Джон Тиндалл: Ирландиялық физик және ғалым

Кіріспе

Ирландиялық физик және альпинист (1820–1893)
ғалым

Джон Тиндалл FRS ( /ˈtɪndəl/; 2 тамыз 1820 – 4 желтоқсан 1893) – 19 ғасырдағы көрнекті ирландиялық физик. Оның ғылыми даңқы 1850 жылдары диамагнетизмді зерттеуінен туындады. Кейіннен ол инфрақызыл сәулелену және ауаның физикалық қасиеттері саласында жаңалықтар ашты, 1859 жылы атмосфералық CO₂ және қазіргі кезде жылыжай эффектісі деп белгілі құбылыс арасындағы байланысты дәлелдеді. Тиндалл сонымен қатар оннан астам ғылыми кітап жариялады, олар 19 ғасырдың озық тәжірибелік физикасын кең аудиторияға жеткізді. 1853 жылдан 1887 жылға дейін ол Лондондағы Ұлыбритания Корольдік институтында физика профессоры болды. 1868 жылы Америка философиялық қоғамының мүшесі болып сайланды.

Алғашқы жылдар және білім

Тинделл Ирландияның Карлоу графтығындағы Лейглинбридж қаласында дүниеге келген. Оның әкесі – жергілікті полиция констеблі, Глостерширден эмигранттардан тараған, олар шамамен 1670 жылы Ирландияның оңтүстік-шығысына қоныс аударған. Тиндалл Карлоу графтығындағы жергілікті мектептерге (Баллинабрана бастауыш мектебі) жасөспірім шағына дейін оқыды және оның оқу бітіміне таяу уақытта мұғалімнің көмекшісі болған болуы мүмкін. Мектепте оқыған пәндердің ішінде техникалық сызу және математика ерекше көзге түседі, сондай-ақ осы пәндерді жерді зерттеуге қолдану да оқытылды. 1839 жылы ол Ирландияның ординанс-картаграфиялық қызметіне чертежник болып жұмысқа қабылданды, ал 1842 жылы Ұлыбританияның ординанс-картаграфиялық қызметіне ауысты. 1840-шы жылдарда теміржол құрылысы қарқынды дамыды, Тиндаллдың жерді зерттеу тәжірибесі құнды болып саналды және теміржол компаниялары тарапынан жоғары сұранысқа ие болды. 1844 жылдан 1847 жылға дейін ол теміржол құрылысын жоспарлауда табысты жұмыс істеді. 1847 жылы Тиндалл Гэмпширдегі Квинвуд колледжінде математика және геодезия пәнінің мұғалімі болуды жөн көрді. Кейін ол осы шешімін еске алып былай деп жазды: «Менде интеллектуалды өсуге деген құштарлық ешқашан жоғалған жоқ; теміржол жұмысы баяулағанда, 1847 жылы Квинвуд колледжіндегі ұстаз қызметін қабылдадым». Квинвудке жақында келген тағы бір жас мұғалім – Эдвард Франкланд, ол бұрын Британ геологиялық қоғамында химия зертханасының көмекшісі болып жұмыс істеген. Франкланд пен Тиндалл жақын дос болып кетті. Франкландтың бұрынғы біліміне сүйене отырып, олар ғылымдағы білімдерін жетілдіру үшін Германияға баруды шешті. Франкландтың Германиядағы кейбір университеттер тәжірибелік химия және физика саласында Ұлыбританиядағы университеттерден озық екенін білгені де маңызды болды. (Британ университеттері әлі де классика мен математикаға баса назар беріп, зертханалық ғылымға көңіл бөлмеген). Олар 1848 жылдың жазында Германияға көшіп, Роберт Бунсеннің оқытушылық беделіне тартылып, Марбург университетіне қабылданды. Тиндалл екі жыл Бунсеннің бағынында оқыды. Марбургте Тиндаллға профессор Герман Кноблаухтың ықпалы зор болды, олмен Тиндалл көп жылдар бойы хат арқылы байланыс тастап тұрды. Тиндаллдың Марбургтағы диссертациясы 1850 жылы Фридрих Людвиг Стегманн басшылығымен бұрандалы беттердің математикалық талдауына арналған еді. Тиндалл Германияда тағы бір жыл қалды, Кноблаухпен магнетизмді зерттеді, соның ішінде Кноблаухтың бас мұғалімі Генрих Густав Магнустың Берлин зертханасында бірнеше ай болды. Бүгінде Бунсен мен Магнустың сол дәуірдегі ең жақсы тәжірибелік ғылым оқытушыларының қатарында болғаны анық. Осылайша, Тиндалл 1851 жылдың жазында Англияға оралғанда, ол Англиядағы кез келген адам сияқты тәжірибелік ғылымда жақсы білім алған болуы мүмкін.

Tyndall was born in Leighlinbridge, County Carlow, Ireland. His father was a local police constable, descended from Gloucestershire emigrants who settled in southeast Ireland around 1670. Tyndall attended the local schools (Ballinabranna Primary School) in County Carlow until his late teens, and was probably an assistant teacher near the end of his time there. Subjects learned at school notably included technical drawing and mathematics with some applications of those subjects to land surveying. He was hired as a draftsman by the Ordnance Survey of Ireland in his late teens in 1839, and moved to work for the Ordnance Survey for Great Britain in 1842. In the decade of the 1840s, a railway building boom was in progress, and Tyndall's land surveying experience was valuable and in demand by the railway companies. Between 1844 and 1847, he was lucratively employed in railway construction planning. In 1847, Tyndall opted to become a mathematics and surveying teacher at Queenwood College, a boarding school in Hampshire. Recalling this decision later, he wrote: "the desire to grow intellectually did not forsake me; and, when railway work slackened, I accepted in 1847 a post as master in Queenwood College." Another recently arrived young teacher at Queenwood was Edward Frankland, who had previously worked as a chemical laboratory assistant for the British Geological Survey. Frankland and Tyndall became good friends. On the strength of Frankland's prior knowledge, they decided to go to Germany to further their education in science. Among other things, Frankland knew that certain German universities were ahead of any in Britain in experimental chemistry and physics. (British universities were still focused on classics and mathematics and not laboratory science.) The pair moved to Germany in summer 1848 and enrolled at the University of Marburg, attracted by the reputation of Robert Bunsen as a teacher. Tyndall studied under Bunsen for two years. Perhaps more influential for Tyndall at Marburg was Professor Hermann Knoblauch, with whom Tyndall maintained communications by letter for many years afterwards. Tyndall's Marburg dissertation was a mathematical analysis of screw surfaces in 1850 (under Friedrich Ludwig Stegmann). Tyndall stayed in Germany for a further year doing research on magnetism with Knoblauch, including some months' visit at the Berlin laboratory of Knoblauch's main teacher, Heinrich Gustav Magnus. It is clear today that Bunsen and Magnus were among the very best experimental science instructors of the era. Thus, when Tyndall returned to live in England in summer 1851, he probably had as good an education in experimental science as anyone in England.

Алғашқы ғылыми еңбектері

Физика саласындағы Тинделлдің алғашқы жұмысы – магнит және диамагниттік полярлықты зерттеу тәжірибелері болды, ол 1850 жылдан 1856 жылға дейін осы мәселелермен айналысты. Оның ең ықпалды екі баяндамасы – Кноблаухпен бірлесіп жазылған алғашқы екеуі. Олардың бірінің тақырыбы "Кристаллдардың магнитооптикалық қасиеттері және магнетизм мен диамагнетизмнің молекулалық құрылыммен байланысы" деп аталып, 1850 жылғы мамыр айында жарық көрді. Екеуі де ерекше оймен жасалған тәжірибе және оның шабыттандырған түсіндірмесін сипаттады. Осы және басқа да магниттік зерттеулер Тиндаллды сол кездегі жетекші ғалымдардың қатарынан таныстырды. 1852 жылы ол Корольдік қоғамның мүшесі болып сайланды. Ғылыми зерттеулерге арналған лайықты қызмет іздеу кезінде, ол Германияның жетекші физика журналының (Поггендорф) ұзақ жылдар бойы бас редакторынан және басқа да көрнекті тұлғалардан өзінің еңбегін бағалап, жақсы пікірлер жазуларын сұрады. 1853 жылы ол Лондондағы Корольдік институтта табиғаттану профессоры (физика) лауазымына тағайындалды, бұл Майкл Фарадейдің, Корольдік институттағы магниттік зерттеулердің жетекшісінің, оның еңбегіне деген құрметінің арқасында болды. Шамамен он жыл өткен соң, Майкл Фарадей зейнеткерлікке шыққаннан кейін Тиндалл Корольдік институттағы Фарадейдің лауазымдарына мұрагер болды.

Альпілік альпинизм және мұздықтану

1856 жылы Тиндал ғылыми мақсатта Альп тауларына сапар шекті және осылайша тау шығу ісінің пионеріне айналды. Ол 1856 жылдан бастап әр жазда Альп тауларына барып тұрды, Вайсхорн шыңына (1861) жеткен алғашқы альпинистер тобының құрамына кірді және Маттерхорн шыңына (1868) жеткен алғашқы экспедициялардың біріне жетекшілік етті. Оның есімі «алпинизмнің алтын ғасыры» – Виктория дәуірінің орта шенінде Альпі тауларының ең қиын шыңдары алғаш рет бағындырылған кезеңмен байланысты. Альп тауларында Тиндал мұздықтарды, әсіресе олардың қозғалысын зерттеді. Мұздық ағынының себептерін түсіндірудегі оның ұсынысы оны басқа ғалымдармен, әсіресе Джеймс Дэвид Форбспен пікір келіспеушілікке ұшыратты. Мұздықтардың қозғалысын зерттеудегі алғашқы ғылыми жұмыстардың көп бөлігі Форбс есімдерімен байланысты, бірақ сол кезде Форбс Майкл Фарадей кейінірек ашқан регеляция құбылысынан хабарсыз болды. Тиндалдың түсіндірмесінде регеляция маңызды рөл атқарды. Форбс регеляцияны басқаша түсіндірді. Олардың арадағы дауды одан әрі күрделендіре түскен нәрсе – кімге зерттеу жұмысының нәтижелері үшін авторлық құқық берілуі керек деген мәселе бойынша туған жазабасты пікір алмасу болды. Форбстың жақтастары, соның ішінде өзі Форбс ғалымдық жетістіктердің көп бөлігіне лайық екенін жақтады, ал Тиндал авторлық құқықтың көбірек таратылуын қалады. Тиндал былай деді: «Жартылай сұйық қозғалыс идеясы толығымен Луи Рендуға тиесілі; жылдам орталық ағынның дәлелдері ішінара Рендуға, бірақ көбінесе Луи Агассиз бен Форбске тиесілі; төсектің баяулауын дәлелдеу Форбске ғана тиесілі; ал ең жоғары қозғалыс нүктесінің орнын анықтау, менің ойымша, маған тиесілі». Форбс пен Тиндал дүниеден өткен соң, олардың келіспеушіліктерін олардың ресми өмірбаян жазушылары жалғастырды. Барлығы ақылға қонымды шешім табуға тырысты, бірақ келісімге келе алмады. Керісінше, мұздықтардың қозғалысының кейбір аспектілері түсініксіз немесе дәлелденбеген күйде қалды. Сан алуан жер бедері мен географиялық нысандар Джон Тиндалдың есімімен аталады, олардың ішінде Чилидегі Тиндал мұздығы, Колорадодағы Тиндал мұздығы, Аляскадағы Тиндал мұздығы, Калифорниядағы Тиндал тауы және Тасманиядағы Тиндал тауы бар.

Tyndall visited the Alps mountains in 1856 for scientific reasons and ended up becoming a pioneering mountain climber. He visited the Alps almost every summer from 1856 onward, was a member of the very first mountain climbing team to reach the top of the Weisshorn (1861), and led one of the early teams to reach the top of the Matterhorn (1868). His is one of the names associated with the "Golden age of alpinism" — the mid Victorian years when the more difficult of the Alpine peaks were summited for the first time. In the Alps, Tyndall studied glaciers, and especially glacier motion. His explanation of glacial flow brought him into dispute with others, particularly James David Forbes. Much of the early scientific work on glacier motion had been done by Forbes, but Forbes at that time did not know of the phenomenon of regelation, which was discovered a little later by Michael Faraday. Regelation played a key role in Tyndall's explanation. Forbes did not see regelation in the same way at all. Complicating their debate, a disagreement arose publicly over who deserved to get investigator credit for what. Articulate friends of Forbes, as well as Forbes himself, thought that Forbes should get the credit for most of the good science, whereas Tyndall thought the credit should be distributed more widely. Tyndall commented: "The idea of semi fluid motion belongs entirely to Louis Rendu; the proof of the quicker central flow belongs in part to Rendu, but almost wholly to Louis Agassiz and Forbes; the proof of the retardation of the bed belongs to Forbes alone; while the discovery of the locus of the point of maximum motion belongs, I suppose, to me." When Forbes and Tyndall were in the grave, their disagreement was continued by their respective official biographers. Everyone tried to be reasonable, but agreement was not attained. More disappointingly, aspects of glacier motion remained not understood or not proved. Numerous landforms and geographical features are named for John Tyndall, including Tyndall Glacier in Chile, Tyndall Glacier in Colorado, Tyndall Glacier in Alaska, Mount Tyndall in California, and Mount Tyndall in Tasmania.

Сәулеленулі жылудың молекулалық физикасы

Тиндалл – эксперимент жүргізуші және зертханалық құралдар жасаушы, абстрактілі модельдер құрушы емес. Бірақ радиация және газдардың жылуды сіңіру қабілеті жөніндегі оның тәжірибелерінде молекулалар физикасын түсінудің жасырын мақсаты болды. Тиндалл 1879 жылы былай деді: «1860 жылдары радиация мәселесі бойынша тоғыз жылдық еңбегімде жылу мен жарық мақсат ретінде емес, ақылдың материяның ең кішкентай бөлшектерін ұстауына көмектесетін құрал ретінде пайдаланылды». Бұл мақсат оның 1872 жылғы «Сәулелі жылу саласындағы молекулалық физикаға үлес» атты кітабында нақты көрінеді. Ол 1863 жылғы, көп оқылған «Жылу – қозғалыс түрі ретінде қарастырылады» кітабының рухында толыққанды айқын болмаса да, бар. Жылудан басқа, ол магнетизм мен дыбыс таралуын да молекулалық мінез-құлыққа келтіруге болатынын есептеді. Көрінбейтін молекулалық мінез-құлықтың өзі барлық физикалық құбылыстың түпкі негізі болды. Осы көзқарас пен тәжірибелері арқылы ол әртүрлі типтегі молекулалардың инфрақызыл сәулені әртүрлі сіңіретінін көрсетті, себебі олардың молекулалық құрылымы оларға әртүрлі тербелісті резонанстар береді. Ол тербелісті резонанс идеясына келді, өйткені әрбір молекуланың әртүрлі сәулелену жиіліктерінде әртүрлі сіңіру қабілеті бар екенін көрді және жиіліктердің арасындағы жалғыз айырмашылық – жиілік екеніне толық сенді. Сондай-ақ, ол молекулалардың сіңіру мінез-құлқы, оларды құрайтын атомдардың мінез-құлқынан мүлдем өзгеше екенін байқады. Мысалы, азот оксиді (NO) газы азоттан (N2) немесе оттектен (O2) мың есе көп инфрақызыл сәулені сіңіреді. Ол сондай-ақ бірнеше тәжірибеде, газдың кең спектрлі сәулелі жылуды нашар сіңірсе де, кез келген газ сол газдың бөлек денесінен келетін сәулелі жылуды күшті сіңіретінін байқады. Бұл сіңіру мен сәуле шығарудың молекулалық байланысын көрсетті. Мұндай байланыс Балфур Стюарт және басқалардың тәжірибелерінде де көрінді, Тиндалл оларды келтіріп, кеңейтті, бұл кең спектрлі сәулелі жылуға қатысты нашар сіңіретін молекулалар нашар сәуле шығарады, ал күшті сіңіретіндер күшті сәуле шығарады екенін көрсетті. (Мысалы, тас тұзы сәулелену арқылы жылуды өте нашар сіңіреді, ал өткізгіштік арқылы жылуды жақсы сіңіреді. Тас тұз табаны өткізгіштік арқылы қыздырылып, оқшаулағышқа қойылса, салқындауға тым көп уақыт кетеді; яғни, инфрақызыл сәулені нашар шығарады.) Сіңіру мен сәуле шығару арасындағы байланыс резонаторлардың жалпы немесе абстрактілі ерекшеліктерімен де сәйкес келді. Молекулалардың жарық толқындарымен химиялық ыдырауы (фотохимиялық әсер) Тиндалды резонатордың молекуланың толық бірлігі бола алмайтынына көндірді; ол қандай да бір ішкі құрылым болуы керек, әйтпесе фотохимиялық әсер мүмкін емес еді. Бірақ ол бұл ішкі құрылымның формасына қатысты сынақтан өткізілетін идеялары болмады және баспа бетінде болжамдар жасауға кіріспеді. Оның молекулалық көзқарасты насихаттауы және молекулалардың не екенін тәжірибелік жолмен анықтауға жасаған тырыстары бір тарихшы тарапынан «Джон Тиндалл, молекулалық риторик» деген атаумен талқыланды.

Tyndall was an experimenter and laboratory apparatus builder, not an abstract model builder. But in his experiments on radiation and the heat absorptive power of gases, he had an underlying agenda to understand the physics of molecules. Tyndall said in 1879: "During nine years of labour on the subject of radiation [in the 1860s], heat and light were handled throughout by me, not as ends, but as instruments by the aid of which the mind might perchance lay hold upon the ultimate particles of matter." This agenda is explicit in the title he picked for his 1872 book Contributions to Molecular Physics in the Domain of Radiant Heat. It is present less explicitly in the spirit of his widely read 1863 book Heat Considered as a Mode of Motion. Besides heat he also saw magnetism and sound propagation as reducible to molecular behaviours. Invisible molecular behaviours were the ultimate basis of all physical activity. With this mindset, and his experiments, he outlined an account whereby differing types of molecules have differing absorptions of infrared radiation because their molecular structures give them differing oscillating resonances. He'd gotten into the oscillating resonances idea because he'd seen that any one type of molecule has differing absorptions at differing radiant frequencies, and he was entirely persuaded that the only difference between one frequency and another is the frequency. He'd also seen that the absorption behaviour of molecules is quite different from that of the atoms composing the molecules. For example, the gas nitric oxide (NO) absorbed more than a thousand times more infrared radiation than either nitrogen (N2) or oxygen (O2). He'd also seen in several kinds of experiments that – no matter whether a gas is a weak absorber of broad spectrum radiant heat – any gas will strongly absorb the radiant heat coming from a separate body of the same type of gas. That demonstrated a kinship between the molecular mechanisms of absorption and emission. Such a kinship was also in evidence in experiments by Balfour Stewart and others, cited and extended by Tyndall, that showed with respect to broad spectrum radiant heat that molecules that are weak absorbers are weak emitters and strong absorbers are strong emitters. (For example, rock salt is an exceptionally poor absorber of heat via radiation, and a good absorber of heat via conduction. When a plate of rock salt is heated via conduction and let stand on an insulator, it takes an exceptionally long time to cool down; i. e., it's a poor emitter of infrared.) The kinship between absorption and emission was also consistent with some generic or abstract features of resonators. The chemical decomposition of molecules by lightwaves (photochemical effect) convinced Tyndall that the resonator could not be the molecule as a whole unit; it had to be some substructure, because otherwise the photochemical effect would be impossible. But he was without testable ideas as to the form of this substructure, and did not partake in speculation in print. His promotion of the molecular mindset, and his efforts to experimentally expose what molecules are, has been discussed by one historian under the title "John Tyndall, The Rhetorician of Molecularity".

Білім беруші

Джон Тинделл ғалым ғана емес, сонымен қатар ғылымды оқытушы және ғылым ісіне адал жақтас болды. Ол өмірінің көп бөлігін ғылымды жалпы халыққа таратумен өткізді. Лондондағы Корольдік институтта маманы емес тыңдаушыларға жүздеген лекция оқыды. 1872 жылы АҚШ-қа лекциялық тур жасағанда, көптеген ғалым емес адамдар оның жарық табиғаты туралы лекциясын тыңдау үшін ақы төледі. 1878 жылы Лондондық басылымда Тинделлдің сол кездегі беделін көрсететін мынадай мәлімдеме жарияланды: "Фарадейдің салған үлгісімен, профессор Тинделл жаңаша зерттеу жүргізуде және ғылымды дұрыс, нақты оқытуда ғана емес, сонымен қатар оны қызықты етуде жетістікке жетті. Ол Корольдік институтында лекция оқығанда, зал тығырықтан аспайды". Тинделл мұғалімдік кәсіп туралы: "Менің ойымша, одан артық құрметті, асыл және бақытты шаруа жоқ", - деді. Оның ең көп көрермендері ақырында оның кітаптары арқылы жиналды, олардың көпшілігі сарапшылар мен мамандарға арналмаған. Ол оннан астам ғылыми кітап жариялады. 1860 жылдардың ортасынан бастап ол әлемдегі ең танымал физиктердің біріне айналды, бұл алдымен оның шеберлігі мен еңбекқорлығының арқасы болды. Оның көптеген кітаптары неміс және француз тілдеріне аударылды, ал оның негізгі оқулықтары ондаған жылдар бойы сол тілдерде басылып тұрды. Оның оқыту көзқарасын көрсету үшін, "жас тыңдаушыларға" арналған 200 беттік "Судың түрлері" (1872) атты оқулық кітабының соңында оқырманға арналған қорытынды сөздері келтіріледі: "Міне, дос, еңбегіміз аяқталды. Сізді осы уақытқа дейін қасымда ұстағаныма шын қуаныштымын. Біз көп рет жұмысымыздың биігіне тер басып жеттік, бірақ сіз әрқашан табандылық пен еңбекқорлық таныттыңыз, менің күшімді пайдаланудың орнына өзіңіздің күшіңізге сүйендіңіз. Мен кейде қол созып, сізге көтерілуге көмектестім, бірақ тауға шығудың барлық еңбегі сіздікі болды. Мен сізге осылай барлық нәрсені үйретуді қалаймын: пайдалы еңбек жолын көрсету, бірақ еңбекті өзіңізге қалдыру. Міндетіміз жеткілікті түрде анық көрінеді, бірақ сіз бен мен олардың мәнін ашу үшін фактілермен қанша рет күрескенімді жақсы білеміз. Бірақ жұмыс аяқталды, енді сіз табиғатты адал зерттеуге негізделген сенімді білімнің бір бөлігінің иесісіз. Егер біз енді кездеспесек те, осы күндердің естелігі бізді мәңгілікке байланыстырады. Маған қолыңызды беріңіз. Сау болыңыз!". Тағы бір мысал ретінде, оның 350 беттік "Дыбыс" (1867) атты оқулығының кіріспесінде былай делінген: "Келесі беттерде мен акустика ғылымын барлық ақылды адамдарға, тіпті арнайы ғылыми білімі жоқтарға да қызықты етуге тырыстым. Тақырып тұтас түрде тәжірибелік тұрғысынан қарастырылады және мен әр тәжірибені оқырманға оның нақты операция ретінде түсінілуі үшін ұсынуға тырыстым". Осы кітаптың 3-ші басылымының алғы сөзінде ол бұрынғы басылымдардың Қытай үкіметінің қаржатымен қытай тіліне аударылғанын және Герман фон Гельмгольцтің (акустика ғылымындағы белгілі тұлға) қадағалауымен неміс тіліне аударылғанын хабарлайды. Оның тұңғыш жарық көрген мұздықтар туралы (1860) оқулығы да: "Бұл еңбек ерекше ғылыми білімі жоқ ақылды адамдардың қызығушылығын ояту мақсатымен жазылған", - деп көрсетеді. Оның ең көп мақтау алған оқулығы және ең көп сатылған 550 беттік "Жылу: қозғалыс түрі" (1863; 1880 жылға дейін жаңартылған басылымдар) болды. Ол кем дегенде 50 жыл бойы басылып шықты және бүгін де қолжетімді. Оның басты ерекшелігі, Джеймс Клерк Максвелл 1871 жылы айтқандай, "жылу ғылымының қағидалары жақсы таңдалған мысалдар арқылы ойға күшпен сіңіріледі". Тиндалдың ең ұзақ үш оқулығы, атап айтқанда, Жылу (1863), Дыбыс (1867) және Жарық (1873) олар жазылған кездегі тәжірибелік физиканың ең озық деңгейін көрсетеді. Олардың көп бөлігі өздерінің тақырыптарын түсінудегі соңғы жаңалықтарды құрады, оларды Тиндал кең аудиторияға ұсынған алғашқы автор болды. "Соңғы технологиялар" терминінің мағынасына қатысты бір ескерту бар. Кітаптар зертханалық ғылымға арналған және математикадан аулақ болды. Әсіресе, оларда шексіз шағын есептеулер жоқ. Математикалық модельдеуде шексіз шағын есептеулер, әсіресе дифференциалдық теңдеулер, сол кездегі жылу, жарық және дыбыс туралы түсініктің бір бөлігі болды.

Besides being a scientist, John Tyndall was a science teacher and evangelist for the cause of science. He spent a significant amount of his time disseminating science to the general public. He gave hundreds of public lectures to non specialist audiences at the Royal Institution in London. When he went on a public lecture tour in the US in 1872, large crowds of non scientists paid fees to hear him lecture about the nature of light. A typical statement of Tyndall's reputation at the time is this from a London publication in 1878: "Following the precedent set by Faraday, Professor Tyndall has succeeded not only in original investigation and in teaching science soundly and accurately, but in making it attractive When he lectures at the Royal Institution the theatre is crowded." Tyndall said of the occupation of teacher "I do not know a higher, nobler, and more blessed calling." His greatest audience was gained ultimately through his books, most of which were not written for experts or specialists. He published more than a dozen science books. From the mid 1860s on, he was one of the world's most famous living physicists, due firstly to his skill and industry as a tutorialist. Most of his books were translated into German and French with his main tutorials staying in print in those languages for decades. As an indicator of his teaching attitude, here are his concluding remarks to the reader at the end of a 200 page tutorial book for a "youthful audience", The Forms of Water (1872): "Here, my friend, our labours close. It has been a true pleasure to me to have you at my side so long. In the sweat of our brows we have often reached the heights where our work lay, but you have been steadfast and industrious throughout, using in all possible cases your own muscles instead of relying upon mine. Here and there I have stretched an arm and helped you to a ledge, but the work of climbing has been almost exclusively your own. It is thus that I should like to teach you all things; showing you the way to profitable exertion, but leaving the exertion to you Our task seems plain enough, but you and I know how often we have had to wrangle resolutely with the facts to bring out their meaning. The work, however, is now done, and you are master of a fragment of that sure and certain knowledge which is founded on the faithful study of nature Here then we part. And should we not meet again, the memory of these days will still unite us. Give me your hand. Good bye." As another indicator, here is the opening paragraph of his 350 page tutorial entitled Sound (1867): "In the following pages I have tried to render the science of acoustics interesting to all intelligent persons, including those who do not possess any special scientific culture. The subject is treated experimentally throughout, and I have endeavoured so to place each experiment before the reader that he should realise it as an actual operation." In the preface to the 3rd edition of this book, he reports that earlier editions were translated into Chinese at the expense of the Chinese government and translated into German under the supervision of Hermann von Helmholtz (a big name in the science of acoustics). His first published tutorial, which was about glaciers (1860), similarly states: "The work is written with a desire to interest intelligent persons who may not possess any special scientific culture." His most widely praised tutorial, and probably his biggest seller, was the 550 page "Heat: a Mode of Motion" (1863; updated editions until 1880). It was in print for at least 50 years, and is in print today. Its primary feature is, as James Clerk Maxwell said in 1871, "the doctrines of the science [of heat] are forcibly impressed on the mind by well chosen illustrative experiments." Tyndall's three longest tutorials, namely Heat (1863), Sound (1867), and Light (1873), represented state of the art experimental physics at the time they were written. Much of their contents were recent major innovations in the understanding of their respective subjects, which Tyndall was the first writer to present to a wider audience. One caveat is called for about the meaning of "state of the art". The books were devoted to laboratory science and they avoided mathematics. In particular, they contain absolutely no infinitesimal calculus. Mathematical modelling using infinitesimal calculus, especially differential equations, was a component of the state of the art understanding of heat, light and sound at the time.

Ғылым мен діннің аражігін ажырату

Тиндалл ұрпағының прогрессивті және инновациялық британдық физиктерінің көпшілігі дін мәселесінде консервативті және ортодоксалды болды. Мысалы, Джеймс Джоул, Балфур Стюарт, Джеймс Клерк Максвелл, Джордж Габриэль Стоукс және Лорд Кельвин – барлығы Тиндаллмен бірге жылуды немесе жарықты зерттеген есімдер. Бұл консерваторлар дін мен ғылым бір-бірімен сәйкес келеді деп сенді және осы сенімнің негізін нығайтуға тырысты. Алайда Тиндалл Чарльз Дарвиннің эволюция теориясын жақтаған және дін мен ғылым арасындағы шекараны күшейтуге ұмтылған клубтың мүшесі болды. Бұл клубтың ең танымал мүшесі анатомист Томас Генри Хаксли еді. Тиндалл 1851 жылы Хакслимен алғаш рет кездесіп, олар өмір бойы достық қарым-қатынаста болды. Химик Эдвард Франкланд және математик Томас Арчер Хирст, екеуі де Тиндал Германиядағы университетке түсер алдында танысқан, сондай-ақ клуб мүшелері болды. Басқаларының арасында әлеуметтік философ Герберт Спенсер де болды. Философиялық мәселелер бойынша дау-дамайларда Хакслидей мәнге ие болмаса да, Тиндалл білімді қоғамға ғылымның (білім мен рационалдылықтың) және діннің (сенім мен руханилықтың) арасындағы айқын ажыратудың артықшылықтарын жеткізуде өзінің үлесін қосты. 1874 жылы ол Британдық ғылымды дамыту қауымдастығының президенті болып сайланды және сол жылы Белфастта өткен қауымдастықтың жылдық мәжілісінде кең ауқымды сөз сөйледі. Сөз эволюциялық теориялардың тарихын жағымды баяндап, Дарвиннің есімін 20-дан астам рет жағымды атады және діни сезімнің "білім саласына қол сұғуына" рұхсат етілмеуі керек екенін мәлімдеді. Бұл өте ыстық тақырып болды. Газеттер осы туралы өздерінің бірінші беттерінде жариялады – Ұлыбританияда, Ирландияда және Солтүстік Америкада, тіпті Еуропа құрлығында да, көп ұзамай осыған қатысты көптеген сын-пікірлер пайда болды. Назар аудару және зерттеу эволюционистердің философиялық ұстанымын нығайтып, оны бағытталған ағымға жақындатты. Римде 1864 жылы Папа Пий IX өзінің "Қателіктер туралы жинағында" "ақыл – адамның білімге жетуі үшін соңғы өлшемшарт" және "Құдайдың аян беруі Библияда толық емес" дегені қателік екенін жариялады – және осы қателіктерді ұстанатындар "анафемаға" ұшырауы керек еді – ал 1888 жылы былай декрет етті: "Рационализмнің негізгі доктринасы – адам ақылының жоғарылығы, ол Құдайға және мәңгілік ақылға тиісті бағынудан бас тартып, өзінің тәуелсіздігін жариялайды. Мұндай доктрина жеке адамдарға да, мемлекетке де өте зиянды. Сондықтан, ой-пікірді, сөзді, жазуды немесе дінді шексіз [немесе еркін] түрде талап етуге, қорғауға немесе рұхсат етуге толыққанды заңсыз болады." Осы принциптер мен Тиндаллдың принциптері өзара қарама-қайшы болды. Тиндал үшін, оған Ұлыбританияда олармен күресудің қажеті болмады. Тіпті Италияда да Хаксли мен Дарвинге құрметті медальдар табысталды және итальяндық басқарушы сыныбының көпшілігі папалыққа қарсы болды. Бірақ Тиндаллдың өмірінде Ирландияда халықтың көп бөлігі Рим католиктігіне доктриналық және ынталы болып, сонымен қатар саяси жағынан күшейді. 1886 және 1893 жылдар аралығында Тиндалл Англиядағы католиктерге Ирландияда өздерінің жолын табуға көбірек еркіндік беру керек пе деген пікірталасқа белсенді қатысты. Ол 19 ғасырдағы ирландта туған ғалымдардың көпшілігі сияқты Ирландияның өзін-өзі басқару қозғалысына қарсы болды. Ол бұл туралы газеттер мен кітапшаларда жариялаған жалынды пікірлерін білдірді. Мысалы, 1890 жылғы 27 желтоқсандағы "Таймс" газетінде жарияланған мақаласында ол діни қызметкерлер мен католицизмді "бұл қозғалыстың жүрегі мен жаны" деп қарастырды және католик емес азшылықты "қиын діни қызметкерлердің" билігіне беру "айтуға болмайтын қылмыс" болар еді деп жазды. Ол Ұлыбританияның ең беделді ғылыми қоғамын Ирландияның өзін-өзі басқару ұсынысын ғылым мүддесіне қайшы деп айыптауға сәтсіз тырысты. Ол "Ғылымға бейім емес адамдарға арналған ғылымның фрагменттері" атты кітабында жазған бірнеше эсселерінде дұғаның тиімділігіне сенуден адамдарды көндіруге тырысты. Алайда ол жалпы дінге қарсы болған жоқ. Көптеген оқырмандары Тиндаллды бекем агностик деп түсіндіреді, бірақ ол өзін ешқашан ашық түрде агностик деп жариялаған жоқ. Өмірінің соңында оның ақшалық сыйлықтары ең көбінесе Ирландияның одақтас саяси ісіне жұмсалды. Ол қайтыс болған кезде оның байлығы 22 122 фунт стерлинг болды. Салыстыру үшін айта кетейік, Лондон полициясының констебльінің табысы сол кезде жылына шамамен 80 фунтты құрады.

The majority of the progressive and innovative British physicists of Tyndall's generation were conservative and orthodox on matters of religion. That includes for example James Joule, Balfour Stewart, James Clerk Maxwell, George Gabriel Stokes and Lord Kelvin – all names investigating heat or light contemporaneously with Tyndall. These conservatives believed, and sought to strengthen the basis for believing, that religion and science were consistent and harmonious with each other. Tyndall, however, was a member of a club that vocally supported Charles Darwin's theory of evolution and sought to strengthen the barrier, or separation, between religion and science. The most prominent member of this club was the anatomist Thomas Henry Huxley. Tyndall first met Huxley in 1851 and the two had a lifelong friendship. Chemist Edward Frankland and mathematician Thomas Archer Hirst, both of whom Tyndall had known since before going to university in Germany, were members too. Others included the social philosopher Herbert Spencer. Though not nearly so prominent as Huxley in controversy over philosophical problems, Tyndall played his part in communicating to the educated public what he thought were the virtues of having a clear separation between science (knowledge & rationality) and religion (faith & spirituality). As the elected president of the British Association for the Advancement of Science in 1874, he gave a long keynote speech at the Association's annual meeting held that year in Belfast. The speech gave a favourable account of the history of evolutionary theories, mentioning Darwin's name favourably more than 20 times, and concluded by asserting that religious sentiment should not be permitted to "intrude on the region of knowledge, over which it holds no command". This was a hot topic. The newspapers carried the report of it on their front pages – in Britain, Ireland & North America, even the European Continent – and many critiques of it appeared soon after. The attention and scrutiny increased the friends of the evolutionists' philosophical position, and brought it closer to mainstream ascendancy. In Rome in 1864, Pope Pius IX in his Syllabus of Errors decreed that it was an error that "reason is the ultimate standard by which man can and ought to arrive at knowledge" and an error that "divine revelation is imperfect" in the Bible – and anyone maintaining those errors was to be "anathematized" – and in 1888 decreed as follows: "The fundamental doctrine of rationalism is the supremacy of the human reason, which, refusing due submission to the divine and eternal reason, proclaims its own independence A doctrine of such character is most hurtful both to individuals and to the State It follows that it is quite unlawful to demand, to defend, or to grant, unconditional [or promiscuous] freedom of thought, speech, writing, or religion." Those principles and Tyndall's principles were profound enemies. Luckily for Tyndall he didn't need to get into a contest with them in Britain. Even in Italy, Huxley and Darwin were awarded honorary medals and most of the Italian governing class was hostile to the papacy. But in Ireland during Tyndall's lifetime the majority of the population grew increasingly doctrinaire and vigorous in its Roman Catholicism and also grew stronger politically. Between 1886 and 1893, Tyndall was active in the debate in England about whether to give the Catholics of Ireland more freedom to go their own way. Like the great majority of Irish born scientists of the 19th century he opposed the Irish Home Rule Movement. He had ardent views about it, which were published in newspapers and pamphlets. For example, in an opinion piece in The Times on 27 December 1890 he saw priests and Catholicism as "the heart and soul of this movement" and wrote that placing the non Catholic minority under the dominion of "the priestly horde" would be "an unspeakable crime". He tried unsuccessfully to get the UK's premier scientific society to denounce the Irish Home Rule proposal as contrary to the interests of science. In several essays included in his book Fragments of Science for Unscientific People, Tyndall attempted to dissuade people from believing in the potential effectiveness of prayers. At the same time, though, he was not broadly anti religious. Many of his readers interpret Tyndall to be a confirmed agnostic, though he never explicitly declared himself to be so. Late in life his money donations went most visibly to the Irish Unionist political cause. When he died, his wealth was £22,122. For comparison's sake, the income of a police constable in London was about £80 per year at the time.

Өлім

Соңғы жылдары Тиндалл ұйқысыздықты емдеу үшін хлорал гидратын жиі қабылдады. Төсекке жатып, ауырып қалғанда, ол 1893 жылы 73 жасында осы дәрінің кездейсоқ артық дозасынан қайтыс болды және Хаслемерде жерленді. Артық дозаны оның әйелі Луиза берген. "Сүйіктіім," деді Тиндалл болған жағдайды түсінгенде, "сен менің Джонымды өлтірдің." Кейін Тиндаллдың әйелі оның қағаздарын алып, оның ресми өмірбаянын бақылауды өз міндетіне алды. Алайда ол жобаны кешіктіріп, 1940 жылы 95 жасында қайтыс болған кезде ол әлі де аяқталмаған еді. Кітап 1945 жылы жарық көрді, оны А. С. Ева мен К. Х. Крисси жазды, оларды Луиза Тиндалл өлімінен аз бұрын бекіткен болатын. Джон Тиндалл Белальп ауылының үстіндегі тау беткейінде, оның демалыс үйі болған жерде және ол зерттеген Алетш мұздығына қарап тұратын ескерткішпен (Тиндаллденкмал) еске алынады.

Джон Тинделлдің кітаптары

Тиндалл, Дж. (1860), Альп мұздықтары, саяхаттар мен шағылысулар туралы баяндама, мұздықтардың пайда болуы мен құбылыстары және олармен байланысты физикалық принциптерді түсіндіру (1861 жылғы басылымы), Тикнор және Филдс, Бостон
Тиндалл, Дж. (1862), Тау шаруашылығы, 1861 жылғы демалыс сапары, Лонгман, Грин, Лонгман және Робертс, Лондон
Тиндалл, Дж. (1865), Радиация туралы: бір лекция (40 бет)
Тиндалл, Дж. (1868), Жылу: қозғалыс түрі, (1869 жылғы басылымы), Д. Апплтон, Нью-Йорк
Тиндалл, Дж. (1869), Оңай сабақтардағы табиғаттану (180 бет) (орта мектептерде пайдалануға арналған физика кітабы)
Тиндалл, Дж. (1870), Фарадей – жаңалықтар ашушы, Лонгманс, Грин, Лондон
Тиндалл, Дж. (1870), Профессор Джон Тиндаллдың үш ғылыми сөз сөйлеуі (75 бет)
Тиндалл, Дж. (1870), Жарық туралы тоғыз лекциядан алынған жазбалар (80 бет)
Тиндалл, Дж. (1870), Электр құбылыстары мен теориялары бойынша жеті лекциядан алынған жазбалар (50 бет)
Тиндалл, Дж. (1870), Диамагнетизм және магнекристалдық әрекеттер туралы зерттеулер: диамагнетикалық полярлық мәселесін қоса алғанда (1850-ші жылдардағы зерттеу есептерінің жинағы), Лонгманс, Грин, Лондон
Тиндалл, Дж. (1871), Альп тауларындағы жаттығу сағаттары, Лонгманс, Грин және Co., Лондон
Тиндалл, Дж. (1871), Ғылым фрагменттері: жеке мақалалар, лекциялар мен шолулар жинағы (1872 жылғы басылымы), Лонгманс, Грин, Лондон
Тиндалл, Дж. (1872), Сәулелі жылу саласындағы молекулалық физикаға үлестер (1860-шы жылдардағы зерттеу есептерінің жинағы), (1873 жылғы басылымы), Д. Апплтон және Компания, Нью-Йорк
Тиндалл, Дж. (1873), Бұлттар мен өзендердегі судың түрлері, мұз және мұздықтар, Х. С. Кинг және Компания, Лондон
Тиндалл, Дж. (1873), Жарық туралы алты лекция (290 бет)
Тиндалл, Дж. (1876), Корольдік институтта электр сабақтары (100 бет) (орта мектеп оқушыларына арналған)
Тиндалл, Дж. (1878), Ыс; сегіз лекцияда оқылған (1969 жылғы басылымы), Greenwood Press, Нью-Йорк
Тиндалл, Дж. (1882), Ауадағы жүзетін заттар туралы мақалалар, шіру және инфекциямен байланысты, Д. Апплтон, Нью-Йорк
Тиндалл, Дж. (1887), Жарық және электр энергиясы: Ұлыбритания Корольдік институты алдындағы екі лекция курсының жазбалары, Д. Апплтон және Компания, Нью-Йорк
Тиндалл, Дж. (1892), Жаңа фрагменттер (жалпы оқырманға арналған әртүрлі мақалалар), Д. Апплтон, Нью-Йорк

Tyndall, J. (1860), The glaciers of the Alps, Being a narrative of excursions and ascents, an account of the origin and phenomena of glaciers and an exposition of the physical principles to which they are related, (1861 edition) Ticknor and Fields, Boston
Tyndall, J. (1862), Mountaineering in 1861. A vacation tour, Longman, Green, Longman, and Roberts, London
Tyndall, J. (1865), On Radiation: One Lecture (40 pages)
Tyndall, J. (1868), Heat : A mode of motion, (1869 edition) D. Appleton, New York
Tyndall, J. (1869), Natural Philosophy in Easy Lessons (180 pages) (a physics book intended for use in secondary schools)
Tyndall, J. (1870), Faraday as a discoverer, Longmans, Green, London
Tyndall, J. (1870), Three Scientific Addresses by Prof. John Tyndall (75 pages)
Tyndall, J. (1870), Notes of a Course of Nine Lectures on Light (80 pages)
Tyndall, J. (1870), Notes of a Course of Seven Lectures on Electrical Phenomena and Theories (50 pages)
Tyndall, J. (1870), Researches on diamagnetism and magne crystallic action: including the question of diamagnetic polarity, (a compilation of 1850s research reports), Longmans, Green, London
Tyndall, J. (1871), Hours of exercise in the Alps, Longmans, Green, and Co., London
Tyndall, J. (1871), Fragments of Science: A Series of Detached Essays, Lectures, and Reviews, (1872 edition), Longmans, Green, London
Tyndall, J. (1872), Contributions to Molecular Physics in the Domain of Radiant Heat, (a compilation of 1860s research reports), (1873 edition), D. Appleton and Company, New York
Tyndall, J. (1873), The forms of water in clouds & rivers, ice & glaciers, H. S. King & Co., London
Tyndall, J. (1873), Six Lectures on Light (290 pages)
Tyndall, J. (1876), Lessons in Electricity at the Royal Institution (100 pages), (intended for secondary school students)
Tyndall, J. (1878), Sound; delivered in eight lectures, (1969 edition), Greenwood Press, New York
Tyndall, J. (1882), Essays on the floating matter of the air, in relation to putrefaction and infection, D. Appleton, New York
Tyndall, J. (1887), Light and electricity: notes of two courses of lectures before the Royal institution of Great Britain, D. Appleton and Company, New York
Tyndall, J. (1892), New Fragments (miscellaneous essays for a broad audience), D. Appleton, New York

Джон Тинделлдің өмірбаяндары

430 беттен тұрады. Бұл "ресми" өмірбаян. Уильям Туллок Джинс 1887 жылы профессор Тиндаллдың 100 беттік өмірбаянын жазды (Тиндалл Корольдік институттан зейнеткерлікке шыққан жылы). Жүктеуге болады. Оның әйелі Луиза Шарлотта Тиндалл Джон Тиндаллдың 8 беттік өмірбаянын жазды, ол 1899 жылы "Ұлттық өмірбаян сөздігінде" (57-том) жарияланды. Оны онлайн оқуға болады (сондай-ақ, 1903 жылы қайта басылған осы өмірбаянды да онлайн оқуға болады). Ұзақ жылдар бойы дос болған Эдвард Франкланд 1894 жылы ғылыми журналда Джон Тиндаллдың 16 беттік өмірбаянын жазды. Оны онлайн оқуға болады. 1853 жылға дейінгі Тиндаллдың кәсіби дамуы туралы мәлімет береді. 220 беттен тұрады. Физика профессоры Артур Уитмор Смит 1920 жылы Джон Тиндаллдың 10 беттік өмірбаянын ғылыми айлық журналда жазды. Онлайн оқуға болады. Жон Уолтер Грегори, натуралист, 1894 жылы табиғат ғылымдары журналында Джон Тиндаллдың 9 беттік некрологын жазды. Онлайн оқуға болады. Джон Тиндаллдың 8 беттік алғашқы бейнесі 1864 жылы "Әдебиет, ғылым және өнердегі көрнекті тұлғалардың портреттері" кітабының ІІ томында, 25–32 беттерде жарияланды. Тиндаллдың өзі ұсынған ақпарат негізінде жасалған Тиндаллдың қысқаша бейнесі 1874 жылы Клод Шустердің "Джон Тиндалл – таушы" атты 56 беттік эссесінде пайда болды, бұл эссе Шустердің "Оқиғаға қосымша" кітабына енді (1950 жылғы басылым, New Alpine Library: Eyre & Spottiswoode, Лондон). 1945 жылдан бері Тиндаллдың алғашқы толыққанды өмірбаяны.