Физике становится тепло. Лорд Кельвин. Классическая термодинамика - [6]

Шрифт
Интервал

В этих статьях Томсон размышлял над решениями уравнения о переносе тепладля отрицательного времени. Он понимал, что хотя распределение температур в теле с течением времени становится все более однородным (о чем говорил и сам Фурье), но если проанализировать то же самое распределение в обратном временном направлении, можно прийти к решениям, лишенным смысла, особенно если эти решения вычисляются для очень большого отрицательного времени. Другими словами, любое распределение температуры, наблюдаемое в данный момент, может иметь в качестве начального распределения только такое, при котором разница во времени между обоими распределениями конечна. Эти результаты Томсон использовал и в последующие годы: как мы увидим в главе 5, они легли в основу полемики о возрасте Земли, в которой он участвовал.

До этих статей, в феврале 1842 года, Томсон опубликовал еще один доклад, озаглавленный «0 равномерном тепловом движении в твердых однородных телах и его связи с математической теорией электричества», который стал его первой работой в области электромагнетизма. Статья была подготовлена в течение месяцев, предшествовавших приезду Томсона в Кембридж, и в ней молодой ученый провел важные аналогии между явлениями распространения тепла и электрического тока, с одной стороны, и между изотермическими и эквипотенциальными поверхностями - с другой.

На эту работу его вдохновили два великих физика. Первым был Шарль Огюстен де Кулон (1736-1806), изобретший в 1777 году прибор для измерения силы, с которой два электрических заряда воздействуют друг на друга. Этот французский физик и инженер исследовал, как сила взаимодействия зависит от расстояния между зарядами, и в 1785 году сформулировал то, что сегодня известно как закон Кулона, устанавливающий, что взаимодействие между двумя электрическими зарядами прямо пропорционально произведению этих зарядов и обратно пропорционально квадрату расстояния, которое их разделяет.

Вторым физиком был британец Майкл Фарадей ( 17911867), считающийся основателем электромагнетизма и электрохимии. Его главный вклад в науку состоял в открытии электромагнитной индукции. Томсона заинтересовало понятие, введенное Фарадеем для того, чтобы наглядно представить силу, возникающую между электрическими зарядами, - силовые линии, с помощью которых можно описать то, что сегодня известно как электрическое поле.

Уильям заметил, что методы, разработанные Фурье для описания переноса тепла в твердых телах, могут применяться к взаимодействию зарядов, если только правильно определить задействованные в этом величины. В какой-то степени будущий лорд Кельвин смог понять, что распространение тепла в твердом теле понятийно близко тому, как электрическая сила течет через пространство, разделяющее заряды. В результате его расчетов фарадеевы силовые линии выглядели вполне естественно. В то время как закон Кулона позволял только подходить к простым проблемам, касавшимся точечных разрядов, применение Томсоном теории тепла Фурье помогало решать проблемы с распределением заряда более сложной геометрии.


ТРАЙПОС 1845 ГОДА

Отец Томсона хотел, чтобы его сын занял кафедру натуральной философии в Глазго. В конце 1843 года возглавлявшему ее профессору Мейклхему было уже более 70 лет, но Уильяму оставался еще один год учебы в Кембридже. Джеймс Томсон призывал сына ускорить обучение, поскольку состояние здоровья Мейклхема было таким, что он мог оставить должность в любой момент.

С другой стороны, в Университете Глазго существовало некоторое предубеждение против выпускников Кембриджа, которых считали теоретиками, ничего не понимающими в экспериментальной практике. В связи с этим Джеймс посоветовал сыну приобрести необходимый опыт в химической лаборатории, а также в очередной раз напомнил ему, что Уильям должен взрослеть и придерживаться соответствующего поведения:


«Ты должен сформировать свой характер в целом и в научном смысле, чтобы ректор, декан и остальные выборщики, с которыми я обычно взаимодействую, имели основание поддержать тебя, что, с учетом твоей молодости, представляет некоторые сложности».


Однако Уильям видел свое ближайшее будущее другим: он хотел заниматься чистой наукой - например, провести некоторое время во Франции, изучая работы исследователей, которые так сильно повлияли на его видение физики.


ВКЛАД ФАРАДЕЯ

Майкл Фарадей — английский исследователь, который сделал основополагающий вклад в развитие электромагнетизма и электрохимии. Он родился в Ньюингтон-Батсе (Англия) 22 сентября 1791 года и был третьим из четырех детей кузнеца Джеймса Фарадея.

Как и его братья, Майкл смог получить только базовое школьное образование, однако в 1812 году он посещал лекции английского химика Гемфри Дэви, после чего составил толстую книгу заметок и идей, которую отправил знаменитому лектору. Тот сразу же предложил Фарадею должность своего секретаря. Через некоторое время Дэви предоставил юноше место химика-ассистента в лондонском Королевском институте. В 1824 году Фарадей был избран членом Королевского общества. В 1833 году его наставник, филантроп Джон Фуллер, создал кафедру Фуллера в Королевском институте, и Фарадей был ее первым членом, оставаясь на этой должности до конца дней. В 1838 году он был избран членом Академии наук Швеции, а в 1844 году-Франции. В области химии Фарадей разработал степени окисления, являющиеся базовыми в химической формулировке, открыл бензол и одним из первых начал использовать такие термины, как анод, катод, электрод и ион.


Рекомендуем почитать
Исповедь старого солдата

В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.


Ф. В. Булгарин – писатель, журналист, театральный критик

Сборник статей, подготовленных на основе докладов на конференции «Ф. В. Булгарин – писатель, журналист, театральный критик» (2017), организованной журналом «Новое литературное обозрение» и Российской государственной библиотекой искусств, в которой приняли участие исследователи из Белоруссии, Германии, Италии, Польши, России, США, Украины, Эстонии. Статьи посвященных различным аспектам биографии и творчества Ф. В. Булгарина, а также рецепции его произведений публикой и исследователями разных стран.


Записки старика

Дневники Максимилиана Маркса, названные им «Записки старика» – уникальный по своей многогранности и широте материал. В своих воспоминаниях Маркс охватывает исторические, политические пласты второй половины XIX века, а также включает результаты этнографических, географических и научных наблюдений. «Записки старика» представляют интерес для исследования польско-российских отношений. Показательно, что, несмотря на польское происхождение и драматичную судьбу ссыльного, Максимилиан Маркс сумел реализовать свой личный, научный и творческий потенциал в Российской империи. Текст мемуаров прошел серьезную редакцию и снабжен научным комментарием, расширяющим представления об упомянутых М.


Гюго

Виктор Гюго — имя одновременно знакомое и незнакомое для русского читателя. Автор бестселлеров, известных во всём мире, по которым ставятся популярные мюзиклы и снимаются кинофильмы, и стихов, которые знают только во Франции. Классик мировой литературы, один из самых ярких деятелей XIX столетия, Гюго прожил долгую жизнь, насыщенную невероятными превращениями. Из любимца королевского двора он становился политическим преступником и изгнанником. Из завзятого парижанина — жителем маленького островка. Его биография сама по себе — сюжет для увлекательного романа.


Архитектор Сталина: документальная повесть

Эта книга о трагической судьбе талантливого советского зодчего Мирона Ивановича Мержанова, который создал ряд монументальных сооружений, признанных историческими и архитектурными памятниками, достиг высокого положения в обществе, считался «архитектором Сталина».


Чистый кайф. Я отчаянно пыталась сбежать из этого мира, но выбрала жизнь

«Мне некого было винить, кроме себя самой. Я воровала, лгала, нарушала закон, гналась за кайфом, употребляла наркотики и гробила свою жизнь. Это я была виновата в том, что все мосты сожжены и мне не к кому обратиться. Я ненавидела себя и то, чем стала, – но не могла остановиться. Не знала, как». Можно ли избавиться от наркотической зависимости? Тиффани Дженкинс утверждает, что да! Десять лет ее жизнь шла под откос, и все, о чем она могла думать, – это то, где достать очередную дозу таблеток. Ради этого она обманывала своего парня-полицейского и заключала аморальные сделки с наркоторговцами.