Джеймс джоуль
Джеймс Джоуль - Біографія
Джеймс Прескотт Джоуль народився 24 грудня, 1818 року у англійському містечку Салфорді, розташованому поблизу Манчестера. Він був другим з п`яти дітей в родині заможного власника пивоварного заводу. У дитинстві Джоуль був слабким і сором`язливим дитиною, у якого були проблеми з хребтом. Ці обставини, що обмежують його активність, стали причиною того, що він вважав за краще науку фізичної діяльності. Незважаючи на те, що пізніше проблема з хребтом вже не так турбувала його, це відбилося на всій його життя.
Відео: Дж. Херріот "Про всі створіння - прекрасних і дивовижних"
До п`ятнадцяти років Джоуль навчався вдома. Потім він став працювати на пивоварному заводі, що належить його родині. Проте, він і його старший брат продовжували брати приватні уроки в Манчестері.
З 1834 по 1837 рік, відомий англійський хімік Джон Дальтон викладав їм хімію, фізику, науковий метод і математику (як і Джеймс Джоуль. Далтон був християнином, віруючим в Біблію). Джоуль з вдячністю визнавав, що Далтон зіграв основну роль в тому, що він став ученим. «Саме в результаті його викладання у мене з`явилося бажання збільшити запас моїх знань за допомогою оригінальних досліджень» - говорив Джоуль. 1
Коли їх батько захворів, Джеймс Джоуль і його брат почали займатися справами на пивоварному заводі, тому у Джеймса не було можливості відвідувати університет. Але, незважаючи на це, його заповітним бажанням було продовжувати вивчати науку, і тому він створив у себе вдома лабораторію, в якій і почав проводити свої експерименти кожен день до і після роботи. Джеймс Джоуль розглядав своє бажання вивчати науку як природний результат своєї християнської віри. Як він пізніше писав, «це очевидно, що пізнання законів природи означає не менше, ніж ознайомлення з Божим розумом, вираженим в цих законах». 2
Джеймс джоуль був великим прихильником експериментів
У 1839 році Джеймс Джоуль почав ряд експериментів, в яких він досліджував механічну роботу, електрику і теплоту. У 1840 році він послав свою роботу "Про освіту Теплоти за допомогою Вольтовского (Гальванічного) Електрики" в Королівське Наукове Товариство в Лондоні - напевно, найпрестижніше суспільство британських вчених.
Відео: Дж. Херріот "Про всі створіння - прекрасних і дивовижних"
У своїй роботі Джеймс Джоуль показав, що кількість виробленої теплоти за секунду в проводі з електричним струмом дорівнює квадрату струму (I) помноженого на опір (R) дроти. (Це виражено формулою, P = I? R.) Ця залежність відома як закон Джоуля (Кількість теплоти, що виділяється в провіднику з струмом, прямо пропорційно квадрату сили струму, опору провідника і часу проходження струму). Робота Джоуля не викликало великого ентузіазму в Королівському Науковому Товаристві, і було опубліковано лише короткий виклад отриманих ним даних.
У 1843 році Джоуль обчислив кількість механічної роботи, яка необхідна для утворення еквівалентної кількості теплоти. Ця величина була названа "механічним еквівалентом теплоти". Він знову передав дані своїх спостережень на розгляд - але на цей раз Британської Асоціації Розвитку науки. І знову його робота не викликала захопленої реакції. Кілька провідних наукових журналів також відмовилися опублікувати дані досліджень Джоуля.
Багато вчених сумнівалися, чи варто приймати його роботу, але Джоуль терпляче відстоював свої позиції. Дуже часто потрібен час для того, щоб нові ідеї отримали своє визнання, особливо якщо автором цих ідей є непрофесіонал в даній області. Дані, отримані Джоулем, кидали виклик калоріческой теорії, якої дотримувалася більшість фізиків того часу. Згідно з тією теорії, теплота вважалася рідким речовиною.
Іншим каменем спотикання для прийняття результатів досліджень Джоуля було те, що вченим було важко повірити в неймовірну точність його вимірювань. Але в своїх експериментах Джоуль проявляв наполегливість і винахідливість. Ці властивості його характеру дуже допомогли йому уникнути помилок і отримати набагато більш точні результати в порівнянні з результатами попередніх експериментів.
важливе схвалення
Роботі Джоуля щодо теплоти, електрики і механічної роботи не надавали великого значення аж до 1847 року. На його роботу звернув увагу Вільям Томсон. (Томсон, який пізніше став відомий як лорд Кельвін, був відомим вченим, який також був присвяченим християнином).
Незважаючи на те, що в той час йому було всього лише 23 роки, Томсон вже був Професором Фізики при Університеті в Глазго. Томпсон визнав, що робота Джоуля вписувалася в об`єднуючу модель, яка вже тоді починала з`являтися в фізиці, і він з захопленням схвалив роботу Джоуля. (Фактично, робота Джоуля зробила істотний внесок в процес об`єднання окремих розділів фізики.)
Іншими вченими, які з ентузіазмом схвалили роботу Джоуля, були Майкл Фарадей і Джордж Стоукс. Вони також були християнами. Схвалення кількох видатних вчених відкрило двері для Джоуля, яка раніше була для нього закритою. Королівське Наукове Товариство готувалося переглянути своє ставлення до роботи Джоуля. У 1849 році, на слуханні Королівського Наукового Товариства Джоуль прочитав свою роботу під назвою "Про механічний еквівалент теплоти" разом з Фарадеєм, який був його поручителем. У наступному році Королівське Наукове Товариство опублікувало матеріали Джоуля, і він був обраний членом цього престижного суспільства.
Нова наукова дисципліна - Термодинаміка
Принцип збереження енергії, що лежить в основі роботи Джоуля, поклав початок нової наукової дисципліни, відомої як термодинаміка. Незважаючи на те, що Джоуль не був першим вченим, який запропонував цей принцип, він був першим, хто продемонстрував обгрунтованість цього принципу. І хоча Томсон і ряд інших вчених пізніше внесли величезний вклад в термодинаміку, Джоуль по праву вважається головним засновником термодинаміки. Він показав, що "робота може перетворюватися в теплоту з чітким співвідношенням роботи до теплоти, і що теплоту можна назад перетворити в роботу". 3
Принцип збереження енергії Джоуля ліг в основу першого закону термодинаміки. Цей закон говорить про те, що енергію можна ні створити, ні знищити, але її можна змінювати з однієї форми в іншу.
Ісаак Азімов назвав цей закон "одним з найважливіших узагальнень в історії науки". 4 Це означає, що загальна кількість енергії (включаючи матерію) у Всесвіті постійно. Як С.M. Хьюз зазначив у своїй книзі «Крах Еволюції». «Цей закон рішучим чином показує, що всесвіт не створила себе! ... Існуюча структура Всесвіту є результатом збереження, а не нововведення, як цього вимагає теорія еволюції ». 5
Поки еволюціоністи не можуть пояснити, як утворилося це постійне кількість енергії / матерії *, Біблія дає нам таке пояснення: тільки Бог може створювати з нічого. Святе Письмо також говорить про те, що Бог підтримує Своє творіння. Всі інші зміни, які відбулися в результаті людських зусиль, або сил природи, є просто перебудовою того, що вже існує.
Джоуль добре розумів релігійне значення його відкриттів. Він писав, що "абсолютно абсурдно вважати, що можна знищити сили, якими Бог наділив матерію, більш, ніж вони можуть бути створені людською діяльністю". 6 Закон збереження енергії повністю відповідав Біблії, тоді як, на думку Джоуля, деякі аспекти калоріческой теорії суперечили Біблії.
В іншому місці Джоуль писав, що «явища природи, незалежно від того, механічні чи, хімічні або життєві, майже повністю полягають в постійному перетворенні ... одних в інші. Таким чином, це означає, що у всесвіті зберігається порядок - нічого не порушується, нічого ніколи не втрачається, але цілий механізм, настільки складний яким він є, працює рівномірно і гармонійно ... все існуюче управляється суверенної волею Бога »7
Знаменита робота Джоуля
У своїй роботі, що мала величезне значення і опублікованій в 1848 році, Джоуль став першим вченим, який підрахував швидкість (швидкість) молекул газу. Ця рання робота про кінетичної теорії газів була пізніше продовжена іншими вченими, особливо видатним шотландським фізиком Джеймсом Максвеллом (ще один присвячений християнин).
Джеймс Джоуль був одним з перших учених, який звернув увагу на необхідність в умовних одиницях електрики, і він рішуче рекомендував створення таких. Ця стандартизація була пізніше зроблена під керівництвом Максвелла Британською Асоціацією Розвитку Науки. У 1872 році Джоуль став Президентом Британської Асоціації та знаходився на цій посаді до 1887 року.
В знак визнання величезного внеску Джоуля в вивчення зв`язку теплоти і механічного руху, одиниця енергії (Або роботи) у фізиці була пізніше названа "Джоулем".
Ефект Джоуля-Томсона
У 1852 році Джоуль почав працювати разом з Томсоном. Ці два вчених ідеально доповнювали один одного - Джоуль, точний і винахідливий експериментатор, якому не вистачало лише більш поглиблених знань в математиці, і Томсон, талановитий фізик, сильний в математиці, який займався розвитком теорії, що лежить в основі фізики.
На жаль, в 1854 році після шести років шлюбу дружина Джоуля померла, і він залишився один з маленькими дітьми. Незабаром після цього сім`я Джоуля продала пивоварний завод. У той час Джоуль жив щодо самотньо. Саме тоді він зміг більше часу присвячувати науковій роботі.
Протягом наступних восьми років Джоуль разом з Томсоном працювали над декількома важливими експериментами для підтвердження деяких пророкувань в новій науковій галузі, термодинаміки. Найбільш відомі експерименти стосувалися зниження температури, пов`язаного з розширенням газу без виконання зовнішньої роботи. Це охолодження газів, яке відбувається у міру їх розширення, відомо як "Ефект Джоуля-Томсона". Цей принцип ліг в основу розвитку холодильної промисловості.
талановитий експериментатор
Під час спільної роботи з Томсоном Джоуль лагідно взявся за практичну роль експериментального дослідження теоретичних проблем, що піднімаються Томсоном. Це була менш престижна роль в плідній співпраці, але Джоуля більше цікавило досягнення важливих результатів, ніж отримання визнання.
Однак слід пам`ятати, що Джоуль і сам уже раніше вніс величезний теоретичний вклад. Як говорить Х.Д. Стеффенс, описуючи біографію Джоуля: «Безсумнівно, він був більше, ніж" просто чудовий експериментатор ". Його експерименти відображали і додали форму його припущеннями, а його припущення сміливо протистояли поширеним науковими теоріями і мали на увазі новий, точний порядок у всесвіті »8
Джоуль показав дивовижну ясність в донесенні, виконанні, описі і поясненні своїх експериментів. На відміну від багатьох вчених, Джоуль було не властиво слідувати провідним в глухий кут шляхами або робити неправильні спостереження. У більшості випадків, його чернетки були досить зрозумілими і розбірливими для того, щоб опублікувати їх без попередньої перевірки. Це свідчило про надзвичайну ясності його розуму.
Віра в Біблію
Джоуль був щирим християнином, який був відомий своєю терплячістю і смиренністю. Джоуль шукав Божої волі і корився їй.
Джоуль не бачив ніяких протиріч між його науковою роботою і його вірою в істинність Писання. Багато його колеги-вчені поділяли його точку зору. "У відповідь на хвилю Дарвінізму, яка в той час нахлинула на всю країну. 717 науковців підписали знаменний маніфест під назвою Декларація Вчених в області природознавства і Фізики, який вийшов в Лондоні в 1864 році. Ця декларація стверджувала їх віру в наукову достовірність Святого Письма. У цьому списку значилося 86 членів Наукового Королівського Товариства ". 9 Джеймс Джоуль був одним з видатних вчених, який підписав цей документ.
З 1872 року стан здоров`я Джоуля погіршився, але він все ж продовжував трохи працювати. Він помер 11 жовтня 1889 року в англійському містечку Сейлем, недалеко від Чешира.
Джоуль твердо брав Бога як Творця. Його слова свідчать нам про ті пріоритети, за якими він жив: «Після пізнання і покори Божої волі, наступною ціллю має бути пізнання Його мудрості, сили і доброти, як свідчить про це його творіння».
Посилання та примітки
- Д.П.Джоуль, коротка біографія, написана в січні 1863 року. Опублікована в Вчених Записках і Працях Літературного і Філософського Товариства Манчестера, тому. LXXV (1930-1931), номер. 8, стор. 110. Повернутися до тексту.
- Д.П.Джоуль, документи, виявлені в його наукових записних зошитах, витримка, зроблена Д.Г. Краутер, Британська Наука Дев`ятнадцятого Сторіччя, Routledge Kegan Paul, Лондон, 1962, стор. 139. Повернутися до тексту.
- Британська Енциклопедія, 1992, Том. 28, стор. 612. Повернутися до тексту.
- І. Азімов, Біографічна Енциклопедія Науки і Технології: Історії життя і Досягнення більш ніж 1000 Видатних Вчених з періоду Давньої Греції до сучасних днів, друге видання, 1982, Doubleday Co. Inc. Garden City, Нью Йорк, стор. 399. Повернутися до тексту.
- С.M. Хьюз, Крах Еволюції, Baker Books, Grand Rapids, Мічиган, 1983, стор. 59. Повернутися до тексту.
- Д.П. Джоуль, витяг з книги O. Рейнолдса, Коротка біографія Джеймса Прескотта Джоуля, Manchester Literary and Philosophical Society, 1892, стор. 27. Повернутися до тексту.
- Посилання. 1, стор. 110. Х.Д. Стеффенс, Джеймс Прескотт Джоуль і Принцип Енергії, Фолкстон, Доусон, 1979, стор. 142. Повернутися до тексту.
- Х.М. Морріс, Люди Науки, люди Бога, Master Books, El Cajon (Каліфорнія), 1982, стор. 74-75. Повернутися до тексту.
- Посилання. 2, стор. 138. Повернутися до тексту.
* "Теорія Великого Вибуху" не намагається пояснити, як виникла гіпотетична концентрація матерії.
