William Thomson, Lord Kelvin – eine Biographie des berühmten Physikers, Erfinders und Ingenieurs
William Thomson wurde am 26. Juni 1824 in der Hauptstadt Nordirlands – Belfast – geboren. Sein schottischer Vater zog nach dem Tod seiner Frau im Jahr 1830 mit seinen beiden Söhnen nach Glasgow, wo er Professor für Mathematik an einer örtlichen Universität wurde . Die Kinder erhielten zu Hause eine hervorragende Ausbildung. Im Alter von 8 Jahren begann William, die Vorlesungen seines Vaters zu besuchen, und im Alter von 10 Jahren wurde er als Student an der Universität eingeschrieben.
Als reicher Mann reiste sein Vater viel mit seinen Söhnen. Im Alter von 12 Jahren beherrschte William vier oder fünf Sprachen fließend. Die Verbesserung der mathematischen Kenntnisse wurde an der Universität Cambridge (1841-1845) fortgesetzt. Der fünfzehnjährige Student begann, seine Werke zu schreiben und zu veröffentlichen. Sein erster veröffentlichter Artikel erschien im Mai 1841 im Cambridge Mathematical Journal. Es handelte sich um eine Verteidigung und Klarstellung einiger grundlegender Theoreme von Fouriers „harmonischer Analyse“.
Durch seine frühen mathematischen Fähigkeiten wurde Thomson ein ausgezeichneter Mathematiker und lernte gleichzeitig den modernen Stand der Physik gut kennen.
James, Margaret mit Janet, Helen, Peggy, William Jr., William Sr. (von links nach rechts)
Die erzielten Ergebnisse sind nicht mit Einschränkungen des Privatlebens, der Privatsphäre usw. verbunden. Thomson war im Leben fröhlich, kontaktfreudig, reiste viel und versuchte, sich auf nichts zu beschränken. Der Erfolg begleitet ihn.
Thomson verfeinerte seine Fähigkeiten als Experimentator mehrere Monate lang im Labor des berühmten französischen Physikers und Mitglieds der Pariser Akademie der Wissenschaften Henri Victor Regno (1810–1878), der damals Professor am Collège de France war. Thomson schätzte die erworbenen Fähigkeiten.
Das Studium endete und der Posten des Leiters der Physikabteilung an der Universität Glasgow wurde sofort frei, zu dem 1846 der 22-jährige William Thomson gewählt wurde. Der Wissenschaftler beendete seine Professur im ehrwürdigen Alter, am 1. Oktober 1899, beschäftigte sich aber bis zu seinem Lebensende mit wissenschaftlicher Arbeit. Die Universität würdigte Thomsons Verdienste, indem sie ihn 1904 zum Präsidenten wählte.
William Thomson, 1869
Thomsons wissenschaftliche Interessen sind sehr vielfältig. Er verbringt viel Zeit damit, technische Probleme zu lösen. Es genügt anzumerken, dass sich der Wissenschaftler mit Mathematik, Thermodynamik, Elektrotechnik, Kommunikation, Gas- und Hydrodynamik sowie Astro- und Geophysik beschäftigte. Insgesamt verfasste er mehr als 650 Abhandlungen, Memoiren usw.
Ab 1845 erschienen Arbeiten über Elektrostatik, Elektrizität und Magnetismus. Von Beginn seiner Lehrtätigkeit an musste Thomson mit der Durchführung von Demonstrationsexperimenten beginnen, und als er Erfahrungen sammelte, begann er, experimentelle Tests seiner eigenen theoretischen Forschung durchzuführen. Die Ergebnisse theoretischer und experimenteller Arbeiten werden oft mit so angesehenen Wissenschaftlern wie M. Faraday und D. Maxwell diskutiert.
Es kommt oft vor, dass Wörter bestimmten Personen zugeschrieben werden, die sie nie ausgesprochen haben.William Thomson, besser bekannt als Lord Kelvin, kann von keinem Gericht dafür entlastet werden, dass er den Tod der Physik im Jahr 1900 behauptet hat ... auch wenn er es nie getan hat. Nach der populären Version und angesichts der großen Fortschritte, die die Physik am Ende des 19. Jahrhunderts machte, wandte sich Kelvin im Jahr 1900 an die British Association for the Advancement of Science mit den folgenden Worten: „In der Physik ist es nichts Neues mehr gegeben.“ entdeckt. Es bleiben nur immer genauere Messungen. „Kelvins wissenschaftliche Laufbahn ist nicht wie die eines Mannes, der zu Fehleinschätzungen dieser Größenordnung neigt. Seinen privilegierten Platz im wissenschaftlichen Olymp sichern ihm seine zahlreichen Verdienste.
— Javier Janes Lord Kelvin und das Ende der Physik, das er nie vorhergesehen hat
Heute ist sein Name vor allem als Namensgeber des Internationalen Temperatursystems bekannt, eine Bezeichnung, die seine Präzision würdigt Berechnung des absoluten Nullpunkts etwa -273,15 Grad Celsius. Sein Beitrag war jedoch von entscheidender Bedeutung für die Gestaltung der Thermodynamik, die Entwicklung der mathematischen Formulierung der Elektrizität und die Vorbereitung des Weges zum Verständnis der Beziehung zwischen Materie und Energie.
Seine Arbeit als Erfinder und Ingenieur führte ihn zu perfekten Navigationskompassen, und vor allem erlangte er Ruhm und Reichtum durch seine Arbeit in der Telegrafie und seine Bemühungen, das Transatlantikkabelprojekt voranzutreiben.
William Thomson (Lord Kelvin) mit seinem Kompass, 1902.
In diesem kurzen biografischen Artikel konzentrieren wir uns auf die Arbeiten des Wissenschaftlers auf dem Gebiet der Telekommunikation.
Seine ersten bedeutenden praktischen Ergebnisse erzielte Thomson mit seiner Beteiligung am Bau der transatlantischen Telegraphenlinie.
Nach der Erfindung des Morse-Telegrafen (1844) waren die Länder Europas und Nordamerikas mehrere Jahre lang mit einem dichten Netz von Telegrafenleitungen überzogen, die Absatzmärkte und Rohstoffquellen auf anderen Kontinenten lagen jedoch außerhalb der Reichweite der Kommunikation.
Ein Durcheinander! Es gab einen Plan, eine Telegraphenlinie zwischen den USA und Westeuropa durch Alaska, die Beringstraße und Sibirien zu bauen. Das Unternehmen scheiterte gleich zu Beginn: Die transatlantische Telegraphenlinie ging in Betrieb, und W. Thomson war maßgeblich an diesem Ereignis schuld.
Der erste Versuch, 1857 ein Transatlantikkabel zu verlegen, scheiterte – das Kabel wurde durchtrennt. Thomson begann sofort mit der Untersuchung seiner Parameter und gab Empfehlungen zur Verbesserung des Designs.
Zuvor (1856) bewies er, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Signals in einem Kabel umgekehrt proportional zu seinem Widerstand und seiner elektrischen Kapazität ist. Um schwache Telegraphensignale zu registrieren, erfand der Wissenschaftler 1858 ein Spiegelgalvanometer, für das er neun Jahre später ein Patent erhielt.
Thomson selbst beteiligte sich an der Verlegung des zweiten Transatlantikkabels auf der Great Eastern – dem größten Schiff dieser Zeit (1865). Später erfand er ein Gerät zur automatischen Aufzeichnung von Telegrammen, das sogenannte Siphon-Recorder.
Thomson begann 1856 mit der Arbeit in der Telekommunikation, wurde Mitglied der Atlantic Telegraph Company und arbeitete sein Leben lang weiterhin in der Telegrafie und dann in der Telefonie.
Der Kabeltelegraph gab den Anstoß für wissenschaftliche elektrische Messungen (Bestimmung des Widerstands von Kupfer und Isolierung sowie der Kapazität von Kabeln).
Die Great Eastern war das größte Schiff der Welt, als sie 1866 das erste Transatlantikkabel verlegte. Das Eisenschiff war 211 Meter lang und beförderte über 1.000 Kilometer Kabel.
Telegrafenkabel nach Great Eastern
Verladung des transatlantischen Telegraphenkabels in den Großen Osten, 1866.
Telegrafenfallenrekorder von Muirhead & Co. GmbH. von der Seilbahnstation Ballingskelligs in der Republik Irland. Diese Station wurde 1873 eröffnet, nur neun Jahre nach der Großen Ostreise, bei der das erste erfolgreiche Unterseekabel über den Atlantik verlegt wurde. Der Siphon-Recorder wurde 1867 von Lord Kelvin für den Einsatz mit dem neuen transatlantischen Telegraphenkabel erfunden.
William Thomsons Motor, 1871.
William Thomsons Voltmeter, ein frühes Potentialdifferenzmessgerät, etwa Mitte der 1880er Jahre
Natürlich ist es nicht möglich, alle Errungenschaften des Wissenschaftlers und Erfinders in einer kleinen Notiz aufzulisten, aber wir kommen nicht umhin, uns an Thomsons Formel aus dem Jahr 1853 zur Berechnung der Resonanzfrequenz des Schwingkreises zu erinnern.
Auch die Stromübertragung und -verteilung erregte seine Aufmerksamkeit. Als er 1879 vor einem parlamentarischen Ausschuss über elektrische Antriebe aussagte, zeigte er, dass ein Antrieb mit einer Wirtschaftlichkeit von 21.000 PS möglich sei. unter einem Druck von 80.000 Volt in einer Entfernung von 300 Meilen. Zwei Jahre später legte er der British Association einen Artikel mit dem Titel „The Economics of Metallic Electric Conductors“ vor.
Im Jahr 1890Er wurde zum Vorsitzenden der Internationalen Niagara-Kommission ernannt, die Pläne für die Erzeugung und Übertragung von Strom aus den Niagarafällen prüft, berichtet und vergibt.
William Thomson war mit einem kleineren Unternehmen derselben Art verbunden, das nicht weit von seinem Zuhause entfernt lag und in Foyer Falls Strom erzeugte und diesen für die Herstellung von Aluminium durch die British Aluminium Company nutzte.
Man kann sagen, dass niemand eine größere Vielfalt elektrischer Messgeräte für den Standard-, Labor- oder kommerziellen Gebrauch erfunden hat als er.
Elektrische Messgeräte von William Thomson
Thomsons Werke finden stets schnelle Anerkennung, die Auszeichnungen kamen nicht zu spät. 1846 wurde er zum Fellow of Edinburgh und fünf Jahre später zum Fellow der Royal Society of London gewählt. Die einzigen traurigen Ereignisse: der Tod seines Vaters (1849) während einer Cholera-Epidemie und der Tod seiner Frau (1870).
Die Nutzung von 70 Patenten und die Tätigkeit als Berater in vielen Unternehmen (einschließlich der Firma Marconi) ermöglichten es, sich seiner Mittel nicht zu schämen. 1870 kaufte Thomson eine Luxusyacht „Lalla Rukh“ mit einer Verdrängung von 126 Tonnen. Wenig später (1874) baute er auf dem erworbenen Anwesen Nisergall nahe der Mündung des Clyde River (Schottland) ein Schloss. Einen beträchtlichen Teil der Zeit verbrachte ich mit Reisen im Ausland. Während einer davon besuchte der Wissenschaftler Odessa und Sewastopol.
Lord Kelvin auf der Yacht „Lala Rukh“ 1899.
1858 wurde Thomson für seinen Erfolg bei der Kabelverlegung zum Ritter geschlagen. 1892 verlieh ihm Königin Victoria den Engländertitel für große wissenschaftliche Leistungen. So wurde Sir Thomson Lord Kelvin.Der Nachname wurde nach dem Namen des Flusses gewählt, an dessen Ufern die University of Glasgow liegt.
Der neue Lord wurde ab 1892 automatisch Mitglied des House of Lords, wo er sich mit Fragen der Hochschulbildung, Technologie und der Einführung des metrischen Systems im Land befasste. Er war Mitglied und Präsident zahlreicher wissenschaftlicher Gesellschaften auf der ganzen Welt, darunter Ehrenmitglied der St. Petersburger Akademie der Wissenschaften, und wurde mit zahlreichen Ehrenmedaillen ausgezeichnet.
Im Jahr 1884 verlieh ihm die Universität Heidelberg anlässlich ihres 300-jährigen Bestehens dieses Diplom, da sie ihm die Ehrendoktorwürde verleihen wollte und feststellte, dass der einzige medizinische Abschluss, der ihm zur Verfügung stand, den er noch nicht besaß.
Frankreich ernannte ihn zum Großoffizier der Ehrenlegion. Er war viermal Präsident der Royal Society of Edinburgh (der Scottish National Academy of Science and Letters) und zweimal Präsident der Institution of Electrical Engineers.
Am Ende eines Jahrhunderts, das in der Weltgeschichte im Fortschritt der Zivilisation und Wissenschaft seinesgleichen sucht, blickt man zurück und verfolgt das Wachstum der alten, den Beginn und die Entwicklung der neuen Wissenschaften sowie die enge Verbindung von Theorie und Praxis beweist, dass dies für die Menschheit von Nutzen ist, sehen wir überall und in jeder Phase das bemerkenswerte Werk eines Universalgenies – William Thomson, später Sir William Thomson und jetzt Lord Kelvin.
— JD Cormack. Aus einem Artikel in Cassier's Magazine 1899
William Thomson, Lord Kelvin, hält am 1. Oktober 1899 seine letzte Vorlesung an der Universität Glasgow.
Universität Glasgow, 1899.
Lord und Lady Kelvin mit prominenten General Electric-Ingenieuren, um 1900. Das Foto zeigt auch T. Commerford Martin, Edwin W. Rice, Jr., Charles P. Steinmetz und Eliu Thomson.
Die Arbeit von Lord Kelvin erhielt weltweite Anerkennung.Zur Feier des 50-jährigen Bestehens seiner Professur kamen 2.500 Gäste. Die Feier dauerte drei Tage.
Am Ende seines Lebens wurde Kelvin zum Präsidenten der Royal Society of London (1900-1905) gewählt, ein Amt, das einst Newton innehatte. Die letzten zwei Jahre kämpfte er in Nethergaol gegen seine Krankheit, wo er am 17. Dezember 1907 starb. Er wurde in der Westminster Abbey in der Nähe von Newtons Grab beigesetzt.
Im Jahr 1924 wurde der 100. Geburtstag des Wissenschaftlers groß gefeiert. Die sechste Ausgabe des Electricity-Magazins, die ausschließlich Kelvin gewidmet war, erschien mit einer roten Aufschrift auf dem Cover: „Lord Kelvin's Number“.