像许多敢于质疑和勇于创新的科学家一样，开尔文对新理论和新技术的认知过程也出现过差错。

1895年，伦琴（Wilhelm Röntgen）宣布发现了X-射线。但开尔文高度怀疑，甚至认为那是个恶作剧。1896年1月17日，伦琴给他寄去一份回忆录、论文和X光照片。开尔文毕竟是个科学家，他给伦琴回了信：“不用说当我阅读到你的信息时有多么的惊讶和高兴。我只能说：衷心祝贺你的伟大发现。”同年5月，他还给自己的手做了X光照片检查。

开尔文对实用航空的可能性一直持有否定态度。1896年，他拒绝了加入航空科学学会的邀请，说：“对于热气球以外的航空，我还没有像最小‘微粒’那么大的一丁点信心，或者去期待我们听说的试验会有什么好的结果。”在1902年的一次报社访谈中，他说：“热气球和飞机将永远不会在实用层面上成功。”1907年开尔文去世，自然不知道他当年说的“永远”并不永远。

开尔文是个虔诚的基督教徒，他认为宗教信仰是对他科学研究的动力和支持。从这一观念出发，他在耳顺之年后花了不少时间和精力去研究地球的年龄并与地质学家和生物学家长期争论。他认為引力收缩是天体的唯一能源，假如没有其他热源的话，地球从初始液态演化到今天这种状态的时间不会超过一亿年。然而，他去世后出现的放射性碳测年法彻底推翻了他的估算。1898年，开尔文通过计算预测地球上只剩下四百多年的氧气供应了，颇为悲观。当然，那个时代人们尚未清楚光合作用和氧循环机理，后人不必去责怪他。

1896年，在格拉斯哥大学庆贺他从教50周年的座谈会上，开尔文致辞说：“如果要用一个词来代表我55年来坚持不懈地为科学发展所做出最艰难的努力，这个词就是‘失败’。今天我对电磁力或以太、对电与未知物之间的关系，以及对化学亲和性的了解，并不比我50年前第一次担任教授时尝试向我的自然科学专业学生传授的知识更多……伤感的部分原因是失败带来的。但是，在追求科学的过程中我们本来就需要付出努力。这会使科学家乐在其中而免于陷入完全的悲哀，甚至会令他在日常工作中感到颇为愉快。”

像许多科学家一样，开尔文常怀好奇之心。他曾经说过：“如果你吹一个肥皂泡然后进行观察，那么你可以对它进行一生的研究并且能够从中得到一个又一个的物理定律。”

1887年，他提出了一个似乎是很初等的空间填充几何问题：如果我们试图将三维空间剖分为许多个完全一样并具有指定体积的胞体，使得两两相邻胞体之间没有空隙并且彼此之间的接触总面积为最小，那么这些胞体应该是什么形状的呢？

在二维平面上，数学家们很早就推测到了答案，它们是像蜜蜂窝那样的正六边形模块。因此，该二维问题也称为蜂窝问题。但是，这个直观的答案只是一个猜想，直到1999年才由数学家托马斯·黑尔斯（Thomas C. Hales）给出数学证明。

开尔文在1887年11月4日猜测到了三维问题的一个可能答案，它们是由14个面组成的对称胞体，其中6个面是正4边形，8个面是正6边形。这个胞体被称为开尔文单元或开尔文胞体，那是最对称最优美的三维单元结构之一。但是，这个三维问题让数学家们费尽了脑筋而无从严格证明。因此，后来它被称为开尔文泡沫结构猜想或者开尔文问题。

左：开尔文胞体；右：开尔文胞体阵列

1993年，物理学家Denis Weaire 和他的学生Robert Phelan否定了开尔文猜想。他们构造了一种更复杂的新胞体，其结构对称性远不如开尔文胞体，但相邻接触面积却减少了0.3%。2008年北京奥林匹克运动场的游泳中心“水立方”的设计就采用了这种Weaire-Phelan泡沫图案。之后，尽管数学家们一直在努力，例如2009年，年轻物理学家 Ruggero Gabbrielli 提出了一种可能改进方案，但至今依然没有人知道最优解是什么样子的胞体或泡沫，更无从给出严格的数学证明。

我们可以猜测，如果开尔文沉睡五百年后醒来，他的第一句话会问：我的问题解决了没有？

2008年奥运会游泳中心“水立方”（北京）

原文标题：开尔文，一个说自己失败的成功科学家丨陈关荣

来源：集智俱乐部

编辑：观山不易