(b. Heilbronn, Württemberg, Saksa, 25. marraskuuta 1814: D.Heilbronn, 20. maaliskuuta 1878)
fysiikka, fysiologia.
Robert Mayer oli yksi varhaisista energiansäästöperiaatteen muotoilijoista. Hänen isänsä Christian Jakob Mayer piti yllä vaurasta apteekkarikauppaa Heilbronnissa ja meni naimisiin Heilbronn-kirjansitojan tyttären Katharina Elisabeth Heermannin kanssa. Pariskunnalla oli kolme poikaa, joista Robert oli nuorin; molemmat isoveljet seurasivat isänsä ammattia.
Mayer kävi Heilbronn klassillista Gymnasionia vuoteen 1829, jolloin hän siirtyi evankeliseen Teotologiaseminaariin Schöntaliin. Vaikka hän oli keskinkertainen opiskelija, hän suoritti abiturientin vuonna 1832 ja kirjoittautui lääketieteelliseen tiedekuntaan Tübingenin yliopistossa. Helmikuussa 1837 hänet pidätettiin ja erotettiin yliopistosta osallistuttuaan salaiseen opiskelijajärjestöön. Seuraavana vuonna Mayer sai väitellä lääketieteen tohtoriksi, ja vuonna 1838 hän suoritti myös valtiolliset lääkärintarkastukset erotuksella. Talvella 1839-1840 Mayer vieraili Pariisissa ja helmikuusta 1840 helmikuuhun 1841 toimi lääkärinä hollantilaisella kauppalaivalla matkalla Itä-Intiaan. Jakartassa Jaavalla tietyt fysiologiset havainnot saivat Mayerin vakuuttuneeksi siitä, että liike ja lämpö olivat yhden, häviämättömän luonnonvoiman muuntuvia ilmentymiä ja että tämä voima säilyi kvantitatiivisesti kaikissa muunnoksissa. Mayeria tämä oivallus inspiroi ja toisinaan riivasi. Hän kehitteli ideaansa erilaisissa tieteellisissä kirjoituksissa, jotka hän julkaisi 1840-luvulla palattuaan Saksaan.
Mayer asettui synnyinseudulleen Heilbronniin, jossa hän aloitti vauraan lääkärintyön ja toimi erilaisissa kansalaisviroissa. Vuonna 1842 hän meni naimisiin Wilhelmine Regine Caroline Ctossin kanssa; avioliitosta syntyi seitsemän lasta, joista viisi kuoli lapsenkengissä. Mayer säilytti konservatiivisen asemansa vuoden 1848 vallankumouksen aikana, ja tämä kanta johti siihen, että kapinalliset pidättivät hänet lyhyeksi aikaa ja hänen veljensä Fritz etääntyi pysyvästi. Masentuneena näistä tapahtumista ja siitä, ettei hän saanut tunnustusta tieteellisestä työstään, Mayer yritti itsemurhaa toukokuussa 1850. Aikana 1850-luvun alussa hän kärsi toistuvia kohtauksia mielenvikaisuus, joka edellytti useita vankeutta, mielisairaaloissa Göppingen, Kennenburg, ja Winnenthal. Vasta vuoden 1860 jälkeen Mayer sai vähitellen kansainvälistä tunnustusta, hän kuoli Heilbronnissa tuberkuloosiin vuonna 1878.
ennen Jaavan-matkaansa Mayer oli osoittanut paljon kiinnostusta tieteeseen, mutta vähän luovaa kykyä. Innostuneena uudesta voimankäyttöajatuksestaan Mayer sävelsi teoksensa ”Ueber die quantitative und qualitative Bestimmung der Kräfte” heti Heilbronniin palattuaan. Tässä asiakirjassa Mayer haparoi kohti filosofinen ja matemaattinen ilmaus hänen uusi käsite voimassa. Vaikka hän myöhemmin muuttanut matemaattisia ja fyysisiä ilmaisuja ajatuksia, joita hän käytti tässä ensimmäisessä asiakirjassa, filosofinen ja käsitteellinen ilmaisuja pysyi lähes muuttumattomana hänen myöhemmin työtä.
Mayer vakuutti, että tieteen tehtävä on jäljittää kaikki ilmiöt takaisin niiden ensimmäisiin syihin. Logiikan lait vakuuttavat, että jokaista muutosta kohti on olemassa ensimmäinen syy (Ursache), jota kutsutaan voimaksi (Kraft). Me havaitsemme maailmassa ” jännitteitä ”tai” eroavaisuuksia”, kuten avaruudellista erottumista tai kemiallista eroa, joka vallitsee kaiken aineen välillä. Tämä jännitys on itsessään voima, ja sen vaikutus on estää kaikkia kappaleita yhdistymästä nopeasti matemaattiseksi pisteeksi. Nämä jännitysvoimat ovat tuhoutumattomia, ja niiden summa maailmankaikkeudessa on vakio. Aivan kuten kemia on aineen tiede, niin fysiikkakin on voimien tiede. Aivan kuten kemia olettaa, että massa pysyy vakiona jokaisessa reaktiossa, riippumatta siitä, mitä kvalitatiivisia muutoksia aine saattaa tehdä, niin fysiikan on myös oletettava, että voimat säilyvät kvantitatiivisesti riippumatta siitä, mitä konvertaatioita tai kvalitatiivisia muutoksia ne voivat käydä läpi.
vaikka Mayerin matemaattis-fysikaalinen selonteko hänen ajatuksistaan oli hyvin omaperäinen, se oli myös melko hämärä ja paljasti, ettei hän tuntenut mekaniikan periaatteita. Mayer tarkasteli ensin liikkuvaa hiukkasta ja väitti, että sen ”liikemäärän” mitta on sen massa kertaa sen nopeus. Tämän jälkeen hän piti erikoistapauksena kahta hiukkasta, joista jokaisella on massa m ja nopeus c ja jotka lähestyvät toisiaan suoralla linjalla. Liikevoiman” kvantitatiivinen määritys ” on 2mc. ”Kvalitatiivinen määritys” on kuitenkin muodollisesti nolla, koska liikkeet ovat yhtä suuret ja vastakkaiset; tämä Mayer ilmaistuna symboliikalla 02mc. Elleivät hiukkaset ole täysin elastisia, läsnä olevan liikevoiman” kvantitatiivinen määritys ” on pienempi törmäyksen jälkeen kuin ennen törmäystä; täysin epäelastisilla panikkeleilla se on nolla törmäyksen jälkeen. Liikkeenä esiintyvä voima ei koskaan häviä, Mayer vaati; pikemminkin osa siitä ”neutraloituu” törmäyksessä ja näkyy lämpönä. Tästä väitteestä Mayer yleisti hämärästi, että kaikki lämpö voidaan ajatella yhtä suuriksi ja vastakkaisiksi liikkeiksi, jotka neutraloivat toisensa, ja että 02mc on jotenkin universaali matemaattinen lauseke lämpövoimalle. Lopuksi Mayer osoitti, miten yleisemmässä tapauksessa, jossa törmäävät hiukkaset eivät ole suorassa linjassa, voimien paralletogrammia voidaan käyttää sen määrittämiseksi, kuinka paljon liikevoima olisi törmäyksessä ”neutraloitu”.
saatuaan valmiiksi ”Ueber die … Bestimmung der Kräfte” Mayer toimitti sen Annalen der Physik und Chemielle julkaistavaksi. Päätoimittaja Poggendorff ei välittänyt lehdestä,eikä sitä painettu. Vaikka hän oli vihainen ja pettynyt, Mayer tuli nopeasti tietoiseksi rajoituksista, translitteratio ja heti asettaa itsensä opiskelu fysiikkaa ja matematiikkaa. Elokuun 1841 ja maaliskuun 1842 Mayer havaitsi, että mv2, ei mv on oikea toimenpide määrä liikettä ja että tämä muoto voima on sama kuin vis viva, mekaniikka. Hän liitti löydön toiseen tutkielmaansa ”Bemerkungen uberdie Kräfte der unbeliebten Natur”, jonka hän oli julkaissut Liebigin Annalen der Chemie-lehdessä toukokuussa 1842.
tässä toisessa tutkielmassa Mayer laati teoriansa käsitteellisen perustan ja tutki sanojensa mukaan termin ”voima” täsmällistä merkitystä, kuten edellisessä tutkielmassa, Mayer päätteli, että voimat ovat ensimmäisiä syitä; näin ollen laki causa aequat effectum vakuuttaa meille, että voima on kvantitatiivisesti tuhoutumaton. Voimat ovat aineen tavoin esineitä, jotka pystyvät omaksumaan erilaisia muotoja ja jotka ovat tuhoutumattomia. Voimat eroavat aineesta vain siksi, että ne ovat mahdottomia.
esittäessään edellisessä tutkielmassaan mainittua ajatusta Mayer väitti, että kahden kappaleen spatiaalinen erottaminen on itsessään voima. Tätä voimaa hän kutsui nimellä ”fallforce” (Fallkraft). Jos yksi kappale on maa ja toinen kappale on lähellä maan pintaa, putoamisvoima voidaan kirjoittaa md, m on kappaleen paino ja d sen korkeus. Varsinaisessa putoamisessa putoamisvoima muuttuu liikkeen voimaksi. Mayer ilmaisi tämän muunnoksen muodossa md = mc2, jossa c on vetokyky, jonka kappaleen paino m laskee etäisyyden d Maan pinnalle.
tämän putoamisvoiman käsitteen perusteella. Mayer päätteli, että painovoima ei ole lainkaan voima vaan ”aineen ominaisuus.”Gravitaatio ei voi olla voima, Mayer perusteli, koska se ei ole riittävä liikkeen syy; painovoiman lisäksi putoamisen edellytyksenä on avaruudellinen erkaantuminen. Jos painovoima olisi voima, se olisi voima, joka tuottaa jatkuvasti vaikutuksen ilman, että se kuluttaa itseään.; tämä kuitenkin rikkoisi voimankäytön säilyttämisen periaatetta. Koko kaikki hänen myöhemmin papereita ja kirjeitä Mayer kiinni vankkumattomasti tähän asemaan. Hän väitti jatkuvasti, että entiteetti ”voima” sen Newtonilaisessa merkityksessä on nimetty epäloogisesti ja harhaanjohtavasti, minkä vuoksi sille olisi otettava käyttöön toinen termi. Sana ”voima” tulisi varata konversioissa säilyvälle olennaiselle, määrälliselle kokonaisuudelle. Vielä sen jälkeen, kun fysiikka myöhemmin omaksui termin ”energia” kuvaamaan Mayerin vahvuuskäsitystä, Mayer jatkoi, että ajatus voimasta säilyvänä entiteettinä oli käsitteellisesti ennen newtonilaista entiteettiä ja että näin ollen perinteinen nimi ”voima” olisi pitänyt varata hänen omalle vahvuuskäsitykselleen.
keskusteltuaan vuonna 1842 julkaisemassaan tutkielmassa putoamisvoiman ja liikevoiman interconvertibility-periaatteesta Mayer totesi, että liikkeen on usein havaittu katoavan tuottamatta vastaavaa määrää muuta liikettä tai putoamisvoimaa. Näissä tapauksissa liike muuttuu erilaiseksi voiman muodoksi, nimittäin lämpö, Putoamisvoima, liike ja lämpö ovat yhden tuhoutumattoman voiman eri ilmentymiä, ja näin ollen ne ylläpitävät selviä määrällisiä suhteita keskenään. Tämä tarkoittaa, Mayer totesi, että on olemassa luonnossa jatkuva numeerinen arvo, joka ilmaisee mekaanisen ekvivalentin lämpöä. Hän totesi, että tämä arvo on 365 kilogrammaa-metriä kilokaloria kohti; toisin sanoen putoamisvoima yhden kilogramman massassa, joka on nostettu 365 metriä, on yhtä suuri kuin Lämpövoima, joka tarvitaan nostamaan yksi kilogramma vettä yhden asteen verran.
vaikka Mayerin vuoden 1842 paperi vain totesi lämmön mekaanisen ekvivalentin antamatta sen derivointia, myöhemmät paperit antoivat myös hänen menetelmänsä. Olkoon x se lämpömäärä kaloreissa, joka tarvitaan yhden kuutiosenttimetrin ilman nostamiseen 0° C: sta 1°: seen vakiotilavuudessa. Saman kuutiosenttimetrin ilman nostaminen yhden asteen verran vakiopaineessa vaatii suuremman määrän lämpöä, sanokaamme x + y, koska tilavuuden laajenemisessa on tehtävä työtä vakiopainetta ylläpitävää voimaa vastaan. Jos tämä jälkimmäinen laajennus tapahtuu elohopeapylvään alla, ylimääräinen lämpö y menee elohopeapylvään nostamiseen. Näin ollen jos P on paino, elohopean sarake ja h on etäisyys, että se on nostettu laajennus, voimme kirjoittaa y = ph; ongelma on löytää y. julkaistuista tiedoista Mayer tiesi, että 3.Tarvitaan 47 × 10-4 kaloria, jotta voidaan nostaa yksi kuutiosenttimetri ilmaa yhden asteen celsiusasteessa 1 033 gm: n vakiopaineessa./cm.2 (eli 76 cm. elohopeasta); siten x + y = 3,47 × 10-4 kaloria. Hän tiesi myös tietojen Dulong, että suhde erityisiä heats ilman vakio tilavuus ja vakiopaine on 1/1.421, joten x / (x + y) = 1 / 1.421. Tietäen X + y: n arvon Mayer löysi silloin helposti y 1,03 × 10-4 kaloria. Koska laajenemisen tiedettiin nostavan elohopeapylvästä 1/274 senttimetriä, Mayerilla oli tällöin yhtälölle y = ph.
1.03 × 10-4cal. = 1 033 gm. × 1/274 cm.
näiden lukujen pienenemisestä saatiin yhtälö 1 kilokalori = 365 kilogrammaa metriä.
Mayerin derivointi lämmön mekaanisesta ekvivalentista oli niin tarkka kuin ominaislämpöjen suhteelle valittu arvo sallisi. Mayer ’ s derivointi perustuu oletukseen, että hänen kuutiosenttimetrin ilmaa ei tee sisäistä työtä aikana vapaa laajeneminen, toisin sanoen, että kaikki lämpö y menee nostaa elohopeapatsas. Vaikka vuonna 1842 Mayer jo tiesi kokeellinen tulos, jonka Gay-Lussac, joka olisi perusteltu tämän oletuksen, hän ei vedota siihen julkisesti vasta kolme vuotta myöhemmin (1845).
vuoden 1842 paperi esitti Mayerin lopullisen näkemyksen voiman säilyttämisestä ja vahvisti hänen vaatimuksensa ensisijaisuudesta; historiallisesti paperi tarjoaa myös käsityksen prosesseista, joiden kautta Mayer päätyi teoriaansa. 1840-luvulla useat eurooppalaiset tiedemiehet ja insinöörit muotoilivat ajatuksia, jotka viittasivat energian säilyttämiseen. Useat eri intressit vaikuttivat näihin muotoiluihin. Näistä eduista oli kasvava huoli kanssa tehokkuutta höyrykoneiden ja monia uusia muuntaminen prosesseja, jotka olivat löytäneet sähköä, magnetism, ja kemia. Mayer ’s early papers näytä vähän kiinnostusta näitä ongelmia, mutta sen sijaan ehdottaa, että filosofinen ja käsitteellinen näkökohdat suurelta osin ohjannut Mayer’ s theorizing. Yksi näistä seikoista oli hänen jatkuva voiman ja syyn tunnistamisensa; toinen oli hänen intuitiivinen käsityksensä voimassa oleellisena, kvantitatiivisena entiteettinä. Näiden Mayerin ajatusten lähde ja niiden suhde Saksan tieteen ja filosofian laajempaan kontekstiin ovat edelleen ratkaisemattomia historiallisia ongelmia. Molemmat käsitteet vaikuttavat olleen saksalaiselle tieteelle ainutlaatuisia ja saaneet Mayerin tulkitsemaan tuttuja ilmiöitä radikaalisti uudella tavalla. Esimerkki tästä tulkinnasta voidaan nähdä tapahtumissa, jotka ilmeisesti johtivat Mayerin alun spekulaatioihin voimankäytöstä.
monien muiden säilymisperiaatteen muotoilijoiden tavoin Mayer päätyi teoriaansa fysiologisten, ei fysikaalisten pohdintojen kautta. Päästäessään Jaavalle vastikään saapuneiden eurooppalaisten merimiesten verta heinäkuussa 1840 Mayeriin oli tehnyt vaikutuksen heidän laskimoverensä yllättävä punoitus. Mayer syytti punaisuutta tropiikin epätavalliseen kuumuuteen. Koska pienempi aineenvaihdunnan palamisnopeus riittäisi ylläpitämään ruumiinlämpöä, elimistö poisti vähemmän happea punaisesta valtimoverestä. Mayerille tämä havainto oli merkittävä vahvistus kemialliselle teorialle eläinten lämmöstä, ja hän yleistikin nopeasti, että elintarvikkeiden hapettuminen on ainoa mahdollinen eläinten lämmön lähde. Kun eläintalous käsitettiin voiman muuntamisprosessiksi—jonka panoksen ja kulun on aina oltava tasapainossa-Mayer ymmärsi, että elintarvikkeissa piilevä kemiallinen voima on ainoa panos ja että tämä panos voidaan ilmaista määrällisesti elintarvikkeen hapettumisesta syntyvänä lämpönä. Tähän pisteeseen Mayerin päättely poikkesi vain vähän nykyajan fysiologisesta teoriasta, mutta kun se saavutettiin, Mayer eteni käsitteelliseen harppaukseen, joka oli paljon pidemmälle kuin mitkään hänen käytössään olevat tosiasiat. Hän päätti, että ei ainoastaan eläimen suoraan ruumiinlämpönä tuottama lämpö, vaan myös se lämpö, joka syntyy välillisesti eläimen lihasvoimasta johtuvasta kitkasta, täytyy tasapainottaa tätä kemiallista voimaa vastaan. Lihasvoima ja myös ruumiinlämpö on johdettava ruoassa piilevästä kemiallisesta voimasta. Jotta eläimen voimansaanti ja voimankäyttö olisivat tasapainossa, kaikki nämä voiman ilmenemismuodot on säilytettävä kvantitatiivisesti kaikissa niissä voimamuunnoksissa, joita tapahtuu eläimen kehossa. Tämä päättely, kuitenkin hedelmällistä, näytti levätä suurelta osin Mayer ’ s ennakkokäsitys käsite voimassa ja muuntaminen pikemminkin kuin mitään empiirisiä havaintoja.
heti sen jälkeen, kun hän oli palannut Java Mayer oli suunnitellut paperin fysiologia, joka olisi esitetty nämä ajatukset, mutta hän tarkoituksella lykännyt paperin, jotta ensin luoda asianmukainen fyysinen perusta teorialle. Ottaa tehnyt niin, translitteratio, 1842, hän julkaisi yksityisesti Heilbronn vuonna 1845 Die organische Bewegung in ihrem Zusammenhang mit dem Stoffwechsel, hänen kaikkein alkuperäinen ja kattava paperi. Tässä työssä Mayer jälleen esitetään fyysinen perusta hänen teoriassa, tällä kertaa laajentamalla ihanne voimassa säilyttämistä magneettisia, sähköisiä ja kemiallisia voimia. Die organische Bewegungissa hän kuvasi orgaanisen maailman perusvoimakäännytyksiä. Kasvit muuttavat auringon lämmön ja valon piileväksi kemialliseksi voimaksi; eläimet kuluttavat tätä kemiallista voimaa ravintona; Eläimet muuntavat tämän voiman ruumiinlämmöksi ja mekaaniseksi lihasvoimaksi elintoiminnoissaan.
Mayer halusi Die organische Bewegungilla paitsi vahvistaa voiman säilymisen fysiologian perustaksi, myös kumota orgaanisen kemistin Liebigin näkemykset. Vuonna 1842 Liebig oli julkaissut vaikutusvaltaisen ja kiistellyn kirjansa ”Die Thierchemie oder die organische Chemie in ihrer Anwendung auf Physiologie und Pathologie”. Tässä työssä Liebig oli tullut ulos kuin mestari kemiallisen teorian eläinten lämpöä, jota Lavoisier ja Laplace oli ensimmäinen ehdotus vuonna 1777. Liebig päätteli paljolti samoin kuin Mayer oli tehnyt, että mistä tahansa muusta lähteestä kuin ruoan hapettumisesta tuotettu eläinten lämpö oli samaa kuin voiman tuottaminen tyhjästä. Siksi hän päätteli, että ruoan hapettuminen on ainoa eläinten lämmön lähde. Liebig uskoi myös, että lihasvoima johdettiin lopulta kemiallisesta voimasta välikäden kautta, joka paikallistettiin lihaskudoksen proteiiniaineisiin. Hyvin tietoinen Liebigin tutustumisesta vuoden 1842 tutkielmaansa, Mayer piti Die organische Chemietä mahdollisena plagiointina ja selvänä uhkana prioriteetilleen. Hänen Die organische Bewegung Mayer liittyi Liebigin kanssa puolustamaan kemiallista teoriaa eläinten lämmöstä, mutta sitten hän ryhtyi kumoamaan Liebigin muita näkemyksiä aina kun se oli mahdollista.
Mayer aloitti hyökkäyksensä Liebigiä vastaan arvostelemalla Liebigin usein turvautumista vitalismiin. Elinvoima palveli Liebigin teorian mukaan eri toimintoja, joiden tärkein tehtävä oli estää elävää ruumista alkamasta itsestään mädäntyä, sen kudosten ollessa jatkuvasti hapen ja kosteuden läsnä. Mayer kiisti, että mätäneminen tapahtuisi kudoksissa niin spontaanisti kuin Liebig oli olettanut. Mayer väitti, että jos mätänemistä tapahtuisi, mädäntyvät osat kulkeutuisivat kuitenkin vereen yhtä nopeasti kuin ne alkaisivat mädäntyä. Näin ollen elinvoimaisen voiman esittäminen ei ollut pelkästään epätieteellistä, se oli tarpeetonta.
Liebig oli väittänyt edelleen, että vaikka tärkkelys ja sokeri hapettuvat veressä lämmön tuottamiseksi, vain proteiinia sisältävä lihaskudos voi käydä läpi kemiallisen muutoksen, joka on välttämätön mekaanisen lihasvoiman tuottamiseksi. Nämä muutokset tapahtuvat siis lihaksessa, eivät veressä; lihas kuluttaa itsensä kirjaimellisesti rasituksessa. Tätä väitettä vastaan Mayer käytti lämmön mekaanista ekvivalenttiaan sen lihaskudoksen määrän laskemiseen, joka on kulutettava päivittäin työeläimen ponnistusten tukemiseksi. Mayer väitti, että suuri määrä assimilaatiota, joka oli tarpeen jatkuvasti tuon menetyksen korvaamiseksi, teki Liebigin teoriasta parhaimmillaankin epätodennäköisen. Hän päätteli, että tuntui järkevimmältä olettaa kaiken hapettumisen tapahtuvan veressä riippumatta vapautuneen voiman muodosta ja sijainnista. Lopussa hänen 1845 paperin Mayer lopulta sovittaa yhteen tärkeimmät havainnot klassisen ärtyneisyys teoriassa hänen oma hypoteesi ja väitti riippuvuus supistumiskykyinen voimassa, kun verenkiertoa.
Die organische Bewegung ei juurikaan vaikuttanut saksalaisten fysiologiaan, vaikka Mayerin hyökkäys Liebigin elinvoimaa vastaan sai innostuneen vastaanoton ja teos sai useita myönteisiä arvioita. Vuoden 1845 jälkeen Liebigin nuoremmat opetuslapset luopuivat vaivihkaa spekulaatioistaan elinvoiman suhteen, paljolti niin kuin Mayer oli ehdottanut. Kysymys lihasten hajoamisesta pysyi kiistanalaisena fysiologien keskuudessa, vaikka vuoteen 1870 mennessä oltiin yksimielisiä siitä, että hiilihydraattien hapettuminen proteiinien lisäksi edesauttoi lihasenergian tuotantoa. Mayerin kirjoituksilla ei ollut juurikaan suoraa vaikutusta kumpaankaan kehitykseen.
heti fysiologiaa käsittelevän tutkielmansa julkaisemisen jälkeen Mayer sovelsi voimasäilytysteoriaansa toiseen kriittiseen ongelmaan, jota hän oli käsitellyt epätyydyttävästi vuonna 1841: auringon lämmön lähde. Vuonna 1846 hän esitti aurinkolämmön selityksen, jonka hän sisällytti Pariisin Akatemialle toimitettuun muistelmateokseen ”Sur la production de la lumiére et de la chaleur du soleil” ja laajennettuun Beiträge zur Dynamik des Himmels in populärer Darstellungen, joka julkaistiin yksityisesti Heilbronnissa vuonna 1848. Osoitettuaan näissä papereissa, että mikään kemiallinen palaminen ei riitä ylläpitämään auringon valtavaa säteilyä, Mayer esitti niin sanotun ”meteorihypoteesin” auringon lämmöstä. Mayer spekuloi, että ainetta, lähinnä meteorien muodossa, tulee päivittäin aurinkokuntaan valtavia määriä ja alkaa kiertää Aurinkoa. Kitka luminiferooisen eetterin kanssa saa tämän aineen vähitellen kiertymään aurinkoon kohtuuttomilla nopeuksilla. Osuessaan aurinkoon tämä aine luovuttaa liike-energiansa valona ja lämpönä. Mayer käytti mekaanista lämmön ekvivalenttiaan osoittaakseen, että jokainen aurinkoon osuva massayksikkö tuottaisi neljästätuhannesta kahdeksantuhanteen kertaa niin paljon lämpöä kuin vastaavan massan hiilen palaminen tuottaisi. Jos siis oletetaan, että aurinkoon putoavan aineen määrä on riittävän suuri, tämä prosessi voi ylläpitää auringon kokonaislämpötehoa.
vuoden 1850 jälkeen meteoriittihypoteesi sai laajaa valuuttaa pitkälti niiden teorian versioiden vuoksi, jotka Waterston ja William Thomson kehittivät Mayerista riippumatta. Yleisen hyväksynnän saaneen ja pitkälle vuosisadalle säilyneen aurinkolämmön selityksen esitti kuitenkin Helmholtz vuonna 1854 pitämässään suositussa luennossa ”Ueber die Wechselwirkung der Naturkräfte und die darauf bezüglichen Ermittlungen der Physik.”Helmholtzin mukaan auringon lämpöä ylläpitää auringon massan asteittainen jäähtyminen ja supistuminen. Kun auringon tiheys kasvaa, auringon aine luovuttaa potentiaalienergiansa suoraan lämpönä. Vaikka kyseessä ei ollut varsinainen meteoriittihypoteesi, Helmholtzin selitys auringon lämmöstä muistutti monessa suhteessa Mayerin selitystä. Mayer ’s hypoteesi on voinut vaikuttaa Helmholtz muotoilussa Oman hypoteesin, sillä 1854 Helmholtz tiesi Mayer’ s 1848 translitteratio ja oli keskustellut siitä hänen 1854 luento vähän ennen kuin esitetään hänen omia näkemyksiään alkuperästä aurinkoenergian.
Mayer ’ s astronomical papers elvytti myös toisen hypoteesin, jonka oli määrä tulla tärkeäksi vuoden 1850 jälkeen. Vuonna 1848 julkaistussa Dynamik des Himmelsissä ja vuonna 1851 julkaisemassaan muistelmateoksessa ”De l’ influence des marées sur la rotation de la terre” Mayer osoitti, että vuorovesikitka kääntää maapallon vuorovesisferoidin pääakselin noin kolmekymmentäviisi astetta maan ja kuun välisestä linjasta. Siksi Kuun vetovoimassa on maan pyörimisliikkeessä jatkuvasti hidastuva pari, joka vähitellen haihduttaa maan pyörimisenergian lämpönä.
vaikka tämä määrä on pieni, se on havaittavissa. Vedoten Laplace, Mayer totesi, että perusteella tietoja antiikin eclipses, pituus päivä, ja siten nopeus kierto maapallon, voidaan osoittaa olleen vakio, sisällä .002 sekuntia viimeisen 2 500 vuoden aikana. Tämä vuorovesikitkan aiheuttaman ennustetun hidastumisen havaitsematta jättäminen viittasi Mayerin mukaan kompensoivaan ilmiöön. Hän löysi tämän geologiasta. Vuoteen 1848 mennessä monet geologit uskoivat, että maa oli alun perin tiivistynyt sulaksi massaksi ja siitä lähtien jäähtynyt määrittelemättömällä nopeudella. Tämä teoria oli kriittisen vaikea, sillä jäähtymisen olisi pitänyt saada aikaan maan supistuminen, mikä puolestaan olisi kiihdyttänyt sen pyörimistä. Tällaista kiihtyvyyttä ei voitu havaita, ja Laplace oli jo käyttänyt päivän näennäistä pysyvyyttä todistaakseen, ettei viimeisen 2500 vuoden aikana ole voinut tapahtua viittätoista senttimetriä suurempaa supistumista. Tässä vaiheessa Mayer esitti rohkeasti hypoteesin, jonka mukaan maapallon pyörimisliikkeen hidastuminen kompensoituu jäähtymisestä ja supistumisesta johtuvalla kiihtyvyydellä. Mayer huomautti, että tämä oletus pelasti molemmat hypoteesit ja sovitti molemmat yhteen päivän havaitun pysyvyyden kanssa. Ennustettu jälkeenjääneisyys .Mayer osoitti, että 0625 sekuntia 2500 vuodessa mahdollistaisi maan säteen supistumisen 4,5 metrillä.
Mayerin spekulaatioiden vaikutusta on vaikea arvioida; vuoden 1848 tutkielmaa ei juurikaan luettu, kun taas muistelmia Pariisiin oli kerrottu, mutta ei painettu. Vuonna 1858 Ferrel julkaisi samankaltaisen hypoteesin, ilmeisesti Mayerista riippumatta, ja totesi, että vuoroveden hidastuminen ja maan supistuminen saattavat aiheuttaa kompensoivia muutoksia maan pyörimisliikkeeseen. Vuonna 1865 Delaunay vetosi vuorovesikitkaan selittääkseen äskettäin löydetyn epätasa-arvon Kuun liikkeessä ja totesi, että vuorovesikitkan hypoteesi oli jo muotoiltu useissa painetuissa teoksissa.
Dynamik des Himmels merkitsi Mayerin luovan uran loppua, sillä hänen lukuisat myöhemmät kirjoituksensa olivat pääasiassa suosittuja tai retrospektiivisiä. Tässä vaiheessa Mayer oli saanut lähes mitään tunnustusta tärkeitä tieteellisiä piireissä, ja tämä pettymys oli lisätty turhautumista nähdä muita miehiä itsenäisesti etukäteen ideoita samanlainen kuin hänen oma. Liebig oli ennakoida monet Mayer näkemyksiä vuonna 1842, ja vuonna 1845 Karl Holtzmann computed mekaaninen vastaava lämpöä ilman viittausta Mayer. Vuonna 1847 Helmholtz esitetään täydellinen matemaattinen kohtelu voimassa säilyttämistä hänen translitteratio Ueber die Erhaltung der Kraft. Mayerin tärkein kilpailija oli Joule, ja vuonna 1848 Mayer ajautui hänen kanssaan etupiirikiistaan, jota käytiin pääasiassa Pariisin akatemian kautta. Vaikka kiista jäi tuloksettomaksi, se sai myöhemmin katkeria kansallismielisiä sävyjä, kun muut tutkijat tarttuivat riitaan.
vuoden 1858 jälkeen Mayerin onni koheni. Helmholtz ilmeisesti luki Mayerin varhaisia papereita noin 1852, ja sen jälkeen hän väitti Mayerin ensisijaiseksi omassa laajalti luetussa teoksessaan. Myös Clausius piti Mayeria deferentiaalisesti suojeluperiaatteen perustajana ja alkoi vuonna 1862 noudattaa tätä. Clausiuksen kautta Mayer sai yhteyden Tyndalliin, josta tuli nopeasti Mayerin Englannin mestari prioriteettikiistassa Joulen, Thomsonin ja Taitin kanssa. 1860-luvulla monet Mayerin varhaisista artikkeleista käännettiin englanniksi, ja vuonna 1871 Mayer sai Royal Societyn Copley-mitalin. Vuonna 1870 hänet äänestettiin Pariisin tiedeakatemian vastaavaksi jäseneksi ja hänelle myönnettiin Prix Poncelet.
vaikka tiedemaailma lionisoi Mayerin ennen hänen kuolemaansa vuonna 1878, todellisuudessa hänellä oli vain vähän vaikutusvaltaa eurooppalaiseen tieteeseen. Jokaisella alalla, jolla hän työskenteli hänen tärkeimmät ideat olivat myöhemmin muotoiltu itsenäisesti muut ja olivat vakiintuneita tieteen ennen hänen oma panos oli tunnustettu. Aikana, jolloin Saksan tiede oli nopeasti tulossa ammattimaistunut, Mayer pysyi perusteellinen diletante. Hän suoritti lähes mitään kokeita, ja vaikka hän oli tarkka, numeerinen puolestaan mielessä, hän ei täysin ymmärtänyt matemaattista analyysiä eikä koskaan käyttänyt sitä hänen papereita. Hänen tieteellinen tyylinsä, hänen asemansa tiedeyhteisön ulkopuolisena ja hänen institutionaalisen sitoutumisensa puute olivat kaikki tekijöitä, jotka rajoittivat Mayerin pääsyä vaikutusvaltaisiin lehtiin ja kustantamoihin ja vaikeuttivat hänen ajatustensa hyväksymistä. Mayer oli käsitteellinen ajattelija, jonka nerokkuus piili hänen hypoteesiensa rohkeudessa ja kyvyssään syntetisoida muiden työtä. Mayer itse asiassa omasi vain yhden luovan idean—hänen ymmärryksensä voiman luonteesta-mutta hän sinnikkäästi jatkoi tätä oivallusta ja eli nähdäkseen sen vakiintuneen fysiikassa energian säilymisen periaatteeksi.
bibliografia
Mayerin tärkeimmät tieteelliset teokset on koottu Jacob J. Weyrauchin teokseen toim., Die Mechanik der Wärme, 3rd ed. (Stuttgart, 1893). Mayerin kirjeistä, lyhyistä papereista ja muista hänen uraansa liittyvistä asiakirjoista otettiin uusintapainos nimellä Jacob J. Weyrauch, toim., Kleinere Schriften und Briefe von Robert Mayer (Stuttgart, 1893). Molemmissa teoksissa Weyrauch tarjoaa paitsi laajan nn: n. ja selostus, mutta myös perusteellinen biog. Mayerista. Muita Mayerin uraan ja perhetaustaan liittyviä dokumentteja on mukana muistelmateoksessa vol., Helmut Schmolz ja Hubert Weckbach, toim., J. Robert Mayer, Sein Leben und Werk in Dokumenten (Weissenhorn, 1964).
Mayerin olemassa olevat Elämäkerrat pyrkivät whiggiläisyyteen; yksi paremmista on S. Friedländer, Julius Robert Mayer (Leipzig, 1905). Mayerin asemasta energian säilymisen periaatteen muotoilussa ja hänen työnsä eurooppalaisesta kontekstista, katso Thomas S. Kuhn,” Energy Conservation as an Example of Simultaneous Discovery, ” Marshall Clagett, toim., Kriittisiä ongelmia tieteen historiassa (Madison, Wis., 1959), 321–356. Mayerin käsityksiä voimasta ja syy-yhteydestä käsittelee B. Hell in” Robert Mayer”, Kantstudien, 19 (1914), 222-248. Vaikka hän ei mainitse Mayeria, Frederic L. Holmes käsittelee introssaan saksalaisen fysiologian miljöötä 1840-luvulla. Liebigin Eläinkemiaan. toim. (New York, 1964). On Mayer rooli astrophysical spekulaatioita nähdä Agnes M. Clerke, suosittu historia tähtitieteen aikana yhdeksästoista luvulla, 3rd ed. (Lontoo, 1893), esp. 332–334, 376–388.
R. Steven Turner
