בנג'מין תומפסון

בנג'מין תומפסון, הרוזן רמפורד (באנגלית: Benjamin Thompson, Count Rumford; בגרמנית: Reichsgraf von Rumford; 26 במרץ 1753 – 21 באוגוסט 1814) היה פיזיקאי וממציא בריטי יליד אמריקה שניסיונותיו ליצור תיאוריה פיזיקלית היוו חלק מהמהפכה של המאה ה-19 בתחום התרמודינמיקה. הוא שירת כלוטננט קולונל בדרגוני המלך האמריקאיים, חלק מהכוחות הבריטים הלויאליסטים, במהלך מלחמת העצמאות האמריקאית. לאחר סוף המלחמה הוא עבר ללונדון, שם כישוריו המנהליים זכו להכרה, הוא קודם לדרגת קולונל וקיבל תואר אבירות מהמלך ג'ורג' השלישי. כמעצב פורה, תומפסון גם שירטט עיצובים לספינות קרב. מאוחר יותר, הוא עבר לבוואריה, מונה לשליש הצבאי של נסיך בוואריה ובשנת 1792 קיבל את התואר רוזן מהאימפריה הרומית הקדושה.

קורות חייו

שנים מוקדמות
תומפסון נולד ב-26 במרץ 1753 בכפר ווברן שבמדינת (אז מושבת) מסצ'וסטס, הבית בו נולד משומר כמוזיאון. הוא קיבל חינוך בסיסי בבית הספר של הכפר, והלך מדי פעם מרחק של כמעט 10 מייל לקיימברידג' עם ידידו המבוגר ממנו לואמי בולדווין על מנת להקשיב להרצאותיו של פרופסור ג'ון ווינטרופ בקולג' הרווארד. בגיל 13 הוא נאלץ לעבוד כדי לעזור בכלכלת המשפחה, ועבד כשוליה של ג'ון אפלטון, סוחר בנמל סיילם. תופסון הצטיין במסחר, ולראשונה בא במגע עם אנשים מלומדים מהחברה הגבוהה, כשהוא מאמץ רבים מהגינונים שלהם, כולל עניין במדע. כאשר הוא החלים בווברן מפציעה בשנת 1769, תומפסון ביצע ניסויים על טבעו של החום והתחיל להתכתב עליהם על לואמי בולדווין ואחרים. מאוחר יותר באותה השנה הוא למשך כמה חודשים עבור חנווני בבוסטון ולזמן קצר היה לשוליה של רופא בוובורן, ללא הצלחה.

גורלו של תומפסון השתנה בחדות בשנת 1772, כאשר הוא פגש את האלמנה העשירה והמקושרת שרה רולף (לבית ווקר), הקסים אותה והתחתן איתה. אביה של שרה היה שר, ובעלה המנוח השאיר לה נכס בקונקורד, ניו המפשייר שאז נקראה רמפורד. הם עברו לפורטסמות', ניו המפשייר, שם, בעזרת השפעתה של אשתו על המושל, מונה תומפסון לרב-סרן (מייג'ור) במיליציה של ניו המשייר. בתם, שנקראה שרה כמו אמהּ, נולדה בשנת 1774.

מלחמת העצמאות האמריקאית
כאשר החלה מלחמת העצמאות האמריקאית תומפסון היה אדם בעל רכוש ומעמד בניו אינגלנד והתנגד להתקוממות. הוא היה פעיל בגיוס לויאליסטים כדי להילחם נגד המורדים. דבר זה הקנה לו את איבת הפטריוטים תומכי העצמאות, ולקראת סוף שנת 1774 המון זועם התנפל על ביתו של תומפסון. הוא ברח לקווי הבריטים, כשהוא נוטש את אשתו, כפי שהתברר, לצמיתות. תומפסון התקבל בברכה על ידי הבריטים, מסר להם מידע בעל ערך על הכוחות האמריקאים והפך ליועץ לגנרל תומאס גייג' וללורד ג'ורג' ג'רמיין.

במהלך העבודה עם הכוחות הבריטיים באמריקה הוא ערך ניסויים למדידת הכוח של אבק השריפה, שתוצאותיהם זכו לשבחים רבים כאשר פורסמו בשנת 1781 בפרוטוקולים הפילוסופיים של החברה המלכותית. בזכות ניסויים אלו הוא הגיע ללונדון בסוף המלחמה עם מוניטין של מדען.

שהות בבוואריה

בשנת 1785 תומפסון עבר לבוואריה והתמנה לשליש הצבאי של הנסיך הבוחר קרל תאודור. הוא שהה אחת עשרה שנים בבוואריה, ארגן מחדש את צבאהּ וייסד בתי עבודה לעניים. הוא גם המציא את מרק רמפורד, מרק מזין המיועד לעניים ומבוסס על תפוחי אדמה, והתחיל גידול של תפוחי אדמה בבאווריה. הוא למד שיטות לבישול, חימום ותאורה ובדק את המחירים היחסיים והיעילות של נרות שעווה, נרות חלב ומנורות שמן. לבקשתו של הנסיך קרל, הוא הקים את הגן האנגלי במינכן בשנת 1789. הגן קיים עד היום והוא ידוע כאחד מהגנים הציבוריים העירוניים
הגדולים בעולם. הוא נבחר לחבר זר של כבוד באקדמיה האמריקאית לאמנויות ולמדעים בשנת 1789. בזכות הישגיו, תומפסון הפך בשנת 1792 לרוזן של האימפריה הרומית הקדושה. הוא לקח את השם "רמפורד" על שם העיירה רמפורד שבניו המפשייר בהּ נישא, שנקראה מאוחר יותר קונקורד, ונעשה רייכסגראף פון רמפורד (בעברית: הרוזן האימפריאלי רמפורד).

בשנת 1796, במסגרת מלחמות המהפכה הצרפתית, צבאות אוסטריה וצרפת פלשו לבוואריה וניסו כל אחת לכבוש את מינכן לפני שהצד השני יכבוש אותה. רמפורד הצליח להרוויח זמן בעזרת דיפלומטיה עד שהצרפתים נאלצו לסגת בעקבות תבוסה של אחד מצבאותיהם על הריין התחתון. בעקבות הניצחון רמפורד מונה למפקד משטרת בוואריה וקודם לדרגת גנרל.

חיים מאוחרים

בשנת 1798 רמפורד מונה על ידי הנסיך קרל תיאודור למיופה כוחו בלונדון (למעשה, שגריר בוואריה בבריטניה), אבל המלך ג'ורג' השלישי סירב לקבל את כתב האמנתו. אחרי 1799, הוא חילק את זמנו בין צרפת לאנגליה. ביחד עם סר ג'וזף בנקס, הוא ייסד את המכון המלכותי של בריטניה הגדולה בשנת 1799. השניים בחרו בסר האמפרי דייווי בתור המרצה הראשון. המכון שגשג והפך למפורסם בעולם בזכות מחקרו החלוצי של דייווי. העוזר של דייווי, מייקל פאראדיי ביסס את מעמדו של המכון כמעבדת מחקר ראשונה במעלה, שבנוסף ידועה בצדק בסדרת הרצאות פומביות שהפיצו את המדע לציבור הרחב. מסורת זו נמשכת עד ימינו, והרצאות חג המולד המשודרות בטלוויזיה מושכות אליהן קהל גדול.

תומפסון ייסד מתרומה שלו את מדליית רמפורד של החברה המלכותית והאקדמיה האמריקאית לאמנויות ולמדעים (והיה הראשון שזכה בה, בשנת 1800) ותרם פרופסורה (קתדרת רמפורד לפיזיקה) באוניברסיטת הארווארד. בשנת 1803 הוא נבחר לחבר זר באקדמיה המלכותית השוודית למדעים ונעשה חבר בחברה הפילוסופית האמריקאית.

בשנת 1804 הוא נשא לאישה את מארי-אן לבואזיה, אלמנתו של הכימאי הצרפתי הדגול אנטואן לבואזיה (אשתו האמריקאית, שרה, אותה נטש בפרוץ מלחמת העצמאות האמריקאית, מתה בשנת 1792). תומפסון נפרד מאשתו השנייה אחרי שלוש שנות נישואים, אבל הוא התיישב בפריס והמשיך בעבודתו המדעית עד מותו ב-21 באוגוסט 1814. תומפסון נקבר בבית הקטן של אאוטאויל בפריס, לא הרחק מקברו נקבר אדריאן-מארי לז'נדר. אחרי מותו בתו מנישואים ראשונים, שרה תומפסון, ירשה את תארו והפכה לרוזנת רמפורד.

מחקרים מדעיים

ניסויים בחום
הניסויים של תומפסון בתותחנות ובחומרי נפץ הובילו אותו להתעניין בטבעו של החום. הוא הגה שיטה למדידת החום הסגולי של חומר מוצק אך התאכזב כאשר הפיזיקאי השוודי יוהאן ווילקה פרסם את הגילוי המקביל שלו לפניו.

לאחר מכן תומפסון חקר את תכונות הבידוד התרמי של מספר חומרים, כולל פרווה, צמר ונוצות. הוא העריך נכונה שתכונות הבידוד של חומרים טבעיים אלו נובעים מכך שהם בולמים את ההסעה של האוויר. מכאן הוא יצא למסקנה השגויה והפזיזה משהו שאוויר, ולמעשה כל הגזים, הם מבודדי חום מושלמים. הוא גם ראה בתופעה כעדות לטיעון מן התכנון, בטענה שההשגחה העליונה סידרה את הפרווה של בעלי החיים בדרך שתבטיח את הנוחות שלהם.

בשנת 1797 תומפסון הרחיב את טענתו על בידוד מושלם גם לנוזלים. הרעיון ספג התנגדות ניכרת מהממסד המדעי, ובפרט מג'ון דלטון וג'ון לסלי שתקפו את הרעיון. לבדיקת הטענה של תומפסון נדרש ציוד מדויק באופן שעלה בהרבה על המכשור של התקופה. שוב, נראה שהוא הושפע מתפיסותיו התאולוגיות וסביר להניח שהוא ביקש להקנות למים מעמד מיוחס ונסי בהסדרת החיים האנושיים.

תומפסון נחשב לחלוץ בשימוש בשיטת הבישול סו-וויד הודות לניסוי שערך עם כתף כבש. הוא תיאר את השיטה באחד ממאמריו.

שקִיל מכני של חום
עבודתו המדעית החשובה ביותר של הרוזן רמפורד נערכה במינכן והתמקדה בטבעו של החום. במאמרו "חקירה ניסויית בנוגע למקור החום הנוצר כתוצאה מחיכוך" שפורסם ב-1798 וסיכם את תוצאות העבודה שלו הוא טען שהחום אינו יסוד הקלוריק אתו זוהה החום בחשיבה המדעית של אותו הזמן אלא צורה של תנועה. רמפורד בחן את החום המשתחרר בעקבות החיכוך הנוצר במהלך קדיחת קני תותח במפעל נשק במינכן. רמפורד טבל את קנה התותח במים וארגן כלי קדיחה קהה במיוחד. הוא הראה שהמים יכולים לרתוח תוך כשעתיים וחצי ושאספקת החום הנוצר מהחיכוך נראית כבלתי נדלית. רמפורד אישר שלא חל שינוי פיזי בחומר התותח על ידי השוואה בין החום הסגולי של המתכת שנקדחה מהתותח לבין החום הסגולי של המתכת הנשארת בתותח.

רמפורד טען שהיצירה הבלתי מוגבלת לכאורה של חום אינה תואמת את המודל הקלורי. הוא טען שהדבר היחיד שהועבר לקנה התותח הוא תנועה.

רמפורד לא עשה עוד ניסיונות נוספים לכימות החום הנוצר או למדידת השקיל המכני לחום. למרות שהעבודה זכתה לקבלת פנים עוינת, היא קיבלה חשיבות כאשר סייעה בביסוס חוקי שימור האנרגיה מאוחר יותר במהלך המאה ה-19.

קרינה קלוריפית ופריגוריפית
רמפורד הסביר את הניסוי של מארק-אוגוסט פיקטט, שמדגים החזרה של קור, על ידי ההנחה שכל הגופים פולטים קרניים בלתי נראות וגליות בנוזל האתרי. הוא ערך ניסויים כדי לתמוך את התיאוריות שלו על קרינה קלוריפית ופריגוריפית וטען שתמסורת החום היא תוצאת השילוב בין קרניים קלוריפיות (קרני חום) קרניים פריגוריפיות (קרני קור) והקרניים הנפלטות מהאובייקט. כאשר עצם קולט קרינה מעצם חם יותר (קרניים קלוריפיות) הטמפרטורה שלו עולה וכאשר הוא קולט קרינה מעצם קר יותר (קרניים פריגוריפיות) הטמפרטורה שלו יורדת.

אור ופוטומטריה
תומפסון עסק בפוטומטריה, מדידת האור. הוא בנה פוטומטר והנהיג את הנר הסטנדרטי, האב הקדמון של הקנדלה, כיחידת מידה של עוצמת ההארה. הנר הסטנדרטי שלו נעשה מחֵלֶב של ראשתן גדול-ראש לפי מפרט נוקשה. הוא גם פרסם מחקרים על צבעים "מתעתעים" או משלימים סובייקטיבית, הנגרמים על ידי הצללים הנוצרים כתוצאה משני אורות, אחד לבן ואחד צבעוני. תצפיות אלו צוטטו והוכללו על ידי מישל שוורל במאמרו "חוק ניגוד הצבע הסימולטני" שפורסם ב-1839.

המצאות ושיפורי תכנון

תומפסון היה ממציא פעיל ופורה, שפיתח שיפורים לארובות, אחים וכבשנים תעשייתיים. כמו כן הוא המציא דוד חימום כפול, כיריים ומכונת קפה מטפטפת. הוא המציא קנקן קפה מפעפע בעקבות עבודתו החלוצית עבור הצבא הבווארי, בה הוא שיפר את תזונת החיילים כמו גם את בגדיהם.

האח של רמפורד הוא אח שבו כניסת האוויר דרך הארובה מוגבלת על ידי מדף המותקן בתחתית הארובה. המדף בולם את כניסת האוויר החיצוני הקר לתוך החדר, מגביר את תנועת האוויר החם מהאח כלפי מעלה וכך משפר את יעילות החימום של האח ונותן שליטה טובה יותר על קצב הבעירה של הדלק, בין אם הוא עץ או פחם. בנוסף, השיפור בזרימת האוויר גרם לעשן לעלות כולו כלפי מעלה, במקום להתמהמה, להיכנס לתוך החדר ולעיתים קרובות לחנוק את הדיירים. תומפסון והעובדים שלו התאימו אחים על ידי הוספת לבנים לתוך האח כדי להפוך את הקירות הצדדיים שלו לזוויתיים והוספת מדף לתחתית הארובה. בתים אופנתיים רבים בלונדון הותאמו להנחיות שלו, ונהפכו לנקיים מעשן.

תומפסון נהפך לכוכב כאשר החדשות על ההצלחה שלו התפשטו. העבודה שלו גם הייתה רווחית מאוד, ורבים חיקו אותה אחרי שהוא פרסם את הניתוח שלו על הדרך שארובות עובדות. במובנים רבים, הוא מזכיר את בנג'מין פרנקלין, שגם הוא המציא סוג חדש של תנור חימום.

שימור החום היה נושא חוזר בעבודתו, ונזקפת לזכותו גם המצאת הביגוד התרמי.

כבשנים תעשייתיים

תומפסון שיפר באופן משמעותי את התכנון של כבשנים לייצור סיד, ועד מהרה נבנו כבשני רמפורד ברחבי אירופה. החידוש המרכזי בהמצאה היה הפרדה בין חומר הבעירה לבין אבן הסיד, כך שהסיד שיוצר על ידי חום הכבשן לא זוהם על ידי האפר הנוצר מהאש.

אותות כבוד
 קולונל, דרגוני המלך האמריקאיים
 אביר, 1784
 רוזן של האימפריה הרומית הקדושה, 1791
 מכתש רמפורד שעל הירח נקרא על שמו
 אבקת האפיה רמפורד (נרשמה כפטנט בשנת 1859) נקראת על שמו, מכיוון שהומצאה על ידי אבן נורטון הורספורד, פרופסור בקתדרת רמפורד שבאוניברסיטת הארווארד ומייסד שותף של רמפורד מפעלים כימיקליים במזרח פרובידנס, רוד איילנד.
 מטבח רמפורד, שהוצג בתערוכה העולמית של שיקגו, 1893
 רחוב בעיר הפנימית של מינכן נקרא על שמו
 רחוב רמפורד (והמקום של רמפורד הסמוך לו) בליברפול, אנגליה, נקרא על שמו בגלל בית תמחוי שהוקם על פי תוכניתו של הרוזן רמפורד ועמד בעבר במיקום סמוך לרחוב רמפורד.
 מסדר העיט הלבן של האיחוד הפולני-ליטאי, 1789

לקריאה נוספת
 ג'ון גריבין, היסטוריה של המדע, תרגמה דפנה לוי, הוצאת ידיעות ספרים, ישראל 2010 (יצא במקור האנגלי ב-2002), עמ' 339–351.

קישורים חיצוניים

 
 
 

פיזיקאים בריטים
זוכי מדליית רמפורד
רוזנים
ילידי 1753
נפטרים ב-1814
מונצחים בשלט כחול של ארגון המורשת האנגלית