История науки: энергичный пивовар

Как пивовар превратился в блестящего ученого, как его победил медик и как в его честь была названа единица измерения энергии — в нашем ежедневном выпуске «История науки».

Семья будущего великого ученого к науке не имела никакого отношения. Его отец был владельцем крупной пивоварни в Солфорде, неподалеку от Манчестера. Зато он мог себе позволить дать хорошее домашнее образование своему сыну. Уже подростком Джоуль общался с великими учеными. Азы математики, например, ему преподавал Джон Дальтон.

Правда, несмотря на то, что наукой Джоуль начал заниматься с 19 лет, до 1854 года (36 лет) Джеймс активно участвовал и в управлении семейной пивоварней. В 1854 году маститому ученому было уже не очень удобно слыть пивоваром и предприятие было продано.

Интересно, что первые опыты Джоуля были связаны с электричеством. Только-только был изобретен электродвигатель (это сделал Уильям Стерджен, друг которого тоже был домашним учителем Джоуля), и юный изобретатель задумался над тем, чтобы заменить паровые машины в пивоварне на электрические. Этого не получилось, но в 1837 году вышла первая статья Джоуля об устройстве электромотора. Проходит еще четыре года, Джоуль открывает первый фундаментальный закон, который говорит о квадратичной зависимости количества теплоты, выделяемой при прохождении тока через проводник, от силы тока. Этот закон получил название закона Джоуля (в России к нему добавляют фамилию независимо открывшего этот же закон нашего соотечественника — Эмилия Ленца).

В том же году, кстати, юный, но уже известный Джоуль стал коммерческим популяризатором науки: Стерджен приехал в Манчестер и открыл, как сейчас бы сказали, фестиваль науки («Галерею практических знаний») — выставочно-образовательное учреждение, в котором Джоуль стал первым лектором. Да, популяризация была в цене еще тогда!

Количество работ Джоуля огромно как в области изучения электричества и магнетизма, так и в области самой энергии и теплоты, большая часть из которых была связана с другим великим ученым, Уильямом Томсоном, лордом Кельвином. Да-да, температурная шкала Кельвина — тоже их совместное детище.

Но, конечно, главный труд Джоуля — это формулировка закона сохранения энергии (который Джоуль подтвердил экспериментально) и фактически первого начала термодинамики, которое запрещает создание вечного двигателя. Работы в этом направлении ученый начал еще в 1843 году, когда ему было всего 25 лет.

Увы, оказалось, что Джоуль был не первым в формулировке закона сохранения энергии. В 1842 году врач и аптекарь Юлиус Роберт фон Майер в медицинском и химическом журнале Юстуса Либиха Annalen der Chemie und Pharmacie опубликовал свои труды с теми же выводами.

Тем не менее со второй половины 1840-х Джоуль начал яростно отстаивать свой приоритет в научной периодике и в публичных докладах. И поначалу научное сообщество склонялось к тому, чтобы признать авторитет Джоуля (он уже признанный физик, кто такой медик Майер по сравнению с ним?). Однако постепенно спокойная аргументация Майера взяла верх. И вот уже автор окончательной формулировки принципа сохранения энергии Гельмгольц признает первенство за Майером.

С другой стороны, это совсем не помешало назвать в честь Джоуля одну из фундаментальных единиц физики. И всякий раз, когда мы говорим об энергии, мы вспоминаем успешного пивовара и великого физика.