며칠 전, 여전히 젊은 나이의 문학석사 학위 소유자이자 현대 교육을 받은 사람이 자신은 스무 살에 이를 때까지 자연 현상이나 자연 법칙에 관해 전혀 배운 적이 없다고 말했습니다. 그 이전의 12년간은 전적으로 고전 연구에만 몰두했습니다. 유감스럽게도 이것은 전형적인 사례입니다. 이제 우리는 인류에 해를 끼치지 않으면서 현재와 과거를 분리할 수 없습니다.
John Tyndall은 19세기 아일랜드의 저명한 물리학자였습니다. 그의 초기 과학적 명성은 1850년대 반자성에 대한 연구에서 비롯되었습니다. 나중에 그는 적외선 복사와 공기의 물리적 성질 분야에서 발견을 이루었으며, 1859년 대기 CO2와 현재 온실 효과로 알려진 현상 사이의 연결을 증명했습니다.
Tyndall은 또한 19세기 첨단 실험 물리학을 광범위한 대중에게 소개한 과학 저서를 12권 이상 출판했습니다. 1853년부터 1887년까지 그는 런던의 영국 왕립 협회 물리학 교수였습니다.
초기 생애와 교육
Tyndall은 아일랜드 County Carlow의 Leighlinbridge에서 태어났습니다. 그의 아버지는 1670년경 Gloucestershire에서 아일랜드 남동부로 이주한 이민자들의 후손인 지역 경찰 순경이었습니다. Tyndall은 County Carlow의 Ballinabranna Primary School에서 10대 후반까지 지역 학교를 다녔으며, 그 기간의 말미에 아마도 보조 교사였을 것입니다. 학교에서 배운 과목에는 특히 기술 드로잉과 수학, 그리고 토지 측량에 대한 이러한 과목의 일부 응용이 포함되었습니다. 그는 1839년 10대 후반에 아일랜드 Ordnance Survey의 제도사로 고용되었고, 1842년에 영국 Ordnance Survey 업무로 옮겼습니다. 1840년대에는 철도 건설 붐이 진행 중이었으며, Tyndall의 토지 측량 경험은 철도 회사들에게 가치있고 수요가 있었습니다. 1844년부터 1847년 사이에 그는 철도 건설 계획에서 수익성 있게 고용되었습니다.
1847년 Tyndall은 Hampshire의 기숙학교인 Queenwood College에서 수학 및 측량 교사가 되기로 결정했습니다. 나중에 이 결정을 회상하면서 그는 다음과 같이 썼습니다: "지적으로 성장하고자 하는 열망은 나를 떠나지 않았고, 철도 업무가 줄어들었을 때 나는 1847년에 Queenwood College의 교사 직책을 수락했습니다." Queenwood에 최근에 도착한 또 다른 젊은 교사는 Edward Frankland였으며, 그는 이전에 영국 지질조사소의 화학 실험실 보조원으로 일했습니다. Frankland와 Tyndall은 좋은 친구가 되었습니다. Frankland의 이전 지식을 바탕으로 그들은 과학 교육을 더욱 받기 위해 독일로 가기로 결정했습니다. 무엇보다도 Frankland는 특정 독일 대학들이 실험 화학 및 물리학에서 영국의 어떤 대학보다도 앞서 있다는 것을 알고 있었습니다. 영국 대학들은 여전히 고전과 수학에 중점을 두고 있었으며 실험실 과학은 아니었습니다. 그 쌍은 1848년 여름에 독일로 이주하여 Marburg 대학에 등록했으며, Robert Bunsen의 교사로서의 명성에 매력을 느꼈습니다. Tyndall은 Bunsen 아래에서 2년간 공부했습니다. Marburg에서 Tyndall에게 더욱 영향을 미친 사람은 Professor Hermann Knoblauch였으며, Tyndall은 그 이후로 오랫동안 편지를 통해 연락을 유지했습니다. Tyndall의 Marburg 학위 논문은 1850년 Friedrich Ludwig Stegmann 아래에서 나선 표면의 수학적 분석이었습니다. Tyndall은 Knoblauch와 함께 자성 연구를 하면서 독일에 추가로 1년을 머물렀으며, Knoblauch의 주요 스승인 Heinrich Gustav Magnus의 Berlin 실험실 방문으로 몇 개월을 포함했습니다. 오늘날 Bunsen과 Magnus는 그 시대의 가장 뛰어난 실험 과학 강사 중 한 명이었던 것이 분명합니다. 따라서 Tyndall이 1851년 여름에 영국으로 돌아왔을 때, 그는 아마도 영국의 누구와 같은 정도의 실험 과학 교육을 받았을 것입니다.
초기 과학적 작업
Tyndall의 초기 물리학 원창 작업은 1850년부터 1856년까지 진행한 자성 및 반자성 극성에 대한 실험이었습니다. 그의 두 가지 가장 영향력 있는 보고서는 Knoblauch와 공동 저술한 처음 두 가지였습니다. 그 중 하나는 "결정의 자기-광학적 성질, 그리고 자성과 반자성의 분자 배열에 대한 관계"라는 제목이며, 1850년 5월로 날짜가 지정되었습니다. 두 사람은 영감을 얻은 실험과 영감을 얻은 해석을 설명했습니다. 이러한 자성 조사들과 다른 조사들은 매우 빠르게 Tyndall을 그 날의 주요 과학자들 사이에서 알려지게 했습니다. 그는 1852년에 왕립 협회 펠로우로 선출되었습니다. 적절한 연구 직책을 찾는 과정에서 그는 저명한 독일 물리학 저널 Poggendorff의 오랜 편집자와 다른 저명한 인물들에게 자신을 대신해 추천서를 작성해 달라고 요청할 수 있었습니다. 1853년에 그는 런던의 왕립 협회에서 자연 철학 물리학 교수라는 명성 있는 직책을 얻었으며, 이는 부분적으로 왕립 협회에서 자성 조사의 지도자인 Michael Faraday의 존경을 받은 그의 작업 때문이었습니다. 약 10년 후 Tyndall은 Faraday의 퇴직 시 왕립 협회에서 Michael Faraday가 보유한 직책의 후임자로 임명되었습니다.
알프스 산악 등반 및 빙하학
Tyndall은 1856년 과학적 이유로 알프스 산에 방문했으며 개척적인 산악 등반가가 되었습니다. 그는 1856년 이후 거의 매년 여름에 알프스를 방문했으며, 1861년에 Weisshorn 정상에 오른 최초의 산악 등반 팀의 일원이었고, 1868년에 Matterhorn 정상에 오른 초기 팀 중 하나를 이끌었습니다. 그는 "알피니즘의 황금기" — 더 어려운 알프스 봉우리들이 처음으로 정상에 도달한 빅토리아 중기의 시대 — 와 관련된 이름 중 하나입니다.
알프스에서 Tyndall은 빙하, 특히 빙하 운동을 연구했습니다. 그의 빙하 흐름에 대한 설명은 특히 James David Forbes와 다른 사람들과의 분쟁으로 이어졌습니다. 빙하 운동에 대한 초기 과학적 작업의 대부분은 Forbes에 의해 수행되었지만, Forbes는 그 당시 나중에 Michael Faraday에 의해 발견된 재결빙 현상을 몰랐습니다. 재결빙은 Tyndall의 설명에서 핵심적인 역할을 했습니다. Forbes는 재결빙을 전혀 다르게 보지 않았습니다. 그들의 토론을 복잡하게 만드는 것은 누가 무엇에 대해 조사자 신용을 받을 자격이 있는지에 대한 공개 불일치가 생겼다는 것입니다. Forbes의 분명한 친구들과 Forbes 자신은 Forbes가 좋은 과학의 대부분에 대해 신용을 받아야 한다고 생각했지만, Tyndall은 신용이 더 광범위하게 배분되어야 한다고 생각했습니다. Tyndall은 다음과 같이 말했습니다: "반유동 운동의 개념은 전적으로 Louis Rendu에 속합니다; 더 빠른 중앙 흐름의 증명은 부분적으로 Rendu에 속하지만 거의 전적으로 Louis Agassiz와 Forbes에 속합니다; 침대의 지연에 대한 증명은 Forbes에게만 속합니다; 최대 운동 지점의 위치의 발견은 내 생각에 나에게 속합니다." Forbes와 Tyndall이 무덤에 있을 때, 그들의 불일치는 각각의 공식 전기 작가에 의해 계속되었습니다. 모두 합리적이려고 노력했지만 합의에 도달하지 못했습니다. 더 실망스럽게도 빙하 운동의 몇 가지 측면은 이해되지 않거나 증명되지 않은 상태로 남아 있었습니다.
Chile의 Tyndall Glacier와 Colorado의 Tyndall Glacier는 John Tyndall의 이름을 따라 명명되었으며, California의 Mount Tyndall과 Tasmania의 Mount Tyndall도 마찬가지입니다.
주요 과학적 작업
빙하에 대한 작업은 Tyndall을 de Saussure의 햇빛의 가열 효과 연구와 Fourier의 개념으로 알리게 했으며, Pouillet과 William Hopkins에 의해 개발되었습니다; 태양으로부터의 열이 따뜻해진 지구에서의 "흐릿한 열" 적외선 "지구 복사"보다 대기를 더 쉽게 통과하여 현재 온실 효과라고 불리는 것을 야기합니다. 1859년 봄에 Tyndall은 열 복사, 가시광선과 흐릿한 것 모두가 다양한 가스와 에어로졸에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 연구를 시작했습니다. 그는 Melloni가 고안한 전자기 온도계를 사용하여 차등 흡수 분광학을 개발했습니다. Tyndall은 1859년 5월 9일 집중적인 실험을 시작했으며, 처음에는 의미있는 결과 없이 진행되다가 장치의 민감도를 개선했고 5월 18일 일지에 "하루종일 실험했습니다; 주제가 완전히 내 손에 있습니다!"라고 썼습니다. 5월 26일에 그는 왕립 협회에 자신의 방법을 설명하는 메모를 제출했으며, "M. Pouillet의 유명한 태양 복사에 관한 저작을 제외하고는, 내가 아는 한, 기체체를 통한 방사선 열의 전송에 관해 발표된 것이 없습니다. 우리는 지구 근원으로부터 방사되는 열에 대한 공기의 효과조차 알지 못합니다."라고 말했습니다.
6월 10일에 그는 왕립 협회 강연에서 연구를 시연했으며, 석탄 가스와 에테르가 적외선 복사열을 강하게 흡수하고 온실 효과 개념에 대한 그의 실험적 확인을 언급했습니다; 태양열이 대기를 통과하지만 "열이 행성에 의해 흡수될 때, 그것은 행성에서 나오는 광선이 그 자유도와 함께 우주로 돌아갈 수 없도록 품질이 변합니다. 따라서 대기는 태양열의 진입을 허용합니다; 하지만 그 퇴출을 확인하며, 결과는 행성의 표면에 열이 축적될 경향이 있습니다."
Tyndall의 공기 구성 요소에 대한 방사선 에너지의 작용 연구는 그를 여러 조사 라인으로 이끌었으며, 그의 원창 연구 결과는 다음을 포함했습니다:
- Tyndall은 지구 대기의 열을 공기의 다양한 가스의 방사선 열 흡수 용량 관점에서 설명했습니다. 온도계 기술을 사용한 그의 측정 장치는 가스 흡수 분광학 역사에서 초기 랜드마크입니다. 그는 질소, 산소, 수증기, 이산화탄소, 오존, 메탄 및 기타 미량 가스와 증기의 상대 적외선 흡수력을 올바르게 측정한 최초의 사람이었습니다. 그는 수증기가 대기에서 방사선 열의 가장 강한 흡수체이며 공기 온도를 제어하는 주요 가스라고 결론지었습니다. 다른 가스에 의한 흡수는 무시할 수 없지만 상대적으로 작습니다. Tyndall 이전에는 지구 대기가 나중에 온실 효과라고 불리는 것으로 표면을 따뜻하게 한다는 것이 널리 추측되었지만, 그는 이를 증명한 최초의 사람이었습니다. 그 증명은 수증기가 적외선을 강하게 흡수한다는 것이었습니다. 관련해서, Tyndall은 1860년에 시각적으로 투명한 가스가 적외선 방출체라는 것을 최초로 시연하고 정량화했습니다.
- 그는 방사선 열이 분자 수준에서 어떻게 흡수되고 방출되는지에 대한 질문을 발전시킨 시연을 고안했습니다. 그는 1864년 화학 반응에서의 열 방출이 새로 생성된 분자 내에서 물리적 기원을 가진다는 것을 실험적으로 시연한 최초의 사람으로 보입니다. 그는 분자 수준에서 적외선의 백열 변환과 관련된 교육적 시연을 만들었으며, 이를 열광(calorescence)이라고 불렀습니다. 그는 적외선에 투명하고 가시광선에 불투명한 재료나 그 반대의 재료를 사용했습니다. 그는 일반적으로 적외선을 "방사선 열"이라고 언급했으며, 때때로 "초-빨강 진동"이라고도 언급했습니다. 왜냐하면 "적외선"이라는 단어는 1880년대까지 사용되기 시작하지 않았기 때문입니다. 그의 1860년대의 주요 보고서는 1872년에 "방사선 열 영역의 분자 물리학에 대한 기여"라는 제목으로 450페이지의 모음으로 다시 출판되었습니다.
- 공기의 방사선 열에 대한 조사에서는 떠다니는 먼지 및 기타 미립자의 모든 흔적이 제거된 공기를 사용해야 했습니다. 미립자를 감지하는 매우 민감한 방법은 강한 빛으로 공기를 목욕시키는 것입니다. 공기 및 기타 가스의 미립자 불순물에 의한 빛의 산란, 그리고 액체에서의 산란은 오늘날 Tyndall Effect 또는 Tyndall Scattering으로 알려져 있습니다. 1860년대 후반 이 산란을 연구하면서 Tyndall은 전기 구동 조명의 최근 개선으로부터 이점을 얻었습니다. 그는 또한 좋은 집광 장치를 사용할 수 있었습니다. 그는 농도가 높은 빛 광선을 어두운 배경에 대해 사용하여 에어로졸과 콜로이드의 성질을 보여주는 nephelometer와 유사한
