لرد کلوین که بود؟ زندگینامه و دستاوردهای علمی او

در سال ۱۸۳۴ ویلیام تامسون ۱۹۰۷-۱۸۲۴ در ده‌سالگی وارد دانشگاه گلاسگو شد. بین سال‌های ۱۸۵۲ تا ۱۸۵۹ به هم‌راه جیمز ژول اثر ژول-تامسون را تشریح کرد. در سال ۱۸۵۸ یک دستگاه گیرنده تلگراف به نام «گالوانومتر آیینه دار»، برای استفاده در کابل‌های زیردریایی اختراع کرد و در سال ۱۸۹۲ تامسون به مجلس لردان وارد و به لقب لرد کلوین مفتخر شد.

ویلیام تامسون اسکاتلندی از همان نوجوانی برای رسیدن به موفقیت‌های بزرگ ساخته شده بود؛ فقط در ده سالگی وارد دانشگاه گلاسکو شد! پس از مطالعه مباحث علمی در آن‌جا به کمبریج رفت و در سال ۱۸۴۵ فارغ‌التحصیل شده و سال پس از آن، موقعیتی به عنوان رئیس کرسی فلسفه طبیعی (فیزیک) به وی پیشنهاد شد. پس از پذیرش این مقام به مدت بیش از پنجاه سال در آنجا ماند و در مدت این نیم قرن تسلط بین‌المللی چشم‌گیری را در زمینه کاری خودش تجربه کرد.

ترمودینامیک

فعالیت در این دوره طولانی مدت به تامسون فرصت داد که روی مباحث متنوعی آزمایش انجام دهد که اغلب آن‌ها در محدوده و حوزهٔ فیزیک بودند. اگر چه تاثیر تعیین‌کنندهٔ وی در دو زمینه بود: ترمودینامیک و الکترومغناطیس. مبحث اول شامل کارهای مشترک زیادی با جیمز ژول بوده و دیگری که در حوزهٔ اقتدار بریتانیا در قرن نوزدهم بوده است. وی در بین افرادی بود که قانون اول ترمودینامیک را ارائه کردند. پذیرش گسترده‌تر اصل پایستگی انرژی که می‌گوید انرژی نه می‌تواند به وجود آید و نه از بین برود، در تشریح نظامند تامسون از این موضوع در مقاله‌ای در سال ۱۸۵۲ اتفاق افتاد. علاوه بر این، این اسکاتلندی به طور مستقل اقدام به ارائه و انتشار قانون دوم ترمودینامیک کرد که بنابراین طبیعت یک طرفه جریان گرما را هدایت می‌کند. گرما به طور خودبه‌خود فقط از منبع گرم‌تر به سوی منبع سردتر جریان می‌یابد و گرما هیچ‌گاه از یک منبع سردتر به گرم‌تر نمی‌رود. رودلف کلاوزیوس آلمانی نیز در همان دوره تامسون به نتیجه مشابه دست یافت. تامسون به همراه ژول «اثر ژول-تامسون» را کشف کرد که بنابراین اثر، اغلب گازها در هنگام انبساط دما از دست می‌دهند (از یک سر لوله کوچک) و این موضوع در هنگام فعالیت روی جداسازی مولکول‌ها از هم اتفاق افتاد. این دستاورد در توسعه صنایع سرماسازی در اواخر همان قرن از اهمیت زیادی برخوردار بود. همچنین، تامسون تلاش کرد سن خورشید و زمین را با استفاده از تحقیقات نظری روی مقدار سرد شدن یک کرهٔ گرم، تعیین کند. ولی تخمین‌های وی به طور چشم‌گیری پایین‌تر از نتایج جدید بوده که علت آن ناآگاهی از گرمای تولید شده از طریق پدیده پرتوزایی بوده است.

مقیاس کلوین

یکی از دلایلی که امروزه نام اشرافی تامسون یعنی کلوین ماندگار شده تحقیقاتی است که روی تعریف مقیاس مطلق دما انجام داده است. او به فعالیت‌های نظری دست زد و پیش‌بینی کرد که 273 – درجه سلسیوس نقطه‌ای است که در آن مولکول‌های ماده به حداقل مقدار انرژی خود می‌رسند و هیچ‌چیز نمی‌تواند از این نقطه که «صفر مطلق» نامیده می‌شود، سردتر شود. وی از این طریق مقیاس دمای کلوین را پیشنهاد کرد که درجه‌بندی مشابه مقیاس سلسیوس است ولی صفر درجه کلوین را به عنوان صفر مطلق تعریف کرد. صفر درجه سلسیوس مساوی 16/۲۷۳ کلوین و نقطه‌جوش آب 16/3۷۳ کلوین است. امروزه مقیاس کلوین را جامعهٔ علمی به طور گسترده‌ای بکار می‌برند.

الکترومغناطیس

تامسون در حوزهٔ الکترومغناطیس تحقیقات فاراده را مطالعه کرد و در نظر داشت که چیزی به آن اضافه نموده و یا یافته‌های وی را تایید کند. به ویژه، تلاش کرد برخی مبانی ریاضیاتی ارائه کند که فاراده در هنگام تشریح نظریاتش از آن‌ها برخوردار نبود، تا به این ترتیب به پذیرش نظریه میدان‌های الکترومغناطیسی کمک کند. همچنین او آرایی را برای اصول نظریه الکترومغناطیس نور ارائه کرد، اگرچه در این مورد با توجه به تحقیقات ریاضی‌اش تنها به طور نسبی موفق شد.

لازم بود که بعدها جیمز کلارک مکسول فعالیت‌های فاراده و تامسون را کنار هم قرار دهد و به یک فرضیه قطعی و مناسب از دیدگاه ریاضیاتی تبدیل کند. اما، تامسون ولتاژ صحیح برای کابل‌های سیگنال تلگراف زیر آبی را تعیین کرد و سپس طی پروژه‌ای آن را به صورت کاربردی در آورد که اولین کابل بین‌اقیانوسی در اقیانوس اطلس قرار گرفت و در سال ۱۸۶۶ کامل شد. تامسون به واسطه این موفقیت‌ها ثروتمند شد و در سال ۱۸۹۲ به طبقه لردها ارتقا یافت و در آنجا به نامی که امروزه به آن شهرت دارد، یعنی لرد کلوین، نامیده شد.

دستاوردهای بیشتر

ویلیام تامسون با مشارکت انفرادی در فرایند قرار دادن نخستین کابل بین‌اقیانوسی در اقیانوس اطلس زندگی خود را به خطر انداخت که برای او ثروت زیادی به بار آورد.

او مفهوم‌های صفر مطلق را معرفی کرد که در پایین‌تر از آن هیچ دمایی ممکن نیست. تامسون به عنوان انسانی با علایق متنوع به مسائل زمین فیزیکی در مورد جزرومد، شکل زمین، الکتریسیته جو، مطالعات گرمایی سطح زمین، گردش زمین و زمین مغناطیس پرداخت. او به مدت ۵۳ سال بر کرسی ریاست فلسفه طبیعی دانشگاه گلاسکو نشست.

مقیاس کلوین که عمدتاً برای اهداف علمی به کار می‌رود، صفر مطلق را برابر ۲۷۳- درجه سلسیوس در نظر می‌گیرد.