(b. Heilbronn , Wirtembergia, Niemcy, 25 listopada 1814: d. Heilbronn, 20 marca 1878)
fizyka, fizjologia.
Robert Mayer był jednym z wczesnych formulatorów zasady zachowania energii. Jego ojciec, Christian Jakob Mayer, prowadził dobrze prosperujący sklep apteczny w Heilbronn i ożenił się z Kathariną Elisabeth Heermann, córką introligatora z Heilbronn. Para miała trzech synów, z których Robert był najmłodszy; obaj starsi bracia wykonywali zawód ojca.
Mayer uczęszczał do klasycznego Gimnazjum w Heilbronn do 1829 roku, kiedy to przeniósł się do ewangelickiego Seminarium Duchownego w Schöntal. Chociaż był przeciętnym studentem, zdał abiturię w 1832 i zapisał się na wydział medyczny na Uniwersytecie w Tybindze. W lutym 1837 został aresztowany i wydalony z uczelni za udział w tajnym towarzystwie Studenckim. W następnym roku Mayer uzyskał tytuł doktora medycyny, a w 1838 roku z wyróżnieniem zdał państwowe egzaminy lekarskie. Zimą 1839-1840 Mayer odwiedził Paryż i od lutego 1840 do lutego 1841 służył jako lekarz na holenderskim statku handlowym w rejsie do Indii Wschodnich. Podczas gdy w Djakarcie na jawie pewne obserwacje fizjologiczne przekonały Mayera, że ruch i ciepło są interkonwersywnymi przejawami pojedynczej, niezniszczalnej siły w naturze i że siła ta została ilościowo zachowana w każdej konwersji. Mayer był zainspirowany i czasami obsesyjnie przez ten wgląd. Swój pomysł rozwinął w różnych pracach naukowych, które opublikował w 1840 roku po powrocie do Niemiec.
Mayer osiadł w rodzinnym Heilbronn, gdzie podjął dobrze prosperującą praktykę lekarską i zajmował różne stanowiska obywatelskie. W 1842 ożenił się z Wilhelmine Regine Caroline Ctoss; z małżeństwa urodziło się siedmioro dzieci, z których pięcioro zmarło w niemowlęctwie. Mayer utrzymał konserwatywne stanowisko podczas rewolucji 1848 roku, co doprowadziło do jego krótkotrwałego aresztowania przez powstańców i trwałej separacji od brata Fritza. Przygnębiony tymi wydarzeniami i brakiem uznania dla swojej pracy naukowej, Mayer podjął próbę samobójczą w maju 1850 roku. Na początku 1850 roku cierpiał na nawracające napady niepoczytalności, które wymagały kilku więzień w zakładach psychiatrycznych w Göppingen, Kennenburg i Winnenthal. Dopiero po 1860 roku Mayer stopniowo zyskał międzynarodowe uznanie, zmarł w Heilbronn na gruźlicę w 1878 roku.
przed podróżą na Jawę Mayer wykazywał duże zainteresowanie nauką, ale niewielkie zdolności twórcze. Zaraz po powrocie do Heilbronn Mayer, zachwycony nowym pomysłem o sile, skomponował „ueber die quantitative und quantitative Bestimmung der Kräfte”. W tym artykule Mayer dążył do filozoficznego i matematycznego wyrażenia swojej nowej koncepcji siły. Chociaż później zmienił matematyczne i fizyczne wyrażenia idei, które zastosował w tym pierwszym artykule, wyrażenia filozoficzne i koncepcyjne pozostały praktycznie niezmienione w jego późniejszej pracy.
Mayer twierdził, że zadaniem nauki jest prześledzenie wszystkich zjawisk z powrotem do ich pierwszych przyczyn. Prawa logiki zapewniają, że dla każdej zmiany istnieje pierwsza przyczyna (Ursache), którą nazywa się siłą (Kraft). W świecie obserwujemy ” napięcie „lub” różnicę”, taką jak separacja przestrzenna lub różnica chemiczna istniejąca między całą materią. To napięcie samo w sobie jest siłą, a jego efektem jest zapobieganie szybkiemu zjednoczeniu się wszystkich ciał w matematyczny punkt. Te siły napięcia są niezniszczalne, a ich suma we wszechświecie jest stała. Tak jak chemia jest nauką o materii, tak fizyka jest nauką o siłach. Tak jak chemia zakłada, że masa pozostaje stała w każdej reakcji, niezależnie od zmian jakościowych, którym może ulec Materia, tak fizyka musi również zakładać, że siły są ilościowo zachowane, bez względu na to, jakim przemianom lub jakościowym zmianom formy mogą ulec.
chociaż matematyczno-fizyczna ekspozycja Mayera była bardzo oryginalna, była również dość niejasna i ujawniła brak znajomości zasad mechaniki. Mayer najpierw rozważał poruszającą się cząstkę i twierdził, że miarą jej „ilości ruchu”jest jej masa razy prędkość. Następnie rozważał szczególny przypadek dwóch cząstek, z których każda ma masę m i prędkość c i zbliża się do siebie po linii prostej. „Ilościowe określenie” siły ruchu obecnego wynosi 2mc. „Determinacja jakościowa” jest jednak formalnie zerowa, gdyż ruchy są równe i przeciwne; wyraża to symbolika 02mc. O ile cząstki nie są całkowicie elastyczne,” ilościowe określenie ” obecnej siły ruchu będzie mniejsze po zderzeniu niż przed zderzeniem; dla całkowicie nieelastycznych wieńców będzie to zero po zderzeniu. Siła obecna w postaci ruchu nigdy nie jest tracona, podkreślał Mayer; raczej jej część jest „zneutralizowana” w zderzeniu i pojawia się jako ciepło. Z tego twierdzenia Mayer uogólnił, że całe ciepło można traktować jako równe i przeciwne ruchy, które wzajemnie się neutralizują, a 02mc jest w jakiś sposób uniwersalnym matematycznym wyrażeniem siły ciepła. Na koniec Mayer pokazał, jak w bardziej ogólnym przypadku, w którym zderzające się cząstki nie leżą w linii prostej, można zastosować paraletogram sił, aby określić, jak duża siła ruchu zostanie „zneutralizowana” w zderzeniu.
po skompletowaniu „Ueber die … Bestimmung der Kräfte” Mayer przedstawił go Annalen der Physik und Chemie do publikacji. Redaktor Poggendorff zignorował Papier i nie został wydrukowany. Chociaż był zły i rozczarowany, Mayer szybko uświadomił sobie ograniczenia Traktatu i natychmiast postanowił studiować fizykę i matematykę. Między sierpniem 1841 a marcem 1842 Mayer odkrył, że mv2, a nie mv jest właściwą miarą ilości ruchu i że ta forma siły jest identyczna z vis viva mechaniki. Odkrył to w swojej drugiej pracy „Bemerkungen uberdie Kräfte der unbelebten Natur”, którą opublikował w Annalen der Chemie Liebiga w maju 1842 roku.
w tym drugim artykule Mayer opracował koncepcyjne podstawy swojej teorii, badając, powiedział, dokładne znaczenie terminu „siła”, tak jak w poprzednim artykule, Mayer doszedł do wniosku, że siły są pierwszymi przyczynami; stąd prawo causa aequat effectum zapewnia nas, że siła jest ilościowo niezniszczalna. Podobnie jak materia, siły są obiektami, które mogą przyjmować różne formy i które są niezniszczalne. Siły różnią się od materii tylko dlatego, że są nie do pokonania.
rozwijając ideę wspomnianą w poprzednim artykule, Mayer twierdził, że przestrzenne rozdzielenie dwóch ciał jest siłą samą w sobie. Siłę tę nazwał „fallforce” (Fallkraft). Gdzie jeden obiekt jest ziemią, a drugi obiekt znajduje się w pobliżu powierzchni Ziemi, Siła upadku może być zapisana md, M jest ciężarem obiektu, A D jego wysokość. W rzeczywistym upadku Siła upadku jest przekształcana w siłę ruchu. Mayer wyraził tę konwersję jako md = mc2, gdzie c jest wagą obiektu o masie m spadającego z odległości d na powierzchnię ziemi.
na podstawie tej koncepcji siły upadku. Mayer doszedł do wniosku, że grawitacja wcale nie jest siłą, ale „cechą charakterystyczną materii.”Grawitacja nie może być siłą, argumentował Mayer, ponieważ nie jest wystarczającą przyczyną ruchu; oprócz grawitacji, separacja przestrzenna jest warunkiem upadku. Gdyby grawitacja była siłą, byłaby siłą, która nieustannie wytwarza efekt, nie będąc konsumowaną; naruszałoby to jednak zasadę zachowania siły. We wszystkich swoich późniejszych dokumentach i listach Mayer mocno trzymał się tego stanowiska. Nieustannie argumentował, że istota „siła” w jej Newtońskim znaczeniu jest nazywana w sposób nielogiczny i mylący i dlatego należy wprowadzić dla niej inny termin. Słowo „Siła” powinno być zarezerwowane dla istotnej, ilościowej jednostki zachowywanej w przekształceniach. Nawet po tym, jak fizyka później przyjęła termin „energia”, aby opisać koncepcję siły Mayera, Mayer kontynuował, że idea siły jako konserwowanego bytu była koncepcyjnie wcześniejsza od istoty newtonowskiej i dlatego tradycyjna nazwa” siła ” powinna być zarezerwowana dla jego własnej koncepcji siły.
po omówieniu interkonwersywności siły upadku i siły ruchu w swoim artykule z 1842 roku, Mayer zauważył, że ruch jest często obserwowany, aby zniknąć bez wytwarzania równoważnej ilości innego ruchu lub Siły upadku. W tych przypadkach ruch przekształca się w inną formę siły, mianowicie ciepło, upadek-Siła, ruch i ciepło są odmiennymi przejawami jednej niezniszczalnej siły, a stąd utrzymują one określone ilościowo związki między sobą. Oznacza to, że Mayer doszedł do wniosku, że w przyrodzie musi istnieć stała wartość liczbowa, która wyraża mechaniczny odpowiednik ciepła. Stwierdził, że wartość ta wynosi 365 kilogram-metrów na kilokalorię; oznacza to, że siła upadku w masie jednego kilograma podniesionego 365 metrów jest równa sile cieplnej wymaganej do podniesienia jednego kilograma wody o jeden stopień Celsjusza.
chociaż w pracy Mayera z 1842 r. podano jedynie mechaniczny odpowiednik ciepła, nie podając jego pochodnej, późniejsze gazety również podały jego metodę. Niech x będzie ilością ciepła w kaloriach potrzebną do podniesienia jednego centymetra sześciennego powietrza od 0° C do 1° przy stałej objętości. Podniesienie tego samego centymetra sześciennego powietrza o jeden stopień Celsjusza przy stałym ciśnieniu będzie wymagało większej ilości ciepła, powiedzmy x + y, ponieważ w rozszerzaniu objętości należy wykonać pracę przeciwko sile, która utrzymuje stałe ciśnienie. Jeśli to ostatnie rozszerzenie zostanie przeprowadzone pod kolumną rtęci, to dodatkowe ciepło y przejdzie do podniesienia tej kolumny rtęci. Stąd, Jeśli P jest ciężarem kolumny rtęci, a h jest odległością, którą jest podniesiona w ekspansji, możemy napisać y = ph; problem polega na znalezieniu y. z opublikowanych danych Mayer wiedział, że 3.Aby podnieść jeden centymetr sześcienny powietrza o jeden stopień Celsjusza pod stałym ciśnieniem 1033 gm, potrzeba 47 × 10-4 kalorii./ cm.2 (czyli 76 cm. rtęci); stąd x + y = 3,47 × 10-4 kalorii. Wiedział również z danych Dulonga, że stosunek specyficznych nagrzewań powietrza przy stałej objętości i przy stałym ciśnieniu wynosi 1/1, 421; stąd x/(x + y) = 1/1, 421. Znając wartość x + y, Mayer łatwo znalazł y 1,03 × 10-4 kalorii. Ponieważ ekspansja była znana z podniesienia kolumny rtęci o 1/274 centymetrów, Mayer miał wtedy równanie y = ph.
1.03 × 10-4cal. = 1033 gm. × 1/274 cm.
redukcja tych liczb dała równanie 1 kilokalorie = 365 kilogram-metrów.
wyprowadzenie mechanicznego ekwiwalentu ciepła przez Mayera było tak dokładne, jak pozwala na to wartość wybrana dla stosunku określonych temperatur. Pochodna Mayera opiera się na założeniu, że jego centymetr sześcienny powietrza nie wykonuje wewnętrznej pracy podczas swobodnej ekspansji; to znaczy, że całe ciepło y idzie do podniesienia kolumny rtęci. Chociaż w 1842 roku Mayer wiedział już o wyniku eksperymentalnym Gay-Lussaca, który uzasadniałby to założenie, nie powołał się na to publicznie aż trzy lata później (1845).
papier z 1842 roku przedstawił ostateczny pogląd Mayera na temat zachowania siły i ustalił jego roszczenie do priorytetu; historycznie papier zapewnia również wgląd w procesy, dzięki którym Mayer doszedł do swojej teorii. Podczas 1840 roku różnych europejskich naukowców i inżynierów były formułowanie pomysłów, które sugerują zachowanie energii. Wpływ na te sformułowania miało kilka różnych zainteresowań. Wśród tych zainteresowań była rosnąca troska o sprawność silników parowych i wiele nowych procesów konwersji, które odkrywano w elektryczności, magnetyzmie i chemii. Wczesne prace Mayera wykazują niewielkie zainteresowanie tymi problemami, ale zamiast tego sugerują, że rozważania filozoficzne i koncepcyjne w dużej mierze kierowały teoretyzowaniem Mayera. Jednym z tych rozważań było jego ciągłe identyfikowanie siły i przyczyny; innym było jego intuicyjne rozumienie siły jako istotnej, ilościowej jednostki. Źródło tych idei Mayera i ich związek z szerszym kontekstem niemieckiej nauki i filozofii pozostają nierozwiązanymi problemami historycznymi. Obie koncepcje wydają się być unikalne dla niemieckiej nauki i skłoniły Mayera do interpretacji znanych zjawisk w radykalnie nowy sposób. Przykładem takiej interpretacji mogą być wydarzenia, które najwyraźniej doprowadziły Mayera do jego początkowych spekulacji na temat zachowania siły.
podobnie jak kilku innych twórców zasady zachowania, Mayer został doprowadzony do swojej teorii poprzez względy fizjologiczne, a nie fizyczne. Podczas przepuszczania krwi europejskich marynarzy, którzy niedawno przybyli na Jawę w lipcu 1840 roku, Mayer był pod wrażeniem zaskakującego zaczerwienienia ich krwi żylnej. Mayer przypisał to zaczerwienienie nieznanemu upałowi tropików. Ponieważ niższe tempo spalania metabolicznego wystarczyłoby do utrzymania ciepła ciała, organizm pobierał mniej tlenu z czerwonej krwi tętniczej. Ta obserwacja uderzyła Mayera jako niezwykłe potwierdzenie chemicznej teorii ciepła zwierząt i szybko uogólnił, że utlenianie żywności jest jedynym możliwym źródłem ciepła zwierząt. Postrzeganie gospodarki zwierzęcej jako procesu konwersji siły-którego wkład i wyjście muszą zawsze równoważyć – Mayer zdał sobie sprawę, że siła chemiczna, która jest ukryta w żywności, jest jedynym wkładem i że wkład ten może być wyrażony ilościowo jako ciepło uzyskane z utleniania żywności. Do tego momentu rozumowanie Mayera niewiele różniło się od współczesnej teorii fizjologicznej, ale po jej osiągnięciu Mayer przystąpił do koncepcyjnego skoku, który był znacznie poza wszelkimi faktami do jego dyspozycji. Uznał, że nie tylko ciepło wytwarzane przez zwierzę bezpośrednio jako ciepło ciała, ale także ciepło wytwarzane pośrednio przez tarcie wynikające ostatecznie z wysiłku mięśniowego zwierzęcia musi być zrównoważone z tym wkładem siły chemicznej. Siła mięśni, a także ciepło ciała muszą pochodzić z siły chemicznej ukrytej w żywności. Jeśli pobranie i wydatkowanie siły przez zwierzę ma być zrównoważone, to wszystkie te przejawy siły muszą być ilościowo zachowane we wszystkich przemianach siły, które występują w ciele zwierzęcia. To wnioskowanie, jakkolwiek owocne, wydawało się opierać w dużej mierze na z góry przyjętym przez Mayera pojęciu siły i konwersji, a nie na jakichkolwiek empirycznych obserwacjach.
zaraz po powrocie z Jawy Mayer zaplanował pracę na temat fizjologii, która przedstawiłaby te idee, ale celowo odłożył ją, aby najpierw położyć właściwą fizyczną podstawę dla teorii. W Traktacie z 1842 r. opublikował w Heilbronn w 1845 r.Die organische Bewegung in ihrem Zusammenhang mit dem Stoffwechsel, swój najbardziej oryginalny i obszerny artykuł. W pracy tej Mayer ponownie przedstawił fizyczne podstawy swojej teorii, tym razem rozszerzając ideał zachowania siły na siły magnetyczne, elektryczne i chemiczne. W Die organische Bewegung opisał podstawowe przemiany sił w świecie organicznym. Rośliny przekształcają ciepło i światło słońca w utajoną siłę chemiczną; zwierzęta zużywają tę siłę chemiczną jako pożywienie; zwierzęta następnie przekształcają tę siłę w ciepło ciała i mechaniczną siłę mięśniową w swoich procesach życiowych.
Mayer zamierzał Die organische Bewegung nie tylko ustanowić zachowanie siły jako podstawy fizjologii, ale także obalić poglądy organicznego chemika Liebiga. W 1842 Liebig opublikował swoją wpływową i kontrowersyjną książkę Die Thierchemie oder die organische Chemie in ihrer Anwendung auf Physiologie und Pathologie. W tej pracy Liebig wyszedł jako orędownik chemicznej teorii ciepła zwierząt, którą Lavoisier i Laplace zaproponowali po raz pierwszy w 1777 roku. Rozumując podobnie jak Mayer, Liebig doszedł do wniosku, że zwierzęce ciepło wytwarzane z jakiegokolwiek innego źródła niż utlenianie żywności jest równoznaczne z wytwarzaniem siły z niczego. Stąd doszedł do wniosku, że utlenianie żywności jest jedynym źródłem ciepła zwierząt. Liebig uważał również, że siła mięśniowa pochodzi ostatecznie z siły chemicznej poprzez pośrednią siłę życiową zlokalizowaną w białkowych substancjach tkanki mięśniowej. Świadomy znajomości Liebiga z jego pracą z 1842 roku, Mayer uznał Die organische Chemie za możliwy plagiat i jako zdecydowane zagrożenie dla jego pierwszeństwa. W swojej Die organische Bewegung Mayer dołączył do Liebiga w obronie chemicznej teorii ciepła zwierząt, ale następnie zaczął obalać inne poglądy Liebiga, gdy tylko było to możliwe.
Mayer rozpoczął atak na Liebiga krytykując częste uciekanie się Liebiga do witalizmu. Siła witalna pełniła różne funkcje w teorii Liebiga, główną funkcją było zapobieganie spontanicznemu gniciu żywego ciała, a jego tkanki są stale w obecności tlenu i wilgoci. Mayer zaprzeczył, że gnicie nastąpi w tkankach tak samo spontanicznie, jak przypuszczał Liebig. Mayer argumentował, że gdyby doszło do gnicia, gnijące części byłyby jednak przenoszone we krwi tak szybko, jak zaczęły się rozpadać. Stąd postulowanie siły życiowej nie było jedynie nienaukowe, było niepotrzebne.
Liebig argumentował dalej, że podczas gdy skrobia i cukier są utleniane we krwi w celu wytworzenia ciepła, tylko białkowa tkanka mięśniowa może ulec zmianie chemicznej niezbędnej do wytworzenia mechanicznej siły mięśniowej. Stąd te zmiany zachodzą w mięśniu, a nie we krwi; mięsień dosłownie zużywa się w wysiłku. Przeciwko temu argumentowi Mayer zastosował swój mechaniczny odpowiednik ciepła, aby obliczyć ilość tkanki mięśniowej, która musi być spożywana codziennie, aby wspierać wysiłek zwierzęcia pracującego. Wysoki stopień asymilacji niezbędny do zastąpienia tej straty, argumentował Mayer, sprawił, że teoria Liebiga była w najlepszym razie nieprawdopodobna. Doszedł do wniosku, że najbardziej rozsądne wydaje się założenie, że wszystkie utlenianie zachodzi we krwi, niezależnie od formy i miejsca uwolnionej siły. Pod koniec swojej pracy z 1845 roku Mayer ostatecznie pogodził główne obserwacje klasycznej teorii drażliwości z własną hipotezą i argumentował zależność siły skurczowej od dopływu krwi.
Die organische Bewegung wywarło niewielki wpływ na fizjologię niemiecką, chociaż atak Mayera na siłę życiową Liebiga spotkał się z entuzjastyczną reakcją, a praca otrzymała kilka przychylnych recenzji. Po 1845 roku młodsi uczniowie Liebiga po cichu porzucili spekulacje na temat siły witalnej, tak jak sugerował to Mayer. Kwestia rozkładu mięśni pozostawała kontrowersyjna wśród fizjologów, chociaż do 1870 r.uzgodniono, że utlenianie węglowodanów oprócz białek przyczyniło się do produkcji energii mięśniowej. Pisma Mayera miały niewielki bezpośredni wpływ na oba te wydarzenia.
zaraz po opublikowaniu swojego Traktatu o fizjologii, Mayer zastosował swoją teorię zachowania siły do drugiego krytycznego problemu, który potraktował niezadowolenie w 1841 roku: źródła ciepła słońca. W 1846 rozwinął Wyjaśnienie ciepła słonecznego, które włączył do pamiętnika przedłożonego Akademii Paryskiej, „Sur la production de la lumiére et de la chaleur du soleil”, I do rozszerzonego Beiträge zur Dynamik des Himmels in populärer Darstellungen, który został opublikowany prywatnie w Heilbronn w 1848. Po wykazaniu w tych dokumentach niedoboru jakiegokolwiek chemicznego spalania w celu podtrzymania ogromnego promieniowania Słońca, Mayer rozwinął to, co szybko stało się znane jako „hipoteza meteorytowa” ciepła słońca. Mayer spekulował, że materia, głównie w postaci meteorów, codziennie wchodzi do Układu Słonecznego w ogromnych ilościach i zaczyna okrążać słońce. Tarcie z eterem świetlnym powoduje, że materia ta stopniowo spirala w słońce z nadmiernymi prędkościami. Po uderzeniu w słońce materia ta oddaje swoją energię kinetyczną w postaci światła i ciepła. Mayer użył swojego mechanicznego odpowiednika ciepła, aby pokazać, że każda jednostka masy uderzająca w słońce dawałaby cztery tysiące do ośmiu tysięcy razy więcej ciepła, niż byłoby wytwarzane przez spalanie równoważnej masy węgla. Stąd, jeśli ilość materii spadającej do słońca zostanie uznana za wystarczająco dużą, proces ten może utrzymać całkowitą wydajność ciepła słońca.
po 1850 roku hipoteza meteorytowa otrzymała szeroką walutę, głównie ze względu na wersje teorii, które zostały opracowane niezależnie od Mayera przez Waterstona i Williama Thomsona. Wyjaśnienie ciepła słonecznego, które zyskało powszechną akceptację i które przetrwało do XX wieku, zostało jednak zaproponowane przez Helmholtza w popularnym wykładzie z 1854 roku, ” Ueber die wechselwirkung der Naturkräfte und die darauf bezüglichen Ermittlungen der Physik.”Według Helmholtza ciepło słońca jest utrzymywane przez stopniowe ochładzanie i kurczenie się masy Słońca. Wraz ze wzrostem gęstości słońca, Materia słońca oddaje energię potencjalną bezpośrednio w postaci ciepła. Chociaż nie była to prawdziwa hipoteza meteorytowa, Wyjaśnienie ciepła słońca przez Helmholtza pod wieloma względami przypominało Mayera. Hipoteza Mayera mogła mieć wpływ na Helmholtza w sformułowaniu własnej hipotezy, ponieważ w 1854 Helmholtz wiedział o traktacie Mayera z 1848 i omówił go w swoim wykładzie z 1854 na krótko przed przedstawieniem własnych poglądów na temat pochodzenia energii słonecznej.
prace Astronomiczne Mayera ożywiły również inną hipotezę, która miała stać się ważna po 1850 roku. W Dynamik des Himmels z 1848 i w swoim pamiętniku z 1851, „De l’ influence des marées sur la rotation de la terre”, Mayer wykazał, że tarcie pływowe odchyla główną oś sferoidy pływowej ziemi około trzydzieści pięć stopni od linii Ziemia-Księżyc. Stąd grawitacja Księżyca ćwiczy stałą parę opóźniającą rotację ziemi, parę, która stopniowo rozprasza ziemską energię rotacji jako ciepło.
chociaż minuta, ilość ta jest wyczuwalna. Powołując się na Laplace ’ a, Mayer zauważył, że na podstawie danych ze starożytnych zaćmień można wykazać, że Długość dnia, a tym samym prędkość obrotu Ziemi, była stała do wewnątrz .002 sekundy w ciągu ostatnich 2500 lat. Brak obserwacji przewidywanego opóźnienia spowodowanego tarciem pływowym wskazywał na obecność zjawiska kompensacyjnego. Znalazł to w geologii. Do 1848 roku wielu geologów wierzyło, że ziemia pierwotnie skondensowała się jako stopiona masa i od tego czasu ochładzała się w nieokreślonym tempie. Teoria ta spotkała się z krytyczną trudnością, ponieważ ochłodzenie powinno spowodować skurcz ziemi,co z kolei powinno przyspieszyć jej obrót. Nie można było zaobserwować takiego przyspieszenia, a Laplace użył już pozornej stałości dnia, aby udowodnić, że w ciągu ostatnich 2500 lat nie mogło dojść do żadnego skurczu większego niż piętnaście centymetrów. W tym momencie Mayer odważnie postawił hipotezę, że pływowe opóźnienie obrotu Ziemi jest kompensowane przez przyspieszenie spowodowane ochłodzeniem i skurczem. Mayer zwrócił uwagę, że to założenie uratowało obie hipotezy i pogodziło obie z obserwowaną stałością dnia. Przewidywane opóźnienie .0625 sekund w ciągu 2500 lat, pokazał Mayer, pozwoli na wyrównanie skurczu promienia Ziemi o 4,5 metra.
wpływ spekulacji Mayera jest trudny do oceny; Traktat z 1848 r.nie był powszechnie czytany, podczas gdy wspomnienia do Paryża były zgłaszane, ale nie drukowane. W 1858 r. Ferrel opublikował podobną hipotezę, najwyraźniej niezależnie od Mayera, i zauważył, że opóźnienie pływów i skurcz ziemi mogą spowodować kompensację zmian w rotacji Ziemi. W 1865 Delaunay odwołał się do tarcia pływowego, aby wyjaśnić nowo odkrytą nierówność w ruchu księżyca i zauważył, że hipoteza tarcia pływowego została już sformułowana w kilku drukowanych pracach.
Dynamik des Himmels oznaczał koniec kariery twórczej Mayera, ponieważ jego liczne późniejsze artykuły były głównie popularne lub retrospektywne. W tym momencie Mayer nie otrzymał prawie żadnego uznania w ważnych kręgach naukowych, a do tego rozczarowania dodano frustrację, widząc innych mężczyzn niezależnie rozwijających pomysły podobne do jego własnych. Liebig przewidział wiele poglądów Mayera w 1842, a w 1845 Karl Holtzmann obliczył mechaniczny odpowiednik ciepła bez odniesienia do Mayera. W 1847 roku Helmholtz przedstawił matematyczne podejście do zachowania siły w swoim traktacie Ueber die Erhaltung der Kraft. Głównym rywalem Mayera był Joule, a w 1848 Mayer uwikłał się z nim w spór priorytetowy prowadzony głównie przez Akademię paryską. Chociaż spór pozostał nierozstrzygalny, rozwinął się później gorzki nacjonalistyczny wydźwięk, gdy inni naukowcy podjęli spór.
po roku 1858 Fortuna Mayera poprawiła się. Helmholtz najwyraźniej czytał wczesne prace Mayera około 1852 roku, a następnie argumentował priorytet Mayera w jego własnych szeroko czytanych pracach. Również Clausius uważał Mayera za twórcę zasady konserwacji i zaczął z nim korespondować w 1862 roku. Dzięki Clausiusowi Mayer nawiązał kontakt z Tyndallem, który szybko został mistrzem Anglii Mayera w sporze z Joule ’ em, Thomsonem i Taitem. W 1860 roku wiele wczesnych artykułów Mayera zostało przetłumaczonych na angielski, aw 1871 roku Mayer otrzymał Medal Copleya Royal Society. W 1870 został wybrany członkiem korespondentem Paryskiej Akademii Nauk i otrzymał Prix Poncelet.
mimo że świat naukowy podbił Mayera przed jego śmiercią w 1878 roku, w rzeczywistości wywarł niewielki wpływ na naukę Europejską. W każdej dziedzinie, w której pracował, jego główne idee były później formułowane niezależnie przez innych i były dobrze ugruntowane w nauce, zanim jego własny wkład został uznany. W epoce, w której niemiecka nauka szybko stawała się profesjonalizmem, Mayer pozostał dokładnym dyletantem. Nie przeprowadzał prawie żadnych eksperymentów i chociaż miał dokładny, numeryczny obrót umysłu, ani w pełni nie rozumiał analizy matematycznej, ani nigdy nie stosował jej w swoich pracach. Jego styl naukowy, jego status jako outsidera dla społeczności naukowej i brak przynależności instytucjonalnej były czynnikami, które ograniczały dostęp Mayera do wpływowych czasopism i wydawców oraz utrudniały akceptację jego pomysłów. Mayer był myślicielem konceptualnym, którego geniusz tkwił w śmiałości swoich hipotez i zdolności syntezy pracy innych. Mayer właściwie posiadał tylko jedną twórczą ideę – swój wgląd w naturę siły – ale wytrwale dążył do tego wglądu i żył, aby zobaczyć go ustanowioną w fizyce jako zasadę zachowania energii.
Bibliografia
główne prace naukowe Mayera zostały zebrane w Jacob J. Weyrauch, ed., Die Mechanik der Wärme, 3rd ed. (Stuttgart, 1893). Listy Mayera, krótkie referaty i inne dokumenty związane z jego karierą zostały przedrukowane jako Jacob J. Weyrauch, ed., Kleinere Schriften und Briefe von Robert Mayer (Stuttgart, 1893). W obu dziełach Weyrauch zapewnia nie tylko rozległe nn. i komentarz, ale także dokładny biog. Mayera. Inne dokumenty dotyczące kariery i pochodzenia rodzinnego Mayera znajdują się w tomie okolicznościowym., Helmut Schmolz i Hubert Weckbach, eds., J. Robert Mayer, Sein Leben und Werk in Dokumenten (Weissenhorn, 1964).
istniejące biografie Mayera mają tendencję do zachwytu; jednym z lepszych jest S. Friedländer, Julius Robert Mayer (Leipzig, 1905). Na miejscu Mayera w formułowaniu zasady zachowania energii i na europejskim kontekście jego pracy, patrz Thomas S. Kuhn, „energy Conservation as an Example of Simultaneous Discovery”, w Marshall Clagett, ed., Krytyczne problemy w Historii Nauki (Madison, Wis., 1959), 321–356. Koncepcje siły i przyczynowości Mayera są omawiane przez B. Hell in „Robert Mayer”, in Kantstudien, 19 (1914), 222-248. Chociaż nie wspomina o Mayerze, Frederic L. Holmes omawia środowisko Niemieckiej fizjologii w 1840 roku w swoim wstępie. za chemię zwierząt Liebiga, facs. ed. (Nowy Jork, 1964). O roli Mayera w spekulacjach astrofizycznych zobacz Agnes M. Clerke, a Popular History of Astronomy During the Nineteenth Century, 3rd ed. (Londyn, 1893), esp. 332–334, 376–388.
R. Steven Turner
