一個沒有學(xué)歷和文憑的杰出物理家

2021-11-17 09:37:26 來源：人民日報客戶端作者：陳關(guān)榮

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導(dǎo)語

焦耳（Joule，簡稱焦，英文縮寫為J）是國際標(biāo)準(zhǔn)中熱和功的單位：在經(jīng)典力學(xué)里，1焦耳等于1牛頓作用力經(jīng)過1米距離所消耗的能量（或所做的功）；在電磁學(xué)里，1焦耳等于1安培電流通過1歐姆電阻在1秒時間內(nèi)所消耗的能量。這個基本單位的設(shè)定用以記念英國物理學(xué)家詹姆斯·焦耳（James Prescott Joule，1818年12月24日 ─ 1889年10月11日）。

1. 著名的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家

今天，焦耳這個名字家喻戶曉，上過中學(xué)物理課的人都聽說過他。可是，除了他的名字用作物理單位之外，許多人對焦耳本人的經(jīng)歷和成就所知不多。事實(shí)上，焦耳是一位沒有受過正規(guī)教育的“民間科學(xué)家”，但他在科學(xué)界被認(rèn)為是“十九世紀(jì)最杰出的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家之一”。

焦耳三十而立，32歲時成為英國皇家學(xué)會（Royal Society）院士。

他34歲時榮獲英皇勛章（Royal Medal）。該獎?wù)旅磕觐C給兩位分別作出“最重要自然知識貢獻(xiàn)”和“應(yīng)用科學(xué)杰出貢獻(xiàn)”的個人。

他39歲時獲頒愛爾蘭都柏林三一學(xué)院榮譽(yù)博士學(xué)位，42歲榮膺牛津大學(xué)榮譽(yù)博士學(xué)位并當(dāng)選為曼徹斯特文學(xué)與哲學(xué)學(xué)會（Manchester Literary and Philosophical Society）主席。

焦耳52歲時榮獲英國皇家學(xué)會的科普利獎?wù)拢–opley Medal），那是世界上最古老最著名的科學(xué)獎，始于1731年，歷史上獲獎?wù)甙ǜ惶m克林、哈密頓、高斯、法拉第，以及焦耳之后的亥姆霍茲、吉布斯、門捷列夫、盧瑟福、愛因斯坦、普朗克、波恩、哈代、狄拉克、霍金、羅伯特·梅、希格斯等名人。

接著，他53歲時榮獲愛丁堡大學(xué)榮譽(yù)博士學(xué)位并出任英國科學(xué)促進(jìn)會（British Association for the Advancement of Science）主席。

隨后，他62歲時榮獲英國皇家藝術(shù)學(xué)會頒發(fā)Albert 獎?wù)隆?/p>

焦耳71歲時去世。倫敦西敏寺（Westminster Abbey）為他舉行了悼念儀式并安放了一個銘牌。在他去世之前，西敏寺內(nèi)就陳列著牛頓、法拉第、達(dá)爾文、托馬斯·楊等科學(xué)家的墓碑或銘牌。焦耳的一座塑像被安置在曼徹斯特市政廳內(nèi)他的啟蒙導(dǎo)師約翰·道爾頓（John Dalton，1766-1844）銅像對面，另一座矗立在他家鄉(xiāng)曼徹斯特城郊的Worthington Park花園內(nèi)。

圖2 焦耳銅像（Worthington Park，曼徹斯特城郊）

2. 一個沒有學(xué)歷的年輕人

焦耳于1818年圣誕節(jié)前夜出生在曼徹斯特城郊的Salford。他父親經(jīng)營一間啤酒廠。焦耳5歲時被發(fā)現(xiàn)脊椎側(cè)彎，隨后幾年多次在醫(yī)院進(jìn)行矯正，但最終以失敗而放棄，讓他終生不能筆直站立。

焦耳在小學(xué)讀書時因身體缺陷常被同學(xué)嘲笑，并因喜歡在課本上涂鴉屢被老師批評。父親無奈，只好讓焦耳休學(xué)，留在家里由阿姨管教，直到他15歲為止。平時，焦耳喜歡躺在床上看書。有一次，焦耳對父親說：“書本是我最好的旅游去處。”這讓父親想起了被稱為“旅游教師”的約翰·道爾頓（John Dalton，1766-1844）。道爾頓經(jīng)常上課時帶學(xué)生們?nèi)ソ加?，在野外指?dǎo)學(xué)生觀察、試驗(yàn)、計(jì)算和討論。父親把焦耳送進(jìn)了道爾頓主辦的私校就讀，并請道爾頓當(dāng)他的監(jiān)護(hù)人。

在學(xué)校里，道爾頓主要講授初等物理、化學(xué)和數(shù)學(xué)。他本人后來成為著名的物理學(xué)家和化學(xué)家，56歲時成為皇家學(xué)會院士，因?yàn)榈谝粋€提出“物質(zhì)由原子組成”的學(xué)說而聞名于世，今天原子量的單位便以他命名。道爾頓是貴格會教徒，天性謙恭，不愛張揚(yáng)，終生未婚。不幸的是他73歲那年中風(fēng)失語，78歲去世時遺體在曼徹斯特市政廳門前停放了四日，先后有四萬多人前往悼念。

焦耳后來寫道：“道爾頓要求學(xué)生首先學(xué)習(xí)三角幾何，并練習(xí)解算數(shù)學(xué)題，因?yàn)樗J(rèn)為‘解數(shù)學(xué)題是訓(xùn)練學(xué)生專心做事的最好方法，而專心致志是科學(xué)家最基本的素養(yǎng)’。如果學(xué)生不明白上課所教的內(nèi)容，他會給學(xué)生發(fā)放非常清晰的講義。不過，他強(qiáng)調(diào)講義是用來引導(dǎo)學(xué)生的，并不能取代學(xué)生自己的探索。”焦耳還回憶說：“正是從他的教導(dǎo)中，我第一次產(chǎn)生了通過原創(chuàng)性研究來增加我的知識的愿望。”

在道爾頓的指導(dǎo)和影響之下，焦耳逐漸走上了科學(xué)實(shí)驗(yàn)的道路。那時候?qū)W校沒有實(shí)驗(yàn)室，他自己在家中的地窖里做實(shí)驗(yàn)。他早期的大多數(shù)實(shí)驗(yàn)基于電學(xué)。他在地窖里放滿電池、電磁鐵、馬達(dá)、發(fā)電機(jī)和檢流計(jì)，其中大部分是自己動手制造的。也許是由于少年失學(xué)的緣故，動手做實(shí)驗(yàn)比讀書對他來說更具吸引力。焦耳最終沒有完成任何正式的學(xué)歷，更談不上取得什么學(xué)位。

3. 熱和電的焦耳定律

“熱”是什么呢？這曾經(jīng)是個千古難題。十八世紀(jì)末，雖然工程師詹姆斯·瓦特（James Watt，1736-1819）制造了工業(yè)用蒸汽機(jī)，但是人們對其中的熱能傳遞和轉(zhuǎn)換機(jī)理并不清楚。當(dāng)年，為了解釋熱的物理本質(zhì)，“熱質(zhì)”理論（caloric theory）非常流行，包括被稱為“熱力學(xué)之父”的法國物理學(xué)家薩迪·卡諾（Nicolas L. Sadi Carnot，1796-1832），都說熱是一種沒有質(zhì)量的氣體，物體吸收熱質(zhì)后溫度就會升高，而且熱質(zhì)可以穿過固體或液體的孔隙從高溫處流到低溫處。

受到道爾頓“原子論”的啟發(fā)，焦耳傾向于認(rèn)為熱是原子的運(yùn)動，熱傳導(dǎo)就是原子運(yùn)動的“能量”從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上去。但這想法需要有極為精確的實(shí)驗(yàn)加以證明。焦耳一系列的實(shí)驗(yàn)擔(dān)負(fù)起了這一艱難的重任。

1838年焦耳20歲。他設(shè)計(jì)了一個實(shí)驗(yàn)，將一個小線圈繞在鐵芯上，用電流計(jì)測量感生電流，然后把線圈放入容器內(nèi)的水中，再測量出水溫，最后計(jì)算出熱量。因?yàn)闆]有外界電源供電，水溫的升高只能是電能轉(zhuǎn)化為熱的結(jié)果。這樣產(chǎn)生出來的熱，后人稱為“焦耳熱”。同年，焦耳在《電學(xué)年鑒》（Annals of Electricity）上發(fā)表了他第一篇學(xué)術(shù)論文“On electro-magnetic forces”，宣稱“我的目標(biāo)是，首先發(fā)現(xiàn)正確的原理，然后指出它們在應(yīng)用上的發(fā)展”，并報告了他發(fā)現(xiàn)電流可以做功的現(xiàn)象。

1840年，22歲的焦耳在愛爾蘭Cork市召開的英國科學(xué)促進(jìn)會的會議上報告了上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果。但在座的科學(xué)家們毫無興趣。當(dāng)時很多人對這全新發(fā)現(xiàn)的來龍去脈一無所知，還有一些人對焦耳的測量精確性存有懷疑，更有一個可能的原因是他們對這位沒有學(xué)歷的業(yè)余科學(xué)家并無太大的信心。

同年，焦耳把實(shí)驗(yàn)報告寫成論文“On the Production of Heat by Voltaic Electricity”，詳細(xì)描述了他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，投到《皇家學(xué)會學(xué)報》（Philosophical Transactions of the Royal Society），但被退稿。于是他改投到《皇家學(xué)會會訊》（Royal Society Proceedings），再遭拒絕。最后，焦耳把稿件投去《哲學(xué)雜志》（Philosophical Magazine）。這次，雜志同意審稿了。可是，審稿人要求他多做很多實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證其結(jié)果的正確性。年少氣盛的焦耳不高興了，反過來拒絕了雜志。他回信說：“任何的機(jī)械能量釋出，最后都將轉(zhuǎn)換為熱量。能量不滅的法則獲得上帝的許可證。這是大自然最重要的法則之一。”這其實(shí)是科學(xué)史上著名的“能量守恒定律”（Principle of Conservation of Energy）的第一次吶喊。結(jié)果不言而喻，焦耳又被退稿了。

焦耳據(jù)理力爭。終于，次年焦耳在《哲學(xué)雜志》上發(fā)表了這篇論文，報告了他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：“電流在導(dǎo)線中所產(chǎn)生的熱量，等于電阻乘以電流的平方”，這就是后來著名的“焦耳定律”（Joule's Law）。四年后，俄國物理學(xué)家海因里希·楞次（Heinrich F. E. Lenz，1804-1865）發(fā)表了獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從旁證實(shí)了焦耳的這個電熱效應(yīng)。該定律后來也稱為“焦耳-楞次定律”。

1. 熱力學(xué)第一定律和熱功當(dāng)量

那些年，沒有學(xué)位的焦耳四處碰壁，很不得意。不知什么緣故讓他鼓起勇氣，將自己的研究報告寄給了學(xué)術(shù)泰斗邁克·法拉第（Michael Faraday, 1791-1867）[1]。1843年3月24日，慧眼識真金的法拉第回信了，高度地評價了焦耳的工作，說：“我已收到你寄來的文章，并且立刻就閱讀了。感謝你對我們所衷心熱愛的科學(xué)有這么美好的貢獻(xiàn)。何等的歡慰啊，我能夠在一息尚存之際看到你為電學(xué)做出的這一步跨越。我已看到你未來的輝煌！我知道在這領(lǐng)域里仍有許多朦朧不清之處，但你的文章卻如曙光破曉。我不得不說，你在自然科學(xué)的這個領(lǐng)域做出了非常重要的貢獻(xiàn)。”

于是，焦耳關(guān)于能量轉(zhuǎn)換和守恒的研究論文被《皇家學(xué)會學(xué)報》接收發(fā)表。科學(xué)界從此知道，圈子里來了一位二十多歲的新星，他建立了熱力學(xué)第一定律也就是能量守恒定律，證明了電和熱之間的能量轉(zhuǎn)化滿足總量守恒關(guān)系，那是自然界中的一個普適的基本規(guī)律。

接下來，焦耳還試圖弄清楚機(jī)械能和熱的定量關(guān)系。1842年，德國醫(yī)生、化學(xué)家和物理學(xué)家羅伯特·馮·邁耶（Julius Robert von Mayer，1814-1878）在《化學(xué)與藥學(xué)年鑒》（Annalen der Chemie und Pharmacie）發(fā)表了一篇論文，指出單位機(jī)械功所產(chǎn)生的熱量是一個常數(shù)，不過他沒能給出這個常數(shù)的數(shù)值。1843年，焦耳在不知道上述德文文章的情形下，在家中的地窖里獨(dú)立地做了一個成功的壓縮氣體加熱的實(shí)驗(yàn)，以及一個十分精確的機(jī)械運(yùn)動生成熱的實(shí)驗(yàn)，其裝置如圖3所示。在這個實(shí)驗(yàn)中，他讓鋼錘自由落下，驅(qū)動中間的轉(zhuǎn)軸從而帶動容器水中的旋槳轉(zhuǎn)動。他通過對水溫的升高來測得旋槳與水磨擦而產(chǎn)生的熱量。然后，他把溫度的改變與水的比熱相乘，便得到一個數(shù)值。反復(fù)實(shí)驗(yàn)之后，焦耳發(fā)現(xiàn)“無論在何處消耗機(jī)械力，都會最終獲得精確相同的熱量。”由此他確定了：單位機(jī)械作功所產(chǎn)生的熱量是個常數(shù)，他稱之為“熱功當(dāng)量”（mechanical equivalent of heat）。他還精確地測出了這個常數(shù)，用今天的標(biāo)準(zhǔn)單位來說就是4.18焦/卡。雖然后人發(fā)現(xiàn)法國物理學(xué)家薩迪·卡諾的“熱質(zhì)”學(xué)說經(jīng)量化之后非常接近這個熱功當(dāng)量，但卡諾畢竟沒有走出這最后一步。1947年，德國著名物理學(xué)家赫爾曼·馮·亥姆霍茲（Hermann von Helmholtz，1821-1894）[2] 明確地宣稱，這個熱功當(dāng)量的發(fā)現(xiàn)同時歸功于馮·邁耶和焦耳。

圖3 焦耳的機(jī)械和熱能轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)裝置

為了支持聲名鵲起的兒子繼續(xù)他的科學(xué)研究，焦耳的父親為他在自家經(jīng)營的啤酒廠里蓋起了一間實(shí)驗(yàn)室，并提供所有的實(shí)驗(yàn)費(fèi)用。隨之而來的是一些年輕的科學(xué)家，他們也利用這間實(shí)驗(yàn)室做研究，并和焦耳一起進(jìn)行熱力學(xué)與流體力學(xué)的各種實(shí)驗(yàn)，包括后來著名的數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家喬治·斯托克斯（George G. Stokes，1819-1903）。

可是科研并不總是一帆風(fēng)順，特別是觸及到社會利益的時候便會遇到各種阻力。1843年，焦耳以當(dāng)時工業(yè)市場最好的產(chǎn)品“可尼斯蒸汽引擎”（Cornish Stream Engines）為例，通過計(jì)算指出它百分之九十本來可以用作機(jī)械功的能量都以散熱的形式浪費(fèi)掉了。因?yàn)檫@篇報告，他招致工業(yè)界商人的猛烈攻擊，甚至多年之后還有人譏諷他只會用別人的引擎去做實(shí)驗(yàn)而自己卻無法制造出更高效的引擎。焦耳對這一切指責(zé)都不予理睬。當(dāng)年他更關(guān)注的是“能源枯竭”的長遠(yuǎn)危機(jī)，并積極建議英國政府去尋找新能源。

1847年，時為格拉斯哥大學(xué)（Glasgow University）物理學(xué)教授的開爾文（William Thomson Kelvin，1824-1907）[3]，關(guān)注到了這位29歲年輕人焦耳的重要科學(xué)實(shí)驗(yàn)并表示了支持。他和焦耳后來成為終生合作伙伴，兩人理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，聯(lián)名發(fā)表了多篇學(xué)術(shù)論文。特別是，他們發(fā)現(xiàn)了著名的“焦耳-湯姆森效應(yīng)”（Joule-Thomson Effect），描述氣體膨脹和溫度變化的關(guān)系。不過那些都是后話。

5. 學(xué)術(shù)人生的一段坦途

1847年，圣安德魯斯大學(xué)（St. Andrews University）自然哲學(xué)系招募系主任，學(xué)校認(rèn)定焦耳為最佳人選。焦耳婉言推卻了，理由是：“我要結(jié)婚了。我將無法承接學(xué)校那些無休止的繁雜事務(wù)。”不過他那不是遁詞。8月18日，焦耳與阿米莉亞·格萊姆斯（Amelia Grimes）女士結(jié)了婚。據(jù)說新郎帶上一支高靈敏度溫度計(jì)和新娘去法國阿爾卑斯山下的Sallanches度蜜月。在那山區(qū)里，新郎好幾天都跑去測定800多英尺高的Cascade de l’Arpenaz瀑布上下方的水溫進(jìn)而計(jì)算瀑布水流落差帶來的能量改變，讓新婚妻子靜坐在草地或馬車上等待他歸來。

同年，焦耳成功地進(jìn)行了一系列精確的電解和燃燒實(shí)驗(yàn)，并作出結(jié)論說：“電、磁、光、聲波、化學(xué)反應(yīng)，都是不同型態(tài)的能量。因此，根據(jù)能量的理論，可以把物理世界以更簡單的形式表達(dá)出來。”當(dāng)年，那是超時代的觀念。事實(shí)上，直到20年之后，物理和熱力學(xué)家彼得·泰特（Peter G. Tait，1831-1901）才在論著里明確地以“能量”的觀點(diǎn)去描述各種物理現(xiàn)象。

焦耳還通過熱的研究去探索宇宙的奧秘。當(dāng)年他計(jì)算了隕石在大氣摩擦中產(chǎn)生的熱，發(fā)現(xiàn)地球大氣層的厚度剛好能提供足夠的摩擦阻力，將大部分的隕石化成灰塵，保護(hù)了地球上的自然環(huán)境和生命。他寫道：“在大自然里，機(jī)械、化學(xué)和生物能量在時空中不斷互相影響和轉(zhuǎn)化，讓宇宙維持著某種秩序，并且在清楚明確地、實(shí)實(shí)在在地運(yùn)行。不管其間有多么復(fù)雜的能量變化，宇宙依然是穩(wěn)定和諧的。”

1848年，焦耳在實(shí)驗(yàn)中第一次精確地測量出氣體分子的運(yùn)動速度。同年，他被1757年建立的歐洲最杰出的學(xué)術(shù)團(tuán)體杜林皇家科學(xué)會（Turin’s Royal Academy of Science）接納為會員。這個科學(xué)會的會員包括一些著名科學(xué)家如意大利化學(xué)家阿梅代奧·阿伏伽德羅（Amedes Avogadro, 1776-1856），法國數(shù)學(xué)家約瑟夫·拉格朗日（Joseph-Louis Lagrange, 1736-1813）、英國物理學(xué)家法拉第和天文學(xué)家威廉·赫歇爾（William Herschel, 1738-1822）。

1849年，焦耳在牛津向英國皇家學(xué)會做了題為“On the Mechanical Equivalent of Heat”的報告。雖然當(dāng)時不少聽眾持有懷疑態(tài)度，但他的成果最后獲得了肯定，讓他在《皇家學(xué)會會刊》發(fā)表了關(guān)于“熱功當(dāng)量”的研究論文。這項(xiàng)重大貢獻(xiàn)和熱力學(xué)第一定律一起，讓焦耳成為了熱力學(xué)（thermodynamics）的奠基人之一。

1850年，32歲的焦耳被遴選為英國皇家學(xué)會院士。

1852年，焦耳與開爾文聯(lián)名發(fā)表后來被稱為“焦耳-湯姆森效應(yīng)” 的論文，成為冷凍工業(yè)發(fā)展的基石。為此，英皇給焦耳頒授了國家勛章（Royal Medal）。

6. 艱難曲折的一段人生

1852-1855這幾年是焦耳人生中最艱難的一段時光。首先，他父親中風(fēng)病重，家庭啤酒廠的生意一落千丈，焦耳的實(shí)驗(yàn)室只好關(guān)閉。隨后，他夫人在生第三個小孩時因難產(chǎn)失血過多而去世。接下來，英國卷入了克里米亞戰(zhàn)爭（Crimea War），讓焦耳放下科研，參加了戰(zhàn)地救死扶傷的服務(wù)工作。

1856年之后，焦耳重新回到了他熱愛的物理實(shí)驗(yàn)研究。1860年，他因杰出研究成績和聲望當(dāng)選為曼徹斯特文學(xué)與哲學(xué)學(xué)會主席。當(dāng)年，“土木工程學(xué)之父”約翰·斯米頓（John Smeaton, 1724-1792）和道爾頓都是這個學(xué)會的會員。這個學(xué)會正式成立于1781年，是英國最古老的學(xué)術(shù)團(tuán)體之一。其實(shí)這個民間學(xué)術(shù)團(tuán)體從15世紀(jì)初起就存在了，由一批Collegiate Church基督徒以定期聚會的方式組織讀書會開始。1427年，他們還建立了英國最早的圖書館。該學(xué)會一直是曼徹斯特教會社區(qū)教育的中心。他們開設(shè)各種科普講座，還請焦耳主持了圣安娜教會（St. Ann Church）科學(xué)講座系列。焦耳第一次演講的題目是“人類居住的世界”（The Plurality of Inhabited Worlds）。他說：“也許科學(xué)家無法證明其他星球有沒有生命的存在，但是科學(xué)家能夠證明，其他星球有沒有適合生命存在的環(huán)境：溫度、空氣、水、重力。即使有適合生命生存的環(huán)境，也不一定就會有高等生物存在。但是，有高等生命存在的地方，則必須要有可以學(xué)習(xí)的場所。而這場所必須建立在一個大家能夠和平相處的社區(qū)環(huán)境里。”

1870年之后，焦耳很少發(fā)表新的實(shí)驗(yàn)研究報告了。不過他的科研工作并沒停止。他重新檢查并審核了自己年輕時所做的大部分研究結(jié)果。為了測量得更準(zhǔn)確，焦耳還研究精密儀器的制造，并指出：“精密儀器是提升科學(xué)教育和知識必需的工具。”

1872年，焦耳向政府建議成立國家級別的“科學(xué)委員會”（Board of Science），負(fù)責(zé)提供支助教師與民間團(tuán)體的經(jīng)費(fèi)；從事科學(xué)研究；支持國家對天文、地理、水文、氣候的長期觀測；成立國家科學(xué)史館，以保存重要的儀器與研究報告；在大學(xué)設(shè)立國家級的實(shí)驗(yàn)室，等等。焦耳認(rèn)為，“當(dāng)科學(xué)研究向前進(jìn)步時，經(jīng)濟(jì)發(fā)展自然會跟上。”

7. 罹病的晚年和后話

1873年起，伴隨著經(jīng)常性鼻出血的疾病嚴(yán)重地干擾了焦耳的科學(xué)研究甚至日常生活。焦耳常常會帶兒子Benjamin和女兒Alice到海邊去度假。他后來回憶說：“當(dāng)科學(xué)研究成為我沉重的負(fù)載時，我格外需要保留與孩子們在寧靜海灘上獨(dú)處的時間。我自己也可以欣賞海鷗的飛翔。它們的翅膀真是優(yōu)美的生物引擎，竟然有如此之高的能量使用效率！”焦耳還去觀察海藻。他說：“低等生物對于高等生物有這么多有益的貢獻(xiàn)，可是生物學(xué)家卻大筆一揮，將它們判定為‘低等’。”曾經(jīng)有年輕人問他對達(dá)爾文（Charles Darwin, 1809-1882）的進(jìn)化論有何看法？焦耳回答道：“達(dá)爾文只是對地球上生命的演變過程提出一種理論加以說明。不幸的是，許多人卻把他的理論視為是生物學(xué)的終極理論。達(dá)爾文并沒有用進(jìn)化論去解釋生命的起源，大家卻把進(jìn)化論扭曲成生命發(fā)端的理論。”

1878年，維多利亞女王為多病的焦耳提供了200英鎊的慰問金?？嘤诩膊〉恼勰?，這一年60歲的焦耳發(fā)表了他人生最后的一篇學(xué)術(shù)論文。

1889年10月11日，焦耳在家中病逝，享年71歲。

臨終前，焦耳留下了一張紙條，上面寫道：“我已感到科學(xué)逐漸走向一個危機(jī)──科學(xué)的誤用。特別是，把科學(xué)用在戰(zhàn)爭武器的研發(fā)上。這將導(dǎo)致人類文明的滅亡。我深感難過的是，有些科學(xué)家認(rèn)為研發(fā)毀滅性的武器是為了恫嚇對方從而終止戰(zhàn)爭。這種看法是沒有道理的，因?yàn)閼?zhàn)爭的本質(zhì)是殘忍與毀滅。研發(fā)武器的科學(xué)家無法成為戰(zhàn)爭的決策者，因而他們最終會成為好戰(zhàn)政治家的工具。科學(xué)的誤用就是偏離了正確的目標(biāo)，結(jié)果強(qiáng)者越強(qiáng)，弱者越弱。我的論點(diǎn)并非貶低以科學(xué)研發(fā)來保衛(wèi)國家的價值，而是批判靠科學(xué)去挑起爭端。”末了，焦耳寫道：“我的學(xué)生們??！你們有些人也許會自認(rèn)為能夠了解歷史上的每一個大小事件，或者能夠講出世界上的每一種方言，或者能夠準(zhǔn)確地敘述每一種形而上的觀念，或者能夠解出所有科學(xué)與工程的復(fù)雜難題。但是，如果沒有愛，你們將不知道如何把所學(xué)到的這一切放在正確的位置上。”

焦耳被埋葬在曼徹斯特城郊的Brooklands墳場。在他的墓碑上刻有數(shù)字“772.55”，那是他1843年測量中得到的熱功當(dāng)量值。焦耳畢生是個虔誠的基督教徒，他曾在一篇論文中寫道：“顯然，熟悉自然法則并不亞于熟悉它所表達(dá)的上帝的原意。”在他的墓碑上鐫刻著《約翰福音》的一段話：“趁著白日，我們必須去做那差我來者的工；黑夜將臨，就沒有人能做工了”。在倫敦西敏寺內(nèi)，人們?yōu)樗e行了悼念儀式并設(shè)立了一個紀(jì)念碑牌，放置在牛頓、赫歇爾、達(dá)爾文等科學(xué)家的墳?zāi)垢浇?/p>