William Thomson, bien que sa mère soit morte dans sa jeunesse, n'a jamais souffert ou presque de la pauvreté. Son père, doué d'une très grande intelligence et très bien placé, arriva avec peu de difficulté à payer les besoins essentiels de la famille (celle-ci étant assez nombreuse). De plus, le père de Thomson eut la brillante idée d'enseigner à ses enfants des mathématiques de niveau supérieur. Thomson, ayant bien appris et mis en pratique les enseignements de son père, entra à l'université à un très jeune âge et dès ce moment, put subvenir à ses propres besoins. Par ailleurs, il devint professeur de physique à l'âge de vingt-deux ans.
Les idées de Thomson sont en partie très bien admises par la religion et le gouvernement de l'époque. Thomson, contrairement à beaucoup d'autres inventeurs et scientifiques de l'époque, ne contredit pas les connaissances déjà acquises, ce qui fait que ses idées sont acceptées avec beaucoup de facilité. On lui attribua même des titres de noblesse comme celui de Lord Kelvin.
Pour parvenir à ses découvertes, Thomson utilisa assez souvent les théories des autres scientifiques. Par exemple, pour calculer l'âge de la Terre, Thomson a profité des travaux de Fourier, un de ses idoles de l'époque, sur la conduction thermique.
Cette première théorie de la thermodynamique contenait beaucoup d'idées et l'une d'entre elles fut : «la seconde loi de la thermodynamique». À l'aide de cette théorie, Kelvin fit des calculs pour déterminer l'âge de la Terre et du Soleil.
Regardons maintenant comment Lord Kelvin en est venu à découvrir la 2e loi de la thermodynamique.
Lord Kelvin évalua son premier calcul de l'âge de la Terre au seizième siècle. Ce calcul, qui théoriquement ne devait contenir aucune erreur, nous démontrait que la terre n'était pas éternelle. D'ailleurs, c'est ce qu'on croyait à cette époque. Il nous démontrait aussi que la Terre s'était formée il y a cent millions d'années. Cependant en 1862, en effectuant d'autres calculs, Lord Kelvin établit que la Terre se serait formée vingt à quatre cent millions d'années auparavant; ce qui choqua les biologistes, les naturalistes et les géologues de l'époque.
Comment Lord Kelvin est-il arrivé à déterminer l'âge de la Terre? Il fit le calcul du temps nécessaire au refroidissement de la Terre entre son état initial et son état actuel. Il supposa que la chaleur de la Terre provenait de la contraction gravitationnelle et un peu du Soleil. Puis, il détermina la conduction thermique de la Terre, sa capacité calorifique et sa chaleur latente de fusion. Selon la seconde loi de la thermodynamique, le refroidissement de la Terre aurait été régulier. En utilisant la théorie de Jean-Baptiste Fourier sur la conduction thermique, il détermina l'évolution de la répartition des températures de la Terre. Il améliora ainsi son calcul et conclut que la Terre avait entre vingt et quarante millions d'années.
Suite à ce dernier calcul, Darwin considéra Lord Kelvin comme un «spectre odieux». Selon lui, il fallait bien plus de quarante millions d'années pour que les organismes supérieurs apparaissent. Un partisan de Darwin alla même jusqu'à dire que les principes de cette théorie restaient applicables, mais que l'exactitude admise des raisonnements mathématiques ne devait pas déterminer les résultats. Des pages de formules ne procuraient pas un résultat précis surtout si les données initiales étaient imprécises.
Kelvin continua de croire que ses estimations étaient prudentes, mais il ne pouvait être sûr de ses valeurs. Kelvin ne se battit pas longtemps tout seul. Il obtint l'aide de l'astronome américain Simon Newcomb et du physicien allemand Herman Von Helmholtz. Ils calculèrent le temps nécessaire pour qu'une nébuleuse se condense en un astre de la taille du Soleil, sous l'action de la gravitation. Ils conclurent par deux méthodes indépendantes que la Terre serait âgée de cent millions d'années. Ce qui définit une limite supérieure de vingt à quarante millions d'années pour l'âge de la Terre en supposant qu'elle n'existait pas avant le Soleil.
Au tournant du siècle, après de nombreux débats sur l'âge de la Terre, les géologues admirent enfin que la terre aurait environ cent millions d'années. C'est pour cette œuvre scientifique qu'on lui donna le titre «Lord Kelvin».
Maintenant, expliquons ce qu'est la thermodynamique et la seconde loi de la thermodynamique.
La thermodynamique est en principe l'étude des rapports entre les phénomènes de la chaleur et ceux du mouvement. Les deux grandeurs qu'on utilise dans l'étude des phénomènes thermiques sont la température et la quantité de chaleur. Quand on parle de mesure de température, on veut dire que la température augmente au sens physiologique (physique) et que le volume des corps augmente légèrement sauf pour quelques-uns. Quand on constate qu'on a chaud, c'est que la température augmente. La quantité de chaleur est ce qui en coûte pour avoir une température chaude. Élever la température exige une dépense, ex. : brûler du bois. La seconde loi de la thermodynamique introduit aussi la notion d'entropie. Soit une masse de 1 kg d'eau dont la température est uniforme qui a pour valeur T dans l'échelle absolue, fournissons à cette eau une quantité de chaleur Q (kJ) assez faible pour ne pas faire varier la température, nous dirons alors que l'eau a reçu une quantité d'entropie Ds du milieu extérieur.
C'est bel et bien avec cette théorie sur l'âge de la Terre, la thermodynamique, que William Thomson fut connu. Après cette longue carrière, de nombreux écrits et inventions, il nous quitta le 17 décembre 1907 à Scotland à l'âge de quatre-vingt trois ans. Il fut enterré à Westminster Abbey, Londres.
Malgré le fait que les calculs de Thomson sur l'âge de la Terre s'avérèrent faux puisque aujourd'hui nous utilisons la radioactivité pour déterminer l'âge de quelque chose, William Thomson nous a tout de même laissé un très bel héritage : la thermodynamique.
Et comme James Hutton ( chimiste et géologue ) a écrit dans son ouvrage classique de la théorie de la Terre : «Nous ne trouvons aucune trace d'un commencement et aucune perspective de fin».
BADASH, Lawrence. (1989, Octobre). «Le débat sur l'âge de la Terre». Pour la science [CD-ROM], volume n°144. CD Sciences - Banque de textes scientifiques, CEDROM-SNi, Version 3.11, Outremont, Janvier 1993.
UNIVERSITY of GLASGOW. (Page consultée le 13 février 1998). William Thomson ( Lord Kelvin ), [En ligne]. Adresse URL : http://www.physics.gla.ac.uk/introPhy/Famous/Kelvin/Kelvin.html
Energy Quest. (Page consultée le 13 février 1998). William Thomson (later Lord Kelvin), [En ligne]. Adresse URL : http://www.energy.ca.gov/education/scientists/kelvin.html
Caltech. (Page consultée le 13 février 1998). Institute Archives California Institute of Technology, [En ligne]. Adresse URL :
http://www.caltech.edu/~archives/ReadingRoom/22Glasgow.html
Nathalie Dumas et Guillaume G. Gobeil, Centre Le Goéland, Sherbrooke, QC
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