威廉·湯姆森，開爾文勳爵 - 著名物理學家、發明家和工程師的傳記

威廉·湯姆森 (William Thomson) 於 1824 年 6 月 26 日出生於北愛爾蘭首都貝爾法斯特。他的蘇格蘭父親在 1830 年妻子去世後，帶著兩個兒子搬到格拉斯哥，成為當地一所大學的數學教授.孩子們在家裡接受了良好的教育。威廉8歲開始聽父親講課，10歲考入大學。

作為一個有錢人，他的父親經常和他的兒子們一起旅行。到 12 歲時，威廉已精通四五種語言。劍橋大學 (1841-1845) 繼續改進數學知識。十五歲的學生開始寫作和發表他的作品。他的第一篇論文發表於1841年5月的《劍橋數學雜誌》，是對傅里葉“調和分析”的一些基本定理的辯護和澄清。

表現出早期的數學能力，湯姆森成為一名優秀的數學家，同時對現代物理學狀況非常熟悉。

詹姆斯、瑪格麗特與珍妮特、海倫、佩吉、小威廉、老威廉（從左到右）

所取得的成果與個人生活、隱私等方面的任何限制無關。生活中的湯姆森開朗、善於交際，經常旅行，並儘量不在任何事情上限制自己。成功伴隨著他。

湯姆森在法國著名物理學家、巴黎科學院院士亨利·維克托·雷尼奧（1810-1878 年）的實驗室裡磨練了幾個月的實驗技能，後者當時是法蘭西學院的教授。湯姆森對獲得的技能表示讚賞。

研究結束後，格拉斯哥大學物理系主任的職位立即空缺，1846 年 22 歲的威廉湯姆森當選。這位科學家在 1899 年 10 月 1 日這個可敬的年紀結束了他的教授職位，但一直從事科學工作直到他生命的盡頭。該大學承認湯姆森的功績，於 1904 年選舉他為校長。

威廉·湯姆森，1869 年

湯姆森的科學興趣非常廣泛。他花了很多時間解決工程問題。值得注意的是，這位科學家從事數學、熱力學、電氣工程、通信、氣體和流體動力學、天體和地球物理學。他總共寫了 650 多篇論文、回憶錄等。

1845年開始出現靜電學、電學和磁學方面的著作。湯姆森從教學生涯開始，就不得不開始設置示範實驗，隨著經驗的積累，他開始對自己的理論研究進行實驗檢驗。理論和實驗工作的結果經常與 M. Faraday 和 D. Maxwell 等傑出科學家討論。

經常會發生這樣的情況，即單詞被歸因於從未說過這些單詞的特定人物。威廉·湯姆森（William Thomson），更廣為人知的名字是開爾文勳爵（Lord Kelvin），任何法庭都不能為他在 1900 年宣稱物理學已死而開脫……儘管他從未這樣做過。根據流行的版本，並鑑於物理學在 19 世紀末取得的巨大進步，開爾文在 1900 年向英國科學促進會致辭時說：發現 。只剩下越來越準確的測量。 “開爾文的科學軌跡不像一個容易出現這種嚴重判斷錯誤的人的軌跡。他在科學奧林匹斯山上的特權地位得益於他的許多優點。

— Javier Janes 開爾文勳爵和他從未預見到的物理學的終結

今天，他的名字因國際溫度系統的同名而廣為人知，這一名稱是為了紀念他精確的 計算絕對零 大約-273.15攝氏度。但他在塑造熱力學、發展電的數學公式以及為理解物質與能量之間的關係鋪平道路方面做出了重大貢獻。

他作為發明家和工程師的工作使他完善了航海羅盤，最重要的是，他通過電報工作和推動跨大西洋電纜項目的努力獲得了名利。

威廉湯姆森（開爾文勳爵）和他的指南針，1902 年。

在這篇簡短的傳記文章中，我們將重點介紹這位科學家在電信領域的工作。

湯姆遜在參與跨大西洋電報線建設的過程中取得了他的第一個重大實際成果。

莫爾斯電報（1844年）發明後的數年裡，歐洲和北美國家佈滿了密集的電報線網絡，但其他大陸的銷售市場和原材料來源卻無法通訊。

一團糟！有計劃在美國和西歐之間修建一條穿越阿拉斯加、白令海峽和西伯利亞的電報線。企業一開始就倒閉了：跨大西洋電報線投入運營，而 W. Thomson 對此事件負有主要責任。

1857 年首次鋪設跨大西洋電纜的嘗試以失敗告終——電纜被切斷了。湯姆森立即開始研究其參數，提出改進設計的建議。

早些時候（1856 年）他證明了信號在電纜中的傳播速度與其電阻和電容量成反比。 1858 年，為了記錄微弱的電報信號，這位科學家發明了鏡面檢流計，九年後他獲得了專利。

湯姆森本人參與了第二條跨大西洋電纜的鋪設，該電纜位於大東方 - 當時最大的船隻（1865 年）。後來他發明了一種自動記錄電報的裝置，稱為虹吸式記錄器。

湯姆森於 1856 年開始從事電信工作，成為大西洋電報公司的一員，並在他的一生中繼續從事電報和電話工作。

有線電報推動了科學電氣測量（確定銅和絕緣材料的電阻，以及電纜的電容）。

大東方號於 1866 年鋪設了第一條跨大西洋電纜，當時是世界上最大的船舶。這艘鐵船長 211 米，承載了 1000 多公里的電纜。

電報電纜到大東方

1866 年將跨大西洋電報電纜裝載到大東方。

Muirhead & Co. 製造的電報陷阱記錄器。有限公司來自愛爾蘭共和國的 Ballingskelligs 有線電視台。該站於 1873 年啟用，距大東方航行成功鋪設第一條橫跨大西洋的海底電纜僅九年。虹吸式記錄器由開爾文勳爵於 1867 年發明，用於新的跨大西洋電報電纜。

威廉湯姆森的引擎，1871 年。

William Thomson 的電壓表，一種早期的電位差計，大約在 1880 年代中期

當然，科學家和發明家的所有成就不可能在一張小紙條中一一列舉，但我們不禁想起湯姆遜於1853年得出的計算振盪電路諧振頻率的公式。

輸配電也引起了他的注意。 1879 年，在議會委員會作證電力傳輸時，他表明可以以 21,000 馬力的經濟性進行傳輸。在 300 英里的距離處承受 80,000 伏特的壓力。兩年後，他向英國協會提交了一篇題為“金屬電導體的經濟學”的論文。

1890年他被任命為國際尼亞加拉委員會主席，負責審查、報告和授予尼亞加拉大瀑布發電和輸電計劃。

威廉·湯姆森 (William Thomson) 與一家性質相同的小型企業有聯繫，該企業位於離他家不遠的地方，在 Foyer Falls 發電，英國鋁業公司將其用於製造鋁。

可以說，沒有人比他發明了更多種類的用於標準、實驗室或商業用途的電測量儀器。

William Thomson 的電氣測量儀器

湯姆森的作品總是很快得到認可，獲獎也不晚。 1846 年，他當選為愛丁堡會員，五年後當選為倫敦皇家學會會員。唯一令人悲傷的事件：他的父親在霍亂流行期間去世（1849 年），他的妻子也去世了（1870 年）。

70項專利的開發，在多家公司（包括馬可尼公司）擔任顧問，使他可以不以手段為恥。 1870 年，湯姆森購買了排水量為 126 噸的豪華遊艇“Lalla Rukh”。不久之後（1874 年），他在克萊德河（蘇格蘭）河口附近購買的莊園 Nisergall 上建造了一座城堡。相當多的時間花在了出國旅行上。其中一位科學家訪問了敖德薩和塞瓦斯托波爾。

開爾文勳爵在 1899 年的遊艇“Lala Rukh”上。

1858 年，湯姆森因鋪設電纜的成功而被封為爵士。 1892年，維多利亞女王授予他英國科學成就獎。湯姆森爵士因此成為開爾文勳爵。姓氏被選為格拉斯哥大學所在河岸的河流名稱。

新領主自 1892 年起自動成為上議院議員，負責處理高等教育、技術和在該國引入公制的事務。他是世界上許多科學協會的成員和主席，包括聖彼得堡科學院的名譽會員，並被授予許多榮譽獎章。

1884 年，海德堡大學為紀念其建校 300 週年，希望授予他榮譽學位，並發現他唯一可獲得的醫學學位是他尚未獲得的，於是授予他這一文憑。

法國授予他榮譽軍團勳章。他四次擔任愛丁堡皇家學會（蘇格蘭國家科學與文學院）主席，兩次擔任電氣工程師學會主席。

一個世紀末，世界歷史上前所未有的文明與科學進步，回首追溯舊科學的成長，新科學的起源與發展，理論與實踐的緊密結合，證明這對人類有益，我們在任何地方和每個階段都能看到一位普遍天才的傑出工作——威廉湯姆森，後來是威廉湯姆森爵士，現在是開爾文勳爵。

— JD 科馬克。摘自卡西爾雜誌 1899 年的一篇文章

威廉湯姆森，開爾文勳爵於 1899 年 10 月 1 日在格拉斯哥大學發表他最後一次演講。

格拉斯哥大學，1899 年。

約 1900 年，開爾文勳爵夫婦與著名的通用電氣工程師。照片中還有 T. Commerford Martin、Edwin W. Rice, Jr.、Charles P. Steinmetz 和 Eliu Thomson。

開爾文勳爵的工作得到了全世界的認可。2,500 名賓客前來慶祝他擔任教授 50 週年。慶祝活動持續了三天。

在他生命的盡頭，開爾文當選為倫敦皇家學會主席（1900-1905），這個職位曾經由牛頓擔任。他在 Nethergaol 度過了最後兩年與疾病作鬥爭，並於 1907 年 12 月 17 日在那裡去世。他被安葬在牛頓墳墓附近的威斯敏斯特教堂。

1924 年，人們廣泛慶祝這位科學家誕辰 100 週年。 Electricity 雜誌的第六期完全以開爾文為主題，封面上的紅色題詞是：“Lord Kelvin's Number”。