Холодильник Эйнштейна. Как перепад температур объясняет Вселенную
- Автор: Сен Пол
- Год: 2022
- Язык: русский
- Год: ООО «ЛитРес», www.litres.ru
- Переводчик: Заур Аязович Мамедьяров
- Жанр: Прочее научное
Электронная книга - «Холодильник Эйнштейна. Как перепад температур объясняет Вселенную». Краткое содержание книги:
Тем летом ежегодная встреча BAAS состоялась в Оксфорде, и Джоуль снова вошел в число приглашенных. Теплого приема он и не ожидал, но ситуацию усугубила путаница с расписанием в день его выступления. Организаторы сообщили Джоулю, который должен был представить свои выкладки группе химиков, что на его доклад не остается времени, и предложили ему вместо этого выступить перед физиками, поскольку у них время было. При этом организаторы подчеркнули, что говорить Джоулю следует кратко.
Но для Джоуля и для науки эта путаница оказалась судьбоносной. Наконец, после того как Джоуль целое десятилетие провел в безвестности, в аудитории оказался молодой человек, который заинтересовался его работой. По завершении доклада он поднялся со своего места и принялся задавать вопросы, пробуждая тем самым “живой интерес к новой теории”. Этим человеком был 23-летний Уильям Томсон из Глазго, который уже считался одним из ведущих ученых страны. Много лет спустя он тоже вспомнил эту встречу, а также испытанные недоумение и тревогу: “Сначала я почувствовал побуждение подняться и сказать, что Джоуль неправ, [но] чем дальше я слушал, тем больше убеждался, что Джоуль определенно установил великую истину и совершил великое открытие, а также провел самое важное измерение, прокладывающее для науки дальнейший путь”.
В то время “великое открытие” Джоуля поставило Томсона перед неудобной дилеммой. За прошлые два года он влюбился в проведенный Сади Карно изящный анализ того, как неизменное количество теплорода производит работу, перемещаясь от горячего нагревателя к холодному охладителю. Теперь неприметный ученый из Манчестера утверждал, что теплорода не существует. Проще всего было — как и поступили многие другие слушатели — отвергнуть доказательства Джоуля, по большей части основанные на минимальном повышении температуры, измеримом лишь новыми термометрами.
Но Уильям Томсон обладал удивительной научной интуицией. У него было чувство, что и теория Карно, и эксперименты Джоуля верны, хотя и кажутся несовместимыми. Возможно ли это? И если да, то как?
Несколько десятков лет спустя Уильям Томсон, получивший титул лорда Кельвина за свой вклад в науку, приукрасил историю об оксфордской встрече, когда выступал на открытии памятника Джоулю. По словам Томсона, через несколько недель после знакомства с Джоулем он поехал в отпуск и столкнулся с ученым неподалеку от альпийского курорта Шамони. Джоуль проводил там медовый месяц, но оставил жену в экипаже, а сам с термометром в руке пошел искать водопад, чтобы доказать, что вода наверху холоднее, чем внизу. Две недели спустя Джоуль все еще продолжал свои изыскания, и Томсон даже присоединился к нему в попытке измерить разницу температур на каскадах Салланш. Впрочем, вполне возможно, что Томсон выдумал эту историю, чтобы проиллюстрировать безграничную преданность Джоуля науке. В письме отцу, написанном вскоре после встречи в Альпах, он ничего не говорит о термометрах и температуре водопадов. И все же, пересказывая историю на склоне лет, он назвал ее “одним из самых дорогих воспоминаний в своей жизни”.
Глава 4
Долина Клайда
Caino? Je ne connais pas cet auteur[3].
Парижский книготорговец в ответ Уильяму Томсону
В 1845 году, за два года до встречи в Оксфорде, пока Джоуль трудился в своей домашней лаборатории в Манчестере, Уильям Томсон шагал по улицам Парижа от одного книжного магазина к другому, надеясь отыскать трактат Сади Карно “Размышления о движущей силе огня”. Томсон наткнулся на описание “Размышлений” во французском научном журнале, и прочитанное подстегнуло его воображение. Он решил, что трактат был прорывом в понимании теплоты. Однако из-за шотландского акцента Томсона книготорговцы никак не могли разобрать фамилию автора, книгу которого он искал. Даже когда он подчеркивал “р” в фамилии Карно, ему предлагали только книгу о “каком-то социальном вопросе”, написанную братом Сади, политиком Ипполитом Карно.
В Париже Томсон проходил заключительный этап образовательного курса, который с детства готовил его к научной славе. Томсон родился в Белфасте в 1824 году, а восемь лет спустя вместе с семьей переехал в Глазго, когда его отец был назначен должность профессора математики в городской университет. В пятнадцать лет Томсон получил в этом университете награду за анализ того, как Земля приобрела свою форму. Год спустя его математический талант проявился снова, когда он познакомился с “Аналитической теорией тепла” французского ученого Жозефа Фурье. Эта работа поражала отсутствием какого бы то ни было определения теплоты. Фурье ставил перед собой задачу математически описать свойства теплоты и, в частности, теплового потока. В качестве примера он приводил металлический стержень, горячий на одном конце и холодный на другом. По опыту мы знаем, что теплота распространяется от горячего конца к холодному, пока температура не выравняется. Фурье показал, как математически описать такое явление. Его подход для того времени был необычен, и Фурье подвергся критике. В шестнадцать лет Томсон опубликовал подробную аргументацию методов француза в научном журнале Cambridge Mathematics Journal.
3
Кайно? Я не слышал об этом авторе (фр.).