sulavan voin, myrkyllisten sienten keksimisen kummallinen historia ja lämpömittarin

oudon keksinnön historia, jossa lämpötila on mitattu, on tullut vakioksi arjessa COVID-19-pandemian aikana. Kaikkialla lääkärien vastaanotoista baareihin korkean ruumiinlämmön testaus on varotoimi, johon monet julkiset laitokset ryhtyvät ihmisten tullessa tiloihin. Tässä on työkalun alkuperätarina, joka on ollut hermoillamme kriisin alusta lähtien.

1600-luvun alussa, tieteellisen vallankumouksen aikana, jolloin uusia tapoja luonnonilmiöiden kvantifiointiin leimasivat löytöretkien rajat, Galileo Galilei loi uusia, innovatiivisia ja empiirisesti perusteltuja menetelmiä tähtitieteessä, fysiikassa ja tekniikassa. Hän sai myös ihmiskunnan liikkeelle kohti vähemmän tunnettua mutta ratkaisevaa edistysaskelta: kykyä mitata lämpöä.

tänä aikakautena keksittiin mittalaitteiden ja mittayksiköiden vyöry, joka lopulta takoi nykyiset vakioyksiköt. Galileon ansioksi luetaan lämpömittalaitteen, termoskoopin, keksiminen. Mutta se ei ole sama kuin lämpömittari. Se ei voinut mitata-mittari-lämpötilaa, koska siinä ei ollut asteikkoa.

vuoden 1612 paikkeilla venetsialainen tutkija Santorio Santorio teki termoskoopille ratkaisevia käsitteellisiä edistysaskeleita, sillä hän käytti sitä kahdesti. Hänen ansiokseen on luettu asteikon lisääminen. edistysaskel on yhtä tärkeä kuin laitteen keksiminen. Varhaiset termoskoopit koostuivat pohjimmiltaan pystysuunnassa suunnatusta lasiputkesta, jonka yläosassa oli polttimo ja pohjassa riippuva nestelammikko, kuten vesi, joka ulottui pylvään pituudelta ylöspäin. Kun polttimon ilman lämpötila nousi, sen laajeneminen muutti pylvään nesteen korkeutta. Santorion kirjoitusten mukaan hän asetti maksimin kuumentamalla termoskoopin polttimon kynttilän liekillä, ja minimin ottamalla siihen yhteyttä sulavalla lumella.

hän saattoi jopa ensimmäisenä soveltaa lämpömittaria lääketieteen alaan, välineenä, jolla voidaan objektiivisesti vertailla kehon lämpötiloja. Mittausta varten potilas piti joko polttimoa kädellään tai hengitti sen päällä.

1650-luvulla tapahtui toinen läpimurto, kun Toscanan suurherttua Ferdinando II de’ Medici teki vanhaan termoskooppiin keskeisiä suunnittelumuutoksia. De ’ Medici mainitaan ensimmäisenä luomaan suljetun rakenteen, johon Ilmanpaine ei vaikuta. Hänen termoskooppinsa koostui pystysuorasta lasiputkesta, joka oli täytetty”viiniviinillä” —tislatulla viinillä—ja jossa lasikuplat, joiden Ilmanpaine vaihteli, kohosivat ja laskivat lämpötilan muutosten mukana. Hän oli niin kiinnostunut lämmön mittaamisesta, että vuonna 1657 hän perusti yksityisen Akatemian, Accademia del Cimenton, jossa tutkijat tutkivat erilaisia muotoja ja muotoja termoskooppejaan varten, mukaan lukien koristeellisia malleja, joissa oli spiraalimaisia lieriöpylväitä. Instrumenttien muodon ja toiminnan parannusten vuoksi niiden kysyntä kasvoi tasaisesti 1600-luvun viimeisten 50 vuoden aikana, jolloin niitä alettiin kutsua ”Firenzeläisiksi termoskoopeiksi.”

kuitenkin vielä tämän paremman toiminnallisuuden ansiosta tarkalla lämpötilamittauksella oli melkoinen meno. Kalibroinnille ei vielä ollut hyväksyttyä standardia. Tavat, joilla ihmiset yrittivät löytää vertailukohdan, olivat naurettavan mielivaltaisia; he käyttivät niinkin laaja-alaisia standardeja kuin voin sulamispiste, eläinten sisälämpötila, Pariisin observatorion kellarilämpötila, vuoden lämpimin tai kylmin päivä eri kaupungeissa ja ”hehkuvat hiilet keittiön tulessa.”Mitkään kaksi lämpömittaria eivät rekisteröineet samaa lämpötilaa. Se oli sekasotku.

saapuu Tanskalainen tähtitieteilijä Olaus Rømer, joka ennusti innovaatiota, joka muuttaisi termometrian lopullisesti. Vuonna 1701 hän sai idean kalibroida mittakaavan suhteessa johonkin paljon helpommin saavutettavaan: veden jäätymis-ja kiehumispisteisiin. Samalla tavalla kuin me mittaamme minuutteja tunnissa, alue voitaisiin jakaa näiden pisteiden välillä 60 asteeseen. Vaikka näin hän olisi voinut tehdä, ja se olisi ollut hienoa, hän ei aivan päässyt sinne. Kiusallista, koska hän oli alun perin käyttänyt jäätynyttä suolavettä alapään kalibrointipisteenä, hänen veden jäätymispisteen mittauksensa tapahtui 7,5 asteessa, ei nollassa. Se tunnetaan nykyään Rømerin asteikkona, ja sillä on historiallinen merkitys, Mutta se ei ole virallisesti käytössä.

kun kiinnostus lämpömittareita kohtaan kasvoi koko ajan Euroopassa, eräs nuori kauppias huomasi, että mittalaitteista oli tulossa yhä suositumpi kauppatavara. Hän piti niitä myös äärimmäisen kiehtovina. Hänen nimensä oli Daniel Gabriel Fahrenheit. Vaikka et luultavasti ole yllättynyt kuullessasi hänen nimensä tulevan tänne, hänen tarinansa on melko merkittävä.

Hanki historiankirjoituksesi yhteen paikkaan: ilmoittaudu viikottaiseen TIME History newsletteriin

Fahrenheit syntyi Danzigissa, Puolassa (nykyinen Gdańsk) menestyneeseen merkantiiliperheeseen. Vuonna 1701, kun Fahrenheit oli vain 12-vuotias, sekä hänen isänsä että äitinsä kohtasivat hämärän kohtalon: he kuolivat syötyään myrkyllisiä sieniä. Sisarustensa kanssa hän sai uudet huoltajat ja hänet määrättiin kauppiaan oppisopimuskoulutukseen. Nuori Daniel ei kuitenkaan juuri välittänyt ammatista. Häntä kiinnosti enemmän tiede ja lasinpuhallus (voi nähdä, mihin tämä on menossa). Kuumemittareiden ja ilmapuntarien opiskelusta, luomisesta ja suunnittelusta tuli hänen kutsumuksensa. Mutta jatkaessaan sinnikkäästi näitä toimia hänelle kertyi velkaa, jota hän ei kyennyt kattamaan.

vaikka Fahrenheit oli oikeutettu perintöön vanhemmiltaan, hän ei voinut vielä käyttää sitä velan maksamiseen. Sen sijaan hänen uudet huoltajansa joutuivat vastuuseen siitä. Heidän ratkaisunsa: nimittäkää hänet Alankomaiden Itä-Intian kauppakomppanian merenkulkutyöläiseksi, jotta hän voisi ansaita rahat heidän maksamiseensa. Fahrenheit pakeni kohtaloaan pakenemalla maasta. Hänen täytyi odottaa vuosia 24-vuotiaaksi asti, jolloin hän olisi oikeutettu perintöönsä ja kykenisi täyttämään taloudelliset velvoitteensa. Niinpä hän vaelteli Saksassa, Tanskassa ja Ruotsissa 12 vuotta jatkaen samalla rakkauttaan tieteeseen.

lopulta hänen tiensä kohtasivat Rømerin kanssa Amsterdamissa. Heidän yhteistyönsä synnytti ensimmäisen quicksilver (elohopea) lämpömittarin, joka tarjosi suuremman tarkkuuden ja tarkkuuden kuin edeltäjänsä. Ja lopulta hän pystyi tekemään useita lämpömittareita, jotka antoivat yhtenäiset lukemat, koska elohopeaa oli parannettu.

kuumemittareiden kysynnän kasvaessa Fahrenheit oli täydellisessä asemassa kehittääkseen samannimisen asteikkonsa. Hän perusti sen Rømerin menetelmään, mutta kalibroi nollapisteen kaikkien saatavilla olevan veden, suolan ja jääaineiden yhtäläisestä seoksesta tehdyn suolaliuoksen jäätymislämpötilaan. Hän havaitsi, että samansuuruisen veden ja jään muodostaman liuoksen pinta jäätyi 32 asteessa, mikä on nykyään yleisesti tunnettu ”jäätymispiste” Fahrenheit-asteikolla. Kun vielä kaksi 32 asteen—eli 96 asteen—asteikko vastasi sitä, mitä Fahrenheit mittasi ihmisruumiin lämpötilaksi, joka mitattiin asettamalla lämpömittari hänen kainaloonsa. Kaikki sopi hyvin yhteen, ja niin mittari tarttui, ja lopulta siitä tuli lämpötilan ensimmäinen vakioasteikko.

kun lämpömittarin pohjan luku on 32 näennäisesti mielivaltainen, ei ehkä ole täysin yllättävää, että hänen valintansa on toiminut salaliittoteoreetikkojen rehuna. Huhujen mukaan Fahrenheit oli aktiivinen vapaamuurari ja perusti asteikkonsa lähtökohdan ”32 valistuksen asteeseen”, joka sopii joihinkin vapaamuurariuden riitteihin. Virallisia merkintöjä hänen kuulumisestaan vapaamuurareihin ei kuitenkaan ole.

kun ajatellaan Fahrenheitin todellisuudessa esittämää herkkyyttä merkitä asteikko 32 asteen välein suolaveden seoksen jäätymisen ja hänen (lähes tarkan) ihmisen ruumiinlämmön mittauksensa välillä, mittari ei vaikuta niin mielivaltaiselta. Sen kummallisuus korostui vasta sen jälkeen, kun maailma alkoi omaksua metrijärjestelmän.

metrisen asteikon mukavuus ja sen soveltaminen erilaisiin mittoihin—etäisyyteen, tilavuuteen, massaan, sähköön—johti siihen, että yhä useammat siirtokunnat ottivat sen kaupankäynnin standardiksi. Koska se integroitui universaaliin numeeriseen järjestelmään kymmenen yksikköinä, jotka tunnetaan yleisesti nimellä ”peruskymppi”, se oli intuitiivinen ja helpotti laskemista. 1900-luvun puolivälissä metrijärjestelmä hallitsi maapalloa.

kun metrinen asteikko otettiin maailmanlaajuisesti käyttöön, Fahrenheit-järjestelmän seuraajaksi tuli ruotsalaisen tähtitieteilijän Anders Celsiuksen vuonna 1742 keksimä asteikko. Hän tarkensi kalibrointiprosessia yksinkertaisesti käyttämällä veden jäätymis—ja kiehumispisteitä merenpinnan tasolla-ei enää omia mittauksia vaativaa suolaseosta, à la Fahrenheit. Hänen alkuperäisessä asteikossaan 100 astetta oli kuitenkin jäätymispiste. Celsiuksen sijaan Jean-Pierre Christin, ranskalainen fyysikko, matemaatikko, tähtitieteilijä ja muusikko, joka samoihin aikoihin Celsiuksen innovaation kanssa keksi samanlaisen järjestelyn, mutta kiehumispisteenä on 100—nykyinen Celsius-asteikko.

mukautettu Out Coldin luvalla: Hyytävä laskeutuminen Phil Jaeklin makaaberiin, kiisteltyyn, elämää pelastavaan hypotermian historiaan, saatavilla nyt Publicaffairsilta.

ota meihin yhteyttä [email protected].