开尔文——不畏失败的一生
在近代物理学史上有一位很著名的人物,叫做开尔文勋爵 (1824-
①
1907)。他二十二岁当了大学教授,二十四岁提出绝对温标,不到三十岁就
因为电磁学和热力学的研究而闻名欧洲,是一个年轻有为的科学家。但是,
他曾经两次走到电磁理论的边缘,却又徘徊而去,错过了发现的机会。这确
实是非常可惜的。
这位勋爵的名字叫威廉·汤姆生,开尔文是他的封号。他不但在科学领
域里有很多发现,而且还是个非常杰出的电信工程师。他一生创建的最大业
绩,就是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。
小大学生
1824年,威廉·汤姆生出生在英国贝尔发斯特城,父亲是皇家学院的数
学教授,性情温和,治学勤奋;母亲是富家女儿,是个典型的贤妻良母。汤
姆生的兄弟姊妹比较多,他从小生活在一个和睦而热闹的大家庭里,非常快
活。由于他长得最漂亮,又很聪明,在兄弟中最受父亲宠爱。他也最爱父亲。
汤姆生六岁那年,母亲不幸去世,父亲挑起了照料全家的担子。这位数
学教授是农民出身,年轻的时候靠自学进入大学。他虽然疼爱失去母亲的孩
子,但是对他们的教育却很严格。在汤姆生和比他大两岁的哥哥杰姆都还很
小的时候,父亲就向他们系统地教授数学了。他还经常在清晨带孩子们到郊
外去散步,一路上提出各种有趣的问题来问他们,培养他们思考的习惯。每
当这个时候,孩子们都兴奋得象小鸟一样,叽叽喳喳地发表自己的见解。
1832年,汤姆生的父亲被母校格拉斯哥大学聘请去教书,全家迁到格拉
斯哥城。这座城市位于苏格兰腹地,横跨克莱德河,西临狭窄的克莱德海湾,
是英国北部第一大港,商业繁荣,造船业比较发达。汤姆生一生的主要活动
都是在这里进行的。所以有的科学史家提到他的时候,都爱把他称做“格拉
斯哥的汤姆生”。
这一年新学期,汤姆生的父亲开始讲课。新来的教授学问渊博,讲述有
条不紊,待人亲切,很快就博得了学生们的敬仰。没有多久大家就发现,教
授来讲课的时候常常带着两个漂亮的小男孩,让他们坐在教室里旁听。小的
那个孩子还背着装玩具的书包。起初,同学们都以为这两个小家伙是来玩的,
后来看到他们在认真地记笔记,才大吃一惊。因为这两个大学旁听生的年龄
实在太小了:杰姆是十岁,汤姆生才八岁!
一所堂堂的高等学府竟准许八岁的儿童当旁听生,听起来有些荒唐,但
是却是事实。人才的培养本来就应该不拘一格。我国历史上不也有甘罗十二
①
岁当宰相 的佳话吗?汤姆生的父亲望子成才,也很费了一番苦心。汤姆生从
接受启蒙教育直到中学教育,都是他父亲自己编教材,在家里教的。他在读 ① 绝对温标是一种最基本的温度单位制,也称做开氏温标。 ① 相传春秋战国时期,十二岁的甘罗因为聪明过人,外交有功,被秦王封做上卿 (相当于丞相)。
大学以前,从来都没有进过学校。气宇轩昂的老教授是个天生的教育家,他
的最大乐趣就是给孩子们传授知识,把他们教育成材。汤姆生兄弟也很争气,
他们在大学非正式地旁听了两年,眼界开阔了不少。有一次上实验课,兄弟
两个对电学实验发生了浓厚的兴趣,回家以后,竟仿制了几个莱顿瓶和伏打
电堆。两个小实验家用电堆给莱顿瓶充上电,然后骗小妹妹维莉来摸,结果
“啪啦”一声,把她吓得大哭一场。
汤姆生十岁的时候,和哥哥一道正式进了格拉斯哥大学预科学习。这大
约是当时世界上最小的大学生。同年级的同学大多是农场主的儿子,最大的
二十四岁。这些纨袴子弟醉心在神学里,汤姆生却在数学、物理学和天文学
方面努力学习。汤姆生十五岁那年,获得了学校的物理学奖;十六岁获得了
天文学奖,同时还因为写了一篇出色的论文《地球的图形》,得到大学的金
质奖章。
1840年春天,汤姆生的父亲带着全家去欧洲大陆旅行。他们渡过多佛尔
海峡,顺着莱茵河南下,旅游的区域主要在德国境里。父亲选取这条路线,
主要是想让孩子们练习德语会话。为了避免分散精力,他事先规定谁也不准
携带书籍。这年年初,汤姆生的指导教授,向他介绍了法国数学大师傅立叶
①
(1789-1857)关于热的数学分析的一本著作,要他学习。汤姆生动身以前,
听说爱丁堡大学的凯伦特教授非难这部著作。他瞒过父亲,把书悄悄地藏在
皮包里,旅途中一有机会就偷偷地读几页。他们在法兰克福作客的那些日子,
汤姆生每天都躲进地窖里研究傅立叶的理论,终于发现是凯伦特教授自己搞
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