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拉姆福德伯爵本傑明·湯普森

本傑明·湯普森爵士，倫福德伯爵，FRS （英語：Sir Benjamin Thompson, Count Rumford ， 德語：Reichsgraf von Rumford，1753年3月26日—1814年8月21日），英國物理學家，生於英屬美洲。他對於熱的本質的研究挑戰了當時占主流的熱質說，對19世紀熱力學的發展有重大意義。他也是位多產的發明家。

倫福德伯爵
Count Rumford
出生(1753-03-26)1753年3月26日
英屬美洲馬薩諸塞灣省沃本
逝世1814年8月21日(1814歲—08—21)（61歲）
巴黎
居住地馬薩諸塞，
英格蘭,
巴伐利亞,
法國
國籍大不列顛及愛爾蘭聯合王國, 法國
公民權大不列顛及愛爾蘭聯合王國, 法國
知名於熱動說
獎項科普利獎章（1792年）
科學生涯
研究領域物理學
施影響於漢弗里·戴維
簽名

他於美國獨立戰爭中忠於英國王室，在英國陸軍中服役，銜至中校，於戰後移居倫敦。在那裡，其在後勤方面才能受到賞識，晉升上校，於1784年被英王喬治三世進封爵士。其後，他又移居巴伐利亞，出任當地的陸軍大臣，重整了陸軍，於1791年獲封為神聖羅馬帝國伯爵。

早年

本傑明·湯普森1753年3月26日出生於馬薩諸塞鄉間的沃本。他的出生地現在被保存下來成為了一座博物館。他受的教育主要來自鄉間學校。有時他也去鄰近的劍橋，聽哈佛學院的教授的演講。13歲那年，他成為了一位商人的學徒。他在做生意方面表現出色，並且通過與那些受過良好教育的人的交往，他汲取了他們身上許多優點，其中包括對於科學的興趣。當他1769年在家鄉養傷時，他進行了一些有關熱的本質的實驗。隨後他在一個波士頓的店主工作了幾個月，並在家鄉自己進行了一些為成為醫生的基本訓練但並不成功。

湯普森的前途在1772年發生極大改觀。在那年他娶了一位富有、並有深厚人脈的寡婦。她的父親是地方高官，而她的前夫在康科德（時稱倫福德）留下大片地產。他們後來移居到朴次茅斯。通過他妻子與總督的關係，他成為了當地民兵的一個少校。

 
由托馬斯·庚斯博羅於1783年繪製的畫像

美國獨立戰爭

當美國獨立戰爭爆發時，湯普森已經成為新英格蘭的富有人物。他反對起義，並徵募對抗叛軍的仍對英王效忠者（英語：loyalist (American Revolution)）。他的行為引起了民眾對他的敵意，並襲擊了他的莊園。1776年，他永久擯棄妻子莎拉·羅爾夫，逃到英軍陣營中。由於他帶來的有關大陸軍的有價值的情報，他受到英軍的歡迎，並成為了蓋奇將軍和薩克維爾子爵（英語：George_Germain,_1st_Viscount_Sackville）的顧問，並在戰爭結束後移居倫敦。他於1784年被封為爵士。1785年，薩拉·湯普森（英語：Sarah_Thompson,_Countess_Rumford）十一歲時，湯普森移居巴伐利亞。但是，她和母親一起留在新英格蘭。1796年左右，應父親的要求，薩拉·湯普森到倫敦與他團聚，因為四年前她的母親去世了。

在美洲為英軍服務時期，他進行了一系列有關火藥威力的實驗。實驗結果獲得了廣泛認同，並在1781年於皇家學會的自然科學會報發表。[1]因而，在他戰後移居倫敦時，成為一位有名的科學家。

在巴伐利亞的經歷

 
英國花園

1785年，他移居巴伐利亞，成為卡爾·泰奧多爾選侯的副官。在其在巴伐利亞度過的十一年中，他重整了陸軍，並創建一批濟貧院。他為窮人設計了倫福德粥（英語：Rumford's Soup），並且將馬鈴薯種植引入巴伐利亞。在這一時期，他研究了烹調、取暖和照明，其中包括對於幾種燃料的使用成本和效率的比較。[2] 1789年，他在慕尼黑興建了英國花園。其留存至今，並以其規模聞名於世。1789年，他還被推選為美國文理科學院外籍名譽院士。[3]出於他的功績，1791年，他獲封神聖羅馬帝國伯爵。其爵號「倫福德」取自新罕布什爾州的康科德的舊名，是其發跡之地。[4]

熱學方面的研究

他對槍炮和炸藥的研究引起了他對熱的研究興趣。他曾提出一種測量固體比熱的方法，但由於有人（Johan Wilcke）先一步發表類似發現而大失所望。

隨後，他研究了一些物質的絕熱性能，並正確指出這些物質的絕熱屬性來源於它們阻礙了空氣對流。不過，接着他做了一個毫無根據並且不正確的推論，包括空氣在內的所有氣體是理想的熱絕緣體。[5][6] 他將這一結論進一步視為意匠論（英語：argument_from_design）的依據，稱上天的意旨（英語：Devine_Providence）如此安排，使動物長有皮毛，令它們免於寒冷之苦。 1797年，他將他的有關絕熱性的推論推及液體。[7] 這受到科學界廣泛反對，特別是道爾頓[8]和約翰·萊斯利[9] 非常直截了當的回應了這一結論。 而當時的儀器靈敏性及精度還遠遠不能證實（或證偽）他的結論。他又一次受到他對上帝信仰的影響，[10] 很可能想給水賦予在日常生活中一個特別而神聖的位置[11]

熱動說

參見：熱動說

倫福德伯爵最重要的科學研究是其在慕尼黑針對熱的本質的研究。在其《對摩擦所生熱來源的實驗探究》（An Experimental Enquiry Concerning the Source of the Heat which is Excited by Friction, 1798）中，他提出熱是一種運動形式，而非像當時受到普遍認同的是一種物質。而這起源於他在慕尼黑一家兵工廠觀察到在炮管鏜孔過程中摩擦會產生熱的經歷。他進行了如下實驗：用特別鈍的鏜孔工具對摩擦炮管並將其浸沒於水中。儘管在大約兩個半小時後水沸騰了，並通過比較比熱來確認炮管本身沒有發生變化，但摩擦所生的熱卻似乎是無窮無盡的。他指出這一現象在熱質說範疇內是得不到合理解釋的，因為傳遞給炮管的只有在摩擦相對運動過程中的功。但他沒有進一步嘗試將摩擦所生熱進行量化或是去測量熱功當量。儘管這項研究在當時面臨大量詰難，但它隨後在19世紀，能量守恆定律的發現過程中起着重要作用。

其他成就

發明和設計改良

 
倫福德爐的截面圖，左邊是燃料室

湯普森也是位活躍多產的發明家。他改進了煙囪、壁爐以及工業熔爐的設計，並發明了雙層蒸鍋，一種爐灶，和滴漏式咖啡壺 。在他任職於巴伐利亞期間他還發明了滲濾式咖啡壺（英語：Coffee_percolator）。

湯普森因為他成功的發明而成為社會名流。他的這些發明設計也產生大量經濟價值， 並得到大範圍的效仿。在許多方面，他與同樣也設計了一種爐灶的本傑明·富蘭克林十分相似。

他對於絕熱的研究對於後來保暖內衣（英語：longshirt）的發明有重要作用。[12]

光學

倫福德伯爵在光度學亦有所建樹。他創製了一種光度計，並引入一種作為坎德拉前身的光強單位，標準蠟燭。為了規範嚴密，他作為標準的蠟燭是由鯨蠟製作的。[13] 他還發表了一些有關互補色覺幻像的研究報告。觀察結果被米歇-歐仁·謝弗勒爾於1839年引用並歸納為同時色對比定律[14]。

晚年

 
倫福德伯爵之墓 (巴黎)
 
其在家鄉圖書館外的塑像（複製自在慕尼黑的原作）
 
由詹姆斯·吉爾雷所作的一幅關於皇家科學研究所的漫畫。最右者即倫福德伯爵

1799年後，倫福德伯爵在英法兩國間奔忙。1799年，他和Joseph Banks爵士建立了皇家研究院（英語：Royal_Institution），漢弗里·戴維是首任講座研究員和所長（英語：Directors_of_the_Royal_Institution）。在一段時間內，該研究院是唯一推廣化學研究的機構，並由於戴維的開拓性研究而獲得世界性的名聲。隨後，法拉第將其建成首屈一指的實驗室，並由於科普性的公眾講座而獲得聲望，形成延續至今的傳統。至今，研究所的聖誕講座仍能吸引大量電視觀眾。

他捐資分別在皇家學會和美國文理科學院創立倫福德獎（英語：Rumford_Medal）和倫福德獎金（英語：Rumford_Prize），並資助哈佛大學創建了一個教授職位。1803年，他被推舉為瑞典皇家科學院的外籍院士。1804年，他與法國化學家拉瓦錫的遺孀瑪麗·安·拉瓦錫結婚（他的原配夫人已經過世），但一年後就離婚。之後他定居巴黎繼續他的科學研究工作直至1814年逝世。他被安葬於巴黎的奧特伊，其墓毗鄰法國數學家勒讓德之墓。其過身後，他與髮妻的女兒繼承了他伯爵頭銜。

榮譽

另見

參考書目

參考文獻

  1. ^ Benjamin Thompson. New Experiments upon Gun-Powder, with Occasional Observations and Practical Inferences. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 1781, 71: 229–328. JSTOR 106525. doi:10.1098/rstl.1781.0039. 
  2. ^ Lamp. The Encyclopedia Americana 16. Encyclopedia Americana Corp. 1919: 681. 
  3. ^ Book of Members, 1780-2010: Chapter T (PDF). American Academy of Arts and Sciences. [7 April 2011]. （原始內容存檔 (PDF)於2018-10-05）. 
  4. ^ Bouton, Nathaniel. The History of Concord: From Its First Grant in 1725 to the Organization of the City Government in 1853. Concord: Benning W. Sanford. 1857. 
  5. ^ Rumford (1786) "New experiments upon heat" Philosophical Transactions|Philosophical Transactions of the Royal Society p.273
  6. ^ Rumford (1792) "Experiments upon heat" Philosophical Transactions of the Royal Society p.48-80
  7. ^ Rumford (1797) "On the propagation of heat in fluids" Nicholson's Journal 1 pp298-341
  8. ^ Cardwell (1971) p.99
  9. ^ Leslie, J. An Experimental Enquiry into the Nature and Propagation of Heat. London. 1804. 
  10. ^ Rumford (1804) "An enquiry concerning the nature of heat and the mode of its communication" Philosophical Transactions of the Royal Society p.77
  11. ^ Cardwell (1971) p.102
  12. ^ Prof. Michael Fowler of the University of Virginia, lecture notes: [1] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, and Have I Got News For You, first transmitted December 16, 2005, BBC1.
  13. ^ Waldemar Karwowski. International Encyclopedia of Ergonomics and Human Factors. CRC Press. 2006: 1478. ISBN 978-0-415-30430-6. 
  14. ^ Benjamin Thompson, Count Rumford. The Complete Works of Count Rumford, Vol. 5. American Academy of Arts and Sciences. 1876. 

延伸閱讀

  • Brown, Sanborn C. Count Rumford: Physicist Extraordinary. Doubleday & Co. 1962. 
  • Bradley, D. Count Rumford. Van Nostrand. 1967. ISBN B0000CM48T. 
  • Brown, G.I. Count Rumford: The Extraordinary Life of a Scientific Genius - Scientist, Soldier, Statesman, Spy. Sutton Publishing. 2001. ISBN 0-262-02138-2. 
  • Brown, S.C. Benjamin Thompson, Count Rumford. Cambridge USA: MIT Press. 1981. ISBN 0-262-02138-2. 
  • Cardwell, D.S.L. From Watt to Clausius: The Rise of Thermodynamics in the Early Industrial Age. London: Heinemann. 1971: 95–107. ISBN 0-435-54150-1. 
  • Larsen, E. An American in Europe: The life of Benjamin Thompson, Count Rumford. Rider. 1953. ISBN B0000CII01. 
  • Orton, V. The Forgotten Art of Building a Good Fireplace: The Story of Sir Benjamin Thompson, Count Rumford, an American Genius & His Principles of Fireplace Design Which Have Remained Unchanged for 174 Years. Alan C. Hood and Company Inc. 2000. ISBN 0-911469-17-6. 
  • Sparrow, W.J. Knight of the White Eagle: A biography of Sir Benjamin Thompson, Count Rumford, 1753-1814. Hutchinson. 1964. ISBN B0000CM48T. 

外部連結

 
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