Χ. Βάρβογλης : Thompson, ο Αμερικανός τυχοδιώκτης επιστήμονας

του καθηγητή του Τμήματος Φυσικής ΑΠΘ Χ. Βάρβογλη

για το Πειράματα Φυσικής με Απλά Υλικά

Benjamin Thompson, ο Αμερικανός τυχοδιώκτης επιστήμονας

Όταν στη διδασκαλία του μαθήματος Ιστορία και εξέλιξη των ιδεών στη Φυσική έφτανα στο κεφάλαιο της Θερμότητας, μου άρεσε να προκαλώ τον ενδιαφέρον των φοιτητών με την «παραδοξολογία»:

Ο άνθρωπος που πρότεινε τη θεωρία του θερμιδικού και ο άνθρωπος που την κατέρριψε ήταν παντρεμένοι με την ίδια γυναίκα!

Αυτός που πρότεινε την ύπαρξη του θερμιδικού ρευστού, η ποσότητα του οποίου είναι σταθερή στο σύμπαν και το οποίο μεταφέρει τη θερμότητα «ρέοντας» από τα θερμά στα ψυχρά σώματα, ήταν ο Γάλλος χημικός Antoine Lavoisier. Αυτός έκανε πειράματα με συνεχή βρασμό νερού σε ένα κλειστό γυάλινο δοχείο και βρήκε ότι το βάρος του νερού μετά τον βρασμό ήταν μεγαλύτερο από όσο πριν. Νόμισε ότι είχε αποδείξει την ύπαρξη του θερμιδικού, αλλά στην πραγματικότητα μετρούσε το λίγο πυρίτιο που είχε διαλυθεί στο νερό από το γυαλί. Η θεωρία αυτή όμως ήταν τόσο πετυχημένη, ώστε πολλοί μεταγενέστεροι επιστήμονες την χρησιμοποίησαν για να συναγάγουν σωστά συμπεράσματα, όπως ο Καρνό για να υπολογίσει την απόδοση μιας θερμικής μηχανής, ο Φουριέ για να διατυπώσει την εξίσωση διάδοσης της θερμότητας στα στερεά και οι Laplace-Poisson για να μελετήσουν τη διάδοση του ήχου στον αέρα. Μέχρι το 1845 την χρησιμοποιούσε και ο William Thomson (Λόρδος Kelvin)-ένα από τα πολλά επιστημονικά λάθη του μεγάλου αυτού επιστήμονα. Το 1793 ο Lavoisier καταδικάστηκε σε θάνατο από γαλλικό επαναστατικό δικαστήριο και εκτελέστηκε. Ενάμισι έτος όμως μετά την εκτέλεσή του η Γαλλία αποκατέστησε το όνομά του και επέστρεψε στην 37χρονη χήρα του όλη την περιουσία του άνδρα της. Έτσι αυτή έγινε μια από τις πλουσιότερες Γαλλίδες της εποχής της.

Αυτός που κατέρριψε πειραματικά την υπόθεση του θερμιδικού ήταν ο Benjamin Thompson, ένας επιστήμονας και εφευρέτης με έντονα τυχοδιωκτική ζωή. Γεννήθηκε το 1753 σε μια αγροτική περιοχή της Μασαχουσέτης των ΗΠΑ, από μια οικογένεια χωρίς μεγάλες οικονομικές δυνατότητες. Σε ηλικία όμως 19 ετών παντρεύτηκε στην πόλη Rumford των ΗΠΑ μια πλούσια χήρα 14 χρόνια μεγαλύτερή του, και από τότε άλλαξε η ζωή του. Πήρε μέρος στον πόλεμο της ανεξαρτησίας των ΗΠΑ με την πλευρά των Άγγλων. Όταν οι Άγγλοι έχασαν τον πόλεμο έφυγε στην Αγγλία, αφήνοντας πίσω τη γυναίκα και την κόρη του, έγινε υφυπουργός εξωτερικών της Μεγάλης Βρετανίας και χρίστηκε ιππότης. Το 1785 έφυγε από την Αγγλία και πήρε μέρος στον τουρκοαυστριακό πόλεμο και στη συνέχεια έζησε στο Μόναχο για 11 χρόνια, ως υπασπιστής του εκλέκτορα της Βαυαρίας και αρμόδιος εξοπλισμού του βαυαρικού στρατού. Εκεί παρατήρησε ότι όσο διαρκεί η διάνοιξη της κάνης ενός κανονιού εκλύεται θερμότητα, και σκέφτηκε ότι η θερμότητα δεν είναι κάποιο ρευστό αλλά ένα είδος ενέργειας. 

Παρατήρησε ότι η περιστροφή ενός τρυπανιού με κινητήρια ισχύος 1 ίππου επί 2,5 ώρες παράγει θερμότητα που προκαλεί τον βρασμό 12 λίτρων νερού, και έτσι υπολόγισε το μηχανικό ισοδύναμο της θερμότητας σε 5,5 joule ανά θερμίδα, όχι και πολύ μακριά από τη σημερινή αποδεκτή τιμή 4,19. Η πιο σημαντική εφεύρεσή του ήταν το «τζάκι που δεν καπνίζει», που έχει μια στένωση στη βάση της καμινάδας η οποία αυξάνει την ανοδική ταχύτητα των καυσαερίων λόγω του φαινομένου Venturi. 

Άλλες εφευρέσεις του ήταν η καφετιέρα παρασκευής γαλλικού καφέ, μια προηγμένη μορφή ασβεστοκαμίνου, η διατήρηση των τροφίμων υπό κενό, το πρώτο φωτόμετρο και τα ισοθερμικά εσώρουχα. Για τα επιτεύγματά του πήρε από τον εκλέκτορα της Βαυαρίας τον τίτλο του κόμητα του Rumford (Reichsgraf von Rumford), επειδή η πόλη αυτή του θύμιζε την αρχή της επιτυχίας του. Ίδρυσε το Βασιλικό Ίδρυμα της Μεγάλης Βρετανίας και χρηματοδότησε τα μετάλλια Rumford Μεγάλης Βρετανίας και ΗΠΑ καθώς και την έδρα Φυσικής Rumford στο Πανεπιστήμιο του Harvard.

Μετά την αναχώρησή του από το Μόναχο, ο Benjamin Thompson μοίραζε τον χρόνο του μεταξύ Λονδίνου και Παρισιού, όπου συνάντησε τη χήρα του Lavoisier και την παντρεύτηκε όταν αυτός ήταν 51 ετών και αυτή 46. Ο γάμος προκάλεσε μεγάλη αίσθηση και στις δύο χώρες. Χαρακτηριστική είναι η αναγγελία του γάμου στη στήλη των κοινωνικών μιας αγγλικής εφημερίδας: "Married; in Paris, Count Rumford to the widow of Lavoisier; by which nuptial experiment he obtains a fortune of 8,000 pounds per annum -the most effective of all the Rumfordizing projects for keeping a house warm.“ Δεν είναι εύκολο να αποδώσω το λεπτό χιούμορ, αλλά λέει λίγο-πολύ: «Γάμος, στο Παρίσι, του κόμητα Rumford με τη χήρα του Lavoisier. Με αυτό τον γαμήλιο πείραμα παίρνει μια περιουσία 8.000 λιρών τον χρόνο, που είναι η πιο αποτελεσματική από όλες τις εφευρέσεις του για να διατηρείται ένα σπίτι ζεστό.» Να σημειώσω για σύγκριση ότι εκείνη την εποχή ένας πολύ καλός ετήσιος μισθός ήταν 500 λίρες.