ג'ון טינדל

ג'ון טינדל (John Tyndall)

(למד כיצד ומתי להסיר הודעה זו)

ג'ון טינדל (John Tyndall;‏ 2 באוגוסט 1820 – 4 בדצמבר 1893) היה פיזיקאי אירי. תהילתו המדעית צמחה בשנות ה-50 של המאה ה-19 בזכות מחקריו על דיאמגנטיות. מאוחר יותר הוא ביצע תגליות בתחומי קרינת האינפרא-אדום והתכונות הפיזיקליות של האוויר, ובשנת 1859 הוכיח את הקשר בין דו-תחמוצת הפחמן באטמוספירה לבין מה שידוע כיום כאפקט החממה.

טינדל פרסם גם יותר מתריסר ספרי מדע שהנגישו את הפיזיקה הניסויית המתקדמת של המאה ה-19 לקהל רחב. בין השנים 1853 ל-1887 כיהן כפרופסור לפיזיקה במוסד המלכותי של בריטניה הגדולה בלונדון. הוא נבחר כחבר בחברה הפילוסופית האמריקאית בשנת 1868.

שנים מוקדמות וחינוך

טינדל נולד בלינלינברידג' (Leighlinbridge), מחוז קרלו (County Carlow), אירלנד. אביו היה שוטר מקומי, צאצא למהגרים מגלוסטרשייר שהתיישבו בדרום-מזרח אירלנד בסביבות שנת 1670. טינדל למד בבתי הספר המקומיים (בית הספר היסודי באלינברנה - Ballinabranna Primary School) במחוז קרלו עד סוף שנות העשרה שלו, וככל הנראה שימש כמורה עזר לקראת סוף תקופה זו. מקצועות הלימוד בבית הספר כללו בעיקר שרטוט טכני ומתמטיקה, עם יישומים מסוימים של מקצועות אלו למדידות קרקע. הוא הועסק כשרטט על ידי הסקר המורשים של אירלנד (Ordnance Survey of Ireland) בשלהי שנות העשרה שלו בשנת 1839, ועבר לעבוד עבור הסקר המורשים של בריטניה הגדולה בשנת 1842. בעשור של שנות ה-40 של המאה ה-19 התרחש תור זהב של בניית מסילות ברזל, וניסיונו של טינדל במדידות קרקע היה בעל ערך ומבוקש על ידי חברות הרכבת. בין 1844 ל-1847 הוא הועסק ברווחיות בתכנון בניית מסילות ברזל.

בשנת 1847 בחר טינדל להיות מורה למתמטיקה ומדידות בקולג' קווינווד (Queenwood College), פנימייה בהמפשייר. בזיכרונותיו מהחלטה זו כתב: "הרצון להתפתח אינטלקטואלית לא עזב אותי; וכאשר עבודת הרכבות הואטה, קיבלתי בשנת 1847 משרה כמורה בקולג' קווינווד." מורה צעיר נוסף שהגיע לאחרונה לקווינווד היה אדוארד פרנקלנד (Edward Frankland), שעבד בעבר כעוזר מעבדה לכימיה עבור הסקר הגיאולוגי הבריטי. פרנקלנד וטינדל הפכו לחברים טובים. על בסיס הידע הקודם של פרנקלנד, הם החליטו לנסוע לגרמניה כדי להמשיך את השכלתם המדעית. בין היתר, פרנקלנד ידע שאוניברסיטאות גרמניות מסוימות הקדימו את כל האוניברסיטאות בבריטניה בכימיה ופיזיקה ניסויית. (האוניברסיטאות הבריטיות עדיין התמקדו במקצועות קלאסיים ומתמטיקה ולא במדעי המעבדה.) השניים עברו לגרמניה בקיץ 1848 ונרשמו לאוניברסיטת מרבורג (University of Marburg), משוחרים מהמוניטין של רוברט בונזן (Robert Bunsen) כמורה. טינדל למד אצל בונזן במשך שנתיים. אולי משפיע יותר עבור טינדל במרבורג היה פרופסור הרמן קנובלאוך (Hermann Knoblauch), שאיתו שמר טינדל על קשר מכתבים במשך שנים רבות לאחר מכן. עבודת הדוקטורט של טינדל במרבורג הייתה ניתוח מתמטי של משטחי הברגה בשנת 1850 (בהנחיית פרידריך לודוויג שטגמן - Friedrich Ludwig Stegmann). טינדל נשאר בגרמניה שנה נוספת כדי לערוך מחקר על מגנטיות עם קנובלאוך, כולל ביקור של כמה חודשים במעבדה בברלין של המורה הראשי של קנובלאוך, היינריך גוסטב מגנוס (Heinrich Gustav Magnus). ברור היום שבונזן ומגנוס היו בין המדריכים הטובים ביותר למדע ניסויי באותה תקופה. לכן, כאשר חזר טינדל לחיות באנגליה בקיץ 1851, ככל הנראה הייתה לו השכלה במדע ניסויי טובה כמו לכל אדם אחר באנגליה.

עבודה מדעית מוקדמת

עבודתו המקורית המוקדמת של טינדל בפיזיקה הייתה ניסוייו על מגנטיות וקוטביות דיאמגנטית, עליהם עבד מ-1850 עד 1856. שני הדיווחים המשפיעים ביותר שלו היו השניים הראשונים, שנכתבו בשיתוף עם קנובלאוך. אחד מהם נקרא "התכונות המגנטו-אופטיות של גבישים, והקשר בין מגנטיות ודיאמגנטיות לבין סידור מולקולרי", ותוארך למאי 1850. השניים תיארו ניסוי מעורר השראה, עם פרשנות מעוררת השראה. מחקרים אלו ומחקרים מגנטיים אחרים הפכו את טינדל במהרה למוכר בקרב המדענים המובילים של התקופה. הוא נבחר לעמית בחברה המלכותית ב-1852. בחיפושיו אחר משרת מחקר מתאימה, הוא הצליח לבקש מהעורך הוותיק של כתב העת המוביל לפיזיקה בגרמניה (פוגנדורף - Poggendorff) ומאנשים בולטים אחרים לכתוב עבורו המלצות. בשנת 1853 הוא השיג את המשרה היוקרתית של פרופסור לפילוסופיה של הטבע (פיזיקה) במוסד המלכותי בלונדון, בין היתר בזכות ההערכה שזכתה לה עבודתו מצד מייקל פאראדיי (Michael Faraday), מוביל המחקרים המגנטיים במוסד המלכותי. כעשור לאחר מכן מונה טינדל ליורש התפקידים שהחזיק מייקל פאראדיי במוסד המלכותי עם פרישתו של פאראדיי.

טיפוס הרים אלפיני וגליציולוגיה

טינדל ביקר בהרי האלפים ב-1856 מסיבות מדעיות והפך למטפס הרים חלוצי. הוא ביקר באלפים כמעט בכל קיץ מ-1856 ואילך, היה חבר בצוות טיפוס ההרים הראשון שהגיע לפסגת הוויסהורן (Weisshorn) (1861), והוביל את אחד הצוותים הראשונים שהגיעו לפסגת המטרהורן (Matterhorn) (1868). שמו הוא אחד השמות הקשורים ל"תור הזהב של האלפיניזם" — אותן שנים בויקטוריאנית שבהן הפסגות הקשות ביותר של האלפים נכבשו לראשונה.

באלפים חקר טינדל קרחונים, ובמיוחד את תנועת הקרחונים. הסברו על זרימת הקרחונים הביא אותו לסכסוך עם אחרים, בעיקר עם ג'יימס דייוויד פורבס (James David Forbes). חלק גדול מהעבודה המדעית המוקדמת על תנועת קרחונים נעשה על ידי פורבס, אך פורבס באותה עת לא הכיר את תופעת הקיפאון מחדש (regelation), שהתגלתה מעט מאוחר יותר על ידי מייקל פאראדיי. לקיפאון מחדש היה תפקיד מפתח בהסבר של טינדל. פורבס לא ראה את הקיפאון מחדש באותה עין כלל. מה שסיבך את הוויכוח ביניהם היה חילוקי דעות פומביים בשאלה למי מגיע הקרדיט כחוקר על מה. חבריו הרהוטים של פורבס, כמו גם פורבס עצמו, חשבו שפורבס צריך לקבל את הקרדיט על רוב המדע הטוב, בעוד טינדל חשב שהקרדיט צריך להתחלק רחב יותר. טינדל העיר: "הרעיון של תנועה חצי-נוזלית שייך כולו ללואי רנדו (Louis Rendu); ההוכחה לזרימה המרכזית המהירה יותר שייכת בחלקה לרנדו, אך כמעט כולה ללואי אגסי (Louis Agassiz) ולפורבס; ההוכחה לעיכוב הקרקעית שייכת לפורבס בלבד; בעוד שתגלית המיקום של נקודת התנועה המקסימלית שייכת, אני מניח, לי." כאשר פורבס וטינדל היו בקברם, הוויכוח ביניהם נמשך על ידי הביוגרפים הרשמיים שלהם. כולם ניסו להיות הגיוניים, אך הסכמה לא הושגה. מאכזב אף יותר, היבטים של תנועת קרחונים נותרו לא מובנים או לא מוכחים.

צורות נוף ומאפיינים גיאוגרפיים רבים נקראים על שמו של ג'ון טינדל, כולל קרחון טינדל בצ'ילה, קרחון טינדל בקולורדו, קרחון טינדל באלסקה, הר טינדל בקליפורניה, והר טינדל בטסמניה.

עבודה מדעית עיקרית

העבודה על קרחונים הפנתה את תשומת לבו של טינדל למחקרו של הוראס בנדיקט דה סוסיר (Horace Bénédict de Saussure) על השפעת החימום של אור השמש, ולמושג של ז'וזף פורייה (Joseph Fourier), שפותח על ידי קלוד פוייה (Claude Pouillet) וויליאם הופקינס (William Hopkins), לפיו החום מהשמש חודר לאטמוספירה בקלות רבה יותר מאשר "חום מעורפל" (אינפרא-אדום) או "קרינה ארצית" מהכדור הארץ המחומם, מה שגורם למה שאנו מכנים כיום אפקט החממה. באביב 1859 החל טינדל במחקר על האופן שבו קרינה תרמית, נראית ומעורפלת כאחד, משפיעה על גזים ואירוסולים שונים. הוא פיתח ספקטרוסקופיית בליעה דיפרנציאלית באמצעות תרמופיל אלקטרו-מגנטי שהמציא מצדוניו מלוני (Macedonio Melloni). טינדל החל בניסויים אינטנסיביים ב-9 במאי 1859, בהתחלה ללא תוצאות משמעותיות, ואז שיפר את הרגישות של המכשיר וב-18 במאי כתב ביומנו: "ערכתי ניסויים כל היום; הנושא נמצא לחלוטין בידיים שלי!" ב-26 במאי הגיש לחברה המלכותית הערה שתיארה את שיטותיו, וציין: "למעט המאמר המפורסם של מ' פוייה על קרינת שמש דרך האטמוספירה, שום דבר, עד כמה שידוע לי, לא פורסם על העברת חום קורן דרך גופים גזיים. איננו יודעים דבר על השפעת האוויר אפילו על חום המוקרן ממקורות ארציים."

ב-10 ביוני הוא הדגים את המחקר בהרצאה במוסד המלכותי, וציין כי גז פחם ואתר ספגו בעוצמה חום קורן (אינפרא-אדום), ואישר ניסויית את הרעיון של (אפקט החממה); לפיו חום השמש חוצה אטמוספירה, אך "כאשר החום נספג על ידי כוכב הלכת, הוא משתנה באיכותו כך שהקרניים הנובעות מכוכב הלכת אינן יכולות לחזור באותה חופשיות לחלל. לפיכך, האטמוספירה מאפשרת כניסה של חום שמש; אך בולמת את יציאתו, והתוצאה היא נטייה לצבור חום על פני כוכב הלכת."

מחקריו של טינדל על פעולת האנרגיה הקורנת על מרכיבי האוויר הובילו אותו למספר כיווני חקירה, ותוצאות מחקרו המקוריות כללו את הדברים הבאים:

טינדל הסביר את החום באטמוספירה של כדור הארץ במונחים של יכולת הגזים השונים באוויר לספוג חום קורן, בצורה של קרינת אינפרא-אדום. מכשיר המדידה שלו, שהשתמש בטכנולוגיית תרמופיל, הוא ציון דרך מוקדם בהיסטוריה של ספקטרוסקופיית בליעה של גזים. הוא היה הראשון שמדד בצורה נכונה את כוחות הבליעה היחסיים של אינפרא-אדום של הגזים חנקן, חמצן, אדי מים, דו-תחמוצת הפחמן, אוזון, מתאן, וגזים ואדים אחרים הנמצאים בריכוזים נמוכים. הוא הגיע למסקנה שאדי מים הם הבולעים החזקים ביותר של חום קורן באטמוספירה והם הגז העיקרי השולט בטמפרטורת האוויר. הבליעה על ידי הגזים האחרים אינה זניחה אך קטנה יחסית. לפני טינדל הועלתה השערה נרחבת שאטמוספירת כדור הארץ מחממת את פני השטח במה שנקרא מאוחר יותר אפקט החממה, אך הוא היה הראשון שהוכיח זאת. ההוכחה הייתה שאדי מים ספגו בעוצמה קרינת אינפרא-אדום. שלוש שנים קודם לכן, ב-1856, המדענית האמריקאית יוניס ניוטון פוט (Eunice Newton Foote) הכריזה על ניסויים המדגימים שאדי מים ודו-תחמוצת הפחמן סופגים חום מקרינת השמש, אך היא לא הבחינה בין ההשפעות של האינפרא-אדום. באופן קשור, טינדל היה הראשון ב-1860 להדגים ולכמת שגזים שקופים ויזואלית הם פולטי אינפרא-אדום.

- הוא הגה הדגמות שקידמו את השאלה כיצד חום קורן נספג ונפלט ברמה המולקולרית. הוא נראה כאדם הראשון שהדגים ניסויית כי פליטת חום בתגובות כימיות מקורה הפיזיקלי הוא בתוך המולקולות שנוצרו זה עתה (1864). הוא יצר הדגמות לימודיות שכללו המרה לוהטת של אינפרא-אדום לאור נראה ברמה המולקולרית, שאותה כינה קלורסנציה (calorescence) (1865), שבה השתמש בחומרים שהם שקופים לאינפרא-אדום ואטומים לאור נראה או להפך. הוא נהג להתייחס לאינפרא-אדום כ"חום קורן", ולעיתים כ"תנודות תת-אדומות", שכן המילה "אינפרא-אדום" לא החלה להיות בשימוש עד שנות ה-80 של המאה ה-19. דוחותיו העיקריים משנות ה-60 של המאה ה-19 פורסמו מחדש כאוסף של 450 עמודים בשנת 1872 תחת הכותרת תרומות לפיזיקה מולקולרית בתחום החום הקורן (Contributions to Molecular Physics in the Domain of Radiant Heat).

- בחקירות על חום קורן באוויר היה צורך להשתמש באוויר שממנו הוסרו כל עקבות אבק מרחף וחלקיקים אחרים. דרך רגישה מאוד לזהות חלקיקים היא לשטוף את האוויר באור עז. פיזור האור על ידי זיהומי חלקיקים באוויר ובגזים אחרים, ובנוזלים, ידוע כיום כאפקט טינדל (Tyndall effect) או פיזור טינדל. בלימוד הפיזור הזה במהלך סוף שנות ה-60 של המאה ה-19, טינדל היה נהנה משיפורים אחרונים באורות המופעלים בחשמל. היו לו גם רכזני אור טובים. הוא פיתח את הנפלומטר ומכשירים דומים שמראים תכונות של אירוסולים וקולואידים באמצעות אלומות אור מרוכזות על רקע כהה ומבוססים על ניצול אפקט טינדל. (כאשר משולבים עם מיקרוסקופים, התוצאה היא האולטרה-מיקרוסקופ, שפותח מאוחר יותר על ידי אחרים).

- הוא היה הראשון לצפות ולדווח על תופעת התרמופורזיס (thermophoresis) באירוסולים. הוא הבחין בה סביב עצמים חמים בזמן שחקר את אפקט טינדל עם אלומות אור ממוקדות בחדר חשוך. הוא הגה דרך טובה יותר להדגים זאת, ואז פשוט דיווח על כך (1870), מבלי לחקור את הפיזיקה של זה לעומק.

- בניסויי חום קורן שדרשו מומחיות מעבדתית רבה בתחילת שנות ה-60 של המאה ה-19, הוא הראה עבור מגוון נוזלים הניתנים לאידוי בקלות, שמולקולה למולקולה, לצורת האדים ולצורת הנוזל יש מהותית את אותו כוח לספוג חום קורן. (בניסויים מודרניים המשתמשים בספקטרום פס צר, נמצאים כמה הבדלים קטנים שהציוד של טינדל לא היה מסוגל להגיע אליהם; ראה למשל ספקטרום בליעה של H2O).

- הוא איחד ושיפר את התוצאות של פול-קנטן דזן (Paul-Quentin Desains), ג'יימס ד' פורבס, הרמן קנובלאוך ואחרים, שהדגימו כי ניתן לשחזר את התכונות העיקריות של אור נראה עבור חום קורן – דהיינו החזרה, שבירה, עקיפה, קיטוב, דה-קיטוב, שבירה כפולה, וסיבוב בשדה מגנטי.

- באמצעות מומחיותו לגבי בליעת חום קורן על ידי גזים, הוא המציא מערכת למדידת כמות דו-תחמוצת הפחמן בדגימה של נשימת אדם שנפלטה (1862, 1864). היסודות של המערכת של טינדל נמצאים בשימוש יומיומי בבתי חולים כיום לניטור חולים תחת הרדמה. (ראו קפנומטריה.)

- כאשר למד את בליעת החום הקורן על ידי אוזון, הוא העלה הדגמה שעזרה לאשר או לאשר מחדש שאוזון הוא אשכול חמצן (1862).

- במעבדה הוא העלה את הדרך הפשוטה הבאה להשגת אוויר "טהור אופטית", כלומר אוויר שאין לו סימנים נראים לעין של חומר חלקיקי. הוא בנה קופסת עץ מרובעת עם זוג חלונות זכוכית עליה. לפני סגירת הקופסה, הוא ציפה את הקירות הפנימיים והרצפה של הקופסה בגליצרין, שהוא סירופ דביק. הוא מצא שאחרי המתנה של כמה ימים האוויר בתוך הקופסה היה נקי לחלוטין מחלקיקים כאשר נבדק עם אלומות אור חזקות דרך חלונות הזכוכית. החלקיקים המרחפים השונים סיימו כולם דבוקים לקירות או שקעו על הרצפה הדביקה. כעת, באוויר הטהור אופטית לא היו סימנים ל"חיידקים", כלומר לא היו סימנים למיקרו-אורגניזמים מרחפים. טינדל עיקר כמה מרקי בשר פשוט על ידי הרתחתם, ואז השווה מה קרה כשנתן למרקי בשר אלו לשבת באוויר הטהור אופטית, ובאוויר רגיל. המרקים שישבו באוויר הטהור אופטית נותרו "מתוקים" (כפי שאמר) לריח ולטעם לאחר חודשים רבים של ישיבה, בעוד אלו באוויר רגיל החלו להירקב לאחר כמה ימים. הדגמה זו הרחיבה את ההדגמות המוקדמות של לואי פסטר לפיהן נוכחותם של מיקרו-אורגניזמים היא תנאי מוקדם לפירוק ביומסה. עם זאת, בשנה שלאחר מכן (1876) נכשל טינדל בשחזור עקבי של התוצאה. חלק מהמרקים שלו, שלכאורה עוקרו בחום, נרקבו באוויר הטהור אופטית. מכך הוביל טינדל למציאת נבגים חיידקיים ברי-קיימא (אנדוספורות) במרקים שלכאורה עוקרו בחום. הוא גילה שהמרקים זוהמו בנבגי חיידקים יבשים מחציר במעבדה. כל החיידקים מושמדים על ידי הרתחה פשוטה, אלא שלחיידקים יש צורת נבג שיכולה לשרוד הרתחה, הוא טען בצדק, תוך ציטוט מחקר של פרדיננד כהן (Ferdinand Cohn). טינדל מצא דרך להדביר את נבגי החיידקים שנודעה כ"טינדליזציה". טינדליזציה הייתה היסטורית הדרך היעילה המוקדמת ביותר הידועה להשמדת נבגי חיידקים. באותה עת, היא אישרה את "תורת החיידקים" נגד מספר מבקרים שתוצאות הניסוי שלהם היו פגומות מאותה סיבה. במהלך אמצע שנות ה-70 של המאה ה-19 פסטר וטינדל היו בתקשורת תכופה.

- המציא מסיכת אב"כ טובה יותר לכבאים, ברדס שסינן עשן וגז מזיק מהאוויר (1871, 1874).

- בסוף שנות ה-60 ותחילת שנות ה-70 של המאה ה-19 הוא כתב ספר מבוא על התפשטות קול באוויר, והיה משתתף בפרויקט בריטי רחב היקף לפיתוח צופר ערפל טוב יותר. בהדגמות מעבדה שהונעו על ידי נושאי צופר ערפל, קבע טינדל שקול מוחזר חלקית (כלומר, מוחזר חלקית כמו הדים) במיקום שבו מסת אוויר בטמפרטורה אחת פוגשת מסת אוויר אחרת בטמפרטורה שונה; ובאופן כללי יותר כאשר גוף אוויר מכיל שתי מסות אוויר או יותר בעלות צפיפות או טמפרטורה שונות, הקול עובר בצורה גרועה בגלל החזרות המתרחשות בממשקים שבין מסות האוויר, ובצורה גרועה מאוד כאשר נוכחים ממשקים רבים כאלה. (הוא אז טען, אם כי באופן לא חד משמעי, שזו הסיבה העיקרית הרגילה לכך שאותו קול רחוק, למשל צופר ערפל, יכול להישמע חזק יותר או חלש יותר בימים שונים או בזמנים שונים של היום.)

אינדקס של כתבי עת למחקר מדעי מהמאה ה-19 מציין את ג'ון טינדל כמחבר של יותר מ-147 מאמרים בכתבי עת למחקר מדעי, כאשר כמעט כולם מתוארכים בין 1850 ל-1884, שהם ממוצע של יותר מארבעה מאמרים בשנה במהלך אותה תקופה של 35 שנה.

בהרצאותיו במוסד המלכותי ייחס טינדל ערך רב, והיה מוכשר בהפקת הדגמות חיות ונראות לעין של מושגי פיזיקה. בהרצאה אחת הדגים טינדל את התפשטות האור למטה דרך זרם של מים נופלים באמצעות החזרה פנימית מלאה של האור. זה זכה לכינוי "מזרקת האור". הוא בעל חשיבות היסטורית כיום משום שהוא מדגים את היסוד המדעי לטכנולוגיית סיבים אופטיים מודרנית. במהלך המחצית השנייה של המאה ה-20 טינדל קיבל לרוב את הקרדיט כראשון שביצע הדגמה זו. עם זאת, ז'אן-דניאל קולאדון (Jean-Daniel Colladon) פרסם דוח עליה ב-Comptes Rendus בשנת 1842, וישנן ראיות מרמזות שידיעתו של טינדל עליה הגיעה בסופו של דבר מקולאדון ואין ראיות לכך שטינדל טען שהוא יצר אותה בעצמו.

### פיזיקה מולקולרית של חום קורן

טינדל היה ניסיונאי ובונה מכשירי מעבדה, לא בונה מודלים מופשטים. אך בניסוייו על קרינה וכוח ספיגת החום של גזים, הייתה לו אג'נדה בסיסית להבין את הפיזיקה של מולקולות. טינדל אמר בשנת 1879: "במהלך תשע שנים של עבודה בנושא הקרינה [בשנות ה-60 של המאה ה-19], חום ואור טופלו על ידי לכל אורך הדרך, לא כמטרות, אלא כמכשירים שבעזרתם הנפש עשויה אולי להיאחז בחלקיקים הסופיים של החומר." אג'נדה זו מפורשת בכותרת שבחר לספרו מ-1872 תרומות לפיזיקה מולקולרית בתחום החום הקורן. היא קיימת בצורה פחות מפורשת ברוח ספרו הנקרא רבות מ-1863 חום הנחשב כסוג של תנועה (Heat Considered as a Mode of Motion). מלבד חום הוא גם ראה מגנטיות והתפשטות קול כניתנים להפחתה להתנהגויות מולקולריות. התנהגויות מולקולריות בלתי נראות היו הבסיס הסופי לכל הפעילות הפיזיקלית. עם הלך מחשבה זה, וניסוייו, הוא שרטט הסבר לפיו לסוגים שונים של מולקולות יש ספיגות שונה של קרינת אינפרא-אדום מכיוון שהמבנים המולקולריים שלהן מעניקים להן תהודות תנודתיות שונות. הוא נכנס לרעיון התהודות התנודתיות כי ראה שלכל סוג מולקולה אחת יש ספיגות שונה בתדרים קורנים שונים, והוא היה משוכנע לחלוטין שההבדל היחיד בין תדר אחד למשנהו הוא התדר. הוא גם ראה שהתנהגות הבליעה של מולקולות שונה לחלוטין מזו של האטומים המרכיבים את המולקולות. לדוגמה, הגז תחמוצת חנקן (NO) ספג יותר מפי אלף יותר קרינת אינפרא-אדום מאשר חנקן (N2) או חמצן (O2). הוא גם ראה במספר סוגי ניסויים ש – לא משנה אם גז הוא בולע חלש של חום קורן רחב-ספקטרום – כל גז יספוג בעוצמה את החום הקורן המגיע מגוף נפרד מאותו סוג גז. זה הדגים קרבה בין המנגנונים המולקולריים של בליעה ופליטה. קרבה כזו הייתה ניכרת גם בניסויים של בלפור סטיוארט (Balfour Stewart) ואחרים, שצוטטו והורחבו על ידי טינדל, שהראו ביחס לחום קורן רחב-ספקטרום שמולקולות שהן בולעות חלשות הן פולטות חלשות ובולעות חזקות הן פולטות חזקות. (למשל, מלח סלע הוא בולע גרוע בצורה יוצאת דופן של חום באמצעות קרינה, ובולע טוב של חום באמצעות הולכה. כאשר צלחת של מלח סלע מחוממת באמצעות הולכה ומונחת על מבודד, לוקח לה זמן רב בצורה יוצאת דופן להתקרר; כלומר, הוא פולט גרוע של אינפרא-אדום.) הקרבה בין בליעה ופליטה הייתה גם עקבית עם כמה מאפיינים כלליים או מופשטים של מהודים. הפירוק הכימי של מולקולות על ידי גלי אור (אפקט פוטוכימי) שכנע את טינדל שהמהוד לא יכול להיות המולקולה כיחידה שלמה; הוא היה חייב להיות מבנה משנה, כי אחרת האפקט הפוטוכימי היה בלתי אפשרי. אך הוא היה ללא רעיונות בני-בדיקה באשר לצורה של מבנה משנה זה, ולא עסק בספקולציות בכתב. הקידום שלו את הלך המחשבה המולקולרי, ומאמציו לחשוף ניסויית מהן מולקולות, נדונו על ידי היסטוריון אחד תחת הכותרת "ג'ון טינדל, הרטוריקן של המולקולריות".

מחנך

מלבד היותו מדען, ג'ון טינדל היה מורה למדעים ואוונגליסט למען המדע. הוא הקדיש חלק ניכר מזמנו להפצת המדע לקהל הרחב. הוא נתן מאות הרצאות פומביות לקהלים לא-מומחים במוסד המלכותי בלונדון. כאשר יצא לסיור הרצאות פומבי בארה"ב בשנת 1872, המונים של לא-מדענים שילמו עמלות כדי לשמוע אותו מרצה על טבע האור. אמירה אופיינית על המוניטין של טינדל באותה עת היא זו מפרסום לונדוני בשנת 1878: "בעקבות התקדים שקבע פאראדיי, פרופסור טינדל הצליח לא רק בחקירה מקורית ובהוראת מדע בצורה נכונה ומדויקת, אלא בהפיכתו למושך.... כאשר הוא מרצה במוסד המלכותי האולם עמוס." טינדל אמר על מקצוע המורה: "איני מכיר ייעוד גבוה, אצילי ומבורך יותר." הקהל הגדול ביותר שלו הושג בסופו של דבר דרך ספריו, שרובם לא נכתבו עבור מומחים או בעלי התמחות. הוא פרסם יותר מתריסר ספרי מדע. מאמצע שנות ה-60 של המאה ה-19 ואילך, הוא היה אחד הפיזיקאים החיים המפורסמים ביותר בעולם, בזכות המיומנות והחריצות שלו כמדריך. רוב ספריו תורגמו לגרמנית ולצרפתית כאשר ספרי ההדרכה העיקריים שלו נשארו בדפוס בשפות אלו במשך עשורים.

כאינדיקציה לגישת ההוראה שלו, להלן דברי הסיכום שלו לקורא בסוף ספר הדרכה של 200 עמודים ל"קהל צעיר", צורות המים (The Forms of Water) (1872): "כאן, חברי, עבודתנו מסתיימת. זה היה תענוג אמיתי עבורי שאתה לצידי כל כך הרבה זמן. בזיעת אפינו הגענו לעיתים קרובות לגבהים שבהם שכנה עבודתנו, אך אתה היית איתן וחרוץ לאורך כל הדרך, תוך שימוש בכל המקרים האפשריים בשרירים שלך במקום להסתמך על שלי. פה ושם הושטתי יד ועזרתי לך למדף, אבל עבודת הטיפוס הייתה כמעט אך ורק שלך. כך הייתי רוצה ללמד אותך את כל הדברים; מראה לך את הדרך למאמץ משתלם, אך משאיר את המאמץ לך.... משימתנו נראית פשוטה מספיק, אך אתה ואני יודעים כמה פעמים היינו צריכים להתנצח בנחישות עם העובדות כדי להוציא את משמעותן. העבודה, לעומת זאת, הושלמה כעת, ואתה אדון לשבריר של אותו ידע בטוח וודאי שמבוסס על לימוד נאמן של הטבע.... כאן אפוא אנו נפרדים. ואם לא ניפגש שוב, הזיכרון של ימים אלו עדיין יאחד אותנו. תן לי את ידך. שלום."

כאינדיקציה נוספת, להלן הפסקה הראשונה של ספר ההדרכה שלו בן 350 העמודים שכותרתו קול (Sound) (1867): "בדפים הבאים ניסיתי להפוך את מדע האקוסטיקה למעניין עבור כל האנשים האינטליגנטים, כולל אלה שאינם בעלי תרבות מדעית מיוחדת. הנושא מטופל ניסויית לאורך כל הדרך, וניסיתי להציב כל ניסוי לפני הקורא כך שהוא יבין זאת כפעולה ממשית." בהקדמה למהדורה השלישית של ספר זה, הוא מדווח כי מהדורות מוקדמות יותר תורגמו לסינית על חשבון הממשלה הסינית ותורגמו לגרמנית בפיקוחו של הרמן פון הלמהולץ (שם גדול במדע האקוסטיקה). ספר ההדרכה המפורסם הראשון שלו, שהיה על קרחונים (1860), מציין באופן דומה: "העבודה נכתבה מתוך רצון לעניין אנשים אינטליגנטים שאולי אינם בעלי תרבות מדעית מיוחדת."

ספר ההדרכה שזכה לשבחים הרבים ביותר, וכנראה הנמכר ביותר שלו, היה הספר בן 550 העמודים "חום: סוג של תנועה" (Heat: a Mode of Motion) (1863; מהדורות מעודכנות עד 1880). הוא היה בדפוס במשך 50 שנה לפחות, והוא בדפוס כיום. המאפיין העיקרי שלו הוא, כפי שאמר ג'יימס קלרק מקסוול (James Clerk Maxwell) בשנת 1871, "הדוקטרינות של המדע [של חום] נחקקות בחוזקה בנפש על ידי ניסויי המחשה שנבחרו היטב."

שלושת ספרי ההדרכה הארוכים ביותר של טינדל, דהיינו חום (1863), קול (1867), ואור (1873), ייצגו את הפיזיקה הניסויית המתקדמת ביותר בזמן כתיבתם. חלק גדול מתכניהם היו חידושים מרכזיים אחרונים בהבנת הנושאים שלהם, שטינדל היה הכותב הראשון שהציג לקהל רחב יותר. נדרשת הסתייגות אחת לגבי המשמעות של "המתקדמים ביותר". הספרים הוקדשו למדע מעבדתי והם נמנעו ממתמטיקה. בפרט, הם אינם מכילים לחלוטין חשבון אינפיניטסימלי. מודלים מתמטיים המשתמשים בחשבון אינפיניטסימלי, במיוחד משוואות דיפרנציאליות, היו מרכיב בהבנה המתקדמת ביותר של חום, אור וקול באותה עת.

הבחנה בין מדע לדת

רוב הפיזיקאים הבריטים הפרוגרסיביים והחדשניים מדורו של טינדל היו שמרנים ואורתודוקסים בענייני דת. זה כולל למשל את ג'יימס ג'ול (James Joule), בלפור סטיוארט, ג'יימס קלרק מקסוול, ג'ורג' גבריאל סטוקס (George Gabriel Stokes) ולורד קלווין (Lord Kelvin) שכולם חקרו חום או אור במקביל לטינדל. שמרנים אלה האמינו, וחיפשו לחזק את הבסיס להאמין, שדת ומדע עקביים והרמוניים זה עם זה. טינדל, לעומת זאת, היה חבר במועדון שתמך בקול בתורת האבולוציה של צ'ארלס דרווין (Charles Darwin) וביקש לחזק את המחסום, או ההפרדה, בין דת ומדע. החבר הבולט ביותר במועדון זה היה האנטומאי תומאס הנרי האקסלי (Thomas Henry Huxley). טינדל פגש את האקסלי לראשונה בשנת 1851 ולשניים הייתה חברות לכל החיים. הכימאי אדוארד פרנקלנד והמתמטיקאי תומאס ארצ'ר הירסט (Thomas Archer Hirst), שניהם אנשים שטינדל הכיר עוד לפני שנסע לאוניברסיטה בגרמניה, היו חברים גם כן. אחרים כללו את הפילוסוף החברתי הרברט ספנסר (Herbert Spencer).

למרות שלא היה בולט כמו האקסלי במחלוקת על בעיות פילוסופיות, טינדל מילא את חלקו בתקשור לציבור המשכיל את מה שחשב שהן המעלות שבהפרדה ברורה בין מדע (ידע ותבוניות) ודת (אמונה ורוחניות). כנשיא הנבחר של האגודה הבריטית לקידום המדע בשנת 1874, הוא נשא נאום מרכזי ארוך באסיפה השנתית של האגודה שנערכה באותה שנה בבלפסט. הנאום נתן תיאור חיובי של תולדות תיאוריות האבולוציה, תוך אזכור שמו של דרווין לחיוב יותר מ-20 פעמים, וסיכם בטענה שאין לאפשר לרגש דתי "לפלוש לאזור הידע, שעליו אין לו סמכות". זה היה נושא חם. העיתונים נשאו את הדיווח עליו בעמודיהם הראשונים – בבריטניה, אירלנד וצפון אמריקה, אפילו ביבשת אירופה – וביקורות רבות עליו הופיעו זמן קצר לאחר מכן. תשומת הלב והבדיקה הגדילו את ידידי העמדה הפילוסופית של האבולוציוניסטים, וקירבו אותה לעלייה למיינסטרים.

ברומא בשנת 1864, האפיפיור פיוס התשיעי ב"סילבוס הטעויות" שלו קבע כי זו טעות ש"התבונה היא הסטנדרט הסופי שבאמצעותו האדם יכול וחייב להגיע לידע" וטעות ש"ההתגלות האלוהית אינה מושלמת" בתנ"ך – וכל מי שמחזיק בטעויות אלו היה אמור להיות "מנודה" – ובשנת 1888 קבע כדלקמן: "הדוקטרינה הבסיסית של הרציונליזם היא עליונות התבונה האנושית, אשר, בהסרבה להכנעה הראויה לתבונה האלוהית והנצחית, מכריזה על עצמאותה שלה... דוקטרינה בעלת אופי כזה היא מזיקה ביותר גם ליחידים וגם למדינה... מכאן נובע שזה בלתי חוקי לחלוטין לדרוש, להגן, או להעניק, חופש בלתי מותנה [או חסר הבחנה] של מחשבה, דיבור, כתיבה או דת." עקרונות אלו והעקרונות של טינדל היו אויבים עמוקים. למזלו של טינדל הוא לא היה צריך להיכנס לתחרות איתם בבריטניה. אפילו באיטליה, האקסלי ודרווין זכו במדליות כבוד ורוב המעמד השליט האיטלקי היה עוין לאפיפיורות. אך באירלנד במהלך חייו של טינדל רוב האוכלוסייה הפכה יותר ויותר דוקטרינרית ונמרצת בקתוליות הרומית שלה וגם התחזקה פוליטית. בין 1886 ל-1893, טינדל היה פעיל בוויכוח באנגליה על האם לתת לקתולים של אירלנד יותר חופש ללכת בדרכם שלהם. כמו הרוב הגדול של המדענים ילידי אירלנד של המאה ה-19 הוא התנגד לתנועת שלטון הבית האירי (Irish Home Rule Movement). היו לו דעות לוהטות לגבי זה, שפורסמו בעיתונים ובחוברות. לדוגמה, במאמר דעה ב"טיימס" ב-27 בדצמבר 1890 הוא ראה בכמרים ובקתוליות את "הלב והנשמה של תנועה זו" וכתב שהצבת המיעוט הלא-קתולי תחת שלטון "ההמון הכוהני" תהיה "פשע שלא יתואר". הוא ניסה ללא הצלחה לגרום לחברה המדעית המובילה בבריטניה לגנות את הצעת שלטון הבית האירי כנוגדת את האינטרסים של המדע.

בכמה מאמרים שנכללו בספרו רסיסי מדע לאנשים לא-מדעיים (Fragments of Science for Unscientific People), ניסה טינדל להניא אנשים מלהאמין ביעילות הפוטנציאלית של תפילות. עם זאת, במקביל, הוא לא היה אנטי-דתי באופן גורף.

רבים מקוראיו מפרשים את טינדל כאגנוסטיקן מאומת, אם כי הוא מעולם לא הכריז על עצמו במפורש ככזה. ההצהרה הבאה מטינדל היא דוגמה להלך המחשבה האגנוסטי של טינדל, שנאמרה בשנת 1867, וחזרה על עצמה בשנת 1878: "תופעות החומר והכוח נמצאות בטווח האינטלקטואלי שלנו... אך מאחורינו, ומעלינו, ומסביבנו התעלומה האמיתית של היקום נותרת לא פתורה, וככל שאנו מודאגים, אינה ניתנת לפתרון.... הבה נוריד את ראשינו, ונכיר בבורותנו, כומר ופילוסוף, אחד ואחד."

חיים אישיים

טינדל לא התחתן עד גיל 55. כלתו, לואיזה המילטון (Louisa Hamilton), הייתה בתו בת ה-30 של חבר פרלמנט (לורד קלוד המילטון - Lord Claud Hamilton, חבר פרלמנט). בשנה שלאחר מכן, 1877, הם בנו בקתת קיץ בבל-אלפ (Belalp) בהרי האלפים השוויצריים. לפני שהתחתן, טינדל התגורר במשך שנים רבות בדירה בקומה העליונה במוסד המלכותי והמשיך להתגורר שם לאחר הנישואין עד 1885 כאשר הוא ולואיזה עברו לבית ליד הסלמיר (Haslemere) 45 מייל דרום-מערבית ללונדון. הנישואים היו מאושרים וללא ילדים. הוא פרש מהמוסד המלכותי בגיל 66 כשהוא מתלונן על בריאות לקויה.

טינדל הפך לאמיד כלכלית ממכירות ספריו הפופולריים ושכר מהרצאותיו (אך אין ראיות לכך שהוא החזיק בפטנטים מסחריים). במשך שנים רבות הוא קיבל תשלומים לא טריוויאליים על היותו יועץ מדעי במשרה חלקית עבור כמה סוכנויות מעין-ממשלתיות ותרם חלקית את התשלומים לצדקה. סיור ההרצאות המוצלח שלו בארצות הברית ב-1872 הניב לו סכום נכבד של דולרים, שכולם תרם מיד לנאמן לטיפוח המדע באמריקה. מאוחר יותר בחייו תרומות הכסף שלו הלכו באופן בולט ביותר למען הפוליטי האירי-יוניוניסטי. כשמת, עושרו היה 22,122 ליש"ט. לצורך השוואה, הכנסתו של שוטר בלונדון הייתה כ-80 ליש"ט לשנה באותה עת.

מוות

בשנותיו האחרונות נטל טינדל לעיתים קרובות כלורל הידראט כדי לטפל בנדודי השינה שלו. כאשר היה מרותק למיטה וחולה, הוא מת ממנת יתר מקרית של תרופה זו בשנת 1893 בגיל 73, ונקבר בהסלמיר. מנת היתר ניתנה על ידי אשתו לואיזה. "יקירתי," אמר טינדל כשקלט מה קרה, "הרגת את הג'ון שלך."

לאחר מכן, אשתו של טינדל השתלטה על ניירותיו ומינתה את עצמה למפקחת על ביוגרפיה רשמית שלו. היא דחתה את הפרויקט, עם זאת, והוא עדיין לא הושלם כשמתה בשנת 1940 בגיל 95. הספר הופיע לבסוף בשנת 1945, שנכתב על ידי א' ס' איב (A. S. Eve) ו-ס' ה' קריסי (C. H. Creasey), שאת שירותיהם אישרה לואיזה טינדל זמן קצר לפני מותה.

ג'ון טינדל מונצח על ידי אנדרטה (Tyndalldenkmal) שהוקמה בגובה של 2,340 מטרים על מדרונות ההר מעל הכפר בל-אלפ, שם היה לו בית נופש, ובמראה של קרחון אלטש (Aletsch Glacier), אותו חקר.

מורשת והנצחות

מכון טינדל הלאומי (Tyndall National Institute) בקורק, אירלנד, נקרא על שם טינדל. זהו מרכז מחקר אירופי מוביל בחומרים, מכשירים ומערכות ICT משולבים ושותף עם קולג' האוניברסיטה בקורק.

קיים בית ספר המוקדש לג'ון טינדל הממוקם במחוז הולדתו קרלו: קולג' טינדל (Tyndall College) הוא מוסד חינוכי משולב לאחר יסודי הממוקם לאורך דרך קילקני במחוז קרלו. המוסד החל את פעילותו בשנת 2017 בעקבות המיזוג של בית הספר המקצועי קרלו, ושמו של המוסד ניתן כהכרה בתרומותיו של טינדל למדע ולמורשת האירית. קולג' טינדל הוא מוסד חינוכי רב-דתי המנוהל על ידי משרד החינוך ברפובליקה של אירלנד המציע חינוך לאוכלוסיית הסטודנטים במחוז קרלו.

אולם הרצאות בבלוק המדע של אוניברסיטת גולוויי (University of Galway) נקרא על שם טינדל.

ספריו של ג'ון טינדל

- טינדל, ג' (1860), קרחוני האלפים, בהיותו נרטיב של טיולים ועליות, דיווח על מקור ותופעות קרחונים והסבר של העקרונות הפיזיקליים שאליהם הם קשורים, (מהדורת 1861) Ticknor and Fields, בוסטון

- טינדל, ג' (1862), טיפוס הרים בשנת 1861. סיור חופשה, Longman, Green, Longman, and Roberts, לונדון

- טינדל, ג' (1865), על קרינה: הרצאה אחת (40 עמודים)

- טינדל, ג' (1868), חום: סוג של תנועה, (מהדורת 1869) D. Appleton, ניו יורק

- טינדל, ג' (1869), פילוסופיה של הטבע בשיעורים קלים (180 עמודים) (ספר פיזיקה המיועד לשימוש בבתי ספר תיכוניים)

- טינדל, ג' (1870), פאראדיי כמגלה, Longmans, Green, לונדון

- טינדל, ג' (1870), שלוש הרצאות מדעיות מאת פרופ' ג'ון טינדל (75 עמודים)

- טינדל, ג' (1870), הערות לקורס של תשע הרצאות על אור (80 עמודים)

- טינדל, ג' (1870), הערות לקורס של שבע הרצאות על תופעות ותיאוריות חשמליות (50 עמודים)

- טינדל, ג' (1870), מחקרים על דיאמגנטיות ופעולה מגנטו-גבישית: כולל שאלת הקוטביות הדיאמגנטית, (אוסף של דוחות מחקר משנות ה-50 של המאה ה-19), Longmans, Green, לונדון

- טינדל, ג' (1871), שעות פעילות באלפים, Longmans, Green, and Co., לונדון

- טינדל, ג' (1871), רסיסי מדע: סדרה של מאמרים נפרדים, הרצאות וביקורות, (מהדורת 1872), Longmans, Green, לונדון

- טינדל, ג' (1872), תרומות לפיזיקה מולקולרית בתחום החום הקורן, (אוסף של דוחות מחקר משנות ה-60 של המאה ה-19), (מהדורת 1873), D. Appleton and Company, ניו יורק

- טינדל, ג' (1873), צורות המים בעננים ונהרות, קרח וקרחונים, H. S. King & Co., לונדון

- טינדל, ג' (1873), שש הרצאות על אור (290 עמודים)

- טינדל, ג' (1876), שיעורים בחשמל במוסד המלכותי (100 עמודים), (מיועד לתלמידי בית ספר תיכון)

- טינדל, ג' (1878), קול; נישא בשמונה הרצאות, (מהדורת 1969), Greenwood Press, ניו יורק

- טינדל, ג' (1882), מאמרים על החומר הצף של האוויר, ביחס לריקבון וזיהום, D. Appleton, ניו יורק

- טינדל, ג' (1887), אור וחשמל: הערות של שני קורסי הרצאות לפני המוסד המלכותי של בריטניה הגדולה, D. Appleton and Company, ניו יורק

- טינדל, ג' (1892), רסיסים חדשים (מאמרים שונים לקהל רחב), D. Appleton, ניו יורק