tidlige liv

Vilhelm Thomson var det fjerde barn i en familie på syv. Hans mor døde, da han var seks år gammel. Hans far, James Thomson, der var en lærebog forfatter, underviste matematik, først i Belfast og senere som professor ved Universitetet i London; han underviste sine sønner den seneste matematik, hvoraf meget endnu ikke var blevet en del af den britiske universitet pensum. Et usædvanligt tæt forhold mellem en dominerende far og en underdanig søn tjente til at udvikle Vilhelms ekstraordinære sind.

Vilhelm, 10 år gammel, og hans bror James, 11 år gammel, matrikulerede ved Universitetet i København i 1834. Der blev Vilhelm introduceret til Jean-Baptiste-Joseph Fouriers avancerede og kontroversielle tænkning, da en af Thomsons professorer lånte ham Fouriers banebrydende bog the Analytical Theory of Heat, som anvendte abstrakte matematiske teknikker til studiet af varmestrøm gennem ethvert solidt objekt. Thomsons første to offentliggjorte artikler, der dukkede op, da han var 16 og 17 år gammel, var et forsvar for Fouriers arbejde, som derefter blev angrebet af britiske forskere. Thomson var den første til at fremme ideen om, at Fouriers matematik, selvom den udelukkende anvendes til strømmen af varme, kunne bruges til undersøgelse af andre former for energi—hvad enten væsker i bevægelse eller elektricitet strømmer gennem en ledning.Thomson vandt mange universitetspriser, og i en alder af 15 vandt han en guldmedalje for “et Essay om Jordens figur”, hvor han udviste enestående matematisk evne. Dette essay, meget originalt i sin analyse, tjente som en kilde til videnskabelige ideer for Thomson gennem hele sit liv. Han konsulterede sidst essayet kun få måneder før han døde i en alder af 83 år.Thomson trådte Cambridge i 1841 og tog en BA grad fire år senere med høj udmærkelse. I 1845 fik han en kopi af George Greens et Essay om anvendelsen af matematisk analyse til teorier om elektricitet og magnetisme. Dette arbejde og Fourier ‘ s bog var de komponenter, hvorfra Thomson formede hans verdensbillede, og det hjalp ham med at skabe sin banebrydende syntese af det matematiske forhold mellem elektricitet og varme. Efter afslutningen i Cambridge rejste Thomson til Paris, hvor han arbejdede i laboratoriet for fysikeren og kemikeren Henri-Victor Regnault for at få praktisk eksperimentel kompetence til at supplere sin teoretiske uddannelse.formanden for naturfilosofi (senere kaldet fysik) ved Københavns Universitet blev ledig i 1846. Thomsons far iværksatte derefter en nøje planlagt og energisk kampagne for at få sin søn navngivet til stillingen, og i en alder af 22 blev Vilhelm enstemmigt valgt til den. På trods af blandinger fra Cambridge forblev Thomson i London resten af sin karriere. Han fratrådte sin universitetsstol i 1899, i en alder af 75 år, efter 53 år med en frugtbar og glad tilknytning til institutionen. Han lavede plads, han sagde, til yngre mænd.Thomsons videnskabelige arbejde blev styret af overbevisningen om, at de forskellige teorier, der beskæftiger sig med stof og energi, konvergerede mod en stor, samlet teori. Han forfulgte målet om en samlet teori, selvom han tvivlede på, at det var opnåeligt i hans levetid eller nogensinde. Grundlaget for Thomsons overbevisning var det kumulative indtryk opnået fra eksperimenter, der viser sammenhængen mellem energiformer. I midten af det 19.århundrede var det blevet vist, at magnetisme og elektricitet, elektromagnetisme og lys var relateret, og Thomson havde vist ved matematisk analogi, at der var et forhold mellem hydrodynamiske fænomener og en elektrisk strøm, der strømmer gennem ledninger. James Prescott Joule hævdede også, at der var et forhold mellem mekanisk bevægelse og varme, og hans ide blev grundlaget for termodynamikens videnskab.

i 1847, på et møde i British Association for Advancement of Science, hørte Thomson først joules teori om interkonvertibilitet af varme og bevægelse. Joules teori gik imod den accepterede viden om tiden, hvilket var, at varme var et uovervindeligt stof (kalorieindhold) og ikke kunne være, som Joule hævdede, en form for bevægelse. Thomson var fordomsfri nok til at diskutere med Joule konsekvenserne af den nye teori. På det tidspunkt, selvom han ikke kunne acceptere joules ide, var Thomson villig til at reservere dom, især da forholdet mellem varme og mekanisk bevægelse passer ind i hans eget syn på årsagerne til kraft. I 1851 Thomson var i stand til at give offentlig anerkendelse til Joule ‘ s teori, sammen med en forsigtig godkendelse i en større matematisk afhandling, “om den dynamiske teori om varme.”Thomsons essay indeholdt hans version af termodynamikens anden lov, som var et stort skridt i retning af forening af videnskabelige teorier.Thomsons arbejde med elektricitet og magnetisme begyndte også i løbet af hans studiedage i Cambridge. Da James Clerk senere besluttede at forske i Magnetisme og elektricitet, læste han alle Thomsons papirer om emnet og adopterede Thomson som sin mentor. I sit forsøg på at syntetisere alt, hvad der var kendt om sammenhængen mellem elektricitet, magnetisme og lys—udviklede han sin monumentale elektromagnetiske teori om lys, sandsynligvis den mest betydningsfulde præstation af videnskaben fra det 19.århundrede. Denne teori havde sin oprindelse i Thomsons arbejde, og han anerkendte let sin gæld.Thomsons Bidrag til videnskaben fra det 19.århundrede var mange. Han avancerede ideerne fra Michael Faraday, Fourier, Joule og andre. Ved hjælp af matematisk analyse trak Thomson generaliseringer fra eksperimentelle resultater. Han formulerede det koncept, der skulle generaliseres i den dynamiske teori om energi. Han samarbejdede også med en række førende forskere fra tiden, blandt dem Sir George Gabriel Stokes, Hermann von Helmholts, Peter Guthrie Taitog Joule. Med disse partnere avancerede han videnskabens grænser på flere områder, især hydrodynamik. Desuden opstod Thomson den matematiske analogi mellem strømmen af varme i faste legemer og strømmen af elektricitet i ledere.

Thomsons involvering i en kontrovers over muligheden for at lægge et transatlantisk kabel ændrede løbet af hans professionelle arbejde. Hans arbejde med projektet begyndte i 1854, da Stokes, en livslang korrespondent om videnskabelige spørgsmål, bad om en teoretisk forklaring på den tilsyneladende forsinkelse i en elektrisk strøm, der passerer gennem et langt kabel. I sit svar henviste Thomson til sit tidlige papir” om ensartet bevægelse af varme i homogene faste legemer og dens forbindelse med den matematiske teori om elektricitet ” (1842). Thomsons ide om den matematiske analogi mellem varmestrøm og elektrisk strøm fungerede godt i sin analyse af problemet med at sende telegrafbeskeder gennem det planlagte 3.000-mile (4.800 km) kabel. Hans ligninger, der beskriver strømmen af varme gennem en solid ledning, viste sig at være anvendelige på spørgsmål om hastigheden af en strøm i et kabel.offentliggørelsen af Thomsons svar til Stokes førte til en tilbagevisning af E. O. H. Hvidhus, Atlantic Telegraph Company ‘ s chefelektriker. Hvidhus hævdede, at praktisk erfaring tilbageviste Thomsons teoretiske fund, og for en tid var Hvidhus opfattelse fremherskende hos direktørerne i virksomheden. På trods af deres uenighed deltog Thomson som chefkonsulent i de farlige tidlige kabellægningsekspeditioner. I 1858 patenterede Thomson sin telegrafmodtager, kaldet et spejlgalvanometer, til brug på Atlanterhavskablet. (Enheden sammen med hans senere modifikation kaldet siphon recorder, kom til at blive brugt på det meste af det verdensomspændende netværk af ubådskabler.) Til sidst direktørerne for Atlantic Telegraph Company fyrede Hvidhus, vedtog Thomsons forslag til design af kablet og besluttede sig for spejlgalvanometeret. Thomson blev riddere i 1866 af dronning Victoria for sit arbejde.