Читать «Физике становится тепло. Лорд Кельвин. Классическая термодинамика» онлайн

Введение

В газете The Evening News — городском издании Сан-Хосе (Калифорния) — 16 июля 1901 года была опубликована новость, озаглавленная «Нехватка кислорода». Говорилось в ней следующее: «На недавней лекции лорд Кельвин выразил свою тревогу по поводу растраты кислорода, вызванной современными промышленными процессами. Он предположил, что если положение дел не изменится, то примерно через 500 лет количество этого газа, оставшееся на Земле, будет недостаточным для поддержания жизни. [...] В соответствии с расчетами лорда Кельвина, при сохранении современных тенденций кислорода и топлива хватит примерно до 2400 года. Следовательно, если к этому времени человеческий род не вымрет из-за отсутствия топлива, то вполне возможно, что он погибнет от удушья».

Лордом Кельвином был Уильям Томсон, профессор кафедры натурфилософии в Университете Глазго. Его современников довольно сильно поразила мысль о гипотетической нехватке кислорода, с которой человечество может столкнуться. Однако предсказание лорда Кельвина, совершенно справедливое в части истощения запасов углеводородов, не было таковым для кислорода. Ученый считал единственным источником необходимого для жизни газа фотосинтез, но он не знал подробностей этого процесса и в целом не был знаком с циклом выработки кислорода, так что его прогноз оказался ошибочным. И это не единственный случай, когда лорд Кельвин ошибался. Но что же роднит все его прогнозы? Это, без сомнений, стойкое желание ученого применять законы физики к любым научным и техническим проблемам. Независимо от правоты лорда Кельвина, его стремление формулировать задачи и подходить к их решению с физико-математической точки зрения превратило ученого в значительную фигуру в современной ему науке. Он был одним из наиболее выдающихся физиков в истории, хотя многое в его деятельности действительно довольно спорно.

Жизнь лорда Кельвина протекала в викторианскую эпоху. Современник королевы Виктории (1819-1901) - ученый был на пять лет ее моложе и пережил ее почти на семь лет - был свидетелем и участником бесчисленного количества фактов, примечательных для науки в целом и для физики в частности. Как физик-математик и инженер, он решительно повлиял на развитие механистической картины мира, преобладавшей в течение XIX века, и был свидетелем ее блеска. Ученый сосредоточил свои усилия на применении этой модели к различным областям физики, особенно к термодинамике и электромагнетизму. Некоторые его работы в этой области были основополагающими, поскольку давали ответ на главные вопросы термодинамики, а также помогли другим уточнить и довести до совершенства свои теории, как в случае с Максвеллом и его уравнениями электромагнитного поля.