Mathématiciens

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William Thomson (Lord Kelvin)

Date de naissance:

Endroit de naissance:

Date de la mort:

Endroit de la mort:

26 June 1824

Belfast, Ireland

17 Dec 1907

Netherhall (near Largs), Ayrshire, Scotland

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William Thomson 's père, James Thomson, avait initialement l'intention de devenir un ministre de l'Eglise presbytérienne, mais a opté pour une carrière universitaire comme un mathématicien. William's mère est morte quand il avait six ans et à partir de ce moment, il a été élevé par son père. James Thomson a été le professeur de génie à Belfast au moment de la naissance de William et, lorsque William âge de huit ans, son père James a été nommé à la chaire de mathématiques à l'Université de Glasgow. James Thomson a une dominante père qui a sa famille dans une stricte presbytérienne de mode. William a écrit la soeur de cette enfance:

Notre père à nous lire régulièrement chaque dimanche matin des chapitres dans l'Ancien Testament, et le soir, certains dans le Nouveau.

Toutefois, malgré son père étant très strictes, il avait une relation très étroite avec William. C'est de son père que William et apprendre les mathématiques à un très jeune âge, il est devenu un mathématicien accompli en connaissance des derniers développements en la matière.

William assisté à l'Université de Glasgow à partir de l'âge de 10. Cette jeune âge n'est pas tout à fait inhabituel que comme on pourrait le croire, au temps que les universités en Écosse dans une certaine mesure en concurrence avec les écoles pour les plus jeunes élèves pu. Thomson a commencé ce que nous pourrions envisager de travail de niveau universitaire en 1838 quand il avait 14 ans. Dans la session 1838-39, il a étudié l'astronomie et la chimie. L'année suivante, il a pris des cours de philosophie naturelle (aujourd'hui appelé la physique) qui comprenait une étude de la chaleur, l'électricité et du magnétisme. Son Essai sur la figure de la Terre lui a valu une médaille d'or de l'Université de Glasgow où il était de 15 ans et il est vraiment un travail remarquable, contenant d'importantes idées qui est retourné à Thomson tout au long de sa vie.

À la fin de la session 1839-40 Thomson lire Fourier de l 'La Théorie analytique de la chaleur d'un ouvrage sur l'application de mathématiques résumé de flux de chaleur. Plus tard, il écrit:

J'ai pris de Fourier de la Bibliothèque de l'Université, et dans une quinzaine de jours, j'ai eu maîtrisé - va bien au travers.

En fait, il a été un vif intérêt parmi les conférenciers à Glasgow à ce moment-là en français approche mathématique de la science physique. En particulier, les travaux de Lagrange, Laplace, Legendre, Fresnel et Fourier ont été traités avec "révérence" pour utiliser un mot qui Thomson lui-même par la suite utiliser pour décrire l'attitude que ses chargés de cours a la réalisation de ces mathématiciens français. En fait, Thomson Laplace également lire l 'Mécanique céleste en session 1839-40 et s'est rendu à Paris au cours de cette session. Wilson, écrit, décrit Thomson ans en premier cycle Glasgow comme suit:

... de 1838 à 1841, William semble être devenue une connaissance approfondie du phénomène de la chaleur, l'électricité et le magnétisme. Meikleham [le professeur de philosophie naturelle] manifestement encouragé quelque chose d'une vue unifiée de ces branches de la philosophie naturelle. Non seulement ses professeurs lui mettre en contact avec beaucoup plus moderne expérimentale et la recherche mathématique, mais ils ont également exprimé l'idéal de mathematising théorie physique, même si aucun d'entre eux était lui-même un capitaine de ce bateau.

En 1841, Thomson Cambridge et est entré dans la même année son premier document a été publié. Ce document Fourier expansions de fonctions en série trigonométrique a été écrit pour défendre Fourier 's mathématiques contre la critique du professeur de mathématiques à l'université d'Edimbourg. Un constat plus important document sur le mouvement uniforme de la chaleur et son lien avec la théorie mathématique de l'électricité a été publié en 1842 tandis que Thomson est en train d'étudier pour les examens Tripos mathématiques à Cambridge.

À Cambridge Thomson a été entraînée par William Hopkins, un célèbre entraîneur de Cambridge qui a joué un rôle plus important que les enseignants. Malgré les efforts de Babbage, Herschel et Peacock pour introduire le nouveau français en mathématiques de Cambridge, le style de The Mathematical Tripos prises par Thomson laisse encore beaucoup à désirer. Herschel et Babbage a mené certaines expériences sur le magnétisme en 1825, mettre au point des méthodes introduites par Arago, mais rien sur la chaleur, l'électricité ou le magnétisme étaient entrés dans le programme du Tripos.

Thomson a pris la dernière partie de la mathématique Tripos examens en 1845. Il est titulaire d'un BA et il a terminé deuxième Wrangler (classée au deuxième rang dans la liste de ces obtention d'un diplôme de première classe). D'autres examens l'a vu devenir la First Smith prizeman et il a été élu membre de Peterhouse. Aussi en 1845 Thomson George Green lire des travaux qui aurait dû avoir une influence majeure sur l'orientation de ses recherches. Son intérêt pour l'approche française, et les conseils de son père, signifie qu'à l'issue de son diplôme Thomson se rend à Paris. Là, il a travaillé dans le laboratoire de physique-Henri Victor Regnault et il n'a pas tardé à prendre part à des discussions profondes avec Biot, Cauchy, Liouville, Dumas, et Sturm.

Peut-être les plus rentables que les discussions avaient Thomson à Paris avec Liouville. C'est à Liouville de la requérante que Thomson a commencé à essayer de rassembler les idées de Faraday, Coulomb et Poisson électrique sur la théorie. Idées de l'action à distance »ou les propriétés des« éther », et des idées d'un« fluide électrique »sont difficiles à unifier. Il ya eu des problèmes de savoir si ou non un «fluide électrique» était une entité physique avec les propriétés d'un fluide. Thomson a été amené à étudier l'ensemble une méthodologie de la science physique, en distinguant «physique» des parties d'une théorie de 'mathématique' parties.

En 1846, le président de la philosophie naturelle à Glasgow est devenu vacant. Thomson père a usé de son influence dans l'Université pour aider son fils devenu le premier candidat pour le poste. Thomson retour de Paris et à Glasgow, en 1846, a été élu à l'unanimité naturelles professeur de philosophie à l'Université. En 1847-49 il a collaboré avec Stokes sur hydrodynamiques études, qui s'applique à Thomson électriques et la théorie atomique. Cette collaboration avec Stokes devait durer plus de cinquante ans avec de fréquentes lettres sur les questions scientifiques sont échangées. Beaucoup de ces lettres ont survécu, par exemple des copies de 407 lettres de Thomson à Stokes et 249 lettres de Stokes de Thomson ont été publiés. Beaucoup de ces lettres discuter des similitudes mathématiques de la théorie de la chaleur et la théorie des fluides. Par exemple Stokes a écrit à Thomson en 1847 (voir par exemple):

Qu'est-ce une relation intime existe entre les considérations mathématiques qui sont applicables à la chaleur, le mouvement du fluide, et l'attraction.

Les études thermodynamiques de Thomson l'a amené à proposer une échelle absolue de température en 1848. En valeur absolue, échelle qu'il a été proposé sur la base de ses études de la théorie de la chaleur, en particulier la théorie proposée par Sadi Carnot et développé plus tard par Clapeyron. Le Kelvin échelle de température absolue, comme il est maintenant connu, a été précisément défini beaucoup plus tard après la conservation de l'énergie se sont mieux compris. Elle tire son nom du titre, le baron Kelvin de Largs, que Thomson a reçu du gouvernement britannique en 1892, et nommé d'après Thomson en raison de sa proposition dans ce document de 1848.

Thomson travaux sur la chaleur, et ses défauts, est décrit dans pleinement. L'auteur résume ses conclusions:

... Thomson publiés entre 1849 et 1852 trois documents d'influence sur la théorie de la chaleur. Toutefois, les historiens des sciences ont déjà appelé l'attention sur Thomson difficultés à concilier un principe formulé par James Prescott Joule avec un autre principe formulé par Nicolas Léonard Sadi Carnot, et à des erreurs de Thomson dans ses calculs. Dans l'intervalle, Rudolf Julius Emmanuel Clausius concilie les deux principes, et en 1854, il découle une expression pour le principe de Carnot. ... il est fondamental de Clausius' s raisonnement qu'il a pris à sa conséquence ultime au sens de principe de Carnot comme une "valorisation" état. Thomson en quelque sorte laisser le sens de "valorisation" lui échapper. De ceux-ci sont venus ses ennuis. Il semble avoir été tellement obsédé par ses difficultés initiales qu'il a mis l'accent sur l'irréversibilité et sur la conservation de l'énergie, l'absence de «tout le reste».

En 1852, Thomson a observé ce qui est maintenant appelé le Joule-Thomson effet, à savoir la baisse de température d'un gaz quand il se développe en vase clos. Joule idées sur la chaleur venait à changer le point de vue de Thomson au fil des ans. Thomson est venu à croire en une théorie dynamique de la chaleur et, en 1872, il a écrit sur la façon dont ses vues étaient dirigés vers cette approche (voir, par exemple):

... [Avant 1847], je n'ai pas ... savoir la motion est l'essence même de ce qui a jusqu'à présent été appelé question. À la réunion 1847 de l'Association britannique à Oxford, j'ai appris de Joule dynamique théorie de la chaleur, et a été forcé d'abandonner à la fois beaucoup et peu à peu d'année en année, tous les autres, statiques préjugés concernant les causes profondes des phénomènes apparemment statiques.

La théorie dynamique de la chaleur ont conduit Thomson pense aussi à une dynamique de la théorie de l'électricité et du magnétisme. En 1856, il a envoyé un document à ce sujet à la Société royale de Londres intitulé illustrations dynamiques de l'magnétique rotatif et hélicoïdale effets de transparence sur les organes de la lumière polarisée. Il a expliqué son idée de l'électricité dans ces mots, quelques années plus tard (voir):

... on peut concevoir que l'électricité elle-même doit être compris comme pas un accident, mais l'essence de la matière. Quelle que soit l'électricité est, il semble tout à fait certains que l'électricité est en mouvement de chaleur, et qu'un certain alignement des axes de la révolution dans cette motion est magnétisme ...

Ce travail par Thomson en 1856 sur l'électricité et le magnétisme est important car il est de ces idées qui ont conduit Maxwell à développer sa remarquable nouvelle théorie de l'électromagnétisme. On pourrait penser que Thomson aurait appuyé Maxwell avec impatience l 'théorie que son propre travail a contribué à créer, mais ce n'était pas le cas. Thomson a des idées de son propre qui espère-t-il conduire à une théorie unificatrice, et ses idées lui a pris de plus en plus d'accepter ceux de Maxwell. Le vortex motion qui Thomson a publié en 1867, a exposé ses idées. Le document commence ainsi:

Les travaux mathématiques du présent document a été réalisé pour illustrer l'hypothèse que l'espace est occupé de façon continue par un frottement fluide incompressible agi par aucune force, et que les phénomènes matériels de toutes sortes dépendent uniquement sur les motions créé dans le fluide.

Toutefois, Thomson initiale de l'espoir que sa théorie pourrait expliquer l'électromagnétisme, la lumière, la gravité, et des processus chimiques s'est évanouie lentement. Selon l'auteur fait valoir l'importance de Thomson électromagnétique de travail en dépit de son échec:

Nous tenons à souligner Thomson souvent sous-estimé bien-fondé de la théorie du champ électromagnétique. W Thomson est le premier qui a tenté de traiter mathématiquement Faraday 's conception de lignes de force, et il présente JC Maxwell aux problèmes des champs électromagnétiques non seulement par ses oeuvres, mais aussi par son initiative personnelle.

L'auteur de la biographie de Thomson, met en avant l'idée que, pendant la première moitié de Thomson de carrière, il semblait incapable de se tromper alors que pendant la seconde moitié de sa carrière, il semble incapable d'avoir raison. Cela semble trop extrême un point de vue, mais Thomson a refusé d'accepter des atomes, son opposition à des théories de Darwin, sa mauvaise spéculations quant à l'âge de la Terre et le Soleil, et son opposition à Rutherford idées de la radioactivité, certainement mettre du côté des perdants de nombreux arguments plus tard dans sa carrière.

Ayant étudié certaines de Thomson de contributions à la recherche, laissez-nous des commentaires sur les innovations qu'il introduit dans l'enseignement à l'Université de Glasgow. Il a présenté les travaux de laboratoire dans le cursus, de maintien de cette partie du travail distincte de la mathématique. Il a encouragé les meilleurs étudiants en offrant des prix. Certains prix ont été décernés aux meilleurs étudiants, un vote organisé parmi les élèves pour déterminer le destinataire. Il y avait également des prix qui Thomson a donné à l'élève qu'il a jugés les plus méritants.

Non seulement Thomson prendre une vue unifiée du monde physique dans ses recherches, mais ce qu'il a accompli dans son enseignement. Un de ses élèves, qui ont assisté à Thomson de conférences 1859-60, a écrit (voir):

Son impulsion était de corréler les phénomènes et de parvenir à le principe qui les sous-tendent, et cela lui a apporté une certaine impatience avec des branches de la science qui sont encore en phase d'observation, et pas encore entré en vertu de lois mécaniques. D'où les plus brillants de poids et une partie de son cours était à la fin, quand il a résumé son enseignement généralisé et l'énergie, et la corrélation des forces physiques ...

Un autre de Thomson de la célèbre pièce de travail a été son projet commun avec Tait pour produire leur texte célèbre Traité de la philosophie naturelles dont ils ont commencé à travailler dans le début des années 1860. Ils ont travaillé en affichant un bloc-notes en arrière et en avant les uns aux autres sur ce vaste projet qui Thomson envisagées comme couvrant toutes les théories physiques. De nombreux volumes ont été destinés, mais seules les deux premières sont jamais écrits qui portent sur la cinématique et dynamique. Ces volumes ont été remarquables qui est devenu la norme pour les textes de nombreuses générations de scientifiques.

Thomson atteint sa plus grande notoriété grâce à un événement que nous avons encore à discuter. Il a toujours été très intéressés par l'amélioration des instruments de physique, et Thomson a conçu et mis en oeuvre de nombreux nouveaux appareils, y compris le miroir-galvanomètre qui a été utilisé dans le premier télégraphe succès durable dans les transmissions par câble transatlantique sous-marin. Thomson a rejoint un groupe d'industriels dans le milieu des années 1850 sur un projet de poser un câble sous-marin entre l'Irlande et de Terre-Neuve. Il a joué plusieurs rôles dans ce projet, au conseil d'administration et qu'elle est également un conseiller sur les questions théoriques électrique.

L'électricien qui était en charge de l'aspect pratique de cette opération était EOW Whitehouse, qui a insisté sur l'utilisation de son propre système contre les conseils de Thomson. Le câble a été posée en 1858, une tentative ayant échoué l'année précédente lorsque le câble s'est rompue. Après les difficultés initiales de transmettre un signal, il y avait une nette amélioration soudaine et Whitehouse revendiquée succès de son système. Cependant, il fut vite découvert qu'il avait remplacé Thomson-miroir de galvanomètre pour son propre compte des instruments et il y avait une ligne entre furieux Whitehouse, Thomson et les autres administrateurs. Thomson instruments ont été pleinement utilisées pour la troisième tentative de pose d'un câble en 1865 et cela s'est avéré un grand succès avec une transmission rapide des signaux possible.

Pour ses travaux sur le câble transatlantique a été créé Thomson Kelvin Baron de Largs en 1866. Le Kelvin est le fleuve qui traverse les motifs de l'Université de Glasgow et Largs est la ville sur la côte écossaise où Thomson a bâti sa maison. Ainsi que la renommée, sa participation dans le projet de câble télégraphique a conduit à une grande fortune personnelle provoquée par son câble de brevets et de consultation. Il a été en mesure d'acheter une 126-ton yacht (le Lalla Rookh), ainsi que d'une amende maison entourée succession. Le Glasgow Herald a fièrement revendiqué le succès du câble:

Thomson est professeur, l'éminent électricien, sans génie dont la source d'inspiration de cette grande entreprise n'avait pas été si facile à réaliser, pas un homme de Glasgow? Et ont été les principaux instruments électriques employés dans les essais et le travail du câble ne sont pas fabriqués par M. White, l'opticien de cette ville, bien que sous la direction du professeur Thomson orientations?

Thomson publié plus de 600 documents. Il a été élu à la Royal Society en 1851, a reçu sa médaille royale en 1856, a reçu sa médaille Copley en 1883 et a servi son président de 1890 à 1895. En plus de ses activités avec la Société royale, comme on pourrait s'y attendre d'un tel éminent professeur écossais, il a servi la Société royale d'Edimbourg pendant de nombreuses années. Il a rempli trois mandats comme président de cette Société, d'abord de 1873 à 1878, pour la deuxième fois de 1886 à 1890, et pour la troisième fois de 1895 jusqu'à sa mort en 1907. Thomson servi comme président du encore une troisième société quand il a été élu président de l'Association britannique pour l'avancement des sciences en 1871.

La capacité de Thomson comme un chargé de cours a été moins impressionnants:

Comme un professeur, il a plutôt tendance à laisser son sujet s'enfuir avec lui. Lorsque cela s'est produit, les limites de temps sont devenus des petits compte, et son public, mais peu de compréhension de ce qu'il disait, ont été fein à se contenter de repos en admirant la vivacité de sa manière (qui était assez souligné par ailleurs que par la légère claudication de dont il a souffert) et le vif zeste avec laquelle il revelled dans les subtilités de la question en main.


Source:School of Mathematics and Statistics University of St Andrews, Scotland