「熱力學之父」——開爾文

原標題：「熱力學之父」——開爾文

■ 1824年6月26日，英國數學物理學家、工程師，「熱力學之父」開爾文出生。

開爾文，原名威廉·湯姆森，因為他在科學上的成就和對大西洋電纜工程的貢獻，獲英女皇授予開爾文勳爵銜，所以後世才改稱他為開爾文。開爾文曾提出著名的「開爾文問題」肥皂泡中的「開爾文問題」，是熱力學的主要奠基人之一。

開爾文一生謙虛勤奮，意志堅強，不怕失敗，百折不撓。在對待困難問題上他講：「我們都感到，對困難必須正視，不能迴避；應當把它放在心裡，希望能夠解決它。無論如何，每個困難一定有解決的辦法，雖然我們可能一生沒有能找到。」他這種終生不懈地為科學事業奮鬥的精神，永遠為後人敬仰。

下面我們分享一些開爾文的軼聞趣事。

1. 「第十一條誡律」

開爾文出身於一個由於宗教壓迫而離國逃遷的家族，10歲時母親便去世了。父親是格拉斯哥大學的自然哲學教授，他為他的6個子女，提供了一套旨在保護他們的心靈而磨礪他們智力的教育方式。在他們的桌上，不僅有玩具的地球儀還有一個更大的天球儀——它講出了天體的史詩，而地球只不過是這個偉大史詩中一個小小的音節而已。

開爾文在弟兄中排行最小，但他的想像力卻是最敏捷的。他發現自己完全被這兩個球的故事迷住了。儘管年齡還小，他已決心接受挑戰，把這個故事的神秘弄清楚。當他還只有16歲時，就在日記中寫下了第十一條誡律（在《聖經》中有十誡）：

科學領路到哪裡，就在哪裡攀登不息；前進吧，去測量大地，衡量空氣，記錄潮汐；去指示行星在哪一條軌道上奔跑，去糾正老黃曆，叫太陽遵從你的規律。

2. 酒窖裡做實驗，塔頂樓裡思考

開爾文的智力成熟得很快。他17歲進入劍橋大學，22歲時就被任命為格拉斯哥大學教授。他到幾個老前輩那裡，申請撥給他一間房子，以便進行課堂以外的實驗。

多年以來，節約成癖的蘇格蘭教授們滿足於把實驗統統擠到教室裡去進行。這個剛被提升的小夥子竟然要求自己佔一間房子，天下哪有這個道理？然而，他們的好奇心戰勝了他們的反感。

「假若你一定要的話，那麼你可以把那間地窖拿去，我們把那些酒桶搬走就是了。」這樣，英國的第一所現代實驗室，就在一個酒窖裡誕生了。

年輕的開爾文，工作勁頭就像一股龍捲風。從早到晚，他鑽入深處，爬到高處，進行實驗活動或抽象的設想，他就是他自己提出的動力學理論的化身。他從班級裡的90個學生中，挑選了30人，組成了一個志願隊伍，並督促他們飛快地工作。

工作成果累積得如此之快，以致他發現他需要更多的空間——「再給我一間作思考的房屋。」他的同事們又奇怪地看著他了。他們說：「你用那間塔頂樓好了。」

3. 把證明「浸透」到學生心裡

對於學生來說，這位冷熱無常的大教授是很令人興奮的。沒有人知道他下一步會幹什麼。

有一天，他的朋友德國科學家亥姆霍茲來到他的實驗室，參觀開爾文進行陀螺儀的實驗。一個厚的金屬圓盤正在快速旋轉。大教授打算證明，圓盤在旋轉中，應該是垂直不動的，從而可以用類比法來說明，地球就其軸心來說，也是垂直不動的。

突然間，他抓起一個釘錘，對著圓盤猛擊了一下。金屬圓盤失去平衡，馬上向離心方向飛去，恰巧擊中了衣帽架上懸桂著的亥姆霍茲的帽子，並將帽子砸破了。學生們哄堂大笑。亥姆霍茲無可奈何，只得也隨著大家笑了。開爾文倒是蠻天真的，他輕描淡寫地說：「出了點毛病，我會賠你一頂新帽子的。」

他的課從不沉悶。他說：「我取消了上課宣讀發了黴的論文的方式。」他的課堂和實驗室堆滿了各種各樣的儀器，真是五花八門，樣樣俱全。小配件有的堆積在桌上，有的吊在天花板上，有的還掛在牆上。至於大件，有一套三件的螺旋彈簧振蕩器；一座30英尺長的擺鐘，擺的尾巴上還懸掛著一個12磅重的炮彈；一部怪樣子的機器，裡面裝著許多的彈子球，球不斷地向各個方向滾動，用來揭示星雲的動力學運動；此外還有成堆的陀螺儀。他把一個陀螺儀放在另一個陀螺儀上面旋轉，藉以研究行星的運動。他把這些陀螺儀用各種方式放到一起，扭來扭去。

在課堂的一角，從天花板上吊下一件看上去平凡無奇的裝置——一個覆蓋著橡皮薄膜的金屬圈，是用來揭示露滴的性質的。有一天，他叫人弄了水來，把水澆在金屬圈上，使橡皮往下垂脹。又加上更多的水，最後橡皮破裂——「像一個負載過重的露滴」。水一直潑到了教室前排學生的頭上。教授笑了，「我向來喜歡把我的證明浸透到你們的心裡去。」

4. 「每個困難一定有解決的辦法。」

開爾文的思想很豐富，數學能力很強，在物理學的各個方面都開闢了許多新的道路。他在當時科學界享有極高的名望，受到英國本國和歐美各國科學家的推崇。他在1904年出版的《巴爾的摩講演集》的序言上關於如何對待困難有這幾句話：

「我們都感到，對困難必須正視，不能迴避；應當把它放在心裡，希望能夠解決它。無論如何，每個困難一定有解決的辦法，雖然我們可能一生也可能沒找到。」

開爾文終生不懈地致力於科學事業，他不怕失敗，永遠保持著樂觀的戰鬥精神。1896年，在紀念他在格拉斯哥大學任教50年的會上，他說過：「我在過去55年裡所極力追求的科學進展，可以用『失敗』這個詞來標誌。我現在不比50年以前當我開始擔任教授時知道更多關於電和磁的力，或者關於以太、電與有重量的物體之間的關係，或者關於化學親合的性質。在失敗中必有一些悲傷；但是追求科學本身，所付出的必要努力，帶來了很多愉快的爭論，這就使科學家避免了苦悶，而且或許還會使他在日常工作中相當快樂。」開爾文的這段話，可以說是對自己的科學生涯的總結。

5. 「開爾文勳爵，研究生。」

任職五十周年慶祝後又過了三年，他辭去了格拉斯哥大學教授的職務。董事會希望他不要退休，繼續工作。但是他搖搖頭。「請不必感情用事吧，我已經沒有什麼用處了。」

他最後一次看到了他的學生們。「我最近相信，當一個人老了的時候，他在家內爐邊最欣賞的，就是那些把他帶回到大學生活時代的照片……使你們的生活充滿光明和純潔的那些照片……」就這樣，他離開了他的教授崗位，可是並沒有離開格拉斯哥大學。只要一息尚存，他無法割斷他同格拉斯哥的紐帶。

1899年，當學年開始時，這位76歲的年邁學者，同大學本科生一道，走進註冊室，也報了名：「開爾文勳爵，研究生。」他終於懂得，他不能再教了；從現在起，他只是學。

6. 預言20世紀初物理學的兩朵烏雲

1900年4月27日，在英國倫敦的阿爾伯馬爾街，歐洲著名科學家正匯聚一堂，參加一場世紀之交的物理學報告會。

在雷動的掌聲中，白髮蒼蒼、已是76歲高齡的德高望重的開爾文勳爵走上了講臺，發表了開幕祝詞的演講，他在回顧物理學所取得的偉大成就時說，物理大廈已經落成，所剩的只是一些修飾工作。

然後，他在展望20世紀物理學前景時講道：「動力學理論斷言，熱和光都是運動的形式。但是現在這一理論的優美性和明晰性卻被兩朵烏雲遮蔽而顯得黯然失色，第一朵烏雲出現在黑體輻射實驗和理論的不一致（光的波動理論爭議上），第二朵烏雲出現在關於能量均分的麥克斯韋一玻爾茲曼理論上（發現光速不隨運動參考系而變）。」

物理學後來發展的歷史表明，正是19世紀初的這兩朵小小的烏雲，釀成了一場大風暴。

第一朵烏雲導致量子力學的爆發。

第二朵烏雲導致相對論的爆發。

參考文獻：

1.百度百科

2.歷史上的今天

用加、減、乘、除和括號，將「1824年6月26日」中的4個數：6，18，24，26進行計算，得到26。

上期答案：25-6+76÷9=23

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