В наши дни Колледж Сквер в Белфасте,
столице Северной Ррландии, – всего лишь ничем РЅРµ
примечательный ряд домов, выходящих окнами
магазинов на улицу, по которой идет поток
автомашин. Но именно в одном из этих домов 26 июня
1824 г. родился Уильям Томсон, позднее лорд Кельвин,
может быть, самый заметный ученый викторианской
СЌРїРѕС…Рё.
Он был одним из пионеров современной физики, создателем той области науки, которую сейчас называют термодинамикой. Он также оценил возраст Земли, конструировал морские компасы и принимал заметное участие в прокладке первого трансатлантического телеграфного кабеля. Уильям Томсон входил в плеяду выдающихся английских физиков XIX в., среди которых Джордж Фицджеральд, Джеймс Джоуль, Джеймс Клерк Максвелл и Джордж Габриэль Стокс.
Томсон получил образование в университетах Глазго и Кембриджа, и с 1846 до 1899 г. был профессором натуральной философии в университете Глазго. Он был избран членом Королевского общества в 1851 г., посвящен в рыцари в 1866 г., получил звание пэра и титул лорда Кельвина в 1892 г. Прожив долгую и счастливую жизнь, лорд Кельвин скончался 17 декабря 1907 г.в своем доме вблизи Ларга в Шотландии в возрасте 83 лет.
Дела семейные
Отец
Уильяма, Джеймс Томсон, сын фермера, был во многом
самоучкой. После долгих лет упорного труда он
достиг положения профессора математики в
академическом институте Белфаста. Сейчас это
простая школа, но в те времена это была
комбинация школы и колледжа университетского
типа. Отец Уильяма написал ряд удачных учебников
по арифметике, алгебре и тригонометрии, которые
принесли устойчивый доход семье.
Первые годы жизни Уильяма в Белфасте прошли в идиллической обстановке: дружная семья, множество друзей, семейные праздники, во время летних каникул – путешествия по окрестным городам и селам. К несчастью, в мае 1830 г. эта семейная идиллия разрушилась из-за смерти матери. Вскоре после этого семья перебралась в Шотландию, где отец стал профессором математики в университете Глазго. В 1834 г. Томсон, которому было 10 лет, и его 12-летний брат Джеймс поступили в этот университет. Может показаться, что это слишком раннее начало академической карьеры, но в те годы возраст 14 лет был обычным для поступления.
Уильям постоянно был первым по математике и естествознанию, а его брат Джеймс – вторым. Редкостные способности Томсона к математике проявились уже в ранние годы, так что было ясно, что ему следует продолжить обучение в Кембридже.
РР· Глазго РІ Кембридж
В октябре 1841 г. 17-летний Томсон поступил в колледж св. Петра в Кембридже как «пенсионер», иными словами, как студент, самостоятельно оплачивающий свое обучение. Преподавание математики на первом году обучения находилось на очень низком уровне по сравнению с тем, которого уже достиг Томсон. Действительно, к моменту поступления в Кембридж он уже опубликовал статью в Кембриджском математическом журнале, в которой защищал математическую строгость разложения в ряд Фурье от ошибочных нападок эдинбургского математика Филипа Келланда. За два года учебы на младших курсах Томсон написал еще десять работ, и вскоре о нем уже говорили как о студенте, претендующем на первое место в заключительных экзаменах по математике.
Пока Томсон жил в Кембридже, каждый член его семьи регулярно с ним переписывался. Отец, проверявший все его счета, часто давал советы, как разумнее всего тратить деньги и время. Ежегодная плата за пребывание в колледже составляла 230 фунтов, что равнялось примерно трети годового дохода семьи. Письма Томсона к отцу часто содержали подробнейший список расходов. Когда же приходилось просить дополнительных денег, он, чтобы смягчить родителя, иногда включал в письмо какую-нибудь математическую теорему, которую тот мог бы использовать на экзаменах.
В одном из ранних писем к отцу Томсон пишет, как он планирует свое время: встать в 5 ч утра и разжечь камин; читать до 8 ч 15 мин; посетить ежедневную лекцию; читать до 1 ч дня; делать упражнения до 4 ч вечера; посетить церковь до 7 ч вечера; читать до 8 ч 30 мин; отправиться в постель в 9 ч. Как отмечают современные биографы Томсона, весьма сомнительно, чтобы он строго придерживался этого расписания, но оно иллюстрирует сохранившееся на всю жизнь желание минимизировать бесплодную трату времени.
РџРѕРјРёРјРѕ учебы РўРѕРјСЃРѕРЅ принимал Р¶РёРІРѕРµ участие РІРѕ РјРЅРѕРіРёС… РґСЂСѓРіРёС… занятиях. РћРЅ стал превосходным гребцом, играл РЅР° трубе, оказывал помощь РІ организации университетского музыкального общества, РјРЅРѕРіРѕ С…РѕРґРёР», катался РєР° коньках Рё плавал. РР· всех этих занятий отец более всего осуждал греблю, опасаясь, что РІ результате сын попадет РІ компанию бездельников, которые навсегда разрушат его Р¶РёР·РЅСЊ пьянками Рё пустым времяпрепровождением.
Выпускные, так называемые сенатские, экзамены начались 1 января 1845 Рі. Рё длились шесть дней, РґРѕ 7 января. Предлагалось 12 билетов, РїРѕ РґРІР° РІ день, причем ответы РЅР° утренние длились 2,5 С‡, Р° РЅР° вечерние – 3 С‡. Ртоговый результат зависел как РѕС‚ количества ответов РЅР° РІРѕРїСЂРѕСЃС‹, так Рё РѕС‚ РёС… качества. Рти экзамены были самым сложным математическим испытанием РІРѕ всей стране. Участники должны были, как скаковые лошади РІ дерби, СЃ РѕРіСЂРѕРјРЅРѕР№ скоростью отвечать РЅР° РІРѕРїСЂРѕСЃС‹, используя кратчайшие пути для получения ответов.
РљРѕ всеобщему удивлению, РўРѕРјСЃРѕРЅ стал только вторым, пропустив вперед некоего Стивена Паркинсона РёР· колледжа СЃРІ. Роанна. Семья была огорчена, РЅРѕ справедливость РІСЃРєРѕСЂРµ восторжествовала, РєРѕРіРґР° РўРѕРјСЃРѕРЅ РІ конце января занял первое место РІ экзаменах РЅР° премию Смита. Билеты этого экзамена больше соответствовали способностям РўРѕРјСЃРѕРЅР°, С‚.Рє. содержали РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј задачи, Р° РЅРµ проверку знания РєРЅРёРі, как сенатские. Несмотря РЅР° второе место РІ сенатских экзаменах, РІ Кембридже РІСЃРµ сошлись РІРѕ мнении Рѕ выдающихся способностях РўРѕРјСЃРѕРЅР°. Как РіРѕРІРѕСЂРёР» РѕРґРёРЅ экзаменатор своему коллеге, «вы Рё СЏ РіРѕРґРёРјСЃСЏ только РЅР° то, чтобы подчищать опечатки РІ его работах». Р’ результате 21-летний РўРѕРјСЃРѕРЅ РІ РёСЋРЅРµ 1845 Рі. был избран членом колледжа СЃРІ. Петра.
Смерть Уильяма Мейклхема
Пока Томсон учился в Кембридже, в Глазго
происходили события, определившие его будущую
карьеру. Когда Томсон в 1841 г. заканчивал первый
курс Кембриджа, тяжело заболел профессор
натуральной философии университета Глазго
Уильям Мейклхем. Было ясно, что он не сможет
вернуться на работу.
В обязанности отца Томсона как профессора
математики входило обдумывание вопроса о замене
Мейклхема. Томсон-отец хотел пригласить на
освобождающуюся должность кого-то из
профессоров кембриджского калибра, в то же время
умевшего преподавать и симпатизирующего
открытой, не зажатой в иерархические рамки
шотландской системе обучения.
Поначалу отец Томсона желал обеспечить сыну работу либо в Кембридже, либо в колледже св. Троицы в Дублине. Прошел и 1842 год, но никакого очевидного кандидата на свободное место в Глазго не нашлось, и тут Томсон-старший понял, что его сын Уильям, которому только что исполнилось 18 лет, вполне может поучаствовать в соревновании за это место. Как только эта идея возникла в его голове, отец Томсона начал исподволь, иногда тайком, проводить кампанию за приглашение сына на должность профессора в Глазго.
Математические способности претендента не вызывали сомнений, но для соответствия предполагаемой должности ему был нужен опыт физика-экспериментатора. Поэтому отец посоветовал Уильяму изучить в Кембридже все что можно по практической науке. Так Томсон стал посещать курсы лекций по экспериментальной натуральной философии, практической астрономии и астрономическим инструментам. Частью маневров по занятию поста в Глазго было путешествие в Париж после окончания колледжа в 1845 г. В Париже Томсон посещал лекции по химии и физике в Сорбонне и, по совету одного из коллег отца, накупил и стал изучать французские учебники. Кроме того, Томсон встречался с выдающимися учеными – Огюстеном Коши и Жаном Био и некоторое время работал в лаборатории Рено, профессора натуральной философии в Коллеж де Франс.
Довольно «удачно» Мейклхем умер 6 мая 1846 г., как раз после того, как Томсон завершил обучение в Кембридже. Болезнь Мейклхема уже некоторое время занимала мысли Томсона. В письме к отцу в 1844 г. имеется довольно мрачный пассаж: «С огорчением узнал об опасном состоянии профессора Мейклхема. Я сейчас уже так близок к окончанию учебы в Кембридже, что было бы крайне обидно ее не завершить. Что касается нашего плана, ясно, что надо пожелать ему дожить до завершения мною следующего семестра». Очевидно, что Томсон был уверен, что он не сможет претендовать на работу в Глазго, если Мейклхем умрет раньше, чем он закончит Кембридж.
Так или иначе, но Мейклхем умер, и подковерные маневры Томсона и его отца перешли в открытые действия. Они подготовили кучу рекомендаций от мастеров и членов колледжа св. Петра, кембриджских экзаменаторов Джорджа Буля, Артура Кэли, Августа де Моргана, сэра Уильяма Роуэна Гамильтона, Виктора Рено, Джорджа Стокса и др. Отец Томсона желал добиться максимального впечатления, поэтому он организовал печать каждой рекомендации на бумаге с золотым обрезом. Типографские работы производились в Глазго, и отец Томсона сам держал корректуру.
Все увенчалось полным успехом, и 11 сентября 1846 г. 22-летний Томсон тайным голосованием был избран на должность профессора натуральной философии в университете Глазго. Он сохранял свой пост до 1899 г., не соблазнившись даже должностью заведующего кавендишевской кафедрой в Кембридже, которая предлагалась ему трижды в 1870- и 1880-х гг.
В Шотландии
Первую лекцию в качестве профессора университета в Глазго Томсон прочел 4 ноября 1846 г. В ней он дал вводный обзор всех разделов физики для студентов, записавшихся на курс натуральной философии. В письме к Стоксу Томсон признавался, что первая лекция была провалом. Он заранее полностью записал ее и все время беспокоился, что читал слишком быстро. Но это не помешало использовать ту же запись в следующем году и далее каждый год в течение пятидесяти лет, с разными вставками, поправками и улучшениями. Студенты обожали своего знаменитого профессора, хотя его способность мгновенно соображать, видеть связи и аналогии, ставила многих в тупик, особенно когда Томсон экспромтом вставлял такие рассуждения в лекции.
Благодаря энергии и энтузиазму Томсона курс натуральной философии в Глазго из общего обзора превратился в подробное изложение избранных вопросов с упором на современные достижения. За первые пять лет Томсон сумел заменить бо1льшую часть устаревшего оборудования, потратив 550 фунтов на новую аппаратуру. С учетом значительного недофинансирования в предыдущие годы это не выглядело расточительством, но подчеркивало новый подход к делу. Томсон вовлекал способных студентов в экспериментальные исследования, даже хитростью расширил свое «королевство», без разрешения оккупировав пустующие комнаты в университете и только после этого обратившись к факультетскому начальству за формальным одобрением своих действий.
РўРѕРјСЃРѕРЅ был тесно связан СЃ РґСЂСѓРіРёРј физиком ирландского происхождения Джорджем Габриэлем Стоксом. РћРЅРё встретились РІ Кембридже Рё оставались близкими РґСЂСѓР·СЊСЏРјРё РґРѕ конца Р¶РёР·РЅРё, обменявшись более чем 650 письмами. Значительная часть РёС… корреспонденции касается исследований РїРѕ математике Рё физике. РС… СѓРјС‹ дополняли РґСЂСѓРі РґСЂСѓРіР°, Рё РІ некоторых случаях мысли так объединялись, что РЅРё РѕРґРёРЅ РЅРµ РјРѕРі сказать (РґР° Рё РЅРµ заботился РѕР± этом), кто первым высказал какую-то идею. Р’РѕР·РјРѕР¶РЅРѕ, самым знаменитым примером является теорема Стокса РёР· векторного анализа, позволяющая преобразовывать интегралы РїРѕ замкнутому контуру РІ интегралы РїРѕ натянутой РЅР° этот контур поверхности, Рё наоборот. Рта теорема была РЅР° самом деле сформулирована РІ РїРёСЃСЊРјРµ РѕС‚ РўРѕРјСЃРѕРЅР° Рє Стоксу, так что ее надо было Р±С‹ называть «теоремой Томсона».
Жаркие дебаты
Р’ 1847 Рі. РЅР° собрании Британской ассоциации естествоиспытателей РІ Оксфорде РўРѕРјСЃРѕРЅ встретился СЃ Джеймсом Джоулем РёР· Манчестера. Р’ течение предыдущих четырех лет Джоуль заявлял РЅР° этих ежегодных собраниях, что теплота РЅРµ является, как тогда полагали, некоторой субстанцией («теплородом»), распространяющейся РѕС‚ РѕРґРЅРѕРіРѕ тела Рє РґСЂСѓРіРѕРјСѓ. Джоуль высказывал убеждение, что теплота есть РЅР° самом деле результат колебаний составляющих вещества атомов. Рзучив то, как газ сжимается РїСЂРё охлаждении, Джоуль предположил, что РЅРё РѕРґРЅРѕ вещество РЅРµ может быть охлаждено РЅРёР¶Рµ температуры –284 °С (позднее, как РјС‹ знаем, эта цифра была уточнена РўРѕРјСЃРѕРЅРѕРј). РљСЂРѕРјРµ того, Джоуль продемонстрировал эквивалентность работы Рё теплоты, проведя эксперименты РїРѕ определению эквивалентного количества механической работы, необходимой для нагревания РѕРґРЅРѕРіРѕ фунта РІРѕРґС‹ РЅР° 1 В°F. РћРЅ даже утверждал, что температура РІРѕРґС‹ Сѓ основания водопада выше, чем наверху.
Выступления Джоуля на
собраниях Британской ассоциации воспринимались
со скукой и недоверием. Но все изменилось на
собрании в Оксфорде в 1847 г. – ведь в зале сидел
Томсон. Он был восхищен тем, что говорил Джоуль,
стал задавать много вопросов и спровоцировал
жаркие дебаты. Правда, Томсон предположил, что
Джоуль может быть неправ. В письме к брату после
собрания Томсон писал: «Я посылаю работы Джоуля,
которые тебя поразят. У меня было мало времени,
чтобы подробно в них разобраться. Мне кажется,
что сейчас в них есть еще много изъянов».
РќРѕ Джоуль РЅРµ ошибался, Рё РўРѕРјСЃРѕРЅ после долгих раздумий СЃ РЅРёРј согласился. Более того, РѕРЅ сумел связать идеи Джоуля СЃ работой Сади Карно РїРѕ тепловым машинам. РџСЂРё этом ему удалось найти более общий СЃРїРѕСЃРѕР± определения абсолютного нуля температуры, РЅРµ зависящий РѕС‚ конкретного вещества. Рменно поэтому фундаментальная базовая единица температуры получила позднее название кельвин (после посвящения РІ РїСЌСЂС‹ РІ 1892 Рі. РўРѕРјСЃРѕРЅ получил титул лорда Кельвина). РљСЂРѕРјРµ того, РўРѕРјСЃРѕРЅ осознал, что закон сохранения энергии является великим объединяющим принципом науки, Рё ввел понятия «статической» Рё «динамической» энергии, которые РјС‹ сейчас соответственно называем кинетической Рё потенциальной энергиями.
Трудно оторвать работы Томсона по теплоте и сохранению энергии от исследований других ученых того времени, прежде всего Майера, Клаузиуса, Гельмгольца, Джоуля, Либига и Ранкина. Все они внесли важный вклад в формулировку первого и второго начал термодинамики – тех идей, которые составляют фундамент современной физики, – и заслуживают уважения и почитания.
Возраст Земли
В июне 1851 г., как раз незадолго до 27-летия научные достижения Томсона были отмечены избранием в члены Королевского общества. В сентябре следующего года он женился на своей троюродной сестре Маргарет Крам. Он сделал ей предложение после того, как трижды был отвергнут своей прежней подругой Сабриной Смит. Последнее предложение Сабрине было сделано в апреле 1852 г., всего за три месяца до предложения Маргарет!
К тому времени Томсон достиг высочайшего уважения коллег как ученый, занимающийся чистой наукой, но еще более знаменитым он стал после своих прикладных работ. В декабре 1856 г. была образована Атлантическая телеграфная компания, и Томсона избрали в число директоров. Целью компании была прокладка телеграфного кабеля длиной 3000 миль по дну океана между Европой и Северной Америкой. Проект вызвал живой интерес публики, так что с середины 1850-х гг. Томсон стал хорошо известным общественным деятелем.
Первая попытка проложить кабель РІ 1857 Рі. провалилась, Рё лишь СЃ пятой попытки РІ 1866 Рі. компания достигла успеха. «Таймс» писала Рѕ соединении Валентии РІ Ррландии СЃ полуостровом Ньюфаундленд как Рѕ «самом замечательном достижении этого победоносного столетия». РўРѕРјСЃРѕРЅ месяцами находился РІ РјРѕСЂРµ, участвуя РІ осуществлении проекта, Рё СЃ энтузиазмом РїРѕРґСЂРѕР±РЅРѕ вникал РІ практические РІРѕРїСЂРѕСЃС‹. Наряду СЃ РґСЂСѓРіРёРјРё участниками проекта РІ РЅРѕСЏР±СЂРµ 1862 Рі. РўРѕРјСЃРѕРЅ РІ возрасте 42 лет был посвящен РІ рыцари.
Не менее известными стали взгляды Томсона на тепловую историю Земли. Его интерес к этому вопросу пробудился в 1844 г., когда он был еще студентом младшего курса в Кембридже. Позднее он неоднократно к нему возвращался, что в конце концов привело его к конфликту с другими известными учеными, в том числе с Джоном Тиндаллом, Томасом Хаксли и Чарльзом Дарвином. Тональность дебатов характеризуют отзыв Дарвина о Томсоне, как о «гнусном призраке», и проповеднический пыл Хаксли, выдвигавшего эволюционную теорию как альтернативу религиозным верованиям.
Томсон был христианином, но его не заботила защита буквального толкования подробностей Творения, он, например, с удовольствием рассуждал на тему о том, что жизнь на Землю занес метеорит. Однако Томсон всегда защищал и всю жизнь продвигал хорошую науку. Он считал, что геология и эволюционная биология были слабо развиты по сравнению с физикой, основанной на строгой математике. На самом деле многие физики того времени не считали, что геология и биология являются науками вообще.
Для оценки возраста Земли Томсон, используя методы любимого им Фурье, рассчитал, сколько времени потребовалось для охлаждения расплавленного земного шара до состояния с теперешней температурой. Он восхищался книгой Фурье «Аналитическая теория теплоты», которую прочитал в возрасте шестнадцати лет. По существу, эта книга на всю жизнь определила программу его исследований. Математическое описание потока теплоты соединило его работы по термодинамике, охлаждению Земли и даже распространению сигналов по телеграфным проводам.
В каждом случае Томсон пытался сформулировать задачу так, чтобы затем ее можно было решить с помощью методов Фурье. Правда, в случае распространения сигналов по телеграфному проводу опора Томсона на подход Фурье привела к путанице в расчетах и ошибочному выводу. Уравнение, предложенное Томсоном, обладало тем замечательным свойством, что являлось полным аналогом уравнения Фурье для распространения теплоты, однако, было совершенно неправильным, т.к. полностью игнорировало самоиндукцию проводов.
Рљ огорчению биологов Рё геологов оценка возраста Земли РЅРµ оставляла времени для того, чтобы произошла эволюция. Р’ 1862 Рі. РўРѕРјСЃРѕРЅ оценил возраст Земли РІ 100 млн лет, РЅРѕ РІ 1899 Рі. пересмотрел расчеты Рё СЃРЅРёР·РёР» цифру РґРѕ 20–40 млн лет. Биологам Рё геологам требовалась РІ сто раз большая цифра. Расхождение между теориями разрешилось только РІ начале РҐРҐ РІ., РєРѕРіРґР° Ррнест Резерфорд РїРѕРЅСЏР», что радиоактивность РїРѕСЂРѕРґ обеспечивает внутренний механизм разогрева Земли, замедляющий охлаждение. Ртот процесс РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє увеличению возраста Земли РїРѕ сравнению СЃ предсказанным РўРѕРјСЃРѕРЅРѕРј. Современные оценки дают значение РЅРµ менее 4600 млн лет. РќРѕ, поскольку радиоактивность была открыта, РєРѕРіРґР° РўРѕРјСЃРѕРЅ перешагнул 70-летний рубеж, его РјРѕР¶РЅРѕ извинить Р·Р° то, что РѕРЅ РЅРµ учитывал ее роль РІ исследованиях, которые начал РІ 20-летнем возрасте!
РџРѕРґ
парусами к новым берегам
17 РёСЋРЅСЏ 1870 Рі. РўРѕРјСЃРѕРЅР° постигла трагедия – умерла его жена Маргарет, которая тяжело болела практически РІСЃСЋ РёС… совместную Р¶РёР·РЅСЊ. Через три месяца после ее смерти РўРѕРјСЃРѕРЅ РєСѓРїРёР» 126-тонную яхту «Лалла Р СѓРєВ». Рто дало ему возможность отвлечься РѕС‚ горестных мыслей Рё сменить обстановку. РћРЅ РїСЂРѕРІРѕРґРёР» РјРЅРѕРіРѕ времени РЅР° борту яхты, продолжая СЃРІРѕРё исследования.
У Томсона пробудился интерес к проблемам навигации. Он создал и запатентовал новый компас, более стабильный, чем существовавшие в то время, и устранявший девиацию, связанную со стальными корпусами кораблей. Сначала Адмиралтейство отнеслось к изобретению скептически. По заключению одной из комиссий, «компас слишком нежный и наверняка очень хрупкий». В ответ Томсон швырнул компас в комнату, где заседала комиссия; компас не повредился. Скорее всего апокрифическое окончание этой истории таково: затем Томсон швырнул в комнату стандартный компас, и он не выдержал броска. Флотское начальство было окончательно убеждено в прочности нового компаса, и в 1888 г. он был принят на вооружение всего флота. Томсон также изобрел механический предсказатель времени приливов и создал новый эхолот, с помощью которого можно было быстро определять глубину под судном и, что еще важнее, делать это на ходу корабля.
Продолжавшаяся работа Томсона по прокладке подводных кабелей привела его в 1873 г. на о. Мадейру. Повреждение одного из кабелей заставило корабль, на борту которого он находился, шестнадцать дней оставаться у берегов острова. В эти дни Томсону оказал гостеприимство богатейший местный землевладелец Чарльз Бланди. В следующем мае Томсон на «Лалла Рук» вернулся на Мадейру с тем, чтобы сделать предложение вто-рой дочери м-ра Бланди Фанни, которой было тогда 36 лет.Она приняла предложение, и свадьба состоялась в 1874 г., в день 50-летия Томсона.
Вскоре после второй женитьбы Томсон построил в Ларге вблизи Глазго новый дом в стиле замков шотландских баронов. Проект дома во многом принадлежал самому Томсону. Павлинов для парка подарил Максвелл. В полном соответствии с любовью Томсона к прогрессу дом в Ларге был единственным в окру1ге, в котором было электрическое освещение.
В 1884 г. Томсон с женой отправились в Северную Америку. Томсону предстояло прочитать 20 лекций в университете Джона Хопкинса в Балтиморе. Американцам очень понравился его свободный стиль лекций с частыми отклонениями от темы. Балтиморские лекции проходили в интерактивном режиме, Томсон мало пользовался конспектами. Лорд Рэлей, находившийся среди слушателей, заметил, что многие утренние лекции основывались на вопросах, поднятых во время завтрака. Томсон говорил о таких проблемах, как природа атомов, волновая природа света и существование эфира, дойдя даже до вычисления массы эфира в одном кубическом километре.
В 1892 г., в возрасте 68 лет, Томсон стал пэром и получил титул барона Кельвина из Ларга. Титул был выбран им по названию маленькой речки, протекающей вблизи университета в Глазго и впадающей в Клайд. Через четыре года было торжественно отмечено пятидесятилетие его работы профессором. Он ушел в отставку еще тремя годами спустя, в 1899 г., но в соответствии со своим неугомонным характером тут же записался в университет в качестве студента-исследователя.
В самом конце XIX в., 27 апреля 1900 г., лорд Кельвин прочел ставшую знаменитой лекцию в Королевском институте, озаглавленную «Тучи девятнадцатого века над динамической теорией теплоты и света». В ней он сказал: «Красота и ясность динамической теории, согласно которой теплота и свет являются формами движения, в настоящее время омрачены двумя тучами. Первая из них... <это> вопрос: как может Земля двигаться сквозь упругую среду, какой по существу является светоносный эфир? Вторая – это доктрина Максвелла–Больцмана о распределении энергии».
Обсуждение первого РІРѕРїСЂРѕСЃР° лорд Кельвин завершил словами: «Боюсь, что первую тучу РјС‹ РїРѕРєР° что должны рассматривать как очень темную». Бо1льшая часть лекции была посвящена трудностям, связанным СЃ предположением Рѕ равномерном распределении энергии РїРѕ степеням СЃРІРѕР±РѕРґС‹. Ртот РІРѕРїСЂРѕСЃ широко обсуждался РІ те РіРѕРґС‹ РІ СЃРІСЏР·Рё СЃ непреодолимыми противоречиями РІ РІРѕРїСЂРѕСЃРµ Рѕ спектральном распределении излучения абсолютно черного тела. РџРѕРґРІРѕРґСЏ итог бесплодным поискам пути преодоления противоречий, лорд Кельвин достаточно пессимистично заключает, что простейший путь состоит просто РІ том, чтобы РЅРµ обращать внимания РЅР° существование этой тучи.
Проницательность маститого физика была удивительной: РѕРЅ точно нащупал РґРІРµ болевые точки современной ему науки. Через несколько месяцев, РІ последние РґРЅРё XIX РІ., Рњ.Планк опубликовал СЃРІРѕРµ решение проблемы излучения абсолютно черного тела, введя понятие Рѕ квантовом характере излучения Рё поглощения света, Р° через пять лет, РІ 1905 Рі., Рђ.Рйнштейн опубликовал работу «К электродинамике движущихся тел», РІ которой сформулировал частную теорию относительности Рё дал отрицательный ответ РЅР° РІРѕРїСЂРѕСЃ Рѕ существовании эфира. Таким образом, Р·Р° РґРІСѓРјСЏ тучками РЅР° небе физики скрывались теория относительности Рё квантовая механика – фундаментальные РѕСЃРЅРѕРІС‹ сегодняшней физики.
Лорд Кельвин умер 17 декабря 1907 г.
Глубокое понимание физических законов, математическое мастерство, тщательность экспериментальных работ, соединенные СЃ постоянным энтузиазмом Рё преданностью науке, позволили Уильяму РўРѕРјСЃРѕРЅСѓ внести заметный вклад РІРѕ РІСЃРµ проблемы, привлекшие его внимание. РћРЅ был королем викторианской физики Рё РїРѕ достоинству покоится РІ Вестминстерском аббатстве СЂСЏРґРѕРј СЃ СЃСЌСЂРѕРј Рсааком Ньютоном.