Úspěchy a omyly J. Ch. Poggendorffa

Vývoj v oblasti výroby a využívání elektrické energie probíhal řadu století. Celým tímto obdobím defilují zástupy fyziků, chemiků, matematiků a techniků, z nichž každý svým způsobem přispěl k pokroku. Jména mnoha z nich jsou všeobecně známa – uvádějí se v učebnicích, encyklopediích, kronikách objevů a vynálezů a v dalších populárně-naučných publikacích, jiná utkvěla v povědomí veřejnosti, včetně odborné, méně, nebo zůstala zcela zapomenuta. Takový osud postihnul také významnou osobnost z letošního kalendáře historie světové vědy a techniky, německého fyzika a chemika Johanna Christiana Poggendorffa. Od jeho narození uplynulo letos 220 let.

Z lékárny k vědecké dráze fyzika

J. Ch. Poggendorff, později vlivný berlínský učenec, člen Berlínské Akademie věd a člen-korespondent Petrohradské Akademie věd, se narodil v přístavním městě Hamburku v roce 1796. Zpočátku se zabýval farmacií. Jako lékárnický příručí pracoval v Berlíně. S tímto povoláním byl nespokojen a jako třicátník začal studovat na nejstarší berlínské univerzitě (od roku 1828 Friedrich-Wilhelms-Universität) fyziku a chemii. V roce 1834 studia úspěšně ukončil získáním doktorátu filozofie.

O deset let později, ve věku 48 let, obdržel titul doktora medicíny na univerzitě v Královci, ale nikdy se lékařské práci nevěnoval.

Redakce vědeckého časopisu

Od roku 1834 působil na své alma mater v Berlíně jako profesor experimentální fyziky. Zde se kromě pedagogických povinností a vlastní vědecké práce v oblasti galvanismu a magnetismu věnoval především redakci renomovaného mezinárodního vědeckého časopisu Annalen der Physik und Chemie, jehož vydávání a řízení převzal již v roce 1824. Těchto celosvětově proslavených Annálů, ve kterých otiskoval podle vlastního výběru příspěvky významných německých i zahraničních vědců, vydal celkem na 160 svazků. V jubilejním stopadesátém svazku Jubelband je uveden Poggedorffův životopis a jeho podobizna, které ho připomínají jako významného vědce a úspěšného redaktora.

Z literárního odkazu Poggedorffa je kromě publikace Geschichte der Physik (Berlín, 1879; zatím naposledy vydána v Lipsku v roce 1964) pozoruhodný dvoudílný obsáhlý (přes 3 000 stran) slovník Biographisch literarisches Handwörterbuch zur Geschichte der exacten Wissenschaften (J. A. Barth, Lipsko, 1863), obsahující životopisy, výčet vydaných publikací a zhodnocení vědeckých přínosů matematiků, fyziků, astronomů, chemiků, biologů a dalších „pěstitelů“ přírodních nauk.

Experimentální fyzik

Jako experimentální fyzik vynikal duchaplnými metodami měření (vnitřního odporu článků, srovnávání elektromotorických sil atd.) a důmyslnými konstrukcemi různých elektromagnetických měřicích přístrojů, jejichž princip je využíván dodnes: kolem roku 1821 to byl jehlový galvanometr (měřič proudu), sinusové a tangentové buzoly, multiplikátory (tangentová buzola je konstrukčně upravena tak, že magnetka je ovinuta co možná nejtěsněji velkým počtem závitů), první použitelný ohmmetr na měření elektrického odporu (1841) aj. Připomeňme i Poggendorffův opický klam (1860) s chybným odhadem pokračování přímky za neprůhledným pásem (viz Wikipedia) a Poggendorffovy váhy jako modifikace Atwoodova padostroje.

Ačkoliv většina Poggendorffových vrstevníků - matematiků, fyziků a chemiků - obvykle přednášela a vědecky pracovala v průběhu svého aktivního života na několika německých i zahraničních univerzitách, on sám zůstal od let studentských až téměř do smrti – po dobu více než půl století – věrný Humboldtově univerzitě. Zemřel v Berlíně v roce 1877. Vážnost a vliv v akademické obci, ale také početné nepřátele, získal jako vydavatel a odpovědný redaktor prestižních vědeckých časopisů. Vzhledem k tomuto edičnímu působení se stal kladným i záporným aktérem několika událostí, které ovlivnily další vývoj fyzikálních věd.

Pseudoomyly Ohmova zákona

K nejpopulárnějším fyzikálním zákonům, známým již žákům základních škol, patří Ohmův zákon vymezující vztah mezi napětím, proudem a odporem v uzavřeném elektrickém obvodu. Fyzikové dlouhou dobu nedokázali správně ocenit význam tohoto přírodního zákona, později nazvaného po jeho objeviteli. Naopak se tento objev střetl s nedůvěrou a ostrou kritikou. Georg Simon Ohm (1789-1854) působil ve dvacátých letech 19. století mimo jiné také jako středoškolský profesor matematiky a fyziky na gymnáziu v Kolíně nad Rýnem, kde měl možnost experimentovat s elektrickými jevy v chudě vybaveném fyzikálním kabinetu. Svoje pokusy prováděl s Voltovými články a proud měřil ampérmetrem – tzv. elektromagnetickým multiplikátorem – zkonstruovaným J. Ch. Poggendorffem. První výsledky experimentů jej však přivedly k nesprávným závěrům. Ukázalo se, že jejich příčinou bylo používání Voltova článku jako zdroje napětí - napětí během měření klesalo. Jak se někdy v historii přírodních věd stává, nakonec zasáhla v roce 1821 náhoda – objev termoelektrického jevu německým fyzikem a lékařem (původem z Estonska) Thomasem Johannem Seebeckem (1770-1831). Ten také zkonstruoval první termočlánek, nový zdroj elektrického proudu, jehož napětí i vnitřní odpor jsou velmi stálé.

Profesor Poggendorff, vydavatel dalšího významného vědeckého periodika Poggendorff''s Annalen, komentoval Ohmův omyl slavnou poznámkou: „Bylo by žádoucí, aby si autor nalezl volnou chvíli a podnikl svá vyšetření pomocí termoelektrického článku, jehož působení je mnohem stálejší...“. Ohm jeho rady uposlechl a provedl řadu měření proudů ve vodičích různých délek a z různých kovů, připojených na termočlánek měď-vizmut. Výsledky experimentů publikoval v roce 1826, nenašel však u svých kolegů pochopení a zarytí kritici nazývali jeho práci „spletí holých fantazií“.

Uznání Ohmovi

Uznání se však Ohmovi postupně přece jen dostávalo – nejdříve v zahraničí, pak i v Německu. „Byl nepochopen mnohými, kteří byli povolanými zástupci vědy, a těch několik lidí, kteří věc hned pochopili, neměli ho rádi“. Těmito slovy hodnotí tehdejší situaci profesor experimentální fyziky na univerzitě v Heidelbergu Philipp Lenard, který jako jeden z prvních ocenil přínos Ohmova objevu. Následovali fyzik petrohradské Akademie věd Heinrich Friedrich Lenz (1804-1865) a fyzik a elektrotechnik Joseph Henry (1797-1878), který přednášel přírodní vědy na slavné Princetonské univerzitě v USA. Kromě profesora Poggendorffa Ohmův zákon akceptovali matematikové a fyzikové Ch. H. Pfaff, J. S. Ch. Schweiger, G. T. Fechner, M. H. von Jacobi. Zákon se začal používat i v rodící se elektrotechnice (S. A. Christie) a při rozvoji teorie elektrických obvodů.

„Tanec“ okolo zákona o zachování energie

Ve čtyřicátých letech 19. století byl objeven a zformulován asi nejdůležitější přírodní zákon, zákon o zachování energie. Tento objev se zpravidla spojuje se jmény tří vědců, zakladatelů klasické termodynamiky – Roberta Mayera, Jamese Joula a Hermanna Helmholtze. Historie zákona je však komplikovanější a zajímavější.

V roce 1841 odeslal praktický (lodní) lékař a fyzik Julius Robert Mayer (1814-1878) svoje závěry, že energie je pouze jedna, nedá se vyrobit ani zničit a podléhá jen koloběhu, jako pojednání nazvané „O kvantitativním a kvalitativním určení sil“ do berlínské redakce časopisu Annalen der Physik und Chemie. Vzhledem k celkem pochopitelným fyzikálním chybám v textu je jeho vydavatel profesor Poggendorff odmítl tolerovat a uveřejnění článku nedoporučil, resp. rukopis podle svého zvyku „odložil“ a ani ho autorovi nevrátil. Svoje rozhodnutí zdůvodnil tím, že jde spíše o metafyzickou úvahu, obsahující nejasné, nepřesvědčivé a dokonce mylné formulace. Mayer se přesto svým experimentům a výpočtům věnoval dál. Získané poznatky shrnul ve své druhé práci „Poznámky o silách v živé přírodě“. Ani tuto novou verzi však Poggendorff neuveřejnil, takže nakonec vyšla v roce 1842 v odborném časopise chemiků a lékárníků Annalen der Chemie und Pharmacie, který vydával od roku 1832 profesor chemie na univerzitě v Mnichově Justus Liebig (1803-1873). Toto periodikum (dnes Liebig's Annalen der Chemie) však většina fyziků nečetla. Znechucen odmítáním svých článků vydal Mayer nakonec vlastním nákladem v roce 1845 útlou publikaci „Organický pohyb v souvislosti s látkovou výměnou“. Ani ta však nenašla širší odezvu ve vědecké obci. Jeho teorie se prosadily až později, kdy je potvrdila i technická praxe.

Problémy s Poggerdorfem měl také Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz

Podobnou zkušenost s profesorem Poggerdorfem měl také třetí z objevitelů zákona zachování energie, německý lékař, fyziolog a fyzik, profesor Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz (1821-1894), člověk velkého vědeckého i pedagogického nadání, dnes zařazovaný mezi klasiky přírodovědy. Jako zastánce Kantovy a Fichtovy filozofie chápal přírodu v celé její jednotě, a to byl jen malý krůček k objevu zákona zachování energie. Svoje představy o obecném a všezahrnujícím projevu přírody, jakým je energie, a důležitost zákona jejího zachování, většinou matematicky a fyzikálně zdůvodněné (až na několik myšlenek hypotetických), byl také nucen vydat v roce 1847 jako samostatnou brožuru pod názvem „Über die Erhaltung der Kraft“ („O zachování síly“). Stalo se tak poté, co Poggendorffovy Annalen ji opět odmítly uveřejnit. Přitom zde poprvé vyšla většina nejvýznamnějších prací německých fyziků.

Zdroje

Bodanis, D.: Neviditelná síla – svět elektřiny. Argo/Dokořán. Praha 2009.

Heřman, J.: Od jantaru k tranzistoru. FCC Public. Praha 2006.

Houdek, F.: Moudrost vědy v citátech. Triton, Praha 2015.

Kolomý, R.: K objevu Ohmova zákona. Čs. čas. fyz. 54 (2004), 347.

Kraus, I.: Fyzikové ve službách průmyslové revoluce. Academia. Praha 2012.

Kubín, M.: Proměny české energetiky. ČSZE. Praha 2009.

Leonard, P.: Velcí přírodozpytci. Družstevní práce. Praha 1943.

Mayer, D.: Pohledy do minulosti elektrotechniky. Kopp. České Budějovice 1999.

Mikeš, J., Efmerová, M.: Elektřina na dlani. MILPO MEDIA. Praha 2008.

Ottův slovník naučný. XIX. díl. Praha 1903.

Paturi, R. F.: Kronika techniky. Fortuna Print. Praha 1993.

Pickover, C. A.: Kniha o fyzice. Argo/Dokořán. Praha 2015.

Štoll, I.: Dějiny fyziky. Prometheus. Praha 2009.

https://en.wikipedia.org/wiki/Poggendorff_illusion