Лорд Кельвин, он же В. Томсон, родился 26 июня 1824 года. А в 1924 году Эйнштейн написал статью с почти таким же названием, как эта: только число было 100. В принципе, за почти сто лет ничего не изменилось: Кельвин остался в зале славы Науки, а его достижения, которые перечислил Эйнштейн, мы по-прежнему ценим и знаем.
Лично мне нравится история об оппонировании Кельвином теории эволюции. Он справедливо указывал, что никакой химический процесс не мог бы поддерживать поток теплоты от Солнца миллионы лет, которые были "нужны" Дарвину. Ему оставалось только уйти со сцены, повесив голову. Но он не ушел, а термоядерный синтез поставил всё на место. Уже позже.
Заметка Эйнштейна по объему всего три с половиной странички. Формата примерно А4. Очень лаконично, жаль, что сейчас так не принято уже.
Все физики знают и любят В. Томсона (лорда Кельвина) как одного из наиболее сильных и плодотворных мыслителей XIX столетия, как основателя теоретической школы.... Одаренный богатой фантазией, редким умением применять математический аппарат и проницательным умом, Томсон около 60 лет участвовал в развитии физики и различных отраслей техники, добыв множество результатов, сохранивших свое значение до сегодняшнего дня; немногие ученые были столь плодотворны.
Наиболее существенный вклад Томсона в развитие физики — это основания термодинамики. Эта работа была выполнена одновременно с Клаузиусом; они плодотворно влияли друг на друга. В возрасте 23 лет Томсон вводит одно из фундаментальнейших понятий физики — абсолютную температуру, без которой сегодня мы не можем себе представить эту науку.
Обилие результатов, которыми мы обязаны Томсону в области учения о теплоте, гидродинамики, учения об электричестве, навигации, физической географии и измерительной техники, совершенно необозримо. Изящество метода всегда доставляет читателю огромное наслаждение. Воспоминания об организационных и играющих не последнюю роль материальных результатах позволяют признать его долгую и богатую жизнь блестящей.
Потом Эйнштейн пишет о трагичности судьбы Томсона:
Фундаментом для всего творчества Томсона была механика Ньютона. Этот стремящийся к единству познания ум глубоко верил, что сущность всех физических явлений сводится к движению и что механика Ньютона дает, в конце концов, ключ к пониманию всего происходящего. ... открытые в конце его жизни рентгеновы лучи и радиоактивные явления показали, что все его усилия в этом направлении напрасны, а основное его убеждение ошибочно. ... Если бы Томсону, которому эти основы физического познания почти до конца жизни казались незыблемыми, удалось бы вдруг ознакомиться с нашей современной литературой, он бы ужаснулся.
Это написано сто лет назад. Сегодня ужаснулся бы и сам Эйнштейн.
Далее он приводит три примера, демонстрирующие четкость и красоту мысли Кельвина. Которые его в своё время особенно восхитили. Два из них про капли и про них рассказывает автор книги Капля Я.Е. Гегузин. Книжка, кстати, отличная, и во многом она определила мой путь в науку.
Первый пример: "Капельница Кельвина", прибор для создания зарядов. Автор "Капли" воплотил её и получил разность потенциалов в 3 киловольта. В этой статье описано, как такую игрушку сделать дома и тоже говорится про киловольты. Заряды же невелики, так что игрушка не слишком опасна. Там же есть и объяснение. Которого ни Эйнштейн, ни Гегузин не дают: им, видимо, и так всё ясно было.
Заряды в воде (частично) разделены: там ионы водорода, кислорода, растворенных солей. Если нижняя банка заряжена отрицательно (хоть немного), то через проводник немного заряжен отрицательно окажется и правый индуктор: вот это колечко, изображенное двумя прямоугольничками сверху под верхней банкой. Этот заряд будет притягивать положительные заряды из верхней банки и отталкивать отрицательные, так что в каплях "плюсов" будет чуть больше и они будут заряжать положительно правую нижнюю банку, а с ней и левый индуктор. Тот, аналогично, будет давать преимущество отрицательным зарядам, так что капли будут немного отрицательны и будут усиливать заряд нижней банки.
В довольно трогательной презентации десятиклассника делается милый вывод:
Но, если отыскать способ откачки, а также способ повторного использования жидкости, то капельница Кельвина может превратиться в тот вечный двигатель, о котором так давно мечтает всё человечество.
"Если!", как сказали спартанцы. Конечно, никаким двигателем такое устройство не может служить. Если есть запас воды на высоте, так проще турбину устроить.
Второй результат устанавливает влияние кривизны поверхности жидкости на давление пара. Точный расчет показывает, что вблизи искривленной поверхности жидкости в капилляре давление пара больше, чем вблизи плоской поверхности. В книжке "Капля" подробно обсуждается и вывод, и далеко идущие следствия, и я не буду повторяться, тем более что книга доступна.
Отмечу один момент только: Эйнштейн отмечает, что "Этот результат справедлив независимо от того, какими причинами обусловлено возникновение кривизны поверхности." По-видимому, именно это его восхитило, и не зря. Например, из тех же формул следует, что давление пара вблизи капли будет выше, чем вблизи воды в блюдце, и потому капли испарятся, даже если под колпаком равновесная влажность воздуха. Капли обязаны поддерживать давление выше, а оно выравнивается, избыток воды оседает в блюдце. Это уже результат, а от него идут очень интересные следствия. Читайте "Каплю"!
Третий пример касается доказательства теорем Гельмгольца. Изящно, но сейчас все так делают. То есть, видимо, в старых учебниках это было не столь изящно и Эйнштейна восхитило. Мне уже непонятно, а как иначе-то? Доказывается, что производная вихря вдоль потока равна нулю, а отсюда следуют теоремы Гельмгольца (их две). Теоремы, конечно, для идеализированного случая, но свою пользу имеют. В общем-то, в учебниках часто ссылаются на "условия Томсона" для идеальной жидкости, а Томсон - это лорд Кельвин и есть. Так что Эйнштейн прав, он заложил базу гидродинамики, не один, конечно, но его вклад очень важен.
