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威廉·湯姆生(開(kāi)爾文爵士， (Lord Kelvin)，1824-1907）英國(guó)) 創(chuàng)立開(kāi)爾文溫標(biāo)（1848），獨(dú)立發(fā)現(xiàn)絕對(duì)零度(1851, 比法國(guó)的阿蒙頓晚149年)，與焦耳一起首次提出“宇宙趨向于能量耗散”的思想(1852)。

人物經(jīng)歷

1824年，威廉·湯姆生出生在英國(guó)貝爾發(fā)斯特城，父親是皇家學(xué)院的數(shù)學(xué)教授，性情溫和，冶學(xué)勤奮；母親是富家女兒，是個(gè)典型的賢妻良母。湯姆生的兄弟妹妹比較多，他從小生活在一個(gè)和睦而熱鬧的大家庭里，非常快活。由于他長(zhǎng)得最漂亮，又很聰明，在兄弟中最受父親寵愛(ài)。他也最?lèi)?ài)父親。

湯姆生6歲那年，母親不幸去世，父親挑起了照料全家的擔(dān)子。這位數(shù)學(xué)教授是農(nóng)民出身，年輕的時(shí)候靠自學(xué)進(jìn)入大學(xué)。他雖然疼愛(ài)失去母親的孩子，但是對(duì)他們的教育卻很?chē)?yán)格。在湯姆生和比他2歲的哥哥杰姆都還很小的時(shí)候，父親就向他們系統(tǒng)地教授數(shù)學(xué)了。他還經(jīng)常在清晨帶孩子們到郊外去散步，一路上提出各種有趣的問(wèn)題來(lái)問(wèn)他們，培養(yǎng)他們思考的習(xí)慣。每當(dāng)這個(gè)時(shí)候，孩子們都興奮得像小鳥(niǎo)一樣，嘰嘰喳喳地發(fā)表自己的見(jiàn)解。

1832年，湯姆生的父親被母校格拉斯哥大學(xué)聘請(qǐng)去教書(shū)，全家遷到格拉斯哥城。這座城市位于蘇格蘭腹地，橫跨克萊德河，西臨狹窄的克萊德海灣，是英國(guó)北部的第一大港，商業(yè)繁榮，造船業(yè)比較發(fā)達(dá)。湯姆生一生的主要活動(dòng)都是在這里進(jìn)行的。所以有的科學(xué)史家提到他的時(shí)候，都愛(ài)把他稱做“格拉斯哥的湯姆生”。

這一年新學(xué)期，湯姆生的父親開(kāi)始講課。新來(lái)的教授學(xué)問(wèn)淵博，講述有條不紊，待人親切，很快就博得了學(xué)生們的敬仰。沒(méi)有多久大家就發(fā)現(xiàn)，教授來(lái)講課的時(shí)候常常帶著兩個(gè)漂亮的小男孩，讓他們坐在教室里旁聽(tīng)。小的那個(gè)孩子還背著裝玩具的書(shū)包。起初，同學(xué)們都以為這兩個(gè)小家伙是來(lái)玩的，后來(lái)看到他們?cè)谡J(rèn)真的記筆記，才大吃一驚。因?yàn)檫@兩個(gè)大學(xué)旁聽(tīng)生的年齡實(shí)在太小了：杰姆是十歲，湯姆生才八歲！

一所堂堂的高等學(xué)府竟準(zhǔn)許八歲的兒童當(dāng)旁聽(tīng)生，聽(tīng)起來(lái)有些荒唐，但是卻是事實(shí)。人才的培養(yǎng)本來(lái)就應(yīng)該不拘一格。我國(guó)歷史上不也有甘羅 12歲當(dāng)宰相的佳話嗎？湯姆生的父親望子成才，也很費(fèi)了一番苦心。湯姆生從接受啟蒙教育直到中學(xué)教育，都是他父親自己編教材，在家里教的。他在讀大學(xué)以前，從來(lái)都沒(méi)有進(jìn)過(guò)學(xué)校。氣宇軒昂的老教授是個(gè)天生的教育家，他的最大樂(lè)趣就是給孩子們傳授知識(shí)，把他們教育成材。湯姆生兄弟也很爭(zhēng)氣，他們?cè)诖髮W(xué)非正式地旁聽(tīng)了兩年，眼界開(kāi)闊了不少。有一次上實(shí)驗(yàn)課，兄弟兩個(gè)對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)生了濃厚的興趣，回家以后，竟仿制了幾個(gè)萊頓瓶和伏打電堆。兩個(gè)小實(shí)驗(yàn)家用電堆給萊頓瓶充上電，然后騙小妹妹維莉來(lái)摸，結(jié)果“啪啦”一聲，把她嚇得大哭一場(chǎng)。

湯姆生十歲的時(shí)候，和哥哥一道正式進(jìn)了格拉斯哥大學(xué)預(yù)科學(xué)習(xí)。這大約是當(dāng)時(shí)世界上最小的大學(xué)生。同年級(jí)的同學(xué)大多是農(nóng)場(chǎng)主的兒子，最大的24歲。這些袴子弟醉心在神學(xué)里，湯姆生卻在數(shù)學(xué)、物理學(xué)和天文學(xué)方面努力學(xué)習(xí)。湯姆生15歲那年，獲得了學(xué)校的物理學(xué)獎(jiǎng)；16歲獲得了天文學(xué)獎(jiǎng)，同時(shí)還因?yàn)閷?xiě)了一篇出色的論文《地球的圖形》，得到大學(xué)的金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)隆?/p>

1840年春天，湯姆生的父親帶著全家去歐洲大陸旅行。他們渡過(guò)多佛爾海峽，順著萊茵河南下，旅游的區(qū)域主要在德國(guó)境里。父親選取這條路線，主要是想讓孩子們練習(xí)德語(yǔ)會(huì)話。為了避免分散精力，他事先規(guī)定誰(shuí)也不準(zhǔn)攜帶書(shū)籍。這年年初，湯姆生的指導(dǎo)教授，向他介紹了法國(guó)數(shù)學(xué)大師傅立葉（1789～1857）關(guān)于熱的數(shù)學(xué)分析的一本著作，要他學(xué)習(xí)。湯姆生動(dòng)身以前，聽(tīng)說(shuō)愛(ài)丁堡大學(xué)的凱倫特教授非難這部著作。他瞞過(guò)父親，把書(shū)悄悄地藏在皮包里，旅途中一有機(jī)會(huì)就偷偷地讀幾頁(yè)。他們?cè)诜ㄌm克福作客的那些日子，湯姆生每天都躲進(jìn)地窖里研究傅立葉的理論，終于發(fā)現(xiàn)是凱倫特教授自己搞錯(cuò)了。于是，他寫(xiě)了一篇反駁的論文。旅行結(jié)束以后，他把論文寄給凱倫特教授。凱倫特對(duì)這個(gè)16歲少年的挑戰(zhàn)，最初只是付諸一笑，但是當(dāng)他讀完全文以后卻完全折服了。第二年，這篇論文發(fā)表在劍橋大學(xué)的數(shù)學(xué)雜志上，雖然用的是筆名，但是不久，大學(xué)生們就都知道作者是誰(shuí)了，湯姆生頓時(shí)名揚(yáng)全校。

在以后的幾年里，湯姆生發(fā)表了一連串的科學(xué)論文，內(nèi)容涉及數(shù)學(xué)、熱力學(xué)和電學(xué)。17歲那年，他把電力線和磁力線同熱力線加以類(lèi)比；18歲，接觸到了熱傳播不可逆性 （就是總是從高溫物體傳到低溫物體，不能反向傳遞）。在研究這些問(wèn)題的時(shí)候，他嫻熟地運(yùn)用了很多新的數(shù)學(xué)定理。劍橋大學(xué)的數(shù)學(xué)家霍普金斯（1793～1866），曾經(jīng)擔(dān)任他的指導(dǎo)教授，使他得益不小。這一切都表明，他有可能成為一個(gè)杰出的數(shù)學(xué)物理學(xué)家。遺憾的是、他成名太早，反而影響他刻苦鉆研。他一生中的某些不足在這個(gè)時(shí)候已經(jīng)露頭。他撰寫(xiě)論文很少參考別人的著作，寫(xiě)起來(lái)也是龍飛鳳舞，一揮而就。據(jù)說(shuō)他習(xí)慣用鉛筆寫(xiě)作，而且常常寫(xiě)在零亂的紙上就送去付印。

1845年1月，20歲的湯姆生通過(guò)了緊張的畢業(yè)考試。事前，父親和老師們對(duì)他都寄予很大的希望。父親確信他能夠穩(wěn)拿第一名，一個(gè)主考教授甚至對(duì)他的同事說(shuō)，他們都不配改湯姆生的卷子。可是考試揭曉，湯姆生只得了第二名。直到第二次史密斯獎(jiǎng)考試的時(shí)候，他才奪得了桂冠。

主要成就

走在真理的邊緣

1846年11月1日，湯姆生正式擔(dān)任教授的職務(wù)。他還是悉心研究電學(xué)，而且很有進(jìn)展。法拉第那年從劍橋大學(xué)回去以后，做了大量實(shí)驗(yàn)，研究光的極化，當(dāng)年就取得突破。這位實(shí)驗(yàn)大師發(fā)現(xiàn)：通過(guò)玻璃的一束偏振光，它的振動(dòng)面在磁場(chǎng)作用下會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這就是有名的磁致旋光效應(yīng)。法拉第曾經(jīng)喜悅地寫(xiě)著：“這樣一來(lái)，磁力和光有相互關(guān)系就得到證明了！”消息傳來(lái)，湯姆生很受鼓舞。在法拉第實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)下，湯姆生進(jìn)行了反復(fù)的研究，他用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分析，對(duì)電磁力的性質(zhì)作了有益的探討，還試圖用數(shù)學(xué)公式把電力和磁力統(tǒng)一起來(lái)。這確實(shí)是一個(gè)天才的思想。

湯姆生把研究成果寫(xiě)成了一篇論文。那時(shí)，他當(dāng)教授才半個(gè)多月。論文完成的時(shí)間，是1846年11月28日。湯姆生在當(dāng)天的日記里寫(xiě)下了這樣的話：

“上午十點(diǎn)一刻，我終于成功地用u2018力的活動(dòng)影像法u2019來(lái)表示電力、磁力和電流了。”

實(shí)際上，他已經(jīng)走到了電磁理論的邊緣，只要再向前邁進(jìn)一步，就能夠發(fā)現(xiàn)真理。遺憾的是，湯姆生就在這里停步了。他也許朦朧地感覺(jué)到了曙光在前，但是卻缺少那種鍥而不舍的精神。他在筆記里匆匆寫(xiě)下這么一行字：

促使我能夠把固體對(duì)電磁和電流有關(guān)系的狀態(tài)重新做一番更特殊的考察，我就會(huì)超出現(xiàn)在所知道的范圍，不過(guò)那是以后的事了。

可惜他后來(lái)再也沒(méi)有做這方面的工作。因此，建立電磁理論的桂冠，就只好讓麥克斯韋來(lái)戴了。當(dāng)然，湯姆生的功績(jī)也不可否認(rèn)：第一，是他作了開(kāi)拓性的工作；第二，是他把自己的思想毫無(wú)保留地告訴了麥克斯韋。這是湯姆生很偉大的地方。

湯姆生沒(méi)有能夠把電磁理論的研究進(jìn)行到底，客觀上還有個(gè)原因，就是他沒(méi)有能夠及時(shí)得到法拉第的指導(dǎo)，1847年夏天，湯姆生曾經(jīng)把自己的論文抄寄給法拉第。他在信里是這樣寫(xiě)的：

親愛(ài)的法拉第先生：

以前，我向你提到過(guò)一個(gè)問(wèn)題，那就是用解釋彈性體中“應(yīng)力”分布的方法來(lái)解釋電力和磁力之間相同的情況。現(xiàn)在我寫(xiě)了一篇論文，只從數(shù)學(xué)上論述了電力和磁力相同的地方。還不敢說(shuō)這就是關(guān)于電力和磁力分布的理論。假如夠得上稱做理論，它也只是說(shuō)明了電力和磁力之間存在著必然的聯(lián)系，說(shuō)明了吸鐵石或者有電流通過(guò)的導(dǎo)體，都會(huì)產(chǎn)生絕對(duì)靜止的磁性現(xiàn)象。如果這個(gè)理論能夠成立，把它同光的波動(dòng)理論聯(lián)系起來(lái)，就完全可以解釋磁性使先發(fā)生極化現(xiàn)象的效應(yīng)了。

論文隨信附上。

信中的精辟見(jiàn)解，在今天看來(lái)也是令人驚嘆的。因?yàn)楫?dāng)時(shí)除了法拉第以外，還沒(méi)有第二個(gè)人把電磁現(xiàn)象和光波聯(lián)系起來(lái)?？上У氖?，湯姆生沒(méi)有得到法拉第的回信，在關(guān)鍵時(shí)刻沒(méi)有得到寶貴的指導(dǎo)。

正當(dāng)湯姆生在電磁理論的邊緣徘徊的時(shí)候，他遇到了焦耳。跟這位大物理學(xué)家結(jié)識(shí)以后，他的興趣被引上了另一條道路——熱力學(xué)的研究。一位英國(guó)傳記作家在《湯姆生傳》中饒有風(fēng)趣地寫(xiě)著：

說(shuō)來(lái)也怪有趣的，湯姆生在年輕的時(shí)候就碰到了兩個(gè)大名鼎鼎的實(shí)驗(yàn)家：法拉第和焦耳，可是后來(lái)只同其中的一個(gè)成了要好的朋友傳記里說(shuō)的“其中的一個(gè)”，指的就是焦耳。

湯姆生和焦耳的相遇，是很富有戲劇性的。1845年在劍橋大學(xué)舉行的英國(guó)科學(xué)協(xié)會(huì)的會(huì)議，焦耳也參加了。他在會(huì)上還作了關(guān)于熱功當(dāng)量的報(bào)告。但是那次開(kāi)會(huì)，湯姆生沒(méi)有能夠同他結(jié)識(shí)。焦耳在1841年發(fā)現(xiàn)了電流通過(guò)導(dǎo)體發(fā)熱的定律，1843年又通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定了熱功當(dāng)量，為建立能量轉(zhuǎn)換和守恒定律提供了重要的實(shí)驗(yàn)根據(jù)，這在物理學(xué)上是個(gè)了不起的發(fā)現(xiàn)。但是，當(dāng)時(shí)人們抱著成見(jiàn)，還不理解焦耳工作的意義，皇家學(xué)會(huì)也拒絕發(fā)表他的論文。

1847年，在牛津大學(xué)召開(kāi)的英國(guó)科學(xué)協(xié)會(huì)的會(huì)上，焦耳再次宣講自己的理論。這位不屈不撓的實(shí)驗(yàn)家，面對(duì)懷疑和非難，堅(jiān)定地聲稱各種形式的能都可以定量地互相轉(zhuǎn)化，比如機(jī)械能可以定量地轉(zhuǎn)化為熱能。當(dāng)時(shí)，著名的熱力學(xué)家都認(rèn)為這種轉(zhuǎn)化是不可能的。湯姆生也出席了這次會(huì)議，他起初打算等焦耳講完以后馬上站起來(lái)反駁，但是，聽(tīng)完講演就完全明白了焦耳的學(xué)說(shuō)里包含著真理。會(huì)后，他同焦耳親切地交談起來(lái)，焦耳深深感到是遇見(jiàn)了知音。當(dāng)時(shí)，焦耳是29歲，湯姆生才23歲。后來(lái)，他們成了莫逆之交。在焦耳的鼓勵(lì)下，湯姆生把注意力轉(zhuǎn)到熱力學(xué)研究方面。結(jié)果，他的天才在電磁學(xué)領(lǐng)域里沒(méi)有充分顯示出來(lái)，卻在熱力學(xué)的領(lǐng)域里顯示出來(lái)了。第二年，他提出了絕對(duì)溫標(biāo)。在熱力學(xué)的理論上，他也做出了相當(dāng)大的貢獻(xiàn)。湯姆生還同焦耳合作，發(fā)現(xiàn)了著名的湯姆生—焦耳效應(yīng) （被壓縮的氣體通過(guò)窄孔，進(jìn)入大容器以后，就膨脹降溫）。這個(gè)效應(yīng)，為近代低溫工程奠定了重要基礎(chǔ)。

海底電纜通信

湯姆生結(jié)識(shí)焦耳以后，就把大部分精力放到了熱力學(xué)的研究上。轉(zhuǎn)眼之間，幾年過(guò)去了。在這幾年里，他在格拉斯哥大學(xué)創(chuàng)建了英國(guó)第一所物理實(shí)驗(yàn)室，吸引了不少學(xué)生。后來(lái)，這所實(shí)驗(yàn)室成了他的基地。同時(shí)，他的家庭生活也發(fā)生了很大變化。1849年，他父親患病去世了。這位教授在世的時(shí)候?qū)鹤右蠛車(chē)?yán)格，親眼看見(jiàn)愛(ài)子成器，臨死的時(shí)候內(nèi)心是滿意的。老湯姆生對(duì)英國(guó)教育也有貢獻(xiàn)。在他去世以后，蘇格蘭的學(xué)校仍舊采用他編的老教科書(shū)。據(jù)說(shuō)，他編的有些教科書(shū)再版了將近100次。父親去世3年以后，湯姆生成了家。妻子體弱多病，湯姆生一直對(duì)她體貼入微，細(xì)心照料，花了不少時(shí)間。

1853年，29歲的湯姆生在熱力學(xué)研究方面取得了成就以后，才回過(guò)頭來(lái)再一次對(duì)電磁學(xué)進(jìn)行探索性的研究。他用很精確的實(shí)驗(yàn)，證明了萊頓瓶放電具有振蕩性質(zhì)。實(shí)際上這是發(fā)現(xiàn)電磁波的前兆，真理就在眼前，只不過(guò)湯姆生沒(méi)有充分意識(shí)到這一點(diǎn)罷了。湯姆生還用數(shù)學(xué)方法推導(dǎo)出電振蕩過(guò)程的方程和振蕩頻率的公式。

同年，他發(fā)表了《瞬間電流》這篇論文。這不但是湯姆生一生中最出色的一篇論文，而且也是電磁學(xué)史上光采奪目的篇章。在這篇論文里，他指出帶電體的放電有兩種，一種是連續(xù)放電，一種是振蕩放電。如果是振蕩放電，就會(huì)形成這樣一種情況：“主要導(dǎo)體最先失去它的電荷，然后得到比起初稍小而正負(fù)相反的電荷，這樣循環(huán)下去一直到無(wú)限，而后達(dá)到平衡。”

他還認(rèn)為，如果放電頻率太高 （電火花爆發(fā)太快），肉眼不能判斷，就可以用惠斯登的“轉(zhuǎn)鏡法”來(lái)觀測(cè)（6年以后，另一位科學(xué)家證實(shí)了這點(diǎn)）。但是，湯姆生沒(méi)有繼續(xù)研究下去。第二年，他收到劍橋大學(xué)年輕的畢業(yè)生麥克斯韋向他求教怎樣研究電磁的來(lái)信。湯姆生毫無(wú)保留地把自己研究的成果告訴了他。后來(lái)，麥克斯韋沿著湯姆生開(kāi)辟的道路一直走下去，終于完成了湯姆生沒(méi)有完成的事業(yè)。

湯姆生為什么沒(méi)有堅(jiān)持到底，有種種原因。最主要的，是當(dāng)時(shí)有項(xiàng)舉世矚目的工程——鋪設(shè)第一條大西洋海底電纜，把他吸引住了。湯姆生不是法拉第那樣的實(shí)驗(yàn)科學(xué)家，由于各人的經(jīng)歷、性格、受到的教育和所處的環(huán)境不同，因此，他身上更多地具有工程師的氣質(zhì)，對(duì)于實(shí)際的應(yīng)用工程更有興趣。這種傾向，在他30歲以后更加明顯。他的“三十而立”，可以說(shuō)完全立在工程界了，盡管他一直是格拉斯哥大學(xué)的教授。

從莫爾斯發(fā)明電報(bào)以后，不到20年，電報(bào)這種新型通信方式已經(jīng)在世界上流行起來(lái)。當(dāng)時(shí)無(wú)線電還沒(méi)有發(fā)明，莫爾斯電報(bào)只能進(jìn)行有線傳送，只能在陸地上使用，稱做陸地電報(bào)。隨著資本主義的發(fā)展，英國(guó)和歐洲大陸以及歐美兩地之間傳統(tǒng)的利用郵船通信的方式，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要，于是制造和鋪設(shè)誨底電纜成了最迫切的任務(wù)。1850年，在英法之間的多佛爾海峽鋪設(shè)了最早的海底電纜，但是，它比較短。要制造和鋪設(shè)幾千公里長(zhǎng)的海底電纜，工程就艱巨多了，因?yàn)橛泻芏嗬碚撋虾图夹g(shù)上的問(wèn)題需要解決。

1854年，也就是湯姆生發(fā)表《瞬間電流》的第二年，一個(gè)叫克拉克的科技人員發(fā)現(xiàn)了信號(hào)延遲現(xiàn)象，也就是信號(hào)通過(guò)海底電纜的時(shí)候，收?qǐng)?bào)比發(fā)報(bào)要滯后一定時(shí)間。他不能解釋這種現(xiàn)象。

湯姆生知道這件事情以后，懷著極大的興趣進(jìn)行了研究。他意識(shí)到這個(gè)問(wèn)題是鋪設(shè)長(zhǎng)距離海底電纜成敗的關(guān)鍵。因?yàn)殡娎|越長(zhǎng)，信號(hào)延遲時(shí)間越長(zhǎng)，而且衰減和失真（從脈沖波變成鐘形波）也就越厲害，甚至?xí)荒苷鬟f電報(bào)。經(jīng)過(guò)整整一年的系統(tǒng)研究，湯姆生提出了關(guān)于海底電纜信號(hào)傳遞衰減的理論，解決了鋪設(shè)長(zhǎng)距離海底電纜的重大理論問(wèn)題。這使他在還沒(méi)有肩負(fù)鋪設(shè)大西洋海底電纜重任以前，就已經(jīng)成了這個(gè)工程的奠基人。那時(shí)，他剛31歲。一個(gè)有趣的巧合是，后來(lái)麥克斯韋提出電磁理論是31歲，赫茲（1857～1894）證實(shí)電磁波的存在也是31歲。

1855年，湯姆生發(fā)表了信號(hào)傳輸理論的論文。它系統(tǒng)地分析了海底電纜信號(hào)的衰減原因，并且指出，由于海水是導(dǎo)體，包著絕緣層的海底電纜同海水組成了一個(gè)電容器，這就使信號(hào)傳遞有個(gè)充放電的過(guò)渡過(guò)程。如果增大銅線截面面積來(lái)減小電阻，加厚絕緣層來(lái)減小分布電容，而且使用小電流，就能夠使信號(hào)的延滯降低到最小限度。這個(gè)理論成了后來(lái)設(shè)計(jì)海底電纜通信工程的重要理論根據(jù)。

1856年，大西洋海底電纜公司正式組成，資本總額是35萬(wàn)英鎊。按照公司章程的規(guī)定，公司董事由各個(gè)地區(qū)的股東選定，在股東還沒(méi)有分到10%的紅利以前，董事沒(méi)有薪金。蘇格蘭的股東選聘湯姆生當(dāng)董事，湯姆生高興地同意了。一個(gè)人把工作當(dāng)成了事業(yè)，他是不會(huì)計(jì)較報(bào)酬的。青年電學(xué)家盼望的是把自己的理論拿到實(shí)際中去應(yīng)用，在第一條大西洋海底電纜的工程中顯示威力。到1866年4月，歷經(jīng)種種艱難險(xiǎn)阻，在第四次沉放大西祥海底電纜時(shí)，終于大獲成功，全部工程整整進(jìn)行了10年。

后生可畏

湯姆生畢業(yè)以后，首先選擇了電磁學(xué)當(dāng)做進(jìn)軍的目標(biāo)。雖然熱力學(xué)也在他的視野范圍里，但是自從法拉第在1831年發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)以后，探索電磁的奧秘就成了很多科學(xué)家感興趣的課題，湯姆生也受到強(qiáng)烈的吸引。這個(gè)高材生還在兒童時(shí)代就被電學(xué)迷住了。他很羨慕法拉第的成就，尤其是對(duì)法拉第關(guān)于電力線和磁力線的思想很感興趣。湯姆生掌握了數(shù)學(xué)工具以后，更覺(jué)得電磁學(xué)是個(gè)大有可為的領(lǐng)域，躍躍欲試。

湯姆生的父親卻一心要兒子競(jìng)選教授席位。當(dāng)時(shí)格拉斯哥大學(xué)有位德高望重的物理學(xué)教授要退休，父親非常希望湯姆生能夠接替這個(gè)職位。按照當(dāng)時(shí)的傳統(tǒng)，必須要對(duì)物理學(xué)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的人才有資格。為了達(dá)到這個(gè)目的，父親特意安排湯姆生去巴黎留學(xué)，給物理學(xué)家雷尼奧 （1810～1878）當(dāng)研究生。雷尼奧是搞熱力學(xué)的，曾經(jīng)接受法國(guó)政府的委托，測(cè)定過(guò)比熱常數(shù)。湯姆生一邊聽(tīng)他的課，一邊給他當(dāng)實(shí)驗(yàn)助手，在熱力學(xué)研究上得到不少啟發(fā)。但是他當(dāng)時(shí)的主要精力，還是放在電磁學(xué)上。他在巴黎只逗留了四個(gè)多月，就寫(xiě)了第一篇很有見(jiàn)地的電學(xué)論文，發(fā)表在法國(guó)的數(shù)學(xué)雜志上。這家雜志的主編很賞識(shí)這個(gè)英國(guó)青年，曾經(jīng)給了他不小的鼓勵(lì)。湯姆生的論文根據(jù)光學(xué)倒影原理，論述了靜電感應(yīng)的電荷分布，這已經(jīng)是個(gè)創(chuàng)見(jiàn)；更不簡(jiǎn)單的是，他還提出可以用數(shù)學(xué)方法來(lái)分析法拉第的靜電感應(yīng)現(xiàn)象。他這個(gè)閃光的思想，比麥克斯韋要早十年！

1845年初夏，湯姆生從法國(guó)回到劍橋大學(xué)，參加了英國(guó)科學(xué)協(xié)會(huì)的會(huì)議。出席這次會(huì)議的都是著名學(xué)者，包括法拉第、焦耳 （1818～1889）這樣一些世界第一流的大科學(xué)家。相比之下，21歲的湯姆生不過(guò)是個(gè)孩子。但是他不迷信權(quán)威，在會(huì)上大膽發(fā)表自己的見(jiàn)解。

這個(gè)英俊的青年有些緊張地站在講臺(tái)前，介紹自己對(duì)電磁學(xué)的研究。他的臉頰因?yàn)榕d奮而微微發(fā)熱，聲音也不由自主地提得很高。湯姆生在會(huì)上宣讀的論文，是根據(jù)自己發(fā)表在數(shù)學(xué)雜志上的那篇文章修改的。當(dāng)他談到法拉第的磁力線可以用數(shù)學(xué)公式來(lái)表示，談到他發(fā)現(xiàn)的光線在兩塊帶不同電荷的玻璃片之間發(fā)生極化現(xiàn)象的時(shí)候，會(huì)場(chǎng)上發(fā)出了一陣熱烈的議論。

當(dāng)湯姆生回到自己座位的時(shí)候，旁邊一個(gè)衣著簡(jiǎn)樸、態(tài)度和藹的學(xué)者轉(zhuǎn)過(guò)臉對(duì)他說(shuō)：“小伙子，你談得不錯(cuò)??！”

“先生過(guò)獎(jiǎng)了！”年輕人有些不好意思。

“我也一直在思考這個(gè)問(wèn)題，”那位學(xué)者直率地說(shuō)。

“請(qǐng)問(wèn)先生貴姓？”湯姆生很有禮貌地問(wèn)。

“邁克爾·法拉第?！?/p>

想不到同自己談話的竟是法拉第！湯姆生頓時(shí)肅然起敬。法拉第從皮包里取出自己寫(xiě)的一本電學(xué)專(zhuān)著《電學(xué)實(shí)驗(yàn)研究》遞給湯姆生，建議他抽空讀一讀。接著，他們的話題又回到論文上。湯姆生向法拉第請(qǐng)教，為什么光束通過(guò)帶電介質(zhì)會(huì)發(fā)生極化現(xiàn)象。法拉第解釋說(shuō)，這個(gè)問(wèn)題很不簡(jiǎn)單，他幾次想用《電學(xué)實(shí)驗(yàn)研究》來(lái)驗(yàn)證，都沒(méi)有取得成功。

“但是我相信，發(fā)生電感應(yīng)現(xiàn)象的時(shí)候，介質(zhì)一定是處在某種特殊狀態(tài)中的?！狈ɡ趫?jiān)定地說(shuō)，并且表示要繼續(xù)研究這個(gè)難題。

湯姆生當(dāng)時(shí)很想提出來(lái)同法拉第合作。他猶豫了一下，沒(méi)有把話說(shuō)出口。法拉第那時(shí)已經(jīng)51歲，久病初愈，剛恢復(fù)研究工作。他雖然賞識(shí)湯姆生的才能，但是沒(méi)有想到這個(gè)21歲的后生是最理想的助手。所以，他們探索的目標(biāo)盡管是共同的，特別是湯姆生又精通數(shù)學(xué)，卻沒(méi)有能夠攜起手來(lái)。這是很可惜的。

一個(gè)月以后，湯姆生在皇家學(xué)院重新進(jìn)行這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，可惜法拉第已經(jīng)離開(kāi)了。對(duì)他們兩個(gè)人來(lái)說(shuō)，都失去了一次最寶貴的機(jī)會(huì)。后來(lái)，法拉第始終沒(méi)有能夠把自己的研究提高到理論的高度；湯姆生的愿望，也要到麥克斯韋手里才能變成現(xiàn)實(shí)。

以后，湯姆生有好幾次想把自己對(duì)電磁的研究總結(jié)成理論性的東西，但是都失敗了。他的主要缺點(diǎn)是不善于吸取別人的長(zhǎng)處。他對(duì)法拉第雖然很敬重，卻從沒(méi)有系統(tǒng)地讀過(guò)《電磁學(xué)研究》。對(duì)于其他人的著作，他當(dāng)然就更少過(guò)目了。有人說(shuō)，他在40年里沒(méi)有認(rèn)真讀過(guò)一本書(shū)，這話雖然有些夸張，但是也說(shuō)明了湯姆生的弱點(diǎn)。他在實(shí)驗(yàn)中的一些發(fā)現(xiàn)，有的確實(shí)閃耀著天才的光芒，有的卻是重復(fù)了別人早已發(fā)現(xiàn)過(guò)的事實(shí)。

1846年5月，老湯姆生等候已久的機(jī)會(huì)終于到來(lái)：那位受人尊敬的老教授去世，他的職位空出來(lái)了。當(dāng)時(shí)大學(xué)提出30個(gè)有才干的教師做候選人。湯姆生的父親夢(mèng)寐以求的，就是要讓兒子坐上教授這把交椅。他一向訓(xùn)誡兒子要把數(shù)學(xué)同物理學(xué)上的實(shí)際問(wèn)題互相結(jié)合起來(lái)，對(duì)湯姆生一生確實(shí)有不小的影響。父親主要是為了適應(yīng)選拔教授的考試的需要，兒子卻因此轉(zhuǎn)向了應(yīng)用工程的研究。