William Thomson, Lord Kelvin - una biografia del famoso fisico, inventore e ingegnere
William Thomson nacque nella capitale dell'Irlanda del Nord, Belfast, il 26 giugno 1824. Suo padre scozzese, dopo la morte della moglie nel 1830, si trasferì con i suoi due figli a Glasgow, dove divenne professore di matematica presso un'università locale. . I bambini hanno ricevuto un'eccellente educazione a casa. All'età di 8 anni William iniziò a frequentare le lezioni di suo padre e all'età di 10 anni fu iscritto come studente all'università.
Essendo un uomo ricco, suo padre ha viaggiato molto con i suoi figli. All'età di 12 anni, William parlava correntemente quattro o cinque lingue. Il miglioramento delle conoscenze matematiche continuò all'Università di Cambridge (1841-1845). Lo studente quindicenne iniziò a scrivere e pubblicare le sue opere. Il suo primo articolo pubblicato apparve sul Cambridge Mathematical Journal nel maggio 1841. Era una difesa e un chiarimento di alcuni teoremi fondamentali dell '"analisi armonica" di Fourier.
Mostrando le prime abilità matematiche, Thomson divenne un eccellente matematico e allo stesso tempo conobbe bene lo stato moderno della fisica.
James, Margaret con Janet, Helen, Peggy, William Jr., William Sr. (da sinistra a destra)
I risultati raggiunti non sono associati ad alcuna restrizione alla vita personale, alla privacy, ecc. Thomson nella vita era allegro, socievole, viaggiava molto e cercava di non limitarsi a nulla. Il successo lo accompagna.
Thomson ha affinato le sue capacità di sperimentatore per diversi mesi nel laboratorio del famoso fisico francese, membro dell'Accademia delle scienze di Parigi, Henri Victor Regno (1810-1878), allora professore al Collège de France. Thomson ha apprezzato le competenze acquisite.
Gli studi terminarono e il posto di capo del dipartimento di fisica dell'Università di Glasgow fu immediatamente lasciato libero, al quale fu eletto nel 1846 il 22enne William Thomson. Lo scienziato terminò la sua cattedra alla veneranda età - 1 ottobre 1899, ma fu impegnato in lavori scientifici fino alla fine della sua vita. L'università riconobbe i meriti di Thomson eleggendolo presidente nel 1904.
William Thompson, 1869
Gli interessi scientifici di Thomson sono molto diversi. Passa molto tempo a risolvere problemi di ingegneria. È sufficiente notare che lo scienziato era impegnato in matematica, termodinamica, ingegneria elettrica, comunicazioni, gas e idrodinamica, astro e geofisica. In totale, ha scritto più di 650 trattati, memorie, ecc.
I lavori su elettrostatica, elettricità e magnetismo iniziarono ad apparire nel 1845. Dall'inizio della sua carriera di insegnante, Thomson dovette iniziare a organizzare esperimenti dimostrativi e, man mano che acquisiva esperienza, iniziò a condurre test sperimentali della propria ricerca teorica. I risultati del lavoro teorico e sperimentale sono spesso discussi con illustri scienziati come M. Faraday e D. Maxwell.
Accade spesso che le parole siano attribuite a figure specifiche che non le hanno mai pronunciate.William Thomson, meglio noto come Lord Kelvin, non può essere scagionato da nessun tribunale per aver rivendicato la morte della fisica nel 1900... anche se non l'ha mai fatto. Secondo la versione popolare, e alla luce dei grandi progressi compiuti dalla fisica alla fine dell'Ottocento, nel 1900 Kelvin si rivolse alla British Association for the Advancement of Science con le seguenti parole: “Niente di nuovo in fisica è stato ora scoperto . Rimangono solo misurazioni sempre più accurate. "La traiettoria scientifica di Kelvin non è come la traiettoria di un uomo incline a errori di giudizio di questa portata. Il suo posto privilegiato nell'Olimpo scientifico è assicurato dai suoi numerosi meriti.
— Javier Janes Lord Kelvin e la fine della fisica che non aveva mai previsto
Oggi il suo nome è particolarmente noto come eponimo dell'International Temperature System, designazione che onora la sua precisa calcolo dello zero assoluto circa -273,15 gradi Celsius. Ma il suo contributo è stato significativo nel modellare la termodinamica, sviluppare la formulazione matematica dell'elettricità e aprire la strada alla comprensione della relazione tra materia ed energia.
Il suo lavoro di inventore e ingegnere lo ha portato a perfezionare le bussole di navigazione, e soprattutto ha guadagnato fama e fortuna grazie al suo lavoro nella telegrafia e ai suoi sforzi per promuovere il progetto del cavo transatlantico.
William Thomson (Lord Kelvin) con la sua bussola, 1902.
In questo breve articolo biografico, ci concentreremo sui lavori dello scienziato nel campo delle telecomunicazioni.
Thomson ottenne i suoi primi significativi risultati pratici nel processo di partecipazione alla costruzione della linea telegrafica transatlantica.
Per diversi anni dopo l'invenzione del telegrafo di Morse (1844), i paesi dell'Europa e del Nord America furono coperti da una fitta rete di linee telegrafiche, ma i mercati di vendita e le fonti di materie prime in altri continenti erano fuori dalla portata delle comunicazioni.
Un casino! C'era un piano per costruire una linea telegrafica tra gli Stati Uniti e l'Europa occidentale attraverso l'Alaska, lo stretto di Bering e la Siberia. L'impresa è fallita proprio all'inizio: la linea telegrafica transatlantica è entrata in funzione e W. Thomson è stato in gran parte responsabile di questo evento.
Il primo tentativo di posare un cavo transatlantico nel 1857 finì con un fallimento: il cavo fu tagliato. Thomson iniziò immediatamente a studiarne i parametri, diede consigli per migliorare il design.
In precedenza (1856) dimostrò che la velocità di propagazione di un segnale in un cavo è inversamente proporzionale alla sua resistenza e capacità elettrica. Nel 1858, per registrare segnali telegrafici deboli, lo scienziato inventò un galvanometro a specchio, per il quale ricevette un brevetto nove anni dopo.
Lo stesso Thomson partecipò alla posa del secondo cavo transatlantico, situato sul Great Eastern, la nave più grande dell'epoca (1865). In seguito ha inventato un dispositivo per la registrazione automatica dei telegrammi chiamato registratore a sifone.
Thomson iniziò a lavorare nelle telecomunicazioni nel 1856, diventando un membro della Atlantic Telegraph Company, e continuò a lavorare nella telegrafia e poi nella telefonia per tutta la vita.
Il telegrafo via cavo ha dato impulso alle misurazioni elettriche scientifiche (determinando la resistenza del rame e dell'isolamento, nonché la capacità dei cavi).
La Great Eastern era la nave più grande del mondo quando pose il primo cavo transatlantico nel 1866. La nave di ferro era lunga 211 metri e trasportava oltre 1.000 chilometri di cavo.
Cavo telegrafico a Great Eastern
Caricamento del cavo telegrafico transatlantico verso il Grande Oriente, 1866.
Registratore di trappole telegrafiche realizzato da Muirhead & Co. srl. dalla stazione della funivia di Ballingskelligs nella Repubblica d'Irlanda. Questa stazione è stata aperta nel 1873, appena nove anni dopo il Great Eastern Voyage che ha posato con successo il primo cavo sottomarino attraverso l'Oceano Atlantico. Il registratore a sifone fu inventato da Lord Kelvin nel 1867 per essere utilizzato con il nuovo cavo telegrafico transatlantico.
Il motore di William Thomson, 1871.
Il voltmetro di William Thomson, uno dei primi misuratori di differenza di potenziale, intorno alla metà degli anni 1880
Certo, non è possibile elencare in una piccola nota tutte le conquiste dello scienziato e inventore, ma non si può fare a meno di ricordare la formula di Thomson ottenuta nel 1853 per il calcolo della frequenza di risonanza del circuito oscillante.
Anche la trasmissione e la distribuzione dell'elettricità hanno attirato la sua attenzione. Nel 1879, testimoniando sulla trasmissione elettrica davanti a una commissione parlamentare, dimostrò che era possibile trasferire con un'economia di 21.000 CV. sotto pressione di 80.000 volt a una distanza di 300 miglia. Due anni dopo presentò alla British Association un documento intitolato "The Economics of Metallic Electric Conductors".
Nel 1890è stato nominato presidente della International Niagara Commission, che esamina, riferisce e premia i piani per la generazione e la trasmissione di energia elettrica dalle Cascate del Niagara.
William Thomson era collegato a un'attività più piccola della stessa natura, situata non lontano da casa sua, che produceva elettricità a Foyer Falls e la utilizzava per la produzione di alluminio da parte della British Aluminium Company.
Si può dire che nessuno abbia inventato più di lui una varietà di strumenti elettrici di misura per uso standard, di laboratorio o commerciale.
Strumenti di misura elettrici di William Thomson
Le opere di Thomson trovano sempre un rapido riconoscimento, i premi non sono arrivati in ritardo. Nel 1846 fu eletto Fellow di Edimburgo e, cinque anni dopo, della Royal Society di Londra. Unici eventi tristi: la morte del padre (1849) durante un'epidemia di colera e la morte della moglie (1870).
Lo sfruttamento di 70 brevetti, il lavoro come consulente in molte aziende (tra cui la ditta Marconi) ha permesso di non vergognarsi dei mezzi. Nel 1870 Thomson acquistò uno yacht di lusso "Lalla Rukh" con un dislocamento di 126 tonnellate e poco dopo (1874) costruì un castello nella tenuta acquistata Nisergall vicino alla foce del fiume Clyde (Scozia). Trascorreva una notevole quantità di tempo viaggiando all'estero. Durante uno di questi, lo scienziato ha visitato Odessa e Sebastopoli.
Lord Kelvin sullo yacht "Lala Rukh" 1899.
Nel 1858, Thomson fu nominato cavaliere per il suo successo nella posa del cavo. Nel 1892, la regina Vittoria gli conferì l'inglese per i grandi risultati scientifici. Così Sir Thomson divenne Lord Kelvin.Il cognome è stato scelto per il nome del fiume sulle rive del quale si trova l'Università di Glasgow.
Il nuovo signore divenne automaticamente membro della Camera dei Lord dal 1892, dove si occupò di questioni di istruzione superiore, tecnologia e introduzione del sistema metrico nel paese. È stato membro e presidente di molte società scientifiche in tutto il mondo, incluso un membro onorario dell'Accademia delle scienze di San Pietroburgo, e ha ricevuto molte medaglie onorarie.
Nel 1884, l'Università di Heidelberg, in onore del suo 300° anniversario, desiderando conferirgli una laurea honoris causa e constatando che l'unica laurea in medicina a sua disposizione che non possedeva ancora, gli conferì questo diploma.
La Francia lo nominò Grande Ufficiale della Legion d'Onore. È stato quattro volte presidente della Royal Society of Edinburgh (la Scottish National Academy of Science and Letters) e due volte presidente dell'Institution of Electrical Engineers.
Alla fine di un secolo, senza eguali nella storia del mondo nel progresso della civiltà e della scienza, guardando indietro e tracciando la crescita del vecchio, l'inizio e lo sviluppo delle nuove scienze, e la stretta unione di teoria e pratica che dimostra questo benefico per l'umanità, vediamo ovunque e in ogni fase l'opera straordinaria di un genio universale: William Thomson, poi Sir William Thomson, e ora Lord Kelvin.
— JD Cormack. Da un articolo su Cassier's Magazine 1899
William Thomson, Lord Kelvin durante la sua ultima conferenza all'Università di Glasgow, 1 ottobre 1899.
Università di Glasgow, 1899.
Lord e Lady Kelvin con eminenti ingegneri della General Electric, intorno al 1900. La foto mostra anche T. Commerford Martin, Edwin W. Rice, Jr., Charles P. Steinmetz ed Eliu Thomson.
Il lavoro di Lord Kelvin ha ricevuto riconoscimenti in tutto il mondo.2.500 ospiti sono venuti per celebrare il 50° anniversario della sua cattedra. La celebrazione è durata tre giorni.
Alla fine della sua vita, Kelvin fu eletto presidente della Royal Society of London (1900-1905), incarico un tempo ricoperto da Newton. Trascorse gli ultimi due anni a combattere la malattia a Nethergaol, dove morì il 17 dicembre 1907. Fu sepolto nell'abbazia di Westminster vicino alla tomba di Newton.
Nel 1924 fu ampiamente celebrato il centenario della nascita dello scienziato. Il sesto numero della rivista Electricity, interamente dedicato a Kelvin, uscì con una scritta rossa in copertina: "Lord Kelvin's Number".