raný život

William Thomson byl čtvrté dítě v rodině sedmi. Jeho matka zemřela, když mu bylo šest let. Jeho otec, James Thomson, který byl učebnici spisovatel, učil matematiku, nejprve v Belfastu a později jako profesor na University of Glasgow; učil své syny nejnovější matematiky, z nichž mnohé dosud stala součástí Britské university osnov. Neobvykle blízký vztah mezi dominantním otcem a submisivním synem sloužil k rozvoji Williamovy mimořádné mysli.

William, věk 10, a jeho bratr James, věk 11, imatrikuloval na univerzitě v Glasgow v 1834. Tam William byl zaveden na moderní a kontroverzní myšlení Jean-Baptiste Joseph Fourier, když jeden z Thomson profesoři mu půjčil Fourierova průlomová kniha Analytická Teorie Tepla, která je použita abstraktních matematických metod pro studium tepelného toku přes jakýkoliv pevný objekt. Thomsonova první dva publikované články, které se objevily, když mu bylo 16 a 17 let, byla obrana Fourierova práce, který byl pak pod útokem Britských vědců. Thomson byl první, na podporu myšlenky, že Fourierova matematiku, i když se aplikuje pouze na tok tepla, může být použit ve studii z jiných forem energie—ať už tekutin v pohybu nebo elektřina teče přes drát.

Thomson získal v Glasgow mnoho univerzitních ocenění a ve věku 15 let získal zlatou medaili za „esej o postavě země“, ve které vykazoval výjimečné matematické schopnosti. Tato esej, vysoce originální ve své analýze, sloužil Thomsonovi jako zdroj vědeckých myšlenek po celý jeho život. Esej Naposledy konzultoval jen několik měsíců před tím, než zemřel ve věku 83 let.

Thomson vstoupil do Cambridge v roce 1841 a o čtyři roky později získal titul B. a. s vysokým vyznamenáním. V roce 1845 dostal kopii eseje George Greena o aplikaci matematické analýzy na teorie elektřiny a magnetismu. Tato práce a Fourierova kniha byly komponenty, ze kterých Thomson formoval svůj světonázor, a to mu pomohlo vytvořit jeho průkopnickou syntézu matematického vztahu mezi elektřinou a teplem. Po dokončení v Cambridge, Thomson odešel do Paříže, kde pracoval v laboratoři fyzik a chemik Henri Victor Regnault získat praktické experimentální kompetence k doplnění jeho teoretické vzdělání.

křeslo přírodní filosofie (později nazývané fyzika) na univerzitě v Glasgow se uvolnilo v roce 1846. Thomson ‚ s otec pak namontován pečlivě plánované a aktivní kampaň, aby se jeho syn jmenoval na pozici, a ve věku 22 William byl jednomyslně zvolen. Přes nevýraznost z Cambridge, Thomson zůstal v Glasgow po zbytek své kariéry. Rezignoval na univerzitní křeslo v roce 1899, ve věku 75 let, po 53 letech plodného a šťastného spojení s institucí. Dělal prý místo mladším mužům.

Thomsonova vědecká práce byla vedena přesvědčením, že různé teorie zabývající se hmotou a energií se sbíhají k jedné velké, jednotné teorii. Sledoval cíl sjednocené teorie, i když pochyboval o tom, že to bylo dosažitelné za jeho života nebo vůbec. Základem Thomsonova přesvědčení byl kumulativní dojem získaný z experimentů ukazujících vzájemný vztah forem energie. V polovině 19. století bylo prokázáno, že magnetismu a elektřiny, elektromagnetismu, a světlo se týkaly, a Thomson ukázal o matematické analogie, že existuje vztah mezi hydrodynamické jevy a elektrický proud, který teče přes dráty. James Prescott Joule také tvrdil, že existuje vztah mezi mechanickým pohybem a teplem a jeho myšlenka se stala základem vědy o termodynamice.

V roce 1847 na zasedání Britské Asociace pro Pokrok ve Vědě, Thomson poprvé slyšel Joule je teorie o interconvertibility tepla a pohybu. Jouleova teorie šla v rozporu s přijatými znalostmi času, což bylo to, že teplo bylo nepřekonatelnou látkou (kalorickou) a nemohlo být, jak tvrdil Joule, formou pohybu. Thomson byl dostatečně otevřený, aby s Joulem diskutoval o důsledcích nové teorie. V té době, ačkoli on nemohl přijmout Joule je nápad, Thomson byl ochoten vyhradit rozhodnutí, zejména proto, že vztah mezi tepelné a mechanický pohyb se vešel do jeho vlastní pohled na příčiny platnost. Podle Thomson 1851 byl schopen poskytnout veřejné uznání Joule je teorie, spolu s opatrný souhlas v hlavní matematické pojednání „O Dynamické Teorii Tepla.“Thomsonova esej obsahovala jeho verzi druhého termodynamického zákona, který byl významným krokem ke sjednocení vědeckých teorií.

Thomsonova práce na elektřině a magnetismu začala také během jeho studentských dnů v Cambridge. Když mnohem později, James Clerk Maxwell rozhodl provádět výzkum v oblasti magnetismu a elektřiny, četl všechny Thomson prací na toto téma a přijala Thomson jako jeho mentor. Maxwell—v jeho pokusu syntetizovat vše, co bylo známo o vzájemný vztah elektřiny, magnetismu, a světla—vyvinul jeho monumentální elektromagnetické teorie světla, pravděpodobně nejvýznamnější úspěch ve vědě 19.století. Tato teorie měla svůj původ v Thomsonově díle a Maxwell snadno uznal svůj dluh.

Thomsonovy příspěvky k vědě 19. století byly mnohé. Prosazoval myšlenky Michaela Faradaye, Fouriera, Jouleho a dalších. Pomocí matematické analýzy Thomson čerpal zobecnění z experimentálních výsledků. Formuloval koncept, který měl být zobecněn do dynamické teorie energie. Spolupracoval také s řadou předních vědců té doby, mezi nimi Sir George Gabriel Stokes, Hermann von Helmholtz, Peter Guthrie Tait a Joule. S těmito partnery posunul hranice vědy v několika oblastech, zejména v hydrodynamice. Dále Thomson vytvořil matematickou analogii mezi tokem tepla v pevných tělech a tokem elektřiny ve vodičích.

Thomson zapojení do diskuse nad proveditelnosti položení transatlantického kabelu změnilo jeho profesionální práci. Jeho práce na projektu začala v roce 1854, kdy Stokes, celoživotní korespondent ve vědeckých záležitostech, požádal o teoretické vysvětlení zjevného zpoždění elektrického proudu procházejícího dlouhým kabelem. Ve své odpovědi, Thomson odkazoval se na jeho rané práce „o jednotném pohybu tepla v homogenních pevných těles, a jeho spojení s matematickou teorií elektřiny“ (1842). Thomson představu o matematické analogie mezi tepelným tokem a elektrickým proudem pracoval i v jeho analýze problému zasílání telegrafních zpráv prostřednictvím plánovaných 3000 mil (4,800 km) kabel. Jeho rovnice popisující tok tepla pevným drátem se ukázaly jako použitelné pro otázky týkající se rychlosti proudu v kabelu.

zveřejnění Thomsonovy odpovědi Stokesovi vyvolalo vyvrácení E. O. W. Whitehouse, hlavního elektrikáře Atlantic Telegraph Company. Whitehouse tvrdil, že praktické zkušenosti vyvrátily Thomsonova teoretická zjištění a na nějaký čas Whitehouse názor převládal u ředitelů společnosti. Přes jejich nesouhlas, Thomson se účastnil, jako hlavní konzultant, v nebezpečných časných expedic pokládání kabelů. V roce 1858 Thomson patentoval svůj telegrafní přijímač, zvaný zrcadlový galvanometr, pro použití na atlantickém kabelu. (Zařízení, spolu s jeho pozdější modifikace tzv. sifon recorder, přišel být použit na většinu z celosvětové sítě podmořských kabelů.) Nakonec ředitelů Atlantic Telegraph Company vystřelil Whitehouse, přijala Thomson návrhy na konstrukci kabelu, a rozhodl ve prospěch zrcadlový galvanometr. Thomson byl rytířem v roce 1866 královnou Viktorií za svou práci.