Холодильник Эйнштейна

Иными словами, я полагаю, что открытие начал термодинамики стало одним из самых значимых и полезных прорывов в науке. Однако некоторые читатели справедливо заметят, что, восхищаясь научным и техническим прогрессом, я забыл об ущербе, который индустриализация причиняет окружающей среде. С этим не поспорить.

При этом, во-первых, ни один здравомыслящий защитник окружающей среды, как бы его ни беспокоила судьба планеты, не хочет, чтобы человечество вернулось в мир начала XIX века. Это уж слишком, ведь никто не хочет возвращаться к нищете, болезням и огромному уровню детской смертности, которые определяли существование людей на протяжении большей части истории человечества. Во-вторых, большинство согласится, что условия жизни людей улучшились благодаря науке и технологиям. Но возникает вопрос: нивелирует ли изменение климата, которое также стало продуктом науки и технологий, весь прогресс, которого добился наш вид?

Здесь я хочу рассказать вам историю о еще одном великом ученом викторианской эпохи — Джоне Тиндале.

Талантливый ученый-экспериментатор, любивший привлекать людей к науке, Тиндаль родился в 1820 году в графстве Карлоу в Ирландии в англо-ирландской семье. Его отец служил констеблем в местной полиции. В двадцать с небольшим Тиндаль уехал в Англию, где стал работать геодезистом в стремительно расширяющейся железнодорожной сети. Хотя формальное научное образование Тиндаля оставляло желать лучшего, у него проснулся огромный интерес к физике. Тиндаль решил, что лучше всего ему поехать учиться в Германию. Он считал, что знаменитая одержимость английских университетов классическими дисциплинами и чистой математикой говорит не в пользу их стандартов лабораторной и экспериментальной науки. Именно на эти аспекты, однако, делался упор в новых университетах Германии.

В 1848–1851 годах Тиндаль жил, работал и учился в Марбурге, где завел тесную дружбу с рядом ведущих немецких экспериментаторов. Он не только учился у великого химика Роберта Бунзена, именем которого названа газовая горелка, но и первым перевел сочинения Рудольфа Клаузиуса по термодинамике на английский язык. Кроме того, Тиндаль влюбился в Альпы. Он стал пионером альпинизма на этом горном хребте и одним из первых поднялся на вершину Маттерхорна.

В 1851 году, вернувшись в Великобританию, Тиндаль вошел в число самых искусных физиков-экспериментаторов в стране. Своими умениями он привлек к себе внимание Майкла Фарадея, руководившего исследованиями магнетизма в лондонском Королевском институте, и по его рекомендации Тиндаль занял в институте пост профессора натурфилософии. Благодаря этому Тиндаль получил доступ к самой хорошо оснащенной физической лаборатории на Британских островах и подходил к использованию этого ресурса с огромной изобретательностью и упорством.

Тиндаль изучал множество вещей, от магнетизма и звука до нагревания молока с целью сделать его безопасным для употребления в пищу. Но его лучшая работа касалась земной атмосферы и ее способности поглощать, излучать и удерживать теплоту, поступающую с солнца. По сути, Тиндаль хотел понять, какую роль атмосфера играет в поддержании земной температуры.

Для этого он предложил красивый и имеющий историческое значение эксперимент, который провел в начале 1860-х годов.

Тиндаль знал, что солнечная энергия в основном достигает нас в форме видимого света, который, в свою очередь, нагревает сушу и воду на поверхности земли. Затем суша и вода изучают часть этой энергии обратно в атмосферу, но энергия покидает землю не в форме видимого света. Она испускается в форме инфракрасного излучения, которое обладает более низкой, чем видимый свет, частотой и остается невидимым, но ощущается как тепло.

Однако Тиндаль хотел понять, как инфракрасное излучение ведет себя в земной атмосфере. Проходит ли оно по воздуху беспрепятственно, как и видимые формы излучения? Или же воздух в некоторой степени задерживает его? Это важный вопрос, поскольку если это инфракрасное излучение не могло вернуться в космос, то должно было нагревать земную атмосферу.

Чтобы узнать, так ли это, Тиндалю нужно было установить источник инфракрасного излучения в своей лаборатории. После многих проб и ошибок он остановился на медном кубе, наполненном кипящей водой. Он поместил его у одного конца лежащей горизонтально 120-сантиметровой трубки, которую можно было наполнить газом. У другого конца он расположил “термоэлектрический датчик”, который выполнял роль чувствительного термометра и показывал Тиндалю, поглощает ли заполненная газом трубка какую-либо часть теплоты, излучаемой медным кубом.