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热力学之父----开尔文的信仰故事

(2013-04-23 15:28:57)
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文化

科学与信仰

科学家

第二十九章   开尔文

    开尔文(William Thomson,1824-1907,又称为开尔文
勋爵,Lord Kelvin)是英国杰出数学物理学家、发明家,被
誉为“热力学之父”,也是当时最伟大的科学教师。开尔文
在电磁学的理论和工程应用上成果卓越:如在静电和静磁学
理论、交流电特别是莱顿瓶的放电振荡性、静电绝对测量和
电磁测量,大气电学等方面,都作出了重要贡献。电像法是
开尔文发明的解决静电学问题的有效方法。他还发明了许多
电工仪器,如镜式电流计,虹吸记录器;建立电磁量的精确
单位标准和设计各种精密测量仪器,如绝对静电计、开尔文
电桥、圈转电流计等。1861年,根据他的建议英国设立了电
学标准委员会,为电学单位标准奠定了基础。
    开尔文是热力学的主要奠基人之一,他是热力学温标(绝
对温标)的发明人,热力学第二定律提出者,首次制备液态氮,
并提出汤姆孙效应。他研究得出信号传递速度减慢与电缆长
度平方成正比的规律,并负责首次铺设了英法间与横跨大西
洋的海底电缆。此外,开尔文在波动和涡流理论方面也多有
贡献,还首先提出同位素放射理论。为表彰和纪念他对热力
学所作出的贡献,热力学温标的单位被定为开尔文。他关于
电磁学和热学的论文是他科学天赋持久不衰的明证。他是一
位对上帝和圣经有着坚定信心的基督徒。他说:“不要害怕
成为一个自由思考者。如果你思考地够深入,你将不得不
被科学带入对上帝的信仰。” 
    开尔文1824年6月26日生于爱尔兰,1846年任格拉斯
哥大学自然哲学(即物理学)教授,直至1899年退休。1904
年任格拉斯哥大学校长,并曾任英国皇家学会会长。这位天
才少年10岁就以资优生资格进入格拉斯哥大学,16岁时他
读尼古拉(Nicol)教授写的《太阳系的次序与现象》一书,
其中写到天文学大师开普勒的生平,“这位德国的科学家,
从小就以天才著称,但是愤世嫉俗,处处与人格格不入……
他后来发现问题的关键在于,他内心深处在寻找必须的永恒
(Necessary Immortality),于是不看地上的人事物,转而研
究天上星辰的运动,宣告上帝的作为在那里!”这个短短的
见证把开尔文引向信仰之路。
    开尔文的日记里,每天都写下一句他当天所背下的圣经
经句。在他发表的研究报告里,也经常提到信仰。例如:当
他发表热力学第二定律时,他就提到圣经里的诗篇102篇26
节:“天地都要如外衣,渐渐旧了”,表示随着能量反应的进行,
有效能量逐渐减少。在28岁发表热动力理论时,他在研究
报告上写道:“上帝在这个时代还行神迹吗?是的!科学的
知识是来自上帝的作为,放在我们的心中,使我们能够了解。
过去,他把异象放在先知的梦中,现今他把知识放在人的心
中,使人能够建立理论去说明这个世界的真实。人有理解的
心智,是上帝所创造。”在发表潜热(Latent Heat)的演讲上,
他说道:“如果没有水的潜热现象,人类将立刻面对世界灭
亡的浩劫。因为两极的冰山将立刻溶化,大水将淹没全地。
我愈了解水的特性,愈知道这是出于上帝的慈爱与恩典。”
开尔文公开的信仰表白,引来许多进化论学者的反对,
甚至召开大会与他辩论。辩论中,开尔文提出:“进化论究
竟是一个学说呢?还是一个不变的定律?”他指出:“进化
论假设整个生物的进化与年代,都在与今天相同的环境里产
生,这种臆测违反了热力学的定律。”他又提出:“进化论
能够回答生命是怎么产生的吗?”进化论大将赫胥黎为之语
塞。开尔文说:“我们都知道地球的地质年代上有一段漫长
的年代是没有生命的,而后突然有生命产生。没有任何力量
可以产生生命:无论是机械性的动力,是化学的变化,是电
子的传递,是矿物的结晶,是原子的力量,都无法使生命从
无变有。当你认真地面对这个问题,你必须承认这是科学跨
不过的门槛。这是上帝的奥秘……我并不反对生命在产生以
后,因着某些环境的改变,生物会有某些进化的现象,但是
最基本的真理仍不改变——是上帝创造了生命,并且有智慧
地掌管一切。”他投出第三个问题:“人有道德、有爱、有
对于永生不朽的渴慕。如果人只是无意义的,偶然的进化产
物,怎么会问这些有意义的问题?”开尔文用五分钟结束了
辩论。他没有直接驳斥进化论,只是说明即使有进化,上帝
仍是进化的主。开尔文说:“人类承认自己所知的有限,是
科学最关键的原理。”
    开尔文也拥有感人的爱情。爱妻玛格丽特长年缠绵病榻,
他为她到各国四处遍寻名医,并常常坐在病床边静静地朗读
圣经的诗篇,使之成为夫妻苦难相依的最深安慰。1907年,
玛格丽特死于中风;伤心欲绝的开尔文随之在同年12月17
日逝世。他一生坚信人所看到的物理、化学与生物现象,都
是由看不见的原理所引导的,且来自上帝永恒的智慧与权能。

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