James Joule (1818–1889) – marele experimentator ghidat de Dumnezeu
James Prescott Joule s-a născut la Salford, în apropiere de Manchester, Anglia, la 24 decembrie 1818. A fost un mare creator de experimente, ghidat de Dumnezeu.
El era al doilea din cei cinci copii născuți dintr-un bogat proprietar de bere. În copilărie, James era slab și timid și suferea de o afecțiune a coloanei vertebrale. Datorită acestor limitări, el a preferat studiile în locul activității fizice. Deși problema coloanei vertebrale s-a îmbunătățit ulterior, aceasta l-a afectat de-a lungul vieții.
James a fost educat acasă până la vârsta de 15 ani. Apoi a mers la muncă în fabrica de bere a familiei. Cu toate acestea, el și fratele său mai mare și-au continuat educația cu jumătate de normă cu profesori privați în Manchester.
Din 1834 până în 1837, au fost învățați chimie, fizică, metoda științifică și matematică de către renumitul chimist englez John Dalton. (La fel ca James Joule, Dalton era un creștin credincios.) James a recunoscut cu recunoștință rolul cheie pe care Dalton l-a jucat în a deveni savant. „Din sfaturile sale, mi-a apărut prima dată dorința de a-mi spori cunoștințele prin cercetări proprii”, a spus Joule.1
Când tatăl lor s-a îmbolnăvit, James și fratele său au preluat conducerea fabricii. Prin urmare, James nu a avut ocazia să urmeze o facultate. Totuși, marea sa dorință a fost să continue studiul științei, așa că a înființat un laborator în casa sa și a început să experimenteze în fiecare zi înainte și după muncă. James a perceput această dorință de a studia știința ca o consecință naturală a credinței sale creștine. După cum scria mai târziu, „este evident că o întâlnire cu legile naturale înseamnă nici mai mult nici mai puțin decât o întâlnire cu mintea lui Dumnezeu care se oglidenște în ele.”2
Experimente emoționante
În 1839, Joule a început o serie de experimente care implicau lucrul mecanic, electricitatea și căldura. În 1840, a trimis la Royal Society, – probabil cea mai prestigioasă asociație de oameni de știință britanici din Londra o lucrare intitulată „Despre producerea căldurii prin electricitate voltaică”.
În această lucrare, el a arătat că cantitatea de căldură produsă pe secundă într-un fir care transportă un curent electric este egală cu curentul (I) la pătrat înmulțit cu rezistența (R) a sârmei. Căldura produsă este energia electrică pierdută (P). (Adică P = I2R.) Această relație este cunoscută sub numele de Legea lui Joule. Societatea regală n-a fost entuziasmată de lucrarea lui Joule și a publicat doar un scurt rezumat al constatărilor sale.
În 1843, Joule a calculat cantitatea de lucru mecanic necesar pentru a produce o cantitate echivalentă de căldură. Această cantitate a fost numită „echivalentul mecanic al caloriei.” A prezentat din nou o lucrare cu privire la constatările sale – de data aceasta la British Association for the Advancement of Science (Asociația Britanică pentru Avansarea Științei). Din nou, răspunsul a fost lipsit de entuziasm. Mai multe reviste importante au refuzat, de asemenea, să publice articole despre lucrările lui Joule.
Mulți oameni de știință britanici au ezitat să accepte munca sa, dar Joule a persistat cu răbdare. Ideile noi necesită adesea timp pentru a fi acceptate, mai ales dacă sunt transmise de un amator în acel domeniu. Concluziile lui Joule au contestat teoria calorică a căldurii în care cei mai mulți fizicieni credeau în acel moment. În teoria calorică, căldura se credea a fi o substanță fluidă.
Un alt obstacol în calea acceptării concluziilor lui Joule a fost neîncrederea în exactitatea incredibilă a măsurătorilor sale. Dar Joule a fost răbdător și ingenios în experimentele sale. Aceste atribute l-au ajutat foarte mult în evitarea erorilor și în obținerea unor rezultate mult mai exacte decât cele din trecut.
Joule susținut de Lordul Kelvin
Munca lui Joule cu privire la relația dintre căldură, electricitate și lucrul mecanic a fost ignorată în mare parte până în 1847. Lucrarea sa a ajuns apoi în atenția lui William Thomson. (Thomson, care mai târziu a fost cunoscut ca Lord Kelvin, a fost un alt om de știință celebru care a fost un creștin devotat.)
Deși avea doar 23 de ani pe atunci, Thomson era deja profesor de fizică la Universitatea din Glasgow. Thomson a recunoscut că munca lui Joule se potrivea cu modelul unificator care începea să apară în fizică și a susținut cu entuziasm activitatea lui Joule. (De fapt, munca lui Joule a contribuit semnificativ la procesul de unificare a secțiunilor fragmentate ale fizicii.)
Alți susținători entuziaști ai activității lui Joule au fost Michael Faraday și George Stokes. Ambii au fost oameni de știință celebri și creștini dedicați. Această susținere din partea câtorva suporteri eminenți i-a deschis lui Joule uși care anterior fuseseră închise. Royal Society era acum pregătită să-l audieze. În 1849, Joule a citit lucrarea sa „Despre echivalentul mecanic al căldurii” la Royal Society, avându-l ca Faraday drept sponsor. În anul următor, Royal Society a publicat lucrarea lui Joule și a fost ales membru al acestei instituții prestigioase.
O noua disciplină științifică – Termodinamica
Principiul conservării energiei implicat în activitatea lui Joule a dat naștere unei noi discipline științifice cunoscute sub numele de termodinamică. Deși Joule nu a fost primul om de știință care a sugerat acest principiu, el a fost primul care i-a demonstrat validitatea. Deși Thomson și o serie de alți oameni de știință au adus ulterior contribuții semnificative în domeniul termodinamicii, Joule este recunoscut în mod corect ca fiind fondatorul principal al termodinamicii. El a arătat că „lucrul mecanic poate fi transformat în căldură cu un raport fix de la unul la celălalt și deasemenea căldura poate fi transformată în lucru mecanic”.3
Principiul conservării energiei lui Joule a stat la baza primei legi a termodinamicii. Această lege afirmă că energia nu poate fi nici creată, nici distrusă, dar ea se poate schimba dintr-o formă în alta.
Isaac Asimov a numit această lege „una dintre cele mai importante generalizări din istoria științei”4 Asta înseamnă că cantitatea totală de energie (inclusiv materia) din univers este constantă. După cum S.M. Huse subliniază în cartea sa, Colapsul evoluției, „această lege învață în mod concludent că universul nu s-a creat singur! … Structura actuală a universului este una de conservare, nu de inovație, așa cum cere teoria evoluției.”5
Deși evoluționiștii nu pot explica de unde provine această cantitate constantă de energie/materie6, Biblia oferă o explicație – numai Dumnezeu poate crea din nimic. De asemenea, Biblia învață că Dumnezeu susține ceea ce El a creat. Toate celelalte schimbări, fie ale omului, fie ale forțelor naturii, sunt doar rearanjări a ceea ce există deja.
Joule era conștient de implicațiile religioase ale descoperirilor sale. El a scris că „este vădit absurd să presupunem că puterile cu care Dumnezeu a înzestrat materia pot fi distruse și cu atât mai mult create de mijlocirea omului”.7 Legea conservării energiei era complet consecventă cu Biblia, deși Joule a considerat că unele aspecte ale teoriei calorice nu au fost în concordanță cu Biblia.
Cu o altă ocazie, Joule a scris că „fenomenele naturii, fie ele mecanice, chimice sau vitale, constau aproape în totalitate într-o conversie continuă … unul în altul. Astfel, ordinea este menținută în univers – nimic nu este deranjat, nimic nu se pierde vreodată, dar întreaga mașinărie, așa complicată cum este, funcționează lin și armonios … totul fiind guvernat de voința suverană a lui Dumnezeu. ”8,9
O lucrare reper
Într-o lucrare de marcă publicată în 1848, Joule a devenit primul om de știință care a estimat viteza (viteza) moleculelor de gaz. Această lucrare timpurie asupra teoriei cinetice a gazelor a fost extinsă mai târziu de alții, în special de fizicianul matematician, remarcabilul James Clerk Maxwell din Scoția (un alt creștin dedicat).
Joule a fost unul dintre primii oameni de știință care a recunoscut nevoia de unități standard de electricitate, iar el a susținut cu fermitate înființarea lor. Această standardizare a fost realizată ulterior de Asociația Britanică pentru Avansarea Științei, sub conducerea lui Maxwell. Joule a devenit președinte al Asociației Britanice în 1872 și 1887.
În semn de recunoaștere a contribuției lui Joule în ceea ce privește căldura și mișcarea mecanică, unitatea de energie (sau de lucru mecanic) din fizică a fost numită ulterior „Joule”.
Efectul Joule-Thomson
În 1852, Joule a început să lucreze în cooperare cu Thomson. Cei doi oameni de știință s-au completat perfect – Joule, experimentatorul precis și plin de resurse, având doar o pregătire limitată în matematică, și Thomson, fizicianul talentat din punct de vedere matematic, preocupat de extinderea teoriei care stă la baza fizicii.
În mod tragic, soția lui Joule a murit în 1854 după numai șase ani de căsătorie, lăsându-l cu copiii lor mici. La scurt timp, familia lui Joule a vândut fabrica de bere. De atunci, Joule a dus o viață relativ retrasă. De acum a putut să se dedice mai pe deplin activității sale științifice.
Pentru următorii opt ani, Joule a lucrat cu Thomson la o serie de experimente importante pentru a confirma unele dintre predicțiile făcute în noua disciplină a termodinamicii. Cel mai cunoscut dintre aceste experimente a implicat scăderea temperaturii asociate cu extinderea unui gaz fără influența unui lucru mecanic exterior vasului în care se află gazul. Această răcire a gazelor pe măsură ce se extind este cunoscută sub denumirea de „efectul Joule — Thomson.” Acest principiu a constituit baza pentru dezvoltarea industriei frigorifice.
Un cercetător înzestrat
În timpul asocierii sale cu Thomson, Joule și-a asumat cu smerenie rolul practic de a investiga experimental problemele teoretice ridicate de Thomson. El a avut acest rol mai puțin prestigios în acest parteneriat rodnic, dar Joule a fost mai preocupat să obțină rezultate demne de recunoaștere.
Cu toate acestea, trebuie amintit că Joule a adus de timpuriu contribuții teoretice în nume propriu. După cum spune H.J. Steffens în biografia sa despre Joule: „El a fost cu siguranță mai mult decât „doar un experimentator excelent.” Experimentele sale au condus și i-au modelat speculațiile, dar speculațiile sale s-au opus cu îndrăzneală împotriva teoriei științifice acceptate la acel moment și au postulat o nouă ordine exactă în univers.“10
Joule a afișat o claritate uimitoare în conceperea, executarea, descrierea și explicarea experimentelor sale. Spre deosebire de mulți oameni de știință, rar s-a întâmplat ca Joule să urmeze căi științifice greșite sau să facă observații incorecte. În cele mai multe cazuri, notele sale originale erau aproape gata pentru publicare fără a mai necesita revizuire ulterioară. Acest lucru a demonstrat claritatea extraordinară a minții sale.
Se încredea în cuvântul lui Dumnezeu din Biblie
Joule era un creștin sincer, cunoscut pentru răbdarea și smerenia sa. El credea în găsirea voinței lui Dumnezeu și în ascultarea ei.
Nu a văzut nicio contradicție între munca sa de savant și credința sa în adevărul Bibliei. Mulți dintre colegii săi savanți au împărtășit părerile sale. „Ca răspuns la valul darwinismului, care mătura țăra… 717 oameni de știință au semnat un manifest remarcabil intitulat Declarația Studenților de la Științele Naturii și Fizică, emis la Londra în 1864. Această declarație a afirmat încrederea lor în integritatea științifică a Sfintelor Scripturi. Lista include 86 de colegi din Royal Society.”11 James Joule se număra printre cei mai proeminenți dintre oamenii de știință care au semnat documentul.
Începând cu anul 1872, starea de sănătate a lui Joule s-a deteriorat și nu a mai putut face prea multe. A murit la Sale, Cheshire, Anglia, la 11 octombrie 1889.
Joule l-a recunoscut ferm pe Dumnezeu drept Creator. Cuvintele lui au stabilit valorile și principiile pe baza cărora s-a bazat în viață – „După cunoașterea și ascultarea de voința lui Dumnezeu, următorul obiectiv trebuie să fie cunoașterea atributelor Sale: înțelepciunea, puterea și bunătatea, așa cum le demonstrează lucrarea Sa.“
Autor: Ann Lamont
Sursa: Creation.com | James Joule (1818–1889). The Great Experimenter Who Was Guided by God
Traducător: Claudiu Balan
Referințe și note
[1] J.P. Joule într-o scurtă biografie scrisă în ianuarie 1863. Publicată în Memoirs and Proceedings of the Manchester Literary and Philosophical Society, vol. LXXV (1930–1931), no. 8, p. 110
[2] J.P. Joule, într-o notiță din caietele sale științifice, așa cum e citat în: J.G. Crowther, British Scientists of the Nineteenth Century, Routledge & Kegan Paul, London, 1962, p. 139.
[3] Encyclopaedia Britannica, 1992, Vol. 28, p. 612.
[4] I. Asimov, Biographical Encyclopaedia of Science and Technology: The Lives and Achievements of More Than 1000 Great Scientists from Ancient Greece to the Space Age, second ed., 1982, Doubleday & Co. Inc., Garden City, New York, p. 399.
[5] S.M. Huse, The Collapse of Evolution, Baker Books, Grand Rapids, Michigan, 1983, p. 59.
[6] Teoria „big bang-ului” nu încearcă să explice cum a apărut concentrația ipotetică a materiei.
[7] J.P. Joule, citat în: O. Reynolds, Memoir of James Prescott Joule, Manchester Literary and Philosophical Society, 1892, p. 27.
[8] J.P. Joule într-o scurtă biografie scrisă în ianuarie 1863. Publicată în Memoirs and Proceedings of the Manchester Literary and Philosophical Society, vol. LXXV (1930–1931), no. 8, p. 110
[9] H.J. Steffens, James Prescott Joule and the Concept of Energy, Folkestone, Dawson, 1979, p. 142.
[10] H.M. Morris, Men of Science, Men of God, Master Books, El Cajon (California), 1982, pp. 74–75.
[11] J.P. Joule, într-o notiță din caietele sale științifice, așa cum e citat în: J.G. Crowther, British Scientists of the Nineteenth Century, Routledge & Kegan Paul, London, 1962, p. 138.
