和真理失之交臂

在近代物理学史上有一位很著名的人物，就是英国的物理学家汤姆生。由于他对于科学的贡献，在 42 岁的时候被封为开尔文勋爵。所以物理学史上他有两个姓氏，一个是汤姆生，另一个是开尔文。24 岁时，他提出一种新温度测量标准，建议把—273℃定为绝对零度，因为他从理论上证明了，在宇宙里不可能有绝对零度（实际上是—273.18℃）更低的温度存在。这种温标称为绝对温标，后来又称为开氏温标，在温度后面用一个 K 字来表示。

汤姆生不仅在热学上有许多发现，对于电磁学和电信工程也有许多贡献，他领导建立了世界上第一条大西洋海底电缆，为有线通信的发展作出了重大的贡献。可惜的是，汤姆生曾经有两次登上电磁理论顶峰的机会，但是都被他错过了。

这在科学史上是一件很值得说一说的事情。汤姆生生于 1824 年幼年时代的汤姆生是公认的神童。由于母亲早逝，8 岁时就随父亲在格拉斯哥大学听数学课。父亲是一位数学教授，一直担任汤姆生的早斯教育工作。12 岁的汤姆生就进入格拉斯哥大学学习，大概是当时世界上年龄最小的大学生。十几岁就写了一篇数学论文，这篇论文由一位德高望重的老教授代为宣读。因为在这样一个庄重的学术会议上，让一个学生来演讲似乎不太严肃。

15 岁那年，汤姆生获得了学校的物理学奖。后来又获得了天文学奖。同时还因为写了一篇出色的论文《地球的圆形》而得到了大学的金质奖章。16 岁那年汤姆生随父亲去德国游览。旅途中他深入地阅读了法国数学家付立叶所著的《热分析理论》一书。同时，他又发现爱丁堡大学教授凯兰对付立叶的这本书的批评不正确。他给凯兰教授写去一封信。

凯兰教授是一位十分尊重科学的人，他对这位年仅 16 岁的大学生的来信进行了深入的研究，终于同意他的观点。并把这封信推荐发表在剑桥大学的数学杂志上。

17 岁的汤姆生从格拉斯哥大学毕业后又到剑桥大学深造。大学生期间又发表了几篇热学论文。20 岁以优异的成绩从剑桥大学毕业。

毕业以后，他首先选择了电磁学为主攻方向。因为在那个年代，电磁学方兴未艾。有大量的理论和实际问题等待人们去解决，吸引了大批有才华的学者。付立叶教授也建议他从事电磁学的研究。

汤姆生在巴黎留学的时候，用数学方法对于静电感应现象进行了研究。这在当时是一个难题。如果在接地金属板的前面放一个正电荷，金属板上就会感应出负电荷。感应电荷的分布十分复杂，不好计算。但是汤姆生用数学的方法证明：如果假想在金属板背后与正电荷等距的地方放上一个负电荷，用它来代替感应电荷的作用。可以大大简化计算。这很像镜子成像的原理，在电磁学中叫镜像法，这种方法一直用到现在。汤姆生的这个思想比麦克斯韦早 10 年。

汤姆生还研究了电场对于光的影响。他用数学方法表示出，一束光线在通过两块带不同电荷的玻璃片之间发生的极化现象。并在 1846 年英国科学协会的会议上发表。

在那次会上，就在他刚刚宣读完论文，回到自己的座位上的时候，一位头发花白的科学家立即走上去表示祝贺。当汤姆生得知这位就是自己仰慕已久的大科学家法拉第的时候，顿时肃然起敬向法拉第请教。

法拉第把自己的一本电学专著《电学实验研究》送给了汤姆生，希望他进一步研究。汤姆生也为能遇到自己久已仰慕的电学大师而无比兴奋。

1846 年 11 月 1 日，汤姆生被提升为教授。这对于他的父亲老汤姆生是一个最大的安慰。老汤姆生是数学教授，小汤姆生是自然哲学（物理学的老式叫法）教授。父与子都是教授，对于汤姆生一家来说，是无上的殊荣。小汤姆生当了半个世纪的教授，他那富有戏剧性，甚至有点离奇古怪的讲述，深深地吸引着学生。

荣升教授后，汤姆生便悉心电磁学的研究。他首先把自己家里的酒窖改装成实验室。有时候，物理课干脆就在酒窖里进行。汤姆生对于电磁学做了大量的实验。力线思想在他的头脑里开始生根发芽！

汤姆生认识到，用精确的数学语言来描述力线是建立电磁理论的突破口。过去，许多人认为电力线和磁力线是法拉第缺少数学理论的产物。只是一种形象的描述，在电荷或磁极周围随便画上几条线便是力线。可以多画几根也可以少画几根。所以力线是不能用数学理论来描述的。

汤姆生曾经把这些思想写信给法拉第。他想用类似弹性体中“应力”分布的描述方法来描述电力线和磁力线。而且从这种理论出发可以说明电力和磁力之间为什么有必然联系。他还想把这个理论和光的波动理论联系起来。从这封信上看，汤姆生的思想已经完全接近后来被麦克斯韦建立起的电磁理论的核心内容了。但是，法拉第也许是由于健康的原因，没有给汤姆生回信。汤姆生没有及时得到法拉第的指导。

汤姆生对电磁学理论的一个重要贡献，是在 1853 年发表的《瞬变电流》，这篇论文指出了在莱顿瓶放电的时候，会出现一种振荡电流。就像我们去推一下秋千，它会来回地摆，然后才慢慢停下来一样，电流也会振荡。电流的振荡正反映出电磁场的变化，这对于建立统一的电磁场理论有很大的意义。据后人分析，种种迹象说明汤姆生已经看到了电磁学的峰顶，找到了一

条通往顶峰的道路。这条回转的山路的背后也许就是柳暗花明的境地。遗憾的是，他把这件事当成“以后的事来做”，可是后来，他再也没有做这方面的工作。

看见山路不等于登上峰顶，汤姆生只来到山的脚下。不过，任何一个伟大发现都不是一个人所能完成的，汤姆生做了开拓性的工作，后来他又毫无保留的传授给麦克斯韦，由麦克斯韦完成了这项流芳百世的工作。

不久汤姆生把自己的研究兴趣又转向了热学。并和焦耳一起做出了许多热学方面的贡献。

1855 年，汤姆生开始对海底电缆通信产生了兴趣。在他的《瞬变电流》论文的基础上，发表了一系列关于海底电缆通信理论的文章。并出任大西洋海底电缆公司的董事。

汤姆生从此以全部的身心和最大的勇气投入到海底电缆的通信事业上。