Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Джоуль и другие

Покупка
Новинка
Артикул: 817904.02.99
Доступ онлайн
384 ₽
В корзину
Джеймс Прескотт Джоуль, английский физик-экспериментатор викторианской эпохи, один из авторов закона сохранения энергии. «Джоуль и другие» - первая биографическая книга на русском языке, рассказывающая о его жизни и о сделанных им научных открытиях. В книге семь глав, в том числе: «Силы и энергия: Фарадей против Джоуля»; «Джоуль и Уильям Томсон»; «Джоуль и научное сообщество». Отдельные главы представляют собой практически законченные тексты и поэтому их можно читать в любой последовательности.
Булюбаш, Б. В. Джоуль и другие : научно-популярное издание / Б. В. Булюбаш. - Москва : КМК, 2023. - 114 с. - ISBN 978-5-907533-87-5. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.ru/catalog/product/2134232 (дата обращения: 24.05.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
��������������������������������������������������������������������
Оглавление

Предисловие .......................................................................................6
Литература .................................................................................9
Структура книги ........................................................................9
Благодарности .........................................................................10

Глава 1. Джоуль и электрическая эйфория ....................................11
Детство и юность. Частные уроки у Джона Дальтона ........ 12
Гальванометр, соленоид, электромотор… ........................... 14 
Электродвигатель: от романтических прогнозов 
к суровой реальности ..............................................................18
Мориц Якоби и Джеймс Джоуль ........................................... 21
Литература ...............................................................................22

Глава 2. Джоуль и Ленц ...................................................................23
Эмилий Христианович Ленц .................................................24
Нужен ли электродвигателю источник энергии? ...............25
Авторитет экспериментатора: Джоуль против Ленца ........26
Джоуль и общество «Lit & Phil» ............................................28
Где рождается теплота ...........................................................29
Механическая «ценность» теплоты...................................... 31
Судьбы творцов закона ..........................................................33
Литература ...............................................................................37

Глава 3. «Силы» и энергия: Фарадей против Джоуля .................38
Про «силу» и энергию ............................................................39
Популярный теплород .......................................................... 40
Джоуль против Фарадея ......................................................... 41
О законе Джоуля–Ленца и слепоте Лондонского 
королевского общества ..........................................................42
Фарадей и ранняя история закона сохранения 
энергии .....................................................................................44
«Не проникся в полной мере новым видением 
ситуации…» ..............................................................................45
Механический эквивалент теплоты .....................................46
Фарадей — рецензент Джоуля. Слова против слов .............47
О разрушении неразрушаемой «силы» ...............................48
«Сила» Джоуля и «сила» Фарадея ........................................49
Б.В. Булюбаш  Джоуль и другие

Кому и для чего нужна наука? ...............................................50
Литература ............................................................................... 51

Глава 4. Джоуль, Майер и другие: 
спор длиною в полтора десятилетия ..............................................52
Медаль Королевского общества ............................................52
Джоуль и Майер  .....................................................................53
Роберт Майер: наука и жизнь ................................................56
«Силы» Роберта Майера ........................................................57
Неизвестный эксперимент известного химика ..................59
Начало приоритетного спора ................................................ 61
Признание с оговорками .......................................................63
Спор о приоритете: неожиданное продолжение ................64
Участники спора ............................................................64
Полемика на страницах Philosophical Magazine ........65
Почему Джон Тиндаль реанимировал 
старый спор? ..................................................................66
Джон Тиндаль vs Питер Тэт  ........................................67
Джоуль и Тиндаль .........................................................69
Луна горячая?  ...............................................................70
Финал спора ...................................................................70
Литература ............................................................................... 71

Глава 5. Джоуль и Томсон ...............................................................74
Встреча в Оксфорде ................................................................74
Признание ...............................................................................76
Неуничтожимая vis viva .........................................................76
Водопад как возможный объект 
научного исследования ..........................................................78
О судьбе научных инструментов  ..........................................82
Виктор Реньо и несостоявшийся приоритетный спор  ......83
Как измерить неидеальность газа? .......................................84
Жжение в пальце и «падающие звезды»  ............................86
Литература ...............................................................................89

Глава 6. Джоуль: физик vs пивовар ............................................... 91
Проблемы реконструкции  .................................................... 91
Термометры и пивовары ........................................................95
Джоуль — пивовар, желающий стать физиком?  ................95
Литература .............................................................................100
Оглавление

Глава 7. Джоуль и научное сообщество: новые измерения ...... 101
Член Лондонского королевского общества, 
почетный доктор Оксфорда, et cetera… .............................. 101
Механический эквивалент теплоты 
и подводный телеграф .........................................................102
Джоуль проверяет Максвелла .............................................103
Пенсионная история.............................................................106
Память .................................................................................... 110
Литература ............................................................................. 110

Основные даты жизни и научного творчества 
Джеймса Джоуля .............................................................................112
ß óáåæäёí, ÷òî ñäåëàë êîå-÷òî ïîëåçíîå, 
íî íè÷åãî, èç-çà ÷åãî ñòîèò ñîçäàâàòü øóìèõó.

Дж. Джоуль

Предисловие

Биография Джеймса Прескотта Джоуля — английского физика 
викторианской эпохи, признанного одним из трех авторов 
закона сохранения энергии — весьма нетипична. Джоуль не учился 
в университете; с 16 лет работал на пивоваренном заводе своего 
отца Бенджамина Джоуля. Все свои открытия он сделал в свободное 
от основной работы время. Местом этих открытий была лаборатория 
с уникальным набором инструментов. Расходы по оборудованию 
и лаборатории, и исследований Джеймса взял на себя 
Бенджамин Джоуль.
В итоге лаборатория Джоуля была единственной в Англии 
девятнадцатого столетия частной физической лабораторией. Это 
означало, что в выборе тематики своих исследований Джоуль был 
свободен. В ситуации, когда научное сообщество не проявляло интереса 
к его работе, он продолжал ее — продолжал измерять механический 
эквивалент теплоты. 
Терпение и настойчивость Джоуля были вознаграждены. 
В итоге концепция механического эквивалента теплоты стала составной 
частью учения о сохранении энергии. А Джоуль — в период 
с 1840 по 1870 г. — стал абсолютным рекордсменом по числу 
упоминаний в вышедших в этот период статьях и книгах, посвященных 
физике тепловых явлений.
Литература о Джоуле на русском языке практически отсутствует. 
Возникло желание заполнить этот пробел в отечественной 
историко-научной литературе. Кроме того, привлекала сама по 
себе английская наука. Вот как характеризуют ее сами англичане — 
представители научного сообщества — в петиции, предлагающей 
назначить Джоулю государственную пенсию. Петиция была адресована 
премьер-министру Б. Дизраэли. «До сих пор научная репутация 
этой страны среди других европейских стран в большей 
степени определялась достижениями отдельных личностей, нежели 
вкладом больших групп. Этими достижениями мы обязаны 
Предисловие

усилиям людей, мотивацией для которых была в большей степени 
любовь к знанию, а не занимаемая ими должность».
В превосходных выражениях описывал характерные для английской 
науки методы познания Павел Флоренский: «Ей дорог 
сырой факт, ей дорога природа и дорого описание действительности 
посредством символов, избираемых всякий раз наиболее соответственно 
умственному складу данного исследователя». 
Джеймс Прескотт Джоуль, владелец физической лаборатории с 
уникальными термометрами, которыми умел измерять температуру 
только он сам, прославился не только как физик-экспериментатор. 
Его имя упоминается в истории астрономии как первого, кто проанализировал 
выделение теплоты при движении метеоров в земной 
атмосфере. Джоуль также является одним из основоположников 
молекулярно-кинетической теории: он впервые рассчитал давление 
газа, исходя из представления о молекулах как движущихся прямолинейно 
упругих шариках. 
Что касается идеи сохранения энергии, то здесь Джоуль следует 
традиции Ньютона и Бойля, считавших Создателя автором 
законов природы. «Могучие силы природы, созданные велением 
Творца, неразрушимы; и во всех случаях, когда затрачивается механическая 
сила, всегда получается точное эквивалентное количество 
тепла». Это цитата — из статьи Джоуля в научном журнале. 
В публичной лекции, прочитанной 28 апреля 1847 г. в библиотеке 
манчестерской церкви Св. Анны, Джоуль, не ограниченный рамками 
научного издания, был свободнее в изложении своих взглядов. 
Впечатляющий фрагмент этой лекции приводят в научном 
бестселлере «Порядок из хаоса» его авторы, лауреат Нобелевской 
премии Илья Пригожин и журналистка Изабелла Стенгерс: «Явления 
природы: механические, химические или биологические 
состоят почти полностью из непрерывного превращения тяготения 
на расстоянии, живой силы (кинетической энергии) в тепло 
и наоборот. Тем самым поддерживается порядок во Вселенной: 
ничто не растрачивается, ничто не утрачивается, а весь механизм 
при всей своей сложности работает слаженно и гармонично. 
И хотя, как в ужасном видении пророка Иезекииля, “казалось, 
будто колесо находилось в колесе” и все кажется сложным и вовлеченным 
в хитросплетения почти неисчерпаемого многообразия 
причин, следствий, превращений и выстраивания в определенной 
последовательности, тем не менее сохраняется идеальный 
порядок и все бытие послушно непререкаемой воле Бога».
Важнейшая функция науки, считает Джоуль, состоит в том, 
чтобы помогать человеку совершенствовать себя, развивая спо-
Б.В. Булюбаш  Джоуль и другие

собность удивляться созданному Творцом. Совершенствовался и 
сам Джоуль. В первые годы его научной биографии его квалификация 
как ответственного экспериментатора нередко ставилась 
под сомнение. Именно по этой причине у закона Джоуля–Ленца 
два автора: петербургский физик Эмилий Ленц, знакомый с соответствующей 
работой Джоуля, тем не менее решил перепроверить 
полученные им результаты. 
Джоуль услышал критику, и его «работа над ошибками» была 
замечена. Так, в 1847 г. вышел в свет один из важнейших текстов в 
истории закона сохранения энергии — монография немецкого естествоиспытателя 
Германа Гельмгольца «О сохранении силы». Гельмгольц, 
обсуждая эксперименты Джоуля, в том числе пишет: «его 
методы измерения мало соответствуют сложности изучаемого явления…». 
В 1881 г. мемуар «О сохранении силы» был переиздан. В новом 
издании Гельмгольц помещает следующее примечание к своей 
реплике: «Это суждение относится только к первым, сделавшимся 
известными в то время опытам Джоуля. Более поздние опыты того 
же исследователя, произведенные с глубоким знанием дела и железной 
энергией, заслуживают глубочайшего удивления».
Внешне Джоуль ничем не напоминал человека с железной 
энергией. Как вспоминает его биограф Рейнольдс, ростом Джоуль 
был ниже среднего, был слегка полноват, а его походка и движения 
рук отличались некоторой нервозностью. Рейнольдс вспоминает «
красивую голову» и лицо, на котором запечатлелись длительные 
напряженные размышления. 
При наличии двух работ ни о каком хобби Джоуля говорить 
не приходится; впрочем, друзья вспоминают о его увлечении 
«поэзией чепухи», самым известным представителем которой 
был современник Джоуля Эдвард Лир, особенно прославившийся 
своими лимериками. 
Любовь к «поэзии чепухи» вполне уживалась с консервативностью 
Джоуля. Он, к примеру, был активным противником 
метрической системы. В то же время, по-видимому, именно здоровый 
консерватизм удержал Джоуля от некоторых гипотез, которым 
была суждена короткая жизнь …изучая свойства метеоров 
он — в отличие от Уильяма Томсона и Роберта Майера — не соблазнился 
гипотезой о том, что источником энергии Солнца являются 
столкновения метеоров с его поверхностью.
Одна из посвященных Джоулю биографических статей называется «
James Joule as Devotee». Devotee — по-русски «подвижник»… 
В следующем за Джоулем поколении таких подвижников 
уже не было. Наука окончательно стала профессией.
Предисловие

Литература

Пригожин И.Р., Стенгерс И. 1986. Порядок из хаоса. М.: Прогресс. 
Флоренский П.А. 1989. У водоразделов мысли // Вопр. истории 
естествозн. и техн. № 1. C. 67–79.
Щербаков Р.Н. 2018. Его опыты заслуживают глубочайшего удивления // 
Энергия: экономика, техника, экология. № 5. С. 58–67. 
Cardwell D. 1989. James Joule: A biography. Manchester. 
Kargon R.H. 1977. James Joule as Devotee // Kargon R.H. Science in 
Victorian Manchester: Enterprise and Expertise. Manchester. 
P. 49–60.
Reynolds O. 2012. Memoir of James Prescott Joule. Ulan Press. 

Структура книги

В книге семь глав. 
Первая глава рассказывает о начальном периоде научной 
биографии нашего героя. В эти три года Джоуль приходит к выводу 
о бесперспективности электродвигателей в сравнении с двигателями 
паровыми и открывает эффекты магнитострикции и магнитного 
насыщения. 
Вторая глава рассказывает о Джоуле и российском физике 
Эмилии Христиановиче Ленце в контексте закона теплового действия 
тока.
В третьей главе обсуждается рецензия на статью Джоуля, написанная 
Майклом Фарадеем. 
Героями четвертой главы, помимо Джоуля, стали У. Томсон, 
Дж. Тиндаль, П. Тэт — участники дискуссии, инициированной 
письмом Майера в Парижскую Академию наук о своем приоритете 
в определении механического эквивалента теплоты.
Пятая глава рассказывает о сотрудничестве Джоуля и 
У. Томсона. Отмечена ключевая роль Томсона в процессе признания 
Джоуля научным сообществом. 
В шестой главе рассказано о гипотезе историка Отто Зибума. 
Зибум считает, что умение Джоуля измерять температуру сформировалось 
во время его работы технологом на пивоварне. 
В заключительной седьмой главе представлены разные 
форматы взаимоотношений Джоуля и научных обществ. В том 
числе рассказана пенсионная история — история успеха научного 
сообщества в целом, уровень консолидации которого убедил 
Б.В. Булюбаш  Джоуль и другие

власть назначить Джоулю (вслед за Фарадеем) государственную 
пенсию.
Порядок глав примерно соответствует временной последовательности 
описываемых событий, при этом каждую главу можно 
читать как самостоятельный текст. 

Благодарности

Прежде всего я благодарен жене — за уверенность, что книга 
будет написана и что это случится в обозримом будущем. И за 
внимание к моим рассказам о том, что еще я собираюсь написать. 
Ее замечания и предложения всегда были уместными и способствовали 
улучшению текста. 
Некоторые иллюстрации были ранее опубликованы в статьях 
автора в научно-популярном журнале «Природа».
 Глава 1. 
Джоуль и электрическая эйфория

С Джеймсом Прескот-
том Джоулем, английским 
физиком 
викторианской 
эпохи, российский школьник 
встречается по меньшей 
мере два раза. Первый раз, 
когда «проходит» закон сохранения 
энергии. Джоуль — 
соавтор одного из самых 
главных 
законов 
физики. 
В 
экспериментах 
Джоуля 
было доказано существование 
механического эквивалента 
теплоты — коэффициента, 
связывающего единицу 
измерения механической 
энергии (джоуль или Дж в 
системе СИ) и внесистемную 
единицу измерения количества 
теплоты (т.е. калорию). 
В этих же экспериментах 
было установлено численное 
значение коэффициента. 
Второй раз имя Джоуля 
появляется в школьном курсе физики в параграфе о тепловом 
действии электрического тока. Согласно закону Джоуля–Ленца, 
в проводнике, по которому протекает электрический ток, выделяется 
количество теплоты, пропорциональное квадрату силы 
тока и сопротивлению проводника. Закон установили независимо 
друг от друга Джоуль и российский физик Эмилий Христиано-
вич Ленц.
Третий раз имя Джоуля мы встречаем уже в университетском 
курсе физики — в связи с эффектом Джоуля–Томсона. 

Рис. 1. Джеймс Прескотт Джоуль. 
Б.В. Булюбаш  Джоуль и другие

Детство и юность. 
Частные уроки у Джона Дальтона

Джеймс Джоуль родился 24 января 1818 г. в Солфорде. 
Джеймс был вторым ребенком в семье Бенджамина Джоуля, владельца 
пивоваренного завода и Алисы Прескотт. У Джоулей родилось 
семеро детей, два мальчика умерли в младенческом возрасте. 
У Джеймса были старший брат Бенджамин, младший брат Джон 
и две сестры — Алиса и Мэри. Наиболее близкие отношения сложились 
у него со старшим братом. 
Биографы отмечают, что практически у всех членов семьи 
Джоулей были проблемы со здоровьем. У Джеймса был больной 
позвоночник; в известной степени это сказалось на его биографии: 
болезненный вид явно не способствовал популярности Джоуля 
как лектора.
Из-за проблем со здоровьем Джеймс был освобожден от посещения 
школы. «За компанию» родители освободили от школьных 
уроков также и старшего брата. Семья владельца пивоваренного 
завода могла себе позволить частное образование двум сыно-

Рис. 2. Дом Джоуля в Солфорде, графство Большой Манчестер. Фото 
Б. Прайса. 
Глава 1. Джоуль и электрическая эйфория

вьям. Школу Джеймсу и Бенджамину 
заменили занятия 
по различным дисциплинам 
под руководством опытных 
тьюторов. А когда Джеймсу 
исполнилось 16 лет, отец 
направил его и Бенджамина 
изучать химию к жившему 
в Манчестере члену Королевского 
общества, автору 
первой систематической теории 
атомов Джону Дальтону. 
Известность не гарантировала 
Дальтону стабильного дохода, 
и знаменитый химик, 
хотя и получал персональную 

королевскую 
пенсию, 
вынужден был «подрабатывать» 
частными уроками — 
тем более, что он обладал несомненным 
педагогическим 
талантом. Действительно, по 
крайней мере четыре «частных» 
ученика Дальтона были 
избраны в Лондонское королевское 
общество. На протяжении 
трех лет два раза в неделю Джеймс и Бенджамин были собеседниками 
выдающегося человека. В апреле 1837 г. Дальтон заболел, 
регулярные занятия прекратились, но между учениками и 
учителем на всю жизнь сохранились теплые отношения. Частные 
уроки Дальтона биографы Джоуля рассматривают как важный 
этап в формировании его как самостоятельного исследователя. 
Позже Джоуль вспоминал: «У Дальтона была редкая способность 
настраивать своих учеников на поиск научной истины; именно его 
уроки сформировали у меня желание приобретать знание в оригинальных 
исследованиях». 
Нет сомнения, что именно Дальтон передал ученику свои 
убеждения в реальном существовании атомов. Не случайно Джоуль 
стал одним из основоположников молекулярной кинетической 
теории (МКТ). В то самое время, когда подавляющее большинство 
физиков – современников Джоуля, рассматривали атом 
как не более чем удобную модель, сам он был сторонником реаль-

Рис. 3. Старший брат Джеймса 
Джоуля Бенджамин Джоуль.
Доступ онлайн
384 ₽
В корзину