他原本是一名釀酒商，卻釀出焦耳定律，成為了科學家！

如果是像福爾摩斯般，原本是聰明的化學家，後來成為善於推理和觀察的偵探，這樣的設定當然十分具說服力；不過，假若你原本是釀酒商，後來成為了科學家，要建立名聲和使人信服，這條路便不容易走了，例如像英國物理學家焦耳。

焦耳的大名，基本上每名初中學習物理課的學生也聽過，因為能量單位焦耳就是以其名字命名。焦耳出生於1818 年12 月24 日，英格蘭索爾福德市，父親是富裕的釀酒商，但他很小已擁有成為科學家的細胞，其就讀的中學，便是提出原子論的著名物理學家道爾頓所創辦，焦耳亦是其學生。

焦耳其後接掌了家族的釀酒廠，但仍對科學有濃厚興趣，特別是熱動力學。早在16 世紀，科學家認為熱是一種無色無味無重量的流體，可在物質之間流動，他們稱之為卡路里。直到美國科學家蘭福勒對「卡路里」理論提出質疑，他發現磨擦能產生熱力，例如於炮管不停鑽孔能產生熱力，而這種熱則似乎是無窮無盡，因此熱是可以從機械作功而轉換得來，但這種前衛理論在當時卻未受到重視。

焦耳受到道爾頓的原子論啟發，認為熱是原子的運動，熱則是原子運動把能量在物質間傳遞，但要證明這理論便需要有嚴謹旳實驗支持。1840年，焦耳發表了現稱焦耳定律的研究論文概要，說明通電電線產生的熱力是從化學電池中的化學作用所產生，即是熱力是可以生產出來，而不僅僅是從某處轉移。他甚至推導出焦耳定律的公式：從電流通過電線而產生的熱量，跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比，及跟通電的時間成正比。1841年在哲學雜誌上初次發表研究，但當時並未得到什麼迴響。

在1843年，他從另一篇有關電磁能的研究中斷定出機械能可以轉換成熱能，讓他完全否定卡路里理論，同時他著手研究熱與能量的轉換關係。他設計了一個簡單而精巧的裝置：將法碼從高處放下，法碼透過滑輪帶動密封水桶內的槳，槳轉動時因摩擦而生熱。研究再次確立機械能可轉換成熱能，而且他更發現固定單位的機械作功能轉換成固定的熱量，兩者間的關係稱為熱功當量，也是能量守恆定律的前身。不過或多或少受焦耳的釀酒商身分影響，當時的評審人認為焦耳的實驗存在缺陷，不夠嚴謹，結果他連同其理論一同被冷落。

後來經過無數的實驗，在1850年焦耳最終求出熱功當量的數值為4.159焦耳／卡，與現在使用的4.186焦耳／卡極其相近，其論文終於能在一流期刊哲學會報上發表，他更獲選為皇家學會會士；其後又與當初曾批評過他的物理學家共同研究有關氣體熱動力學等題目。焦耳最初人微言輕，但憑藉他的堅持和天分，最終如同焦耳單位一樣，流傳萬世。

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