威廉·汤姆森,开尔文勋爵

威廉·汤姆森,人称开尔文勋爵,是19世纪最杰出的科学家之一,今天他因发明以他的名字命名的国际绝对温度系统而闻名。爱游戏提现客服

开尔文苏格兰裔爱尔兰物理学家威廉·汤姆森(William Thomson),更广为人知的名字是开尔文勋爵(Lord Kelvin),他是19世纪最杰出的科学家之一,今天他因发明以他的名字命名的国际绝对温度系统而闻名。爱游戏提现客服他在电学、磁学、热力学、流体力学、地球物理和电报等领域都有贡献,一生发表论文650多篇。汤姆逊还是一位技术高超的工程师,他申请了大约70项发明专利,并积极参与了第一条跨大西洋电报电缆的铺设。由于这一成功的努力,他于1866年被维多利亚女王封为爵士。19世纪90年代,这位男爵被封为贵族,并被称为拉格斯的开尔文勋爵。

汤姆森出生在爱尔兰的贝尔法斯特,在七个孩子中排行老四。他的母亲在他年轻时就去世了,他的父亲詹姆斯独自抚养他长大。19世纪30年代初,詹姆斯一家搬到了苏格兰,在那里詹姆斯接受了格拉斯哥大学的数学教授职位。老汤姆森是一个严格的监护人,受长老会教会的指导,但他和他的二儿子威廉非常亲密。正是受父亲的影响,威廉·汤姆逊很早就开始接触数学,包括数学领域一些尚未在教科书上发表的新进展。汤姆森10岁时被格拉斯哥大学(University of Glasgow)录取,在他第一次读书的地方,他在学术上表现出色热的分析理论约瑟夫·傅里叶。这位法国数学家的方法在当时的英国科学家中是有争议的,汤姆逊发表的第一篇论文是在他十几岁时以P.Q.R的笔名发表的,是对傅里叶工作的辩护。汤姆逊没有谴责傅里叶的数学,而是建议它们可以用来研究热之外的其他形式的能量,比如电流。

汤姆森在格拉斯哥大学学习多年后,于1841年进入剑桥大学学习。四年后毕业时,他获得了最高荣誉。他对法国数学和科学方法的兴趣激发了他去巴黎旅行,在亨利-维克多·雷纳德(Henri-Victor Regnault)的实验室工作,获得了物理学实验方面的经验。1846年,格拉斯哥大学需要填补自然哲学教授的空缺,汤姆逊在父亲的帮助下接受了任命,当时他才22岁。他从法国回到苏格兰,并满足于在整个职业生涯中与格拉斯哥大学保持联系,尽管他收到了其他学术机构的邀请。

汤姆逊还是剑桥大学的学生时,就开始对静电力的分布和热量在固体中的分布进行比较研究,这使他得出结论,这两者在数学上是等价的。这项工作,发表于"关于均匀固体中热量的均匀运动,以及它与电学数学理论的联系"是他后来研究电场和磁场的基础。此外,汤姆森在这一领域的努力将为詹姆斯克拉克麦克斯韦电磁学理论,麦克斯韦自己也公开承认。

汤姆逊对另一位伟大的科学家的影响也很显著。1845年,汤姆逊进行了数学分析迈克尔·法拉第的同年8月,他给他写了一封信,解释他的计算预测磁场应该影响偏振光的平面。法拉第在多年前就对光和磁进行了实验,但没有观察到两者之间的任何联系。受到汤姆逊预言的鼓舞,法拉第决定解决这个问题,并在他的实验室里开始了一系列新的实验。到9月中旬,他已经证明了磁和光之间的联系,发现了后来被称为法拉第效应的现象。

与法拉第相似,汤姆逊似乎一直被所有类型的物质和能量之间存在统一性的想法所指导。在他的职业生涯中,他在统一各种理论方面取得了重大进展,例如,将查尔斯·奥古斯丁·德·库仑和Siméon-Denis泊松的工作与法拉第的工作相结合。他还将他与乔治·加布里埃尔·斯托克斯关于流体力学的想法应用到原子理论和电学理论中,并联合起来詹姆斯焦耳他逐渐接受的热动力理论,到他自己的电和磁动力理论。合作对汤姆森来说显然是非常重要的,他在年轻时通过父亲在科学界建立了许多重要的联系,在他长大后,由于他自己的主动,他建立了更多的联系。例如,1847年焦耳和汤姆逊的会面,对双方来说都是富有成果的。在19世纪50年代,他们的合作导致汤姆森提出了一个版本的热力学第二定律(热不能自发地从一个较冷的物体转移到一个较热的物体)焦耳-汤姆逊效应,即通过从高压膨胀到低压来降低气体的温度。此外,汤姆逊在热力学方面的工作导致了他的绝对温标的发展,通常被称为开氏温标

汤姆森因这些和其他科学发展而获得了极大的尊重,1851年入选伦敦皇家学会,1856年获得皇家奖章,1883年获得科普利奖章,1890年至1895年担任该学会的总统。他还担任过爱丁堡皇家学会和英国科学促进会的主席。他是无数荣誉学位的获得者。然而,正是他在工程方面的壮举为他赢得了巨大的财富。第一条跨大西洋电缆的成功不仅依赖于他在这个项目中的监督作用,还依赖于他申请了专利的电报接收器镜像式检流计.电缆铺设之后,汤姆逊的检流计和后来他发明的一种叫做虹吸记录器随着横跨全球的海底电缆网络的建立,它们的需求量很大。他出售这些专利设备所获得的收入,以及他与两家专门为铺设电缆提供咨询服务的工程公司的合伙关系,足以让他在一个男爵庄园里过上非常舒适的生活,也有足够的资金经常在他126吨的游艇上招待大量客人。

晚年,汤姆逊卷入了围绕查尔斯·达尔文进化论的争论。根据他对热力学的理解和傅里叶的工作,汤姆逊估计了太阳和地球的年龄,并根据这些估计推测,生命不可能在与达尔文主义相关的漫长时间内进化。T.H.赫胥黎,通常被称为达尔文的斗牛犬,在伦敦地质学会的一次演讲中公开诋毁汤姆森的说法。汤姆逊在晚年发展出的一个争议较小的兴趣涉及海洋。他在游艇上的经历使他设计了许多有用的设备,如测深设备、计算潮汐表的模拟计算机和一种指南针。

许多测量电的仪器也被包括在他的发明清单中,这并非巧合,因为汤姆逊认为量化是科学的一个重要方面。他在英国科学促进会电气标准委员会的领导作用,极大地影响了许多单位的标准化和采用,这些单位至今仍在电力领域使用,如伏特和欧姆。汤姆逊于1907年12月17日在自己的庄园去世,他说:

“当你能够衡量你所谈论的内容,并用数字表达出来时,你就对它有所了解;但是,当你不能衡量它,当你不能用数字来表达它时,你的知识是贫乏的,不能令人满意的;这也许是知识的开端,但是不管你的思想是什么,你的思想几乎还没有发展到科学的地步。”