Джеймс Джоуль (1818–1889) - великий експериментатор, керований Центром досліджень Бога
Джеймс Прескотт Джоуль народився в Салфорді, поблизу Манчестера, Англія, 24 грудня 1818 р. Він був великим творцем експериментів, керованих Богом.
Він був другим із п’яти дітей, народжених багатим власником пива. У дитинстві Джеймс був слабким і сором'язливим і мав хребет. Через ці обмеження він віддав перевагу навчанню перед фізичною активністю. Хоча проблема хребта пізніше покращилася, це торкнулося його протягом усього життя.
Джеймс навчався вдома до 15 років. Потім пішов працювати в сімейну пивоварню. Однак він та його старший брат продовжили заочну освіту у приватних репетиторів у Манчестері.
З 1834 по 1837 рік хімію, фізику, природознавство та математику вивчав відомий англійський хімік Джон Далтон. (Як і Джеймс Джоул, Далтон був вірним християнином.) Джеймс із вдячністю визнав ключову роль, яку Далтон зіграв у становленні вченим. "З його порад, вперше я хотів збільшити свої знання за допомогою власних досліджень", - сказав Джоуль. 1
Коли їх батькові стало погано, Джеймс та його брат взяли на себе керівництво фабрикою. Тому Джеймс не мав можливості відвідувати коледж. Однак його великим бажанням було продовжити вивчення науки, і коли він створив лабораторію у своєму будинку, він почав експериментувати щодня. До і після роботи. Джеймс сприйняв це бажання вивчати науку як природний наслідок своєї християнської віри. Як він пізніше писав, очевидно, що зустріч із законами природи означає не більше, ані менше, ніж зустріч з розумом Бога, що відображається в них. ”2
Захоплюючі експерименти
У 1839 році Джоуль розпочав серію експериментів, що включали механічну роботу, електрику та тепло. У 1840 році він направив до Королівського товариства, мабуть, найпрестижнішої асоціації британських вчених у Лондоні, статтю "Про виробництво тепла вольтаїчною електрикою".
У цій роботі він показав, що кількість тепла, що виробляється в секунду в дроті, що несе електричний струм, дорівнює квадратному струму (I), помноженому на опір (R) дроту. Вироблене тепло - це втрачена енергія (Р). (Тобто P = I 2 R.) Цей зв’язок відомий як Закон Джоуля. Королівське суспільство не було в захваті від роботи Джоуля і опублікувало лише короткий зміст його знахідок.
У 1843 р. Джоуль розрахував обсяг механічної роботи, необхідний для отримання еквівалентної кількості тепла. Цю кількість називали "механічним еквівалентом калорій". Він знову представив документ про свої висновки - цього разу Британській асоціації сприяння розвитку науки. Знову ж таки, реакція була без ентузіазму. Кілька великих журналів також відмовлялися публікувати статті про творчість Джоуля.
Багато британських вчених неохоче сприймали його роботи, але Джоуль терпляче терпів. Часто для прийняття нових ідей потрібен час, особливо якщо їх подає аматор у цій галузі. Висновки Джоуля оскаржували калорійну теорію тепла, в яку в той час вірила більшість фізиків. У калорійній теорії тепло вважалося рідкою речовиною.
Ще однією перешкодою для прийняття висновків Джоуля була недовіра до неймовірної точності його вимірювань. Але Джоуль був терплячим і винахідливим у своїх експериментах. Ці атрибути допомогли йому уникнути помилок і отримати набагато точніші результати, ніж у минулому.
Джоуль за підтримки лорда Кельвіна
Робота Джоуля щодо взаємозв'язку між теплом, електрикою та механічними роботами в основному ігнорувалася до 1847 р. Тоді його робота потрапила в поле зору Вільяма Томсона. (Томсон, який згодом був відомий як лорд Кельвін, був ще одним відомим вченим, який був відданим християнином).
Хоча на той момент лише 23, Томсон вже був професором фізики в Університеті Глазго. Томсон визнав, що робота Джоуля відповідає об'єднавчій моделі, яка почала з'являтися у фізиці, і з ентузіазмом підтримав роботу Джоуля. (Насправді, робота Джоуля суттєво сприяла процесу об'єднання фрагментованих розділів фізики).
Іншими захопленими прихильниками творчості Джоуля були Майкл Фарадей та Джордж Стокс. Обидва були відомими вченими та відданими християнами. Ця підтримка з боку низки видатних прихильників відкрила перед Джоулем двері, які раніше були закриті. Королівське товариство тепер було готове його почути. У 1849 році Джоуль прочитав свою статтю "Про механічний еквівалент тепла" в Королівському товаристві, спонсором якої був Фарадей. Наступного року Королівське товариство опублікувало роботу Джоуля і було обрано членом цієї престижної установи.
Нова дисципліна науки - термодинаміка
Принцип збереження енергії, задіяний у роботі Джоуля, породив нову наукову дисципліну, відому як термодинаміка. Хоча Джоуль не був першим ученим, який запропонував цей принцип, він першим довів його справедливість. Хоча пізніше Томсон та ряд інших вчених зробили значний внесок у термодинаміку, Джоуль справедливо визнаний головним засновником термодинаміки. Він зазначив, що "механічна робота може перетворюватися на тепло з фіксованим співвідношенням одного до іншого", а також тепло може перетворюватися на механічну роботу. 3
Принцип Джоуля щодо збереження енергії був основою першого закону термодинаміки. Цей закон стверджує, що енергію не можна ні створювати, ні руйнувати, але вона може змінюватися від однієї форми до іншої.
Ісаак Азімов назвав цей закон одним із найважливіших узагальнень в історії науки.4 Це означає, що загальна кількість енергії (включаючи речовину) у Всесвіті постійна. Як зазначає С.М. Гусе вказує у своїй книзі «Крах еволюції», що цей закон остаточно вчить, що Всесвіт не був створений сам по собі! ... Сучасна структура Всесвіту полягає у збереженні, а не в інноваціях, як того вимагає теорія еволюції. ”5
Хоча еволюціоністи не можуть пояснити, звідки береться ця постійна кількість енергії/речовини, 6 Біблія пропонує пояснення - лише Бог може творити з нічого. Біблія також вчить, що Бог підтримує те, що Він створив. Усі інші зміни, як людини, так і сил природи, є лише перебудовами того, що вже існує.
Джоуль усвідомлював релігійні наслідки своїх відкриттів. Він писав, що "просто абсурдно вважати, що сили, якими Бог наділив матерію, можуть бути знищені, а тим більше створені заступництвом людини". 7 Закон збереження енергії повністю відповідав Біблії, хоча Джоуль вважав, що деякі аспекти теорії калорій несумісні з Біблією.
В іншому випадку Джоуль писав, що явища природи, будь то механічні, хімічні чи життєво важливі, майже повністю складаються з безперервного перетворення один в одного. Таким чином, у Всесвіті підтримується порядок - нічого не порушується, нічого ніколи не втрачається, але вся сила, як би не була складною, функціонує гладко і гармонійно, і всім керується. суверенної волі Божої. - 8, 9
Визначна робота
У статті про товарний знак, опублікованій в 1848 році, Джоуль став першим вченим, який оцінив швидкість (швидкість) молекул газу. Ця рання робота над кінетичною теорією газів пізніше була розширена іншими, особливо видатним математиком-фізиком Джеймсом Клерком Максвеллом з Шотландії (іншим відданим християнином).
Джоуль був одним з перших учених, який визнав потребу в стандартних одиницях електроенергії, і він рішуче підтримав їх створення. Пізніше ця стандартизація була проведена Британською асоціацією удосконалення науки під керівництвом Максвелла. Джоуль став президентом Британської асоціації в 1872 і 1887 роках.
На знак визнання внеску Джоуля в тепло і механічний рух, одиниця енергії (або механічна робота) у фізиці згодом отримала назву "Джоуль".
Ефект Джоуля-Томсона
У 1852 р. Джоуль почав працювати у співпраці з Томсоном. Два вчені чудово доповнювали одне одного - Джоуль, точний і винахідливий експериментатор, який мав лише обмежену підготовку з математики, і Томсон, математично талановитий фізик. шляхом розширення теорії, що лежить в основі фізики.
На жаль, дружина Джоуля померла в 1854 році після лише шести років шлюбу, залишивши його разом з малими дітьми. Незабаром сім'я Джоуля продала пивоварню. З тих пір Джоуль жив відносно відокремлено. Відтепер він міг більш повно присвятити себе своїй науковій діяльності.
Протягом наступних восьми років Джоуль працював з Томсоном над низкою важливих експериментів, щоб підтвердити деякі передбачення, зроблені в новій дисципліні термодинаміка. Найвідоміший із цих експериментів передбачав зниження температури, пов'язане з розширенням газу, без впливу механічної речі поза посудини, в якій знаходиться газ. Це розширення газового охолодження відоме як "ефект Томсона Джоуля". Цей принцип був покладений в основу розвитку холодильної промисловості.
Обдарований дослідник
Під час спілкування з Томсоном Джоуль смиренно взяв на себе практичну роль експериментального дослідження теоретичних питань, порушених Томсоном. Йому належить ця менш престижна роль у цьому плідному партнерстві, але Джоуль більше цікавився досягненням впізнаваних результатів.
Однак слід пам'ятати, що Джоуль робив ранні теоретичні внески від свого імені. Як зазначив Х.Дж. Стеффенс у своїй біографії Джоуля: "Він, безумовно, був більше, ніж просто чудовим експериментатором". Його експерименти приводили і формували його здогадки, але його припущення виступали проти Вони наважились виступити проти прийнятої на той час наукової теорії і постулювали новий точний порядок у Всесвіті.
Джоуль виявив вражаючу чіткість у розробці, виконанні, описі та поясненні своїх експериментів. На відміну від багатьох вчених, Джоуль рідко йде за неправильними вченими або робить неправильні спостереження. У більшості випадків його оригінальні нотатки були майже готові до публікації без подальших доопрацювань. Це продемонструвало надзвичайну ясність його розуму.
Він покладався на слово Боже в Біблії
Джоуль був щирим християнином, відомим своїм терпінням і смиренням. Він вірив, що знаходить Божу волю і виконує її.
Він не побачив суперечності між його науковою роботою та його вірою в істинність Біблії. Багато його колег-науковців поділяли його погляди. «У відповідь на хвилю дарвінізму, яка охопила країну, 717 вчених підписали чудовий маніфест під назвою« Декларація студентів природничих та фізичних наук », виданий в Лондоні У 1864 р. Це твердження підтвердило їхню впевненість у науковій цілісності Святого Письма. Список включає 86 колег з Королівського товариства. ”11 Джеймс Джоул - один з найвидатніших учених, який підписав документ.
Починаючи з 1872 року, здоров'я Джоуля погіршувалось, і він не міг багато чого зробити. Помер у місті Сейл, Чешир, Англія, 11 жовтня 1889 року.
Джоуль твердо визнав Бога Творцем. Його слова закріпили цінності та принципи, на які він покладався в житті - "Після пізнання і підкорення Божій волі наступною метою має бути пізнання Його властивостей:" ›Мудрість, міць і добро, як демонструє їм Його робота.”
Перекладач: Клаудіу Балан
Посилання та примітки
[1] Дж. Джоуль у короткій біографії, написаній у січні 1863 р. Опубліковано у «Спогадах та збірниках Манчестерського літературно-філософського товариства», т. LXXV (1930–1931), №. 8, с. 110
[2] Дж. Джоуль, у примітці до своїх наукових зошитів, процитованій у: J.G. Кроутер, британські вчені XIX століття, Routledge & Kegan Paul, Лондон, 1962, стор. 139.
[3] Британська енциклопедія, 1992, том 28, с. 612.
[4] І. Азімов, Біографічна енциклопедія науки і техніки: життя та досягнення понад 1000 великих учених від Стародавньої Греції до космічної ери, друге видання, 1982, Doubleday & Co. Inc., Гарден-Сіті, Нью-Йорк, с. 399.
[5] С.М. Гус, крах еволюції, Бейкер Букс, Гранд Рапідс, Мічиган, 1983, с. 59.
[6] Теорія "великого вибуху" не намагається пояснити, як з'явилася гіпотетична концентрація речовини.