有哪些物理学家的故事

今天我想谈谈一些物理学家的故事，我想大家是会感兴趣的。

一名物理学家的故事 一名物理学家的成长历程原文

一名物理学家的故事 一名物理学家的成长历程原文

我是1945年去美国芝加哥大学念书的。为什么去那里呢？因为我在国内做研究生时已学到够多的物理知识，因而对恩里科?费米非常佩服。费米是20世纪的一位伟大的物理学家，也是一位既在理论物理又在实验物理方面有贡献的物理学家，在他以后，物理学的知识发展越来越广泛，研究的方法越来越复杂，所以现在基本上没有人能在这两个方向上都做出流工作。

我在芝加哥大学念书，后又当了一年的教员。总共三年半的时间，和费米的关系很好，从他那里学到了很多东西，费米是一个脚踏实地的人，他的物理学知识以及他对世界上一切事情的看法都是从非常具体、非常实际的方向开始的，他对繁琐复杂的形式化理论是不的。他对我有根深的影响，原因是他在物理中的价值观念和我在联大念书时形成的价值观念的方向不一样。在念的物理学倾向于从公式出发，而费米对物理学的想法是从现象出发的。这是两种不同的看法，当然最终目的是一样的。但从公式出发容易钻牛角尖，而从现象出发是脚踏实地的，这一点给我很深印象。

在芝加哥大学还有一位老师叫爱德华?泰勒。他现年80多岁了，住在斯坦福大学，当时教我书时才30多岁。他因发展，有人称他为之父，但他不喜欢这个称号。他的思想非常敏捷，也是一位从现象出发的理论物理学家。他是匈牙利人，早年不幸被电车撞了一下，所以一只脚不大方便，走路时一拐一拐的，一只脚重一只脚轻。1945年我打电话到芝加哥大学问他是否可跟他做研究工作，他和我约好日子要我在物理系的大楼门口等他。那时芝加哥大学还没有恢复到平时状态，因二次大战时芝加哥大学是美国研究的中心之一，物理系所在的那座大楼为美国军部所占用，泰勒的办公室就在里面。那天早晨我在大楼门口等他，只听见楼梯上“蓬、蓬、蓬”的走路声，他下来了，他见我后说：“你就是杨呗！”我说：“是的。”他说：“我们去散散步。”他问我是否知道氢原子的基态波函数。学过大学物理的都知道这是量子力学中非常基本的知识，我多年前念书时就已经知道了，于是就告诉了他。他说：“好。”就这样录取了我。

泰勒对他的学生有很多帮助，他的学生很多，他常常一星期就给你一个题目，下星期当你和他谈论时他常全忘了上星期给你的题目。他的见解非常多，平均每天有八九十个见解，其中95％都是错的。但这没关系，因一个人如每天有半个好主意，则其成绩将是不得了的。他有个作风给我印象很深，这一点我特别愿意提出来和在座的同学谈一谈。泰勒有许多不成熟的见解，并且很愿意和别人谈，有时在走廊碰到你就谈他刚想到的见解怎样怎样……这是和的传统不一样的，也是传统极不的，传统的观点认为没有想清楚的东西不能乱说。泰勒完全不是这样，所以跟他谈话非常有意思，可学到很多东西，而且当和他熟了以后，知道他的见解不一定对，从而采取一点怀疑的态度，结果对彼此都有好处。

以下我举一个实际例子。1948年我得博士学位后当了一年的教员，在这一年中每星期都参加系里的讨论会，讨论会是费米建议的，没有固定的题目，在下午喝咖啡时和研究生随便谈论，任何人有新的想法或得到新的消息都可谈。经常参加的有费米、泰勒、尤里（即发现重氢的那位化学家），所以是不愁没有题目讨论的。有一次泰勒说，他刚接到电话，在伯克利发现介子，介子可衰变成两个光子，这是当时大家不知道的消息。泰勒紧接着说他可证明的自旋为零。费米问他如何证明，他到黑板前讲了一通，讲完后被大家驳得体无完肤，因他的想法不完善（但结论是对的）。我回去后想了想，觉得他的想法虽不完善，但并不是不可挽救的，所以想了几天后我写了一篇当时觉得（至今还认为）满意的文章。这是和泰勒交谈得益的一个具体例子。

泰勒的思想很奔放，工作很多，所以没有花时间备课教书。国内的老师对教书很认真，所以从这个标准来看，泰勒是一个坏老师。我刚去时，他教量子力学，有时听他的课，听着听着发现他已出了错误，因他没很好备课，出了一点错，再过10分钟，就知道他将走到不可收拾的地步。于是你可坐在那里看他挣扎，他在想这是怎么回事。这是很有意思的，这件事实际上很有教育意味。特别是当你对他讲的题目事先有些认识，在这种情况下看一位资深的物理学家在左冲右突时注意的是什么，这对自己是很重要的教育。通过这样的接触，我深深了解到，对于泰勒什么是重要的，什么是不重要的。公式对他没什么重要性，只是公式的意义对他是重要的，这一点很有启发性。

大家知道1954年美国发生了一件震动世界的“奥本海默”。奥本海默生于1901年，比泰勒大几岁。在1938年前他们两人虽不是物理学家，但都已相当有名了，在二次大战时美国任命格罗夫斯将军主持制造工作，美国认为这是十分必要的工作。大家知道基于原子核裂变，而裂变现象是由德国的奥托?哈恩和斯特劳斯曼在柏林发现的。德国有非常的物理学家，尤其是有创立量子力学的海森堡，所以美国的物理学家很怕德国制造。从欧洲去美国的物理学家锡拉德、泰勒、维格纳等请爱因斯坦写信给罗斯福提请美国注意此事，如让德国制造了，对美国是十分危险的。

1941～1942年美国任命格罗夫斯主持这项工作。格罗夫斯到各学校看了一下，选定奥本海默担任洛斯阿拉莫斯制造的实验室主任。泰勒和其他重要的物理学家例如费米等都在该实验室工作，战后奥本海默到普林斯顿任研究所主任，泰勒任芝加哥大学物理系。但他们和成百的其他物理学家经常和美国讨论美国的国防事项，这中间常发生一些意见上的分歧，主要是美国是否要制造。这段历史很复杂，我不想细谈。我要说的是，奥本海默这个人锋芒毕露，容易得罪人，他在1948～1950年初得罪了美国中的一些重要人物，所以在1954年的奥本海默（由美国主持的讨论奥本海默的有关背景）中，的结论是奥本海默今后不能继续得到美国国防机密消息，美国不让奥本海默参与美国国防工作。

这件事导致了奥本海默和泰勒的友谊的决裂，因听证会中泰勒被请去作证，泰勒的话普遍地被听证会解释为泰勒是坚决反对奥本海默的，这对奥本海默打击很大，对泰勒打击也很大，因几乎所有的物理学家认为泰勒做了不道德的事，在听证会上的讲话对奥本海默不利，导致了听证会作出对他不利的决定。但大家认为奥本海默对美国有极大功劳。直至今天，在电视上经常可看到批评泰勒的节目。多年来，尽管他的影响还很大，但他和物理界的关系并不好，这是他觉得不高兴的事。

奥本海默是20年代在哈佛大学毕业的，后在德国哥廷根大学读博士学位。大家知道近代科学在美国突飞猛进发展是二次大战前后的事。在20年代美国学生读博士学位要去欧洲。奥本海默的老师是马克斯?波恩（1882年生），当时已很有名了。波恩在他的自传中这样提到：一天来了一个高瘦的美国人当我的研究生，不到两天全系都知道他是一位绝顶聪明的年轻人；有一次我写了一篇文章给奥本海默看，过了两天他来了，说：“这篇文章写得很认真，是你写的吗？”

1949年我在普林斯顿当博士后，当时研究所中最有名的物理学家是爱因斯坦（1879年生）。他和牛顿被公认为最伟大的物理学家，因为他们改观了整个物理学的基础。我在研究所时，爱因斯坦70多岁了，已退休，但他每天还来研究所。我们这些20多岁的博士后不愿打扰他。事实上我和他有所直接接触是1950年代。当时李政道和我写了一篇关于相变的文章。大家知道相变是热力学和统计力学中的一个重要的课题，例如水在100℃变成蒸汽，在0℃结成冰，都是相变的例子。爱因斯坦有位助手叫考夫曼，把我们的文章给爱因斯坦看了，他看后很感兴趣，叫考夫曼把我们两人找去。

科学家霍金小时候的学习能力似乎并不强，他很晚才学会阅读，上学后在班级里的成绩从来没有进过前10名，而且因为作业总是“很不整洁”，老师们觉得他已经“无可救”了，同学们也把他当成了嘲弄的对象。在霍金12岁时，他班上有两个男孩子用一袋糖果打，说他永远不能成材，同学们还带有讽刺意味地给他起了个外号叫“爱因斯坦”。谁知，20多年后，当年毫不出众的小男孩真的成了物理界一位级人物。这究竟是什么原因呢？

原来，随着年龄渐长，小霍金对万事万物如何运行开始感兴趣起来，他经常把东西拆散以追根究底，但在把它们恢复组装回去时，他却束手无策，不过，他的父母并没有因此而责罚他，他的父亲甚至给他担任起数学和物理学“教练”。在十三四岁时，霍金发现自己对物理学方面的研究非常有兴趣，虽然中学物理学太容易太浅显，显得特别枯燥，但他认为这是最基础的科学，有望解决人们从何处来和为何在这里的问题。从此，霍金开始了真正的科学探索。

伽利略的故事

眼睛盯着天花板

有一次，他站在比萨的堂里，眼睛盯着天花板，一动也不动。他在干什么呢？原来，他用右手按左手的脉搏，看着天花板上来回摇摆的灯。他发现，这灯的摆动虽然是越来越弱，以至每一次摆动的距离渐渐缩短，但是，每一次摇摆需要的时间却是一样的。于是，伽利略做了一个适当长度的摆锤，测量了脉搏的速度和均匀度。从这里，他找到了摆的规律。钟就是根据他发现的这个规律制造出来的。

避雷针与婴儿 一天，美国物理学家正在邀请人们参观他的新发明。其中一位阔太太问：“可是，它有什么用呢？”回答道：“夫人，新生的婴儿又有什么用呢？”悄悄地收了“参观费” 爱迪生有幢避暑的别墅，他喜欢陪同来访者到这里参观。其中有一个地方，来访者必须经过一个绕杆才能走过去，而转动绕杆要费很大力气。一位客人问爱迪生，为什么周围都是些新的发明，而这里却摆了个这么笨重的绕杆。爱迪生回答说：“喔，你瞧，每个把绕杆转过来的人都往我屋顶上的水箱里抽入了8加仑的水。”留声机和助听器 爱迪生一生取得了1093种发明的专利权，其中留声机的发明使他最为得意。当有人问起，他为什么不发明一种助听器时，他说：”你在过去的24小时内听到的声音，有多少是非听不可的呢？”他接着又说：”一个人如果必须大声喊叫，就不会说谎。”请寄胸腔 德国物理学家威廉·康拉德·伦琴在1895年发现了一种特殊射线，取名叫伦琴射线，就是我们常说的“X”光线，轰动了整个德国。不久，伦琴收到了一封信，向他邮购X射线，伦琴在回信中幽默地说：“目前，我手头没有X射线的存货，而且邮寄X射线是一件相当麻烦的事情，因此不能奉命。这样吧，请把胸腔给我寄来！”大纸篓 爱因斯坦被带到普林斯顿大学他的办公室那天，有人问他需要什么工具。“我看，一张书桌或台子，一把椅子和一些纸张、铅笔就行了。啊，对了，还要一个大废纸篓。”他说。“为什么要大的？”“好让我把所有的错误都扔进去。”得到了金子 德国物理学家基尔霍夫有一次举行讲座时指出，从太阳光谱上看到的黑线证明太阳上有金子存在。一位前来听讲座的银行家讥笑基尔霍夫说：“如果不能从太阳上得到它，那这样的金子有何用处！”后来基尔霍夫因光谱分析方面的发现荣获了金质奖章，他把奖章给那位银行家看，并说：“你瞧，我终于从太阳上得到了金子。”提薪 有一次，英国女王安娜参观的格林威治天文台，当她知道天文台长、天文学家詹姆斯·布拉德莱的薪金级别很低以后，表示要提高他的薪金。可是，布拉德莱恳求她千万别这样做。他说：“如果这个职位一旦可以带来大量收入，那么，以后到这个职位上来的将不是天文学家了。”来不及考虑 爱迪生75岁时仍到实验室上班。有个记者问他：“爱迪生先生，你打算什么时候退休呢？”爱迪生装出一副十分为难的样子，说：“糟糕，这个问题我活到现在还没来得及考虑呢！” 理论的成败与国籍 20世纪30年代，爱因斯坦有一次在巴黎大学演讲时说：“如果我的相对论证实了，德国会宣布我是个德国人，法国会称我是世界公民。但是，如果我的理论被证明是错的，那么，法国会强调我是个德国人，而德国会说我是个犹太人。” 巧妙的比喻 一天，有人问英国光学权威W·S·：“为什么一个物体在我们视膜上的像是倒立的，而我们都不感到物体是倒立的呢？”想了一下回答说：“当你两耳同时听到一个婴孩啼哭时，为什么马上能肯定啼哭的不是双胞胎呢？”惯性实例 物理老师在讲“惯性”这一课，一个学生在下面讲话。老师暗示了他一眼，可他仍我行我素。老师：“我刚才讲了什么内容？”学生：“惯性。”老师：“请你举个实例。”学生：“刚才我在下面讲话，虽然您暗示了我一眼，但我没法马上停住，这就是惯性。”我在外面 一位农夫请了工程师、物理学家和数学家来，想用最少的篱笆围出的面积。工程师用篱笆围出一个圆，宣称这是设计。物理学家将篱笆拉开成一条长长的直线，认为围起半个地球总够大了。数学家好好嘲笑了他们一番。他用很少的篱笆把自己围起来，然后说：“我现在是在外面。”

1、爱迪生的故事

爱迪生是世界闻名的发明家。他小时候因为家里穷, 只上了3 个月学, 十一二岁就开始卖报.他热爱科学, 常常把钱节省下来, 买科学书报和化学品.他做实验的器具, 是从堆里拣来的一些瓶瓶罐罐。

爱迪生12 岁的时候, 在火车上卖报.火车上有一节给乘客吸烟的专用车厢, 车长同意他在那里占用一个角落.他把化学品和瓶瓶罐罐都搬到那里, 卖完了报,就做各种有趣的实验。

有一次, 火车开动的时候猛地一震, 把一瓶白磷震倒了.磷一遇到空气马上燃烧起来.许多人赶来, 和爱迪生一起把火扑灭了.车长气极了, 把爱迪生做实验的东西全扔了出去, 还狠狠打了他一个耳光, 把他的一只耳朵打聋了。爱迪生钻研科学的决心没有动摇.他省吃俭用, 重新做起化学实验来。有一次, 硫酸烧毁了他的衣服; 还有一次, 一点儿弄瞎了他的眼晴。他没有被危险吓倒, 还是顽强地做实验。

爱迪生试制电灯, 为了找到一种价钱便宜、使用时间长的灯丝, 不知做了多少次实验.他常常在实验室里一连工作几十个小时, 实在太累了, 就躺在实验台上睡一会儿.他这样不懈地努力, 终於找到了合适的灯丝, 发明了电灯.后来, 爱迪生又发明了电影、留声机......他一生中发明的东西有1000多种。

2、达尔文的故事

达尔文小的时候, 一次跟妈妈到花园里为小树培土.妈妈说: “泥土是个宝,小树有了泥土才能生长.别小看这泥土, 是它长出了青草, 喂肥了牛羊, 我们才有奶喝, 才有肉吃; 是它长出了小麦和棉花, 我们才有饭吃, 才有衣穿.泥土太宝贵了.”

达尔文问: “妈妈, 那泥土能不能长出小狗来?”

“不能呀! ”妈妈笑着说, “小狗是狗妈妈生的, 不是泥土里长出来的.”

达尔文又问: “我是妈妈生的, 妈妈是姥姥生的, 对吗?”

“对呀! 所有的人都是他妈妈生的.”

“那最早的妈妈又是谁生的?”

“是上帝! ”

“那上帝是谁生的呢?”

妈妈答不上来了.她对达尔文说: “孩子, 世界上有好多事情对我们来说都是个谜, 你像小树一样快快长大吧, 这些谜等待你们去解开呢! ”

达尔文自幼喜欢花草树木、鸟雀虫鱼.上学以后, 他仍然保持着对大自然的浓厚兴趣.他骑马、打猎、钓鱼、采集矿石、捕捉昆虫、钻进树林观察鸟类的习性.对达尔文来说, 整个世界就是一个大问号, 要探索、思考的事情实在太多了。

他常常边观察边沉思, 甚至忘记了危险.有一次, 达尔文在一个古代城堡上散步,像往常一样陷入了沉思.他心不在焉地迈动着缓慢的脚步, 突然一脚踩空, 从城垛上跌了下来.这时候, 达尔文的神智非常清醒, 头脑还在思考。

3、焦耳的故事

英国科学家焦耳从小就很喜爱物理学，他常常自己动手做一些关于电、热之类的实验。

有一年放，焦耳和哥哥一起到郊外旅游。聪明好学的焦耳就是在玩耍的时候，也没有忘记做他的物理实验。他找了一匹瘸腿的马，由他哥哥牵着，自己悄悄躲在后面，用伏达电池将电流通到马身上，想试一试动物在受到电流后的反应。结果，他想看到的反应出现了，马收到电击后狂跳起来，一点把哥哥踢伤。

尽管已经出现了危险，但这丝毫没有影响到爱做实验的小焦耳的情绪。他和哥哥又划着船来到群山环绕的湖上，焦耳想在这里试一试回声有多大。他们在里塞满了，然后扣动扳机。谁知“砰”的一声，从枪口里喷出一条长长的火苗，烧光了焦耳的眉毛，还险些把哥哥吓得掉进湖里。

这时，天空浓云密布，电闪雷鸣，刚想上岸躲雨的焦耳发现，每次闪电过后好一会儿才能听见轰隆的雷声，这是怎么回事?焦耳顾不得躲雨，拉着哥哥爬上一个山头，用怀表认真记录下去每次闪电到雷鸣之间相隔的时间。

开学后焦耳几乎是迫不及待地把自己做的实验都告诉了老师，并向老师请教。老师望着勤学好问的焦耳笑了，耐心地为他讲解：“光和声的传播速度是不一样的，光速快而声速慢，所以人们总是想见闪电再听到雷声，而实际上闪电雷鸣是同时发生的。”

焦耳听了恍然大悟。从此，他对学习科学知识更加入迷。通过不断地学习和认真地观察计算，他终于发现了热功当量和能量守恒定律，成为一名出色的科学家。

4、的故事

1752年6月的一天，美国费城郊区，乌云密布，电闪雷鸣，在一块宽阔的草地上，有一老一少两个人正兴致勃勃地在那里放风筝。突然，一道闪电劈开云层，在天空划了一个“之”字，接着一声雷响，雨点就倾泻下来了。

只见老者大声喊道：“威廉，站到那边的草房里去，拉紧风筝线。”这时，闪电一道亮过一道，雷鸣一声高过一声。突然威廉大叫：“爸爸，快看!”老者顺着儿子指的方向一看，只见那拉紧的麻绳，本来是光溜溜的，突然怒发冲冠，那些细纤维一根一根都直竖起来了。

他高兴地喊道：“天电引来了!”他一边嘱咐儿子小心，一边用手慢慢接近接在麻绳上的那把铜钥匙。突然他象被谁推了一把似地，跌到在地上，浑身发麻。他顾不得疼痛，一骨碌从地上爬起来，将带来的莱顿瓶接在铜钥匙上。这莱顿瓶里果然有了电，而且还放出了电火花，原来天电和地电是一个样子!他和儿子如获至宝似地将莱顿瓶抱回了家。

这捕获天电的人就是和他的儿子威廉。不仅是一位伟大的科学家，还是一位杰出的家和外交家，他是《宣言》的发起人之一，是美国任驻外大使。

风筝实验之后，写了一篇《论闪电和电气的相同》的论文，阐述了雷电的本质，还提出了制造避雷针的设想，使建筑物免遭雷击。发明的避雷针，一下子风靡一时，传到英国、法国、德国、传遍欧洲和美洲。

5、瓦特的故事

瓦特出生于英国，由于家境贫穷没机会上学，先是到一家钟表店当学徒，后又到格拉斯哥大学去当仪器修理工，瓦特聪明好学，他常抽空旁听们讲课，再加上他整日亲手摆弄那些仪器，学识也就积累的不浅了。

1764年，格拉斯哥大学收到一台要求修理的纽可门蒸汽机，任务交给了瓦特。瓦特将它修好后，看看他工作那么吃力，就象一个老人在喘气，颠颠颤颤地负重行走，觉得实在应该将它改进一下。他注意到毛病主要是缸体随着蒸汽每次热了又冷，冷了又热，白白浪费了许多热量。

能不能让它一直保持不冷而活塞又照常工作呢?于是他自己出钱租了一个地窖，收集了几台报废的蒸汽机，决心要造出一台新式机器来。

从此，瓦特整日摆弄这些机器，两年后，总算弄出个新机样子。可是点火一试，那汽缸到处漏气，瓦特想尽办法，用毡子包，用油布裹，几个月过去了，还是治不了这个毛病。瓦特没有放弃，经过不懈的努力，他终于设计了一个和汽缸分开的冷凝器，这下热效率提高了三倍，用的煤只有原来的四分之一。

这关键的地方一突破，瓦特顿然觉得前程光明。他又到大学里向布莱克请教了一些理论问题，又介绍他认识了发明镗床的威尔金，这位立即用镗炮筒的方法制了汽缸和活塞，解决了那个最头疼的漏气问题。

1784年，瓦特的蒸汽机已装上曲轴、飞轮，活塞可以靠从两边进来的蒸汽连续推动，再不用人力去调节活门，世界上台真正的蒸汽机诞生了。

名人故事：物理学家泡利的故事

奥地利物理学家沃尔夫冈·泡利(WolfgangPauli)生于1900年，1958年就了。他是本世纪初一位罕见的天才，对相对论及量子力学都有杰出贡献，因发现“泡利不相容原理”(ExclusionPrinciple)而获1945年诺贝尔物理学奖。这个原理是他在1924年发现的，对原子结构的建立与对微观世界的认识有革命性的影响。

泡利在19岁(19年)时就写了一篇关于广义相对论理论和实验结果的总结性论文。当时距爱因斯坦发表“广义相对论”(16年)才3年，人们认为他这么年轻却有如此独到的见解，所以震惊了整个物理学界，从此他一举成名了。

关于泡利的故事很多，他以严谨、博学而着称，同时也以尖刻和爱挑刺而闻名。据说在一次会议上泡利见到了爱因斯坦，爱因斯坦演讲完后，泡利站起来说：“我觉得爱因斯坦不完全是愚蠢的”。

一次，在后来发现反质子的意大利物理学家塞格雷做完一个报告和泡利等离开会议室时，泡利对他说：“我从来没有听过象你这么糟糕的报告。”当时塞格雷一言未发。泡利想了一想，又回过头对与他们同行的瑞士物理化学家布瑞斯彻说：“如果是你做报告的话，情况会更加糟糕。当然，你上次在苏黎士的开幕式报告除外。”

另一次泡利想去一个地方，但不知道该怎么走，一位同事告诉了他。后来这位同事问他，那天找到那个地方没有，他反而讽刺人家说：“在不谈论物理学时，你的'思路应该说是清楚的。”

泡利对他的学生也很不客气，有一次一位学生写了论文请泡利看，过了两天学生问泡利的意见，泡利把论文还给他说：“连错误都够不上。”

但泡利被玻尔称作“物理学的良知”，因为他的敏锐和审慎挑剔，使他具有一眼就能发现错误的能力。在物理学界还曾笑谈存在一种“泡利效应”--当泡利在哪里出现时，那儿的人不管做理论推导还是实验作一定会出岔子。

而当泡利说：“哦，这竟然没什么错”时，通常表示一种非常高的赞许。一则笑话说，泡利后去见上帝，上帝把自己对世界的设计方案给他看，泡利看完后耸耸肩，说道：“你本来可以做得更好些……”

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汤姆生1856年12月18日出生在英国的曼彻斯特市郊，他的父亲是一个图书销售和出版商.由于职业的关系，他父亲结识了曼彻斯特大学的一些，这使汤姆生从小就受到科学家的影响，并养成了勤奋好学的习惯.经过努力，汤姆生14岁时就进入曼彻斯特的欧文斯学院学习.不幸的是，在他16岁的时候，他的父亲去逝了，这给他家的经济生活带来了很大的困难，但他对学习仍不放松.在欧文斯学院教师雷诺兹的指导下，加上他自己的刻苦钻研，学业有了很快提高.

汤姆生最初的志向是成为一名工程师，但这个愿望随着他父亲的去逝，变得不再可能.因为那时候，想成为一名工程师，必须先与某一个工程公司建立一种关系，并要付出一笔丰厚的中介资金.由于汤姆生家里没有足够的钱供给他，所以他不得不放弃当工程师的愿望.然而，汤姆生在欧文斯学院3年的学习期间，数学成绩极为出色，在雷诺兹老师的教导下，养成了“宁可思考也不查阅文献”的研究新问题的习惯.后来，他又转到剑桥大学的三一学院学习，24岁时获得了学士学位.由于他学业成绩优异，特别是数学成绩名列第二名，从而成为第二个获得斯密斯奖学金的人.在他拿到数学学位之后，进入由瑞利的卡文迪许实验室工作.从此便开始了他一生勤奋努力的科研生涯，并在后来的科学研究中取得了很大的成就.他的篇重要论文是关于麦克斯韦电磁理论在带电球体的运动中的应用.文中指出，带电球可以具有电荷产生的表现附加质量，其大小与静电能量成正比，这是朝向爱因斯坦的质能等价定律迈出的步.此后，他的研究成果不断问世.在1883年至1936年间，他发表了大量的科学论文、著作，其中包括 1884年发表的《论涡旋的运动》（涡旋的理论文章不仅使他得到奖金，而且导致他开始进行气体放电的实验研究工作）、1892年发表的《电学与磁学的新近研究》、1897年发表的《气体的放电》、1927年发表的《化学中的电子》、1936年发表的《重与反射》等.而1897年的《气体的放电》是他最重要的著作之一，他在实验中，通过大量对阴极射线的实验研究，测定了电子的荷质比，从实验上发现了电子的存在。后来他又发现了电子的许多性质，指出电子像气体中的导电体，又像原子中的组分.他同阿斯顿合作，找到了有力的证据，证明元素气体氖至少有两种不同重量的原子.12年，他通过对某些元素的相隧射线的研究，指出了同位素的存在.由于他在气体放电理论和实验研究方面所做出的巨大贡献，获得了1906年度的诺贝尔物理学奖，并作了题为《负电的载流子》的获奖演说.他被科学界誉为“一位打开通向基本粒子物理学大门的伟人”.此外，由于汤姆生的非凡能力和科学贡献，他一生中担任过许多重要职务并获得许多荣誉.早在1884年他就接替瑞利担任了卡文迪许实验室（即实验室主任）；1905年至18年，他在“大不列颠皇家研究院”担任自然哲学， 1908年被封为勋爵， 1909年被选为大不列颠协会会长，12年获得梅里特勋章，16年至1920年被选为皇家学会会长，18年以后，成为剑桥大学三一学院并辞去卡文迪许实验室职务，担任荣誉，继续在卡文迪许实验室工作，并指导青年研究生，直至1940年8月30日逝世.

汤姆生既是一位理论物理学家，又是一位实验物理学家，他一生所做过的实验是无法计算的.他一生的科研成就与他的重实验、讲理论、强调理论与实验相结合是分不开的.他不仅是位科学巨匠，还是一位的导师.他在担任卡文迪许实验物理学及实验室主任的34年间，培养出了众多的青年科学家.他对学生要求非常严格，要求他们在研究之前，必须学习好所需要的实验技术和有关理论；进行研究所用的仪器必须自己动手制作，开动脑筋.他认为大学应是培养会思考、有工作能力人才的场所，而不是用“现成的机器”制造出“的成品”的工厂.他要求学生不仅是实验的观察者，更是实验的设计者.他的教育方法是成功的，在他的学生中，有九位获得了诺贝尔奖，更多的成了世界各地的科学带头人.

汤姆生是一位同时在科学研究、科学教育领域里做出巨大贡献的伟人.然而，他的成就来源于什么呢？他的儿子G·P·汤姆生（1937年诺贝尔物理学奖获得者）在他父亲百年诞辰纪念大会上作出了精辟的回答：创造力和热情.汤姆生在科学研究和科学教育中的极大创造力和极端热情，使他获取了，并扬名于世.由于他崇高的声誉，在他逝世后，骨灰被安葬在英国西敏寺的，与牛顿、达尔文、开尔文等伟大科学家的骨灰安放在一起.