Лорд Кельвин. Классическая термодинамика - Антонио М. Лальена Рохо

После успешной прокладки трансатлантического кабеля между Ирландией и Канадой Томсон участвовал в прокладке в 1869 году французского кабеля, соединившего бухту Пти Мину рядом с Брестом (Франция) с Сен-Пьер и Микелоном в Ньюфаундленде (Канада). Позже этот кабель был протянут до Даксбери (Массачусетс, США). Также в 1873 году ученый вместе с Генри Дженкином выполнял функции инженера в Western & Brazilian Telegraph Company, занимавшейся прокладкой кабеля между Рио-де-Жанейро и городом Пара (сегодня Белен) в Бразилии. Уже находясь на борту судна Hooper, направляющегося в Бразилию, они обнаружили, что кабель поврежден, и сделали остановку на Мадейре для починки. Там Томсон познакомился с предпринимателем и владельцем нескольких винных погребов Чарльзом Блэнди. Томсон и Дженкинс показали двум старшим дочерям Блэнди код Морзе, и те сразу же начали практиковаться, подавая с помощью лампы сигналы кораблю, пришвартованному в порту.

Сэр Уильям вернулся на Мадейру в следующем году, на корабле «Яалла Рук». По легенде, с борта корабля он послал сообщение в сторону дома Блэнди: «Выйдешь за меня замуж?» Последовал ответ: «Да». Правда это или нет, однако Томсон и Фрэнсис Анна, вторая дочь Блэнди, 24 июня 1874 года поженились в часовне британского консульства на Мадейре. Через два дня Томсону исполнилось 52 года. Фанни (как все называли Фрэнсис Анну) было 36. Разлучила их только смерть Томсона. Фанни умерла в 1916 году, через девять лет после кончины Уильяма.

Приехав в Великобританию, пара построила себе дом в Нетерхолле, рядом с Ларгсом, примерно в 50 км от Глазго. Это было одним из первых жилищ в Великобритании с электрическим освещением, которое сначала питалось от батарей, а затем - от газовых генераторов. Томсон также оборудовал дома лабораторию - свою третью лабораторию, поскольку на «Лалла Рук» у него тоже было помещение, посвященное экспериментам. Можно сказать, что жизнь Уильяма перевернулась. Энергичная Фанни всегда была готова помочь супругу с социальной стороной его деятельности, в которой тот был не особо искусен.

НОВАТОРСКИЙ ТРАКТАТ

Около 1860 года Томсон начал писать учебник по натуральной философии. Он делал это вместе с Питером Гатри Тэтом ( 1831-1901), шотландским физиком и математиком, занявшим после Форбса кафедру в Эдинбурге. Томсон и Тэт собирались написать трактат, в котором были бы рассмотрены проблемы различных областей физики с точки зрения закона сохранения энергии. Кроме того, они собирались сделать текст полезным для студентов, то есть он не ограничивался бы рассмотрением обычных задач, а охватывал более сложные проблемы, связанные с промышленными разработками (например, паровые машины, телеграфные кабели и так далее). Это был абсолютно новаторский подход. Тэт писал Томсону в 1861 году:

«Я думаю, что мы можем составить в трех средних томах курс экспериментальной физики и математики, более полный, чем существуют (насколько я знаю) на французском и немецком языках. На английском я не знаю ни одного».

Сразу же стало ясно, какие темы следовало осветить в работе: кинематика и динамика, гидростатика и гидродинамика, свойства материи, звук, свет, тепло, электричество и магнетизм - то есть все, что сегодня известно как классическая физика. Томсон и Тэт были первыми, кто решил объединить эти фрагменты знания в одну дисциплину.

Проект учебника по натуральной философии похвален, но он чрезвычайно скучен. В то же время я надеюсь, что он сможет предложить Вам идеи для более ценных работ. Написать такую книгу - значит лучше понять пробелы, которые еще остались в науке.

Герман фон Гельмгольц, письмо Томсону, 1862 год

Однако Тэт во время этой работы столкнулся с гораздо большим количеством трудностей, чем представлял вначале.

Томсон, занятый тысячью вопросов, очень редко подключался к работе, из-за чего Тэт испытывал постоянное разочарование.

«Давай разделим работу и возьмемся за нее. В среднем три или четыре (или даже меньше) часов в день приведут нас к книге через шесть недель», — писал Тэт в 1861 году. «Я сейчас пошлю тебе просмотренные заголовки, чтобы ты смог оценить, соответствуют ли они твоим представлениям, которые, признаюсь, я не смог четко понять из твоих записей»,— таким было другое его сообщение, датированное началом 1862 года. «Я бы хотел, чтобы ты вернул мой набросок главы о свойствах материи с твоими исправлениями и прочим, и как только она будет готова, я перепишу ее тщательно и полно», — торопил он коллегу, когда спустя некоторое время от Томсона по-прежнему не было никаких новостей. В июне 1864 году терпение Тэта начинало иссякать:

«Мне бы хотелось, чтобы ты продвигался вперед. Эта большая книга очень беспокоит меня. ( ...] Если ты посылаешь мне только фрагменты, да и то редко, что я могу сделать? Ты мне даже не присылал и намека на то, что ты хочешь сделать в нашей главе о статике жидкостей и газов! Сейчас все очень плачевно; сообщаю тебе, что ты сделал в два раза больше зимой, чем делаешь сейчас. Я послал тебе кучу бумаг на просмотр уже десять дней назад, но от тебя никаких новостей на этот счет. Ты предложил несколько абсурдных задач, которые я не стал утруждаться решать».

Тэт безуспешно, год за годом, пытался получить первый вариант книги для слушателей курса, который он начинал читать. Скажем лишь, что он не единственный потерпел поражение в подобных обстоятельствах. Его друг Стокс как-то обратился к Томсону со словами: «ты ужасный друг, и тебе следовало бы сделать строгий выговор. Том -«Философских трудов» должен был выйти 30 ноября, а там уже месяц твоя незаконченная статья». Томсона эти ситуации только забавляли — к еще большему раздражению коллег.

Хотя суть вопросов, затронутых в первом томе -«Трактата», относилась к сфере научных интересов Томсона, труд был издан в 1867 году благодаря исключительно стараниям и усилиям Тэта, и эта публикация имела довольно большой успех. Фон Гельмгольц лично позаботился о том, чтобы сразу после появления оригинальной английской версии был издан перевод на немецкий язык. Второй том был опубликован только в 1874 году: как и предсказывал фон Гельмгольц, рассмотрение некоторых тем, особенно касающихся упругости, требовало новых математических разработок, которые пока отсутствовали. Важность -«Трактата» высоко оценил Максвелл:

«За то, что разбилась монополия великих мастеров магии и их колдовство стало близко нашим ушам, как обычные слова, следует во многом благодарить Томсона и Тэта. Эти два северных мага первыми без горечи и страха произнесли на родном языке настоящие и подходящие названия динамических понятий, которые маги древности обычно обозначали с помощью произносимых шепотом символов и плохо выраженных уравнений».

Несмотря на отношение Томсона к «Трактату», порой граничащее с небрежностью, ученый всегда стремился дать понятиям формальное определение и структурировать их в стройную систему.

«ТРАКТАТ О НАТУРАЛЬНОЙ ФИЛОСОФИИ»

Предисловие к первому тому «Трактата» Томсона и Тэта возглавляет цитата из Фурье: «Первичные причины нам неизвестны, но они подчиняются простым и постоянным законам, которые могут быть описаны с помощью наблюдения и изучение которых является предметом натуральной философии». И далее авторы пишут: