数日前、まだ若い修士号取得者で、したがって現代的な教育を受けた人物が、私に対して、二十歳に達するまで、自然現象または自然法則に関して何も教えられたことがなかったと述べました。それ以前の人生の12年間は、古典の研究にのみ費やされていました。残念ながら、これは典型的な事例です。現在、人類に危害を加えることなく、現在と過去を分離することはできません。
John Tyndallは、19世紀に活躍したアイルランドの著名な物理学者です。彼の初期の科学的名声は、1850年代の反磁性の研究から生まれました。その後、赤外線放射と空気の物理的性質の領域で発見を行い、1859年に大気中のCO2と現在温室効果として知られている現象との関係を証明しました。
Tyndallはまた、19世紀の最先端の実験物理学を広い視聴者層にもたらした、12冊以上の科学書を出版しました。1853年から1887年まで、彼はロンドンの王立研究所の物理学教授を務めていました。
初期の年と教育
Tyndallは、アイルランドのカーロウ県のLeighlinbridgeで生まれました。彼の父は地元の警察官で、1670年頃にアイルランド南東部に定住したグロスターシャー出身の移民の子孫でした。Tyndallは、カーロウ県のBallinabranna Primary Schoolなどの地元の学校に10代後半まで通い、その時期の終わり頃にはおそらく補助教員でした。学校で学んだ科目には、特に技術製図と数学、および土地測量へのそれらの科目の応用が含まれていました。1839年の10代後半にアイルランド陸軍省測量部のドラフトマンとして雇用され、1842年にグレートブリテン陸軍省測量部で働くために移動しました。1840年代の10年間は、鉄道建設ブームが進行中であり、Tyndallの土地測量の経験は鉄道会社によって価値があり、需要がありました。1844年から1847年の間に、彼は鉄道建設計画で利潤のある職に就いていました。
1847年、Tyndallはハンプシャーの寄宿学校であるQueenwood Collegeの数学および測量教師になることを選びました。後にこの決定を思い出して、彼は書きました：「知的に成長したいという欲望は私を見捨てませんでした。鉄道業が衰えたとき、私は1847年にQueenwood Collegeの教員職を受け入れました。」Queenwoodに最近到着した別の若い教員はEdward Franklandで、彼は以前、イギリス地質学調査所の化学実験室助手として働いていました。FranklandとTyndallは良い友人になりました。Franklandの以前の知識に基づいて、彼らは科学の教育をさらに深めるためにドイツに行くことを決めました。特に、Franklandは特定のドイツの大学がイギリスの大学よりも実験化学と物理学の面で先進的であることを知っていました。イギリスの大学はまだ古典と数学に焦点を当てており、実験室科学ではありませんでした。このペアは1848年夏にドイツに移動し、Robert Bunsenの教育者としての評判に惹かれてMarburg Universityに入学しました。TyndallはBunsenの下で2年間勉強しました。おそらくMarburgでTyndallにとってより影響力のあったのはProfessor Hermann Knoblauchで、Tyndallはその後長年にわたって彼と手紙で通信を維持していました。Tyndallのmarburg論文は、1850年のFriedrich Ludwig Stegmannの下での螺旋面の数学的分析でした。Tyndallはドイツにさらに1年留まり、KnoblauchとともにKnoblauchの主要な教師であるHeinrich Gustav Magnusのベルリン研究所での数ヶ月間の訪問を含む、磁気に関する研究を行いました。今日、BunsenとMagnusはその時代の最高の実験科学教育者の中にいたことは明らかです。したがって、Tyndallが1851年夏にイギリスに戻ったとき、彼はおそらくイギリスの誰もが持っていたのと同じくらい良い実験科学の教育を受けていました。
初期の科学的業績
Tyndallの物理学における初期の独創的な業績は、1850年から1856年にかけて取り組んだ磁気と反磁性極性に関する実験でした。彼の2つの最も影響力のあるレポートは、Knoblauchと共著された最初の2つでした。その1つは「結晶の磁気光学的性質、および磁気と反磁性と分子配列との関係」と題され、1850年5月付けでした。2人は、触発された実験と触発された解釈を説明しました。これらおよび他の磁気研究はすぐにTyndallを当時の著名な科学者の間で知られるようにしました。彼は1852年にロイヤルソサエティフェローに選出されました。彼は適切な研究職を探す中で、著名なドイツの物理学雑誌Poggendorffの長年の編集者や他の著名な人物に彼のために推薦状を書くよう求めることができました。1853年に、彼はロンドンの王立研究所の自然哲学物理学教授の名門的な職を得ました。これは彼の業績がMichael Faradayから得た尊敬に大きく貢献しました。Michael Faradayは王立研究所での磁気研究の指導者でした。約10年後、Tyndallはゼネリファデーの退職時にFaradayが保持していた職位のMichael Faradayの後継者として任命されました。
アルプス山岳登山と氷河学
Tyndallは1856年に科学的な理由でアルプス山に訪れ、結局パイオニア的な山岳登山者になりました。彼は1856年以降ほぼ毎年夏にアルプスを訪れ、1861年にWeisshornの頂上に到達した最初の山岳登山チームのメンバーであり、1868年にMatterhornの頂上に到達した初期チームの1つの指導者でした。彼は「アルプス登山の黄金時代」と関連付けられた名前の1つです。ヴィクトリア朝中期のより困難なアルプスの峰が初めて登頂された年です。
アルプスで、Tyndallは氷河、特に氷河の動きを研究しました。彼の氷河流の説明は、特にJames David Forbesを含む他の者との紛争につながりました。氷河の動きに関する初期の科学的業績の多くはForbesによって行われていましたが、その当時Forbesは後にMichael Faradayによって発見された融解現象を知りませんでした。融解はTyndallの説明で重要な役割を果たしました。Forbesは融解をまったく同じように見ていませんでした。彼らの議論を複雑にしたことに、Forbes自身と同様にForbesの雄弁な友人たちは、Forbesが良い科学のクレジットのほとんどを獲得する価値があると思っていたのに対し、Tyndallはクレジットがより広く分配されるべきだと考えていました。Tyndallはコメントしました：「半流動運動の考えはLouis Renduに完全に属しており、より速い中央の流れの証明はRenduの一部に属していますが、ほぼ完全にLouis AgassizとForbesに属しています。ベッドの遅延の証明はForbesだけに属しており、最大運動の点の位置の発見は、私が思うところでは、私に属しています。」ForbesとTyndallが墓にあるとき、彼らの意見の相違は彼らのそれぞれの公式な伝記作成者によって続けられました。誰もが合理的であろうとしましたが、合意には達しませんでした。さらに残念なことに、氷河運動のいくつかの側面は理解されていないか証明されていないままでした。
Tyndall Glacierはチリに位置し、Tyndall Glacierはコロラドに位置しており、カリフォルニアのMount TyndallおよびタスマニアのMount Tyndallと同様に、John Tyndallにちなんで名付けられました。
主要な科学的業績
氷河に関する業績はTyndallをde Saussureの太陽光の加熱効果に関する研究と、Fourier、Pouillet、William Hopkinsによって開発された熱概念に気づかせました。太陽からの熱は、現在温室効果と呼ばれるものを引き起こして、温められた地球から「不明確な熱」赤外線「陸域放射」よりも容易に大気を貫通します。1859年の春に、Tyndallは熱放射（可視および不明確）が異なるガスとエアロゾルにどのように影響するかについての研究を開始しました。彼はMelloniによって考案された電磁熱電装置を使用して、微分吸収分光法を開発しました。Tyndallは1859年5月9日に集中的な実験を開始し、最初は重要な結果なしで、次に装置の感度を改善し、5月18日に彼の日記に「一日中実験しました。このテーマは完全に私の手にあります!」と書きました。5月26日に、彼はロイヤルソサエティに彼の方法を説明したノートを提示し、「M. Pouillet の太陽放射に関する有名な回想録を除いて、私の知る限り、ガス体を通じた放射熱の伝送については何も発表されていません。地球源から放射されたとしても、熱に対する空気の影響についてさえ、私たちは何も知りません。」と述べました。
6月10日に、彼は王立協会の講演でこの研究を実証し、石炭ガスとエーテルが赤外線放射熱を強く吸収したこと、および温室効果概念の彼の実験的な確認を述べました。太陽熱は大気を横切りますが、「熱が惑星によって吸収されると、光線が惑星から放出されるときの品質がそのように変わるため、同じ自由度で宇宙に戻ることができません。したがって、大気は太陽熱の流入を許可しますが、その出口を妨げ、結果は惑星の表面で熱が蓄積される傾向です。」
空気の構成要素への放射エネルギーの作用に関するTyndallの研究は、彼をいくつかの研究方向へ導き、彼の独創的な研究成果は以下を含みました：
- Tyndallは、空気中の様々なガスの赤外線放射の形での放射熱を吸収する能力の観点から、地球の大気中の熱を説明しました。熱電パイル技術を使用した彼の測定装置は、ガスの吸収分光学の歴史における初期のランドマークです。彼は、窒素、酸素、水蒸気、二酸化炭素、オゾン、メタン、および他のトレースガスと蒸気のガスの相対的な赤外線吸収力を正しく測定した最初の人物でした。彼は、水蒸気が大気中の放射熱の最強の吸収体であり、空気温度を制御する主要なガスであると結論付けました。他のガスによる吸収は無視できませんが、比較的小さいです。Tyndallの前は、地球の大気が表面を温暖化することが広く推測されていました。これは後に温室効果と呼ばれるようになりましたが、彼がそれを証明した最初の人物です。証明は、水蒸気が赤外線放射を強く吸収したことです。関連して、Tyndallは1860年に目に見えないガスが赤外線エミッターであることを最初に実証および定量化しました。
- 彼は、放射熱が分子レベルでどのように吸収および放出されるかの問題を進めた実証を考案しました。彼は、化学反応における熱放出が新たに作成された分子内で物理的に発生することを実験的に実証した最初の人物であるようです。1864年。彼は、赤外線の白熱変換を可視光に分子レベルで実現するための実現的な実証を行いました。これは彼がカロレッセンスと呼んだ1865年で、彼は赤外線に透明で可視光に不透明または逆のものを使用しました。彼は通常、赤外線を「放射熱」と呼んでおり、時には「超赤波動」とも呼んでいましたが、「赤外線」という言葉は1880年代まで使用され始めませんでした。1860年代の彼の主なレポートは、1872年に「放射熱の分子物理学への貢献」という題目の450ページのコレクションとして再発行されました。
- 空気中の放射熱の調査では、浮遊ダストおよび他の微粒子のすべてのトレースを除去した空気を使用する必要がありました。微粒子を検出するための非常に敏感な方法は、空気を強い光で浴びることです。空気および他のガス、ならびに液体における微粒子不純物による光の散乱は、今日Tyndall EffectまたはTyndall Scatteringとして知られています。1860年代後半にこの散乱を研究する中で、Tyndallは電気駆動照明の最近の改善の受益者でした。彼はまた、良好な光濃縮器の使用を持っていました。彼はネフェロメーターおよび同様の機器を開発し、濃縮光線と暗い背景を使用してエアロゾルとコロイドの性質を示し、Tyndall Effectの利用に基づいています。顕微鏡と組み合わせると、結果はウルトラマイクロスコープで、後に他によって開発されました。
- 彼は、エアロゾル中の熱泳動現象を観察および報告した最初の人物でした。彼は、暗い部屋でフォーカスされた光線でTyndall Effectを調査している間に、熱い物体の周囲にそれを見つけました。彼はそれを実演するためのより良い方法を考案し、その後1870年に単に報告しました。深く物理学を調査せずに。
- 1860年代初期の実験室の専門知識を必要とした放射熱実験では、彼はすぐに気化する液体の多様性について、分子ごとに、蒸気形態と液体形態は本質的に放射熱を吸収する同じ力を持つことを示しました。狭帯域スペクトルを使用した最新の実験では、Tyndallの機器が取得できなかったいくつかの小さな違いが見られます。例えばH2Oの吸収スペクトルを参照してください。
- 彼はDesains、Forbes、Knoblauch、および他の人によって、可視光の主要な性質が放射熱のために再現できることを実証する結果を統合および強化しました。すなわち、反射、屈折、回折、偏光、偏光解除、複屈折、および磁場での回転。
- 彼は
