديدة التي حصل عليها هذا المصمم العبقري، هناك أيضًا براءات اختراع خاصة بأجهزة عملية بحتة (مثل صنابير المياه). حقا شخص موهوبموهوب في كل شيء.

ولد ويليام طومسون (هذا هو الاسم الحقيقي لهذا العالم الشهير)، قبل 190 عامًا بالضبط، في 26 يونيو 1824، في بلفاست (أيرلندا الشمالية) في عائلة جيمس، مدرس الرياضيات في المعهد الأكاديمي الملكي في بلفاست ، مؤلف عدد من الكتب المدرسية التي مرت بعشرات الطبعات طومسون، الذي كان أسلافه من المزارعين الأيرلنديين. في عام 1817 تزوج من مارجريت جاردنر. كان زواجهم كبيرًا (أربعة أولاد وفتاتان). نشأ الابن الأكبر، جيمس وويليام، في منزل والدهما، بينما نشأ الأولاد الأصغر على يد أخواتهم الأكبر سنًا. ليس من المستغرب أن يعتني طومسون الأب بالتعليم اللائق لأبنائه. في البداية أولى المزيد من الاهتمام لجيمس، ولكن سرعان ما أصبح واضحًا أن الحالة الصحية السيئة لابنه الأكبر لن تسمح له بالحصول على على تعليم جيدوركز الأب على تربية William.br />
عندما كان ويليام في السابعة من عمره، انتقلت العائلة إلى غلاسكو (اسكتلندا)، حيث حصل والده على كرسي في الرياضيات وأستاذ جامعي. أصبحت غلاسكو فيما بعد مكان حياة وعمل الفيزيائي الشهير. بالفعل في سن الثامنة، بدأ ويليام بحضور محاضرات والده، وفي سن العاشرة أصبح طالبًا في كلية غلاسكو، حيث درس مع أخيه الأكبر جيمس. لعب جون نيكول، عالم الفلك الاسكتلندي الشهير ومروج العلوم، الذي عمل في الجامعة منذ عام 1839، دورًا رئيسيًا في تشكيل اهتمامات الشاب العلمية. لقد تابع إنجازات العلوم المتقدمة وحاول تعريفها لطلابه. في سن السادسة عشرة، قرأ ويليام كتاب فورييه "النظرية التحليلية للحرارة"، والذي حدد بشكل أساسي برنامجه البحثي لبقية حياته.

بعد تخرجه من الكلية، ذهب طومسون للدراسة في جامعة سانت لويس. Peter College في كامبريدج، حيث نشر عدة أوراق بحثية حول تطبيق متسلسلة فورييه على مختلف فروع الفيزياء وفي الدراسة الرائعة "الحركة المنتظمة للحرارة في المادة الصلبة المتجانسة وارتباطها بالنظرية الرياضية للكهرباء" ("رياضيات كامبريدج" ". جورن. "، 1842) أجرى تشابهات مهمة بين ظواهر انتشار الحرارة والتيار الكهربائي وأظهر كيف يمكن تطبيق حل المشكلات من أحد هذه المجالات على المشكلات في منطقة أخرى. وفي دراسة أخرى بعنوان "الحركة الخطية للحرارة" (1842، المرجع نفسه)، طور طومسون مبادئ قام بعد ذلك بتطبيقها بشكل مثمر على العديد من مسائل الجيولوجيا الديناميكية، على سبيل المثال، مسألة تبريد الأرض. في إحدى رسائله المبكرة إلى والده، كتب طومسون كيف يخطط لوقته: استيقظ في الخامسة صباحًا وأشعل النار؛ اقرأ ما يصل إلى 8 ساعات و15 دقيقة؛ حضور المحاضرة اليومية. اقرأ حتى الساعة الواحدة بعد الظهر؛ قم بالتمارين حتى الساعة 4 مساءً. قم بزيارة الكنيسة قبل الساعة 7 مساءً؛ اقرأ ما يصل إلى 8 ساعات و30 دقيقة؛ اذهب إلى الفراش في الساعة 9. يوضح هذا الجدول رغبة مدى الحياة في تقليل هدر الوقت غير المثمر. يجب أن أقول إن ويليام طومسون كان شابًا مستديرًا جيدًا، وقد شارك في الرياضة، وكان حتى عضوًا في فريق كامبريدج للتجديف، وهزم مع رفاقه طلاب أكسفورد في السباق الشهير الذي أقيم منذ عام 1829. كان طومسون أيضًا ضليعًا في الموسيقى والأدب. لكنه فضل العلم على كل هذه الهوايات، وهنا تنوعت اهتماماته أيضًا.

في عام 1845، بعد تخرجه من كامبريدج، وبعد حصوله على دبلوم رانكلير الثاني وجائزة سميث، ذهب ويليام، بناءً على نصيحة والده، إلى باريس للتدريب في مختبر الفيزيائي التجريبي الفرنسي الشهير هنري فيكتور رينو (1810-1878). ). في الوقت نفسه، في مجلة جوزيف ليوفيل، نشر طومسون عددًا من المقالات حول الكهرباء الساكنة، حيث أوجز طريقته في الصور الكهربائية، والتي سميت فيما بعد "طريقة الصور المرآة"، والتي مكنت من حل العديد من المشاكل ببساطة أصعب مشاكل الكهرباء الساكنة.

بينما كان طومسون يدرس في كامبريدج، وقعت أحداث في جلاسكو من شأنها أن تشكل مستقبله المهني. عندما أنهى طومسون سنته الأولى في كامبريدج عام 1841، أصيب ويليام ميكلهام، أستاذ الفلسفة الطبيعية في جامعة جلاسكو، بمرض خطير. وكان من الواضح أنه لن يتمكن من العودة إلى العمل. مر عام 1842 دون أي مرشح واضح للمقعد الشاغر في غلاسكو، ثم أدرك طومسون الأب أن ابنه ويليام، الذي كان قد بلغ للتو 18 عامًا، قد ينافس على المقعد. في 11 سبتمبر 1846، تم انتخاب طومسون البالغ من العمر 22 عامًا بالاقتراع السري لمنصب أستاذ الفلسفة الطبيعية في جامعة جلاسكو. احتفظ بمنصبه حتى عام 1899، ولم يغريه حتى كرسي كافنديش في كامبريدج، والذي عُرض عليه ثلاث مرات في سبعينيات وثمانينيات القرن التاسع عشر. ألقى طومسون محاضرته الأولى كأستاذ في جامعة جلاسكو في 4 نوفمبر 1846. وقدم فيها نظرة عامة تمهيدية لجميع فروع الفيزياء للطلاب المسجلين في دورة في الفلسفة الطبيعية. في رسالة إلى ستوكس، اعترف طومسون بأن المحاضرة الأولى كانت فاشلة. لقد كتبها مقدمًا بالكامل وكان يشعر بالقلق دائمًا من أنه يقرأها بسرعة كبيرة. ولكن هذا لم يمنع من استخدام نفس القيد في العام التالي وكل عام بعد ذلك لمدة خمسين عاما، مع إدخالات وتعديلات وتحسينات مختلفة. أحب الطلاب أستاذهم الشهير، على الرغم من أن قدرته على التفكير الفوري، ورؤية الروابط والقياسات، حيرت الكثيرين، خاصة عندما أدخل طومسون مثل هذا التفكير المرتجل في المحاضرات.

في عام 1847، في اجتماع لجمعية التاريخ الطبيعي البريطاني في أكسفورد، التقى طومسون بجيمس جول. خلال السنوات الأربع الماضية، أعلن جول في هذه الاجتماعات السنوية أن الحرارة ليست، كما كان يعتقد آنذاك، مادة معينة (سعرات حرارية) تنتشر من جسم إلى آخر. وأعرب جول عن اعتقاده بأن الحرارة هي في الواقع نتيجة لاهتزازات الذرات المكونة للمادة. بعد دراسة كيفية تقلص الغاز عند تبريده، اقترح جول أنه لا يمكن تبريد أي مادة تحت درجة حرارة 284 درجة مئوية (في وقت لاحق، كما نعلم، تم تنقيح هذا الرقم بواسطة طومسون). بالإضافة إلى ذلك، أثبت جول تكافؤ الشغل والحرارة من خلال إجراء تجارب لتحديد الكمية المكافئة من العمل الميكانيكي اللازم لتسخين رطل واحد من الماء بمقدار 1 درجة فهرنهايت. حتى أنه ادعى أن درجة حرارة الماء عند قاعدة الشلالات كانت أعلى منها في الأعلى. قوبلت خطابات جول في اجتماعات الجمعية البريطانية بالملل وعدم التصديق. لكن كل شيء تغير في اجتماع في أكسفورد عام 1847، لأن طومسون كان جالسا في القاعة. لقد كان سعيدًا بما قاله جول، وبدأ في طرح العديد من الأسئلة وأثار جدلاً ساخنًا. صحيح أن طومسون اقترح أن جول قد يكون مخطئًا. وفي رسالة إلى شقيقه بعد اللقاء، كتب طومسون: "أرسل أعمال جول، والتي سوف تذهلك. لم يكن لدي الوقت الكافي لفهمها بالتفصيل. ويبدو لي أنها الآن لا تزال بها الكثير من العيوب". لكن جول لم يكن مخطئًا، واتفق معه طومسون بعد الكثير من المداولات. علاوة على ذلك، فقد كان قادرًا على ربط أفكار جول بعمل سادي كارنو في مجال المحركات الحرارية. وفي الوقت نفسه، تمكن من إيجاد طريقة أكثر عمومية لتحديد درجة حرارة الصفر المطلق، بغض النظر عن مادة معينة. ولهذا السبب سميت الوحدة الأساسية لدرجة الحرارة فيما بعد بالكلفن. علاوة على ذلك، أدرك طومسون أن قانون الحفاظ على الطاقة كان المبدأ الموحد العظيم للعلم، وقدم مفهومي الطاقة "الساكنة" و"الديناميكية"، والتي نطلق عليها الآن الطاقة الحركية والطاقة الكامنة على التوالي.

في عام 1848 قدم طومسون " مقياس الحرارة المطلق". وأوضح اسمها على النحو التالي: " ويتميز هذا المقياس بالاستقلال التام عن الخصائص الفيزيائيةأي مادة محددة". ويشير إلى أن" يجب أن يتوافق البرد اللامتناهي مع عدد محدود من درجات مقياس حرارة الهواء تحت الصفر"، أي: النقطة،" الموافق لحجم الهواء المنخفض إلى الصفر، والذي سيتم تحديده على المقياس بـ -273 درجة مئوية".

في عام 1849، بدأ عمل طومسون في الديناميكا الحرارية، ونشر في منشورات الجمعية الملكية في إدنبرة. في أول هذه الأعمال، يشير طومسون، بناءً على بحث جول، إلى كيفية تغيير مبدأ كارنو، المنصوص عليه في مقال الأخير “Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les devices propres à développer cette puissance” (1824). لكي يكون المبدأ متوافقاً مع المعطيات الحديثة؛ يحتوي هذا العمل الشهير على إحدى الصياغات الأولى للقانون الثاني للديناميكا الحرارية.

ابتداءً من عام 1851، نشر طومسون سلسلة من المقالات العلمية تحت عنوان عام «حول النظرية الديناميكية للحرارة»، حيث درس (بشكل مستقل عن ر. كلوزيوس) القانونين الأول والثاني للديناميكا الحرارية. وفي الوقت نفسه، يعود مرة أخرى إلى مشكلة درجة الحرارة المطلقة، مشيرا إلى أن " تتناسب درجات حرارة جسمين مع كمية الحرارة المأخوذة والمنطلقة على التوالي بواسطة نظام مادي في مكانين لهما درجات الحرارة هذه، عندما يكمل النظام دورة كاملة من العمليات العكسية المثالية ويكون محميًا من فقدان الحرارة أو إضافتها بأي شكل من الأشكال. درجة حرارة أخرى". وقد حدد عمله "في النظرية الديناميكية للحرارة" وجهة نظر جديدة حول الحرارة، والتي بموجبها " الحرارة ليست مادة، بل هي شكل ديناميكي من التأثير الميكانيكي. ولذلك «يجب أن يكون هناك بعض التكافؤ بين العمل الميكانيكي والحرارة" ويشير طومسون إلى أن هذا المبدأ، " على ما يبدو لأول مرة... تم الإعلان عنه علنًا في أعمال يو ماير "ملاحظات حول قوى الطبيعة غير الحية"" ويذكر كذلك عمل ج. جول، الذي درس العلاقة العددية، “ ربط الحرارة والقوة الميكانيكية" ويدعي طومسون أن نظرية القوة الدافعة للحرارة برمتها تقوم على شرطين، يعود الأول منهما إلى جول ويتم صياغته على النحو التالي: “ في جميع الحالات التي يتم فيها الحصول على كميات متساوية من العمل الميكانيكي بأي شكل من الأشكال بسبب الحرارة فقط أو يتم إنفاقها حصريًا للحصول على تأثيرات حرارية، يتم دائمًا فقدان أو اكتساب كميات متساوية من الحرارة" ويصوغ طومسون الموقف الثاني على النحو التالي: "إذا تم تصميم أي آلة بحيث عندما تعمل في الاتجاه المعاكس، فإن جميع العمليات الميكانيكية والفيزيائية في أي جزء من حركتها تتحول إلى الاتجاه المعاكس، فإنها تنتج نفس القدر من العمل الميكانيكي الذي يمكن أن تنتجه أي آلة ديناميكية حرارية بسبب كمية معينة من آلة الحرارة مع نفس مصادر الحرارة للحرارة والثلاجة" يتتبع طومسون هذا الموقف إلى S. Carnot و R. Clausius ويدعمه بالمسلمة التالية: من المستحيل بمساعدة مادة غير حية الحصول على عمل ميكانيكي من أي كتلة من المادة عن طريق تبريدها إلى ما دون درجة حرارة أبرد الأجسام المحيطة" وإلى هذه الصيغة، والتي تسمى صياغة طومسون للقانون الثاني، يقدم طومسون الملاحظة التالية: " إذا لم نعترف بأن هذه البديهية صالحة في جميع درجات الحرارة، فسيتعين علينا أن نعترف أنه من الممكن تشغيل آلة أوتوماتيكية والحصول، عن طريق تبريد البحر أو الأرض، على عمل ميكانيكي بأي كمية، حتى استنفاد الطاقة. كل حرارة الأرض والبحر، أو في نهاية المطاف كل العالم المادي" بدأ يطلق على "الآلة الأوتوماتيكية" الموصوفة في هذه المذكرة اسم المحمول الدائم من النوع الثاني. بناءً على القانون المفتوح للديناميكا الحرارية وتطبيقه على الكون ككل، توصل (1852) إلى استنتاج خاطئ حول حتمية "الموت الحراري للكون" (فرضية الموت الحراري للكون). تم إثبات عدم شرعية هذا النهج ومغالطة الفرضية بواسطة L. Boltzmann.

في نفس العام، في سن 27، أصبح طومسون عضوا في الجمعية الملكية في لندن - الأكاديمية الإنجليزية للعلوم. في عام 1852، أجرى طومسون مع الفيزيائي الإنجليزي جيمس جول، دراسة مشهورة حول تبريد الغازات أثناء التمدد دون أداء شغل، والتي كانت بمثابة خطوة انتقالية من نظرية الغازات المثالية إلى نظرية الغازات الحقيقية. ووجدوا أنه عندما يمر الغاز بشكل ثابت الحرارة (دون تدفق الطاقة من الخارج) عبر حاجز مسامي، تنخفض درجة حرارته. وتسمى هذه الظاهرة "تأثير جول طومسون". في نفس الوقت تقريبًا، طور طومسون نظرية الديناميكا الحرارية للظواهر الكهروحرارية.

في عام 1852، تزوج العالم من مارغريت كروم، التي كان يحبها منذ الطفولة. كان سعيدا، ولكن السعادة، لسوء الحظ، لم تدم طويلا. بالفعل خلال شهر العسل، تدهورت صحة مارغريت بشكل حاد. لقد طغت المخاوف المستمرة بشأن صحة زوجته على مدى السنوات الـ 17 التالية من حياة طومسون، وخصص العالم كل وقت فراغه تقريبًا لرعايتها.

بالإضافة إلى عمله في الديناميكا الحرارية، درس طومسون الظواهر الكهرومغناطيسية. وهكذا، في عام 1853، نشر مقالًا بعنوان «حول التيارات الكهربائية العابرة»، حيث وضع أسس نظرية التذبذبات الكهرومغناطيسية. بالنظر إلى التغير في زمن الشحنة الكهربائية لجسم كروي عند توصيله بموصل رفيع (سلك) إلى الأرض، وجد طومسون أن التذبذبات المخمدة ذات خصائص معينة تنشأ، اعتمادًا على القدرة الكهربائية للجسم، ومقاومة الجسم. الموصل والسعة الكهروديناميكية. بعد ذلك، كانت الصيغة التي تعكس اعتماد فترة التذبذبات الحرة في الدائرة دون مقاومة على القيم المشار إليها تسمى "صيغة طومسون" (على الرغم من أنه هو نفسه لم يستمد هذه الصيغة).

وأخيرا، في عام 1855، جمع العالم بين مجالين من اهتماماته العلمية وبدأ في دراسة العمليات الحرارية. طور نظرية الديناميكا الحرارية للظواهر الكهروحرارية. العديد من هذه الظواهر كانت معروفة بالفعل، وبعضها اكتشفه طومسون نفسه. في عام 1856 اكتشف التأثير الكهروحراري الثالث - تأثير طومسون (التأثيران الأولان كانا ظهور المجال الكهرومغناطيسي الحراري وإطلاق حرارة بلتيير)، والذي يتمثل في إطلاق ما يسمى. "حرارة طومسون" عندما يتدفق التيار عبر موصل في وجود تدرج في درجة الحرارة. والأغرب من ذلك أن طومسون لم ينفذ هذا الاكتشاف تجريبيا، بل تنبأ به بناء على نظريته. وهذا في وقت لم يكن لدى العلماء بعد أفكار صحيحة إلى حد ما حول طبيعة التيار الكهربائي! كان لحساب طومسون لأحجام الجزيئات بناءً على قياسات الطاقة السطحية للفيلم السائل أهمية كبيرة في تكوين المفاهيم الذرية. في عام 1870، أثبت اعتماد مرونة البخار المشبع على شكل سطح السائل.

كان طومسون مرتبطًا ارتباطًا وثيقًا بفيزيائي إيرلندي آخر، وهو جورج غابرييل ستوكس. التقيا في كامبريدج وبقيا صديقين مقربين لبقية حياتهما، وتبادلا أكثر من 650 رسالة. تتعلق الكثير من مراسلاتهم بالبحث في الرياضيات والفيزياء. كانت عقولهم تكمل بعضها البعض، وفي بعض الحالات كانت الأفكار متحدة لدرجة أنه لم يتمكن أي منهما من معرفة (أو الاهتمام) بمن عبر عن فكرة لأول مرة. ولعل المثال الأكثر شهرة هو نظرية ستوكس من التحليل المتجهي، والتي تسمح للمرء بتحويل التكاملات على كفاف مغلق إلى تكاملات على سطح ممتد بهذا الكفاف، والعكس صحيح. تمت صياغة هذه النظرية بالفعل في رسالة من طومسون إلى ستوكس، لذا يجب أن تسمى "نظرية طومسون".

في الخمسينيات، أصبح طومسون مهتمًا أيضًا بمسألة الإبراق عبر المحيط الأطلسي؛ بسبب إخفاقات الرواد العمليين الأوائل، قام طومسون بالتحقيق نظريًا في مسألة انتشار النبضات الكهربائية عبر الكابلات وتوصل إلى استنتاجات ذات أهمية عملية كبيرة، والتي مكنت من إجراء التلغراف عبر المحيط. على طول الطريق، يستنتج طومسون شروط وجود تفريغ كهربائي متذبذب (1853)، والتي اكتشفها كيرشوف لاحقًا مرة أخرى (1864) والتي شكلت أساس عقيدة التذبذبات الكهربائية بأكملها. عرّفت الرحلة الاستكشافية لمد الكابل طومسون باحتياجات الشؤون البحرية وأدت إلى تحسين الكمية والبوصلة (1872-1876). لقد ابتكر وحصل على براءة اختراع بوصلة جديدة كانت أكثر استقرارًا من تلك الموجودة في ذلك الوقت وأزال الانحراف المرتبط بهياكل السفن الفولاذية. في البداية كان الأميرالية متشككًا بشأن الاختراع. ووفقا لاستنتاج إحدى اللجان، فإن "البوصلة حساسة للغاية وربما هشة للغاية". رداً على ذلك، ألقى طومسون البوصلة إلى الغرفة التي كانت تجتمع فيها اللجنة ولم تتضرر البوصلة. اقتنعت السلطات البحرية أخيرًا بقوة البوصلة الجديدة، وفي عام 1888 تم اعتمادها من قبل الأسطول بأكمله. اخترع طومسون أيضًا جهازًا ميكانيكيًا للتنبؤ بالمد والجزر وابتكر مسبار صدى جديدًا يمكنه تحديد العمق تحت السفينة بسرعة، والأهم من ذلك، القيام بذلك أثناء تحرك السفينة.

ولم تكن آراء ويليام طومسون أقل شهرة حول التاريخ الحراري للأرض. وقد استيقظ اهتمامه بهذه القضية في عام 1844، بينما كان لا يزال طالبًا مبتدئًا في كامبريدج. وعاد إليها بعد ذلك عدة مرات، الأمر الذي جعله في نهاية المطاف في صراع مع علماء مشهورين آخرين، بما في ذلك جون تيندال، وتوماس هكسلي، وتشارلز داروين. ويمكن ملاحظة ذلك في وصف داروين لطومسون بأنه "شبح حقير" وحماسة هكسلي الوعظية في الترويج لنظرية التطور كبديل للمعتقد الديني. كان طومسون مسيحياً، لكنه لم يكن مهتماً بالدفاع عن التفسير الحرفي لتفاصيل الخلق؛ على سبيل المثال، ناقش بسعادة موضوع أن نيزكاً جلب الحياة إلى الأرض. ومع ذلك، دافع طومسون دائمًا عن العلوم الجيدة وروج لها طوال حياته. كان يعتقد أن الجيولوجيا وعلم الأحياء التطوري كانا متخلفين مقارنة بالفيزياء، التي كانت تعتمد على الرياضيات الصارمة. في الواقع، لم يعتقد العديد من علماء الفيزياء في ذلك الوقت أن الجيولوجيا والأحياء علوم على الإطلاق. لتقدير عمر الأرض، استخدم ويليام طومسون أساليب فورييه المفضلة لديه. وقام بحساب المدة التي استغرقتها الكرة المنصهرة حتى تبرد إلى درجة حرارتها الحالية. في عام 1862، قدر ويليام طومسون عمر الأرض بـ 100 مليون سنة، لكنه في عام 1899 قام بمراجعة الحسابات وخفض الرقم إلى 20-40 مليون سنة. احتاج علماء الأحياء والجيولوجيون إلى رقم أكبر بمائة مرة. ولم يتم حل الخلاف بين النظريات إلا في أوائل القرن العشرين، عندما أدرك إرنست رذرفورد أن النشاط الإشعاعي في الصخور يوفر آلية داخلية لتسخين الأرض مما يؤدي إلى إبطاء عملية التبريد. تؤدي هذه العملية إلى زيادة عمر الأرض إلى ما هو أبعد من ذلك الذي تنبأ به طومسون. التقديرات الحديثةإعطاء قيمة لا تقل عن 4600 مليون سنة. إن اكتشاف قانون يربط إطلاق الطاقة الحرارية بالتحلل الإشعاعي في عام 1903 لم يدفعه إلى تغيير تقديراته الخاصة لعمر الشمس. ولكن بما أن طومسون تم اكتشاف النشاط الإشعاعي عندما كان عمره أكثر من 70 عامًا، فيمكننا أن نعذره لعدم أخذه في الاعتبار دوره في البحث الذي بدأه في العشرينات من عمره.

كان لدى دبليو طومسون أيضًا موهبة تعليمية رائعة وكان يجمع بشكل مثالي التدريب النظريمع العملي. كانت محاضراته في الفيزياء مصحوبة بعروض توضيحية شارك فيها طومسون الطلاب على نطاق واسع، مما أثار اهتمام المستمعين. في جامعة جلاسكو، أنشأ دبليو طومسون أول مختبر فيزيائي في بريطانيا العظمى، حيث كان العديد من الأشخاص الأصليين بحث علميوالتي لعبت دورا رئيسيا في تطور العلوم الفيزيائية. في البداية، كان المختبر متجمعًا في قاعات محاضرات سابقة، وقبو نبيذ قديم مهجور، وجزء من منزل الأستاذ القديم. في عام 1870 انتقلت الجامعة إلى مبنى جديد رائع يوفر مساحة واسعة للمختبر. كان منبر ومنزل طومسون أول من أضاء بالكهرباء في بريطانيا. كان أول خط هاتفي في البلاد يعمل بين الجامعة وورش عمل وايت، حيث كانت تُصنع الأدوات المادية. تطورت ورش العمل إلى مصنع مكون من عدة طوابق، والذي أصبح في الأساس فرعًا للمختبر.

يُحكى أن اللورد كلفن اضطر في أحد الأيام إلى إلغاء محاضرته وكتب على السبورة "البروفيسور طومسون لن يلتقي بصفوفه اليوم". قرر الطلاب أن يسخروا من الأستاذ وقاموا بمسح حرف "ج" من كلمة "فصول". في اليوم التالي، عندما رأى طومسون النقش، لم يتفاجأ، فمسح حرفًا آخر بنفس الكلمة، وغادر بصمت. (العب على الكلمات: فصول - فصول، طلاب، فتيات - عشيقات، حمير - حمير.)

توفيت مارغريت في 17 يونيو 1870. بعد ذلك، قرر العالم تغيير حياته، ودفع المزيد من الوقت للراحة، حتى أنه اشترى مركب شراعي، حيث كان يمشي مع الأصدقاء والزملاء. وفي صيف عام 1873، قاد طومسون رحلة استكشافية أخرى لمد الكابلات. بسبب الأضرار التي لحقت بالكابل، اضطر الطاقم إلى التوقف لمدة 16 يومًا في ماديرا، حيث أصبح العالم صديقًا لعائلة تشارلز بلاندي، وخاصة فاني، إحدى بناته، التي تزوجها في الصيف التالي.

بالإضافة إلى الأنشطة العلمية والتدريسية والهندسية، قام ويليام طومسون بالعديد من الواجبات الفخرية. تم انتخابه ثلاث مرات (1873-1878، 1886-1890، 1895-1907) رئيسًا للجمعية الملكية في إدنبرة، ومن 1890 إلى 1895 ترأس الجمعية الملكية في لندن. في عام 1884 سافر إلى الولايات المتحدة الأمريكية حيث ألقى سلسلة من المحاضرات. كانت إنجازات طومسون غير العادية في العلوم البحتة والتطبيقية محل تقدير كامل من قبل معاصريه. في عام 1866، حصل ويليام على لقب النبلاء، وفي عام 1892، منحته الملكة فيكتوريا، لإنجازاته العلمية، رتبة النبلاء بلقب "بارون كلفن" (على اسم نهر كلفن، الذي يتدفق في غلاسكو). لسوء الحظ، أصبح ويليام ليس فقط الأول، ولكن أيضا البارون كلفن الأخير - زواجه الثاني، مثل الأول، كان بلا أطفال. تم الاحتفال بالذكرى الخمسين لنشاطه العلمي في عام 1896 من قبل الفيزيائيين في جميع أنحاء العالم. وشارك في تكريم طومسون ممثلون من مختلف البلدان، ومن بينهم الفيزيائي الروسي ن.أ.أوموف؛ في عام 1896 تم انتخاب طومسون عضوا فخريا في أكاديمية سانت بطرسبرغ للعلوم. وفي عام 1899، ترك كلفن كرسيه في غلاسكو، رغم أنه لم يتوقف عن دراسة العلوم.

في جدا أواخر التاسع عشرج.، في 27 أبريل 1900، ألقى اللورد كلفن محاضرة شهيرة في المعهد الملكي حول أزمة النظرية الديناميكية للضوء والحرارة، بعنوان "سحب القرن التاسع عشر حول النظرية الديناميكية للحرارة والضوء". وقال فيه: "إن جمال ووضوح النظرية الديناميكية التي تعتبر الحرارة والضوء شكلين من أشكال الحركة، تحجبهما حالياً سحابتان. أولهما... هو السؤال: كيف يمكن للأرض أن تتحرك عبرها؟ "وسط مرن، وهو في الأساس أثير مضيء؟ والثاني هو مبدأ ماكسويل-بولتزمان لتوزيع الطاقة." اختتم اللورد كلفن مناقشته للسؤال الأول بالكلمات: "أخشى أنه في الوقت الحاضر يجب أن نعتبر السحابة الأولى مظلمة للغاية." تم تخصيص جزء كبير من المحاضرة للصعوبات المرتبطة بافتراض التوزيع الموحد للطاقة عبر درجات الحرية. وقد نوقشت هذه القضية على نطاق واسع في تلك السنوات فيما يتعلق بالتناقضات التي لا يمكن التغلب عليها فيما يتعلق بالتوزيع الطيفي لإشعاع الجسم الأسود. تلخيصًا للبحث غير المثمر عن طريقة للتغلب على التناقضات، يخلص اللورد كلفن بشكل متشائم إلى أن أبسط طريقة هي ببساطة تجاهل وجود هذه السحابة. كانت رؤية الفيزيائي الموقر مذهلة: فقد حدد بدقة نقطتين مؤلمتين في العلم المعاصر. وبعد بضعة أشهر، في الأيام الأخيرة من القرن التاسع عشر، نشر م. بلانك حله لمشكلة إشعاع الجسم الأسود، حيث قدم مفهوم الطبيعة الكمومية للإشعاع وامتصاص الضوء، وبعد خمس سنوات، في عام 1905، نشر A. Einstein عمل "الديناميكا الكهربائية K للأجسام المتحركة"، والذي صاغ فيه النظرية النسبية الخاصة وأعطى إجابة سلبية على السؤال حول وجود الأثير. وهكذا، خلف السحابتين في سماء الفيزياء كانت هناك نظرية النسبية وميكانيكا الكم - الأسس الأساسية لفيزياء اليوم.

كانت السنوات الأخيرة من حياة اللورد كلفن هي الوقت الذي ظهرت فيه العديد من الأشياء الجديدة بشكل أساسي في الفيزياء. كان عصر الفيزياء الكلاسيكية، الذي كان أحد ألمع شخصياته، يقترب من نهايته. لم يكن عصر الكم والنسبية بعيدًا بالفعل، وكان يتخذ خطوات نحو ذلك: كان مهتمًا بشدة بالأشعة السينية والنشاط الإشعاعي، وأجرى حسابات لتحديد حجم الجزيئات، وطرح فرضية حول بنية الذرات و أيد بنشاط البحث الذي أجراه جي جي طومسون في هذا الاتجاه. ومع ذلك، كانت هناك بعض الحوادث. في عام 1896، كان متشككًا بشأن الأخبار المتعلقة باكتشاف فيلهلم كونراد رونتجن لأشعة خاصة مكنت من الرؤية. الهيكل الداخلي جسم الإنسانووصف هذه الأخبار بأنها مبالغ فيها، وتشبه خدعة مخططة جيدًا وتتطلب التحقق الدقيق. وقبل عام قال: "الطائرات الأثقل من الهواء مستحيلة". في عام 1897، لاحظ كلفن أن الراديو ليس له آفاق.

توفي اللورد ويليام كلفن في 17 ديسمبر 1907 عن عمر يناهز 83 عامًا في لارجس (اسكتلندا)، بالقرب من غلاسكو. إن الخدمات التي قدمها ملك الفيزياء في العصر الفيكتوري للعلم عظيمة بلا شك، ورماده موجود في كنيسة وستمنستر بجوار رماد إسحاق نيوتن. وبقي من بعده 25 كتابا و660 مقالا علميا و70 اختراعا. في Biogr.-القمامة. يقدم "Handwörterbuch Poggendorffa" (1896) قائمة تضم حوالي 250 مقالة (باستثناء الكتب) تابعة لطومسون.

100 عالم مشهور سكليارينكو فالنتينا ماركوفنا

طومسون ويليام، بارون كلفن (1824 - 1907)

طومسون ويليام، بارون كلفن

(1824 – 1907)

في 26 يونيو 1824، ولد ويليام طومسون في مدينة بلفاست الأيرلندية، أحد أعظم الفيزيائيين في تاريخ العلم، وهو الرجل الذي، بسبب فلسفته، الانجازات العلميةحصل على لقب الرب (وهو ما يجب أن يقال أنه لم يحدث كثيرًا). كان أسلافه مزارعين أيرلنديين عاديين. صحيح أن جيمس طومسون، والد ويليام، تخرج من جامعة جلاسكو وكان عالم رياضيات مشهورًا إلى حد ما، وقام بالتدريس في المعهد الأكاديمي الملكي في بلفاست. في عام 1817 تزوج من مارجريت جاردنر. كان زواجهم كبيرًا (أربعة أولاد وفتاتان). نشأ الابن الأكبر، جيمس وويليام، في منزل والدهما، بينما نشأ الأولاد الأصغر على يد أخواتهم الأكبر سنًا. ليس من المستغرب أن يعتني طومسون الأب بالتعليم اللائق لأبنائه. في البداية أولى المزيد من الاهتمام لجيمس، ولكن سرعان ما أصبح من الواضح أن الحالة الصحية السيئة لابنه الأكبر لن تسمح له بالحصول على تعليم جيد، وركز والده على تربية ويليام.

في عام 1832، حصل طومسون الأب على منصب أستاذ الرياضيات في غلاسكو، وغادرت العائلة بلفاست. في عام 1834، التحق ويليام بجامعة جلاسكو، التي قامت أيضًا بتدريس مواد المدرسة الثانوية للأطفال الأكفاء. لعب جون نيكول، عالم الفلك الاسكتلندي الشهير ومروج العلوم، الذي عمل في الجامعة منذ عام 1839، دورًا رئيسيًا في تشكيل اهتمامات الشاب العلمية. لقد تابع إنجازات العلوم المتقدمة وحاول تعريفها لطلابه. إحدى هذه الابتكارات كانت طريقة متسلسلة فورييه، التي كرس طومسون، لتطبيقها في البحث الفيزيائي، العديد من الأعمال بينما كان لا يزال طالبًا. وعلى وجه الخصوص، قام بتطبيق طريقة متسلسلة فورييه لدراسة أنماط انتشار الحرارة في الوسائط المختلفة وأظهر التشابه بين انتشار الحرارة والتيار الكهربائي.

في عام 1841، حصل له والد ويليام على وظيفة في كامبريدج. درس الشاب بنجاح، وفي عام 1845 حصل على دبلوم العداء الثاني وفاز بجائزة سميث. يجب أن أقول إن ويليام طومسون كان شابًا مستديرًا جيدًا، وقد شارك في الرياضة، وكان حتى عضوًا في فريق كامبريدج للتجديف، وهزم مع رفاقه طلاب أكسفورد في السباق الشهير الذي أقيم منذ عام 1829. كان طومسون أيضًا ضليعًا في الموسيقى والأدب. لكنه فضل العلم على كل هذه الهوايات، وهنا تنوعت اهتماماته أيضًا.

في عام 1845، قام ويليام طومسون بإحدى المحاولات الأولى لتفسير أفكار فاراداي حول الفعل قصير المدى رياضيًا. حصل هذا العام على منحة دراسية خاصة تمكن بفضلها من الذهاب إلى باريس، حيث عمل لبعض الوقت في مختبر الفيزيائي الشهير هنري فيكتور راجنو. في فرنسا، كان ويليام منخرطًا بشكل رئيسي في الكهرباء الساكنة ونشر عددًا من الأعمال التي أوجز فيها، على وجه الخصوص، الطريقة الكهربائية التي طورها للحصول على الصور. أصبحت هذه الطريقة فيما بعد أداة مفيدة جدًا في العديد من الدراسات الكهروستاتيكية.

في عام 1846، تلقى طومسون دعوة لرئاسة قسم الفيزياء النظرية في غلاسكو. وحتى ذلك الحين، اكتسب العالم البالغ من العمر 23 عامًا سلطة وشهرة معينة في الأوساط العلمية. ويتجلى ذلك من خلال مشاركته في الاجتماع السنوي للجمعية البريطانية لتقدم العلوم عام 1847، والذي استمع خلاله ويليام إلى تقرير جول عن نظريات انتقال الحرارة. كان هذا الموضوع يثير اهتمامه كثيرًا وكان مهتمًا بالديناميكا الحرارية بجدية. بالفعل في عام 1848، اقترح طومسون مقياسه الشهير لدرجة الحرارة الديناميكية الحرارية (مقياس كلفن). وهو يختلف عن مقاييس درجة الحرارة الأخرى في أن درجة حرارة الصفر المطلق تؤخذ كنقطة مرجعية. وبالتالي فإن هذا المقياس لا يعتمد على خصائص المادة الحرارية (المادة المستخدمة في جهاز قياس درجة الحرارة).

في عام 1851، قام ويليام، في نفس الوقت تقريبًا وبشكل مستقل عن رودولف كلوسيوس، بصياغة القانون الثاني للديناميكا الحرارية. كما صاغه طومسون، بدا هذا القانون كما يلي: "العملية مستحيلة في الطبيعة، والنتيجة الوحيدة لها هي العمل الميكانيكي الذي يتم تنفيذه عن طريق تبريد خزان الحرارة". من هنا توصل العالم الإنجليزي إلى استنتاجات بعيدة المدى: بمجرد أن تتمكن الطاقة الميكانيكية من التحول بالكامل إلى طاقة حرارية، ولكن التحول العكسي الكامل مستحيل، في النهاية، ستتحول كل الطاقة إلى طاقة حرارية، وبالتالي ستتوقف الحركات الميكانيكية . أصبح هذا الاستنتاج معروفًا باسم فكرة "الموت الحراري للكون". يجب أن أقول إن فرضية الموت الحراري للكون تعتبر الآن خاطئة، ولكنها على أي حال ساهمت بشكل كبير في تطوير الديناميكا الحرارية.

واصل ويليام طومسون استكشاف الظواهر الكهربائية. في نفس عام 1851، قام باكتشاف آخر: اكتشف أنه عندما يتم ممغنطة المغناطيسات، تتغير مقاومتها الكهربائية. وتسمى هذه الظاهرة تأثير طومسون في المغناطيسات الحديدية (سنتحدث عن تأثير طومسون الحراري أدناه). من خلال عمله، جذب ويليام انتباه دائرة متزايدة من الزملاء. تميز عام 1851 بعام آخر حدث هام– انتخب طومسون عضوا في الجمعية الملكية في لندن.

في 1852-1856، تعاون طومسون بشكل نشط مع جول، على الرغم من أن العلماء تواصلوا بشكل رئيسي من خلال المراسلات. وفي 1853-1854، أجروا معًا سلسلة من التجارب واكتشفوا تأثير تغير درجة حرارة الغاز أثناء تمدده الأديباتي. يمكن أن يكون تأثير جول طومسون موجبًا (يتم تبريد الغاز) وسالبًا (يتم تسخين الغاز). وبالإضافة إلى الأهمية العلمية، فإن لهذه الظاهرة أيضًا تطبيق عملي: فهي تستخدم للحصول على درجات حرارة منخفضة جدًا.

وأخيرا، في عام 1855، جمع العالم بين مجالين من اهتماماته العلمية وبدأ في دراسة العمليات الحرارية. طور نظرية الديناميكا الحرارية للظواهر الكهروحرارية. العديد من هذه الظواهر كانت معروفة بالفعل، وبعضها اكتشفه طومسون نفسه. واحد منهم يسمى تأثير طومسون الحراري. وهي كالتالي: إذا كان هناك اختلاف في درجة الحرارة على طول الموصل الذي يتدفق من خلاله تيار كهربائي، فبالإضافة إلى عملية التسخين الموضحة بقانون جول لينز، يحدث امتصاص إضافي للحرارة أو إطلاقها (اعتمادًا على اتجاه التيار) ). والأغرب من ذلك أن طومسون لم ينفذ هذا الاكتشاف تجريبيا، بل تنبأ به بناء على نظريته. وهذا في وقت لم يكن لدى العلماء بعد أفكار صحيحة إلى حد ما حول طبيعة التيار الكهربائي! كما أشرك طومسون الطلاب في دراسة الظواهر الكهروحرارية. وبفضل هذه المبادرة، تم إنشاء أول مختبر للتدريس والبحث في جامعة جلاسكو.

كان العالم الإنجليزي مهتمًا جدًا بالتطبيق العملي لإنجازات العلم المعاصر. في عام 1854، تلقى عرضًا للمشاركة في مشروع مد كابل التلغراف عبر المحيط الأطلسي. كرّس طومسون الكثير من الوقت والجهد لهذا العمل؛ فمنذ عام 1856، كان عضوًا في مجلس إدارة شركة أتلانتيك تلغراف وشارك، بشكل رئيسي خلال العطلات، في حملات مد الكابلات. لكن طومسون قدم أكبر قدر من المساعدة لتنفيذ المشروع من خلال بحثه العلمي. درس أنماط انتشار النبضات الكهربائية على طول الأسلاك، والتيارات الكهربائية في دائرة تذبذبية، وطوّر نظرية التذبذبات الكهرومغناطيسية، وعلى وجه الخصوص، اشتق إحدى الصيغ الأساسية للهندسة الكهربائية والراديو، والتي سميت باسمه (تحدد صيغة طومسون اعتماد فترة تذبذب الدائرة على سعة مكثفها ومحاثة الملف ).

بالطبع، خلال الرحلات الاستكشافية، لم يكن بوسع شخص متعدد الاستخدامات ومتحمس مثل طومسون إلا أن يصبح مهتمًا بقضايا الملاحة. كما وجد تطبيقًا لمواهبه الابتكارية والعلمية في هذا المجال: فقد قام بتحسين تصميمات البوصلة والكثير، وأجرى أبحاثًا حول نظرية الأمواج ونظرية المد والجزر، وما إلى ذلك. بشكل عام، يستحق النشاط الابتكاري لوليام طومسون اهتمامًا خاصًا انتباه. قام بتصميم وتحسين عدد من الأدوات الفيزيائية: الجلفانومتر المرآة، ومقاييس الكهربية المربعة والمطلقة، وكان مؤلفًا للعديد من الاختراعات التطبيقية. على سبيل المثال، حصل على براءة اختراع لجهاز متموج مزود بسيفون من الحبر، ونوع واحد من مفاتيح التلغراف، وحتى صنبور مياه من تصميمه الخاص.

لمشاركتهم في مد كابل التلغراف عبر المحيط الأطلسي في 10 نوفمبر 1866، تم منح ويليام طومسون وقادة المشروع الآخرين لقب اللوردات. استغرق هذا النشاط الكثير من الجهد والوقت، وكان على العالم لفترة طويلة أن يقتصر على تلك الدراسات التي يمكن إجراؤها فقط دون تشتيت انتباهه عنها. لكن هذا العمل فتن طومسون، ووقع في حب البحر بشغف. منذ عام 1869، شارك ويليام طومسون في مد كابل الأطلسي الفرنسي.

بالإضافة إلى الأنشطة العلمية والتدريسية والهندسية، قام ويليام طومسون بالعديد من الواجبات الفخرية. تم انتخابه ثلاث مرات (1873-1878، 1886-1890، 1895-1907) رئيسًا للجمعية الملكية في إدنبرة، ومن 1890 إلى 1895 ترأس الجمعية الملكية في لندن. في عام 1884 سافر إلى الولايات المتحدة الأمريكية حيث ألقى سلسلة من المحاضرات. في عام 1892، حصل العالم على لقب بارون كلفن الأول لمزاياه العلمية (هذا الاسم مأخوذ من اسم النهر الذي يتدفق عبر أراضي جامعة جلاسكو). لسوء الحظ، أصبح ويليام ليس فقط الأول، ولكن أيضا البارون كلفن الأخير - زواجه الثاني، مثل الأول، كان بلا أطفال. وفي عام 1899، ترك كلفن كرسيه في غلاسكو، رغم أنه لم يتوقف عن دراسة العلوم. وفي العام التالي ألقى محاضرة عن الأزمة في النظرية الديناميكية للضوء والحرارة. في وقت لاحق، أصبح العالم مهتما بالاكتشافات الجديدة: الأشعة السينية، والنشاط الإشعاعي، وما إلى ذلك. توفي اللورد ويليام كلفن في 17 ديسمبر 1907. تم دفن العالم في دير وستمنستر بجوار قبر إسحاق نيوتن.

هذا النص جزء تمهيدي.من كتاب الإمبراطورية الروسية مؤلف أنيسيموف إيفجيني فيكتوروفيتش

فيضان 1824 لم ينته عهد الإسكندر الأول بشكل جيد بالنسبة لسانت بطرسبرغ والبلاد. ضربت المدينة كارثتان رهيبتان، إحداهما طبيعية والأخرى اجتماعية. وفي وسطهم كان الفارس البرونزي، الذي بدا أن عبقرية المدينة تعيش في ظله. 7 نوفمبر 1824

من كتاب 100 عبقري عظيم مؤلف بالاندين رودولف كونستانتينوفيتش

بايرون (1788–1824) ينحدر جورج نويل جوردون بايرون من عائلة نبيلة، وإن كانت فقيرة. أمضى طفولته في مدينة أبردين (اسكتلندا). في سن العاشرة، ورث لقب اللورد والتركة من عمه الأكبر. بعد المدرسة الأرستقراطية المغلقة حيث بدأ

من الكتاب تاريخ العالم. المجلد 4. التاريخ الحديث بواسطة ييغر أوسكار

1. إسبانيا والبرتغال منذ عام 1824 إسبانيا منذ عام 1824 النظام الحمقاء الذي أنشئ في إسبانيا بعد الغزو كان لا بد من تغييره إلى حد ما. لقد غير الملك نفسه اتجاهه ليس لأن حقده الانتقامي وقسوته قد اكتفى أو لأنه أدرك أن ذلك غير ضروري

من كتاب الذئبة الفرنسية - ملكة إنجلترا. إيزابيل بواسطة وير أليسون

1824 موريموث؛ فيديرا. سي سي آر؛ خباز؛ S.C. فقط تلك الحكومة لها الحق في الوجود

من كتاب التبت المخفية. تاريخ الاستقلال والاحتلال مؤلف كوزمين سيرجي لفوفيتش

1824 جينجي ريباو: التطور السريع...

مؤلف شيشكوفا ماريا بافلوفنا

المنفى الجنوبي (1820-1824) القوقاز، شبه جزيرة القرم، تشيسيناو، كامينكا، أوديسا في مايو 1820، تم طرد بوشكين من سانت بطرسبرغ. وبعد إقامة قصيرة في يكاترينوسلافل (دنيبروبيتروفسك)، توجه هو وعائلة رايفسكي إلى القوقاز مياه معدنية. ثم انتقل بوشكين إلى شبه جزيرة القرم

من كتاب عصر موسيقى بوشكين مؤلف شيشكوفا ماريا بافلوفنا

ميخائيلوفسكوي (1824-1826) في 31 يوليو 1824، غادر بوشكين أوديسا. "من الأوبرا، من الصناديق المظلمة. والحمد لله من النبلاء. غادر إلى ظل غابات تريجورسكي. إلى منطقة شمالية بعيدة" (نسخة من رحلات Onegin). في الأشهر الأولى من إقامته في المنفى الجديد، كتب بوشكين إلى فيازيمسكي: "أنا

من كتاب تاريخ العالم في الأقوال والاقتباسات مؤلف دوشينكو كونستانتين فاسيليفيتش

"إذا تمكنت من قياس ما تتحدث عنه والتعبير عنه بالأرقام، فأنت تعرف شيئًا عن هذا الموضوع. ولكن إذا لم تتمكن من قياس ذلك، فإن معرفتك محدودة للغاية وغير مرضية. ربما تكون هذه هي المرحلة الأولية، لكن هذا ليس مستوى المعرفة العلمية الحقيقية..."

دبليو طومسون (اللورد كلفن)

كان العالم الذي أُطلق اسمه على مقياس درجة الحرارة الديناميكي الحراري المطلق، اللورد كلفن، رجلاً متعدد الاستخدامات وشملت اهتماماته العلمية الديناميكا الحرارية (على وجه الخصوص، كان يمتلك صيغتين للمبدأ الثاني للديناميكا الحرارية)، والديناميكا المائية، والجيولوجيا الديناميكية، والكهرومغناطيسية، ونظرية المرونة والميكانيكا والرياضيات. ومن المعروف أن أبحاث العالم حول التوصيل الحراري، والعمل على نظرية المد والجزر، وانتشار الأمواج على السطح، ونظرية حركة الدوامة. لكنه لم يكن مجرد عالم نظري. وقال العالم: "إن رجل العلم يفصله عن العامل المنتج هاوية كاملة، والعلم، بدلا من أن يخدم في أيدي العامل كوسيلة لزيادة قوته الإنتاجية، يعارضه في كل مكان تقريبا". لا يمكن المبالغة في تقدير مساهمته في تطوير التطبيقات العملية لمختلف فروع العلوم، ففي خمسينيات القرن التاسع عشر، كان عالم مهتم بالتلغراف هو المستشار العلمي الرئيسي أثناء مد كابلات التلغراف الأولى عبر المحيط الأطلسي، وقد صمم عددًا من أجهزة التلغراف الدقيقة. الأدوات الكهرومترية: الجلفانومتر المرآة "الكابلية"، ومقاييس الكهرباء الرباعية والمطلقة، وعلامة متموجة لاستقبال إشارات التلغراف، والإشارات المزودة بحبر سيفون، ومقاييس الأمبير المستخدمة لمعايرة الأجهزة الكهربائية، وغير ذلك الكثير، واقترحت أيضًا استخدام الأسلاك المجدولة مصنوع من الأسلاك النحاسية ابتكر العالم بوصلة بحرية محسنة مع تعويض مغناطيسية الهيكل الحديدي للسفينة، واخترع مسبار الصدى المستمر ومقياس المد والجزر ( جهاز لتسجيل مستوى المياه في البحر أو النهر). ومن بين براءات الاختراع العديدة التي حصل عليها هذا المصمم العبقري، هناك أيضًا براءات اختراع خاصة بأجهزة عملية بحتة (مثل صنابير المياه). الشخص الموهوب حقًا موهوب في كل شيء.

ولد ويليام طومسون (هذا هو الاسم الحقيقي لهذا العالم الشهير)، قبل 190 عامًا بالضبط، في 26 يونيو 1824، في بلفاست (أيرلندا الشمالية) في عائلة جيمس، مدرس الرياضيات في المعهد الأكاديمي الملكي في بلفاست ، مؤلف عدد من الكتب المدرسية التي مرت بعشرات الطبعات طومسون، الذي كان أسلافه من المزارعين الأيرلنديين. في عام 1817 تزوج من مارجريت جاردنر. كان زواجهم كبيرًا (أربعة أولاد وفتاتان). نشأ الابن الأكبر، جيمس وويليام، في منزل والدهما، بينما نشأ الأولاد الأصغر على يد أخواتهم الأكبر سنًا. ليس من المستغرب أن يعتني طومسون الأب بالتعليم اللائق لأبنائه. في البداية أولى المزيد من الاهتمام لجيمس، ولكن سرعان ما أصبح واضحًا أن الحالة الصحية السيئة لابنه الأكبر لن تسمح له بالحصول على تعليم جيد، وركز والده على تربية ويليام.br />
عندما كان ويليام في السابعة من عمره، انتقلت العائلة إلى غلاسكو (اسكتلندا)، حيث حصل والده على كرسي في الرياضيات وأستاذ جامعي. أصبحت غلاسكو فيما بعد مكان حياة وعمل الفيزيائي الشهير. بالفعل في سن الثامنة، بدأ ويليام بحضور محاضرات والده، وفي سن العاشرة أصبح طالبًا في كلية غلاسكو، حيث درس مع أخيه الأكبر جيمس. لعب جون نيكول، عالم الفلك الاسكتلندي الشهير ومروج العلوم، الذي عمل في الجامعة منذ عام 1839، دورًا رئيسيًا في تشكيل اهتمامات الشاب العلمية. لقد تابع إنجازات العلوم المتقدمة وحاول تعريفها لطلابه. في سن السادسة عشرة، قرأ ويليام كتاب فورييه "النظرية التحليلية للحرارة"، والذي حدد بشكل أساسي برنامجه البحثي لبقية حياته.

في عام 1848 قدم طومسون " مقياس الحرارة المطلق". وأوضح اسمها على النحو التالي: " ويتميز هذا المقياس بالاستقلال التام عن الخواص الفيزيائية لأي مادة معينة". ويشير إلى أن" يجب أن يتوافق البرد اللامتناهي مع عدد محدود من درجات مقياس حرارة الهواء تحت الصفر"، أي: النقطة،" الموافق لحجم الهواء المنخفض إلى الصفر، والذي سيتم تحديده على المقياس بـ -273 درجة مئوية".

ولم تكن آراء ويليام طومسون أقل شهرة حول التاريخ الحراري للأرض. وقد استيقظ اهتمامه بهذه القضية في عام 1844، بينما كان لا يزال طالبًا مبتدئًا في كامبريدج. وعاد إليها بعد ذلك عدة مرات، الأمر الذي جعله في نهاية المطاف في صراع مع علماء مشهورين آخرين، بما في ذلك جون تيندال، وتوماس هكسلي، وتشارلز داروين. ويمكن ملاحظة ذلك في وصف داروين لطومسون بأنه "شبح حقير" وحماسة هكسلي الوعظية في الترويج لنظرية التطور كبديل للمعتقد الديني. كان طومسون مسيحياً، لكنه لم يكن مهتماً بالدفاع عن التفسير الحرفي لتفاصيل الخلق؛ على سبيل المثال، ناقش بسعادة موضوع أن نيزكاً جلب الحياة إلى الأرض. ومع ذلك، دافع طومسون دائمًا عن العلوم الجيدة وروج لها طوال حياته. كان يعتقد أن الجيولوجيا وعلم الأحياء التطوري كانا متخلفين مقارنة بالفيزياء، التي كانت تعتمد على الرياضيات الصارمة. في الواقع، لم يعتقد العديد من علماء الفيزياء في ذلك الوقت أن الجيولوجيا والأحياء علوم على الإطلاق. لتقدير عمر الأرض، استخدم ويليام طومسون أساليب فورييه المفضلة لديه. وقام بحساب المدة التي استغرقتها الكرة المنصهرة حتى تبرد إلى درجة حرارتها الحالية. في عام 1862، قدر ويليام طومسون عمر الأرض بـ 100 مليون سنة، لكنه في عام 1899 قام بمراجعة الحسابات وخفض الرقم إلى 20-40 مليون سنة. احتاج علماء الأحياء والجيولوجيون إلى رقم أكبر بمائة مرة. ولم يتم حل الخلاف بين النظريات إلا في أوائل القرن العشرين، عندما أدرك إرنست رذرفورد أن النشاط الإشعاعي في الصخور يوفر آلية داخلية لتسخين الأرض مما يؤدي إلى إبطاء عملية التبريد. تؤدي هذه العملية إلى زيادة عمر الأرض إلى ما هو أبعد من ذلك الذي تنبأ به طومسون. التقديرات الحديثة تعطي قيمة لا تقل عن 4600 مليون سنة. إن اكتشاف قانون يربط إطلاق الطاقة الحرارية بالتحلل الإشعاعي في عام 1903 لم يدفعه إلى تغيير تقديراته الخاصة لعمر الشمس. ولكن بما أن طومسون تم اكتشاف النشاط الإشعاعي عندما كان عمره أكثر من 70 عامًا، فيمكننا أن نعذره لعدم أخذه في الاعتبار دوره في البحث الذي بدأه في العشرينات من عمره.

كان لدى دبليو طومسون أيضًا موهبة تعليمية رائعة ودمج بشكل مثالي بين التدريس النظري والتدريب العملي. كانت محاضراته في الفيزياء مصحوبة بعروض توضيحية شارك فيها طومسون الطلاب على نطاق واسع، مما أثار اهتمام المستمعين. في جامعة جلاسكو، أنشأ دبليو طومسون أول مختبر فيزيائي في بريطانيا العظمى، حيث تم إجراء العديد من الدراسات العلمية الأصلية والذي لعب دورًا رئيسيًا في تطوير العلوم الفيزيائية. في البداية، كان المختبر متجمعًا في قاعات محاضرات سابقة، وقبو نبيذ قديم مهجور، وجزء من منزل الأستاذ القديم. في عام 1870 انتقلت الجامعة إلى مبنى جديد رائع يوفر مساحة واسعة للمختبر. كان منبر ومنزل طومسون أول من أضاء بالكهرباء في بريطانيا. كان أول خط هاتفي في البلاد يعمل بين الجامعة وورش عمل وايت، حيث كانت تُصنع الأدوات المادية. تطورت ورش العمل إلى مصنع مكون من عدة طوابق، والذي أصبح في الأساس فرعًا للمختبر.

في نهاية القرن التاسع عشر، في 27 أبريل 1900، ألقى اللورد كلفن محاضرة شهيرة في المعهد الملكي حول أزمة النظرية الديناميكية للضوء والحرارة، بعنوان "غيوم القرن التاسع عشر حول النظرية الديناميكية للحرارة والرطوبة". ضوء." وقال فيه: "إن جمال ووضوح النظرية الديناميكية التي تعتبر الحرارة والضوء شكلين من أشكال الحركة، تحجبهما حالياً سحابتان. أولهما... هو السؤال: كيف يمكن للأرض أن تتحرك عبرها؟ "وسط مرن، وهو في الأساس أثير مضيء؟ والثاني هو مبدأ ماكسويل-بولتزمان لتوزيع الطاقة." اختتم اللورد كلفن مناقشته للسؤال الأول بالكلمات: "أخشى أنه في الوقت الحاضر يجب أن نعتبر السحابة الأولى مظلمة للغاية." تم تخصيص جزء كبير من المحاضرة للصعوبات المرتبطة بافتراض التوزيع الموحد للطاقة عبر درجات الحرية. وقد نوقشت هذه القضية على نطاق واسع في تلك السنوات فيما يتعلق بالتناقضات التي لا يمكن التغلب عليها فيما يتعلق بالتوزيع الطيفي لإشعاع الجسم الأسود. تلخيصًا للبحث غير المثمر عن طريقة للتغلب على التناقضات، يخلص اللورد كلفن بشكل متشائم إلى أن أبسط طريقة هي ببساطة تجاهل وجود هذه السحابة. كانت رؤية الفيزيائي الموقر مذهلة: فقد حدد بدقة نقطتين مؤلمتين في العلم المعاصر. وبعد بضعة أشهر، في الأيام الأخيرة من القرن التاسع عشر، نشر م. بلانك حله لمشكلة إشعاع الجسم الأسود، حيث قدم مفهوم الطبيعة الكمومية للإشعاع وامتصاص الضوء، وبعد خمس سنوات، في عام 1905، نشر A. Einstein عمل "الديناميكا الكهربائية K للأجسام المتحركة"، والذي صاغ فيه النظرية النسبية الخاصة وأعطى إجابة سلبية على السؤال حول وجود الأثير. وهكذا، خلف السحابتين في سماء الفيزياء كانت هناك نظرية النسبية وميكانيكا الكم - الأسس الأساسية لفيزياء اليوم.

كانت السنوات الأخيرة من حياة اللورد كلفن هي الوقت الذي ظهرت فيه العديد من الأشياء الجديدة بشكل أساسي في الفيزياء. كان عصر الفيزياء الكلاسيكية، الذي كان أحد ألمع شخصياته، يقترب من نهايته. لم يكن عصر الكم والنسبية بعيدًا بالفعل، وكان يتخذ خطوات نحو ذلك: كان مهتمًا بشدة بالأشعة السينية والنشاط الإشعاعي، وأجرى حسابات لتحديد حجم الجزيئات، وطرح فرضية حول بنية الذرات و أيد بنشاط البحث الذي أجراه جي جي طومسون في هذا الاتجاه. ومع ذلك، كانت هناك بعض الحوادث. في عام 1896، كان متشككًا بشأن الأخبار المتعلقة باكتشاف فيلهلم كونراد رونتجن لأشعة خاصة مكنت من رؤية البنية الداخلية لجسم الإنسان، ووصف هذه الأخبار بأنها مبالغ فيها، على غرار خدعة مخططة جيدًا وتتطلب التحقق الدقيق. وقبل عام قال: "الطائرات الأثقل من الهواء مستحيلة". في عام 1897، لاحظ كلفن أن الراديو ليس له آفاق.