دما از نظر لرد کلوین!

ریاضی‌دانان و فیزیک‌دانان بسیاری در دنیا تلاش کرده‌اند تا با توسعه این علوم، شرایط زندگی بهتری را برای مردم به‌وجود آورند. یکی از این دانشمندان، «ویلیام تامسون، بارون کلوین اول» بود؛ کسی که نامش برای بسیاری از مردم با دمای هوا عجین شده است. خیلی از کسانی که دستی در رشته فیزیک دارند، بارها نام او را در طول یک روز می‌شنوند و تکرار می‌کنند.

تولد یک دانشمند بزرگ
ویلیام تامسون که بعدها به لرد کلوین معروف شد در روز بیست‌وششم ژوئن سال1824در بلفاست ایرلندشمالی چشم به جهان گشود. او به‌خاطر ناراحتی قلبی نزدیک بود در 9سالگی از دنیا برود. پدرش استاد ریاضی دانشگاه بلفاست بود و ویلیام نیز زمانی که 10سال بیشتر نداشت، تحصیل در این دانشگاه را شروع کرد. البته باید به این نکته اشاره کرد که آن زمان‌ها، برخی دانشگاه‌ها بسیاری از امکانات تحصیل ابتدایی را برای دانش‌آموزان بااستعداد فراهم می‌کردند. ویلیام تامسون خیلی زود به ریاضیات و مبانی فیزیک علاقه‌مند شد و پس از ترک بلفاست به دانشگاه گلاسکو در اسکاتلند رفت و چندین سال بعد، مقاله‌هایی درباره حرکت اجسام به رشته تحریر درآورد. او در دانشگاه استعداد زیادی در رشته‌های ادبیات و ستاره‌شناسی نیز از خود نشان داد و توانست 2جایزه در این خصوص ببرد.

ورود به کمبریج
به گزارش همشهری، در سال1841و از آنجا که پدر ویلیام، استاد دانشگاه بود، توانست با نامه‌نگاری، پسرش را به دانشگاه کمبریج بفرستد. او در کمبریج نیز در رشته‌های متفاوت توانایی‌ها خود را به اثبات رساند. در سال1845، کلوین، نمونه ریاضی پیشرفته‌‌تری از ایده مایکل فارادی ارائه کرد که براساس آن، القای الکتریکی از طریق یک 
«دی الکتریک» صورت می‌گیرد نه با برخی اعمال غیرقابل درک و از راه دور. بدین‌ترتیب با این حرکت و البته مطالعات بیشتر و ارائه برخی نظریات، او به‌عنوان دانشمندی پیشتاز در عرصه فیزیک و ریاضیات نام خود را بر سر زبان‌ها انداخت.

دمای کلوین
مهم‌ترین کارهای ویلیام تامسون، انتقال اطلاعات به آن سوی اقیانوس اطلس از طریق کابل‌های زیردریایی، تحلیل ریاضی الکتریسیته و ترمودینامیک و همچنین وحدت بخشیدن به حوزه‌های مختلف فیزیک به شکل مدرن بود. اما دنیا او را به‌خاطر پیشنهاد مقیاس دمای ترمودینامیکی کلوین می‌شناسد. در اصل این واحد اندازه‌گیری دما که مستقل از خواص فیزیکی ماده ‌است، به افتخار او «مقیاس دمای کلوین» نام گرفت. کلوین با نماد K یکای اندازه‌گیری دماست که براساس مقیاس مطلق بیان می‌شود. این یکا، یکی از 7یکای اصلی سامانه استاندارد بین‌المللی یکاها محسوب می‌شود. کلوین، یک مقیاس مطلق دما در ترمودینامیک است که در آن صفر مطلق یعنی سردترین دمای ممکن، صفر کلوین نام دارد. در ترمودینامیک کلاسیک آمده است که در دمای صفر مطلق، جنبش گرمایی ذرات متوقف می‌شود. برخلاف مقیاس فارنهایت و سلسیوس (سانتی‌گراد)، کلوین با عبارت درجه همراه نمی‌شود. این مقیاس در درجه نخست به‌عنوان یکای اندازه‌گیری در فیزیک کاربرد دارد، اما اغلب در مقایسه با سلسیوس مورد استفاده قرار می‌گیرد.

قانون دوم ترمودینامیک
ویلیام باتوجه به تحقیقاتش در حوزه ترمودینامیک، نخستین نظریه‌های قانون دوم آن را نیز ارائه کرد. براساس نظریه کلوین، غیرممکن است که بتوانیم توسط یک عامل بی‌جان مادی با سرد کردن قسمتی از ماده تا دمایی کمتر از سردترین اجسام مجاور آن، اثر مکانیکی به‌دست آوریم. بدین‌ترتیب کلوین رسما اعلام کرد که از نظر او گرمای خورشید و دیگر منابع گرمایی در جهان، با هیچ روشی قابل ذخیره‌سازی نیست و گرمای کل جهان هر روز در حال اتلاف است. این ایده مبنایی شد برای مفهوم آنتروپی و بی‌نظمی که در ترمودینامیک کاربرد فراوانی دارد. حالا می‌توانیم درباره قانون دوم ترمودینامیک صحبت کنیم؛ قانونی که می‌گوید: هیچ پروسه ترمودینامیکی وجود ندارد که با گذشت زمان با افزایش آنتروپی (بی‌نظمی در سیستم) همراه نباشد.

مخالفت با نظریه تکامل
کلوین ازجمله کسانی بود که نظریه تکامل داروین را قبول نداشت. او کتابی با عنوان «منشأ انواع داروین» نوشت و در آن به مخالفت با نظریه تکامل او پرداخت. باتوجه به توانایی‌ها و اطلاعاتش در زمین‌شناسی، او در کتابش از تلاش برای تخمین عمر خورشید و زمین سخن گفته و اعدادی ارائه کرده بود تا به مخالفت با نظریه داروین بپردازد. کلوین در روز هفدهم دسامبر سال1907 و در 83سالگی از دنیا رفت. او تا زمان مرگش جوایز بسیاری ازجمله نشان شوالیه و لقب لُرد را دریافت کرد.

قانون دوم ترمودینامیک
ویلیام تامسون باتوجه به تحقیقاتش در حوزه ترمودینامیک نخستین نظریه‌های قانون دوم آن را نیز ارائه کرد