ויליאם תומסון, לורד קלווין - ביוגרפיה של הפיזיקאי, הממציא והמהנדס המפורסם

ויליאם תומסון נולד בבירת צפון אירלנד - בלפסט ב-26 ביוני 1824. אביו הסקוטי, לאחר מות אשתו ב-1830, עבר עם שני בניו לגלזגו, שם הפך לפרופסור למתמטיקה באוניברסיטה מקומית . הילדים קיבלו חינוך מצוין בבית. בגיל 8 החל ויליאם להשתתף בהרצאות של אביו, ובגיל 10 נרשם כסטודנט באוניברסיטה.

בהיותו איש עשיר, אביו טייל הרבה עם בניו. עד גיל 12, ויליאם שלט ארבע או חמש שפות. שיפור הידע המתמטי נמשך באוניברסיטת קיימברידג' (1841-1845). התלמיד בן החמש עשרה החל לכתוב ולפרסם את יצירותיו. המאמר הראשון שלו שפורסם הופיע ב-Cambridge Mathematical Journal במאי 1841. זה היה הגנה והבהרה של כמה משפטים בסיסיים של "ניתוח הרמוני" של פורייה.

בהפגנת יכולת מתמטית מוקדמת, תומסון הפך למתמטיקאי מצוין ובמקביל הכיר היטב את המצב המודרני של הפיזיקה.

ג'יימס, מרגרט עם ג'נט, הלן, פגי, וויליאם ג'וניור, וויליאם האב (משמאל לימין)

התוצאות שהושגו אינן קשורות להגבלות על חיים אישיים, פרטיות וכו'. תומסון בחיים היה עליז, חברותי, נסע הרבה וניסה לא להגביל את עצמו בכלום. ההצלחה מלווה אותו.

תומסון חידד את כישוריו כנסיין במשך מספר חודשים במעבדתו של הפיזיקאי הצרפתי המפורסם, חבר האקדמיה למדעים של פריז, אנרי ויקטור רגנו (1810-1878), שהיה אז פרופסור בקולג' דה פראנס. תומסון העריך את הכישורים שנרכשו.

הלימודים הסתיימו, ומיד התפנה תפקיד ראש המחלקה לפיזיקה באוניברסיטת גלזגו, אליו נבחר וויליאם תומסון בן ה-22 ב-1846. המדען סיים את עבודת הפרופסור שלו בגיל המכובד - 1 באוקטובר 1899, אך עסק בעבודה מדעית עד סוף ימיו. האוניברסיטה הכירה ביתרונותיו של תומסון על ידי בחירתו לנשיא ב-1904.

ויליאם תומסון, 1869

תחומי העניין המדעיים של תומסון מגוונים מאוד. הוא מקדיש זמן רב בפתרון בעיות הנדסיות. די לציין שהמדען עסק במתמטיקה, תרמודינמיקה, הנדסת חשמל, תקשורת, גז והידרודינמיקה, אסטרו-וגיאופיזיקה. בסך הכל כתב יותר מ-650 חיבורים, זיכרונות וכו'.

עבודות על אלקטרוסטטיקה, חשמל ומגנטיות החלו להופיע בשנת 1845. מתחילת קריירת ההוראה שלו, תומסון נאלץ להתחיל להקים ניסויי הדגמה, וכשצבר ניסיון, הוא החל לערוך מבחנים ניסיוניים של מחקר תיאורטי משלו. התוצאות של עבודה תיאורטית וניסיונית נדונות לעתים קרובות עם מדענים מכובדים כמו M. Faraday וד. Maxwell.

לעתים קרובות קורה שמילים מיוחסות לדמויות ספציפיות שמעולם לא אמרו אותן.ויליאם תומסון, הידוע יותר בשם לורד קלווין, לא יכול להיפטר מאף בית משפט על כך שטען למותה של הפיזיקה בשנת 1900... למרות שמעולם לא עשה זאת. לפי הגרסה הפופולרית, ולאור ההתקדמות הגדולה שעשתה הפיזיקה בסוף המאה התשע-עשרה, בשנת 1900 פנה קלווין לאגודה הבריטית לקידום המדע במילים הבאות: "שום דבר חדש בפיזיקה לא היה כעת. גילה . נותרו רק מדידות מדויקות יותר ויותר. "המסלול המדעי של קלווין אינו דומה למסלול של אדם הנוטה לטעויות שיפוט בסדר גודל כזה. מקומו המיוחס באולימפוס המדעי מובטח בזכות יתרונותיו הרבים.

— חוויאר ג'ינס לורד קלווין ואת סוף הפיזיקה שהוא לא חזה מעולם

כיום, שמו ידוע במיוחד בתור הכינוי של מערכת הטמפרטורה הבינלאומית, כינוי המכבד את המדויק שלו. חישוב האפס המוחלט בערך -273.15 מעלות צלזיוס. אבל תרומתו הייתה משמעותית בעיצוב התרמודינמיקה, בפיתוח הניסוח המתמטי של חשמל ובסלילת הדרך להבנת הקשר בין חומר ואנרגיה.

עבודתו כממציא ומהנדס הובילה אותו למצפני ניווט מושלמים, ומעל לכל זכה לתהילה ולעושר באמצעות עבודתו בטלגרפיה ומאמציו לקדם את פרויקט הכבלים הטרנס-אטלנטי.

ויליאם תומסון (לורד קלווין) עם המצפן שלו, 1902.

במאמר ביוגרפי קצר זה נתמקד בעבודותיו של המדען בתחום הטלקומוניקציה.

תומסון השיג את התוצאות המעשיות המשמעותיות הראשונות שלו בתהליך ההשתתפות בבניית קו הטלגרף הטרנס-אטלנטי.

במשך מספר שנים לאחר המצאת הטלגרף של מורס (1844), מדינות אירופה וצפון אמריקה היו מכוסות ברשת צפופה של קווי טלגרף, אך שווקי המכירה ומקורות חומרי הגלם ביבשות אחרות היו מחוץ להישג ידם של תקשורת.

בלגן! הייתה תוכנית לבנות קו טלגרף בין ארה"ב למערב אירופה דרך אלסקה, מיצר ברינג וסיביר. המיזם קרס כבר בהתחלה: קו הטלגרף הטרנס-אטלנטי נכנס לפעולה, ו-W. Thomson היה אשם במידה רבה באירוע הזה.

הניסיון הראשון להניח כבל טרנס-אטלנטי ב-1857 הסתיים בכישלון - הכבל נחתך. תומסון החל מיד ללמוד את הפרמטרים שלו, נתן המלצות לשיפור העיצוב.

מוקדם יותר (1856) הוא הוכיח שמהירות ההתפשטות של אות בכבל עומדת ביחס הפוך להתנגדות וליכולת החשמלית שלו. בשנת 1858, כדי לרשום אותות טלגרף חלשים, המציא המדען גלוונומטר מראה, עליו קיבל פטנט תשע שנים מאוחר יותר.

תומסון עצמו השתתף בהנחת הכבל הטרנס-אטלנטי השני, שנמצא על ה-Great Eastern - הספינה הגדולה ביותר של אותה תקופה (1865). מאוחר יותר הוא המציא מכשיר להקלטה אוטומטית של מברקים שנקרא מקליט סיפון.

תומסון החל לעבוד בטלקומוניקציה לראשונה בשנת 1856, והפך לחבר בחברת אטלנטיק טלגרף, והמשיך לעבוד בטלגרפיה ולאחר מכן בטלפוניה לאורך חייו.

טלגרף הכבלים נתן תנופה למדידות חשמל מדעיות (קביעת ההתנגדות של נחושת ובידוד, כמו גם את הקיבול של כבלים).

ה-Great Eastern הייתה הספינה הגדולה בעולם כאשר הניחה את הכבל הטרנס-אטלנטי הראשון בשנת 1866. ספינת הברזל הייתה באורך של 211 מטר ונשאה למעלה מ-1,000 קילומטרים של כבל.

כבל טלגרף ל-Great Eastern

טעינת כבל הטלגרף הטרנס-אטלנטי למזרח הגדול, 1866.

מקליט מלכודות טלגרף תוצרת Muirhead & Co. בע"מ. מתחנת הכבלים Ballingskelligs ברפובליקה של אירלנד. תחנה זו נפתחה בשנת 1873, תשע שנים בלבד לאחר המסע המזרחי הגדול שהניח את הכבל התת ימי המוצלח הראשון מעבר לאוקיינוס ​​האטלנטי. מקליט הסיפון הומצא על ידי לורד קלווין בשנת 1867 לשימוש עם כבל הטלגרף הטרנס-אטלנטי החדש.

המנוע של ויליאם תומסון, 1871.

מד המתח של ויליאם תומסון, מד הפרש פוטנציאל מוקדם, בערך באמצע שנות ה-80

כמובן, לא ניתן לפרט את כל ההישגים של המדען והממציא בפתק קטן, אך איננו יכולים שלא להיזכר בנוסחה של תומסון שהתקבלה ב-1853 לחישוב תדר התהודה של המעגל המתנודד.

גם הולכת וחלוקת חשמל משכו את תשומת לבו. ב-1879, כשהעיד על הולכה חשמלית בפני ועדה פרלמנטרית, הוא הראה שאפשר להעביר עם כלכלה של 21,000 כ"ס. בלחץ של 80,000 וולט במרחק של 300 מייל. שנתיים לאחר מכן הציג מאמר לאיגוד הבריטי בשם "הכלכלה של מוליכים חשמליים מתכתיים".

בשנת 1890הוא מונה ליו"ר ועדת הניאגרה הבינלאומית, אשר בוחנת, מדווחת ומעניקה תוכניות לייצור והולכה של חשמל ממפלי הניאגרה.

ויליאם תומסון היה קשור לעסק קטן יותר מאותו אופי, הממוקם לא רחוק מביתו, מייצר חשמל במפלי פויר ומשתמש בו לייצור אלומיניום על ידי חברת האלומיניום הבריטית.

אפשר לומר שאף אחד לא המציא יותר ממגוון מכשירי מדידה חשמליים לשימוש סטנדרטי, מעבדתי או מסחרי ממנו.

מכשירי מדידה חשמליים מאת ויליאם תומסון

העבודות של תומסון תמיד זוכות להכרה מהירה, הפרסים לא איחרו. בשנת 1846 הוא נבחר לעמית אדינבורו, וחמש שנים מאוחר יותר - בחברה המלכותית של לונדון. האירועים העצובים היחידים: מות אביו (1849) במהלך מגפת כולרה ומות אשתו (1870).

ניצול 70 פטנטים, עבודה כיועץ בחברות רבות (כולל חברת מרקוני) אפשרו לא להתבייש באמצעים. בשנת 1870 קנה תומסון יאכטה מפוארת "Lalla Rukh" בנפח של 126 טון. מעט מאוחר יותר (1874) בנה טירה באחוזה הנרכשת ניסרגאל ליד שפך נהר קלייד (סקוטלנד). זמן ניכר הושקע בנסיעות לחו"ל. במהלך אחד מהם, המדען ביקר באודסה ובסבסטופול.

לורד קלווין על היאכטה "לאה רוק" 1899.

בשנת 1858 זכה תומסון לתואר אבירות על הצלחתו בהנחת הכבל. בשנת 1892 העניקה לו המלכה ויקטוריה את האנגלי על הישגים מדעיים גדולים. כך הפך סר תומסון ללורד קלווין.שם המשפחה נבחר לשם הנהר שעל גדותיו שוכנת אוניברסיטת גלזגו.

הלורד החדש הפך אוטומטית לחבר בית הלורדים משנת 1892, שם עסק בענייני השכלה גבוהה, טכנולוגיה והכנסת השיטה המטרית במדינה. הוא היה חבר ונשיא של אגודות מדעיות רבות ברחבי העולם, כולל חבר כבוד באקדמיה למדעים של סנט פטרבורג, וזכו לו מדליות כבוד רבות.

בשנת 1884, אוניברסיטת היידלברג, לכבוד 300 שנה להיווסדה, מתוך רצון להעניק לו תואר של כבוד ומצאה כי התואר הרפואי היחיד העומד לרשותו ואשר טרם החזיק בו, העניק לו דיפלומה זו.

צרפת הפכה אותו לקצין גדול של לגיון הכבוד. הוא היה ארבע פעמים נשיא החברה המלכותית של אדינבורו (האקדמיה הלאומית הסקוטית למדע ולכתבים) ופעמיים נשיא המוסד למהנדסי חשמל.

בסוף מאה, שאין שני לו בהיסטוריה של העולם בהתקדמות הציוויליזציה והמדע, מסתכל אחורה ומתחקה אחר צמיחת הישן, תחילת והתפתחות המדעים החדשים, והאיחוד ההדוק של תיאוריה ופרקטיקה אשר מוכיח שזה מועיל לאנושות, אנו רואים בכל מקום ובכל שלב את עבודתו המופלאה של גאון אוניברסלי - ויליאם תומסון, לאחר מכן סר וויליאם תומסון, ועכשיו לורד קלווין.

— JD Cormack. מתוך מאמר במגזין Cassier's Magazine 1899

ויליאם תומסון, לורד קלווין נשא את הרצאתו האחרונה באוניברסיטת גלזגו, 1 באוקטובר 1899.

אוניברסיטת גלזגו, 1899.

לורד וליידי קלווין עם מהנדסי ג'נרל אלקטריק בולטים, 1900 בקירוב. בתמונה נראה גם T. Commerford Martin, Edwin W. Rice, Jr., Charles P. Steinmetz and Eliu Thomson.

עבודתו של לורד קלווין זכתה להכרה עולמית.2,500 אורחים הגיעו לחגוג 50 שנה לפרופסורה שלו. החגיגה נמשכה שלושה ימים.

בערוב ימיו נבחר קלווין לנשיא החברה המלכותית של לונדון (1900-1905), תפקיד שהחזיק בעבר בניוטון. הוא בילה את השנתיים האחרונות במאבק במחלה ב-Nethergaol, שם נפטר ב-17 בדצמבר 1907. הוא נקבר במנזר וסטמינסטר ליד קברו של ניוטון.

ב-1924 נחגג בהרחבה את יום השנה ה-100 להולדתו של המדען. הגיליון השישי של מגזין חשמל, המוקדש כולו לקלווין, יצא עם כיתוב אדום על הכריכה: "המספר של לורד קלווין".