(Heilbronn, Württemberg, Duitsland, 25 November 1814-Heilbronn, 20 maart 1878)
fysica, fysiologie.Robert Mayer was een van de eerste formuleerders van het principe van energiebesparing. Zijn vader, Christian Jakob Mayer, had een bloeiende apothekerszaak in Heilbronn en trouwde met Katharina Elisabeth Heermann, dochter van een Heilbronn boekbinder. Het echtpaar had drie zonen, van wie Robert de jongste was; beide oudere broers volgden het beroep van hun vader.Mayer volgde tot 1829 het klassieke Gymnasium in Heilbronn, waarna hij overstapte naar het Evangelisch theotogieseminarie in Schöntal. Hoewel hij een middelmatige student was, slaagde hij in 1832 voor de Abitur en schreef hij zich in aan de medische faculteit van de Universiteit van Tübingen. In februari 1837 werd hij gearresteerd en van de universiteit verbannen voor deelname aan een geheime studentenvereniging. Het jaar daarop werd Mayer toegelaten tot het doctoraat in de geneeskunde, en in 1838 slaagde hij ook voor de staat medische onderzoeken met onderscheiding. In de winter van 1839-1840 bezocht Mayer Parijs en diende van februari 1840 tot februari 1841 als arts op een Nederlands koopvaardijschip op een reis naar Oost-Indië. Terwijl in Djakarta, Java, bepaalde fysiologische observaties overtuigd Mayer dat beweging en warmte waren interconvertibele manifestaties van een enkele, onverwoestbare kracht in de natuur, en dat deze kracht werd kwantitatief bewaard in elke conversie. Mayer werd geïnspireerd en af en toe geobsedeerd door dit inzicht. Hij werkte zijn idee verder uit in verschillende wetenschappelijke artikelen die hij publiceerde in de jaren 1840 na zijn terugkeer naar Duitsland.Mayer vestigde zich in zijn geboorteland Heilbronn, waar hij een welvarende medische praktijk aannam en diverse burgerfuncties bekleedde. In 1842 trouwde hij met Wilhelmine Regine Caroline Ctoss; uit het huwelijk kwamen zeven kinderen voort, waarvan Vijf op jonge leeftijd stierven. Mayer behield een conservatieve positie tijdens de revolutie van 1848, en deze positie leidde tot zijn korte arrestatie door de opstandelingen en tot een blijvende vervreemding van zijn broer Fritz. Depressief door deze gebeurtenissen en door het niet verkrijgen van erkenning voor zijn wetenschappelijk werk, Mayer probeerde zelfmoord in mei 1850. In het begin van de jaren 1850 kreeg hij steeds vaker te maken met krankzinnigheid, waardoor hij meerdere keren moest worden opgesloten in de opvangcentra van Göppingen, Kennenburg en Winnenthal. Pas na 1860 kreeg Mayer geleidelijk internationale erkenning, hij stierf in Heilbronn aan tuberculose in 1878.Voor zijn reis naar Java had Mayer veel interesse getoond in wetenschap, maar weinig creatief vermogen. Vlak na zijn terugkeer in Heilbronn componeerde Mayer zijn “ueber die quantitative und qualitative Bestimmung der Kräfte”. In dit artikel betast Mayer naar een filosofische en wiskundige uitdrukking van zijn nieuwe concept van kracht. Hoewel hij later de wiskundige en fysische uitdrukkingen van de ideeën die hij gebruikte in dit eerste artikel veranderde, bleven de filosofische en conceptuele uitdrukkingen vrijwel ongewijzigd in zijn latere werk.Volgens Mayer is het de taak van de wetenschap om alle verschijnselen terug te voeren tot hun eerste oorzaken. De wetten van de logica verzekeren ons dat er voor elke verandering een eerste oorzaak (Ursache) bestaat, die een kracht (Kraft) wordt genoemd. In de wereld zien we “spanning” of “verschil” zoals ruimtelijke scheiding of chemisch verschil tussen alle materie. Deze spanning is zelf een kracht, en het effect ervan is om te voorkomen dat alle lichamen zich snel verenigen in een wiskundig punt. Deze spanningskrachten zijn onverwoestbaar en hun totaal in het universum is constant. Net zoals chemie de wetenschap van de materie is, zo is natuurkunde de wetenschap van de krachten. Zoals de scheikunde ervan uitgaat dat massa constant blijft in elke reactie, welke kwalitatieve veranderingen de materie ook mag ondergaan, zo moet de fysica er ook van uitgaan dat krachten kwantitatief behouden blijven, ongeacht welke conversies of kwalitatieve veranderingen van vorm ze ook mogen ondergaan.Hoewel Mayer ‘ s wiskundig-fysische uiteenzetting van zijn ideeën zeer origineel was, was het ook vrij onduidelijk en onthulde hij zijn gebrek aan kennis met de principes van de mechanica. Mayer beschouwde voor het eerst een bewegend deeltje en betoogde dat de maat van zijn “hoeveelheid beweging” zijn massa maal zijn snelheid is. Hij beschouwde toen het speciale geval van twee deeltjes, die elk massa m en snelheid c hebben en elkaar op een rechte lijn benaderen. De “kwantitatieve bepaling” van de aanwezige bewegingskracht is 2mc. De” kwalitatieve bepaling ” is echter formeel nul, omdat de bewegingen gelijk en tegengesteld zijn; deze Mayer uitgedrukt door de symboliek 02mc. Tenzij de deeltjes volledig elastisch zijn, zal de” kwantitatieve bepaling ” van de aanwezige bewegingskracht na de botsing minder zijn dan vóór de botsing; voor totaal inelastische pluimen zal deze nul zijn na de botsing. De kracht aanwezig als beweging is nooit verloren, Mayer drong aan; eerder een deel van het is “geneutraliseerd” in de botsing en verschijnt als warmte. Vanuit deze bewering veralgemeende Mayer dat alle warmte kan worden gezien als gelijke en tegengestelde bewegingen die elkaar neutraliseren, en dat 02mc is een of andere manier een universele wiskundige uitdrukking voor de kracht van warmte. Tenslotte liet Mayer zien hoe, in het meer algemene geval waarin de botsende deeltjes niet in een rechte lijn liggen, het parallelogram van krachten kan worden gebruikt om te bepalen hoeveel bewegingskracht bij de botsing zou worden “geneutraliseerd”.Na het invullen van “Ueber die … Bestimmung der Kräfte” diende Mayer het voor publicatie in bij de Annalen der Physik und Chemie. De redacteur Poggendorff negeerde het papier en het werd niet gedrukt. Hoewel hij boos en teleurgesteld was, werd Mayer zich al snel bewust van de beperkingen van de verhandeling en ging hij meteen natuurkunde en wiskunde studeren. Tussen augustus 1841 en maart 1842 ontdekte Mayer dat mv2, niet mv, de juiste maat is voor de hoeveelheid beweging en dat deze krachtvorm identiek is aan de vis viva van de mechanica. Hij nam deze ontdekking op in zijn tweede artikel, “Bemerkungen uberdie Kräfte der unbelebten Natur”, dat hij in mei 1842 had gepubliceerd in Liebig ‘ s Annalen der Chemie.In dit tweede artikel werkte Mayer de conceptuele basis van zijn theorie uit, waarbij hij de precieze betekenis van de term “kracht” onderzocht.net als in het vorige artikel concludeerde Mayer dat krachten de eerste oorzaken zijn; vandaar dat de wet causa aequat effectum ons verzekert dat kracht kwantitatief onverwoestbaar is. Net als materie zijn krachten objecten die in staat zijn verschillende vormen aan te nemen en die onverwoestbaar zijn. Krachten verschillen alleen van materie omdat ze imponderable zijn.In zijn vorige artikel stelde Mayer dat de ruimtelijke scheiding van twee lichamen zelf een kracht is. Deze kracht noemde hij” fallforce ” (Fallkraft). Waar één object de aarde is en het tweede object zich dichtbij het aardoppervlak bevindt, kan de valkracht MD worden geschreven, m is het gewicht van het object en d zijn hoogte. In de werkelijke val wordt de valkracht omgezet in bewegingskracht. Mayer heeft deze conversie uitgedrukt als MD = mc2, waarbij c de vetociteit is die een voorwerp van gewicht m bezit bij het vallen van de afstand d tot het aardoppervlak.
op basis van dit concept van valkracht. Mayer concludeerde dat zwaartekracht helemaal geen kracht is, maar een “kenmerk van de materie.”Zwaartekracht kan geen kracht zijn, Mayer betoogde, omdat het niet de voldoende oorzaak van beweging; naast de zwaartekracht, ruimtelijke scheiding is voorwaarde om te vallen. Als zwaartekracht een kracht was, dan zou het een kracht zijn die constant een effect produceert zonder zichzelf te verteren; dit zou echter in strijd zijn met het beginsel van het behoud van geweld. In al zijn latere papieren en brieven klampte Mayer zich vast aan deze positie. Hij argumenteerde voortdurend dat de entiteit “kracht” in de Newtoniaanse zin onlogisch en misleidend wordt genoemd en dat er daarom een andere term voor moet worden ingevoerd. Het woord “kracht” moet worden voorbehouden aan de wezenlijke, kwantitatieve entiteit die in Conversies wordt behouden. Zelfs nadat de natuurkunde later de term “energie” aannam om Mayer ‘ s concept van kracht te beschrijven, bleef Mayer volhouden dat het idee van kracht als een geconserveerde entiteit conceptueel voorafgaand aan de Newtoniaanse entiteit was en dat daarom de traditionele naam “kracht” gereserveerd had moeten zijn voor zijn eigen concept van kracht.Na het bespreken van de interconvertibiliteit van valkracht en bewegingskracht in zijn artikel uit 1842, merkte Mayer op dat beweging vaak verdwijnt zonder een gelijkwaardige hoeveelheid andere beweging of valkracht te produceren. In deze gevallen wordt beweging omgezet in een andere vorm van kracht, namelijk warmte, Valkracht, beweging en warmte zijn verschillende manifestaties van één onverwoestbare kracht, en daarom onderhouden zij bepaalde kwantitatieve relaties tussen elkaar. Dit betekent, concludeerde Mayer, dat er in de natuur een constante numerieke waarde moet bestaan die het mechanische equivalent van warmte uitdrukt. Hij verklaarde dat deze waarde 365 kilogram-meter per kilocalorie is; dat wil zeggen, de valkracht in een massa van één kilogram verhoogd 365 meter is gelijk aan de warmte-kracht die nodig is om één kilogram water een graad Celsius verhogen.Hoewel Mayer ‘ s artikel uit 1842 slechts het mechanische equivalent van warmte beschreef zonder de afleiding ervan te geven, gaven latere artikelen ook zijn methode. Zij x de hoeveelheid warmte in calorieën die nodig is om een kubieke centimeter lucht te verhogen van 0° C. naar 1° bij constant volume. Om dezelfde kubieke centimeter lucht één graad Celsius bij constante druk te verhogen zal een grotere hoeveelheid warmte nodig zijn, zeg x + y, omdat, in de volumeuitbreiding, werk moet worden gedaan tegen de kracht die constante druk handhaaft. Als deze laatste expansie wordt uitgevoerd onder een kwikkolom, dan zal de extra warmte y gaan in het verhogen van die kwikkolom. Dus als P het gewicht van de Mercurius kolom is en h de afstand is die het in de expansie verhoogt, kunnen we y = ph schrijven; het probleem is om y te vinden. uit gepubliceerde gegevens wist Mayer dat 3.47 × 10-4 calorieën zijn nodig om één kubieke centimeter lucht één graad Celsius te verhogen onder een constante druk van 1.033 gm./cm.2 (dat wil zeggen, 76 cm. kwik); dus x + y = 3,47 × 10-4 calorieën. Hij wist ook uit gegevens van Dulong dat de verhouding van de specifieke warmte van lucht bij constant volume en bij constante druk 1/1.421 is; vandaar x/(x + y) = 1/1.421. Het kennen van de waarde van x + y, Mayer vervolgens gemakkelijk gevonden y 1,03 × 10-4 calorieën. Omdat bekend was dat de uitbreiding de kwikkolom 1/274 centimeter deed stijgen, had Mayer voor de vergelijking y = ph.
1.03 × 10-4cal. = 1.033 gm. × 1/274 cm.
de vermindering van deze cijfers leverde de vergelijking 1 kilocalorie = 365 kilogram-meter op.De afleiding door Mayer van het mechanische equivalent van warmte was zo nauwkeurig als de gekozen waarde voor de verhouding van specifieke warmte mogelijk zou maken. Mayer ‘ s afleiding berust op de veronderstelling dat zijn kubieke centimeter lucht geen intern werk doet tijdens vrije expansie; dat wil zeggen, dat alle warmte y gaat naar de kwikkolom te verhogen. Hoewel Mayer in 1842 al wist van een experimenteel resultaat van Gay-Lussac dat deze veronderstelling zou onderbouwen, deed hij er pas drie jaar later (1845) een beroep op.Het artikel van 1842 schetste Mayer ‘ s definitieve visie op het behoud van geweld en stelde zijn aanspraak op prioriteit vast; historisch geeft het ook inzicht in de processen waardoor Mayer tot zijn theorie kwam. Tijdens de jaren 1840 verschillende Europese wetenschappers en ingenieurs waren het formuleren van ideeën die suggestief waren voor het behoud van energie. Verschillende interesses hebben deze formuleringen beïnvloed. Een van deze Interesses was de groeiende bezorgdheid over de efficiëntie van stoommachines en de vele nieuwe omzettingsprocessen die werden ontdekt in elektriciteit, magnetisme en chemie. Mayer ’s vroege artikelen tonen weinig interesse in deze problemen, maar in plaats daarvan suggereren dat filosofische en conceptuele overwegingen grotendeels geleid Mayer’ s theoretiseren. Een van deze overwegingen was zijn constante identificatie van kracht en oorzaak; een andere was zijn intuïtieve begrip van kracht als een substantiële, kwantitatieve entiteit. De bron van deze ideeën van Mayer en hun relatie tot de bredere context van de Duitse wetenschap en filosofie blijven onopgeloste historische problemen. Beide concepten lijken uniek te zijn geweest voor de Duitse wetenschap en hebben Mayer ertoe gebracht om bekende fenomenen op een radicaal nieuwe manier te interpreteren. Een voorbeeld van deze interpretatie is te zien in de gebeurtenissen die Mayer blijkbaar hebben geleid tot zijn eerste speculaties over krachtbehoud.Net als een aantal andere formuleerders van het conservatieprincipe, werd Mayer tot zijn theorie geleid door fysiologische, niet fysische overwegingen. Mayer was onder de indruk van de verrassende roodheid van hun veneuze bloed, terwijl hij het bloed van Europese matrozen die pas in juli 1840 op Java waren aangekomen, liet vloeien. Mayer schreef deze roodheid toe aan de ongebruikelijke hitte van de tropen. Aangezien een lagere snelheid van metabolische verbranding voldoende zou zijn om de lichaamswarmte te handhaven, haalde het lichaam minder zuurstof uit het Rode slagaderlijke bloed. Deze observatie trof Mayer als een opmerkelijke bevestiging van de chemische theorie van dierlijke warmte, en hij al snel veralgemeend dat de oxidatie van voedsel is de enige mogelijke bron van dierlijke warmte. Het idee van de dierlijke economie als een kracht-omzettingsproces—waarvan de input en outgo altijd in evenwicht moeten zijn—Mayer besefte dat chemische kracht die latent in voedsel is de enige input is en dat deze input kwantitatief kan worden uitgedrukt als de warmte die wordt verkregen uit de oxidatie van het voedsel. Op dit punt verschilde Mayer ‘ s redenering weinig van de hedendaagse fysiologische theorie, maar toen het eenmaal was bereikt ging Mayer over tot een conceptuele sprong die veel verder ging dan alle feiten tot zijn beschikking. Hij besloot dat niet alleen de warmte die door het dier direct als lichaamswarmte wordt geproduceerd, maar ook dat warmte die indirect wordt geproduceerd door wrijving die uiteindelijk het gevolg is van de spierinspanning van het dier, tegen deze toevoer van chemische kracht moet worden afgewogen. Spierkracht en ook lichaamswarmte moeten worden afgeleid van de chemische kracht latent in voedsel. Om de opname en het gebruik van kracht van het dier in evenwicht te brengen, moeten al deze manifestaties van kracht kwantitatief worden bewaard in alle krachtconversies die in het lichaam van het dier plaatsvinden. Deze gevolgtrekking, hoe vruchtbaar ook, leek grotendeels te berusten op Mayer ‘ s vooropgezette notie van kracht en bekering in plaats van op enige empirische waarnemingen.Onmiddellijk na zijn terugkeer uit Java had Mayer een paper over fysiologie gepland waarin deze ideeën zouden worden uiteengezet, maar hij stelde het met opzet uit om eerst een goede fysieke basis voor de theorie te leggen. Nadat hij dit in de verhandeling van 1842 had gedaan, publiceerde hij privé in Heilbronn in 1845 die organische Bewegung in ihrem Zusammenhang mit dem Stoffwechsel, zijn meest originele en uitgebreide artikel. In dit werk schetste Mayer opnieuw de fysische basis van zijn theorie, ditmaal door het ideaal van krachtbehoud uit te breiden tot magnetische, elektrische en chemische krachten. In Die organische Bewegung beschreef hij de fundamentele krachtconversies van de organische wereld. Planten zetten de hitte en het licht van de zon om in latente chemische kracht; dieren consumeren deze chemische kracht als voedsel; dieren zetten die kracht vervolgens om in lichaamswarmte en mechanische spierkracht in hun levensprocessen.Mayer bedoelde de organische Bewegung niet alleen om het behoud van kracht als basis voor de fysiologie vast te stellen, maar ook om de opvattingen van de organische chemicus Liebig te weerleggen. In 1842 publiceerde Liebig zijn invloedrijke en controversiële boek Die Thierchemie oder die organische Chemie in ihrer Anwendung auf Physiologie und Pathologie. In dat werk kwam Liebig naar buiten als een voorvechter van de chemische theorie van dierlijke warmte, die Lavoisier en Laplace voor het eerst hadden voorgesteld in 1777. Net als Mayer was Liebig tot de conclusie gekomen dat dierlijke warmte die uit een andere bron dan de oxidatie van voedsel werd geproduceerd, neerkomt op de productie van geweld uit het niets. Daarom concludeerde hij dat de oxidatie van voedsel de enige bron van dierlijke warmte is. Liebig geloofde ook dat spierkracht uiteindelijk werd afgeleid uit chemische kracht door middel van een intermediaire vitale kracht gelokaliseerd in de eiwitstoffen van spierweefsel. Mayer was zich bewust van Liebig ‘ s kennismaking met zijn artikel uit 1842 en beschouwde die organische Chemie als mogelijk plagiaat en als een duidelijke bedreiging voor zijn prioriteit. In zijn Die organische Bewegung sloot Mayer zich aan bij Liebig in het verdedigen van de chemische theorie van dierlijke warmte, maar hij weerlegde Liebig ‘ s andere opvattingen waar mogelijk.Mayer begon zijn aanval op Liebig door kritiek te leveren op Liebig ‘ s veelvuldig gebruik van vitalisme. De vitale kracht diende verschillende functies in Liebig ‘ s theorie, de belangrijkste functie is om te voorkomen dat het levende lichaam spontaan begint te verrotten, zijn weefsels zijn voortdurend in de aanwezigheid van zuurstof en vocht. Mayer ontkende dat verrotting in de weefsels zo spontaan zou plaatsvinden als Liebig had aangenomen. Mayer betoogde dat als verrotting zou plaatsvinden de rottende delen niettemin zou worden afgevoerd in het bloed zo snel als ze begon te bederven. Daarom was het postuleren van een vitale kracht niet alleen onwetenschappelijk, het was onnodig.Liebig voerde verder aan dat zetmeel en suiker in het bloed worden geoxideerd om warmte te produceren, maar dat alleen het eiwithoudende spierweefsel de chemische verandering kan ondergaan die nodig is om mechanische spierkracht te produceren. Vandaar dat deze veranderingen optreden in de spier, niet in het bloed; de spier verbruikt zichzelf letterlijk in inspanning. Tegen dit argument gebruikte Mayer zijn mechanische equivalent van warmte om de hoeveelheid spierweefsel te berekenen die dagelijks moet worden geconsumeerd om de inspanningen van een werkend dier te ondersteunen. De hoge mate van assimilatie die voortdurend nodig was om dat verlies te vervangen, stelde Mayer, maakte Liebig ‘ s theorie op zijn best onwaarschijnlijk. Hij concludeerde dat het het meest redelijk leek om aan te nemen dat alle oxidatie in het bloed plaatsvond, ongeacht de vorm en plaats van de vrijgekomen kracht. Aan het einde van zijn artikel uit 1845 verzoende Mayer uiteindelijk de belangrijkste observaties van de klassieke prikkelbaarheid theorie met zijn eigen hypothese en argumenteerde de afhankelijkheid van de contractiele kracht op de bloedtoevoer.De organische Bewegung had weinig invloed op de Duitse fysiologie, hoewel Mayer ’s aanval op Liebig’ s vitale kracht een enthousiaste reactie kreeg en het werk verschillende positieve recensies kreeg. Na 1845 lieten Liebig ‘ s jongere discipelen stilletjes zijn speculaties over de vitale kracht vallen, zoals Mayer had gesuggereerd. De kwestie van spierafbraak bleef controversieel onder fysiologen, hoewel in 1870 werd overeengekomen dat de oxidatie van koolhydraten naast eiwitten bijdroeg aan de productie van spierenergie. Mayer ‘ s geschriften hadden weinig directe invloed op een van deze ontwikkelingen.Direct na het publiceren van zijn verhandeling over de fysiologie, paste Mayer zijn theorie van krachtbehoud toe op een tweede kritisch probleem dat hij in 1841 onbevredigend had behandeld: de bron van de warmte van de zon. In 1846 gaf hij een toelichting op zonnewarmte, die hij in zijn memoires aan de Parijse Academie, “Sur la production de la lumiére et de la chaleur du soleil,” en in de uitgebreide Beiträge zur Dynamik des Himmels in populärer Darstellungen, die in 1848 in Heilbronn werd gepubliceerd. Nadat Mayer in deze documenten de ontoereikendheid van chemische verbranding had aangetoond om de enorme straling van de zon in stand te houden, ontwikkelde hij wat al snel bekend werd als de “meteorische hypothese” van de hitte van de zon. Mayer speculeerde dat materie, meestal in de vorm van meteoren, dagelijks in immense hoeveelheden het zonnestelsel binnenkomt en rond de zon begint te draaien. Wrijving met de luminifereuze ether zorgt ervoor dat deze materie geleidelijk spiraalsgewijs in de zon spiraalt bij buitensporige snelheden. Bij het raken van de zon geeft deze materie zijn kinetische energie op als licht en warmte. Mayer gebruikte zijn mechanische equivalent van warmte om aan te tonen dat elke massa-eenheid die de zon raakt vierduizend tot achtduizend keer zoveel warmte zou opleveren als zou worden geproduceerd door de verbranding van een equivalente massa koolstof. Als dus wordt aangenomen dat de hoeveelheid materie die in de zon valt voldoende groot is, kan dit proces de totale warmteafgifte van de zon ondersteunen.Na 1850 kreeg de meteorische hypothese brede valuta, grotendeels als gevolg van versies van de theorie die onafhankelijk van Mayer door Waterston en William Thomson werden ontwikkeld. De verklaring van zonnewarmte die algemeen aanvaard werd en die tot ver in de twintigste eeuw overleefde, werd echter voorgesteld door Helmholtz in een populaire lezing van 1854, “Ueber die Wechselwirkung der Naturkräfte und die darauf bezüglichen Ermittlungen der Physik.”Volgens Helmholtz wordt de warmte van de zon in stand gehouden door de geleidelijke afkoeling en samentrekking van de massa van de zon. Naarmate de dichtheid van de zon toeneemt, levert de materie van de zon zijn potentiële energie direct op als warmte. Hoewel dit geen ware meteorische hypothese was, leek Helmholtz’ uitleg van de hitte van de zon in veel opzichten op die van Mayer. Mayer ’s hypothese kan Helmholtz hebben beïnvloed in de formulering van zijn eigen hypothese, want in 1854 wist Helmholtz van Mayer’ s verhandeling uit 1848 en had het besproken in zijn lezing uit 1854 kort voordat hij zijn eigen visie op de oorsprong van zonne-energie uiteenzette.Mayer ‘ s astronomische artikelen herleefden ook een andere hypothese die belangrijk zou worden na 1850. In de Dynamik des Himmels van 1848 en in zijn memoires van 1851, “de l’ influence des marées sur la rotation de la terre”, toonde Mayer aan dat de getijdenwrijving de hoofdas van de getijdensferoïde van de aarde ongeveer vijfendertig graden van de aarde-maanlijn afbuigt. Daarom oefent de zwaartekracht van de maan een constant vertragend paar uit op de rotatie van de aarde, een paar dat geleidelijk de draaiingsenergie van de aarde als warmte verdrijft.
hoewel minutieus, is deze hoeveelheid waarneembaar. Onder verwijzing naar Laplace merkte Mayer op dat op basis van gegevens uit oude eclipsen, de lengte van de dag, en dus de rotatiesnelheid van de aarde, kan worden aangetoond constant te zijn geweest naar binnen .002 seconden in de laatste 2500 jaar. Dit niet-waarnemen van de voorspelde vertraging als gevolg van getijdenwrijving gaf Mayer de aanwezigheid van een compenserend fenomeen aan. Hij vond dit in de geologie. In 1848 geloofden veel geologen dat de aarde oorspronkelijk als gesmolten massa was gecondenseerd en sindsdien met een onbepaald tempo was afgekoeld. Deze theorie werd geconfronteerd met een kritieke moeilijkheid, want de koeling had een samentrekking van de aarde moeten veroorzaken, die op zijn beurt zijn rotatie zou moeten hebben versneld. Een dergelijke versnelling kon niet worden waargenomen, en Laplace had reeds de schijnbare standvastigheid van de dag gebruikt om aan te tonen dat er in de laatste 2.500 jaar geen krimp van meer dan vijftien centimeter had kunnen plaatsvinden. Op dit moment veronderstelde Mayer vrijmoedig dat de vertraging van de rotatie van de aarde wordt gecompenseerd door de versnelling als gevolg van afkoeling en samentrekking. Mayer wees erop dat deze veronderstelling gered beide hypothesen en verzoend beide met de waargenomen standvastigheid van de dag. De voorspelde vertraging van .0625 seconden in 2500 jaar, liet Mayer zien, zou een compenserende samentrekking van de straal van de aarde met 4,5 meter mogelijk maken.De invloed van Mayer ‘ s speculaties is moeilijk in te schatten; de verhandeling uit 1848 werd niet veel gelezen, terwijl de memoires voor Parijs wel werden beschreven, maar niet gedrukt. In 1858 publiceerde Ferrel een soortgelijke hypothese, blijkbaar onafhankelijk van Mayer, en merkte op dat getijdenvertraging en de samentrekking van de aarde compenserende veranderingen in de rotatie van de aarde zouden kunnen veroorzaken. In 1865 beriep Delaunay zich op getijdenwrijving om een pas ontdekte ongelijkheid in de beweging van de maan te verklaren en merkte op dat de hypothese van getijdenwrijving al in verschillende gedrukte werken was geformuleerd.De Dynamik des Himmels betekende het einde van Mayer ‘ s creatieve carrière, want zijn vele latere artikelen waren vooral populair of retrospectief. Op dit punt Mayer had bijna geen erkenning ontvangen in belangrijke wetenschappelijke kringen, en aan deze teleurstelling werd toegevoegd de frustratie van het zien van andere mannen onafhankelijk vooruit ideeën vergelijkbaar met zijn eigen. Liebig had veel van Mayer ‘ s opvattingen in 1842 verwacht, en in 1845 berekende Karl Holtzmann een mechanisch equivalent van warmte zonder verwijzing naar Mayer. In 1847 beschreef Helmholtz in zijn verhandeling Ueber die Erhaltung der Kraft een volledige wiskundige behandeling van het behoud van kracht. Mayer ‘ s belangrijkste rivaal was Joule, en in 1848 raakte Mayer met hem verwikkeld in een conflict dat voornamelijk via de Academie van Parijs werd gevoerd. Hoewel het geschil onbeslist bleef, ontwikkelde het later bittere nationalistische boventonen toen andere wetenschappers de ruzie aannamen.
na 1858 verbeterde Mayer ‘ s fortuinen. Helmholtz las Mayer ’s vroege artikelen rond 1852, en daarna argumenteerde hij Mayer’ s prioriteit in zijn eigen veel gelezen werken. Ook Clausius beschouwde Mayer als de grondlegger van het conservatieprincipe en begon met hem te corresponderen in 1862. Via Clausius werd Mayer in contact gebracht met Tyndall, die al snel Mayer ‘ s Engelse kampioen werd in het conflict met Joule, Thomson en Tait. Tijdens de jaren 1860 werden veel van Mayer ‘ s vroege artikelen in het Engels vertaald en in 1871 ontving Mayer de Copley Medal van de Royal Society. In 1870 werd hij verkozen tot corresponderend lid van de Parijse Academie van Wetenschappen en werd bekroond met de Prix Poncelet.Hoewel de wetenschappelijke wereld Mayer voor zijn dood in 1878 een lioniseerde, oefende hij in werkelijkheid weinig invloed uit op de Europese wetenschap. Op elk gebied waar hij werkte werden zijn belangrijkste ideeën later onafhankelijk geformuleerd door anderen en waren goed ingeburgerd in de wetenschap voordat zijn eigen bijdragen werden erkend. In een tijd waarin de Duitse wetenschap snel professioneler werd, bleef Mayer een grondige dilettant. Hij voerde bijna geen experimenten uit, en hoewel hij een exacte, numerieke wending van de geest had, begreep hij de wiskundige analyse niet volledig, noch gebruikte hij die ooit in zijn papers. Zijn wetenschappelijke stijl, zijn status als buitenstaander voor de wetenschappelijke gemeenschap en zijn gebrek aan institutionele banden waren allemaal factoren die Mayer ‘ s Toegang tot invloedrijke tijdschriften en uitgevers beperkten en de acceptatie van zijn ideeën belemmerden. Mayer was een conceptuele denker wiens genialiteit lag in de vrijmoedigheid van zijn hypothesen en in zijn vermogen om het werk van anderen te synthetiseren. Mayer bezat eigenlijk maar één creatief idee—zijn inzicht in de aard van kracht—maar hij streefde vasthoudend naar dat inzicht en leefde om het in de fysica te zien als het principe van het behoud van energie.
bibliografie
Mayer ‘ s belangrijkste wetenschappelijke werken werden verzameld in Jacob J. Weyrauch, ed., Die Mechanik der Wärme, 3rd ed. (Stuttgart, 1893). Mayer ‘ s brieven, korte papieren en andere documenten met betrekking tot zijn carrière werden herdrukt als Jacob J. Weyrauch, ed., Kleine Schriften und Briefe von Robert Mayer (Stuttgart, 1893). In beide werken biedt Weyrauch niet alleen uitgebreide nn. en commentaar, maar ook een grondige biog. van Mayer. Andere documenten met betrekking tot Mayer ‘ s carrière en familieachtergrond zijn opgenomen in de herdenkingsmunt vol., Helmut Schmolz en Hubert Weckbach, eds., J. Robert Mayer, Sein Leben und Werk in Dokumenten (Weissenhorn, 1964).Bestaande biografieën van Mayer neigen tot whiggishness; een van de betere is S. Friedländer, Julius Robert Mayer (Leipzig, 1905). Over Mayer ’s plaats in de formulering van het principe van het behoud van energie en over de Europese context van zijn werk, zie Thomas S. Kuhn,” Energy Conservation as an Example of Simultaneous Discovery, ” in Marshall Clagett, ed., Critical Problems in the History of Science (Madison, Wis., 1959), 321–356. Mayer ‘ s concepten van kracht en oorzakelijk verband worden besproken door B. Hell in “Robert Mayer,” in Kantstudien, 19 (1914), 222-248. Hoewel hij Mayer niet noemt, bespreekt Frederic L. Holmes Het milieu van de Duitse fysiologie in de jaren 1840 in zijn intro. op Liebig ‘ s dierlijke Chemie, facs. ed. (New York, 1964). Over de rol van Mayer in astrofysische speculaties zie Agnes M. Clerke, a Popular History of Astronomy During the Nineteenth Century, 3rd ed. (Londen, 1893), esp. 332–334, 376–388.
R. Steven Turner
