著名科学家开尔文的故事(2)

　　在电学方面，汤姆孙以极高明的技巧研究过各种不同类型的问题，从静电学到瞬变电流。他揭示了傅里叶热传导理论和势理论之间的相似性，讨论了法拉第关于电作用传播的概念，分析了振荡电路及由此产生的交变电流。他的文章影响了麦克斯韦，后者向他请教，希望能和他研究同一课题，并给了他极高的赞誉。

　　开尔文在电磁学理论和工程应用上研究成果卓著。1848年他发明了电像法，这是计算一定形状导体电荷分布所产生的静电场问题的有效方法。他深人研究了莱顿瓶的放电振荡特性，于1853年发表了《莱顿瓶的振荡放电》的论文，推算了振荡的频率，为电磁振荡理论研究作出了开拓性的贡献。他曾用数学方法对电磁场的性质作了有益的探讨，试图用数学公式把电力和磁力统一起来。1846年便成功地完成了电力、磁力和电流的“力的活动影像法”，这已经是电磁场理论的雏形了（如果再前进一步，就会深人到电磁波问题）。他曾在日记中写道：“假使我能把物体对于电磁和电流有关的状态重新作一番更特殊的考察，我肯定会超出我现在所知道的范围，不过那当然是以后的事了。”他的伟大之处，在于能把自己的全部研究成果，毫无保留地介绍给了麦克斯韦，并鼓励麦克斯韦建立电磁现象的统一理论，为麦克斯韦最后完成电磁场理论奠定了基础。

　　他十分重视理论联系实际。1875 年预言了城市将采用电力照明，1879年又提出了远距离输电的可能性。他的这些设想以后都得以实现。1881年他对电动机进行了改造，大大提高了电动机的实用价值。在电工仪器方面，他的主要贡献是建立电磁量的精确单位标准和设计各种精密的测量仪器。他发明了镜式电流计（大大提高了测量灵敏度）、双臂电桥、虹吸记录器（可自动记录电报信号）等等，大大促进了电测量仪器的发展。根据他的建议，1861年英国科学协会设立了一个电学标准委员会，为近代电学量的单位标准奠定了基础。在工程技术中，1855年他研究了电缆中信号传播情况，解决了长距离海底电缆通讯的一系列理论和技术问题。经过三次失败，历经两年的多方研究与试验，终于在1858年协助装设了第一条大西洋海底电缆，这是开尔文相当出名的一项工作。他善于把教学、科研、工业应用结合在一起，在教学上注意培养学生的实际工作能力。在格拉斯哥大学他组建了英国第一个为学生用的课外实验室。

　　汤姆孙还将物理学用到完全不同的领域。他研究过太阳热能的起源和地球的热平衡。他的方法可靠而有趣，但只由于他不知道太阳和地球上的能量来自核能，因而不可能得到正确的结论。他试图用落到太阳上的陨石或用引力收缩来解释太阳热能的起源。约在1854年，他估算太阳的"年龄"小于5×108年，而这只是我们现在知道的值的十分之一。

　　从地球表面附近的温度梯度，汤姆孙试图推算出地球热的历史和年龄。他的估算仍然太低，仅为4×108年，而实际值约为5×109年。地质学家以地质现象的演变为理论根据，很快就发现他的估算是错误的。他们不能驳倒汤姆孙的数学，但他们肯定他的假定是错误的。同样，生物学家也发现汤姆孙给出的时间进程与最新的进化论的观念相悖。这一争论持续了多年，汤姆孙完全不理解别人的反对意见是正确的。最后，直到放射性和核反应的发现，才证明了汤姆孙假设的前提是完全错误的。

　　流体力学特别是其中的涡旋理论成为汤姆孙最喜爱的学科之一，他受亥姆霍兹工作的启示，发现了一些有价值的定理。他航行的收获之一是在1876年发明了适用于铁船的特殊罗盘，这一发明后来为英国海军所采用，而且一直用到被现代回转罗盘代替为止。汤姆孙的企业生产了许多磁罗盘和水深探测仪，从中大为获利。