William Thomson (Lord Kelvin), hijo de James Thomson, quién originalmente se había propuesto ser ministro de la iglesia presbiteriana, pero finalmente optó por una carrera académica como matemático. La madre de William murió cuando él sólo tenía seis años de edad y, a partir desde entonces, su padre fue el único responsable de su educación. Cuando William nació, su padre James Thomson era profesor de ingeniería en Belfast y, cuando William cumplió los ochos, fue nombrado profesor de matemáticas en la universidad de Glasgow. James Thomson era un padre dominante que educó a su familia bajo un rígido contexto presbiteriano. La hermana de William escribió sobre ello en su niñez, lo siguiente:
Nuestro padre nos leía regularmente a nosotros cada mañana de domingo algunos capítulos del viejo testamento y, por la tarde, algunos del nuevo.
Pero, pese al carácter determinante de su padre, William tenía una muy estrecha relación con él, lo que le implicó aprender matemáticas desde muy joven y, a su vez, tener la ocasión de asumir los últimos progresos que se iban generando en esa ciencia.
William ingresó a la universidad de Glasgow teniendo solamente 10 años. Podría pensarse que se trataba de una absolutamente inusual edad para asistir a la universidad. Pero en aquella época en Escocia era común que los escolares más capaces se saltaran la asistencia a las escuelas. Sin embargo, se debe considerar que los estudios propiamente universitarios Thomson los comenzó en 1838, cuando tenía 14 años. En el período académico comprendido entre 1838 y 1839, él estudió astronomía y química. Al año siguiente, tomó los cursos de filosofía natural (hoy llamados física) que incluyeron estudios sobre el calor, la electricidad y el magnetismo. Un notable ensayo «Essay on the Figure of the Earth» (Sobre la Figura de la Tierra) le permitió a Thomson ganar una medalla de oro en la universidad de Glasgow cuando sólo tenía 15 años de edad. En él, vertió todas aquellas ideas más importantes que posteriormente desarrolló a través de su vida.
Al finalizar el período académico 1839-40, Thomson leyó de Jean Baptiste Joseph Fourier La Teoría Analítica del Calor un trabajo sobre el uso al flujo del calor de matemáticas abstractas. Sobre ello, escribió lo siguiente:
Tomé a Fourier de la biblioteca de la universidad; y en una quincena sus apreciaciones sobre el tema las dominaba absolutamente.
De hecho, en aquella época los académicos de Glasgow habían adquirido un fuerte interés por los matemáticos y físicos franceses. En efecto, los trabajos desarrollados por Langrage, Laplace, Legendre, Fresnel y Furier eran estudiados y analizados «con mucho respeto», como lo señala Thomson cuando describe la actitud que tenían sus profesores de la universidad con respecto a esos matemáticos franceses. De hecho, Thomson también leyó "La Mecánica Celeste" de Laplace en el período 1839 – 40 y visitó en esa época París. Robert Wilson, describe esos años de universitario de Thomson en Glasgow, como sigue: ... desde 1838 a 1841 , William llega a familiarizarse a fondo con los fenómenos del calor, de la electricidad, y del magnetismo. Meikleham [ uno de sus profesor de filosofía natural ] lo animó, evidentemente, a mirar de una forma relacionada a estas ramas de la filosofía natural. Sus profesores lo pusieron no sólo en contacto con la investigación experimental y las matemática más moderna, sino que también lo articularon con la matematización de la física teórica, aunque ninguno de ellos eran expertos en la materia.
En 1841, Thomson ingresa a la universidad de Cambridge y, en ese mismo año, publica su primer artículo. En él, se refería a las expansiones de las series trigonométricas de las funciones de Fourier, y fue escrito en defensa de los principios matemáticos del francés contra las críticas que le formulaba el profesor de matemáticas de la universidad de Edimburgo. Mientras estudiaba los correspondientes ramos para su examen de grado en matemáticas en Cambridge, publicó en 1842 un artículo, mucho más importante que el anterior, sobre el movimiento uniforme del calor y su conexión con la teoría matemática de la electricidad (On the uniform motion of heat and its connection with the mathematical theory of electricity). En Cambridge, Thomson tuvo como su instructor guía a Guillermo Hopkins, un famoso profesor de Cambridge que, en ese entonces, desempeñaba un influyente papel entre sus colegas docentes. A pesar de los esfuerzos que desplegaban Babbage, Peacock y Herschel por introducir los principios matemáticos francesas en Cambridge, el estilo de los ramos o cátedras de matemáticas tomados por Thomson todavía dejaban mucho que se desear. Herschel y Babbage habían conducido algunos experimentos en magnetismo en 1825, desarrollando los métodos introducidos por Arago, pero nada en calor, electricidad o magnetismo que estuviesen incorporados a los programas de estudios de los ramos conducentes a la obtención de la correspondiente graduación que obtuvo Thomson.
Thomson rindió sus exámenes finales de los ramos de matemáticas en 1845, graduándose con un BA y segundo wrangler (segundo puesto de su promoción). Pero además, fue galardonado con el primer premio Smith y elegido fellow of Peterhouse. También en 1845, Thomson estudió los trabajos de George Green que comportaban grandes ideas orientativas para las metodologías de investigación. Su interés en los avances franceses, y el consejo de su padre, Thomson después de su graduación marchó a París. Allí trabajó en el laboratorio del físico Henri-Victor Regnault y participó en profundas discusiones teóricas con Biot, Cauchy, Liouville, Dumas, y Sturm .
En 1846, el puesto de profesor de la cátedra de filosofía natural de la universidad de Glasgow quedó vacante. El padre de William Thomson, utilizó su influencia en la universidad para ayudar a su hijo a ser el principal candidato para llenarla. Thomson viaja de París a Glasgow y es elegido por unanimidad, profesor titular de ella. Entre los años 1847 y 1849, colabora con Stokes en los estudios hidrodinámicos que éste llevaba acabo, y que posteriormente Thomson aplicó a las teorías de la electricidad y atómica. Esa colaboración con Stokes duró más de cincuenta años, con una frecuente transferencia epistolar de intercambios sobre materias científicas. La mayoría de la correspondencia entre esos dos hombres de ciencia aún se conserva y, muchas de ellas, se han publicado. Entre ellas, existen notas en las cuales discuten las semejanzas matemáticas entre la teoría del calor y la teoría de los fluidos. Por ejemplo, Stokes le escribió a Thomson en 1847, manifestándole al respecto, lo siguiente: Hay una íntima relación entre las consideraciones matemáticas que son aplicables al movimiento del calor, los fluidos, y a la atracción.
Los estudios científico de Thomson se enmarca tanto en la física teórica como en la experimental. Sus trabajos desarrollados en 1848 y 1852 le colocan entre los fundadores de la termodinámica: al afirmar el hecho de «la disipación de la energía utilizable», da una idea del segundo principio de la termodinámica más asequible que la de la entropía de Clausius. Basándose en sus estudios sobre la teoría del calor, especialmente por la propugnada por Sadi Carnot y desarrollada posteriormente por Clapeyron, propuso una escala de temperatura absoluta, cuyo cero lo situó en –273° C. Comprobó que el punto de fusión del hielo desciende al aumentar la presión. Sin embargo, la escala de temperatura absoluta, como ahora la conocemos, fue definida con mayor exactitud más adelante, cuando se logró entender mejor la conservación de la energía. Por otra parte, a esa escala absoluta de temperatura se le llama Kelvin al derivarse ese nombre del título de Baron Kelvin of Largs que le otorgó a William Thomson en 1892, el gobierno británico. Un honor que fue otorgado mucho después de la publicación del artículo en 1848, en el cual se propone la escala absoluta de temperatura.
En 1852, Thomson mientras observaba y analizaba el lento paso de una cierta cantidad de gas a través de un tabique poroso se percató que su temperatura disminuía cuando el gas se expandía por los poros vacíos. Ese efecto se conoce en la actualidad como de Joule –Thomson. En ese entonces, Joule tenía el propósito de hacer cambiar a Thomson sobre algunas ideas que éste tenía sobre el calor, cuestión que logró como lo deja de manifiesto el mismo Thomson cuando desarrolló, en 1872, su teoría dinámica sobre el calor. En esa ocasión, Thomson escribió sobre como se fueron dando coincidencias sobre el tema entre él y Joule:
... [ antes de 1847 ] ... no sabía que el movimiento es la esencia misma de lo que llamamos materia. En la reunión de 1847 de la Asociación Británica en Oxford, aprendí de Joule la teoría dinámica del calor, y fui forzado para abandonar inmediatamente muchas concepciones que tenía y, gradualmente, año a año, otras preconcepciones relacionadas con las causas de los fenómenos que parecen estáticos.
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La teoría dinámica del calor formulada por Thomson lo condujo también a pensar en una para la electricidad. Para ello, estudió en 1855 la distribución de carga en los conductores y sus oscilaciones eléctricas, descubriendo que las descargas, y en especial las chispas producidas por los condensadores, son oscilantes y calculó el periodo de oscilación. Construyó el electrómetro de cuadrantes. Descubrió el «efecto Thomson» en termoelectricidad, el cual consiste en el calentamiento o enfriamiento producido en un conductor homogéneo al paso de la corriente eléctrica en la dirección del gradiente de temperatura.
En 1866 dirigió los trabajos de colocación del cable telegráfico submarino que, después de tres intentos fallidos, uniría definitivamente Irlanda con Terranova,. Como receptor se utilizó el galvanómetro de espejo inventado por Thomson y más sensible que el aparato de Morse; en 1867 perfeccionó el galvanómetro con el siphon recorder, mediante el cual se plasmaban en tinta las oscilaciones de aquél. Hizo también interesantes estudios sobre el potencial eléctrico en la atmósfera y sobre la piroelectricidad. Diseñó el «puente de Thomson» para las medidas de las resistencias eléctricas.
Thomson, durante su carrera como científico, publicó más de 600 artículos. Fue nombrado miembro de la Royal Society of London en 1851, y su presidente entre los años 1890 y 1895, recibiendo la Royal Medal en 1856, y la Copley Medal en 1883. Pero además de sus actividades en la Royal Society of London, como era de esperar de tan eminente profesor escocés, también sirvió como miembro de la Royal Society of Edinburgh, llegando a ser su presidente en tres períodos. También Thomson fue miembro y presidente en 1871 de la British Association for the Advancement of Science.
William Thomson falleció en Escocia el año 1907.
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