John James Waterston- John James Waterston
John James Waterston (1811 – 18. Juni 1883) war ein schottischer Physiker und ein vernachlässigter Pionier der kinetischen Gastheorie .
Frühen Lebensjahren
Waterstons Vater George war ein Edinburgher Siegellackhersteller und Schreibwarenhändler, ein Verwandter der Sandeman-Familie Robert und seines Bruders George. John wurde als sechstes von neun Kindern in eine Familie geboren, die sich für Literatur, Wissenschaft und Musik interessierte. Er wurde an der Edinburgh High School ausgebildet, bevor er eine Lehre als Bauingenieur bei den Herren Grainger und Miller machte. Seine Arbeitgeber ermutigten ihn, Vorlesungen an der University of Edinburgh zu besuchen . Er studierte Mathematik und Physik bei Sir John Leslie, besuchte Vorlesungen in Chemie , Anatomie und Chirurgie und wurde ein aktiver Teilnehmer in der studentischen Literaturgesellschaft.
Im Alter von neunzehn Jahren veröffentlichte Waterston ein Papier, in dem er eine mechanische Erklärung der Gravitation vorschlug , die Fernwirkung in Bezug auf kollidierende Teilchen berücksichtigte und Wechselwirkungen zwischen Linear- und Rotationsbewegung diskutierte, die in seiner späteren kinetischen Theorie eine Rolle spielen würden.
Waterston bewegt im Alter von einundzwanzig nach London, wo er als Eisenbahn arbeitete Vermesser , ein Mitarbeiter der immer Institution of Civil Engineers und ein Papier über eine grafische Methode für die Planung der Veröffentlichung Erdarbeiten . Die Reisen und die Unterbrechungen, die mit seiner Vermessungsarbeit verbunden waren, ließen Waterston wenig Zeit, um sein Studium fortzusetzen, und so trat er der Hydrografieabteilung der Admiralität unter Francis Beaufort bei . Es war Beaufort, der 1839 Waterston für den Posten des Marineausbilders für Kadetten der East India Company in Bombay unterstützte . Die Entsendung funktionierte gut für Waterston, der seine Lektüre und Forschungen in der Bibliothek des Grant College fortsetzen konnte .
Kinetische Theorie
In Indien entwickelte er erstmals seine kinetische Theorie, unabhängig von früheren und ebenso vernachlässigten Teilberichten von Daniel Bernoulli und John Herapath . Er veröffentlichte es auf eigene Kosten in seinem Buch Gedanken über die geistigen Funktionen (1843). Er abgeleitet korrekt alle Folgen der Prämisse , dass der Gasdruck ist eine Funktion der Anzahl der Moleküle pro Einheitsvolumen , N ; Molekülmasse , M ; und molekulare mittlere quadratische Geschwindigkeit , . Er stellte die Beziehung her:
- .
Er war motiviert worden, eine Wellentheorie der Wärme in Analogie zur Wellentheorie des Lichts und einige Experimente von James Forbes und Macedonio Melloni über Strahlungswärme zu denken . Seine Aussage, dass ... in gemischten Medien die mittlere quadratische Molekülgeschwindigkeit umgekehrt proportional zum spezifischen Gewicht der Moleküle ist, wurde als erste Aussage des Gleichverteilungssatzes für Translationsbewegungen angesehen. Waterston erkannte, dass, während die kinetische Energie eines einzelnen Moleküls mit der Geschwindigkeit gleich ist , die Wärmeenergie proportional zur Temperatur ist . Diese Einsicht führte ihn zur Ableitung des idealen Gasgesetzes :
- .
Die Veröffentlichung machte wenig Eindruck, vielleicht wegen des Titels. Er reichte seine Theorie unter der Schirmherrschaft von Beaufort 1845 bei der Royal Society ein, wurde jedoch abgelehnt. Schiedsrichter Sir John William Lubbock schrieb Das Papier ist nichts als Unsinn.
Da er keine Kopie seines Aufsatzes finden konnte (er hatte es versäumt, eine Kopie für sich selbst anzufertigen, bevor er den Aufsatz bei der Royal Society einreichte), schrieb er das Werk um und versuchte, es an anderer Stelle zu bewerben, was außer William John Macquorn Rankine und Hermann von Helmholtz, durch den es August Krönig beeinflusst haben könnte . Die Theorie fand erst Anerkennung, als sie in den 1850er Jahren von Rudolf Clausius und James Clerk Maxwell vorgeschlagen wurde, als Waterstons Beitrag vergessen war.
Späteres Leben
Er kehrte 1857 nach Edinburgh zurück, um seine eigenen neuartigen physikalischen Ideen zu verfolgen, stieß jedoch auf unnachgiebige Vernachlässigung und Entmutigung vom wissenschaftlichen Establishment. Die Vernachlässigung wurde durch seine eigene zunehmende Zurückgezogenheit und Feindseligkeit gegenüber den gelehrten Gesellschaften verschlimmert. Er beschäftigte sich mit Akustik , Astronomie , Strömungsmechanik und Thermodynamik .
Er verließ sein Haus in Edinburgh am 18. Juni und ertrank in einem nahe gelegenen Kanal, möglicherweise aufgrund von Hitzestress durch seine astronomischen Beobachtungsaktivitäten in den Kanal gestürzt.
Anerkennung nach dem Tod
Wie oben erörtert, wurde Waterstons bei der Royal Society eingereichtes Papier abgelehnt. Einige Jahre nach Waterstons Tod gelang es Lord Rayleigh (damals Sekretär der Royal Society), es aus den Archiven der Royal Society auszugraben. Schließlich wurde Waterstons Aufsatz 1892 in den Philosophical Transactions of the Royal Society veröffentlicht. (Siehe unten.)
Rayleigh war der Meinung, dass Waterstons Fall keine Abweichung, sondern die Norm war:
„Die Geschichte von [Waterstons] Aufsatz legt nahe, dass hochspekulative Untersuchungen, insbesondere durch einen unbekannten Autor, am besten auf einem anderen Weg als einer wissenschaftlichen Gesellschaft in die Welt getragen werden, die natürlich zögert, in ihren gedruckten Aufzeichnungen Dinge von ungewissem Wert zuzulassen man kann noch weiter gehen und sagen, dass ein junger Autor, der sich zu großen Dingen fähig glaubt, gewöhnlich gut daran tut, sich eine günstige Anerkennung der wissenschaftlichen Welt durch Werke zu verschaffen, deren Umfang begrenzt und deren Wert leicht zu beurteilen ist, bevor er sich auf höhere Flüge begibt. "
Siehe auch
- John Herapath , ein anderer zeitgenössischer englischer Physiker, der auch an der kinetischen Theorie arbeitete und dessen Arbeit zu dieser Zeit ebenfalls vernachlässigt wurde
Verweise
Literaturverzeichnis
- JJ Waterston, "Über die Physik von Medien, die aus freien und vollkommen elastischen Molekülen in einem Bewegungszustand bestehen", Philosophical Transactions of the Royal Society of London A, vol. 183 (1892), S. 1–79. (Anmerkung: Waterston starb 1883 und seine Arbeit wurde einige Jahre nach seinem Tod veröffentlicht.)
- Haldane, JS (Hrsg.) (1928) The Collected Scientific Papers of John James Waterston , einschließlich einer Biographie von Haldane.
- Brush, SG (1957) "Die Entwicklung der kinetischen Gastheorie: II. Waterston", Annals of Science , vol. 13, S.275–282
- - (1961) "John James Waterston und die kinetische Theorie der Gase", American Scientist , vol. 49, S. 202–214
- Daub, EE (1970) "Waterston, Rankine und Clausius zur kinetischen Gastheorie", Isis vol. 61, S.105–106