William Thomson, 1er Baron Kelvin

Le très honorable Le Lord Kelvin OM, GCVO, PC , PRS, PRSE
Né	(26/06/1824) 26 Juin 1824 Belfast , Irlande
Mort	17 Décembre 1907 (17/12/1907) (âgés de 83) Largs, Scotland
Résidence	Belfast , Glasgow, Cambridge , Royaume-Uni
Nationalité	Britannique
Institutions	Université de Glasgow
Alma mater	Royal Belfast Academical Institution Université de Glasgow Peterhouse
Les conseillers pédagogiques	William Hopkins
Étudiants remarquables	William Edward Ayrton William Murray Morrison
Connu pour	Effet Joule-Thomson Effet Thomson (thermoélectrique) Galvanomètre à miroir Siphon enregistreur Matériau Kelvin Kelvin gouttes d'eau Onde de Kelvin Instabilité de Kelvin-Helmholtz Mécanisme de Kelvin-Helmholtz Kelvin-Helmholtz luminosité Transformer Kelvin Absolute Zero Circulation théorème de Kelvin Théorème de Stokes Kelvin pont Kelvin détection Équation de Kelvin Kelvin-Varley diviseur Magnétorésistance Inventer le terme «énergie cinétique»
Influences	John Pringle Nichol Humphry Davy Julius Robert von Mayer Henri Victor Regnault
Influencé	Andrew Gray
Prix remarquables	Prix Smith Médaille royale Médaille Copley
Signature
Remarques On croit que le "PNP" dans sa signature signifie «professeur de philosophie naturelle." Notez que Kelvin a également écrit sous le pseudonyme de "PQR"

William Thomson, 1er Baron Kelvin OM, GCVO, PC , PRS, PRSE, (26 Juin 1824 au 17 Décembre 1907) était un Britannique né à Belfast physicien mathématicien et ingénieur. Au Université de Glasgow, il a fait un travail important dans le analyse mathématique de l'électricité et de la formulation de la première et seconde lois de la thermodynamique, et a fait beaucoup pour unifier la discipline émergente de la physique dans sa forme moderne. Il a travaillé étroitement avec le professeur de mathématiques Hugh Blackburn dans son travail. Il a également eu une carrière ingénieur télégraphiques électriques et inventeur, qui a propulsé dans l'œil du public et se est assuré sa richesse, la gloire et l'honneur. Pour son travail sur le projet télégraphique transatlantique qu'il était chevalier par la reine Victoria , devenant Sir William Thomson. Il avait des intérêts vaste maritimes et a été surtout connu pour son travail sur la la boussole de Mariner, qui avait déjà été limitée en matière de fiabilité.

Lord Kelvin est largement connu pour déterminer la valeur correcte de zéro absolu que d'environ -273,15 degrés Celsius. Une limite inférieure à la température était connu avant Lord Kelvin, comme indiqué dans «Réflexions sur la puissance motrice de la chaleur", Sadi Carnot, environ 1820 en français, avant la naissance de Lord Kelvin en 1824. «Réflexions» utilisé -267 que le zéro absolu température. Températures absolues sont exprimées en unités de kelvin en son honneur.

Sur son anoblissement en 1892 en l'honneur de ses réalisations dans la thermodynamique et de son opposition à l'irlandais Home Rule, il a adopté le titre Baron Kelvin Largs et est donc souvent décrit comme Lord Kelvin. Il fut le premier scientifique au Royaume-Uni d'être élevé à la Chambre des Lords . Le titre fait référence à la Rivière Kelvin, qui coule à proximité de son laboratoire à la Université de Glasgow. Sa maison était l'imposant manoir de grès rouge Netherhall, à Largs sur le Firth of Clyde. Malgré les offres de postes élevés de plusieurs universités de renommée mondiale Lord Kelvin a refusé de quitter Glasgow, en restant professeur de philosophie naturelle depuis plus de 50 ans, jusqu'à sa retraite éventuelle de ce poste. Le Musée Hunterian au Université de Glasgow a une exposition permanente sur le travail de Lord Kelvin, y compris beaucoup de ses articles originaux, des instruments et d'autres objets tels que sa pipe.

Toujours actif dans la recherche industrielle et le développement, il a été recruté par vers 1899 George Eastman pour servir en tant que vice-président du conseil de la société britannique Kodak Limited, affilié à Eastman Kodak.

Début de la vie et de travail

Famille

Thomson arbre généalogique: James Thomson (mathématicien), James Thomson (ingénieur), et William Thomson, étaient tous professeurs à Université de Glasgow; les deux plus tard, grâce à leur association avec William Rankine, un autre professeur de Glasgow, a travaillé pour former l'un des fondateurs des écoles thermodynamique .

Le père de William Thomson, James Thomson, était un professeur de mathématiques et l'ingénierie à Royal Belfast Academical Institution et le fils d'un agriculteur. James Thomson a épousé Margaret Gardner en 1817 et, de leurs enfants, quatre garçons et deux filles ont survécu enfance. Margaret Thomson est mort en 1830, lorsque William avait six ans.

William et son frère aîné James a été instruit à la maison par leur père tandis que les jeunes garçons ont été suivis par un de leurs sœurs aînées. James était destinée à bénéficier de la part importante de l'encouragement, de l'affection de son père et un soutien financier et a été préparé pour une carrière en génie.

En 1832, son père a été nommé professeur de mathématiques à Glasgow et la famille s'y installe en Octobre 1833. Les enfants Thomson ont été introduites pour une expérience plus large cosmopolite que l'éducation rurale de leur père, les dépenses mi-1839 à Londres et, les garçons, étant tutorat en français à Paris. Mi-1840 a été dépensé en Allemagne et aux Pays-Bas. étude de la langue a été considérée comme une priorité.

Jeunesse

Thomson avait des problèmes cardiaques et presque mort quand il avait 9 ans. Il a assisté à la Royal Belfast Academical Institution, où son père était un professeur dans le département de l'université, avant de commencer l'étude à l'Université de Glasgow en 1834 à l'âge de 10, pas de tout précocité; l'Université a fourni un grand nombre des installations d'une école primaire pour les élèves capables, et ce était un âge de départ typique.

À l'école, Thomson a montré un vif intérêt dans les classiques avec son intérêt naturel pour les sciences. À l'âge de 12 ans, il a remporté un prix pour la traduction Lucien de Samosate Dialogues des dieux du latin à l'anglais.

Durant l'année scolaire 1839/1840, Thomson a remporté le prix de la classe dans l'astronomie pour son Essai sur la figure de la Terre qui a montré une installation précoce pour l'analyse mathématique et la créativité. Tout au long de sa vie, il allait travailler sur les problèmes soulevés dans l'essai comme un stratégie d'adaptation en temps de personnel stress. Sur la page de titre de cet essai Thomson a écrit les lignes suivantes du Alexander Pope Essai sur l'homme. Ces lignes inspirées Thomson à comprendre le monde naturel en utilisant la puissance de la science et de la méthode:

Allez, créature merveilleuse! monter où la science guide;
Aller mesure la terre, peser l'air, et indiquer les marées;
Demandez les planètes dans ce orbes à courir,
Correct Old Time, et de réglementer le soleil;

Thomson a été intrigué avec Théorie de Fourier analytique de la chaleur et se est engagé à étudier les mathématiques "Continental" résisté par un establishment britannique travaille toujours dans l'ombre de Sir Isaac Newton . Sans surprise, le travail de Fourier avait été attaqué par des mathématiciens domestiques, Philip Kelland auteur d'un livre critique. Le livre Thomson motivé à écrire son premier publié article scientifique sous le pseudonyme PQR, la défense de Fourier, et soumis à la Cambridge Mathematical Journal par son père. Un deuxième document PQR suivie presque immédiatement.

Tout en vacances avec sa famille dans Lamlash en 1841, il a écrit un tiers, papier PQR, plus substantielle sur le mouvement uniforme de la chaleur dans les corps solides homogènes, et son lien avec la théorie mathématique de l'électricité. Dans le document qu'il a établi des liens remarquables entre les théories mathématiques de la conduction de la chaleur et électrostatique, un analogie qui James Clerk Maxwell a finalement été de décrire comme une des idées les scientifiques de formation les plus précieux.

Cambridge

Le père de William a été en mesure de constituer une provision généreuse pour l'éducation de son fils préféré et, en 1841, lui installé, avec de vastes lettres d'introduction et de suffisamment de logements, au Peterhouse. En 1845, Thomson a obtenu son diplôme Deuxième Wrangler. Il a également remporté une Prix Smith, qui, contrairement à la tripos, est un test de recherche originale. Robert Leslie Ellis, l'un des examinateurs, aurait déclaré à un autre examinateur Vous et moi sommes sur le bon de réparer ses stylos.

Pendant son séjour à Cambridge, Thomson a été actif dans le sport, l'athlétisme et godille, remportant le Colquhoun de couple en 1843. Il a également pris un vif intérêt dans les classiques, la musique et la littérature; mais le véritable amour de sa vie intellectuelle était la poursuite de la science. L'étude des mathématiques , de la physique, et en particulier, de l'électricité, avait captivé son imagination.

Lord Kelvin par Hubert von Herkomer

En 1845, il a donné la première le développement mathématique de Faraday l 'idée que l'induction électrique se effectue à travers un milieu intermédiaire, ou "diélectrique", et non par une «action à distance» incompréhensible. Il a également conçu une hypothèse d'images électriques, qui est devenu un puissant agent pour résoudre les problèmes de l'électrostatique, ou la science qui traite avec les forces de l'électricité au repos. Ce est en partie en réponse à ses encouragements que Faraday a mené la recherche en Septembre 1845 a conduit à la découverte de la Effet Faraday, qui a établi que les phénomènes de lumière et magnétiques (et donc électriques) étaient liés.

Il a été élu membre de Saint-Pierre (comme Peterhouse a été souvent appelé à l'époque) en Juin 1845. En gagnant la bourse, il a passé un certain temps dans le laboratoire du célèbre Henri Victor Regnault, à Paris; mais en 1846 il a été nommé à la chaire de philosophie naturelle dans le Université de Glasgow. A vingt-deux ans, il se est trouvé porter la robe d'un savant professeur dans l'une des universités les plus anciennes dans le pays, et des conférences à la classe dont il était une recrue, mais quelques années auparavant.

Thermodynamique

En 1847, Thomson avait déjà gagné une réputation en tant que scientifique précoce et rebelle quand il a assisté à la Association britannique pour l'avancement des sciences réunion annuelle à Oxford . Lors de cette réunion, il a entendu James Prescott Joule faire encore un autre de son, jusqu'ici, les tentatives inefficaces pour discréditer le la théorie calorique de chaleur et de la théorie de la moteur thermique construite sur elle par Sadi Carnot et Émile Clapeyron. Joule a plaidé pour la convertibilité mutuelle de chaleur et de travail mécanique et leur équivalence mécanique.

Thomson était intrigué, mais sceptique. Bien qu'il estime que les résultats de Joule exigé explication théorique, il se retira dans un engagement encore plus profond à l'école Carnot-Clapeyron. Il a prédit que le point de fusion de la glace doit tomber avec la pression, sinon son expansion sur le gel pourrait être exploitée dans un perpetuum mobile. La confirmation expérimentale dans son laboratoire a fait beaucoup pour renforcer ses convictions.

En 1848, il a étendu la théorie Carnot-Clapeyron encore à travers son mécontentement que le thermomètre à gaz fourni qu'une définition opérationnelle de la température. Il a proposé une température absolue échelle dans laquelle une unité de chaleur descendant d'un corps A à la température T ° de cette échelle, à un corps B à la température (T -1) °, donnerait le même effet mécanique [travail] , quel que soit le nombre T. Ce volume pourrait être tout à fait indépendante des propriétés physiques d'une substance spécifique. En employant une telle «cascade», Thomson a postulé qu'un point serait atteint au cours de laquelle aucune autre chaleur (calorique) pourrait être transféré , le point de zéro absolu dont Guillaume Amontons avait spéculé en 1702. Thomson a utilisé les données publiées par Regnault calibrer son échelle contre les mesures établies.

Dans sa publication, Thomson a écrit:

... La conversion de chaleur (ou calorique) en vigueur mécanique est probablement impossible, certainement à découvrir

- Mais une note signalé ses premiers doutes sur la théorie calorique, se référant à des découvertes très remarquables de Joule. Étonnamment, Thomson n'a pas envoyé Joule une copie de son papier, mais quand Joule finalement lu, il a écrit à Thomson le 6 Octobre, affirmant que ses études avaient démontré la conversion de la chaleur en travail, mais qu'il avait l'intention d'autres expériences. Thomson a répondu le 27 Octobre, révélant qu'il avait l'intention de ses propres expériences et l'espoir d'un rapprochement de leurs deux points de vue.

Thomson revient à critiquer la publication originale de Carnot et de lire son analyse à la Royal Society of Edinburgh en Janvier 1849, toujours convaincu que la théorie était fondamentalement saine. Cependant, bien que Thomson mené aucune nouvelles expériences, au cours des deux prochaines années, il est devenu de plus en plus insatisfaits de la théorie de Carnot et convaincus de Joule. En Février 1851, il se assit à articuler sa pensée nouvelle. Cependant, il ne était pas certain de la façon d'encadrer sa théorie et le papier est passé par plusieurs projets avant de se installer sur une tentative de concilier Carnot et Joule. Au cours de sa réécriture, il semble avoir considéré des idées qui donneraient lieu à la suite de la seconde loi de la thermodynamique . Dans la théorie de Carnot, chaleur perdue était absolument perdue, mais Thomson a soutenu que ce était "à l'homme perdu irrémédiablement, mais pas perdu dans le monde matériel". En outre, son croyances théologiques ont conduit à la spéculation sur le mort thermique de l'univers.

Je crois que la tendance dans le monde matériel est pour le mouvement à se diffuser, et que dans l'ensemble l'inverse de la concentration est progressivement passait - je crois que aucune action physique ne peut jamais restaurer la chaleur émise par le Soleil, et que cette source est pas inépuisables; également que les mouvements de la Terre et d'autres planètes perdent force vive qui est convertie en chaleur; et que même si certains vis viva peut être rétabli par exemple à la terre par la chaleur reçue du soleil, ou par d'autres moyens, que la perte ne peut être compensée précisément et je pense qu'il est probable que ce est sous compensé.

Compensation exigerait un acte créatif ou un acte possédant un pouvoir similaire.

Dans la publication finale, Thomson a reculé d'un changement radical et a déclaré "toute la théorie de la puissance motrice de la chaleur est fondée sur ... deux ... propositions, en raison respectivement de Joule et à Carnot et Clausius." Thomson a poursuivi en déclarant une forme de la deuxième loi:

Il est impossible, à l'aide de l'agent de matière inerte, pour obtenir un effet mécanique de toute partie de la matière en le refroidissant au-dessous de la température la plus froide des objets environnants.

Dans le document, Thomson a soutenu la théorie que la chaleur était une forme de motion, mais a admis qu'il avait été influencé que par la pensée de Sir Humphry Davy et les expériences de Joule et Julius Robert von Mayer, soutenant que la démonstration expérimentale de la conversion de la chaleur en travail était encore en suspens.

Dès que Joule lire le papier qu'il a écrit à Thomson avec ses commentaires et questions. Ainsi commença une collaboration fructueuse, bien que largement épistolaire, entre les deux hommes, Joule mener des expériences, Thomson analysant les résultats et en proposant de nouvelles expériences. La collaboration a duré de 1852 à 1856, ses découvertes, y compris le Effet Joule-Thomson, parfois appelé l'effet Joule-Kelvin, et les résultats publiés ont beaucoup contribué à faire accepter générale du travail et de la Joule théorie cinétique.

Thomson a publié plus de 650 articles scientifiques et a demandé 70 brevets (pas tous ont été émis). En ce qui concerne la science, Thomson a écrit ce qui suit.

En sciences physiques une première étape essentielle dans le sens de l'apprentissage tout sujet est de trouver des principes de calcul numérique et les méthodes possibles pour mesurer une certaine qualité qui s'y rattache. Je dis souvent que lorsque vous pouvez mesurer ce dont vous parlez et l'exprimer en chiffres que vous savez quelque chose à ce sujet; mais quand vous ne pouvez pas mesurer, lorsque vous ne pouvez pas l'exprimer en chiffres, votre connaissance est d'un maigre et insuffisante: il peut être le commencement de la connaissance, mais vous avez à peine, dans vos pensées, avancée à l'étape de la science, quelle que soit la question peut être.

Câble transatlantique

Les calculs sur le taux de données

Bien que maintenant éminent dans le domaine académique, Thomson était obscur pour le grand public. En Septembre 1852, il a épousé amour d'enfance Margaret Crum, fille de Walter Crum; mais sa santé se est effondré sur leur lune de miel et, au cours des dix-sept prochaines années, Thomson a été distrait par sa souffrance. Le 16 Octobre 1854, George Gabriel Stokes a écrit à Thomson pour essayer de raviver son intérêt lui dans le travail en demandant son opinion sur certaines expériences de Michael Faraday sur le projet Câble transatlantique.

Faraday avait démontré comment la construction d'un câble limiterait la vitesse à laquelle les messages peuvent être envoyés - en termes modernes, le la bande passante. Thomson a sauté sur le problème et a publié sa réponse ce mois. Il a exprimé ses résultats en termes de taux qui pourrait être réalisé et les conséquences économiques en termes de potentiel données chiffre d'affaires de l'entreprise transatlantique. Dans une autre analyse 1855, Thomson a souligné l'impact que la conception du câble aurait sur son rentabilité.

Thomson a soutenu que la vitesse d'un signal à travers un noyau donné est inversement proportionnelle à la carré de la longueur du noyau. Les résultats de Thomson ont été contestés lors d'une réunion de l'Association britannique en 1856 par Wildman Whitehouse, le électricien de la Atlantique Société Telegraph. Whitehouse avait éventuellement mal interprété les résultats de ses propres expériences, mais a été sans doute ressentir la pression financière que les plans pour le câble étaient déjà bien en cours. Il croyait que les calculs de Thomson implicite que le câble doit être "abandonnée comme étant pratiquement et commercialement impossible."

Thomson a attaqué l'affirmation de Whitehouse dans une lettre à la populaire Revue Athenaeum, se lançant dans l'œil du public. Thomson a recommandé une plus grande Chef d'orchestre avec un plus grand section transversale de l'isolation. Cependant, il pensait Whitehouse pas un imbécile et soupçonné qu'il pourrait avoir l'habileté pratique pour faire le travail de conception existante. Le travail de Thomson avait, cependant, attiré l'attention des entrepreneurs du projet et en Décembre 1856, il a été élu au conseil d'administration de la Compagnie de télégraphe de l'Atlantique.

Scientifique à l'ingénieur

Thomson est devenu conseiller scientifique à une équipe avec Whitehouse comme chef électricien et Sir Charles Tilston brillant ingénieur en chef, mais avaient Whitehouse son chemin avec le spécification, soutenue par Faraday et Samuel FB Morse.

Thomson a navigué à bord du navire câblier HMS Agamemnon en Août 1857 avec Whitehouse limité à la terre pour cause de maladie, mais le voyage a pris fin après 380 miles (610 km) quand le câble se est rompu. Thomson a contribué à l'effort en publiant dans l'ingénieur toute la théorie de la contraintes impliquées dans le dépôt d'un sous-marin câble, et a montré que lorsque la ligne est en cours d'exécution sur le navire, à une vitesse constante, dans une profondeur uniforme de l'eau, il se enfonce dans une pente ou l'inclinaison droite du point où il pénètre dans l'eau à celle où il touche le fond .

Thomson a développé un système complet pour l'exploitation d'un télégraphe sous-marin qui était capable d'envoyer un tous les caractères 3,5 secondes. Il a fait breveter des éléments clés de son système, le Galvanomètre à miroir et le siphon enregistreur, en 1858.

Whitehouse sentait encore capable d'ignorer de nombreuses suggestions et propositions de Thomson. Ce ne est que Thomson a convaincu le conseil d'administration que l'utilisation de cuivre pur pour remplacer la section perdue de câble permettrait d'améliorer la capacité de données, qu'il a d'abord fait une différence pour l'exécution du projet.

Le conseil a insisté pour que Thomson rejoindre le câblier expédition 1858, sans aucune compensation financière, et de prendre une part active dans le projet. En retour, Thomson a obtenu un procès pour son galvanomètre à miroir, à propos de laquelle le conseil avait été peu enthousiaste, aux côtés de l'équipement de Whitehouse. Cependant, Thomson a trouvé de l'accès, il a été donné insatisfaisante et l'Agamemnon dû retourner à la maison après la tempête désastreuse de Juin 1858. De retour à Londres, le conseil était sur le point d'abandonner le projet et d'atténuer leurs pertes en vendant le câble. Thomson, Cyrus Field et Curtis M. Lampson a plaidé pour une autre tentative et a prévalu, Thomson insiste pour que les problèmes techniques étaient dociles. Bien utilisé, à titre consultatif, Thomson avait, pendant les voyages, développé les instincts et les compétences de réelle pratique ingénieur à la résolution de problèmes sous pression, prenant souvent l'initiative de faire face aux urgences et ne pas avoir peur de donner un coup de main dans le travail manuel. Un câble a finalement été achevée le 5 Août.

Catastrophes et de triomphe

Les craintes de Thomson ont été réalisés lorsque l'appareil de Whitehouse révélée insuffisamment sensibles et a dû être remplacé par le miroir du galvanomètre de Thomson. Whitehouse a continué de maintenir que ce était son équipement qui a été fournit le service et a commencé à se engager dans des mesures désespérées pour remédier à certains des problèmes. Il ne réussit qu'à endommager fatalement le câble en appliquant 2,000 V . Lorsque le câble a complètement échoué Whitehouse a été rejetée, bien que Thomson se est opposé et a été réprimandé par le conseil pour son intervention. Thomson suite regretté qu'il avait acquiescé trop facilement à un grand nombre de propositions de Whitehouse et ne avait pas défié avec une énergie suffisante.

Un comité d'enquête conjointe a été établi par le Conseil du commerce et de l'Atlantique Telegraph Company. La plupart de la responsabilité de l'échec du câble a été trouvé pour se reposer avec Whitehouse. Le comité a constaté que, si câbles sous-marins étaient connus dans leur manque de la fiabilité, la plupart des problèmes ont surgi de causes connues et évitables. Thomson a été nommé l'un d'un comité de cinq membres de recommander une spécification pour un nouveau câble. Le comité a fait rapport en Octobre 1863.

En Juillet 1865 Thomson navigué sur l'expédition de la pose de câbles de la SS Great Eastern, mais le voyage a été de nouveau dogged des problèmes techniques. Le câble a été perdue après 1,200 miles (1900 km) ont été licenciés et l'expédition a dû être abandonnée. Une nouvelle expédition en 1866 a réussi à établir un nouveau câble dans deux semaines et ensuite passer à récupérer et compléter le câble 1865. L'entreprise est désormais fêté comme un triomphe par le public et Thomson jouissait d'une grande part de l'adulation. Thomson, avec les autres directeurs du projet, était anobli le 10 Novembre 1866.

Pour exploiter ses inventions pour la signalisation sur les câbles sous-marins longues, Thomson a conclu aujourd'hui un partenariat avec Varley FC et Fleeming Jenkin. En liaison avec ce dernier, il a aussi mis au point un expéditeur à vide automatique, une sorte de clé de télégraphe pour envoyer des messages sur un câble.

Expéditions ultérieures

Thomson a participé à la pose de l'Atlantique français Câble sous-marin de 1869, et Jenkin était ingénieur des câbles occidentaux et brésiliens et Platino-brésiliens, assisté de vacances étudiant James Alfred Ewing. Il était présent à la pose de la Pará Pernambuco section des câbles de la côte du Brésil en 1873.

La femme de Thomson était mort le 17 Juin 1870 et il a décidé de faire des changements dans sa vie. Déjà accro à la navigation, en Septembre, il a acheté une tonne 126 schooner, l'Lalla Rookh et utilisé comme une base pour recevoir des amis et des collègues scientifiques. Ses intérêts maritimes ont continué en 1871 quand il a été nommé à la commission d'enquête sur le naufrage du HMS capitaine.

En Juin 1873, Thomson et Jenkin étaient à bord de l'Hooper, à destination de Lisbonne avec 2500 miles (4020 km) de câble lorsque le câble a développé une faute. Un imprévu arrêt de plus de 16 jours à Madeira suivi et Thomson est devenu de bons amis avec Charles R. Blandy et ses trois filles. Le 2 mai 1874, il se embarqua pour Madère sur le Lalla Rookh. Comme il approchait du port, il a signalé à la résidence Blandy "Veux-tu me épouser?" et Fanny signalé en retour "Oui". Thomson épousa Fanny, 13 années sa cadette, le 24 Juin 1874.

Thomson et Tait: Traité sur la philosophie naturelle

Sur la période 1855-1867, Thomson a collaboré avec Peter Guthrie Tait sur un livre de texte qui a unifié les différentes branches de la science physique dans le cadre du principe commun de l'énergie. Publié en 1867, le Traité sur la philosophie naturelle a fait beaucoup pour définir la discipline moderne de la physique .

La théorie de Victoria Tout

Entre 1870 et 1890 une théorie prétendait qu'un atome était un tourbillon dans l'éther était immensément populaire parmi les physiciens et les mathématiciens britanniques. Environ 60 articles scientifiques ont été écrits par environ 25 scientifiques. Suivant l'exemple de Thomson et Tait, ils ont développé une la théorie mathématique des nœuds qui vit à ce jour. Le " Théorie Vortex "a été tué par le Expérience de Michelson-Morley et est d'intérêt aujourd'hui principalement aux historiens des sciences.

Marin

Thomson Machine à prévoir les marées

Thomson était un plaisancier enthousiaste, son intérêt pour toutes les choses liées à la mer peut-être découlant de, ou tout au moins favorisé par, ses expériences sur l'Agamemnon et de la Great Eastern.

Thomson a présenté une méthode de haute mer de résonance, dans lequel un acier corde à piano remplace la ligne de terre ordinaire. Le fil glisse si facilement au fond que «les sondages volantes" peuvent être prises pendant que le navire va à toute vitesse. Une jauge de pression pour enregistrer la profondeur de la platine a été ajouté par Thomson.

Vers la même époque, il a relancé le Sumner méthode de trouver la place d'un navire en mer, et a calculé une série de tableaux pour son application prête. Il a également développé une marée machine à prédire.

Durant les années 1880, Thomson a travaillé à perfectionner le réglable boussole afin de corriger les erreurs résultant de déviation magnétique en raison de l'utilisation croissante de fer dans architecture navale. Le design de Thomson était une grande amélioration sur les instruments plus anciens, étant plus stable et moins entravé par le frottement, la déviation due à la propre magnétisme du navire étant corrigée par des masses mobiles de fer à la habitacle. Les innovations de Thomson impliqués beaucoup de travail détaillé pour élaborer des principes déjà identifiés par George Biddell Airy et d'autres, mais ont peu contribué en termes de nouvelle pensée physique. Lobbying et les réseaux énergétiques de Thomson se sont avérées efficaces pour obtenir l'acceptation de son instrument L'Amirauté.

Biographes scientifiques de Thomson, se ils ont prêté attention du tout à ses innovations de la boussole, ont généralement porté l'affaire devant un triste saga des administrateurs navales bornés résistant merveilleuses innovations d'un esprit scientifique superlatif. Écrivains sympathiques à la Marine, d'autre part, dépeignent Thomson comme un homme de talent incontestable et d'enthousiasme, avec une certaine connaissance authentique de la mer, qui a réussi à faire fructifier une poignée d'idées modestes dans la conception de la boussole dans un monopole commercial pour sa propre fabrication préoccupation, en utilisant sa réputation comme un gourdin dans les tribunaux de droit d'abattre même des petites créances de l'originalité des autres, et de persuader l'Amirauté et le droit d'oublier les deux les lacunes de sa propre conception et les vertus de son concurrents.
La vérité, inévitablement, semble se situer quelque part entre les deux extrêmes.

Charles Babbage avait été parmi les premiers à suggérer qu'une phare pourrait être faite à signaler un certain nombre distinctif occultations de sa lumière, mais Thomson a souligné les mérites du code morse à cet effet, et a demandé que les signaux devraient consister en des courts et longs éclats de la lumière pour représenter les points et les traits.

Normes électriques

Thomson a fait plus que tout autre électricien jusqu'à son temps à introduire des méthodes précises et appareils pour la mesure de l'électricité. Dès 1845, il a souligné que les résultats expérimentaux de William Snow Harris était en conformité avec les lois de Coulomb. Dans les Mémoires de l'Académie des sciences romaine pour 1857, il a publié une description de sa nouvelle bague sectionnée électromètre, sur la base de l'ancien électroscope Johann Gottlieb Friedrich von Bohnenberger et il introduit une chaîne ou d'une série d'instruments efficaces, y compris l'électromètre à quadrants, qui couvrent l'ensemble du champ de mesure électrostatique. Il a inventé le balance courante, aussi connu comme l'équilibre Kelvin ou de l'équilibre ampères (SiC), pour le spécification précise de la Ampère, le standard Unité de courant électrique.

En 1893, Thomson a dirigé une commission internationale de se prononcer sur la conception des chutes du Niagara centrale. Malgré sa conviction précédente dans la supériorité de courant continu transmission d'énergie électrique, il a été convaincu par La démonstration de Nikola Tesla de triphasé courant alternatif transmission de puissance à la Exposition universelle de Chicago de cette année et a décidé d'utiliser le système de Tesla. En 1896, Thomson a déclaré: «Tesla a contribué davantage à la science électrique que ne importe quel homme jusqu'à son temps."

Reconnaissant sa contribution à la normalisation électrique, le Commission électrotechnique internationale Thomson élu comme premier président à sa réunion préliminaire tenue à Londres les 26-27 Juin 1906. "Sur la proposition du Président [M. Alexander Siemens, Grande-Bretagne], secounded [sic] par M. Mailloux [US Institute of Electrical Engineers] le très honorable Lord Kelvin, GCVO, OM, a été élu à l'unanimité premier président de la Commission, "minutes de rapport de la réunion préliminaire lire.

Age de la Terre: Géologie et la théologie

Statue de Lord Kelvin; Belfast Botanic Gardens.

Thomson est resté un croyant pieux dans le christianisme dans toute sa vie; participation à la chapelle faisait partie de sa routine quotidienne. Il vit sa foi chrétienne comme soutien et informer son travail scientifique, comme il ressort de son discours à la réunion annuelle de la Preuve Christian Society, le 23 mai 1889.

L'un des exemples les plus clairs de cette interaction est dans son estimation de la âge de la Terre. Compte tenu de son œuvre de jeunesse sur la figure de la Terre et de son intérêt pour la conduction de la chaleur, il ne est pas surprenant qu'il a choisi d'enquêter sur le refroidissement de la Terre et de faire des inférences historiques de l'âge de la Terre de ses calculs. Thomson était un créationniste au sens large, mais il ne était pas un ' géologue d'inondation ». Il a soutenu que le lois de la thermodynamique exploités de la naissance de l'univers et envisagé un processus dynamique qui a vu l'organisation et l'évolution du système solaire et d'autres structures, suivie d'une progressive "mort de la chaleur". Il a développé l'idée que la Terre avait été autrefois trop chaud pour soutenir la vie et de ce point de vue contraste avec celle de l'uniformitarisme, que les conditions étaient demeurés constants depuis le passé indéfini. Il a soutenu que «Cette terre, certainement un nombre modéré de millions d'années, était un globe rouge ...."

Après la publication de Charles Darwin s ' Sur l'origine des espèces en 1859, Thomson a vu des preuves de l'âge habitable relativement courte de la Terre comme tendant à contredire l'explication gradualiste de Darwin lente sélection naturelle provoquant la diversité biologique . Propres vues de Thomson favorables à une version de l'évolution théiste accéléré en direction divine. Ses calculs ont montré que le soleil ne pouvait pas avoir existé assez longtemps pour permettre le développement lent et progressif par l'évolution - à moins d'une source d'énergie au-delà de ce qu'il ou toute autre personne de l'époque victorienne connaissait a été trouvé. Il fut bientôt entraîné dans désaccord public avec des géologues, et avec les partisans de Darwin John Tyndall et TH Huxley. Dans sa réponse à l'adresse de Huxley à la Société géologique de Londres (1868), il a présenté son adresse "de la dynamique géologiques", (1869), qui, parmi ses autres écrits, a contesté l'acceptation par les géologues que la terre doit être d'âge indéterminé.

Première estimation 1864 de Thomson de l'âge de la Terre était de 20 à vieille de 400 millions d'années. Ces larges limites étaient dues à son incertitude quant à la température de fusion de la roche, à laquelle il a assimilé la température intérieure de la terre. Au fil des ans il a affiné ses arguments et a réduit la limite supérieure d'un facteur dix, et en 1897 Thomson, devenu lord Kelvin, finalement réglée sur une estimation que la Terre était 20-40 millions d'années. Son exploration de cette estimation peut être trouvé dans son discours à la 1897 Institut Victoria, donnée à la demande du président de l'Institut George Stokes, comme enregistré dans le journal de cet institut Transactions. Bien que son ancien assistant John Perry a publié un document en 1895 contestant l'hypothèse de Kelvin faible conductivité thermique intérieur de la Terre, et montrant ainsi un plus grand âge, cela a eu peu d'impact immédiat. La découverte en 1903 que désintégration rejets radioactifs thermique des LED à l'estimation de Kelvin contestée, et Ernest Rutherford célèbre fait l'argument dans une conférence en présence de Kelvin que cette condition que la source d'énergie inconnue Kelvin avait suggéré, mais l'estimation n'a pas été annulées jusqu'à ce que le développement en 1907 de datation radiométrique des roches.

Il a été largement admis que la découverte de la radioactivité avait invalidé l'estimation de Thomson de l'âge de la Terre. Thomson se est jamais reconnu publiquement parce qu'il avait un argument beaucoup plus fort restreindre l'âge du Soleil à pas plus de 20 millions d'années. Sans la lumière du soleil , il pourrait y avoir aucune explication pour l'enregistrement de sédiments sur la surface de la Terre. À l'époque, la seule source connue pour la puissance solaire est effondrement gravitationnel. Ce est seulement quand fusion thermonucléaire a été reconnu dans les années 1930 que le paradoxe de l'âge de Thomson a été vraiment résolu.

Plus tard la vie et la mort

Dans l'hiver de 1860-1861 Kelvin a glissé sur la glace et se est fracturé la jambe, lui causant de boiter par la suite. Il est resté une sorte de célébrité sur les deux côtés de l'Atlantique jusqu'à sa mort.

Lord Kelvin était une Ancien de l'église paroissiale de St Columba ( Église d'Écosse) à Largs depuis de nombreuses années. Ce était à cette église que ses restes ont été prises après sa mort en 1907. Après le service funèbre là, le corps a été transporté à Bute Hall à sa bien-aimée Université de Glasgow pour un service du souvenir avant que le corps a été transporté à Londres pour l'inhumation au abbaye de Westminster , à proximité par le lieu du dernier repos de Sir Isaac Newton .

Limites de la physique classique

En 1884, Thomson a livré une série de conférences à l'Université Johns Hopkins aux Etats-Unis où il a tenté de formuler un modèle physique pour l' éther , un milieu qui appuierait les ondes électromagnétiques qui ont été de plus en plus importante à l'explication des phénomènes radiatifs. Imaginatif comme ils l'étaient, les "conférences" Baltimore avaient peu de valeur durable en raison de la disparition imminente de la vision mécanique du monde.

En 1900, il a donné une conférence intitulée Nuages ​​du XIXe siècle sur la théorie dynamique de la chaleur et de la lumière . Les deux "nuages ​​sombres" Il faisait allusion à des explications étaient satisfaisantes que la physique de l'époque pouvaient donner pour deux phénomènes: l' expérience de Michelson-Morley et rayonnement du corps noir. Deux théories physiques majeures ont été développées au cours du XXe siècle, à partir de ces questions: pour le premier, la théorie de la relativité ; pour la deuxième, la mécanique quantique . Albert Einstein , en 1905, a publié le soi-disant « Annus Mirabilis Papers ", dont l'un a expliqué l'effet photoélectrique et était un document de base de la mécanique quantique, un autre qui décrit la relativité restreinte .

Prises de position tard révélés être faux

Comme de nombreux scientifiques, il a fait quelques erreurs dans la prédiction de l'avenir de la technologie.

Circa 1896, Lord Kelvin était sceptique au début des rayons X, et considéré leur annonce comme un canular. Cependant, ce fut avant d'avoir vu la preuve de Röntgen, après quoi il a accepté l'idée, et a même eu sa propre main radiographié mai 1896.

Ses prévisions pour l'aviation pratique était négative. En 1896, il a refusé une invitation à rejoindre l'Aeronautical Society, écrit que "je ne ai pas la moindre molécule de la foi dans la navigation aérienne autre que la montgolfière ou de l'attente de bons résultats de l'une des épreuves que nous entendons parler." Et dans un journal entrevue 1902, il a prédit que «Aucune ballon et aucun avion ne sera jamais pratiquement réussi."

La déclaration "Il n'y a rien de nouveau à découvrir en physique maintenant. Tout ce qui reste est de plus en plus précise de mesure" est donnée dans un certain nombre de sources, mais sans citation. Il est réputé pour être la remarque de Kelvin faite dans un discours à l'Association britannique pour l'avancement des sciences (1900). On le trouve souvent cité sans aucune note donnant la source. Cependant, un autre auteur des rapports dans une note que sa recherche pour documenter la citation pas réussi à trouver aucune preuve directe soutenir. Déclarations très similaires ont été attribués à d'autres physiciens contemporains à Kelvin.

En 1898, Kelvin a prédit que seulement 400 ans d'approvisionnement en oxygène sont restés sur la planète, en raison du taux de combustibles brûlant. Dans son calcul, Kelvin supposé que la photosynthèse était la seule source d'oxygène libre; il ne savait pas tous les composants de la cycle de l'oxygène. Il ne pouvait même pas ont connu toutes les sources de la photosynthèse: par exemple la cyanobactérie Prochlorococcus -qui représente plus de la moitié de la photosynthèse marine-ne fut découvert qu'en 1986.

Eponyms

Une variété de phénomènes physiques et les concepts avec lesquels Thomson est associée sont nommésKelvin:

Honneurs

Le mémorial de William Thomson, 1er Baron Kelvin dansKelvingrove Park à côté de l'Université de Glasgow

• Fellow de la Royal Society of Edinburgh, 1847.
• Membre étranger de l'Académie royale suédoise des sciences, 1851.
  • Keith Médaille 1864.
  • Gunning Prix Victoria Jubilee 1887.
  • Président, 1873-1878, 1886-1890, 1895-1907.
• Fellow de la Royal Society, 1851.
  • Royal Medal 1856.
  • Médaille Copley 1883.
  • Président, de 1890 à 1895.
• Hon.Membre du Collège royal des précepteurs (College of Teachers), 1858.
• Hon. Membre de la Institution des ingénieurs et des constructeurs de navires en Ecosse, 1859.
• Anobli 1866.
• Commandeur de l'ImperialOrdre de la Rose (Brésil), 1873.
• Commandant de la Légion d'honneur (France), 1881.
  • Grand Officier de la Légion d'honneur, 1889.
• Chevalier de l'Ordre de PrussePour le Mérite 1884.
• Commandant de la Ordre de Léopold (Belgique), 1890.
• Baron Kelvin, deLargs dans lecomté deAyr, 1892. Le titre provient de larivière Kelvin, qui fonctionne par les motifs du Université de Glasgow.Son titre est mort avec lui, comme il a été survécu par ni héritiers, ni des relations étroites.
• Chevalier Grand-Croix de l'Ordre de Victoria, 1896.
• L'un des premiers membres de l'Ordre du mérite 1902.
• Conseiller privé1902.
• Premier destinataire internationale deJohn Fritz Médaille, 1905.
• Ordre de la première classe de l'Trésor sacré du Japon, 1901.
• Il est enterré dansl'abbaye de Westminster, à Londres à côté deIsaac Newton.
• Lord Kelvin a été commémoré sur le £ 20 note publiée par la Banque Clydesdale en 1971; dans le numéro actuel de billets de banque, son image apparaît sur ​​£ 100 la note de la banque. Il est représenté avec sa boussole réglable et en arrière-plan est un plan du câble transatlantique.
• La ville de Kelvin,Arizona, est nommé en son honneur, comme il était réputé un grand investisseur dans les opérations minières là-bas.
• En 2011, il était l'un des sept intronisés inauguraux à l'ingénierie Salle écossaise de la renommée.

Armes

Armoiries de William Thomson, 1er Baron Kelvin Remarques Les armes de William Thomson se composent de: Crête Une érection de bras de coudée, investi, az., Arg menottées., La saisie de cinq épis de seigle, de PPR main. Écusson Arg., Une tête de cerf caboshed, de gueules, au chef d'azur, un PPR de foudre., Ailés ou, entre deux ébats de dérivation de la première. Supporters Sur le côté dextre une étudiante de l'Université de Glasgow, vêtu, tenant dans sa main dextre un voltmètre marine, tous les PPR. Sur le côté senestre un marin, vêtu, tenant dans la main dextre une bobine, la corde passant par le sinistre, et suspendu à celui d'un plongeur d'une machine sonore, aussi toutes PPR. Devise Honnêteté sans crainte.