Absoluter Nullpunkt, Lord Kelvin. Absolute Null-Biografie von Lord Kelvin William Thomson

Thomson William Lord Kelvin- ein berühmter britischer Physiker und Mechaniker, berühmt für seine theoretischen und praktischen Arbeiten auf den Gebieten Thermodynamik, Elektrodynamik und Mechanik, wurde geboren 26. Juni 1824 in Belfast, Irland. Dank seines Vaters, des berühmten Mathematikers James Thomson, dessen Lehrbücher mehrere Jahrzehnte lang neu veröffentlicht wurden, erhielt der zukünftige Wissenschaftler eine gute Ausbildung, was eigentlich seinen weiteren Lebensweg vorgab.

Zusammen mit seinem Bruder James Thomson erhält William ein Gut Grundschulbildung am Glasgow College und dann am St. Peter's College in Cambridge, woraufhin der 22-jährige Thomson den Lehrstuhl für Theoretische Physik an der University of Glasgow annahm.

Noch während seines Studiums interessierte sich William für die Forschung auf dem Gebiet der elektrischen Ausbreitung und begann sich auch mit Fragen der Elektrostatik zu beschäftigen. A im Jahr 1842 veröffentlicht auch eine Serie wissenschaftliche Arbeiten im Zusammenhang mit den Ergebnissen dieser Studien.

Im Jahr 1855 Zusammen mit seinen Studenten der University of Glasgow führt Thomson zahlreiche praktische Studien zur Thermoelektrizität durch. Übrigens, auch dank des Wissenschaftlers, begannen Studenten in ganz England, sich an der praktischen wissenschaftlichen Arbeit zu beteiligen.

Etwa zur gleichen Zeit dirigierte Thomson theoretische Forschung Verteilung elektrische Signale von Draht. Ihm und den Ergebnissen seiner Arbeit war es unter anderem zu verdanken, dass die Schaffung transatlantischer (über den gesamten Ozean verlaufender) Telegrafenkommunikationslinien möglich wurde. An der Verlegung einiger davon ist der Wissenschaftler selbst direkt beteiligt. Thomson betreibt auch Forschungen zu oszillierenden elektrischen Ladungen, die später von seinem Anhänger Gustav Robert Kirchhoff fortgeführt wurden und die Grundlage für die Lehre von bildeten elektrische Schwingungen.

Im Jahr 1853 William Thomson formuliert die Abhängigkeit der Periode elektrischer Schwingungen eines Stromkreises von Kapazität und Induktivität, die später ihm zu Ehren benannt wird (Thomsons Formel). Und drei Jahre später im Jahr 1856 Der Wissenschaftler entdeckt den Effekt der Wärmefreisetzung in einem Leiter, wenn elektrischer Strom durch ihn fließt – den dritten thermoelektrischen Effekt oder Thomson-Effekt.

William Thomson hat mit seinen eigenen Händen entworfen ganze Zeile Präzisions-Elektromessgeräte: Kabelgalvanometer, Elektrometer und Siphon-Marker (ein Gerät zum Empfang von Telegrafensignalen). Übrigens war es Thomson, der als einer der ersten vorschlug, ein mehradriges Kabel anstelle eines massiven Metallkabels zu verwenden.

Der große Wissenschaftler und Erfinder ist gestorben 17. Dezember 1907 in Schottland. Für seine Verdienste um die Wissenschaft zu Lebzeiten wurde ihm der Titel eines Barons verliehen und er wurde zum Ehrenmitglied der St. Petersburger Akademie der Wissenschaften gewählt. Die Maßeinheit der Temperatur, das Kelvin, wurde ihm zu Ehren benannt (Thomson erhielt den Titel Lord Kelvin nach dem Namen des Flusses, der in der Nähe seiner Heimatuniversität in Glasgow floss).

(26.06.1824 - 17.12.1907)

Ein von größten Physiker. Thomsons Vorfahren waren irische Bauern; sein Vater James Thomson (1776–1849), ein berühmter Mathematiker, war ab 1814 Lehrer an der Belfast Academical Institution und ab 1832 Professor für Mathematik in Glasgow; bekannt für seine Lehrbücher zur Mathematik, die Dutzende Auflagen erlebt haben. William Thomson studierte zusammen mit seinem älteren Bruder James am College in Glasgow und dann am St. Peter Kolleǵe in Cambridge, wo Thomson 1845 sein naturwissenschaftliches Studium abschloss.

Im Jahr 1846 übernahm der 22-jährige Thomson den Lehrstuhl für theoretische Physik an der Universität Glasgow. Thomsons außergewöhnliche Leistungen in der reinen und angewandten Wissenschaft wurden von seinen Zeitgenossen voll und ganz geschätzt.

1866 wurde Thomson in den Adelsstand erhoben, und 1892 verlieh ihm Königin Victoria den Adelsstand mit dem Titel „Baron Kelvin“.

Noch während seines Studiums veröffentlichte Thomson eine Reihe von Arbeiten über die Anwendung von Fourier-Reihen auf Fragen der Physik und in einer bemerkenswerten Studie „Die gleichmäßige Bewegung der Wärme in homogenen Festkörpern und ihr Zusammenhang mit der mathematischen Theorie der Elektrizität“ („The Cambridge math. Journ.“, 1842) zog wichtige Analogien zwischen den Phänomenen der Ausbreitung von Wärme und elektrischem Strom und zeigte, wie die Lösung von Problemen aus einem dieser Bereiche auf Fragestellungen in einem anderen Bereich angewendet werden kann. In einer anderen Studie, „The Linear Motion of Heat“ (1842, ebd.), entwickelte Thomson Prinzipien, die er dann fruchtbar auf viele Fragen der dynamischen Geologie anwendete, beispielsweise auf die Frage der Abkühlung der Erde.

Im Jahr 1845, während seines Aufenthalts in Paris, begann Thomson in der Zeitschrift Liouville eine Reihe von Artikeln über Elektrostatik zu veröffentlichen, in denen er seine Methode der elektrischen Bilder darlegte, die es ermöglichte, viele der schwierigsten Probleme der Elektrostatik einfach zu lösen.

Im Jahr 1849 begannen Thomsons Arbeiten zur Thermodynamik, die in Publikationen der Royal Society in Edinburgh veröffentlicht wurden. Im ersten dieser Werke zeigt Thomson unter Berufung auf Joules Forschungen an, wie Carnots Prinzip, das in dessen Aufsatz „Réflexions sur la puissance motelle du feu“ (1824) dargelegt wurde, geändert werden sollte, damit das Prinzip mit modernen Daten übereinstimmt ; Dieses berühmte Werk enthält die erste Formulierung des zweiten Prinzips der Thermodynamik.

Im Jahr 1852 gab Thomson eine weitere Formulierung, nämlich die Lehre von der Energiedissipation.

Im selben Jahr führte Thomson zusammen mit Joule eine bekannte Studie über die Abkühlung von Gasen bei der Expansion ohne Arbeitsleistung durch, die als Übergangsschritt von der Theorie der idealen Gase zur Theorie der realen Gase diente.

Die 1855 begonnenen Arbeiten zur Thermoelektrizität („Elektrodynamische Eigenschaften von Metallen“) führten zu verstärkten experimentellen Arbeiten; Die Studierenden beteiligten sich an der Arbeit und dies markierte den Anfang praktische Arbeit Studenten an der University of Glasgow – das erste in England, sowie die Gründung eines Physiklabors in Glasgow.

In den fünfziger Jahren begann sich Thomson für die Frage der transatlantischen Telegraphie zu interessieren; Angeregt durch die Misserfolge der ersten praktischen Pioniere untersuchte Thomson theoretisch die Frage der Ausbreitung elektrischer Impulse entlang von Kabeln und kam zu Schlussfolgerungen von größter praktischer Bedeutung, die es ermöglichten, Telegrafie über den Ozean durchzuführen. Unterwegs leitet Thomson die Bedingungen für die Existenz einer oszillierenden elektrischen Entladung ab (1853), die später von Kirchhoff (1864) erneut gefunden wurde und die Grundlage der gesamten Lehre von den elektrischen Schwingungen bildete. Die Expedition zur Verlegung des Kabels führt Thomson in die Bedürfnisse maritimer Angelegenheiten ein und führt zu Verbesserungen bei Lot und Kompass. (1872-1876).

Das „Biogr.-Litter. Handwörterbuch Poggendorffa“ (1896) enthält eine Liste von etwa 250 Artikeln (ohne Bücher) von Thomson. Erwähnen wir nur einige der Themen seiner Arbeit: die thermodynamische Forschung, die auch zur Aufstellung einer absoluten Temperaturskala führte; Arbeit über Hydrodynamik und Wellentheorie (1887 mit einem Preis der Royal Society of Edinburgh ausgezeichnet); Arbeiten zur Thermoelektrizität, die zur Entdeckung der sogenannten führten. „Thomson-Phänomen“ – Wärmeübertragung durch elektrischen Strom; Studien zur Elastizitätstheorie (1862–1863), in denen Thomson die Theorie der Kugelfunktionen erweitert; arbeitet zur dynamischen Geologie.

Nicht weniger bemerkenswert ist Thomsons Arbeit in praktischer Physik und Technologie; Er ist verantwortlich für die Erfindung oder Verbesserung vieler Instrumente, die in Wissenschaft und Technik allgemein verwendet werden, wie zum Beispiel: ein Spiegelgalvanometer, ein Siphon-Recorder, Quadranten- und Absolutelektrometer, ein normales Kompasselement und viele, viele technische Messgeräte Instrumente, unter denen besonders die „Ampere“-Skalen hervorzuheben sind, die zur Kalibrierung elektrischer Geräte verwendet werden; Unter den zahlreichen Patenten, die Thomson angemeldet hat, gibt es auch solche für rein praktische Geräte wie Wasserhähne.

Unter den von Thomson herausgegebenen Büchern ist „Treatise on Natural Philosophy“ (Bd. 1, zusammen mit Tatot, 3. Aufl. 1883, deutsche Übersetzung, herausgegeben von Helmholtz) das bekannteste und enthält eine brillante Darstellung der mechanischen Grundlagen der Naturphilosophie theoretische Physik.

Thomsons Artikel wurden in seinen „Reprints of Papers on Electrostatic and Magnetism“ (1872), „Mathematical and Physical Papers“ (1882–1883) und „Popular Lectures and Addresses“ abgedruckt.

Die Encyclopedia Britannica (1880) enthält zwei von Thomsons berühmten Artikeln – „Elasticity“ und „Heat“.

Dieser bemerkenswerte Wissenschaftler vereint einen selten durchdringenden Verstand, der sich furchtlos den abstraktesten Fragen der Theorie stellt, mit einem rein praktischen Scharfsinn, der zur Lösung der kompliziertesten Fragen der Praxis führt. England verdankt seinen brillanten Staat Thomson höhere Schulen seine mathematische Physik; Sein Einfluss auf die Entwicklung dieser Wissenschaft lässt sich leicht auf die Aktivitäten von Wissenschaftlern anderer Nationen zurückführen.

THOMSON Lord KELVIN, William

William Thomson wurde in Belfast in die Familie eines Mathematiklehrers hineingeboren. Als William acht Jahre alt war, zog die Familie nach Glasgow, das später zum Lebens- und Wirkungsort des berühmten Physikers wurde. Der begabte Junge wurde im Alter von zehn Jahren Student an der Universität Glasgow. Nach seinem Abschluss an der University of Glasgow ging Thomson an die University of Cambridge und ging anschließend auf Anraten seines Vaters nach Paris, um ein Praktikum im Labor des berühmten französischen Experimentalphysikers A. Regnault zu absolvieren. Bald veröffentlichte der junge Student seine erste Arbeit zur Theorie der Wärmeleitfähigkeit. Mit zweiundzwanzig Jahren wurde Thomson Professor in Glasgow und hatte den Lehrstuhl bis 1899, also dreiundfünfzig Jahre lang, inne.

W. Thomson hatte großes pädagogisches Talent und kombinierte perfekt theoretischen Unterricht mit praktischer Ausbildung. Seine Vorlesungen über Physik wurden von Demonstrationen begleitet, an denen Thomson die Studenten umfassend beteiligte, was das Interesse der Zuhörer weckte.

An der Universität Glasgow richtete W. Thomson ein Physiklabor ein, in dem viele Originale arbeiteten wissenschaftliche Forschung, und die eine große Rolle bei der Entwicklung spielten Physikalische Wissenschaft. Zunächst war das Labor in ehemaligen Hörsälen, einem alten, verlassenen Weinkeller und einem Teil des alten Professorenhauses untergebracht. 1870 zog die Universität in einen prächtigen Neubau um, der großzügige Laborräume zur Verfügung stellte. Thomsons Kanzel und sein Haus waren die ersten in Großbritannien, die elektrisch beleuchtet wurden. Zwischen der Universität und Whites Werkstätten, in denen physikalische Instrumente hergestellt wurden, waren die ersten im Land tätig Telefonleitung. Die Werkstätten wuchsen zu einer Fabrik mit mehreren Etagen heran, die im Wesentlichen zu einer Außenstelle des Labors wurde.

Zu Thomsons wissenschaftlichen Interessen gehörten Thermodynamik, Hydrodynamik, Elektromagnetismus, Elastizitätstheorie, Wärme, Mathematik und Technologie. Als Student veröffentlichte Thomson mehrere Artikel über die Anwendung von Fourier-Reihen auf verschiedene Bereiche der Physik. Während seiner Ausbildung in Paris entwickelte er eine Methode zur Lösung elektrostatischer Probleme, die sogenannte „Spiegelbildmethode“ (1846). Nachdem er den Satz von Carnot kennengelernt hatte, äußerte er die Idee einer absoluten thermodynamischen Skala (1848).

Im Jahr 1851 formulierte W. Thomson (unabhängig von R. Clausius) den 2. Hauptsatz der Thermodynamik. Sein Werk „Über die dynamische Theorie der Wärme“ skizzierte eine neue Sichtweise auf Wärme, wonach „Wärme keine Substanz, sondern eine dynamische Form einer mechanischen Wirkung“ ist. Daher „muss es eine gewisse Äquivalenz zwischen mechanischer Arbeit und Wärme geben.“ Thomson weist darauf hin, dass dieses Prinzip „anscheinend zum ersten Mal ... in der Arbeit von Yu. Mayer „Bemerkungen zu Kräften“ offen verkündet wurde unbelebte Natur" Er erwähnt außerdem die Arbeit von J. Joule, der die numerische Beziehung „den Zusammenhang zwischen Wärme und mechanischer Kraft“ untersuchte.

Thomson argumentiert, dass die ganze Theorie treibende Kraft Wärme basiert auf zwei Bestimmungen, von denen die erste auf Joule zurückgeht und formuliert ist auf die folgende Weise: „In allen Fällen, in denen gleiche Mengen mechanischer Arbeit auf irgendeine Weise ausschließlich auf Kosten von Wärme erzielt werden oder ausschließlich zur Erzielung thermischer Effekte aufgewendet werden, gehen immer gleiche Mengen an Wärme verloren oder werden gewonnen.“

Thomson formuliert die zweite Position wie folgt: „Wenn eine Maschine so konstruiert ist, dass bei Betrieb in die entgegengesetzte Richtung alle mechanischen und physikalischen Prozesse in irgendeinem Teil ihrer Bewegung in das Gegenteil umgewandelt werden, dann produziert sie genau so viel.“ mechanische Arbeit, wie sie bei der Berechnung einer bestimmten Wärmemenge von jeder thermodynamischen Maschine mit der gleichen Temperatur von Wärmequellen und Kühlschrank erzeugt werden könnte.“

Thomson führt diese Position auf S. Carnot und R. Clausius zurück und untermauert sie mit dem folgenden Axiom: „Es ist unmöglich, mit Hilfe eines unbelebten materiellen Agenten aus irgendeiner Materiemasse etwas zu gewinnen.“ mechanische Arbeit indem es unter die Temperatur des kältesten umgebenden Objekts abgekühlt wird.“ Zu dieser Formulierung, die Thomsons Formulierung des zweiten Hauptsatzes genannt wird, macht Thomson folgende Anmerkung: „Wenn wir dieses Axiom nicht als bei allen Temperaturen gültig anerkennen würden, müssten wir zugeben, dass es möglich ist, es in die Tat umzusetzen.“ automatisches Auto und durch Abkühlung des Meeres oder der Erde mechanische Arbeit in beliebiger Menge zu erhalten, bis zur Erschöpfung der gesamten Wärme von Land und Meer oder letztendlich der gesamten materiellen Welt.“ Der in dieser Notiz beschriebene „Automat“ wurde als Perpetuum Mobile 2. Art bezeichnet.

Neben seinen Arbeiten zur Thermodynamik legte Thomson den Grundstein für die Theorie elektromagnetischer Schwingungen und leitete 1853 eine Formel für die Abhängigkeit der Eigenschwingungsperiode eines Stromkreises von seiner Kapazität und Induktivität ab (Thomson-Formel). Im Jahr 1856 entdeckte er den dritten thermoelektrischen Effekt – den Thomson-Effekt (die ersten beiden waren das Auftreten von Thermo-EMK und die Freisetzung von Peltier-Wärme), der in der Freisetzung des sogenannten bestand. „Thomson-Wärme“, wenn bei Vorhandensein eines Temperaturgradienten Strom durch einen Leiter fließt. Sehr wichtig Thomsons Berechnung der Molekülgrößen auf der Grundlage von Messungen der Oberflächenenergie eines Flüssigkeitsfilms trug zur Bildung atomistischer Konzepte bei. 1870 stellte er die Abhängigkeit der Elastizität von gesättigtem Dampf von der Form der Flüssigkeitsoberfläche fest.

Thomson leistete einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung praktische Anwendungen verschiedene Zweige der Wissenschaft. Er war der leitende wissenschaftliche Berater für die Verlegung der ersten Transatlantikkabel. Er entwarf eine ganze Reihe präziser elektrometrischer Instrumente: ein „Kabel“-Galvanometer, Quadranten- und Absolutelektrometer sowie einen Siphon-Marker zum Empfang von Telegrafensignalen. Empfohlen zur Verwendung Litzendrähte aus Kupferdraht.

Die Arbeiten zur Verlegung des Transatlantikkabels weckten Thomsons Interesse an der Navigation. Der Wissenschaftler entwickelte einen verbesserten Meereskompass mit Kompensation des Magnetismus des Eisenrumpfs des Schiffes und erfand ein Echolot kontinuierliche Aktion, Gezeitenmesser (ein Gerät zur Aufzeichnung des Wasserstands im Meer oder Fluss). Thomsons Forschungen zur Wärmeleitfähigkeit, Arbeiten zur Theorie der Gezeiten, zur Wellenausbreitung über der Oberfläche und zur Theorie der Wirbelbewegung sind bekannt.

Im Jahr 1892 wurde W. Thomson für seine großen wissenschaftlichen Leistungen der Titel Baron Kelvin (benannt nach dem Kelvin River, der in der Nähe der Universität Glasgow fließt) verliehen. Thomson verfasste zahlreiche Werke zur experimentellen und theoretischen Physik. Der fünfzigste Jahrestag seiner wissenschaftlichen Tätigkeit wurde 1896 von Physikern auf der ganzen Welt gefeiert. Vertreter beteiligten sich an der Ehrung von Thomson verschiedene Länder, darunter der russische Physiker N.A. Umov; 1896 wurde Thomson zum Ehrenmitglied der St. Petersburger Akademie der Wissenschaften gewählt. Die Einheit der absoluten Temperatur, das Kelvin, ist nach William Thomson benannt.

Quellen:

1. Kudryavtsev P.S. Kurs zur Geschichte der Physik. M.: Bildung, 1982. – 448 S.
2. Große sowjetische Enzyklopädie. In 30 Bänden.

Chronologie der Ereignisse und Entdeckungen in der Chemie:

"Wenn Sie messen können, worüber Sie sprechen, und es in Zahlen ausdrücken können, dann wissen Sie etwas über dieses Thema. Wenn Sie dies jedoch nicht quantifizieren können, ist Ihr Wissen äußerst begrenzt und unbefriedigend. Vielleicht das Erste Stufe, aber das ist nicht das Niveau echter wissenschaftlicher Erkenntnisse ..."

W. Thomson (Lord Kelvin)

Der Wissenschaftler, nach dem die absolute thermodynamische Temperaturskala benannt ist, Lord Kelvin, war ein vielseitiger Mann, dessen wissenschaftliche Interessen Thermodynamik (insbesondere besaß er zwei Formulierungen des zweiten Prinzips der Thermodynamik), Hydrodynamik, dynamische Geologie, Elektromagnetismus und Elastizitätstheorie umfassten , Mechanik und Mathematik . Bekannt sind die Forschungen des Wissenschaftlers zur Wärmeleitfähigkeit, Arbeiten zur Gezeitentheorie, zur Ausbreitung von Wellen über der Oberfläche und zur Theorie der Wirbelbewegung. Aber er war nicht nur ein theoretischer Wissenschaftler. „Den Mann der Wissenschaft trennt ein ganzer Abgrund vom produktiven Arbeiter, und die Wissenschaft stellt sich ihm fast überall entgegen, anstatt in den Händen des Arbeiters als Mittel zur Steigerung seiner eigenen Produktivkraft zu dienen“, sagte der Wissenschaftler. Sein Beitrag zur Entwicklung praktischer Anwendungen verschiedener Wissenschaftszweige kann kaum überschätzt werden. In den 1850er Jahren war ein an Telegraphie interessierter Wissenschaftler der leitende wissenschaftliche Berater bei der Verlegung der ersten Telegraphenkabel über den Atlantik. Er entwarf eine Reihe von Präzisionsgeräten Elektrometrische Instrumente: ein „Kabel“-Spiegelgalvanometer, Quadranten- und Absolutelektrometer, ein Undulator-Marker zum Empfang von Telegraphensignalen. Signale mit Siphon-Tintenversorgung, Amperewaagen zur Kalibrierung elektrischer Geräte und vieles mehr, und schlugen auch die Verwendung von Litzen vor aus Kupferdraht. Der Wissenschaftler entwickelte einen verbesserten Meereskompass mit Kompensation des Magnetismus des Eisenrumpfs des Schiffes und erfand ein kontinuierliches Echolot, einen Gezeitenmesser (ein Gerät zur Aufzeichnung des Wasserstands in einem Meer oder Fluss). Zwischen den vielen Patenten, die dadurch übernommen wurden ein brillanter Designer Sie finden sich aber auch an rein praktischen Geräten (z. B. Wasserhähnen). Ein wirklich talentierter Mensch ist in allem talentiert.

William Thomson (das ist der richtige Name dieses berühmten Wissenschaftlers) wurde vor genau 190 Jahren, am 26. Juni 1824, in Belfast (Nordirland) in der Familie von James, einem Mathematiklehrer am Royal Academic Institute of Belfast, geboren , der Autor einer Reihe von Lehrbüchern, die Dutzende Auflagen erlebten. Thomson, dessen Vorfahren irische Bauern waren. 1817 heiratete er Margaret Gardner. Ihre Ehe war groß (vier Jungen und zwei Mädchen). Der älteste Sohn, James und William, wuchsen im Haus ihres Vaters auf, während die jüngeren Jungen von ihren älteren Schwestern aufgezogen wurden. Es ist nicht verwunderlich, dass Thomson Sr. für eine angemessene Ausbildung seiner Söhne sorgte. Zuerst schenkte er James mehr Aufmerksamkeit, aber bald wurde klar, dass der schlechte Gesundheitszustand seines ältesten Sohnes ihm keine gute Ausbildung ermöglichen würde, und sein Vater konzentrierte sich auf die Erziehung von William.br />
Als William 7 Jahre alt war, zog die Familie nach Glasgow (Schottland), wo sein Vater einen Lehrstuhl für Mathematik und eine Professur erhielt. Glasgow wurde später zum Lebens- und Wirkort des berühmten Physikers. Bereits im Alter von acht Jahren begann William, die Vorlesungen seines Vaters zu besuchen, und im Alter von zehn Jahren wurde er Student am Glasgow College, wo er bei seinem älteren Bruder James studierte. John Nicol, ein berühmter schottischer Astronom und Popularisierer der Wissenschaft, der seit 1839 an der Universität arbeitete, spielte eine wichtige Rolle bei der Gestaltung der wissenschaftlichen Interessen des jungen Mannes. Er verfolgte die fortgeschrittenen Errungenschaften der Wissenschaft und versuchte, sie seinen Schülern näher zu bringen. Im Alter von sechzehn Jahren las William Fouriers Buch „The Analytical Theory of Heat“, das im Wesentlichen sein Forschungsprogramm für den Rest seines Lebens bestimmte.

Nach seinem College-Abschluss ging Thomson zum Studium an die St. Peter College in Cambridge, wo er mehrere Arbeiten über die Anwendung von Fourier-Reihen auf verschiedene Bereiche der Physik und die bemerkenswerte Studie „The uniform motion of heat in homogen solid“ veröffentlichte und sein Verbindung mit der mathematischen Theorie der Elektrizität“ („The Cambridge math. Journ.“, 1842) zog wichtige Analogien zwischen den Phänomenen der Ausbreitung von Wärme und elektrischem Strom und zeigte, wie die Lösung von Problemen aus einem dieser Bereiche auf diese angewendet werden kann Fragen in einem anderen Bereich. In einer anderen Studie, „The Linear Motion of Heat“ (1842, ebd.), entwickelte Thomson Prinzipien, die er dann fruchtbar auf viele Fragen der dynamischen Geologie anwendete, beispielsweise auf die Frage der Abkühlung der Erde. In einem seiner frühen Briefe an seinen Vater schreibt Thomson, wie er seine Zeit plant: um 5 Uhr morgens aufstehen und das Feuer anzünden; bis zu 8 Stunden 15 Minuten lesen; täglicher Vorlesung beiwohnen; bis 13 Uhr lesen; bis 16 Uhr Übungen machen; Kirchenbesuch vor 19 Uhr; bis zu 8 Stunden 30 Minuten lesen; Gehen Sie um 9 Uhr ins Bett. Dieser Zeitplan veranschaulicht den lebenslangen Wunsch, die fruchtlose Zeitverschwendung zu minimieren. Man muss sagen, dass William Thomson ein vielseitiger junger Mann war, er trieb Sport, war sogar Mitglied der Rudermannschaft von Cambridge und besiegte zusammen mit seinen Kameraden Oxford-Studenten bei dem berühmten Rennen, das seit 1829 ausgetragen wurde. Thomson war auch mit Musik und Literatur bestens vertraut. Doch gegenüber all diesen Hobbys bevorzugte er die Wissenschaft, und auch hier waren seine Interessen vielfältig.

Im Jahr 1845, nach seinem Abschluss in Cambridge, nachdem er ein zweites Rankler-Diplom und einen Smith-Preis erhalten hatte, ging William auf Anraten seines Vaters nach Paris, um im Labor des berühmten französischen Experimentalphysikers Henri-Victor Regnault (1810-1878) zu trainieren ). Zur gleichen Zeit veröffentlichte Thomson in der Zeitschrift von Joseph Liouville eine Reihe von Artikeln über Elektrostatik, in denen er seine Methode der elektrischen Bilder darlegte, die später als „Methode der Spiegelbilder“ bezeichnet wurde und die es ermöglichte, viele dieser Probleme einfach zu lösen die schwierigsten Probleme der Elektrostatik.

Während Thomson in Cambridge studierte, ereigneten sich in Glasgow Ereignisse, die seine zukünftige Karriere prägen sollten. Als Thomson 1841 sein erstes Jahr in Cambridge beendete, wurde William Meikleham, Professor für Naturphilosophie an der Universität Glasgow, schwer krank. Es war klar, dass er nicht mehr zur Arbeit zurückkehren konnte. Das Jahr 1842 verging ohne einen offensichtlichen Kandidaten für den vakanten Sitz in Glasgow, und dann erkannte Thomson senior, dass sein Sohn William, der gerade 18 Jahre alt geworden war, durchaus um diesen Platz konkurrieren könnte. Am 11. September 1846 wurde der 22-jährige Thomson in geheimer Abstimmung zum Professor für Naturphilosophie an der Universität Glasgow gewählt. Er behielt seinen Posten bis 1899 und ließ sich nicht einmal durch den Cavendish-Lehrstuhl in Cambridge verlocken, der ihm in den 1870er und 1880er Jahren dreimal angeboten wurde. Am 4. November 1846 hielt Thomson seine erste Vorlesung als Professor an der Universität Glasgow. Darin gab er den Studierenden eines Kurses in Naturphilosophie einen einführenden Überblick über alle Teilgebiete der Physik. In einem Brief an Stokes gab Thomson zu, dass die erste Vorlesung ein Misserfolg war. Er hatte es vorher komplett ausgeschrieben und hatte ständig Angst, dass er es zu schnell las. Dies hinderte uns jedoch nicht daran, denselben Eintrag in zu verwenden nächstes Jahr und dann fünfzig Jahre lang jedes Jahr mit verschiedenen Einfügungen, Änderungen und Verbesserungen. Die Studenten verehrten ihren berühmten Professor, obwohl seine Fähigkeit, sofort zu denken und Zusammenhänge und Analogien zu erkennen, viele verblüffte, insbesondere als Thomson solche Argumente spontan in Vorlesungen einbaute.

Im Jahr 1847 lernte Thomson bei einem Treffen der British Natural History Association in Oxford James Joule kennen. In den vorangegangenen vier Jahren hatte Joule auf diesen Jahrestagungen erklärt, dass Hitze nicht, wie damals angenommen wurde, eine Substanz (Kalorien) sei, die sich von einem Körper zum anderen ausbreitet. Joule vertrat die Überzeugung, dass Wärme tatsächlich das Ergebnis von Schwingungen der Atome ist, aus denen die Materie besteht. Nachdem er untersucht hatte, wie sich Gas beim Abkühlen zusammenzieht, schlug Joule vor, dass keine Substanz unter eine Temperatur von 284 °C abgekühlt werden könne (diese Zahl wurde später, wie wir wissen, von Thomson verfeinert). Darüber hinaus demonstrierte Joule die Äquivalenz von Arbeit und Wärme, indem er Experimente durchführte, um die äquivalente Menge an mechanischer Arbeit zu bestimmen, die erforderlich ist, um ein Pfund Wasser um 1 °F zu erhitzen. Er behauptete sogar, dass die Wassertemperatur am Fuße der Wasserfälle höher sei als an der Spitze. Joules Reden auf Treffen der British Association wurden mit Langeweile und Unglauben aufgenommen. Doch bei einem Treffen in Oxford im Jahr 1847 änderte sich alles, denn Thomson saß im Saal. Er war begeistert von dem, was Joule zu sagen hatte, begann viele Fragen zu stellen und löste eine hitzige Debatte aus. Thomson vermutete zwar, dass Joule möglicherweise falsch lag. In einem Brief an seinen Bruder nach dem Treffen schrieb Thomson: „Ich sende Joules Werke, die Sie in Erstaunen versetzen werden. Ich hatte wenig Zeit, sie im Detail zu verstehen. Es scheint mir, dass sie jetzt immer noch viele Mängel aufweisen.“ Aber Joule täuschte sich nicht, und Thomson stimmte ihm nach langem Überlegen zu. Darüber hinaus gelang es ihm, Joules Ideen mit Sadi Carnots Arbeiten zu Wärmekraftmaschinen zu verbinden. Gleichzeitig gelang es ihm, mehr zu finden allgemeine Methode Bestimmung der absoluten Nulltemperatur, unabhängig von einer bestimmten Substanz. Aus diesem Grund wurde die grundlegende Basiseinheit der Temperatur später Kelvin genannt. Darüber hinaus erkannte Thomson, dass das Energieerhaltungsgesetz das große verbindende Prinzip der Wissenschaft war, und führte die Konzepte der „statischen“ und der „dynamischen“ Energie ein, die wir heute kinetische bzw. potentielle Energie nennen.

1848 führte Thomson „ absolute thermometrische Skala". Er erklärte seinen Namen wie folgt: „ Diese Skala zeichnet sich durch völlige Unabhängigkeit von aus physikalische Eigenschaften irgendeine bestimmte Substanz". Er stellt fest, dass " Unendliche Kälte muss einer endlichen Anzahl Grad Luftthermometer unter Null entsprechen", nämlich: Punkt, " entspricht dem auf Null reduzierten Luftvolumen, das auf der Skala mit -273 °C markiert wird".

Im Jahr 1849 begannen Thomsons Arbeiten zur Thermodynamik, die in Publikationen der Royal Society in Edinburgh veröffentlicht wurden. Im ersten dieser Werke zeigt Thomson auf der Grundlage von Joules Forschungen auf, wie Carnots Prinzip, das in dessen Aufsatz „Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance“ (1824) dargelegt wurde, geändert werden sollte damit das Prinzip mit modernen Daten übereinstimmt; Dieses berühmte Werk enthält eine der ersten Formulierungen des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik.

Ab 1851 veröffentlichte Thomson die Serie wissenschaftliche Artikel unter gemeinsamen Namen„Zur dynamischen Theorie der Wärme“, in dem er (unabhängig von R. Clausius) den ersten und zweiten Hauptsatz der Thermodynamik betrachtet. Gleichzeitig kommt er noch einmal auf das Problem der absoluten Temperatur zurück und stellt fest: „ Die Temperaturen zweier Körper sind proportional zur Wärmemenge, die ein Stoffsystem an zwei Orten mit diesen Temperaturen jeweils aufnimmt und abgibt, wenn das System einen vollständigen Zyklus idealer reversibler Prozesse abschließt und vor Verlust oder Zugabe von Wärme geschützt ist andere Temperatur". Seine Arbeit „Über die dynamische Theorie der Wärme“ skizzierte einen neuen Standpunkt zur Wärme, wonach „ Wärme ist keine Substanz, sondern eine dynamische Form mechanischer Wirkung.“ Daher „muss eine gewisse Äquivalenz zwischen mechanischer Arbeit und Wärme bestehen.“" Thomson weist darauf hin, dass dieses Prinzip „ offenbar zum ersten Mal... wurde im Werk von Yu. Mayer „Bemerkungen über die Kräfte der unbelebten Natur“ offen verkündet" Er erwähnt außerdem die Arbeit von J. Joule, der die numerische Beziehung untersuchte: „ Verbindung von Wärme und mechanischer Kraft" Thomson behauptet, dass die gesamte Theorie der treibenden Kraft der Wärme auf zwei Bestimmungen basiert, von denen die erste auf Joule zurückgeht und wie folgt formuliert ist: „ In allen Fällen, in denen gleiche Mengen an mechanischer Arbeit auf irgendeine Weise ausschließlich durch Wärme erbracht werden oder ausschließlich zur Erzielung thermischer Effekte aufgewendet werden, gehen immer gleiche Mengen an Wärme verloren oder werden gewonnen" Thomson formuliert die zweite Position wie folgt: „Wenn eine Maschine so konstruiert ist, dass bei Betrieb in die entgegengesetzte Richtung alle mechanischen und physikalischen Prozesse in irgendeinem Teil ihrer Bewegung in die entgegengesetzte Richtung umgewandelt werden, dann erzeugt sie genau so viel mechanische Arbeit, wie jede thermodynamische Maschine leisten könnte.“ aufgrund einer bestimmten Wärmemenge Maschine mit der gleichen Temperatur Wärmequellen und Kühlschrank" Thomson führt diese Position auf S. Carnot und R. Clausius zurück und untermauert sie mit dem folgenden Axiom: „ Es ist unmöglich, mit Hilfe eines unbelebten materiellen Mittels mechanische Arbeit aus irgendeiner Materiemasse zu gewinnen, indem man sie unter die Temperatur des kältesten der umgebenden Objekte abkühlt" Zu dieser Formulierung, die Thomsons Formulierung des zweiten Gesetzes genannt wird, macht Thomson folgende Anmerkung: „ Wenn wir dieses Axiom nicht als bei allen Temperaturen gültig anerkennen würden, müssten wir zugeben, dass es möglich ist, eine automatische Maschine in Betrieb zu nehmen und durch Abkühlung des Meeres oder des Landes mechanische Arbeit in beliebiger Menge bis zur Erschöpfung zu erhalten die ganze Hitze von Land und Meer, oder letztendlich alles materielle Welt " Der in dieser Notiz beschriebene „Automat“ wurde als Perpetuum Mobile 2. Art bezeichnet. Ausgehend von offenes Recht Als er die Thermodynamik untersuchte und sie auf das Universum als Ganzes anwendete, kam er (1852) zu der falschen Schlussfolgerung über die Unvermeidlichkeit des „thermischen Todes des Universums“ (die Hypothese des thermischen Todes des Universums). Die Illegalität dieses Ansatzes und der Irrtum der Hypothese wurde von L. Boltzmann bewiesen.

Im selben Jahr, im Alter von 27 Jahren, wurde Thomson Mitglied der Royal Society of London – der English Academy of Sciences. Im Jahr 1852 führte Thomson zusammen mit dem englischen Physiker James Joule eine berühmte Studie über die Abkühlung von Gasen während der Expansion ohne Arbeitsleistung durch, die als Übergangsschritt von der Theorie der idealen Gase zur Theorie der realen Gase diente. Sie fanden heraus, dass die Temperatur eines Gases abnimmt, wenn es adiabatisch (ohne Energiezufuhr von außen) durch eine poröse Trennwand strömt. Dieses Phänomen wird „Joule-Thomson-Effekt“ genannt. Etwa zur gleichen Zeit entwickelte Thomson eine thermodynamische Theorie thermoelektrischer Phänomene.

1852 heiratete der Wissenschaftler Margaret Crum, in die er seit seiner Kindheit verliebt war. Er war glücklich, aber das Glück währte leider nicht lange. Bereits während der Flitterwochen verschlechterte sich Margarets Gesundheitszustand stark. Die nächsten 17 Jahre in Thomsons Leben waren verdunkelt ständige Sorgen für die Gesundheit der Frau und fast alles Freizeit Der Wissenschaftler widmete sich der Fürsorge für sie.

Zusätzlich zu seinen Arbeiten zur Thermodynamik untersuchte Thomson elektromagnetische Phänomene. So veröffentlichte er 1853 einen Artikel „On Transient Electric Currents“ und legte damit den Grundstein für die Theorie elektromagnetischer Schwingungen. Betrachtet man die zeitliche Änderung der elektrischen Ladung eines kugelförmigen Körpers, wenn man ihn über einen dünnen Leiter (Draht) mit der Erde verbindet, stellte Thomson fest, dass gedämpfte Schwingungen mit bestimmten Eigenschaften entstehen, abhängig von der elektrischen Kapazität des Körpers, dem Widerstand des Leiter und der elektrodynamischen Kapazität. Anschließend wurde die Formel, die die Abhängigkeit der Periode freier Schwingungen in einem Stromkreis ohne Widerstand von den angegebenen Werten widerspiegelt, „Thomsons Formel“ genannt (obwohl er diese Formel nicht selbst abgeleitet hat).

Schließlich verband der Wissenschaftler 1855 zwei Bereiche seiner wissenschaftlichen Interessen und begann, thermoelektrische Prozesse zu untersuchen. Er entwickelte eine thermodynamische Theorie thermoelektrischer Phänomene. Viele solcher Phänomene waren bereits bekannt, einige wurden von Thomson selbst entdeckt. Im Jahr 1856 entdeckte er den dritten thermoelektrischen Effekt – den Thomson-Effekt (die ersten beiden waren das Auftreten von Thermo-EMK und die Freisetzung von Peltier-Wärme), der in der Freisetzung des sogenannten bestand. „Thomson-Wärme“, wenn bei Vorhandensein eines Temperaturgradienten Strom durch einen Leiter fließt. Das Erstaunlichste ist, dass Thomson diese Entdeckung nicht experimentell durchgeführt hat, sondern sie auf der Grundlage seiner Theorie vorhergesagt hat. Und das zu einer Zeit, als die Wissenschaftler noch nicht einmal einigermaßen richtige Vorstellungen über die Natur des elektrischen Stroms hatten! Thomsons Berechnung der Molekülgrößen auf der Grundlage von Messungen der Oberflächenenergie eines Flüssigkeitsfilms war für die Bildung atomistischer Konzepte von großer Bedeutung. 1870 stellte er die Abhängigkeit der Elastizität von gesättigtem Dampf von der Form der Flüssigkeitsoberfläche fest.

Thomson war eng mit einem anderen in Irland geborenen Physiker, George Gabriel Stokes, verbunden. Sie lernten sich in Cambridge kennen und blieben für den Rest ihres Lebens enge Freunde und tauschten mehr als 650 Briefe aus. Ein Großteil ihrer Korrespondenz betrifft Forschung in Mathematik und Physik. Ihre Gedanken ergänzten sich, und in manchen Fällen waren die Gedanken so einig, dass niemand sagen konnte (oder sich darum kümmerte), wer zuerst eine Idee geäußert hatte. Das vielleicht berühmteste Beispiel ist der Satz von Stokes aus der Vektoranalyse, der es ermöglicht, Integrale über eine geschlossene Kontur in Integrale über eine von dieser Kontur aufgespannte Fläche umzuwandeln und umgekehrt. Dieser Satz wurde tatsächlich in einem Brief von Thomson an Stokes formuliert und sollte daher „Satz von Thomson“ genannt werden.

In den fünfziger Jahren begann sich Thomson auch für die Frage der transatlantischen Telegraphie zu interessieren; Angeregt durch die Misserfolge der ersten praktischen Pioniere untersuchte Thomson theoretisch die Frage der Ausbreitung elektrischer Impulse entlang von Kabeln und kam zu Schlussfolgerungen von größter praktischer Bedeutung, die es ermöglichten, Telegrafie über den Ozean durchzuführen. Unterwegs leitet Thomson die Bedingungen für die Existenz einer oszillierenden elektrischen Entladung ab (1853), die später von Kirchhoff (1864) erneut gefunden wurde und die Grundlage der gesamten Lehre von den elektrischen Schwingungen bildete. Die Expedition zur Verlegung des Kabels führte Thomson in die Bedürfnisse maritimer Angelegenheiten ein und führte zur Verbesserung des Lots und des Kompasses (1872–1876). Er entwickelte und patentierte einen neuen Kompass, der stabiler war als die damals existierenden Kompasse und die mit den Stahlrümpfen von Schiffen verbundene Abweichung beseitigte. Zunächst stand die Admiralität der Erfindung skeptisch gegenüber. „Der Kompass ist zu empfindlich und wahrscheinlich sehr zerbrechlich“, so das Fazit einer der Kommissionen. Als Reaktion darauf warf Thomson den Kompass in den Raum, in dem sich die Kommission traf, und der Kompass wurde nicht beschädigt. Die Marinebehörden waren schließlich von der Stärke des neuen Kompasses überzeugt und 1888 wurde er von der gesamten Flotte übernommen. Thomson erfand außerdem einen mechanischen Gezeitenvorhersager und entwickelte ein neues Echolot, mit dem die Tiefe unter einem Schiff schnell und, was noch wichtiger ist, während der Fahrt des Schiffes ermittelt werden konnte.

Nicht weniger berühmt waren William Thomsons Ansichten zur thermischen Geschichte der Erde. Sein Interesse an diesem Thema wurde 1844 geweckt, als er noch ein Jungstudent in Cambridge war. Später kehrte er mehrmals darauf zurück, was ihn schließlich in Konflikt mit anderen berühmten Wissenschaftlern brachte, darunter John Tyndall, Thomas Huxley und Charles Darwin. Dies lässt sich an Darwins Beschreibung von Thomson als „abscheulichem Gespenst“ und an Huxleys predigendem Eifer bei der Förderung der Evolutionstheorie als Alternative zum religiösen Glauben erkennen. Thomson war Christ, aber es ging ihm nicht darum, eine wörtliche Interpretation der Einzelheiten der Schöpfung zu verteidigen; zum Beispiel diskutierte er gerne das Thema, dass ein Meteorit Leben auf die Erde gebracht habe. Thomson verteidigte und förderte jedoch zeitlebens stets gute Wissenschaft. Er glaubte, dass Geologie und Evolutionsbiologie im Vergleich zur Physik, die auf strenger Mathematik basierte, unterentwickelt seien. Tatsächlich glaubten viele Physiker jener Zeit nicht, dass Geologie und Biologie überhaupt Wissenschaften seien. Um das Alter der Erde abzuschätzen, nutzte William Thomson die Methoden seines Lieblings-Fourier. Er berechnete, wie lange es dauerte, bis die geschmolzene Kugel auf ihre aktuelle Temperatur abgekühlt war. Im Jahr 1862 schätzte William Thomson das Alter der Erde auf 100 Millionen Jahre, doch 1899 revidierte er die Berechnungen und reduzierte die Zahl auf 20–40 Millionen Jahre. Biologen und Geologen brauchten eine hundertmal größere Figur. Die Divergenz zwischen den Theorien wurde erst zu Beginn des 20. Jahrhunderts gelöst, als Ernest Rutherford erkannte, dass die Radioaktivität in Gesteinen einen inneren Mechanismus zur Erwärmung der Erde darstellte, der die Abkühlung verlangsamte. Dieser Prozess führt dazu, dass das Alter der Erde über das von Thomson vorhergesagte Maß hinaus ansteigt. Moderne Schätzungen gehen von einem Wert von mindestens 4600 Millionen Jahren aus. Die Entdeckung eines Gesetzes, das die Freisetzung thermischer Energie mit dem radioaktiven Zerfall in Verbindung bringt, im Jahr 1903 veranlasste ihn nicht, seine eigenen Schätzungen zum Alter der Sonne zu ändern. Aber da die Radioaktivität entdeckt wurde, als Thomson über 70 Jahre alt war, kann man es ihm verzeihen, wenn er ihre Rolle in der Forschung, die er in seinen Zwanzigern begann, nicht berücksichtigte.

W. Thomson verfügte auch über großes pädagogisches Talent und kombinierte perfekt theoretischen Unterricht mit praktischer Ausbildung. Seine Vorlesungen über Physik wurden von Demonstrationen begleitet, an denen Thomson die Studenten umfassend beteiligte, was das Interesse der Zuhörer weckte. An der Universität Glasgow gründete W. Thomson das erste physikalische Labor in Großbritannien, in dem viele originelle wissenschaftliche Studien durchgeführt wurden und das eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der physikalischen Wissenschaften spielte. Zunächst war das Labor in ehemaligen Hörsälen, einem alten, verlassenen Weinkeller und einem Teil des alten Professorenhauses untergebracht. 1870 zog die Universität in einen prächtigen Neubau um, der großzügige Laborräume zur Verfügung stellte. Thomsons Kanzel und sein Haus waren die ersten in Großbritannien, die elektrisch beleuchtet wurden. Die erste Telefonleitung des Landes verkehrte zwischen der Universität und den Werkstätten von White, in denen physikalische Instrumente hergestellt wurden. Die Werkstätten wuchsen zu einer Fabrik mit mehreren Etagen heran, die im Wesentlichen zu einer Außenstelle des Labors wurde.

Es heißt, dass Lord Kelvin eines Tages gezwungen war, seine Vorlesung abzusagen, und an die Tafel schrieb: „Professor Thomson wird heute nicht zu seinen Vorlesungen kommen.“ Die Studenten beschlossen, sich über den Professor lustig zu machen und strichen den Buchstaben „c“ im Wort „Klassen“. Als Thomson am nächsten Tag die Inschrift sah, war er nicht überrascht, löschte einen weiteren Buchstaben im selben Wort und ging schweigend. (Wortspiel: Klassen – Klassen, Schüler; Mädels – Herrinnen, Esel – Esel.)

Margaret starb am 17. Juni 1870. Danach beschloss der Wissenschaftler, sein Leben zu ändern, sich mehr Zeit zum Ausruhen zu nehmen und kaufte sogar einen Schoner, auf dem er mit Freunden und Kollegen Spaziergänge machte. Im Sommer 1873 leitete Thomson eine weitere Kabelverlegungsexpedition. Aufgrund einer Beschädigung des Kabels musste die Besatzung einen 16-tägigen Zwischenstopp auf Madeira einlegen, wo sich der Wissenschaftler mit der Familie von Charles Blandy anfreundete, insbesondere mit Fanny, einer seiner Töchter, die er im folgenden Sommer heiratete.

Neben wissenschaftlichen, Lehr- und Ingenieurtätigkeiten nahm William Thomson zahlreiche ehrenamtliche Aufgaben wahr. Dreimal (1873–1878, 1886–1890, 1895–1907) wurde er zum Präsidenten der Royal Society of Edinburgh gewählt und leitete von 1890 bis 1895 die Royal Society of London. 1884 reiste er in die USA, wo er eine Reihe von Vorträgen hielt. Thomsons außergewöhnliche Leistungen in der reinen und angewandten Wissenschaft wurden von seinen Zeitgenossen voll und ganz geschätzt. Im Jahr 1866 erhielt William den Adelstitel und im Jahr 1892 verlieh ihm Königin Victoria für seine wissenschaftlichen Leistungen den Adelsstand mit dem Titel „Baron Kelvin“ (nach dem Namen des Flusses Kelvin, der in Glasgow fließt). Leider wurde William nicht nur der erste, sondern auch der letzte Baron Kelvin – seine zweite Ehe erwies sich wie seine erste als kinderlos. Der fünfzigste Jahrestag seiner wissenschaftlichen Tätigkeit wurde 1896 von Physikern auf der ganzen Welt gefeiert. An der Ehrung Thomsons nahmen Vertreter verschiedener Länder teil, darunter der russische Physiker N.A. Umov; 1896 wurde Thomson zum Ehrenmitglied der St. Petersburger Akademie der Wissenschaften gewählt. Im Jahr 1899 gab Kelvin seinen Lehrstuhl in Glasgow auf, obwohl er sein Studium der Naturwissenschaften nicht aufgab.

Im sehr Ende des 19. Jahrhunderts ca., 27. April 1900, hielt Lord Kelvin an der Royal Institution einen berühmten Vortrag über die Krise der dynamischen Theorie von Licht und Wärme mit dem Titel „Die Wolken des neunzehnten Jahrhunderts über der dynamischen Theorie von Wärme und Licht“. Darin sagte er: „Die Schönheit und Klarheit der dynamischen Theorie, nach der Wärme und Licht Bewegungsformen sind, werden derzeit von zwei Wolken überschattet. Die erste davon ... ist die Frage: Wie kann sich die Erde hindurchbewegen.“ ein elastisches Medium, das im Wesentlichen leuchtender Äther ist? Die zweite ist die Maxwell-Boltzmann-Doktrin der Energieverteilung.“ Lord Kelvin schloss seine Diskussion der ersten Frage mit den Worten: „Ich fürchte, dass wir die erste Wolke vorerst als sehr dunkel betrachten müssen.“ Ein Großteil des Vortrags war den Schwierigkeiten gewidmet, die mit der Annahme einer gleichmäßigen Energieverteilung über die Freiheitsgrade verbunden sind. Dieses Thema wurde in diesen Jahren im Zusammenhang mit unüberwindbaren Widersprüchen hinsichtlich der spektralen Verteilung der Schwarzkörperstrahlung ausführlich diskutiert. Lord Kelvin fasst die erfolglose Suche nach einem Weg zur Überwindung von Widersprüchen zusammen und kommt zu diesem eher pessimistischen Schluss der einfachste Weg besteht einfach darin, der Existenz dieser Wolke keine Beachtung zu schenken. Die Einsicht des ehrwürdigen Physikers war erstaunlich: Er fand genau zwei Schmerzstellen zeitgenössische Wissenschaft. Ein paar Monate später, in letzten Tage Im 19. Jahrhundert veröffentlichte M. Planck seine Lösung für das Problem der Schwarzkörperstrahlung und führte das Konzept der Quantennatur der Strahlung und der Lichtabsorption ein. Fünf Jahre später, 1905, veröffentlichte A. Einstein das Werk „Über die Elektrodynamik von Moving Bodies“, in dem er die spezielle Relativitätstheorie formulierte und die Frage nach der Existenz des Äthers verneinte. Hinter den beiden Wolken am Physikhimmel befanden sich also die Relativitätstheorie und die Quantenmechanik – die grundlegenden Grundlagen der heutigen Physik.

Die letzten Lebensjahre von Lord Kelvin waren die Zeit, in der viele grundlegend neue Dinge in der Physik auftauchten. Die Ära der klassischen Physik, in der er einer der hellsten Köpfe war, ging zu Ende. Das Zeitalter des Quanten- und Relativismus war bereits nicht mehr fern, und er machte Schritte in diese Richtung: Er interessierte sich sehr für Röntgenstrahlen und Radioaktivität, er führte Berechnungen zur Bestimmung der Größe von Molekülen durch, stellte eine Hypothese über die Struktur von Atomen auf und unterstützte aktiv die Forschung von J. J. Thomson in dieser Richtung. Allerdings kam es zu einigen Zwischenfällen. Bereits 1896 stand er den Nachrichten über Wilhelm Conrad Röntgens Entdeckung spezieller Strahlen, die das Sehen ermöglichten, skeptisch gegenüber Interne Struktur menschlicher Körper Er bezeichnete diese Nachricht als übertrieben, ähnele einer gut geplanten Falschmeldung und erfordere eine sorgfältige Überprüfung. Und ein Jahr zuvor sagte er: „Flugzeuge, die schwerer als Luft sind, sind unmöglich.“ Im Jahr 1897 stellte Kelvin fest, dass das Radio keine Zukunftsaussichten habe.

Lord William Kelvin starb am 17. Dezember 1907 im Alter von 83 Jahren in Largs (Schottland), nahe Glasgow. Die Verdienste dieses Königs der Physik des viktorianischen Zeitalters für die Wissenschaft sind unbestreitbar groß, und seine Asche ruht zu Recht in der Westminster Abbey neben der Asche von Isaac Newton. Nach ihm blieben 25 Bücher, 660 wissenschaftliche Artikel und 70 Erfindungen. Im Biogr.-Wurf. Das Handwörterbuch Poggendorffa (1896) enthält eine Liste von etwa 250 Artikeln (ohne Bücher) von Thomson.