Τζόζεφ Μπλακ

Οικογένεια και σπουδές

Ο Μπλακ γεννήθηκε στο Μπορντώ της Γαλλίας, όπου ο πατέρας του, που καταγόταν από το Μπέλφαστ της Ιρλανδίας, εμπορευόταν κρασιά. Η μητέρα του καταγόταν από το Αμπερντήνσιρ της Σκωτίας και η οικογένειά της είχε την ίδια ασχολία. Ο Τζόζεφ είχε 12 αδέλφια. Μαθήτευσε στο γυμνάσιο του Μπέλφαστ από τα 12 χρόνια του και στα 18 εισάχθηκε στο Πανεπιστήμιο της Γλασκώβης, σπουδάζοντας εκεί επί τετραετία προτού περάσει άλλα τέσσερα χρόνια στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου, συνεχίζοντας εκεί τις ιατρικές σπουδές του. Κατά τη διάρκεια των σπουδών του, ο Μπλακ έγραψε μια διδακτορική διατριβή με θέμα την αντιμετώπιση των πετρών στα νεφρά με ανθρακικό μαγνήσιο.

Τα θεμέλια της χημείας του

Καθώς συνέβαινε με τους περισσότερους πειραματιστές του 18ου αιώνα, η αντίληψη του Τζόζεφ Μπλακ για τη χημεία βασιζόταν στα πέντε «ριζώματα» της ύλης: το νερό, τη γη, τη φωτιά, τα άλατα και τα μέταλλα. Σε αυτά προσέθεσε τον «αέρα» όταν τα πειράματά του επιβεβαίωσαν την παρουσία του διοξειδίου του άνθρακα (το οποίο αποκαλούσε «σταθερό αέρα», fixed air). Οι έρευνες του Μπλακ κατευθύνονταν από ερωτήματα σχετικά με το πώς τα ριζώματα αυτά συνδυάζονταν μεταξύ τους σε ποικίλες μορφές και μείγματα. Τη δύναμη που τα συγκρατούσε μαζί σε τέτοιους συνδυασμούς την αποκαλούσε affinity (συγγένεια). Σε όλη τη σταδιοδρομία του εφάρμοζε ποικιλία διαγραμμάτων και τύπων για να διδάξει τους φοιτητές του πώς να χειρίζονται τη χημική συγγένεια με διαφορετικούς πειραματισμούς.

Ο αναλυτικός ζυγός

Περί το 1750, ενώ ακόμα ήταν φοιτητής, ο Μπλακ ανέπτυξε τον εργαστηριακό ζυγό ακριβείας ή «αναλυτικό ζυγό», με βάση μία ελαφρά ράβδο που ισορροπούσε πάνω σε ένα σφηνοειδές υπομόχλιο. Ο κάθε βραχίονας του ζυγού έφερε ένα δίσκο, πάνω στον οποίο τοποθετούσε το δείγμα ή τα σταθμά (ζύγια). Αυτή η διάταξη υπερέβαινε σε ακρίβεια οποιονδήποτε άλλο ζυγό της εποχής και κατέστη σημαντικό επιστημονικό εργαλείο στα περισσότερα εργαστήρια χημείας.

Η λανθάνουσα θερμότητα

Το 1757 ο Μπλακ διορίσθηκε «καθηγητής της ιατρικής και θεραπευτικής στην έδρα Regius του Πανεπιστημίου της Γλασκώβης. Το 1761 κατάλαβε ότι η προσθήκη θερμότητας σε πάγο που λιώνει δεν προκαλεί αύξηση της θερμοκρασίας του μείγματος πάγου-νερού, μόνο περισσότερη τήξη του πάγου. Επιπλέον, ο Μπλακ παρατήρησε ότι η προσθήκη θερμότητας σε νερό που βράζει δεν προκαλεί αύξηση της θερμοκρασίας του μείγματος νερού-ατμού, αλλά αύξηση της ποσότητας του ατμού. Από αυτές τις παρατηρήσεις συμπέρανε ότι η θερμότητα που προσφέρθηκε πρέπει να απορροφήθηκε από τα σωματίδια του πάγου και του νερού που έβραζε αντιστοίχως και να έγινε «λανθάνουσα».
Η θεωρία αυτή της λανθάνουσας θερμότητας σημείωσε την απαρχή της επιστημονικής θερμοδυναμικής. και αποτελεί μία από τις σημαντικότερες συνεισφορές του Σκωτσέζου επιστήμονα, στην οποία βασίζεται κυρίως και η επιστημονική του φήμη. Ο Μπλάκ απέδειξε επίσης ότι διαφορετικές ουσίες έχουν διαφορετικές ειδικές θερμότητες.
Η θεωρία αυτή αποδείχθηκε τελικώς σημαντική όχι μόνο για την ανάπτυξη της θεωρητικής επιστήμης, αλλά και για την ανάπτυξη της ατμομηχανής. Η λανθάνουσα θερμότητα του νερού είναι μεγάλη σε σύγκριση με αυτή πολλών άλλων υγρών, κάτι που επηρέασε τις προσπάθειες του Τζέιμς Βατ να βελτιώσει την απόδοση της ατμομηχανής που είχε εφεύρει ο Τόμας Νιούκαμεν. Ο Μπλακ και ο Βατ έγιναν φίλοι μετά τη συνάντησή τους περί το 1757, όταν αμφότεροι εργάζονταν στο Πανεπιστήμιο της Γλασκώβης. Ο Μπλακ παρείχε σημαντική οικονομική και άλλη υποστήριξη στις πρώτες ερευνες του Βατ επί της ισχύος του ατμού.

Η ανακάλυψη του διοξειδίου του άνθρακα

Ο Μπλακ μελέτησε τις ιδιότητες ενός αερίου που βρήκε ότι εκλυόταν σε διάφορες αντιδράσεις. Ανεκάλυψε ότι ο ασβεστόλιθος (ανθρακικό ασβέστιο), όταν θερμαινόταν ή δεχόταν την επίδραση οξέων, ανέδιδε ένα αέριο που απεκάλεσε «σταθερό αέρα» (fixed air). Εξακρίβωσε ότι ο «σταθερός αέρας» ήταν πυκνότερος από τον ατμοσφαιρικό και δεν υπεστήριζε την καύση (φλόγα) ή την αναπνοή των ζώων. Ο Μπλακ βρήκε επίσης ότι, διοχετευόμενο αυτό το αέριο μέσα από ασβεστόνερο (δηλαδή υδατικό διάλυμα υδροξειδίου του ασβεστίου), προκαλούσε την καθίζηση ανθρακικού ασβεστίου. Χρησιμοποίησε αυτό το φαινόμενο για να παρατηρήσει ότι το αέριο παράγεται από την αναπνοή και τη μικροβιακή ζύμωση.

Ακαδημαϊκή σταδιοδρομία

Το 1766, ακολουθώντας το παράδειγμα του φίλου και πρώην καθηγητή του στη Γλασκώβη, ο Μπλακ διαδέχθηκε τον Γουίλιαμ Κάλεν στην έδρα του καθηγητή της Ιατρικής και της Χημείας στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου (ο Κάλεν είχε εγκατασταθεί στο Εδιμβούργο το 1755). Από εκεί και πέρα, ο Μπλακ άφησε την έρευνα και αφοσιώθηκε αποκλειστικά στη διδασκαλία. Σε αυτή ήταν πολύ καλός, με την παρακολούθηση των διαλέξεών του να ανέρχεται από έτος σε έτος, για περισσότερο από τριάντα χρόνια. Οι διαλέξεις του άσκησαν ισχυρή επίδραση στην εκλαΐκευση της χημείας και η παρακολούθησή τους έφθασε να αποτελεί μια δημοφιλή έξοδο.
Ο Μπλακ αναγνωριζόταν ευρύτατα ως ένας από πλέον δημοφιλείς ομιλητές του πανεπιστημίου. Το μάθημά του της χημείας προσείλκυε τακτικά έναν εξαιρετικά μεγάλο αριθμό φοιτητών. Εκτός από την τακτική του εισαγωγή σε θέματα αιχμής και την προσεκτική επιλογή οπτικώς εντυπωσιακών πειραμάτων, ο Μπλακ μεταχειριζόταν ποικίλα επιτυχημένα βοηθήματα διδασκαλίας που καθιστούσαν τη χημεία προσβάσιμη στους φοιτητές του (πολλοί από τους οποίους είχαν ηλικίες μέχρι και 14 ετών). Οι φοιτητές του προέρχονταν από όλη τη Βρετανία, τις αποικίες της, αλλά και από την ηπειρωτική Ευρώπη. Εκατοντάδες από αυτούς διαφύλαξαν τις παραδόσεις του στα τετράδιά τους και διέδωσαν τις ιδέες του μετά την αποφοίτησή τους.
Στις 17 Νοεμβρίου 1783 ο Μπλακ συμμετέσχε στην ίδρυση της Βασιλικής Εταιρείας του Εδιμβούργου. Από το 1788 ως το 1790 ήταν πρόεδρος του Βασιλικού Κολεγίου Ιατρών του Εδιμβούργου. Διετέλεσε επίσης μέλος της επιτροπής αναθεωρήσεως της «Φαρμακοποιίας του Εδιμβούργου» (Pharmacopoeia Edinburgensis) για τις εκδόσεις του 1774, του 1783 και του 1794, ενώ ορίσθηκε και επικεφαλής ιατρός του βασιλέως Γεωργίου Γ΄ για τα διαστήματα που ο τελευταίος επισκεπτόταν τη Σκωτία.
Σημαντικός λόγος για την εγκατάλειψη της επιστημονικής έρευνας από τον Μπλακ ήταν και η ασθενική κράση του. Η ελάχιστη παραπάνω καταπόνηση, είτε σωματική, είτε διανοητική, του προκαλούσε αιμοπτύσεις και μόνο με μεγάλη φροντίδα μπορούσε να διατηρεί την υγεία του. Ωστόσο, από το 1793 και μετά εξασθένησε εμφανώς και βαθμιαία αποσύρθηκε από τα διδακτικά του καθήκοντα. Το 1795 ο Τσαρλς Χόουπ διορίσθηκε βοηθός της έδρας του και το 1797 ο Μπλακ παρέδωσε το τελευταίο του μάθημα.

Προσωπική ζωή

Ο Μπλακ ήταν μέλος της Λέσχης Poker, όπου πολλοί άνθρωποι που πρωτοπόρησαν στον λεγόμενο «Σκωτσέζικο Διαφωτισμό» συναντιούνταν και αντάλασσαν απόψεις. Σχετιζόταν με τους Ντέιβιντ Χιουμ, Άνταμ Σμιθ και άλλους, όπως με τον πρωτοπόρο της γεωλογίας Τζέιμς Χάτον.
Ο Τζόζεφ Μπλακ δεν νυμφεύθηκε ποτέ. Πέθανε ειρηνικά στο σπίτι του στο Εδιμβούργο σε ηλικία 71 ετων και τάφηκε στο κοιμητήριο Greyfriars Kirkyard της πόλεως. Το σχετικώς μεγάλο ταφικό μνημείο του βρίσκεται στον κλειστό για το κοινό νοτιοδυτικό τομέα.
Το 2011 επιστημονικός εξοπλισμός που πιστεύεται ότι ανήκε στον Μπλακ ανακαλύφθηκε κατά τη διάρκεια ανασκαφής στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου.