James Prescott Joule

Merhaba. Benim adım James Prescott Joule. 24 Aralık 1818'de, İngiltere'nin Salford şehrinde, yeni fikirlerle dolu bir dünyada doğdum. Ailemin büyük bir bira fabrikası vardı ve benim gibi meraklı bir çocuk için burası hayal edilebilecek en harika oyun alanıydı. Buhar makineleri, borular ve göstergelerle dolu bir yerdi. Gençken yaşadığım bazı sağlık sorunları nedeniyle normal bir okula gitmedim. Bunun yerine evde eğitim gördüm. Bu, kendime ayırabileceğim sayısız saatim olduğu anlamına geliyordu ve bu saatleri kitaplarla ve kendi küçük deneylerimle doldurdum. Bira fabrikasındaki şeylerle uğraşır, her zaman 'nasıl' ve 'neden' diye sorardım. Genç yaşta kendi sorularımı keşfetme özgürlüğü, beni bilimsel keşif yoluna soktu.

Gençliğimde, 1834 yılı civarında, hayatım çok heyecan verici bir şekilde değişti. Kardeşim ve ben, ünlü bilim insanı John Dalton'dan ders alma fırsatı bulduk. O, bana matematiğin ve kimyanın güzelliğini gösteren parlak bir öğretmendi. En önemlisi, bana herhangi bir deneyde hassas ve dikkatli ölçümler yapmanın hayati önemini öğretti. Onun her şeyin küçük parçacıklardan oluştuğu fikri olan atom teorisi beni tamamen büyülemişti. Bay Dalton'un rehberliği, kendi ciddi araştırmalarıma başlamam için bana ilham verdi. İlk büyük projem oldukça iddialıydı: Bira fabrikamızdaki eski, gürültülü buhar makinelerini yeni ve heyecan verici bir teknoloji olan elektrik motorlarıyla değiştirip değiştiremeyeceğimi görmek istiyordum. Bu, enerjiye olan ömür boyu sürecek keşif yolculuğumun başlangıcıydı.

Elektrikle yaptığım ilk deneyler önemli bir buluşa yol açtı. 1840 yılı civarında, bir dizi dikkatli test yaptım ve bir telden geçirdiğim elektrik akımı miktarı ile o telin ürettiği ısı miktarı arasında net bir matematiksel ilişki olduğunu keşfettim. Bu ilke şimdi Joule'un birinci yasası olarak bilinmektedir. Bu keşif, beni ısının doğası hakkında derinlemesine düşünmeye itti. O zamanlar çoğu bilim insanı, ısının sıcak nesnelerden soğuk nesnelere akan 'kalorik' adında ağırlıksız, görünmez bir sıvı olduğuna inanıyordu. Benim farklı bir fikrim vardı. Isının bir madde değil, bir enerji biçimi olduğuna ikna oldum. Sonraki birkaç yılımı teorimi kanıtlamak için deneyler tasarlayarak geçirdim: mekanik, elektrik veya ısı olsun, enerjinin bir biçimden diğerine dönüşebileceğini, ancak kapalı bir sistemdeki toplam enerji miktarının her zaman aynı kalacağını göstermek istiyordum. Enerji yaratılamaz veya yok edilemezdi.

Enerji dönüşümü hakkındaki fikrimi kanıtlamak için 1843 ve 1847 yılları arasında en ünlü deney serime başladım. Kurulum zekice ve basitti. Mekanik enerjiye sahip olan düşen bir ağırlığı, yalıtılmış bir su kabının içindeki bir dizi çarkı döndürmek için kullandım. Çarklar suyu karıştırırken, suyun sıcaklığındaki değişimi çok hassas bir termometre kullanarak ölçtüm. Bu deneyi tekrar tekrar yaptım ve verilerimi titizlikle kaydettim. Ölçümlerim, şüphesiz bir şekilde, belirli bir miktarda mekanik işin - yani düşen ağırlığın yaptığı işin - suda her zaman tam olarak aynı miktarda ısı ürettiğini gösterdi. Bu, 'ısının mekanik eşdeğeri' olarak adlandırdığım bir değer ortaya koydu. Bu, ihtiyacım olan somut kanıttı. İşin doğrudan ısıya dönüştürülebileceğini gösterdi ve bu, daha sonra enerjinin korunumu yasası olarak adlandırılacak olan ilkenin temel taşı oldu.

Deneylerimin hassasiyetine rağmen, yerleşik bilim camiası bulgularımı kabul etmekte yavaş davrandı. Birçoğu beni resmi bir üniversite pozisyonu olmayan, amatör bir bilim insanı, 'sadece bir bira üreticisi' olarak gördü, bu yüzden devrim niteliğindeki fikirlerime şüpheyle yaklaştılar. Ancak, 1852 yılı civarında, daha sonra Lord Kelvin olarak tanıyacağınız parlak fizikçi William Thomson ile işbirliği yapmaya başladığımda her şey değişmeye başladı. O, çalışmalarımın önemini anladı ve diğer fizik alanlarıyla nasıl bağlantılı olduğunu gördü. Desteği paha biçilmezdi. Birlikte, bir gazın iş yapmadan genleştiğinde sıcaklığına ne olduğunu araştırdık; bu olgu şimdi Joule-Thomson etkisi olarak adlandırılıyor. İşbirliğimiz, fikirlerimin ihtiyaç duydukları saygıyı ve kabulü kazanmasına yardımcı oldu ve birlikte çalışmalarımız, tüm bilimin en temel ilkelerinden biri olan termodinamiğin birinci yasasının temelini atmaya yardımcı oldu.

Geçmişe baktığımda, hayatım evrenin temel kurallarını anlamaya adanmıştı. 1850 yılında, bilime yaptığım katkıların tanınmasıyla Kraliyet Cemiyeti Üyesi seçildiğimde büyük bir onur yaşadım. 70 yaşına kadar yaşadım. Çalışmalarım basit ama derin bir gerçeği kanıtlamaya yardımcı oldu: enerji asla kaybolmaz, sadece form değiştirir. Bu ilke, modern fizik ve mühendisliğin kalbinde yer almaktadır. Bugün bilim insanları veya öğrenciler enerjiyi ölçtüklerinde, adıma ithafen 'joule' adı verilen bir birim kullanmalarından büyük gurur duyuyorum. Bu, nereden gelirse gelsin meraklı bir zihnin dünyayı aydınlatmaya yardımcı olabileceğinin harika bir hatırlatıcısıdır.