Korai élet

William Thomson volt a negyedik gyermek egy héttagú családban. Anyja meghalt, amikor hat éves volt. Apja, James Thomson, aki tankönyvíró volt, matematikát tanított, először Belfastban, majd később a Glasgow-i Egyetem professzoraként; fiainak tanította a legújabb matematikát, amelyek nagy része még nem vált a brit egyetemi tanterv részévé. Az uralkodó apa és az alárendelt fiú közötti szokatlanul szoros kapcsolat William rendkívüli elméjét fejlesztette ki.

William, 10 éves, és testvére James, 11 éves, beiratkozott a University of Glasgow 1834-ben. Ott William vezették be, hogy a fejlett és ellentmondásos gondolkodás Jean-Baptiste-Joseph Fourier, amikor az egyik Thomson professzorok kölcsönadott neki Fourier pathbreaking Könyv az analitikus Theory of Heat, amely alkalmazott absztrakt matematikai technikákat a tanulmány a hő áramlását bármilyen szilárd tárgy. Thomson első két publikált cikke, amely 16 és 17 éves korában jelent meg, Fourier munkájának védelme volt, amelyet akkor brit tudósok támadtak meg. Thomson volt az első, aki elősegítette azt az elképzelést, hogy Fourier matematikája, bár kizárólag a hőáramlásra vonatkozik, felhasználható más energiaformák tanulmányozására—akár mozgásban lévő folyadékok, akár vezetéken átáramló villamos energia.

Thomson számos egyetemi díjat nyert Glasgow-ban, 15 éves korában pedig aranyérmet nyert “a Föld alakjáról szóló Esszéért”, amelyben kivételes matematikai képességeket mutatott be. Ez az esszé, elemzésében nagyon eredeti, egész életében tudományos ötletek forrásaként szolgált Thomson számára. Utoljára néhány hónappal azelőtt konzultált az esszével, hogy 83 éves korában meghalt.Thomson 1841-ben lépett be Cambridge-be, és négy évvel később magas kitüntetéssel diplomázott. 1845-ben kapott egy példányt George Green egy esszét alkalmazásáról szóló matematikai elemzés az elméletek az elektromosság és a mágnesesség. Ez a munka és Fourier könyve volt az összetevők, amelyekből Thomson alakította világnézetét, és ez segített neki létrehozni úttörő szintézisét a matematikai kapcsolat a villamos energia és a hő. Miután Cambridge-ben végzett, Thomson Párizsba ment, ahol Henri-Victor Regnault fizikus és vegyész laboratóriumában dolgozott, hogy elméleti oktatásának kiegészítéseként gyakorlati kísérleti kompetenciát szerezzen.

a glasgow-i Egyetem Természettudományi filozófiájának (később fizikának) elnöke 1846-ban megüresedett. Thomson apja ezután gondosan megtervezett és energikus kampányt indított, hogy fiát nevezzék meg a posztra, és 22 éves korában Williamet egyhangúlag megválasztották. A Cambridge-i blandishments ellenére Thomson karrierje hátralévő részében Glasgow-ban maradt. Lemondott egyetemi székéről 1899-ben, 75 éves korában, 53 év gyümölcsöző és boldog társulás után az intézménnyel. Helyet csinált, ő mondta, fiatalabb férfiak számára.Thomson tudományos munkáját az a meggyőződés vezérelte, hogy az anyaggal és energiával foglalkozó különféle elméletek egy nagy, egységes elmélet felé közelednek. Az egységes elmélet célját követte, annak ellenére, hogy kételkedett abban, hogy ez elérhető-e életében vagy valaha. Thomson meggyőződésének alapja az energiaformák kölcsönhatását bemutató kísérletekből származó kumulatív benyomás volt. A 19. század közepére bebizonyosodott, hogy a mágnesesség és az elektromosság, az elektromágnesesség és a fény összefügg egymással, és Thomson matematikai analógiával megmutatta, hogy kapcsolat van a hidrodinamikai jelenségek és a vezetékeken átáramló elektromos áram között. James Prescott Joule azt is állította, hogy kapcsolat van a mechanikai mozgás és a hő között, és az ő ötlete lett a termodinamika tudományának alapja.

1847-ben, a British Association for the Advancement of Science ülésén Thomson először hallotta Joule elméletét a hő és a mozgás kölcsönhatásáról. Joule elmélete ellentmond a kor elfogadott ismereteinek, miszerint a hő egy meghatározhatatlan anyag (kalória), és nem lehet, ahogy Joule állította, a mozgás egyik formája. Thomson elég nyitott volt ahhoz, hogy megvitassa Joule-val Az új elmélet következményeit. Abban az időben, bár nem tudta elfogadni Joule gondolatát, Thomson hajlandó volt fenntartani az ítélőképességet, különösen azért, mert a hő és a mechanikus mozgás kapcsolata illeszkedik az erő okainak saját nézetébe. 1851-re Thomson képes volt nyilvános elismerést adni Joule elméletének, valamint egy óvatos jóváhagyást egy nagy matematikai értekezésben, “a hő dinamikus elméletéről.”Thomson esszéje tartalmazta a termodinamika második törvényének változatát, amely jelentős lépés volt a tudományos elméletek egyesítése felé.

Thomson elektromossággal és mágnesességgel kapcsolatos munkája szintén Cambridge-i diáknapjai alatt kezdődött. Amikor sokkal később James Clerk Maxwell úgy döntött, hogy a mágnesesség és az elektromosság területén kutatásokat végez, elolvasta Thomson összes cikkét a témában, és Thomsont fogadta el mentoraként. Maxwell-amikor megpróbálta szintetizálni mindazt, amit az elektromosság, a mágnesesség és a fény összefüggéseiről ismertek—kifejlesztette monumentális elektromágneses fényelméletét, amely valószínűleg a 19.századi tudomány legjelentősebb eredménye. Ez az elmélet Thomson munkájában keletkezett, és Maxwell készségesen elismerte adósságát.

Thomson hozzájárulása a 19. századi tudományhoz sok volt. Előrevetítette Michael Faraday, Fourier, Joule és mások ötleteit. Matematikai elemzés segítségével Thomson általánosításokat vont le a kísérleti eredményekből. Megfogalmazta azt a koncepciót, amelyet általánosítani kellett az energia dinamikus elméletébe. Együttműködött a kor számos vezető tudósával is, köztük Sir George Gabriel Stokes, Hermann von Helmholtz, Peter Guthrie Tait és Joule. Ezekkel a partnerekkel több területen, különösen a hidrodinamikában haladta meg a tudomány határait. Ezenkívül Thomson matematikai analógiát hozott létre a szilárd testekben lévő hőáramlás és a vezetőkben lévő villamos energia áramlása között.