401

XIV.
A vékony lemezek színei. - A testek természetes színei. - A diffrakczió és a kettős törés.

Az Optika második könyvének legfontosabb tárgya a vékony lemezek színeire vonatkozó vizsgálatok előterjesztése. Newton az idevonatkozó első értekezést 1675 végén adta be a Royal Societynek.

A vékony lemezek színeivel előzetesen Boyle és Hooke foglalkoztak, s Arago rossz néven veszi Newton-tól, hogy nem említi, miszerint két egymásra tett lencsével Hooke állította elő először a színgyűrűket, s hogy azt sem említi, hogy Hooke-nak színgyűrű-elmélete vezette őt a kísérleti úton kapott törvények fölállítására.

Newton egy sík-domború lencse sík lapjára domború-domború lencsét szorított. Mikor a lencsére nézett, azt tapasztalta, hogy a sötét középpont körül a színgyűrűk szabályosan terűlnek el; mikor pedig a lencsén keresztül nézett, a színgyűrűk világos középpont körül terűltek el, s az előbbeni színek helyét kiegészítő színek (olyanok, melyek az előbbenieket fehérre egészítik ki) foglalták el.

A kísérleteket egynemű (homogén, monochromatikus) fényben is ismételte; a homogén fény előállítására magát a színképet használta. Ugyanis a színkép egyes helyeit egymásután fehér papírra vetette, s a lencséket úgy tartotta, hogy bennük a színeket mintegy tükörben látta. A gyűrűk száma most sokkal nagyobb volt, s egyszersmind azt is tapasztalta, hogy a vörös gyűrűk a legszélesebbek, az ibolyaszínűek pedig a legkeskenyebbek.

A tünemény szemléleti kellő fölismerése után számbeli törvények levezetésére törekedett.

402

A színes gyűrűknek s a köztük levő sötét gyűrűknek sugarait czirkalommal megmérvén, azt a törvényt találta, hogy a világos gyűrűknél a sugarak négyzetei úgy vannak egymáshoz, mint a páratlan számok, a sötét gyűrűknél pedig mint a páros számok. Mivel a gyűrűk megmert átmérőin kívül a használt lencse görbületi sugarát is ismerte, minden egyes gyűrűnek megfelelő levegőréteg-vastagságát geometriai úton meghatározhatta. Végre, midőn a két lencse közé vizet tett, azt tapasztalta, hogy a színek sorrendje változatlan marad, de a gyűrűk egymásmellett szorosabban állanak s mérés útján arra az eredményre jutott, hogy az ugyanazon színnek megfelelő levegő- és vízrétegek vastagságai úgy vannak egymáshoz, mint négy a háromhoz; ez a viszony pedig megközelítőleg a víznek törési együtthatója.

Eme számbeli törvények feltalálásának (s talán szintén a Newton iránti tiszteletnek) tulajdonítandó, hogy a szóban forgó tünemények Newton-féle színgyűrűknek neveztetnek; mert Newton elmélete, bár bizonyos pontig eléggé szigorúan számot ad e tüneményekről, a hullámelmélet által teljesen kiszoríttatott, tehát a színgyűrűk ama törvények nélkül a Newton-féle nevet alig őrizték volna meg.

A homogén fényben végrehajtott kísérletek arra késztették Newton-t, hogy az emisszió-elméletet egy új hipothézissel toldja meg, melynek fits of easy transmission or of easy reflexion nevet adott, s a melyet magyarúl - ha a fits[247] szót alkalmazkodásnak neveznők - így fejezhetnénk ki: alkalmazkodás a könnyebb áteresztéshez vagy a könnyebb visszaverődéshez. Newton ez alatt azt értette, hogy ugyanaz a homogén fénysugár két különböző közegen átmenvén, hol inkább áteresztetik (megtöretik), hol inkább visszaveretik, s hogy eme tulajdonságok, vagy mondjuk, inkább hajlamok, egyenlő távolságokban ismétlődnek. Ott, a hol a két lencse érintkezik, a homogén fény csakis üvegben

403

haladván, minden nehézség nélkül átmegy, s nem veretik vissza, tehát az érintkezési pont körül sötét kör keletkezik; az érintkezés-ponttól bizonyos távolságban a fénynek már csekély vastagságú levegő-rétegen kell átmennie, tehát visszaveretik, s mivel a levegő-réteg köröskörül egyforma vastag, fényes kör fog látszani: az érintkezés-ponttól még nagyobb távolságban a levegőréteg még vastagabb lévén, a fény ismét átmegy, a következő rétegnél ismét visszaveretik, és így tovább. Mivel a különböző színű gyűrűk majd sűrűbben, majd pedig ritkábban következnek egymásra, nyilván való, hogy a távolságok, melyeknél a fénynek az áteresztésre vagy visszaverődésre való alkalmazkodása szakaszosan bekövetkezik, a különböző szinekre nézve különbözők; ebből továbbá következik, hogy a fehér fénynél a gyűrűk nem lehetnek fehérek, mivel a fehér fényt alkotó egyes színek csak részben födik egymást, a gyűrűk szélei tehát színesek; továbbá könnyű belátni, hogy teljesen homogén fénynél korlátlan számú gyűrűknek kell keletkezniök, holott a nem homogén fénynél a színes gyűrűk száma annál kisebb lesz, minél kevésbbé homogén a fény.

Már most azt lehetne kérdezni, mi okozza azt, hogy ugyanaz a fény egyszer könnyebben megy át, másszor pedig könnyebben veretik vissza? Mivel Newton a törést és visszaverődést a vonzásra és taszításra alapítja, alig lehet elképzelni, hogy miért szenvedjen ugyanaz a fény szakaszos vonzást és taszítást; ezt, úgy látszik, Newton is belátta, mert az alkalmazkodás kimagyarázására ismét egy új hipothézist vett föl, a melylyel azonban a dolgot még homályosabbá tette, minélfogva jogosúltsága van Arago eme szigorú itéletének: "Nem akarok a könnyebb átmenet és a könnyebb visszaverődésre való alkalmazkodásnak sokszor tárgyalt elméletéről szólani, mert bevallom, hogy ez az elmélet nekem mindig csak úgy tetszett, mint a tüneményeknek a köz nyelvre való lefordítása; a szó szoros értelmében véve a tünemények egyikét sem magya-

404

rázza meg".[248] Épen ezért az elmélet ellen tett kifogásokat hallgatással mellőzhetjük.

Newton azt tapasztalta, hogy a színgyűrűkhöz hasonló tüneményeket vastagabb, síma és átlátszó lemezeken is lehet észlelni. A tünemények ezt a csoportját ép úgy értelmezte, mint a vékony lemezek színeit.

A testek természetes színeire vonatkozó vizsgálatok szintén az Optika 2-ik könyvében vannak leírva. Newton erre a tárgyra vonatkozó értekezését már 1676-ban terjesztette a Royal Society elé. Szerinte a testek természetes színei hasonló módon keletkeznek, mint a vékony lemezek színei. Értelmezéseit mellőzhetjük, mivel homályos voltukat nem is tekintve, az e tárgyra vonatkozó jelenlegi felfogásunktól, mely a fény abszorpczióján alapszik, teljesen eltérnek. Newton eme tárgynál az átlátszóság okait is kifejti; szerinte azok a testek átlátszók, melyeknek egész tömege egyenletesen sűrű; ellenben az át nem látszó testek részecskéi között nagyobb hézagok vannak, melyek a fényt többszörös belső reflexiók által megsemmisítik.

Az Optika harmadik könyvéről Arago így nyilatkozik:

"Azt hihetnők, hogy a harmadik könyv, mely a diffrakczió törvényeivel foglalkozik, nem a Newton tollából folyt. A szerző itt határozottan tagadja, hogy a testek árnyékának belsejében színes csíkok keletkeznek, holott eme csíkok Grimaldi művében már előbb leírattak, s az Optika híres szerzője ezt mindenesetre ismerte, mert idézi."

"Newton a külső csíkokat a legnagyobb gonddal mérte meg és írta le; de midőn keletkezésüket kimagyarázandó, azt tette föl, hogy a testek közelében haladó sugarak kígyódzó mozgást vesznek föl, kikerülte figyelmét az, hogy még eme föltevés mellett sem adhat számot a testtől azon különböző távolságokban levő csíkok helyzetéről, melyeket a saját kísérletei tüntettek föl."[249]

405

A harmadik könyv vége 31 kérdést tartalmaz az optikához tartozó különböző dolgokról. Newton ezekben a kettős törésről is szól, s bár ismerte Huyghens munkáját (mert idézi), még sem fogadta el a Huyghens föltalálta törvényt, hanem ennek helyébe helytelent állított föl. Nemkülönben járt el a szintén itt fölemlített polározódással; mivel az emisszió-elmélettel nem boldogúlt, egy már többször alkalmazott eszközhöz nyúlt, t. i. a fényt ismét új tulajdonságokkal, pólusokkal ruházta föl, s bár evvel a dolgon mit sem lendített, csak arra adott alkalmat, hogy később Malus az optikát "a polározódás" műszóval gazdagítsa. Történelmi szempontból nem érdektelen, hogy Newton eme kérdésekben az emisszió- és a hullámelmélet között ingadozni látszik. A legjellemzőbbek a következő helyek:

"Ha két tágas és magas üveghengerben két hőmérőt úgy függesztünk föl, hogy az üveget ne érintsék, s a hengerek egyikéből a levegőt kiszivattyúzzuk s azután mind a kettőt a hidegebb helyről melegebbre viszszük; akkor a légritkított térben levő hőmérő nem melegszik meg sem későbben, sem pedig nagyobb mértékben mint a másik. Tehát nem terjed-e a külső hő a légritkított térben egy a levegőnél sokkal finomabb anyag rezgései által? Nem ugyanez a közeg-e az, melynek rezgései által a fény visszaveretik és töretik és a könnyebb transzmisszióhoz és reflexióhoz alkalmazkodóvá tétetik? Nem hatja-e át ez a közeg valamennyi testet s rugalmas erejénél fogva nem tölti-e be az egész univerzumot?" (18-ik kérdés.)

"Vajjon nincsenek-e a különböző sugaraknak különböző intervallumaik, s épen ez által nem idézik-e elő a különböző színek érzetét, úgy, mint a levegő rezgései különböző erősségük szerint a különböző hangok érzetét keltik föl?" (22-dik kérdés.)

"Ha egy hipothézist kellene fölvennünk, ennek olyannak kellene lennie, hogy ne csupán azt fejezze ki, mi a fény, hanem még azt is, hogy emez olyas valami, a mi az éterben rezgéseket szül. Mert így a hipothézis általánossá válik

406

s a többi hipothézist magában foglalja, s újak fölállítására kevés alkalmat ad." (13-ik kérdés.)

Ha Newton-nak eme kérdéseit és az e tárgyra vonatkozó egyéb nézeteit egybevetjük, méltán mondhatjuk, hogy "talán Newton maga sem tulajdonította az emisszió-elméletnek azt a csalhatatlanságot, melylyel hívei azt később felruházták."[250]

XV.
Newton egyéb fizikai dolgozatai.

Az akkori természettudományoknak nem volt olyan ága, melyre Newton figyelme ki nem terjedt volna. Chémiai, meteorológiai és geológiai nézetei a tudományok mai álláspontjából ítélve, legnagyobb részt elavúltak ugyan, tehát bátran mellőzhetjük azokat, de a fizika egyéb ágaiban itt-ott hátrahagyta nagy szellemének nyomait.

Optiká

jának föntebb idézett 18-ik kérdéséből kitűnik, hogy a mindent betöltő éternek nem csupán létét gyanította, hanem ezt amaz ágens hordozójának is tartotta, melyet jelenleg sugárzó hőnek nevezünk. Talán nem megyünk messzire, ha fölteszszük, hogy Newton a fény és a sugárzó hő objektív azonosságát is fölismerte. Azonban a fizikára nézve jóval fontosabbak ama dolgozatai, melyekkel a hőtant tényleg gyarapította. Newton egy lenolaj-hőmérőt szerkesztett; állandó pontokúl a víz fagyó pontját és (bár a forró pont állandóságát ismerte) az emberi test mérsékletét vette föl; az alaptávolságot 12 részre osztotta. A magasabb hőfokok mérésére vasrudat használt; ezt kitette a hőforrás hatásainak, azután pedig hidegebb helyre téve, megfigyelte azt az időt, mely eltelt, míg a rúd mérséklete a lenolajhőmérő által is mérhető alacsonyabb hőfokra sülyedt. Hogy aztán az eredeti hőfokra következtethessen, azt a törvényt állította föl, hogy az a hőmennyiség, melyet valamely test igen

407

rövid idő alatt elveszít, arányos a test melegségével. E kihülési törvényből mathematikai úton továbbá azt következtette, hogy a mérsékletek természetes logarithmusai az idővel arányosak.

A vasrúd mérsékletének mérésére könnyen olvadó ötvényeket is használt. A két rész ólom, három rész ón és öt rész bizmútból álló Newton használta ötvény jelenleg is Newton-félének neveztetik.

Amontons az imént vázolt eljárást helyesnek nem tartván, a kísérletet úgy rendezte be, hogy a vasrúdnak csak az egyik végét tette ki a hőforrásnak, s ezután léghőmérőjével a rúd különböző pontjainak mérsékletét meghatározta. Hogy a rúdnak az izzó vagy általában a nagyon meleg végének mérsékletére következtessen, föltette, hogy a mérsékletek a rúd izzó végétől számított hosszúságokkal fordított viszonyban vannak. Mivel ez a törvény nem egyezik meg a Fourier-től elméletileg levezetett s több experimentátortól kísérletileg igazolt hővezetési törvénynyel (mely szerint ha a távolságok számtani arányban növekednek, a mérsékletek mértani arányban fogynak), nyilván való, hogy Amontons módszerének elve helytelen volt, tehát nem volt oka, hogy Newton eljárását ócsárolja.

Newton idejében már foglalkoztak a mágnesi távolság-hatások törvényével. Newton a Hawksbee, Brook Taylor és Whiston ide vonatkozó kísérleteiből azt az általánosnak képzelt törvényt vezette le, hogy a mágneseknek egymásra gyakorolt hatása fordított viszonyban van a távolság köbével, mely törvény, mint Gauss vizsgálataiból tudjuk, csak akkor áll, ha valamely mágnesrúdnak mindkét sarka hat valamely tűre.

XVI.
Newton érdemei a mathematikában. - Vitája Leibniz-czel.
- Chronologiája. - Összes műveinek kiadásai.

Szinte sajnáljuk, hogy Newton-ban csak a fizikust kell tekintetbe vennünk, mert az, a mit a mathematika terén tett,

408

méltán vetekedik fizikai munkáival, s ha Newton munkáit abszolut fontosságuk mértéke által kiszabott sorrend szerint akartuk volna elemezni, akkor mathematikai műveit, ha talán nem is a gravitáczió elmélete előtt, de rögtön utána kellett volna előterjesztenünk.

Hogy a dologra térjünk s hogy hosszasabb diszkusszió nélkül rá mutassunk Newton dicsőségének eddig föl nem említett jogczímére, csak azt kell mondanunk, hogy ő feltalálója ama tudománynak, melyet infinitezimális kalkulusnak, vagy tágasabb értelemben felsőbb elemzésnek, vagy végre felsőbb mathematikának nevezünk. E tudomány feltalálása oly nagy haladást idézett elő, még pedig nemcsak az önmagában tekintett mathematikában, hanem épen ez által a természettudományokban is, hogy a régiek iránt tartozó hálánk csorbítása nélkül mondhatjuk, hogy mathematikai alkotásaik az új tudomány által elért eredmények mellett kicsinyeseknek látszanak.

Már eddig is volt elég alkalmunk átlátni, hogy miként kell a "feltaláló" szót felfognunk. Nincs olyan nagy találmány, mely bizonyos személynek vagy bizonyos kornak kizárólagos tulajdona volna. Így, ha az infinitezimális módszer keletkezését fürkészszük, annak első nyomait minden nehézség nélkül - s jogosabban mint más találmányokét - visszavezethetjük az ókorra. A görögök exhauszcziós módszere ép oly jogos igényt tarthat arra, hogy a felsőbb elemzés kezdetéül tekintessék, mint Cavaleri módszere, vagy azok az egyes mesterfogások, melyeket a régibb és újabb mathematikusok egyes fogósabb feladatoknak megfejtésére vagy az egynemű feladatok egész csoportjára egyaránt alkalmaztak.

Newton ismerte föl először fontosságát amaz általános módszernek, mely a változó mennyiségek növekedéseiből képezett viszony határértékének fölkeresésében áll; ő mutatta meg először, hogy miként lehet ezt a módszert a mathematikai tudományok különböző ágaiban gyümölcsözővé tenni.

Nem czélunk, hogy Newton mathematikai műveit históriai

409

szempontból elemezzük, csak a felsőbb kalkulus feltalálására vonatkozó egypár olyan adatot akarunk előterjeszteni, melyek Newton élet- és jellemrajzát némileg ki fogják egészíteni. A felsőbb elemzés feltalálásának kérdése, mindamellett hogy avval Euler, Lagrange és Laplace is foglalkoztak, egyike a mathematika története legkényesebb kérdéseinek, a melynek megvitatása messze túl menne munkánk czélján.

Newton-nak dicsőségét meg kellett osztania Leibniz-czel, ki ugyan későbben és más úton járva, lényegében véve ugyanazt a módszert találta föl. Newton a fluxió-módszer eszméjével már 1665 vagy 1666-ban foglalkozott, Leibniz pedig az ő módszerét (Nova methodus pro maximis et minimis) 1684-ben a lipcsei Acta Eruditorum-ban tette közzé. A heves vita, mely ezután keletkezett, jó részt Newton ama szokásának tulajdonítandó, hogy találmányait hosszú időkön át titokban tartotta.

Leibniz értesűlvén Newton-nak a végetlen sorok segítségével elért eredményeiről, ezeket megismerni óhajtotta, s kérelmével Oldenbourg titkárhoz fordult. Ez utóbbinak fölhívására Newton (1676. jun. 23.) a különféle sorok kifejtését (bizonyítások nélkül) Leibniz-czel levélben közölte. Leibniz ugyanazon év augusztus havában válaszolt s kifejezte Newton módszerének általánossága fölötti kételyeit, mire Newton módszerének lényegét anagrammában közölte.

Leibniz a következő év jun. 21-én kelt válaszában nyiltan és nem anagrammában közölte az ő infinitezimális módszerét, s Newton nemcsak hogy a közlötteken meg nem ütközött, hanem még az 1687-ben megjelent Phil. naturalis-ban (II. könyv, 7-ik propos.) Leibniz jogait is elismerte. Egyik félnek sem jutott eszébe, hogy a másiknak szemrehányásokat tegyen, s csak 1699-ben indult meg a vita, a mikor is Duillier egyik értekezésében Leibniz-et vádolta, s az első feltalálónak Newton-t mondotta, mire Leibniz viszonválaszában Newton leveleire s a Phil. naturalis-ban nyilvánított ítéletre hivatkozott. A vita újra elcsöndesűlt, de midőn 1704-ben az Acta Eruditorum szer-

410

kesztői a fluxió-módszer és az infinitézimális kalkulus között fönnálló analógiát előtüntették, az angol írók felháborodtak és Keill a Philos. Transactions-ben nyiltan kijelenté, hogy Newton első feltalálója a fluxiós módszernek, s hogy Leibniz ezt egyszerűen elsajátította s csak a módszer nevét és a jelöléseket változtatta meg. De már ez a támadás sokkal keményebb volt, sem hogy azt Leibniz nyugodtan tűrhette volna, s magát tisztázandó, fölkérte a Royal Society-t, hogy az ügyet vizsgálná meg. Azonban a Royal Society, melynek elnöke ekkor Newton vala, nem volt részrehajlatlan fórum, s ünnepélyesen igazat adott Newton-nak s a vitás kérdésre vonatkozó leveleket 1712-ben Commercium epistolicum czím alatt kiadta. E pillanattól kezdve a két tudós között addig fennálló jó viszony teljesen felbomlott. Newton elkeseredésében annyira ment, hogy Leibniz-re ráfogta, miszerint módszere azonos Barrow érintős módszerével, s így akarata ellenére Barrow-t nyilvánítá az első feltalálónak. Sőt elkeseredése Leibniz-nek 1717-ben bekövetkezett halála után sem szűnt meg, mert Leibniz-nek két levelét csípős megjegyzések kíséretében nyomatta ki s azt mondá, hogy e levelek korábban való közzétételét csupa szánalomból halasztotta el. Végre, hogy egyebet ne említsünk, 1725-ben a Phil. naturalis 3-dik kiadásából azt a bizonyos helyet, mely a Leibniz javára bizonyított, de a melyet később a maga javára értelmezett, egyszerűen kihagyta.

Az újabbkori legjelesebb mathematikusok közül senki sem helyeselte a Royal Society ítéletét. Dühring, a ki legkevésbbé sem hajlandó, hogy a feltalálás érdemét Leibniz-nek tulajdonítsa, csak annyit mondhat, hogy Leibniz ellen "a bizonyossággal határos valószinűség" bizonyít.

Az utókornak Newton iránt való hálája nem tartozik tudomást venni Newton-nak a vetélytársa elleni - túlbuzgó barátok által élesztett - indulatáról; érdemei azokon a tényeken nyugosznak, melyekkel a tudományt gazdagította.

411

A lángész, mely korszakalkotó működésével századok elismerését vívja ki, bármit alkosson, figyelmünket működésének mindegyik ágára vonja. Ez oknál fogva nem mulaszthatjuk el, hogy Newton chronológiai művéről pár szóval meg ne emlékezzünk.

Ezt a munkát soha sem akarta publikálni. Egy ízben, midőn a tudományok haladása iránt nagyban érdeklődő Galles herczegnővel történelmi tárgyakról beszélgetett, előadta chronológiai rendszerét, melyet már régebben - szórakozás kedveért - állított föl. Newton rendszere annyira megtetszett a herczegnőnek, hogy annak másolatát elkérte, mibe Newton csak az alatt a föltétel alatt egyezett bele, hogy az iratot mással közölni nem fogja. De később Newton maga Conti abbénak egy másik másolatot adott. Conti, alig hogy Párisba jött, a munkát nyilvánosan ismertette és Fréret jegyzetei kíséretében Newton tudta és beleegyezése nélkül kinyomatta (1725). Newton, hogy művét jobb színben tüntesse föl, kényszerülve volt, hogy már most maga is gondoskodjék művének kiadásáról, de a kiadást már csak előkészíthette. A chronológia Newton halála után, 1728-ban jelent meg; Conduitt adta ki a következő czímmel: Chronologie of ancient Kingdoms amended, to which is prefixed a short Chronicle, from the first memory of things in Europe to the Conquest of Persia by Alexander the Great, London, 1728.

Ez a mű, mint mindegyik, mely Newton-t vallotta szerzőjéül, nagy föltűnést keltett. Angliában Whiston, Francziaországban pedig Fréret és Soucier támadták azt meg, ellenben a híres Halley pártját fogta.

Newton, mellőzve a bibliát, csak a világi történelem chronológiájával foglalkozik. A mű a következő hat fejezetre oszlik: A görögök; Az egyiptomi birodalom; Az asszír birodalom; A babyloniaiak és a médek birodalma; Salamon templomának leirása; A perzsák birodalma.

412

A műről Daunou alapos tanulmányt irt.[251] Newton rendszere az asztronómián alapszik: támaszkodva Chiron-nak az argonauták által használt állítólagos tekéjére, melyen az aequinokcziális pontok és a szolsticziumok kijelölvék, továbbá Meton észleletére (432 K. e.), mely szerint a mondott pontok azóta hét fokkal hátráltak, Newton kimutatta, hogy az argonauták expedicziója K. e. a 936-ik évben volt. Ugyanis egy foknyi hátrálásnak 72 év, tehát hét foknak 504 év felel meg, a mi Meton észleletének évszámához adva, 936-ot ad. Chronologiájának egyes időszakait erre a számra vezeti vissza, tehát a rendszer megtámadóinak csak a Chiron tekéjének hitelességét kellett megczáfolniok, a mi nem volt nehéz feladat, mert Newton alapos indító okok nélkül föltette, hogy az Eudoxus és Aratus által leírt teke azonos Chiron tekéjével, pedig az sem bizonyos, hogy ez az utóbbi teke valaha létezett, minélfogva Newton rendszerét maga az alapja ingatja meg.

Newton-nak összes műveit 1744-ben Castillon adta ki (Lausanne és Genf, 3 köt. 4-o). Mivel ez a kiadás nem volt teljes, Horsley 1779-től 1785-ig Newton összes műveinek díszkiadását rendezte (5 köt. 4-o). Talán Newton munkásságának áttekintését könnyítjük meg, ha ez utóbbi kiadásnak tartalomjegyzékét közöljük.

Első kötet

(1779).

I. Arithmetica universalis.

II. Tractatus de Rationibus primis ultimisque.

III. Analysis per aequationes numero terminorum infinitas.

IV. Excerpta quaedam ex epistolis ad series fluxionesque pertinentia.

V. Tractatus de Quadratura curvarum.

VI. Geometria analytica sive specimina artis analyticae.

VII. Methodus differentialis.

VIII. Enumeratio linearum tertii ordinis.

Második kötet

(1779).

Philosophiae naturalis prinicipia mathematica. - In hoc tomo continentur: Principiorum libri priores duo, de motu corporum.

413

Harmadik kötet (1782).

I. Principiorum liber tertius, de systemate mundi.

II. De mundi systemate.

III. Theoria lunae.

IV. Lectiones opticae. Annis 1669, 1670, 1671, in scholis publicis Cantabrigiensium ex cathedra Lucasiana habitae.

Negyedik kötet

(1782)

I. Optics.

II. Letters on various subjects in natural philosophy, published from the originals in the archives of the Royal Society of London.

III. Letter to Mr. Boyle on the cause of gravitation.

IV. Tabulae duae, Colorum altera, altera Refractionum.

V. De Problematibus Bernoullianis.

VI. Propositions tor determining the motion ot a Body urged by two central forces.

VII. Four letters to Dr. Bentley.

VIII. Commercium epistolicum de varia re mathematica inter celeberrimos praesentis seculi mathematicos: Isaacum Newtonem, Isaacum Barrow, Jacobum Gregorium, Johannem Wallisium, J. Keillium, J. Collinium, G. Leibnizium, H. Oldenburgum, F. Slusium, et alios, Jussu Societatis regiae in lucem editum et jam una cum resensione praemissa insignis controversiae inter Leibnizium et Keillium de primo inventore methodi fluxionum; et judicio primarii, ut ferebatur, mathematici subjuncto, iterum impressum. A. D. 1725.

IX. Additamenta commercii epistolici ex historia fluxionum Raphsoni.

Ötödik kötet

(1785).

I. The Chronologie of ancient kingdoms amended.

II. A short chronicle from a M. S. the property of the Rev. Dr. Ekins, Dean of Carlisle.

III. Observations upon the Prophecies ot Holy Writ; particularly the Prophecies of Daniel and the Apocalypse of S. John.

IV. An historical account ot two notable corruptions of Scripture. In a letter to a friend.

A Horsley kiadása sem teljes egészen. Newton-nak összes értekezései, műveinek kiadásai, a fordítások, kivonatok stb. a londoni Bibliographers Manual-ben vannak felsorolva (2. kiad., 1861., p. 1672). Newton-nak Cotes-sel váltott levelezését addig ki nem adott több okirat kíséretében Eddleston adta ki 1850-ben Cambridge-ben.

414

Irodalom

Chalmers, The gen. Biogr. Dictionary.

Fontenelle, Éloge de Newton, Par., 1727.

Frisi, Elogio storico del cav. J. Newton, Milano, 1778.

Brewster, Life of Sir J. Newton, Lond., 1831.

Brewster, Mem. of the life, writings and discoveries of S. J. Newton, Edinburg, 1860.

Biographie universelle

(Biot czikke).

Biot, Mélanges, I.

Arago, Not. Biogr. III.

Bertrand, Les fondateurs de l'astronomie moderne.

Biographia Britannica

, Edinburg, 1824.

Figuier, Vie des savants illustres du XVIIIme siècle.

Nouv. Biographie générale

(Hoefer czikke).

Etliche merkwürdige Umstände aus J. Newton's Leben

, Frankfurt, 1791, 8o.

Snell, Newton und die mechanische Naturwissenschaft, Dresden u. Leipz., 1843, 8°.

Whewell, Newton and John Flamsteed, Cambridge, 1836, 8o

Voltaire, Oeuvres compl., Paris, 1858, az V. és VIII. kötetben.

415

HALLEY

I.
Halley élete. - Asztronomiai fölfedezései.

Edmund Halley 1656 nov. 8-án a London közelében fekvő Haggerston-ban született. Atyja jómódú szappanos volt. Ifjúságáról csak annyit tudunk, hogy a mathematikai tudományok iránti hajlamai korán fejlődtek, mert már 16 éves korában, a mikor is a londoni Szt.-Pál iskolába járt, különös szeretettel foglalkozott a napórák készítésével és a mágnest megfigyelésével.

1673-ban, tehát 17 éves korában, atyja őt az oxfordi Queen's-college-be küldötte, hol az algebra és a geometria mellett a latin, görög és héber nyelveket egyaránt fényes eredménynyel tanulta. Atyja, hogy az ifjúnak kedvét éleszsze, fizikai és asztronómiai eszközökből álló kis gyűjteményt is vásárolt neki. Angol szappanostól az ilyesmi is kitelik.

Az asztronomia Halley-nek csakhamar kedves tudományává lett. 1676-ban e tudományban annyira otthonos volt, hogy a Philosophical Transactions-ben közzétette a napfoltokra vonatkozó, Flamsteed-del Oxfordban tett megfigyeléseit, melyek a Nap tengelye körüli forgásának az addigiaknál pontosabb meghatározását eredményezték.

Még többet is mondhatnánk Halley-nek amaz asztronomiai munkálatairól, melyeket már ifjúkorában hajtott végre, de mivel őt első sorban mint fizikust akarjuk bemu-

416

tatni, asztronomiai érdemeinek csak legkiválóbbjairól fogunk szólani.

Halley csakhamar belátta, hogy az asztronomia haladása okvetetlenül megkívánja a csillagos ég pontos ismeretét. Mivel az északi égboltozat csilllagainak meghatározása már amúgy is folyamatban volt, elhatározta, hogy Tycho meghatározásait kiegészítendő, figyelmét a déli égre fogja fordítani. E végből 1676 novemb. havában Szt.-Ilona szigetére utazott. II. Károly király és a Keletindiai Társulat őt hathatósan támogatták.

Az expediczió eredménye nem volt olyan fényes, mint Halley reménylette. Sűrű ködtömegek borították az eget, melyet átvizsgálni a leghőbb vágya volt. Fáradsága nem maradt ugyan eredmény nélkül - a többi között megfigyelte a Merkur átvonulását a Nap előtt - mégis az éghajlati viszonyok s egy adminisztrativ magasabb hivatalnoknak folytonos zaklatásai által lehangolva, egy évi távollét után visszatért Angolországba. Utazásának legfontosabb eredménye egy csillagkatalógus, a Catalogus stellarum australium volt. E műben királyának dicsőségét is meg akarta örökíteni: egy csillagzatot Robur Carolinum-nak azaz Károly tölgyfájának nevezett, ami czélzás volt amaz üres tölgyre, melybe II. Károly a worcesteri herczeg veresége után Cromwell csapatai elől menekült.

A Royal Society a 22 éves Halley-t tagjává választotta. Tekintélye folytonosan növekedett; Flamsteed őt a dél Tycho-jának nevezte. A Royal Society Danzigba küldötte, hogy a Hevel és Hooke közötti vitát, melyről már szólottunk, eldöntse.

Halley a mágnestű deklinácziójáról egy értekezést tett közzé. Az eme tárgyra vonatkozó elméleti vizsgálatai kívánatossá tették, hogy a déli vidékek földmágnességi viszonyaival is megismerkedjék. Az angol kormány, mely Halley vizsgálataiból a hajózásra nézve praktikus hasznot vélt húzhatni, Halley tervét hathatósan támogatta, s egy hajót bocsátott rendelkezésére, a király pedig hajós-kapitánynyá nevezte ki.

A hajó, Halley fővezérlete alatt, 1698 nov. 3-kán indult

417

el; azonban a kiütött nyavalyák és a hajó alparancsnokának engedetlensége miatt már 1699 julius elején vissza kellett térnie Angolországba.

A kormány az engedetlen hadnagyot elmozdította s Halley új legénységgel 1699 szept. 16-án újra elvitorlázott. Miután az Azóri, a Zöldfoki és a Kanári-szigeteket, továbbá Afrika és Dél-Amerika partjainak egyes pontjait meglátogatta, vizsgálatait az Atlanti tenger messzefekvő déli vidékeire terjesztette ki; míg végre a déli szélesség 52°-nál a roppant jégtömegek visszatérésre kényszerítették. Halley 1700 szept. 7-én érkezett meg hazájába, a nélkül, hogy a hosszú és fáradságos úton legénységéből valakit elvesztett volna.

Ez az út a tudományra és Halley személyére nézve egyaránt hasznos volt. Az előbbeni az első deklinaczió-térképpel gazdagíttatott, az utóbbi pedig egy hajóhad parancsnokának czímét s félfizetését mint élethossziglani járandóságot nyerte.

A király 1701-ben megbízta Halley-t, hogy a calais-i csatorna térképét fölvegye, mit Halley az akkori készülékek megengedte pontossággal meg is tett.

Halley nevét eredményei európaszerte tiszteltté és becsültté tevék. Lipót császár Anna királyné által megkérette őt, hogy egy, az Adriai-tengerben építendő kikötő ügyében tanácsát adná és véleményét fejezné ki. Halley 1702-ben személyesen elment Isztriába; innét Bécsbe rándult, hol is a császár által kitüntetéssel fogadtatott. Bécsből Hannoverán át visszautazott Angolországba, de később még egyszer elment Ausztriába, hogy a trieszti kikötő megerősítésénél tanácsaival közreműködjék.

1703-ban, Wallis halála után, Oxfordban a mathematika tanárává lett, 1713-ban pedig a Royal Society titkárává neveztetett ki. 1720-ban, Flamsteed halála után, a greenwichi csillagvizsgáló igazgatójává lett. Ő volt a második, ki ezt a fontos állást betöltötte; hivatalát elődjéhez méltó dicsőséggel haláláig vezette.

418

Az utolsó kitüntetés 1729-ben érte, a mikor a párisi akadémia külső tagjáúl megválasztatott.

Halley 1742 január 25-én, 86 éves korában Greenwichben halt meg.

Halley, a hol csak megfordult, mindenütt a ritka tehetségű tudós és a szeretetreméltó ember emlékét hagyta maga után. Nagyszámú műveiben ellenfeleiről mindig a megillető elismerés és méltányosság hangján szól; hazafisága soha sem csábította el őt arra, hogy a külföldiek iránt tartozó elismerésről megfeledkezzék.

Halley a nálánál 14 évvel idősebb Newton-nak benső barátja volt, s mindamellett hogy ő túlságosan skepszises, Newton pedig nagyon is vallásos érzületű volt, barátságukat mi sem zavarta meg. Halley-nek a gravitáczió elméletéhez való viszonyát már említettük; a közötte és Newton között fönnálló benső viszony föltüntetésére csak azt akarjuk újra fölemlíteni, hogy. Newton az ő biztatásai folytán határozta el magát arra, hogy a Philosophia Naturalis-t közzétegye, s ő volt a híres mű első kiadója. Latinul írt nagyszámú jeles költeményeinek egy részével Newton találmányait dicsőítette. E költemények egynémelyike a Philosophia naturalis 1713-diki kiadásának elején olvasható. "E verseket minden hozzáértő becsüli és szükség esetében arról is tanúskodhatnak, hogy a mathematikai tanulmányok sem a kedélyt sem a képzelő tehetséget meg nem zsibbasztják."[252]

Halley asztronomiai vizsgálatai közül dicsőségét egyik sem gyarapította oly nagy mértékben, mint az üstökösökre vonatkozó. Newton elmélete alapján 24 üstökösnek pályáját számította ki. Kimutatta, hogy az 1531-, 1607- és 1682-iki üstökös egy és ugyanaz az égitest, melynek pályája sem hiperbola, sem parabola, hanem ellipszis, melynek egyik gyujtópontjában a Nap áll; kimutatta, hogy ez az üstökös zárt pályáját 75 év

419

alatt futja be, tehát előre megmondhatta, hogy az üstökös 1759-ben ujra meg fog jelenni.

Az előre mondott esemény bekövetkezte által az üstökös periodiczitása ki volt mutatva; ugyanez az üstökös 1835-ben is megjelent.

Itt azonban meg kell említenünk, hogy a kornak félszegségei alól Halley sem tudta magát teljesen emanczipálni. Így például azt hitte, hogy az 1680-iki üstökös volt a vízözön okozója, továbbá, hogy a világ harmoniájával össze nem egyeztethető, hogy a Hold, mint mellékbolygó, nagyobb lehetne Merkur főbolygónál, s hogy Vénus, hold nélküli bolygó létére, nagyobb lehetne a jelentékeny tömegű Hold által kísért Földnél.

Halley mondotta ki, hogy a Merkur és Vénus átmenetei a Föld és a Nap közötti távolság meghatározására szolgálhatnak, bár ez az eszme, mint Hooke-nál említettük, nem kizárólag az övé.

1718-ban azt találta, hogy az állócsillagok némelyike (az Aldebaran a Bikában, az Arcturus a Bootesben, a Sirius a Nagy Kutyában) önálló mozgással bír, de csak szélesség szerinti helyzetváltozásokat észlelt.

Szólhatnánk még egyéb fölfedezéseiről, melyek által fontos vizsgálatok útját egyengette, azonban térjünk át Halley-hez, a fizikushoz.

II.
Barométeres magasságmérés. - A barométerállás változásai. - A szelek elmélete.

Ha valamely kiváló tehetségű férfiú a sors ama kedvezményében részesül, hogy a tudomány érdekeit az emberi kor legszélső határáig törhetetlen erővel szolgálhatja: előre is bizonyosak lehetünk abban, hogy az általa elért eredmények nem szorítkoznak az emberi tudás egy bizonyos körére, hanem hogy szellemének nemes gyümölcsei a tudás kertjében számtalan gyümölcstermő fára oszlanak szét.

Így áll a dolog Halley-vel is. Az a 78 értekezés, melyekkel

420

a Philosophical Transactions-t gyarapította, nemkülönben többrendbeli önálló munkái és fordításai, melyekkel a tudományok terjesztését mozdította elő, már számuknál fogva is imponálnak s előre sejtetik velünk, hogy az exakt tudományoknak igen nagy körét ölelik föl. S valóban Halley szellemének nyomait a fizikának majdnem valamennyi ágában föllelhetjük, azonkívül ahhoz is értett, hogy miképen kell az izoláltaknak látszó egyes tüneményeket a nagy természet háztartására kiterjeszteni és földgömbünk életjelenségeire alkalmazni.

Halley a fizikát nem gazdagította ugyan korszakalkotó dolgokkal, de működésével mindenütt nagyot lendített e tudomány ügyén. A csecsemőkorukat élő elméletek nagy részét ha nem emelte is a tökéletesség utolsó fokára, de ehhez a végső ponthoz tetemes közelségbe vitte.

A barométeres magasságmérés első alapját Mariotte vetette meg, mivel Hooke, mint sok más vizsgálatánál, úgy itt is, befejezett eredményre nem juthatott. Halley nem haladt a Mariotte kijelölte tisztán fizikai úton; elméletét geométriai alapra fektette.

Elméletének alapelve a következő. A Mariotte törvényét, mint tudva van, úgy is kifejezhetjük, hogy a feszítő erők és a megfelelő térfogatok szorozmányát állandónak mondjuk; ha mármost valamely derékszögű rendszerben a feszítő erőket abszczisszákkal, a megfelelő térfogatokat pedig ordinátákkal jelöljük, akkor a Mariotte törvénye egyenoldalú hiperbolának a végérintőire vonatkozó egyenletet képviseli, és két abszczissza között levő ordináták összege, vagyis a megfelelő hiperbolaívhez tartozó terület a feszítő erők különbségének megfelelő magasság-különbséget képviseli. Mivel pedig a hyperbola-ív területe arányos az abszczisszák logarithmusainak különbségével, Halley egyszerűen azt következtette, hogy két észlelő hely magasság-különbsége arányos a megfelelő feszítő erők logarithmusainak különbségével, s evvel levezette azt a legegyszerűbb képletet, melyet elemi tankönyveinkben is - persze, hogy más uton levezetve - föltalálhatunk.

421

Halley az imént előadott tárgyra vonatkozó értekezését 1686-ban tette közzé. Azt kellene hinnünk, hogy eljárásának szabatossága azonnal közelismerésben részesűlt, azonban utána még sokáig helytelen képleteket használtak, sőt a híres Bernoulli Dániel is az 1738-ban kiadott Hydrodynamiká-jában helytelen képletet állított föl.

Halley képletét Bouguer használta először az 1749-ben Peruban végrehajtott magasságméréseinél.

Halley képlete által a barométeres magasságmérés elmélete - legalább elvi szempontból - be volt fejezve, mivel az e tárgygyal foglalkozó későbbi analitikusoknak (Laplace, Poisson, stb.) nem maradt egyéb teendőjük, mint hogy Halley képletét a hőmérséklet, a nedvesség és a nehézségi erő változásainak tekintetbe vételével korrigálják.

Kevesebb sikere volt Halley-nek a barométer-állás változásai okainak kiderítésében. Itt körülbelül a Mariotte álláspontját foglalta el, azaz a változásokat főképen a szelek irányának tulajdonította. Szerinte a levegő nyomása a szelek vízszintes sebessége által kisebbíttetik, mely állítás Hawksbee-t, a Royal Society experimentátorát (curator of experiments) arra késztette, hogy a Halley nézetéről kísérleti úton is meggyőződjék. Hawksbee egy nagy golyóba szorított levegőt szűk nyíláson át a barométer edénye fölött ki hagyott áramlani, s valóban a barométerállás 2 hüvelykkel esett. Csakhogy evvel a kísérlettel az volt kimutatva, hogy az áramló levegő mozgása által a csőnek vagy edénynek falaira gyakorolt oldalnyomás kisebbíttetik, nem pedig a Halley nézete; mert a barométer szeles időben esetleg akkor is eshetik, ha a készüléket a szobába téve a széltől megóvjuk.

Halley-nek a légnyomás változásairól való nézetei nagyobb figyelmet keltettek, mint a magasságmérési képlete; a kérdéssel nagyon sokan foglalkoztak, de a kinyilvánított nézetek értéke vajmi csekély vala. Így példáúl Lister, Anna királyné orvosa (1638-1712), azt mondotta, hogy a változások oka a kéneső-

422

ben van; Woodward cambridgei orvos és tanár (1665-1728) pedig az Essay towards a natural philosophy of the earth, Lond. 1695. czímű művében azt állította, hogy a levegő nyomását a föld belsejéből időközönként kiiramló gőzök csökkentik. Ez az állítás nagyon merész ugyan, de annál szebb összhangzásban van Woodward-nek avval az általánosabb nézetével, hogy valamikor az egész Föld szilárd kéreggel bevont víz-gömb vala, s midőn a felsőbb hatalmak intézkedése folytán a kéreg beszakadt, beállott a vízözön. De la Hire, Leibniz, Mairan stb. nézetei szintén nem feleltek meg a valóságnak.

Egy másik fontos tárgy, melyre Halley figyelme kiterjedt, az állandó, nevezetesen a passzát-szelek elmélete volt.

E szelek a következő módon jönnek létre: az egyenlítő tájékán a légkör a Nap függélyes sugarai által jobban megmelegíttetik mint a sarkok tájékán a Napnak ferde sugarai által; a megmelegített levegő kitágúl, fölemelkedik, helyét a sarkvidékektől oda áramló hidegebb levegő foglalja el, míg a meleg levegő a sarkvidékek felé áramlik. Az alsó hideg áram, a passzát-szél, a sarkoktól az egyenlítő felé, a felső meleg áram, az antipasszát-szél pedig az ellenkező irányban halad. Azonban a szelek irányai a Föld mozgása által módosíttatnak; a hidegebb levegő oly helyekről jő, hol a Föld forgási sebessége csekélyebb; tehát tehetetlenségénél fogva a Föld mögött nyugat felé elmarad, minélfogva a szél iránya tulajdonképen északkeleti lesz (az északi félgömbön); az ellenkező történik a felső árammal; ez, mivel oly helyről jön, hol a Föld forgási sebessége nagyobb, ugyancsak tehetetlenségénél fogva nem fog egyenest észak felé tartani, hanem a Föld forgási irányában kelet felé előre siet, tehát délnyugati szél jő létre. A déli félgömbön hasonló okoknál fogva a passzát-szél délkeletről, az antipasszát-szél pedig északnyugatról fúj.

Halley magyarázata az imént előterjesztett s jelenleg általánosan elfogadott magyarázattal teljesen ellenkezik; szerinte a Nap ott melegíti meg legjobban a levegőt, a hol épen

423

delel; ott tehát a levegő fölemelkedik s helyét a mindenünnen oda tóduló hideg levegő foglalja el. De mivel a Nap keletről nyugat felé halad, ugyanebben az irányban több levegő áramlik, mint az ellenkezőben. Halley szerint az egyenlítőnél a leghevesebb áramnak kellene lennie, a mi a valósággal teljesen ellenkezik, mivel az egyenlítőnél passzát-szelek nincsenek s a föntebbi magyarázat szerint nem is lehetnek, mert az egyenlítőnél az északról és a délről érkező passzát-szelek összetorlódnak.

De hát kitől ered a maiglan is helyesnek tartott föntebbi magyarázat?

George Hadley volt az, ki azt 1735-ben a Phil. Transactions-ban közzétette, s hogy azt később mégis Halley-nek tulajdonították, ez valószínűleg a rokonhangzású nevek fölcserélésének tulajdonítandó.[253]

Hadley elmélete, mely a meteorológia egyik legfontosabb tana, nem részesült a kellő elismerésben. Sőt a berlini akadémia 1746-ban pályadíjat tűzött ki annak a kérdésnek megoldására, hogy mily irányt követnének a szelek, ha a föld vízzel teljesen be volna borítva. A pályadíjat d'Alembert nyerte el, ki a mérséklet-változásokat figyelembe se vette s a passzát-szél keletkezését a Nap és Hold attrakcziójának tulajdonította, minélfogva a d'Alembert munkájának jelenleg már csak mathematikai becse van.

Halley-nek a passzát-szelek körül az az érdeme még is megvan, hogy ő volt az első, ki eme tüneményeket megismer-

424

tette, s e szeleket valamint az Indiai-oczeánon uralkodó monszún nevű szeleket térképen is előtűntette.

III.
Halley optikai vizsgálatai.

A dioptrika a fizikának az az ága, mely egy fizikai egyszerű törvényből, a sugártörés törvényéből kiindúlva, magasabb spekulácziót igénylő tárgyalások nélkül is fontos szerepet játszik.

A dioptrika megelégszik egy alaptörvénynyel, a többi a geometria dolga; innét van, hogy a dioptrika fejlődése független a fényelméletek fejlődésétől. De annál fontosabb szerepe van mint külső segítő eszköznek, s mint ilyen, nem csupán a fizika fejlődését támogatja, hanem a fizika köréből kilépve, az összes természettudományok szolgálatába szegődik.

Halley idejében a messzelátók már feltaláltattak s Kepler már megalapította volt a dioptrikát ama szabályokkal, melyekkel az egyes lencsék gyújtótávolságait kiszámította. A Kepler utáni kornak nem maradt egyéb feladata, mint hogy a dioptrika általános elméletét mathematikailag megalapítsa.

Az első, ki a gyújtótávolságok kiszámítását egy általános szabályra akarta visszavezetni, Bonaventura Cavalieri volt, ki a mathematika történetében is díszes helyet foglal el. Cavalieri az Exercitationes geometricae sex, Bononiae 1647. czímű művében egy általános szabályt vezetett le, mely szerint a gyújtótávolságok kiszámíthatók. Azonban Cavalieri még nem volt képes arra, hogy e szabályból az egyes lencsékre, mint különös esetekre vonatkozó szabályokat levezesse, minélfogva, miként Kepler, a szabály helyességét minden egyes esetre bizonyította be.[254] Különben is, Cavalieri csak arra az esetre szorítkozott, midőn a sugarak a lencse főtengelyével párhuzamosak. A divergens és

425

a czentrális sugarak egyesülési pontját Barrow, Newton tanítója határozta meg, még pedig nagyon hosszadalmas és fárasztó geométriai módszerrel, külön-külön mindegyik lencsére.

A szóban forgó feladat általános megfejtése Halley érdeme.

A képlet, melyet Halley 1693-ban közzétett, egészen általános s kifejezi a bármely tárgy-távolságnak megfelelő kép-távolságot. Halley képletét jelenleg már senkisem tartaná ugyan tetszősnek, de egyszerű átalakítások után, nevezetesen, ha a lencse vastagságát elhanyagoljuk, visszavihető arra az alakra, melyet a tankönyvek a dioptrika alapképletének neveznek, s mely képlet azt fejezi ki, hogy a kép- és a tárgytávolság visszás értékeinek összege egyenlő a lencse-fölületek sugarai visszás értékeinek különbségével, szorozva az egységgel kisebbített törési együtthatóval. Ez a képlet, melyet végtére Halley képletének nevezhetnénk s a melyet - ha a tárgy- és képtávolságokat a gyújtóponttól számítjuk - még jobban egyszerűsíthetünk, mint említők, csak akkor áll, ha a lencse korlátlanúl vékony mindamellett, hogy már olyan elméletekkel rendelkezünk, melyek a lencsék vastagságának figyelembe vételével is rendkívül egyszerű képleteket adnak, a Halley képlete még most is a legtöbb tankönyvben szerepel.

Megjegyzendő még, hogy Halley-nek az a képlete, mely kifejezi a képtávolságot, midőn a törő közeg csak egy gömb-felület által határoltatik, magában foglalja a gömbi tükrök képletét is, azaz kellő átalakítások után - ha a törési együtthatót a negativ egységnek veszszük - az utóbbi képletre visszavezethető.

Mindamellett, hogy Halley képlete az igényeknek teljesen megfelelt, David Gregory a két évvel később kiadott Catoptricae et dioptricae sphaericae elementa, Oxon. 1693. czímű művében mégis Barrow hosszadalmas módszerét követte.

Halley az optika történetében még egy nevezetes észlelet által is szerepel. Ugyanis 1716-ban egy búvárharangban nagy mélységre leereszkedvén, kezeit egészen vöröseknek látta,

426

miből azt következtette, hogy a tenger vize a zöld sugarakat visszaveri, de a vöröseket átereszti.

IV.
A hőmérő. - Fahrenheit.

Amontons, Boyle, Guericke, Hooke és Newton egyaránt fölismerték a hőmérés fontosságát, s bár egyes vizsgálataikban az egyes anyagok kiterjedési viszonyaira is kiterjeszkedtek, még sem sikerült nekik egy a közhasználatra alkalmas, általánosan elfogadható hőmérési rendszert megállapítani, pedig a mérséklet mérésének elvével már mindegyikük tisztában volt.

Halley sem volt szerencsésebb ezen a téren, mi a legvilágosabban kitűnik abból, hogy a hőmérő állandó pontjaiúl a borszesz forró pontját és mély pinczék mérsékletét ajánlotta. A víz forrópontjának állandóságát ismerte ugyan, de a fagyópontéban ő is csak úgy kételkedett mint Boyle. A kénesőnek a hőmérők készítésére alkalmas voltát pedig egészen félreismerte, mivel kiterjedését, melyet épen úgy mint a vízét, kísérletileg meghatározni törekedett, nem találta eléggé szembeötlőnek. Ez annyival is inkább föltűnő, mivel ugyancsak ő jegyezte meg, hogy bármily csekély legyen is a kéneső kiterjedése, a barométer-állásra mégis befolyással kell lennie.

Mivel a hőmérőn tett legfontosabb javítások a XVIII-ik század első felében befejeztettek, helyén lesz, ha eme javítások történeti menetét megismertetjük.

A javításnak igazi haladást tanusító első lépése ott kezdődik, midőn az állandó mérsékleti pontok által kitűzött alaptávolság egyenletesen kiterjedő hőmérési anyag használata mellett, bizonyos számú, egymás között egyenlő részekre osztatott. E tekintetben Delancé-t illetné meg az elsőbbség, mivel az 1688-ban Amsterdamban megjelent Traité des thermomètres etc. czimű művecskéjében leírta, hogy miképen kell a hőmérő

427

skáláját készíteni.[255] Sajnos, hogy Delancé nem a Renaldini ajánlotta állandó pontokat: a víz fagyó és forró pontját, hanem az olvadó vajnak, mély pinczéknek s egyéb ilyes dolgoknak mérsékletét vette föl; minélfogva bizvást mondhatjuk, hogy a hőmérők javításának tulajdonképeni alapját Fahrenheit vetette meg.

Daniel Gabriel Fahrenheit 1686-ban Danzigban született s a kereskedői pályára szánta magát. A fizika iránti hajlamai miatt a választott pályáról csakhamar lelépett s ismereteinek kiegészítése végett Angol-, Franczia- és Németországban többrendbeli utazást tett. Meghalt 1736-ban Hollandiában.

Fahrenheit korán foglalkozott hőmérők készítésével. Hőmérői eleintén borszeszhőmérők voltak s készítésükben oly nagy ügyességre tett szert, hogy e miatt a fizikusok körében közkedveltségnek örvendett. 1714-ben Wolf, halle-i híres tanárnak két különböző hosszú hőmérőt adott. Wolf nagyon elcsodálkozott e hőmérők egyenlő járása fölött, mindakettő egészen pontosan ugyanarra a fokra mutatott. Mivel eme tulajdonság akkoriban a hőmérők ritka erényei közé tartozott, Wolf azt az alkalmazott borszesz különös sajátságainak tulajdonította s a két hőmérőről az Acta Eruditorum-ban külön értekezést írt.[256]

Fahrenheit csak 10 évvel később adta elő a skála készítésénél követett eljárását. Ez abból állott, hogy a hőmérőt jég és konyhasó vagy szalmiasó keverékébe tette s azt a pontot, melynél a borszesz megállapodott, zéruspontúl vette. Fahrenheit azt hitte, hogy ez a pont a természetben előforduló legnagyobb hidegnek felel meg, mely nézetében őt Boerhave, a XVIII-ik század leghíresebb orvosa is támogatta.[257] Ezután a

428

hőmérőt olvadó jéggel kevert tiszta vízbe mártotta, s azt a pontot, melynél a borszesz megállapodott, a jég olvadási pontjának nevezte, s az ily módon meghatározott két pont közötti távolságot 32 részre osztotta. A harmadik állandó pont az egészséges ember szájának vagy hónaljának mérséklete volt, mely a jég olvadási pontjától számítva 96 fokra mutatott. Miután Amontons irataiból megismerkedett a forró pont állandóságával, ezt a pontot vette föl fixpontúl s 212-vel jelölte. Ezt az utóbbi beosztást csak meteorológiai czélokra szánt hőmérőkön alkalmazta.

Fahrenheit-ről meg kell még jegyeznünk, hogy nem csupán a hőmérővel, hanem egyéb hőtani készülékekkel és kísérletekkel is foglalkozott; így példáúl meghatározta a különböző folyadékok forró pontját, konstatálta, hogy a víz forró pontja a nyomással változik, s ő észlelte először, hogy csendes helyen a víz mérséklete a fagyó pontnál alább is leszállhat, a nélkül, hogy a víz megfagyna, de aztán a legkisebb rázás következtében hirtelen megfagy. Ő volt az első, ki öntudatosan szerkesztett thermobarométert, azaz olyan készüléket, melylyel a levegő nyomását és mérsékletét egyaránt lehet mérni; Végre az Accademia del Cimento tagjai s Hooke által módosított súly-araeométert javította s annak a jelenleg is használatos alakot adta.[258]

Réaumur 1730-ban egy borszeszhőmérőt szerkesztett, melynek ismeretes skálája maig is az ő nevét viseli. De a Réaumur skáláját csak a francziák és az olaszok fogadták el, mivel mindegyik nemzet külön skálát akart, azonkívül sokat vitatkoztak a fölött, hogy a borszesz és a kéneső közül melyik az alkalmasabb hőmérő anyag. A leghelyesebb útat Celsius, upszalai tanár választotta, ki az alaptávolságot 100 egyenlő

429

részre osztotta. A Celsius skáláját a svédek 1742 óta használják.

A borszeszhőmérők hírén nagy csorbát ütött Maupertuis, ki lapplandi utazása alkalmával a borszesz rendetlen kiterjedését észlelte. A kénesőhőmérők előnyeit ezután mindinkább elismerték, de a különféle skálák használatában az egyetértés még napjainkig sem állott helyre, mindamellett, hogy Celsius skálája a tudományos használatban majdnem általánosan el van terjedve.

V.
Halley mágnességi vizsgálatai. - Graham. - Az északi fény.

Halley-nek sokoldalú tudományos törekvései között jelentékeny helyet foglalnak el a földmágnességre vonatkozó észleletei és elméleti vizsgálatai. E téren két értekezéssel s egy deklináczió-térképpel örökíté meg nevét.

Az első értekezésben, mely 1683-ban jelent meg, összeállította a deklináczió nagyságát az északi és déli félteke különböző pontjaira. Hogy a deklináczió különböző értékei között bizonyos elméleti összefüggést mutathasson ki, elfogadta Gilbert földmágnességi elméletét, csakhogy a földmágnesnek Halley-nél négy sarka van, melyek a Föld asztronómiai sarkai közelében feküsznek. Magának Halley-nek is föltűnt emez állítás merész volta, mivel nem ismert olyan mágnest, melynek kettőnél több sarka lett volna, s hogy elméletét valószínűvé tegye, föltette, hogy a Föld belsejében egy konczentrikus gömb van, melyet a föld kérgétől valamely folyadék választ el, s a melynek épen úgy mint a szilárd kéregnek, két önálló sarka van.

Az 1692-ben közzétett második értekezés az első folytatásának tekinthető, mert abban már a deklináczió változásainak okaival foglalkozik. Szerinte a deklináczió változása az által jő létre, hogy a Földben levő golyó mozog, minélfogva a Földnek két nyugvó és két mozgó sarka lett volna.

430

Mindezekből kitűnik, hogy Halley érdemei nem annyira szerencsés elméletekből, mint inkább gondos észleletekből állanak; különös elismerést érdemel az az eszméje, hogy a deklinácziót grafikailag előtüntesse. Az egyenlő deklináczióval biró pontokat folytonos vonallal kötötte össze, tehát az 1701-ben közzé tett térkép az izogon-vonalak rendszerét tüntette elő. Ez a térkép nemcsak azért becses, mert vele az izogon-vonalak helyzetváltozásait itélhetjük meg, hanem azért is, mivel a fizikai geografiával foglalkozókat hasonnemű térképek szerkesztésére buzdította. Az első inkláczió-térképet, vagyis az izoklin-vonalak rendszerét a svéd Wilcke tette közzé 1768-ban.

A XVIII-ik század eleje a földmágnességi vizsgálatokra nézve termékeny korszak maradna még akkor is, ha Halley-nek tevékenysége nem hagyott volna oly jelentékeny nyomokat maga után. Kiváló figyelmet érdemelnek Graham észleletei. George Graham (1675-1751) korának egyik legügyesebb órása és műszerkészítője s e mellett elméleti tekintetben is oly kiváló készültségű férfiú volt, hogy a Royal Society őt tagjává választotta.[259] Graham 1722-ben nagyszámú észleletei alapján fölismerte, hogy a deklináczió-tű irányát egy nap folyamában úgy változtatja, hogy a deklináczió bizonyos maximumot és minimumot ér el. Graham az inklináczió változásait is észlelte, de a változásokat sokkal rendetlenebbeknek találta, semhogy azokból valami szabályszerű periodust fölismerhetett volna.

Graham a földmágnesség intenzitásáról is először alkotott tiszta fogalmat. Szerinte a mágnestű a Föld mágneses ereje miatt leng, épen úgy a mint valamely inga a Föld nehézségi ereje által leng. Sőt az intenzitás változásait is fölismerte, mert

431

lengéskísérleteiből azt következtette, hogy a Föld mágneses ereje, úgy mint a nehézségi erő, állandó nem lehet.

Graham észleletei, mindamellett, hogy önmaga készítette nagyon pontos eszközöket használt, szabatosaknak még sem nevezhetők; ő csak a pontosabb észleleteknek s az ezekből vonható tapasztalati törvényeknek útját egyengette.

A XVIII-ik század elején végrehajtott mágnességi vizsgálatok között nem utolsó helyet foglalnak el azok az elméleti kutatások, melyek az északi fény mibenlétének és keletkezése okainak földerítését tűzték ki czéljokúl.

Az északi fény, vagy helyesebben sarki fény - mivel a tünemény a két sark vidékein egyaránt honos - a mi vidékeinken a ritkább tünemények közé tartozván, a természetvizsgálók figyelmét aránylag későn kelté föl. Igaz ugyan, hogy már Aristoteles beszélt vörös tűzoszlopokról, nem különben Seneca, Plinius és más ókori írók is tesznek említést az égboltozat kigyuladásáról, vérszínéről, de ha eme régi észleleteket az északi fénynyel azonosítjuk is, annyi bizonyos, hogy a tünemény közelebbi fölismerését ép oly kevéssé mozdították elő, mint a későbbi észleletek. Feltünő, hogy a sarkvidékek első kutatói, Caboto, Forbisher, John Davies és Hudson, kiknek bizonyára volt alkalmuk, hogy a tüneményt teljes pompájában szemléljék, közelebbi megismerését semmivel sem mozdították elő, s csak az 1716-iki nagyon feltünő északi fény, mely egész Közép-Európában látható volt, vonta magára a fizikusok figyelmét. Az 1716-iki tünemény némileg az újság ingerével bírt, mivel az előtt az északi fény hosszú időn át nem volt látható.

Halley az 1716-iki tüneményt ugyanebben az évben a Phil. Transactions-ban leírta. Szerinte a fényoszlopok tulajdonképen egyenesek, görbűltségük csak látszólagos és a perspektivás látszat miatt egy pont felé konvergálnak, miáltal az északi fény koronája keletkezik. Továbbá föltette, hogy a tünemény nem önfényű jelenség, hanem ködszerű fölszálló tömeg, mely a Föld árnyékából kilépvén, megvilágíttatik, minélfogva két

432

szemlélő két különböző északi fényt lát. Ez a magyarázat, mely némileg a szivárvány elméletére emlékeztet, téves ugyan, de mégis figyelmet érdemel, mivel a tüneményt a Föld mágnességével kapcsolatba hozza, a mi annyival is inkább föltünő, mivel Halley az északi fénynek a mágnestűre gyakorolt zavaró hatásait még nem ismerte. Halley volt az első, ki azt az észleletet tette, hogy a fényoszlopok a déllőtől nyugat felé épen akkora szöggel térnek el, mint a deklináczió-tű, s nyilvánvaló hogy ez az észlelet erősítette meg őt abban a nézetben, hogy az északi fény és a földmágnesség között valami összefüggésnek kell lenni. Sőt úgy látszik, hogy Descartes mágneses örvényeit sem vetette el, mert azon volt, hogy ezeket kísérletileg szemlélhetőké tegye, mely czélból gömbalakú aczélmágnes fölé tartott papírra, vasreszeléket hintett s ennek csoportosulásait megfigyelte. Különben Descartes az északi fényt a sarkvidékeknél fölhalmozódó hó- és jégtömegek által visszavert fénynek tekintette. Ezt a nézetet Triewald, a stockholmi akadémia tagja 1747-ben újra föleleveníté, s helyességét kísérletekkel is ki akarta mutatni. A hallei Wolf szerint az északi fény a sarkvidékeken fölszálló salétromos és kénes gyulékony gőzökből áll.

A XVIII-ik század folyamában még több kiváló tudós foglalkozott a szóban forgó tüneménynyel. Mairan az északi fényt kapcsolatba hozta az állatövi fénynyel, ama kúpos fényívvel, mely az éjnapegyenlőségek idejében, nevezetesen tavaszkor a Nap lemente után a nyugati égen, őszkor pedig a Nap fölkelte előtt a keleti égen látható. Mairan szerint az északi fény az állatövi fénynek és a földi légkörnek keverődéséből ered; észleleteit és hipothézisét a Traité de l'Aurore boréal, Paris, 1733. czímű művében tette közzé, s lehetséges, hogy az ő hipothézise azért talált kedvező fogadtatásra, mert az általa észlelt fénynek alakja csakugyan az állatövi fényre emlékeztetett.

Mairan hipothézise ép oly tarthatatlan, mint az Euler-é.

433

Euler szerint az északi fény az üstökösök farkával rokon tünemény. Azonban Mairan-t illeti az érdem, hogy először észlelte ama fontos tényt, hogy az északi fény koronája az inklinácziós tű irányának megnyújtásába esik. Ez volt a második észlelet, melyből a tüneménynek a földmágnességgel való összefüggésére következtetni lehetett.

Nem kevésbbé föltünő a harmadik összefüggés, mely abban áll, hogy az északi fény alkalmával a deklinácziós tű rendkívül ingadozik, még pedig oly helyeken is, melyeken az északi fény nem is látható. Humboldt ezt a tüneményt nagyon találóan mágnességi viharnak nevezte.

Az első mágnességi vihart Hjorter, az upszalai csillagvizsgáló obszervátora észlelte. Hjorter, ki Celsius megbízásából a mágnestű napi változásait figyelte, 1741. márczius 1-én föltünő ingadozásokat vett észre s ezeket az ugyanazon napon föltünt északi fénynek tulajdonította, mely nézetében Celsius is támogatta.

Mindamellett, hogy az újabb időkben számos alapos megfigyelés történt, a tünemény fizikai okait földeríteni mindeddig nem sikerült s bizonyosnak csak annyit tarthatunk, hogy az északi fény a földmágnesség tüneményeivel szoros összefüggésben van. Ha ezt egyelőre eredménynek akarjuk tekinteni, ne feledjük, hogy ez eredmény elérésére Halley tette meg az első lépést.

Irodalom

Biogr. Britannica

.

Wood, Athen. Oxon., II. köt.

Thomson, History of the Royal Society, London, 1842.

Chalmers, General Biogr. Dictionary.

Arago, Not. Biogr., III.

434

BRADLEY

A nagy férfiú, kinek életét és tevékenységét az imént ismertettük, nevét első sorban mint csillagász örökítette meg. A nélkül, hogy az asztronómiához valaha hűtlenné lett volna, idejének s tehetségeinek nagy részét a fizikának szentelte, s eleget tett arra nézve, hogy e tudomány nagynevű művelői között mindenkor tisztelettel említtessék.

Az a férfiú, kiről most fogunk szólani, mint csillagász a Halley-énál talán még fényesebb nevet vívott ki, de a fizikával csak egy tárgy által lépett közelebbi viszonyba, s avval is csak közvetve, azaz épen asztronómiai vizsgálatai útján. Azonban ez az egy tárgy, a fény aberrácziója, biztosítja őt, hogy nevét a fizika mindvégig meg fogja őrizni.

James Bradley 1692-ben Shirebornban, Gloucestershireben született. Szülei őt a papi pályára szánták. Tanulmányait az oxfordi egyetemen bevégezvén, lelkészszé neveztetett ki s mint ilyen, eleintén Bridstow-ban, később pedig Welfrie-ben működött. Az asztronómia iránti különös hajlama a papi pályán is megmaradt benne; nagybátyja Pound, Newton barátja, ezt a hajlamot folytonosan élesztette s őt a mathematikára oktatta.

Bradley e tudományokban oly gyorsan haladt, hogy 1721-ben Oxfordban, mint Keill-nek utódja, az asztronómia tanárává lett.

Értekezései, melyeket 1796-ig a Royal Societynek benyuj-

435

tott, mindössze is csak észlelő szorgalmáról tanúskodtak, azonban ez évtől fogva kezdődnek azok az észleletei, melyek őt nagyszabású dolgok feltalálására vezették.

Ez időtájban a csillagászok különös szeretettel foglalkoztak az álló csillagok mozgásainak észlelésével. Az első, a ki ilyes észleletet tett, Hooke volt, ki a Sárkány nevű csillagzatban lévő γ csillag mozgását fedezte föl vagy legalább is fölfedezni vélte. De szabatos eredményekre a többi csillagászok észleletei sem vezettek.

Történt, hogy Bradley 1725 végén meglátogatta Molyneux-t, ki mint az asztronómia kedvelője, Kew-ben csillagvizsgálót állított föl, s ezt a többi között egy Graham készítette kitűnő szektorral szerelte föl.

Bradley, hogy a műszert kipróbálja, ezt ugyancsak a Sárkány γ-ja felé irányozta. Észleletét Molyneux-nek egy hó előtt tett észleletével összehasonlítván, azt tapasztalta, hogy a csillag dél felé elmozdúlt. A két tudós az elmozdulást eleintén észleleti hibának tartotta, de továbbá megfigyeléseikből kiderűlt, hogy itt szabályszerű mozgással van dolguk. Molyneux halála után Bradley egyedül folytatta a munkát; Wansted-ben az essexi grófságban egy Graham-féle új szektort állított föl. Szorgalmas észleletei nem maradtak eredménytelenek: az 1728-ban Halley-nek írt levelében a csillag mozgását teljesen megmagyarázta s evvel fölfedezte azt a tüneményt, melyet később a fény aberrácziójának neveztek.[260]

Lássuk, hogy miben állott Bradley fölfedezése.

Valamely álló csillag helyzetének észlelésénél egy különös körülményt kell figyelembe vennünk: messzelátó segítségével a csillagot csak akkor fogjuk a valódi helyén látni, ha a Föld ugyanabban az irányban mozog, melyben a fény a csillagtól hozzánk jön; különben pedig a Földnek napkörűli mozgása

436

miatt a messzelátót a Föld mozgásának irányában el kell fordítanunk, hogy a fény iránya ismét összeessék a messzelátó optikai tengelyével; nekünk azonban úgy tetszik, mintha a csillag mozdúlt volna el s nem a messzelátó iránya változott volna meg. Az eset a legegyszerűbb, ha a csillag az ekliptika síkjában van; ekkor azt látjuk, hogy a csillag hat hónapon át nyugattól kelet felé, s a következő hat hónapon át kelettől nyugat felé egyenes vonalban elmozdul. Mivel az elmozdúlás csak 20 másodpercet (a Nap látszólagos átmérőjének 90-dik része) tesz, nem kell csodálkoznunk, hogy az a csillagászok figyelmét oly sokáig kikerülte. Ha a csillag az ekliptika és a sarkok között fekszik, akkor úgy látszik, mintha zárt vonalat írna le, mely vonal annál nyújtottabb, minél közelebb van a csillag az ekliptikához.

A mondottaknak csak akkor van értelmük, ha a Föld sebessége a fény sebességéhez képest nem elenyésző. Azonban Bradley idejében Römer-nek észleletei alapján a fény véges sebessége már ismeretes volt, minélfogva Bradley a csillag elmozdulását úgy tekinté, mint a Föld és a fény mozgásainak kombináczióját.

Ebben áll Bradley-nek méltán csodált fölfedezése, mely által a Földnek napkörűli mozgása be volt bizonyítva, mely bizonyítás annyival is inkább figyelemre méltó, mivel az, hogy úgy mondjuk, tisztán kinematikai, azaz nem szorúl arra, hogy figyelembe vegyük a Föld mozgását létesítő erőket. Sőt e fölfedezés alapján a fény sebességéből s a Föld keringési idejéből a Föld sebessége is ki vala számítható.

Bradley fölfedezését kétféle szempontból tekinthetjük. Asztronómiai szempontból a Föld keringését bizonyítja, s Bradley a dolgot ebből a szempontból tekinté. Fizikai szempontból, ha a Föld mozgását már bebizonyítottnak tekintjük, a fény véges terjedési sebességét bizonyítja. Magától értetődik, hogy az utóbbi esetben viszont a fény sebessége számítható ki a Föld sebességéből.

437

Napjainkban mind a fénynek, mind pedig a Földnek mozgása mint egyaránt szigorúan bebizonyított tények állanak előttünk, minélfogva nincs szükségünk arra, hogy Bradley fölfedezését inkább fizikainak, vagy inkább asztronómiainak tartsuk: két nemes tudománynak tiszta összhangja nyilvánul benne.

Bradley 1741-ben a greenwichi csillagvizsgálón Halley utódává, az intézet igazgatójává lett.

1748-ban tette közzé értekezését a nutáczióról.

Ez a második fölfedezés méltó párja az elsőnek. Bradley gondos észleletek hosszú sora által arra az eredményre jutott, hogy a Föld forgástengelye a napkörüli keringés alkalmával nem marad önmagával párhuzamos, hanem az ekliptika tengelyéhez majd közeledik, majd pedig ettől eltávozik. Az éjnapegyenlőség-pontok hátrálása miatt a világsark az ekliptika sark-pontja körül mintegy 26,000 év alatt egy kört írna le, de a Föld tengelyének mondott ingadozásai miatt a világsark nem tiszta kört, hanem hullámos vonalat ír le. Hogy a világsark eme mozgását elképzelhessük, gondoljuk, hogy a világsark igen kis ellipszisben mozog, mely ellipszis középpontja ismét az ekliptika sarkpontja körül egyenletes sebességgel mozog. Minthogy ez ellipszisnek nagytengelye csak 9.6 másodpercz, tehát az aberrácziónak mintegy a fele, elképzelhetjük, hogy Bradley észleletei mily pontosak valának. Azonban Bradley nemcsak hogy fölfedezte a nutácziót, hanem egyszersmind okait is feltalálta, mert kimutatta annak összefüggését a holdpálya csomópontjának 18 év és 8 hónapos periódusával.[261] Bradley-nek asztronómiai egyéb vizsgálatai, bármily értékesek is máskülönben, az aberráczió és a nutáczió mellett kicsinyeseknek látszanak.

Bradley a greenwichi csillagvizsgálót 22 éven át, egészen haláláig, igazgatta, s abban üdvös működésének számtalan nyomát hagyta hátra. Ugyancsak az ő tekintélyének köszön-

438

hető, hogy a gregoriánus naptár 1752-ben Angolországban behozatott.

A párisi akadémia őt 1748-ban külső tagjává választotta, ellenben a Royal Societybe csak 1752-ben vétetett föl. Arago e körülményre vonatkozólag a következő megjegyzést teszi: "A franczia biografusok eme két dátum összehasonlításából azt következtették, hogy az ünnepelt csillagász kitünő érdemeit nálunk előbb ismerték el, mint a saját hazájában. Csakhogy e mellett elfelejtették, hogy valaki az akadémia külső tagjává lehet a nélkül, hogy szükségképen mint pályázó lépne föl, holott senki sem lehet a Royal Society öt-hatszáz tagjának egyikévé, ha csak ezt határozottan nem óhajtja s nem kötelezi magát arra, hogy évenként bizonyos járulékot fizet. E szerint nem kell súlyt fektetnünk arra, hogy Bradley a Royal Society tagjává később neveztetett ki.[262]

Bradley 1762. jul. 13-án Chalfordban, Gloucestershireben halt meg.

Önzetlenségét egyik biografusának sem kell jellemeznie. Ő maga megtette ezt. Midőn a királyné egy ízben Greenwichet meglátogatta, arról értesült, hogy az igazgatónak nagyon csekély a fizetése, minélfogva ezt föl akarta emelni. Bradley a királyné szándékáról értesülvén, a következő szavakra fakadt: "Óhajtanám, hogy ő felsége végre ne hajtsa szándékát; attól a naptól kezdve, melyben az igazgatói hivatal valamit jövedelmezne, többé nem csillagászok volnának azok, kik azt elnyernék."[263]

Irodalom

Chalmers, Gen. Biogr. Dictionary.

Thomson, Hist. of the Roy. Soc.

Biogr. universelle

.

439

BERNOULLI DÁNIEL

I.
A Bernoulliak. - Bernoulli Dániel élete.

A Bernoulli családnak jutott az a kiváló szerencse, hogy a mathematikai tudományok történetének lapjain ne csupán egy, hanem számos tagjának nevével fényeskedjék. A mathematikai tehetség e kitünő családban ivadékról-ivadékra szállott s az ivadékok örökségüket a leggyümölcsözőbb módon értékesítették.

Volt már alkalmunk, hogy a Bernoulliak némely művéről futólagosan megemlékezzünk. Érdemeik súlypontja a mathematika körébe esik ugyan, de tekintettel arra, hogy mathematikai vizsgálataik nagy része mechanikai feladatokból indúlt ki, s hogy e mellett a fizika egyes fontosabb kérdéseit szellemük összes erejével vitatták: meg kell emlékeznünk azokról a Bernoulliakról is, kiknek méltatása első sorban a mathematika történetének feladata. A fizikával Bernoulli Dániel lépett a legközelebbi viszonyba.

A család Flandriából származott, honnét Alba herczeg vallás-üldözései elől majnai Frankfurtba menekült, de innét nem sokára Bázelbe ment, hol állandóan le is telepedett.

Bázel városa több oly családdal dicsekedhetik, melyek a tudományok egyes ágait különös szeretettel művelték. A Buxtorfe-család a keleti nyelvekben, a Bauhine-család a természetrajzban, a Zwinger-ek az orvosi tudományokban tüntek ki.

440

Azonban a Bernoulliak nem csupán Bázel városa történetében, hanem általában a tudósok történetében párja nélküli esetként állanak előttünk.

Midőn a család Bázelben letelepedett, feje Bernoulli Miklós (1623-1708) volt, kinek 11 gyermeke közül kettő, Jakab és János, a mathematika történetében mint elsőrendű csillagok ragyognak.

Jakab 1654-ben született. 1687 óta Bázelben a mathematika tanára volt. A Newton és Leibniz feltalálta kalkulusban csakhamar fölismerte a mechanikai problémák hatalmas eszközét. Ide vágó dolgozatai közül legnevezetesebbek az isochron- és a lánczvonalra vonatkozó vizsgálatai. Ő találta föl az isoperiméteres vonalokat, a parabolás és a logarithmusos spirálist, a loxodrom-vonalat és a róla elnevezett (Bernoulli-féle) számokat. A valószínüségi kalkulusnak tulajdonképen ő vetette az alapját, de az e tárgyra vonatkozó műve, a híres Ars conjectandi csak halála után (1713-ban) jelent meg.

Midőn megismerkedett Leibniz-nek az Acta Eruditorum-ban 1684-ben közzétett találmányával, miként öcscse János, úgy ő is minden tehetségét az új tudomány fejlesztésére fordította. A két testvér az új tudomány alapelveit rendszeres differencziális és integrális kalkulussá képezte ki, elannyira, hogy Leibniz a saját dicsőségének mellőzésével a felsőbb kalkulust a Bernoulliak tulajdonának épen úgy tekinté, mint a magáénak. Jakab-nak az integrális kalkulusra vonatkozó első két értekezése 1691-ben jelent meg.

Az elméleti mechanikára nézve kiválóan jelentős az ő részvétele az összetett inga problémájában. Ez alkalmat adott neki arra, hogy előkészítse a mechanika legáltalánosabb elvét, a d'Alembert-féle elvet. Nevezett problémában az eleven erők elvét egy összetett, de változatlan anyagi rendszerre alkalmazván, magát az elvet a rendszer egyes alkotó részei között fönnálló statikai kapcsolatra való tekintettel taglalta, tehát mintegy reá mutatott ama módszerre, mely a dinamikai feladatokat statikai

441

módszer alapján tárgyalja. Ő vette először figyelembe az úgynevezett vesztett erőket, azaz azokat az erőket, melyeket valamely mozgó rendszer elveszít, ha mozgása közben bizonyos korlátozó föltételeknek van alávétve; a tényleges mozgásnak megfelelő erőket úgy tekinté, mint eredőit a szabadon működő és a vesztett erőknek.[264] d'Alembert-nek nem maradt egyéb föladata, mint hogy eme felfogásnak oly alakot adjon, hogy általa a dinamikai feladatok statikaiakra visszavezethetők legyenek.

Bernoulli Jakab 1705-ben halt meg. Halálos ágyán azt kívánta, hogy sírkövére a logarithmusos spirálist és eme szavakat véssék: Eadem mutata resurgo, mely szavakkal a mondott vonal ama tulajdonságára czélzott, hogy az önmagának az evolutája.

Összes művei 1744-ben Genfben jelentek meg.

Bernoulli János 1667-ben született. Atyja kereskedői pályára nevelte, de mathematikai talentuma őt a tudományos pályára terelte. 23 éves korában francziaországi útja alkalmával megismerkedett a franczia mathematikusokkal, kik őt a mathematikai tudományok művelésére buzdították. 1692-ben visszatért Bázelbe; ekkor kezdé meg levelezését Leibniz-el, melyet haláláig folytatott. A Newton és Leibniz közötti vitában az utóbbit nagy buzgalommal védelmezte.

1693-ban Wolfenbüttelben a mathematika tanárává lett, de már a következő évben visszatért szülővárosába, hol is a mediczina doktorává avattatott. 1695-ben Gröningenben ismét a mathematika tanárává lett, s mint ilyen 1705-ben Bázelben bátyja tanszékét foglalta el.

Őt illeti a dicsőség, hogy a híres Euler tanítója lehetett. Meghalt 1748 jan. 1-én Bázelben.

Nagyobb munkát nem írt; értekezéseit a tudományos folyóiratokban tette közzé; Cramer azokat összegyüjté s

442

1742-ben Genfben kiadta (4 köt.); a Leibniz-czel váltott levelezése ugyanott 1745-ben jelent meg (2 kötetben).

János tudományos tevékenysége nagyon sokoldalú volt. Említettük, hogy ő és bátyja voltak azok, kik a felsőbb kalkulust kiképezték, hogy ő tűzte ki a brachystochron problémáját. Jakab, eme probléma egyik megfejtője, viszont az isoperiméteres vonalak problémáját adta föl öcscsének, melyet az utóbbi helytelenül oldott meg s Jakab-nak a Journal des Savans-ban 1698-ban közzétett észrevételei a két testvér között eleintén tudományos, de később személyes harczot indítottak meg, mely harczban János épen nem játszotta az engedékeny fél szerepét, sőt Leibniz-et és l'Hopital-t sem kímélte haláluk után.

A mondottakon kívül foglalkozott még a húrok mozgásának elméletével, a barométer alkalmazásaival, az izommozgás fizikai elméletével, az emberi test tömegének gyarapodása és fogyatkozásával s végre az asztronómiával. Az utóbbi tárgyban különösen kitűnt két értekezése által, melyekben a bolygók ellipszises pályáit s ezek hajlásait tárgyalta.

E két nagy mathematikusnak nagyszámú utódai és rokonai közül még sokakat megillet az a dicsőség, hogy a mathematika jeles művelői közé soroztassanak. Nem lehet czélunk, hogy a tiszta mathematika eme kiváló előmozdítóit egyenkint bemutassuk, csak arra fogunk szorítkozni, hogy előterjeszszük életét és tudományos tevékenységét annak, ki a fizikával a legtüzetesebben foglalkozott. Ez pedig Bernoulli Dániel volt.

Dániel, János második fia, 1700 febr. 9-én Gröningenben született. Öt éves korában szüleivel Bázelbe menvén, e városban a gimnáziumot végezte s ezután tanulmányait a filozófiai fakultáson folytatta. A franczia nyelv megtanulása végett egy évet a courtlary-i plébániában töltött. A mathematikába atyja és Miklós nevű bátyja vezették őt be.

Miután 1716-ban a magiszteri rangot elnyerte, atyja őt a kereskedői pályára akarta terelni. Azonban e pályának már

443

megkezdése elé is akadályok gördülvén, atyja belenyugodott, hogy az ifjú hajlamainak inkább megfelelő tudományos pályára lépjen. Dániel az orvosi szakot választotta s e végből az illető előadásokat először a bázeli, azután pedig a heidelbergi s a strassburgi egyetemeken hallgatta.

1720-ban visszatért Bázelbe s a következő évben az orvosi szigorlatot letette. Az ez alkalommal irt diszszertácziója a lélekzésről már elárulta mathematikai kiváló talentumát; látszott, hogy az orvosi pályát csak azért választotta, hogy ezen majdan megélhessen, mert addigi tanulmányai folyamában is különös szeretettel foglalkozott a mathematikával; diszszertácziójában megkísérlette a mathematikát fiziológiai feladatok megfejtésére alkalmazni.

Már ez az első munkája is sok eredetiségről tanúskodott; az előszóban kijelenté, hogy a kompilácziókat szívből gyűlöli. Ezt a tulajdonságát egész életén át megőrizte; könyvtárakhoz és terjedelmes kútfőkhöz csak ritka esetekben folyamodott.

1723-ban Velenczébe utazott, hogy ott Michelotti vezetése alatt magát gyakorlati orvossá képezze ki. Itt jelent meg mathematikai első munkája is (Exercitationes quaedam mathematicae, Venet. 1724.), melyben atyját és nagybátyját nehány olasz mathematikus támadása ellen védelmezte s egypár eredeti értekezést tett közzé.

E munkát csak olasz barátainak biztatására adta ki, mivel a nyilvános viszályokat tudósokhoz nem illő dolognak tartotta.

A mű különben megérttette a mathematikusokkal, hogy a Bernoulli-család Dániel-ben egy kiváló mathematikussal gyarapodott. Még ugyanabban az évben kinevezték őt az újonnan alakúlt bolognai intézet tagjává.

1724-ben Páduában akarta folytatni az orvosi tanulmányokat, azonban kevés híja volt, hogy egy heves láznak áldozatúl nem esett. Ugyanez évben Miklós bátyjával együtt Katalin czárnő a szentpétervári akadémiához hivta meg s mindamellett hogy Dániel-t az újonnan alapítandó génuai

444

akadémia elnöki tisztével kínálták meg, mind a ketten engedtek a meghívásnak, s 1725-ben mind a ketten megérkeztek Szent-Pétervárra. Ugyanez évben Dániel-t a párizsi akadémia részéről az első kitüntetés érte: az akadémiának erre az évre kitűzött díját ő nyerte el a homokórák szabályozását tárgyaló értekezésével. Azonban az örömet megzavarta bátyjának (kinek együttműködésével a legszebb eredményeket vélte elérhetni) kilencz hónap múlva bekövetkezett halála.

Szent-Pétervárott találkozott az ekkor 19 éves Euler-rel, ki az ő közbenjárására az akadémia adjunktusává neveztetett ki. A két fiatal tudós egymással szoros baráti viszonyba lépett, a melyet Bernoulli midőn Pétervárról távozott, levelezés által tartott fönn. Bernoulli minden alkalommal készségesen elismerte Euler szellemi fölsőségét.

Miután az akadémiával kötött szerződése lejárt, az éghajlat egészségének nem kedvezvén, a várost öt évi tartózkodása után odahagyni akarta, azonban újabb biztatások folytán 1733-ig maradt ott, mely évben János öcscsével, ki őt meglátogatni jött, Észak-Németországon és Hollandián át Párisba utazott. Elutazása előtt híres Hydrodynamiká-ját az akadémia elé terjeszté, azonban a mű csak 1738-ban jelent meg Strassburgban.

A két testvér párisi rövid tartózkodás után visszatért Bázelbe, hol Dániel az anatómia és botanika tanszékét elnyervén, előadásait 1733 decz. havában megkezdette, s mindamellett hogy az orvosi tudományokkal már hosszabb időn át nem foglalkozott, előadásai általános tetszésben részesültek.

Dániel, bár az előadott tárgyak a mathematikai tudományoktól meglehetősen távol állottak, nem szűnt meg e tudományokat buzgón művelni, miről azok a pályadíjak, melyeket 1734-től 1739-ig a párisi akadémiától nyert (számra nézve hat), fényesen tanúskodnak.

Tehetségeinek és szellemi irányzatának inkább megfelelő tanszéket csak 1730-ban kapott. Ez évben Benedict Stähelin,

445

a bázeli egyetemen a fizika tanára meghalván, a bázeli polgárok ez alkalmat felhasználták, hogy tudományos művei által európai hírű s egyénisége miatt közkedveltségű tudós iránt való elismerésüknek ünnepélyes kifejezést adjanak. Dániel-t a szokásos eljárások mellőzésével a fizikai tanszékre egyenest meghívták, külön fizetéspótlékot szavaztak meg neki s e mellett az orvosi fakultásban rangját megtarthatta. Huszonhat éven át a legnagyobb buzgalommal felelt meg tanári teendőinek; világos és szabatos előadásai nemcsak a tanulók, hanem a közönség köréből is nagyszámú hallgatóságot vonzottak.

1776 óta az aggkor mindinkább súlyosodó terhei miatt először Dániel, később pedig Jakab nevű unokaöcscse által helyettesítteté magát. Azonban evvel csak a tanári hivatása terheitől menekedett meg, mert tevékeny szelleme ezentúl is fáradhatatlanúl működött, míg 1782 márczius 17-én, 82 éves korában bekövetkezett halála munkás és eredményekben dicső életének véget vetett.

Dániel-nek érdemei méltó elismerésben részesültek. A már említettük kitüntetéseken kívül még meg kell említenünk, hogy 1747-ben a berlini akadémia tagjává, 1748-ban pedig a párisi akadémia külső tagjává (az atyja halálával megürült helyre) választatott. A párisi akadémiának tíz díját nyerte el; ily fényes eredménynyel csak híres barátja Euler dicsekedhetett. 1750-ben a Royal Society s ezután még számos társaság megválasztással tüntette ki.

Euler több ízben megkísérlette Dániel-t rábírni, hogy mint akadémikus ismét Pétervárra menjen, de ő nyugalmas állását és öreg szülőit elhagyni nem volt hajlandó. Különben, a mióta Bázelbe visszatért, atyjával nem a legjobb viszonyban volt; Euler-hez intézett leveleiben gyakran panaszkodott, hogy atyja találmányainak egy részét magának tulajdonítja, minélfogva óvakodnia kell, hogy atyja előtt tudományos kérdéseket ne vitasson. Lehetséges, hogy Bernoulli János, mivel fiai a szellemi nevelésüket legnagyobbrészt neki köszönhették,

446

műveikből egyetmást magának tulajdonított, azonban Dániel panaszai túlzottak s néha túlságos érzékenykedésről tanúskodnak.

Dániel nőtlen volt. Jótékonyságáról tanúskodik az az alapítvány, melyet húsz évvel halála előtt, az átutazó szegény tanulók javára tett.

Midőn Pétervárról visszatértében Francziaországban utazott, a postakocsiban vele utazó társával tudományos kérdések fejtegetésébe bocsátkozott. Az útitárs látván, hogy kiváló fiatal tudóssal van dolga (Dániel ekkor 34 éves volt), nem állhatta meg, hogy nevét meg ne kérdezze. Bernoulli magát megnevezvén, az útitárs azt hitte, hogy e híres név említésével őt csak rá akarja szedni, s a viszont-kérdésre azt válaszolta, hogy őt meg Newton-nak hívják. Azonban csakhamar meggyőződött, hogy valóságos Bernoulli-val van dolga, tehát tréfája nem volt helyén. Az utitárs a párisi akadémia Trant nevű adjunktusa volt.

König Sámuel mathematikus egy ízben Bernoulli-nál ebédelvén, bizonyos önhittséggel emlegette, hogy egy nehéz feladatot fejtett meg. Ebéd után Bernoulli barátját avval lepte meg, hogy a szóban forgó feladatnak sokkal egyszerűbb kész megfejtését mutatta be.

Dániel a két adomát különös szeretettel emlegette.[265]

II.
Az eleven erők megmaradásának elve.

Bernoulli Dániel főmunkája a Hydrodynamika,[266] az első mű, mely a folyós testek mechanikáját egy általános elvre támaszkodva az analizis segítségével tárgyalja. Az elv, melyre

447

Dániel a hidrostatikát és hidrodinamikát egyaránt alapította, az eleven erők elve volt. Dániel a legkevésbbé sem törődött azokkal a metafizikai elmélkedésekkel, melyeket Leibniz ez elvnek diskussziójában előtérbe tolt, s a melyekben Bernoulli János is részt vett. János, kinek gondolkodási módja, a Leibniz-ével különben is nagyobb rokonságban volt, mint bármelyik Bernoulli-é, az eleven erőkről alkotott képzeletében mindenekelőtt az ok és okozat egyenlőségét tartotta szem előtt, elannyira, hogy majdnem nyíltan kijelenté, hogy az eleven erők megmaradásának törvényét bebizonyítani akarni annyi volna, mint azt elhomályosítani.[267]

Dániel, nem törődve a metafizikai értelmezésekkel, szigorúan ragaszkodott a Huyghens felfogásához. Hogy valaki még az "eleven erő" kifejezésen sem ütközhessék meg, a szóban forgó elvet a tényleges esés és a lehetséges emelkedés között fönnálló egyenlőség-nek nevezte.[268]

E fontos törvény fejlődésének történetében Dániel-nek kiváló szerep jutott. Először is felismerte a törvény általános érvényét, mert avval a mechanika oly ágait tárgyalta, melyekben az előtt soha sem alkalmaztatott; másodszor pedig átlátta, hogy ez a törvény egy az egész fizikára kiterjeszkedő általánosabb törvénynek csak a súlyos testek mechanikájába tartozó különös esete. Abban az értekezésben, melyet 10 évvel a Hydrodynamika megjelenése előtt a berlini akadémia értekezései között kiadott, az eleven erők megmaradásának általános felfogott elvéről mint a természet egyik nagy törvényéről szól, de a helyett, hogy a tünemények okai közötti elvi összefüggést keresné, csak arra szorítkozik, hogy a törvényt tágasabb téren alkalmazza.[269] Kiválóan fontos az, hogy Dániel az elv alkalmazásában a változó erőket is vizsgálatai körébe vonta, s föltünő,

448

hogy az oxidáczió chemiai erélyét (a Hydrodynamika-jában) mechanikai erély szerint becsüli.[270]

Dániel világosan átlátta, hogy az eleven erő, mint ilyen, valamennyi mechanikai proczesszusnál elveszhet, a mi azonban csak a testek fizikai szerkezetének tulajdonítandó, a mennyiben példáúl a testek szivóssága, a surlódás, stb. az eleven erő egy részét fölemészti, de azért a kísérleti eltérések nem bizonyítanak a törvény általános érvényessége ellen.

Az eleven erők törvényét lényegében véve már Huyghens alapította meg; a Bernoulli-ak csak az elv általános érvényének kimutatására működtek közre. János a mozgó rendszer részei között fönnálló statikai kapcsolatot vette figyelembe s ez által előkészítette a d'Alembert elvét, Dániel pedig az elvet a mechanikának az ideig nem tárgyalt ágaira alkalmazta. Nem maradt egyéb hátra, mint hogy az elv általánosságának és jelentősségének megfelelő analitikai formulázást kapjon. Ez pedig megtörtént a lángeszű Lagrange által, ki az eleven erők elvét a dinamika egyik főtételének rangjára emelte.

III.
A hidrodinamika alaptétele. - A gáz-elmélet.

Említettük, hogy Bernoulli Dániel a hidrodinamika tárgyalásának kiinduló pontjaúl az eleven erők elvét vette föl. Elmélkedéseit itt nem reprodukálhatjuk, s csak a folyadékok kifolyásának megvizsgálásánál kapott főeredményt akarjuk fölemlíteni. Bernoulli Dániel tétele, mely az egész hidraulikának alapja, így fejezhető ki: valamely mozgó folyadék-részecskének bizonyos vízszintes síktól számított magasságából, a reá gyakorolt nyomásnak megfelelő magasságból, és a sebességének megfelelő szabadesési magasságból képezett összeg állandó magasságot képvisel. E tétel csak akkor áll, ha fölteszszük,

449

hogy nem szívós folyadékkal van dolgunk és hogy minden egyes ponton minden egyes pillanatban ugyanaz a sűrűségű és sebességű s ugyanakkora nyomásnak kitett folyadékrészecske folyik át.

E tételt a folyadékok kifolyására alkalmazva, kapjuk a Torricelli tételét; e tétel kimagyarázza a folyadékok által a csövek oldalfalára gyakorolt nyomáskisebbedést, ha a folyadék mozgásban van. Különben ez utóbbi tényt Bernoulli Dániel már Hydrodynamikájá-nak megjelenése előtt 1726-ban fejtegette. A légnemű testek mozgásánál föllépő hasonló tünemények csak az újabb időben vizsgáltattak meg s alkalmaztattak gyakorlatilag is, bár Hawksbee-nek az a kísérlete, melylyel a szelek befolyását a barométerállásra megmagyarázni akarta, lényegében véve, a nyomás ily módon való kisebbedésének kísérleti bebizonyítása volt.

A Bernoulli Dániel tétele új elvet nem hozott be a mechanikába, de a hidrodinamikát alapvető tétellel gazdagítván, nagy mértékű haladásnak egyengette útját.

Dániel a Boyle- vagy Mariotte-féle törvény elméleti bebizonyítása által alapját vetette a gázok elméletének, s hozzájárult a hő mozgáselméletének megalapításához. Emez érdemeit a föltüntetésre annyival is inkább méltóknak tartjuk, mivel azok hosszú időn át ignoráltattak s csak a jelen században, midőn a mechanikai hőelmélet a testeknek (különösen pedig a légnemű testeknek) fizikai szerkezetét napirendre tette, részesültek kellő figyelemben.

Dániel a gázok két tulajdonságával tisztában volt: először, hogy a Mariotte törvényét követik; másodszor, hogy a hőtől kiterjednek, bár a kiterjedés törvényét nem ismerte. Az ő föltevése pedig az volt, hogy a gázok molekulákból alkotvák s hogy ezek a molekulák minden képzelhető irányban mozognak; a gáz feszítő erejét molekulái mozgásának köszönheti, a mennyiben a molekuláknak a falakra gyakorolt lökései összegét feszítő erőnek tekinté.

450

Bernoulli, hogy a gáz térfogata és feszítő ereje közötti kapcsolatot kimutassa, először is geometriailag megvizsgálja, hogy mily módon változik az ütköző molekulák száma a térfogat változásával, azután pedig, hogy az időegységben végbemenő ütközések száma mily viszonyban van a térbeli méretekkel; mármost avval a föltevéssel, hogy a feszítő erő változása az ütköző molekulák számának és az ütközések számának változásával arányos, eredményül a Mariotte törvényét kapja.

Eme dedukcziókat a Hydrodynamika X-ik fejezetében terjesztette elő,[271] s figyelembe vette a gázmolekulák térfogatát is, de az eredményeket csak arra az esetre alkalmazta, midőn a gázmolekulák térfogatának összege az általuk betöltött egész térhez képest elenyésző csekély. Minthogy azonban ez a föltevés minden megszorítás nélkül meg nem állhat, következik, hogy a gázok a Mariotte törvényétől eltérnek, még pedig annál inkább térnek el, mentül kevésbbé lehet a molekulák térfogatát az összes térfogathoz képest elhanyagolni. Ennélfogva a Bernoulli föltevése épen tökéletlenségénél fogva előre láttatta a Mariotte törvényétől való eltéréseket.

Bernoulli tudta, hogy ha a gázokat állandó térfogat mellett melegítjük, feszítő erejük szintén növekszik. Hogy e tényről számot adjon, megint csak azt tételezi föl, hogy a feszítő erő az időegységben ütköző molekulák számától és az ütközések számától függ; de most, mivel az előbbeni szám állandó, a feszítő erő csak az ütközések számával változhatik. Mivel pedig a lökések ereje arányos a molekulák tömegének és sebességének szorozmányával, az ütközések száma pedig arányos a molekulák sebességével, következik, hogy az összes hatás arányos a molekulák sebességének négyzetével. Látni való, hogy Bernoulli-nak csak a melegség és a mérséklet között kellett volna különbséget tenni, s a modern gázelmélet készen lett volna.

Bernoulli Dániel elméletét kortársai vagy épen nem

451

értették, vagy félre értették. Újabb időben, midőn a gázok mechanikai elmélete bővebb vizsgálatok tárgyává lett, kiderült, hogy már Bernoulli előtt mások is, nevezetesen Gassendi, Boyle, Parent és Herman foglalkoztak a gázok ilyes elméletével. Miként lehetett tehát, hogy Bernoulli elmélete korára nézve egészen terméketlen maradt? Csak úgy, hogy Bernoulli elődjei a dolog lényegétől oly messzire maradtak, hogy a következő korban Bernoulli elmélete egészen új volt. Mivel pedig számos eset bizonyítja, hogy a korukat megelőző találmányok, mint a fejlődés folytonosságába nem illeszkedők, extenzív haladást nem hoznak létre: hatástalan maradt a Bernoulli elmélete is, mely nagyon is nagy lépés volt a tudománynak oly ágában, mely akkor még pólyáiban feküdt.

A jelen században Herapath angol chemikus és Joule a Bernoulli-éihez hasonló, de korántsem világosabb eszmékkel léptek föl. A jelenlegi mechanikai gázelmélet a berlini Krönig-től[272] és Clausius-tól[273] ered. E fizikusok nem hivatkoznak Bernoulli-ra, sőt Clausius, ki a szóban forgó tárgyról nagyon sokat írt, nyíltan kijelenté, hogy a régibb fizikusok iratait nem ismerte. Ha fölteszszük is, hogy az újabb vizsgálatok a Bernoulli-étől valóban egészen függetlenek, nincs okunk, hogy Bernoulli érdemei iránt teljes elismeréssel ne adózzunk.

IV.
Akusztikai vizsgálatok. - Brook Taylor.

Bernoulli Dániel az említetteken kívül a fizikának más ágaival, nevezetesen az akusztikával is foglalkozott. Műveire mindenütt rásütötte ugyan mathematikai kiváló szellemének bélyegét, de eredményei nem mindig dicsekedhetnek a szaba-

452

tossággal, mely eddigelé ismertetett dolgozatait jellemzi. Már említettük, hogy a barométeres magasságmérésre helytelen képletet vezetett le, mindamellett hogy Halley az ő képletét akkor már közzétette volt.

Sokkal jelentősebb az ő részvétele a húrok mozgásának elméletében, mely tárgy korának legkiválóbb mathematikusait foglalkoztatá.

A rezgő húrok elmélete a XVIII-ik század elejéig lényegében véve ugyanazon a fokon állott, melyre azt Galilei és Mersenne vizsgálatai emelték, s valószínű, hogy az akusztikának eme nevezetes ága még tovább is meg nem érdemelt mellőzésben részesült volna, ha a fizikusok figyelmét a híres Brook Taylor vizsgálatai föl nem költik. Taylor (1685-1731), kinek nevét a róla elnevezett formuláról mindenki ismeri, a ki a felsőbb elemzés kurzusát hallgatta, a húrok mozgását is mathematikai vizsgálatainak körébe vonta. Kevesebben tudják, hogy a húrok hangjának magasságát kifejező formula ép oly joggal volna Taylor formulájának nevezhető, mint a felsőbb elemzésbeli formulája.

Taylor akusztikai formuláját először 1713-ban a Phil. Transactions-ban tette közzé, azután pedig a Methodus incrementorum, Lond. 1715. czímű művébe sorozta.

Taylor formulája azt mondja, hogy a húrok rezgési számai, tehát a hang magassága arányos a feszítő súly négyzetgyökével és fordított viszonyban van a húr hosszúságával, vastagságával és sűrűségének négyzetgyökével; tehát a formula magában foglalja mindazokat az egyes szabályokat, melyeket Galilei és Mersenne vezettek le.

Az ide vágó mathematikai vizsgálatok megindítására nézve még hathatósabb volt Taylor-nak az az állítása, hogy a rezgő húrnak czikloisos alakja van, mert a rezgések isochronizmusát csakis eme föltétel mellett tartotta lehetségesnek. d'Alembert ezt a téves föltevést, melyet különben Bernoulli János is elfogadott, elvetette, s kimutatta, hogy az isochronizmus fölté-

453

telének számtalan görbe vonal tesz eleget. Evvel a vita koczkája el volt vetve. A kérdéssel a legkiválóbb mathematikusok, mint Euler, Bernoulli Dániel, Lagrange és Riccati foglalkoztak. Bernoulli Dániel azt állította, hogy a húr alakja megegyezik a trochoid-vonaléval. Mindamellett hogy a nevezett mathematikusok teljesen megegyező eredményekre nem jutottak, a rezgő húrok elméletét, a mennyire csak lehetett, mégis minden irányban kifejtették, minélfogva a XIX-ik századnak ezen a téren nem sok tenni valója maradt.

De nem csupán a rezgő húrok, hanem egyéb rezgő testek törvényei is megvizsgáltattak. Ez irányban a legtöbbet tettek Riccati, Euler és Bernoulli Dániel. Az utóbbi különösen a rezgő pálczák és légoszlopok elméletével foglalkozott. Vizsgálatai annyira mathematikai jelleműek, hogy elemzésüket itt mellőznünk kell, de mégis szükségesnek tartottuk, hogy említést tegyünk róluk, mert e nélkül a kép, melyet a kiváló férfiúról rajzoltunk, egy jellemző vonás híján maradt volna.

Irodalom

Athenae Raurice, sive Catalogus Professorum Academiae Basiliensis

1460-1778, Basil, 1778.

Act. Helvet

. I.

A. J. van der Aa, Biographisch Woordenboek der Nederlanden, Haarlem, 1852-60.

Condorcet, Lobrede auf Daniel Bernoulli, übers. Von Daniel Bernoulli II. Basel, 1787.

Biogr. universelle

.

Holzhab, Suppl. zum allgem. Helvetisch-eidgenossisch. Lexicon, Zürich, 1747-65.

Merian, Die Mathematiker Bernoulli, Jubelschrift, Basel, 1860.

454

WATT

Ha korunknak politikai és társadalmi viszonyait - hogy messzire ne menjünk - csak a múlt századéival is összehasonlítjuk, akkora különbséget találunk, hogy lehetetlen volna, hogy azt rendkívüli eseményeknek ne tulajdonítsuk.

Emez események kettőre vezethetők vissza: a franczia forradalomra és a természettudományok szülte technikai találmányokra.

A franczia forradalom, mely a politikai és társadalmi viszonyok morális átalakulását idézte élő, a szellem általános emelkedésének eredménye volt, s az által, hogy az emberre vetett békókat lerázta s az ember jogait beláthatatlan időkre biztosította, az emberi nem szebb jövőjének egyik alapkövét vetette meg. Ellenben a technikai találmányok a társadalom materiális viszonyait változtatták meg, még pedig gyökeresen változtatták meg.

Midőn eme tényeket rendkívülieknek neveztük, a rendkívüli szót nem csodálatos és természetfölötti értelemben vettük. E tények, mint minden nagy dolog, az emberi művelődés fejlődése által hosszú idők óta készíttettek elő, valamint nem tagadhatjuk azt sem, hogy a morális és materiális átalakulások egymásba sokféleképen fűződtek s egymást sokféleképen támogatták.

Ha a fizikai törvényeken alapuló technikai találmányokat, melyek az említettük rendkívüli hatást szültek, számra nézve

455

korlátozni akarnók, vagy épen, ha a sok nevezetes találmány közül az eldöntő szerepet egynek akarnók tulajdonítani: az elsőség kétségen kívül a gőzgépet illetné meg. Mint minden nagy találmányt, mely az emberi nem tevékenységében forradalmat idézett elő, úgy a gőzgépet is, évszázadok szellemi munkája készítette elő, s a tökéletesedés különböző fázisait itt is épen úgy különböztethetjük meg, mint minden más találmánynál. S ha a gőzgép történetében mégis csak egy férfiúnál; Watt-nál, állapodunk meg, ezt nem azért teszszük, hogy az elődök érdemeit a tökéletesség magasabb fokával szemben kisebbítsük, hanem azért, mivel az érdem koszorúja első sorban azt illeti meg, ki az elődök homályos eszméit életképesekké s igazán gyümölcsözőkké tette.

Maga a gőzgép új törvényekkel vagy új elvekkel nem gyarapította a fizikát. Midőn Watt a szó modern értelmében vett igazi gőzgépet feltalálta, ismeretes fizikai tényekkel, a gőz feszítő erejével és a levegő nyomásával volt dolga. S valóban, midőn őt a fizika elsőrangú művelői közé sorozzuk, nem is kell, hogy szükségképen a gőzgépre gondoljunk. Ellenkezőleg, Watt tudományos szelleme az, mely nemcsak a gőzgépet emelte a tökéletességnek addig el nem ért fokára, hanem a természettudományok fogósabb kérdéseinek megvitatásában is jelentős nyomokat hagyván hátra, neki a tudomány történetében díszes helyet vívott ki.

Szólhatnánk még arról, hogy Watt gépe hány millió munkás kéznek lett helyettesítőjévé vagy inkább megteremtőjévé; szólhatnánk a számtalan iparágról, melyek keletkezésüket és létezésüket a gőzgépnek köszönhetik; szólhatnánk az anyagi jólétnek újonnan megnyitott számtalan forrásáról s arról, hogy a közlekedés eszközeinek gyökeres átalakítása által az emberi szorgalom gyümölcseinek értéke miként növekedett s az emberiség boldogítását gátló választó falak miként rontattak le: mivel nem akarunk már százszor elmondott dolgokat ismételni, helyesebbnek tartjuk, ha minden ilyes bevezetés nélkül hozzá

456

fogunk ama férfiú életének és tevékenységének ismertetéséhez, ki magának az utókor háláját mindenkorra biztosította.

I.
Watt ifjúsága. - Watt a glasgowi egyetem mechanikusává lesz.

James Watt 1736. jan. 19-én Greenockban, Skótországban született. Atyja, kit szintén James-nek hívtak, a greenocki községi tanács tagja, rendkívül tevékeny ember volt. Mint hajóliferáns, építkezési vállalkozó és kereskedő egyaránt gondoskodott, hogy vagyonát gyarapítsa, de e mellett egyáltalában nem feledkezett meg a közjó előmozdításáról, miért is polgártársai tiszteletét és szeretetét teljes mértékben vívta ki. Az öreg Watt csak 1782-ben, 84 éves korában halt meg, minélfogva szorgalma, mint követésre méltó példa, hosszú időn át lebeghetett fia szemei előtt.

Az ifjú Watt oly gyönge testalkatú volt, hogy a greenocki elemi iskolát sem látogathatta rendesen. Különben is az első oktatásban szüleitől részesült; anyja olvasni, atyja pedig írni és számolni tanította. Az iskolán kívül töltött idejét tetszése szerint használhatta föl, mivel atyja a gyermek gyönge testalkatára való tekintetből őt a tanulásra nem szorította. Azonban a gyermek Watt-nak már játékai is elárulták a fényes jövőt, mely reá várakozott. Az atyjától kapott szerszámokkal játékszereit szétszedegette s aztán újra összeállította, s új játékszereket is készített; az elektromos gép, melyet maga állított össze, iskolatársainak és rokonainak figyelmét méltán vonta magára.

A rokonok egyébiránt nem sokat tartottak a gyermeknek e fajta szórakozásairól. Nagynénje egy ízben nagyon megdorgálta, mivel szabad idejét avval töltötte, hogy egy thea-forralónak födelét többször levette és visszatette, hogy a kiáramló gőzbe tartott ezüst kanálról a cseppekké összesűrűsödött gőzt összegyüjtse. A rokonok az ifjú Watt szórakozásaiból csak a lustaságára következtettek, ellenben az atyja elég előre látó

457

volt, hogy gyermekének játékaiban fényes találmányok előfutóit lássa. S valóban, a kondenzátor feltalálása eszünkbe juttatja Watt gyermekkori kísérletét a thea-forralóval; a gőz megsűrítése egyike a legfontosabb elveknek, melyek a gőzgépek javításánál alkalmaztattak.

Azonban az ifjú Watt szellemét nemcsak az olyan dolgok vonzották, melyeknek a mechanikához és a fizikához több-kevesebb közük volt, mert különös szeretettel olvasta a történelmet s egyes históriák elbeszélésében nagyon ügyes volt. Tanúskodik erről az a levél, melyet Marion Campbell asszony, Watt ifjúkori játszótársa írt s a melyet Arago a következőkben idéz:

"Wattné asszony egy glasgowi utazása alkalmával James fiát egyik barátnéjára bízta. Néhány hét múlva visszatért, de nem is sejtette azt a különös fogadtatást, mely reá várakozott. A barátné, alig hogy őt megpillantá, így szólott: Asszonyom, vigye vissza fiát Greenockba; nem tűrhetem tovább az izgatott állapotot, melyet fia okoz; az álmatlanság már egészen elgyöngített. Minden este, midőn a lefekvés ideje közeledik, az Ön fia mindig valami társalgást kezd, s ez alkalmat ad neki arra, hogy abba valamely elbeszélést szőjjön; ezt követi egy második, egy harmadik és így tovább. Ezek az elbeszélések, akar komolyak, akár tréfásak, nagyon érdekesek és megragadók, és az egész család oly figyelemmel hallgatja, hogy a légy röpülését is meg lehetne hallani. Így aztán az egyik óra a másik után múlik, de másnap alig tudok állani a gyöngeségtől..."[274]

Látni való, hogy James-nek nagy hajlama volt a históriához. De ez még nem volt minden: kirándulásai Skótország hegyei közé megismertették vele a szabad természet szépségeit; botanikai és mineralógiai ismereteit a szabad természet tanulmányozásával egészítette ki, s ha egészségi állapota nem engedte meg, hogy a szülői házat elhagyja, chemiával és fizikával fog-

458

lalkozott. Az utóbbi tudományba őt a S'Gravesande műve, az Elements of natural philosophy vezette be. Végre az orvosi és sebészi munkákat, melyek a keze ügyébe akadtak, valóságos szenvedélylyel tanulmányozta; beteges állapota miatt az e fajta könyvek őt kétszeresen érdekelték.

A mondottak után, ha előre nem tudnók, hogy Watt melyik pályán örökítette meg nevét, szinte kiváncsiak lehetnénk, hogy miféle pályára szánta magát. Azt hihetnők, hogy talán a históriát, a botanikát, a mineralógiát, a fizikát vagy végre az orvosi tudományt választá életének hivatásáúl. A skót szokások szerint a fiúk egyikének az apa mesterségét kell követnie. Szerencse, hogy James-nek egy öcscse volt, ki az atyja üzletének vezetését magára vállalta, tehát James pályáját szabadon választhatta. James pedig a föntebb elősorolt tudományok mindegyikét mellőzve, 1755-ben Londonba ment s itt John Morgan mathematikai és nautikai műszerkészítő műhelyébe szegődött.

Egy év lefolyása alatt a műszerkészítésben oly ügyességre tett szert, hogy önálló üzlet nyitása végett Glasgowba ment.

A glasgowi czéhek az ifjú Watt-ot nem találták feljogosítva arra, hogy önálló üzletet alapítson, mert ősi jogaikra támaszkodva, a műhely megnyitását kereken megtagadták. Watt tehát már pályája kezdetén hajótörést szenvedett volna, ha szerencséjére a glasgowi egyetem magát közbe nem veti. Robert Simson, a régi mathematikusok iratainak kiadója, Adam Smith, a híres nemzetgazda, végre a híres Black, a rejtett hő és a szénsav feltalálója, az alig 21 éves mechanikust pártfogásukba vették s nekik köszönhető, hogy az egyetem őt mechanikusává kinevezte s mint ilyennek megengedte, hogy az egyetemi épületek egyikében kicsiny műhelyt állítson föl.

A neveztük kiváló férfiak csakhamar átlátták, hogy nem csupán ügyes mechanikussal van dolguk, hanem fölismerték magasabb szellemi értékét is s vele baráti viszonyba léptek. Az egyetem növendékei szerencséjüknek tartották, ha Watt-al

459

érintkezhettek s a Watt kicsiny műhelye olyan akadémia-féle lett, melyben Glasgow jelentős személyiségei összejöttek, hogy a tudományoknak, az iparnak és a művészeteknek kérdéseit tárgyalják.[275]

Az ilyen fényes társasággal való érintkezés Watt-ot folytonos önművelésre buzdította. Nappal a legkényesebb szerkezetű műszerek készítésével, éjjel pedig elméleti vizsgálatokkal foglalkozott. Az utóbbi irányú tevékenységének tulajdonítandó, hogy olyan eszközöket is készíthetett, milyeneket tőle a legkevésbbé sem lehetett várni; a többi között egy orgonát készített; mely nemcsak hogy mechanikai szerkezete dolgában múlta fölűl a régieket, hanem a harmónia törvényeinek is annyira megfelelt, hogy a szakértők bámulatát e tekintetben is magára vonta.

A glasgowi egyetem gyűjteményeiben egy Newcomen-féle gőzgép kicsiny mintája volt, melyet Anderson, a fizika tanára, javítás végett Watt-nak átadott.

Ez időtől kezdődik Watt életének legfényesebb korszaka: a kicsiny gép kijavítása elég alkalmat adott a kitűnő mechanikusnak, hogy a gőzgépet a tökéletességnek addig nem ismert fokára emelje.

Hogy azonban Watt érdemeit illendőképen méltathassuk, életrajzát itt meg kell szakítanunk. Ismerkedjünk meg előbb ama lánczolattal, melynek utolsó szeméhez Watt találmányainak dicsősége fűződik.

II.
A régi gőzgép története.

A gőzgép a szó legtágasabb értelmében olyan gép, melynek mozgását a gőz feszítő ereje idézi elő. Ez az általános definiczió, épen az általánossága miatt, a gőzgép történetének megírását nagyon megnehezíti.

460

Első pillanatra különösnek látszik az az állítás, hogy valamely találmány eredetét csak azért nehéz kifürkészni, mivel a találmány definicziója nagyon általános; azonban a dolog közelebbi megvizsgálása után azt tapasztaljuk, hogy ama vitában, mely az újabb korban a gőzgép eredete körül folyt, végtére minden arra lyukadt ki, hogy az egyik vagy másik állítólagos feltalálónak készüléke megérdemli-e a gőzgép nevet vagy sem.

A gőzgép fontossága hozza magával, hogy három nagy nemzet: az olasz, a franczia s az angol egyaránt törekedett, hogy a találmány dicsőségét a magáénak vitassa. A történelmi vizsgálatok pedig azt tüntették ki, hogy a feltalálás dicsősége vagy senkit, vagy nagyon sokakat illet meg. De mivel a vizsgálatok előre kitűzött czélja mégis csak az volt, hogy egy eredeti feltalálót mutassanak föl, nem kell csodálkoznunk, hogy a gőzgépnek egy feltaláló helyett egy egész sereg feltalálója van. Ide járul még az a körülmény, hogy némelyek már azokat is megtisztelik a feltaláló nevével, kiknek a gőz feszítő erejéről először voltak fogalmaik, minélfogva a gőzgép története is az ókor homályában vész el.

A skolasztikus felfogás, mint sok más dolgot, úgy a gőzgépet is Aristoteles-re vezette vissza.

Mi köze van Aristoteles-nek a gőzgéphez? kérdhetné valaki jogos kiváncsisággal. Aristoteles szerint a földrengés az által keletkezik, hogy a föld belsejében a víz hirtelen gőzzé, azaz tulajdonképen levegővé változik, s ez a levegő megrengeti a földet. Ennyi az egész.

Az ókor összes igényei a Hero aeolipiljára redukálódnak. Ez a készülék, mely K. e. 120 körűl lett először ismeretessé, lényegében véve egy üres golyó, melybe két, egymással szemközt fekvő s ugyanabban az értelemben meggörbített cső van forrasztva; maga a golyó a csövek irányára függélyes tengely körűl foroghat. Ha a golyóba vizet öntünk s felforraljuk, a csöveken kiáramló gőz reakcziója miatt a golyó forogni kezd. Ha tehát azt a készüléket, melyet a gőz közvetetlen reakcziója

461

hajt, gőzgépnek nevezzük, akkor ennek feltalálójául Hero-t kell elismernünk.

Különben Hero megmutatta, hogy a megmelegített golyó akkor is forog, ha víz nincs benne. Ez esetben a kiáramló meleg levegő idézi elő a mozgást.

Egy későbbi, de ugyancsak az ókorba tartozó esemény szintén a gőz feszítő erejének ismeretéről tanúskodik.

I. Justinian császár idejében történt, hogy Antheminus, a Zsófia templom híres építője, valami fal miatt összeveszett szomszédjával, Zeno szónokkal. Az előbbeni, hogy a törvényszék hozta igazságos, de reá nézve kedvezőtlen ítélet miatt a szomszédján boszút álljon, házának pinczéjében gőzkazánokat állított föl, s ezekből a gőzt hosszú csövekkel a Zeno házába, a gerendák közé vezette. A végeiken elzárt csöveket a gőz szétvetette, minek következtében a ház annyira megrendült, hogy a szörnyen megijedt tulajdonos azt hitte, hogy a föld reng.

E mondának a gőzgéphez vajmi kevés köze van ugyan, de azért mégis belekerűlt a gőzgép történetébe. Ugyanebbe a kategoriába tartozik egy másik monda is, mely szerint a teutonok istene haragját avval nyilvánította, hogy a tiszteletére emelt bálványszobor gőzt okádott. A szobrot a XVI-ik század közepe táján a Kyffhäuser hegyen fekvő kastély földalatti kápolnájában találták, s szerkezetéből az is kitűnt, hogy az isten mi módon nyilvánította haragját. A fémszobornak, az úgynevezett Püsterich-nek üres fejébe vizet töltöttek s ezt ugyancsak a szobor fejébe tett szénnel felforralták. A gőz a szobor szájába vert faéket durranás kíséretében kilökte s ezután az egész környék felhőbe borúlt. Arago lehetségesnek tartja, hogy a bálványnak ezt a csodálatos szerkezetét nemcsak az ó-germán papok, hanem még a középkori szerzetesek is hasznukra fordították.

Fölemlíthetnénk még néhány ó- és középkori észleletet, melyek a gőz feszítő erejéről s esetleg romboló hatásáról tanúskodnak. De mivel ezeknek a gőzgéphez vajmi kevés közük van,

462

bátran mellőzhetjük. Bizonyos nevezetességre vergődött a franczia Gerbert-nek (II. Sylvester pápa) a rheims-i székesegyházban felállított gőzorgonája. Itt a gőzkazánnak nem volt egyéb feladata, mint hogy a fujtatót pótolja, mert a sípokat a gőzáram szólaltatta meg; a gőznek szorosabb értelemben vett mechanikai hatása nem volt.

Arago fölemlíti, hogy Flurance Rivault, XIII. Lajos király udvarában a mathematika tanítója, 1605-ben azt tapasztalta, hogy egy vízzel megtöltött s ezután jól bedugaszolt vastag falú bomba előbb-utóbb szétrepedt, ha tűzbe dobta.[276] Arago e kísérletre bizonyos súlyt fektet, mivel az a gőz feszítő erejének megközelítő, mérésére vagy legalább is becsülésére szolgálhatott. Rivault műve (Éléments de l'artillerie), melyben e kísérletek leírvák, 1605-ben jelent meg.

Libri szerint Arago túlbecsülte a Rivault "kísérleteit". Rivault nem is beszél gőzről, hanem levegővé változott vízről.[277]

Hogy a gőznek hasonló körülmények között romboló hatásai vannak, azt a többi között az olasz Alberti már 1485-ben megjelent De Architectura seu de re aedificatoria czímű művében is fölemlíti. Szerinte a mészégetők rettegnek az olyan kövektől, melyekben levegővel megtöltött odúk vannak, mert ha eme kövek melegíttetnek, gőz képződik s a kövek szétrobbannak.[278] Továbbá Cesare Cesarino-nak 1521-ben Comoban kiadott kommentárja Vitruvius-hoz (Vitruvio tradotto da C. Cesarino) részletesen leírja az aeolipilből kiáramló gőznek rendkívüli hatásait.[279]

Az olaszok idevonatkozó ismereteiről még más szerzők is tanúskodnak. Scappi, V. Pius pápa szakácsa, füst által forgatott nyársat (molinello a fumo) használt, mint erről az Opera di

463

M. Bartholomeo Scappi, cuoco secreto di Papa Pio V

. Venet, 1570. czímű könyve tanúskodik.[280]

Mivel Arago a gőzgép történetére vonatkozó értekezéseiben[281] az olaszok érdemeinek leszállítására törekedett, Libri ismét azon volt, hogy két honfitársának, Branca- és Portá-nak annál nagyobb elismerést szerezzen.

Branca, a lorettói templom építője, a Le Macchine, Roma, 1629. czímű művében a többi között egy olyan gépet írt le, melyet szintén gőzgépnek lehetne nevezni, a mennyiben egy kazánból kiáramló gőz a mozgatandó kerékre közvetetlenűl hatott, s épen ezért, mivel a gőz feszítő erejének közvetetlen hatása (s nem a reakcziója) használtatott föl, a Branca gépe inkább megközelíti a mai gépeket, mint az aeolipil.

A mi pedig Portá-t illeti, a már említett Pneumaticorum libri III. czímű műve, mely nem egyéb, mint a Magia naturalis egyik részének kibővítése, s a melyet Escrivano 1606-ban olasz fordításban adott ki, egy fejezetet tartalmaz, melynek czíme: Hogyan lehet megtudni, hogy egy rész víz hány rész levegővé változik át,[282] s e fejezetben a következő készülék van leírva: egy mintegy félig vízzel megtöltött négyszögletes zárt edény fenekén nyílás van s ezen egy lombikforma edény nyaka oly formán van keresztül dugva, hogy a lombik nyaka a vízből kiáll; az edény tetején levő nyílásba pedig egy meggörbített cső úgy van illesztve, hogy a cső egyik szára a vízbe merül, a másik szára pedig az edényből kinyúlik. A lombikban levő víz forralása által keletkező gőzök a zárt edény vizére nyomást gyakorolván, a meggörbített csövön át kihajtják.

Porta a kiszorított víz mennyiségéből a fejlődő gőz mennyiségére akart következtetni. Nyilván való, hogy a készülék erre a czélra a lehető legalkalmatlanabb, ellenben el kell ismer-

464

nünk, hogy a készülék lényegében véve valóságos vízemelő gép. Azonban Portá-nak nem az volt a szándéka, hogy vizet emeljen, ha tehát készülékét gőzgépnek tekintenők is, Porta azt ilyennek nem tartotta.

Szólhatnánk még néhány régibb gépről, így például a Blasco de Garay spanyol kapitány állítólagos gőzhajójáról (1543), a Cardano által leírt levegő-gépről s a gőzgép történetében szereplő egyéb készülékekről, de mivel nem bizonyúlt be, hogy e gépek valaha csakugyan összeállíttattak, csak azokról fogunk szólani, melyek az újabbkori diskussziók következtében történelmi nevezetességre vergődtek.

1615-ben, tehát 9 évvel Porta említett művének megjelenése után, Salamon de Caus a Raisons des forces mouvantes czímű művében egy, a víz emelésére szolgáló készüléket írt le.

Képzeljük, hogy a vizet, mely egy Heron-lapdába van zárva, felforraljuk. A gőzök nyomása a forró vizet a lapda csövén át ki fogja szorítani s előttünk áll a Caus gépe; mert az, hogy Caus lapda helyett kazánt alkalmazott s hogy a csövet a kazán fenekébe dugta s ezután felgörbítette, a dolog lényegén mit sem változtat.

Mivel a Caus gépe magát a forró vizet emelte, a Portá-é fölött semmi előnye sincs s haladásról épen nem tanúskodik. Caus-nak érdeme legfeljebb abban áll, hogy készülékét a víz emelésére öntudatosan szerkesztette.

Még nagyobb nevezetességre vergődött Worcester angol főnemesnek[283] készüléke.

465

Worcester mint politikai fogoly a Towerben ülvén, észrevette, hogy a gőz fölvetette az edény fedőjét, melyben ebédjét főzték. A tünemény fölött elmélkedvén - a mihez elég ideje volt - arra a gondolatra jött, hogy talán a gőz feszítő erejét gyakorlatilag értékesíteni lehetne, s így egy vízemelő gépet talált föl.

Eddig a monda. Azonban Worcester-nek feltalálói nevét egy kis munkája biztosítja, mely 1663-ban A century of inventions (száz találmány) czím alatt jelent meg. A műben leírt száz találmány között van leírva az a készülék is, mely a vizet 40 lábnyi magasságra emeli. Azonban a gépezet leirása oly homályos, hogy nem csodálkozhatunk, ha Arago, persze kissé a hazafias buzgalom által is sarkalva, azt állítja, hogy a Worcester gépe a Caus-énál semmivel sem különb; e mellett a Caus gépe 48 évvel korábban publikáltatott. Arago még azt is mondja, hogy nagyon valószínű, hogy a Worcester gépe is csak úgy tervben maradt, mint a Caus-é. Ez utóbbi állítás, legalább a mi Worcester-t illeti, nem egészen helyes, mert egyes okiratok az ellenkezőről tanúskodnak.[284] A mennyire a fenmaradt okiratokból kiigazodni lehet, föltehető, hogy a Worcester gépe korántsem lehetett olyan egyszerű mint a Caus-é.

Worcester gépe, feltalálójának minden ügybuzgalma mellett sem vált ismeretessé. Így eshetett meg, hogy némelyek abban a gyanúban vannak, hogy Savery híres gépe a Worcester-félének utánzata vagy legfeljebb tökéletesítése volt. Savery kapitány, kinek életviszonyairól majdnem semmit sem tudunk, gépével 1698-ban lépett föl, s miután szabadalmat kapott, 1699-ben a gép egyik mintáját a Royal Societynek mutatta be, 1702-ben pedig külön füzetben írta le. Savery kis művét a bányászok barátjának (The miner's friend) nevezte. De a bá-

466

nyászok, mondja Arago, eme figyelem iránt nem sok elismeréssel voltak, mivel mindössze is csak egy gépet rendeltek meg; miből következtethetjük, hogy a gép csak kisebb vízmennyiségek emelésére használtatott, nevezetesen, hogy több házat és kertet vízzel látott el.

A Savery gépe minden megelőző vízemelőt mind elvi, mind pedig gyakorlati szempontból fölűlmúlt. Ez a gép nem a kazán vizét emelte, hanem a gőzt külön kazánban fejlesztette s csak ezután vezette azt abba a zárt edénybe, melyből a vizet felszorítani akarta. Ezt az edényt összekötötte egy másik edénynyel, úgy hogy mikor az első edényből a víz már kiszoríttatott, a csapok és szelepek megfelelő elhelyezése után a gőz a második edénybe tódult s ennek vizét emelte föl. De ugyanekkor az első edényt kívülről hideg vízzel leöntvén, a benne levő gőzök lecsapódtak, s ennek következtében a légnyomás egy reservoirból ismét vizet szorított bele. Ezután a víz ismét az első edényből szoríttatott ki s a gőz a másodikban sűríttetett meg, és így tovább.

Látni való, hogy a Savery gépe, mely emelő- s egyszersmind nyomó szivattyú is volt, folytonosan működött. Gyakorlati előnye abban állott, hogy a gőzt külön kazánban fejleszté; ellenben a felhasznált gőz megsűrítése új elv volt, melyet sikerrel alkalmazott. Savery még kitalált egy módszert, melynek segítségével a kazánt meleg vízzel táplálhatta; tehát a kazán megtöltése nem járt lehűtéssel, azaz hőveszteséggel. Ez pedig egyenértékű a tüzelőanyagnak megtakarításával.

A Savery vízemelője szerzőjének díszes helyet biztosít a gőzgép történetében. Csakhogy nem bizonyos, hogy Savery a gépét önállóan találta föl. A legsúlyosabb vád Desaguliers-nek (ki maga is foglalkozott a gőzgép javításával) az az állítása, hogy Savery a gépét egyenest az A century of inventions alapján állította össze, s hogy a plagiátumot eltakarja, nevezett műnek mindegyik példányát, melyet csak megszerezhetett, elégette.

467

III.
Az újabb gépek története.

Azok a gépek, melyekről eddig szólottunk, a jelenlegiektől nemcsak berendezésükben, hanem a mi bizonyára még sokkal fontosabb, működésük elveiben is annyira különböznek, hogy méltán gondolkodóba eshetünk, vajjon a gőzgépekhez számítsuk-e azokat vagy sem. A modern gőzgép ott kezdődik, a hol a gőz egy külön hengerbe vezettetvén, az által, hogy feszítő ereje a henger dugójára vagy közvetetlenül hat, vagy legalább is alkalmat nyújt arra, hogy a levegő nyomása a dugóra, mint mozgató erő, érvényesülhessen: a gőz a dugó egyenes vonalú mozgását s a kellő mechanikai kapcsolatok által az egész gépezet mozgását idézi elő.

Ha így fogjuk föl a dolgot, akkor a kezdeményezés érdeme kétségenkívül Papin-t illeti meg.

Mondottuk már, hogy e jeles férfiú tudományos pályafutását mint Huyghens segédje kezdette meg s hogy ez által alkalma volt a Huyghens tervezte puskapor-géppel megismerkedni s a légszivattyút tökéletesbíteni. Tevékenységét, még pedig fokozott mértékben, a Boyle laboratóriumában folytatta.

Nem lehet tagadni hogy a légszivattyú és a gőzgép között bizonyos kölcsönösség van; nem csoda tehát, ha Papin, miután a levegő ritkításával már tüzetesen foglalkozott, figyelmét egy másik, a légszivattyúval rokon fizikai szerkezetre fordította.

Papin Angolországból Velenczébe ment, de csakhamar visszatért s 1688-ig Londonban maradt. Ezután a hesseni landgraf szolgálatába lépett. A dicsőséget, melyet a franczia névnek gőzgépével szerzett, német földön vívta ki, mivel tervével 1690-ben az Acta Eruditorum-ban lépett föl. E dátumból kitűnik, hogy Papin tervei, melyekről azonnal fogunk szólani, jóval megelőzték a Savery gépét, s mivel Papin már régebben

468

foglalkozott a gőzgépnek, vagy legalább működésében analog gépnek eszméjével, mondhatjuk, hogy a tulajdonképeni gőzgép kezdete a tökéletesbített vízemelő gépek kezdeteivel legalább is egykorú.

Papin gépének a következő szerkezete volt: fémhengerbe vizet öntött s ezután abba szorosan illő dugót tolt; a hengert melegítvén, a víz felforrott s a gőzök a dugót majdnem a henger végéig kitolták. Hogy most a dugó visszamenjen, meg kellett szüntetni a gőz feszítő erejét, mivel ez esetben a levegő egyoldalú nyomása a dugót visszatolja. Papin ezt úgy érte el, hogy a henger alól a tüzet egyszerűen eltávolította, mi által a henger lehűlt, a gőzök lecsapódtak, a dugó alatt légüres tér keletkezett, tehát a légnyomás a dugót visszatolta. Hogy a dugónak ezt a le-föl mozgását többször ismételje, a hengert ismételve melegítenie s a tüzet el kellett távolítania.

Ha csupán a gőzgép elve lebeg szemeink előtt, tétovázás nélkül be kell ismernünk, hogy a Papin gépe igazi gőzgép, még pedig alacsony nyomású gőzgép volt. Egészen másképen áll a dolog, ha a gépnek gyakorlati oldalát tekintjük. Bővebb fejtegetések nélkül is azonnal átláthatjuk, hogy Papin eredeti berendezése mellett a dugó gyors járására, tüzelőanyag kimélésére s a gépnek egyszerű s csak valamennyire kényelmes kezelésére gondolni sem lehet.

Mindezt Papin maga is belátta, mert kijelenté, hogy a gép szerkezete különféle konstrukcziók által tetemesen javítható volna. De ő maga bár egyes javításokat végre is hajtott s kigondolta, hogy miként lehetne a dugó le-föl mozgását folytonos mozgássá átalakítani - a gépet nem tökéletesbíté annyira, hogy azt gyakorlatilag alkalmazni lehetett volna.

Azonban az eszme helyes volt, s habár a tökéletesebb kivitel érdeme nem őt illeti meg, alapvető érdemeit elfogulatlanúl senki sem tagadhatja.

Poggendorff azt fejtegeti,[285] hogy a kondenzáczió elve nem

469

kizárólag a Papin érdeme. Ez részben igaz is, a mennyiben már Savery gépe is kondenzáczióval működött, de valamely dugónak mozgatásáról még szó sem volt. Hogy azonban Hautefeuille-nek a kondenzáczióra vonatkozó eszméi, melyeket 1682-ben terjesztett elő, annyi értékkel bírnának, mint Papin-nek a valósággal keresztül vitt eszméje, ezt határozottan Poggendorff sem állítja, bár azon van, hogy az Arago magasztalásaival szemben a Papin érdemeit lehetőleg redukálja.

Papin sorsa az élet nehézségeivel küzdő számüzöttnek minden viszontagságát előtünteti. Fáradhatatlan szelleme mégis mindig nagy és merész tervekkel foglalkozott. Papin teljes öntudatában volt ama nagy eredményeknek, melyeket a gőzgép alkalmazása által majd el lehet érni. Sőt ez irányban ő maga is egy jelentős kísérletet tett: megpróbálta a gőz erejét hajók mozgatására alkalmazni. Minthogy azonban az ő hajóját a gőz által fölemelt s ezután a vízikerekek lapátjaira leeső víz hajtotta, azt gőzhajónak alig lehet nevezni.

Papin 1707-ig Marburgban mint a fizika tanára működött. Hogy mily sorsa volt élete utolsó napjaiban, arról semmi tudomásunk nincs s haláláról is csak annyit tudunk, hogy az 1714 körül következett be.

Arago találóan hozza föl, hogy az emberi társadalom mindegyik osztálya közreműködött ama gépnek létrehozásán, mely az egész emberiség javára szolgálandó vala. Valóban, ha végig tekintünk azokon, kiket eddig fölemlítettünk, azt látjuk, hogy majdnem mindegyikük az emberi tevékenységnek más-más ágában volt otthonos. A kikről most fogunk szólani, egyszerű iparosok, munkások valának; a társadalomnak ez az osztálya is kivette a maga részét.

Newcomen vaskereskedő és Cawley üveges, két anabaptista a devonshirei Dortmouth-ban, 1705-ben, tehát 15 évvel Papin első értekezésének közzététele után, egy gépet szerkesztettek, melynek eredeti rendeltetése szintén a szivattyúzás volt. E gépnél egy függélyes henger, a gőzhenger, közvetetlenül egy kazán

470

fölött állott s az utóbbival csappal elzárható cső kötötte össze. A gőzhengerbe illesztett dugónak nyele egy kétkarú emeltyűnek egyik végével (lánczczal) volt összekapcsolva; az emeltyű másik végén a szivattyú rúdja s még egy külön ellensúly csüggött; végre a gőzhengert egy hengeralakú másik edénynyel övezték körül.

Hogy a gép működjék, a kazánból a gőzhengerbe gőzt bocsátottak; ekkor az emeltyűre akasztott ellensúly a dugót fölemelte. Hogy a dugó visszafelé menjen, a gőzhenger és a kazán közötti összeköttetést a csap segítségével megszakították és a hengerben levő gőzt megsűrítették. Az utóbbit az által érték el, hogy a gőzhenger és az ezt körülövező második henger közé hideg vizet öntöttek. Mikor a légnyomás a dugót már visszaszorította, tehát az emeltyű másik végén csüngő ellensúlyt a szivattyú nyelével együtt fölemelte, a sűrítésre szolgáló vizet leereszteni s az egész eljárást egyszerűen ismételni kellett.

E gépnek, melyet azóta a Newcomen gépének neveztek, a Papin gépe fölött két lényeges jó oldala volt: először, a gőz külön kazánban fejlődött; másodszor, a gőz megsűrítése nem a tűznek egyszerű eltávolítása által, hanem a sokkal gyorsabban ható hűtés által történt. Igaz ugyan, hogy már Savery alkalmazta a külön kazánt és a vízzel való sűrítést, de ne feledjük, hogy a Savery gépe közvetetlen víz-szívó volt, holott a Newcomen gépe már dugót mozgatott, tehát esetleg más munka végrehajtására is lehetett volna alkalmazni. A Newcomen gépe már valóságos gőzgép volt.

Mivel a Newcomen és Cawley idejében a mechanikai technológia még nem volt annyira kifejlődve, hogy egészen rendes fémhengereket és légzáró dugókat készíthettek volna, úgy segítettek a bajon, hogy a dugó fölé kevés vizet öntöttek, hogy ez a víz a dugó és a henger között levő csekély hézagokat betöltse. De épen a gépnek ez a tökéletlensége egy fontos javításnak vált kútfejévé. Newcomen és Cawley egy ízben azt tapasztalták, hogy gépeik egyike sokkal gyorsabban dolgozik, mint a többi.

471

Hosszas fürkészés után kitudták eme föltünő jelenség okát. Ugyanis a dugó oldalfölülete egy kis sérülést szenvedvén, a sérült helyen a gőzhengerbe hideg víz csepegett, a mi a gőz gyorsabb megsűrítését s evvel a gép gyorsabb mozgását vonta maga után. Newcomen ez észleletből okulva, a külső hűtőt eltávolította s a gőzhengerbe hideg vizet fecskendezett. Ez által a gép mozgásának megvolt a megkivántató gyorsasága.

Mindazonáltal a gépnek még mindig megvolt az a rossz oldala, hogy a különböző csapok nyitása és zárása egy külön munkást foglalkoztatott. A munkásnak egész figyelmét kellett arra fordítania, hogy a kellő időben gőzt, aztán pedig hideg vizet ereszszen a hengerbe, hogy a hengerből a vizet egy külön csapon kiereszsze és így tovább.

Egy ízben a gép szabályozásával egy Humphry Potter nevű fiú bizatott meg. Míg ő a géppel vesződött, pajtásai játszottak. Az ifjú Potter a gépet nem merte odahagyni, de gyermeki vágya, hogy társai játékában részt vehessen, szellemét találékonynyá tette. Fölismerte, hogy az emeltyű ingásai a csapok állásaival határozott összefüggésben vannak, hogy tehát az emeltyű maga elvégezhetné a gép szabályozását. A csapok markolatait az emeltyű alkalmas pontjaival madzagokkal összekötötte; az emeltyű ingásai közben hol az egyik, hol a másik madzagot meghúzván, a gépet kézzel szabályozni többé nem kellett.

Potter találmányát a tökéletesbítés nyomban követte. A gépszerkesztők madzagok helyet szilárd rudakat alkalmaztak, a rudak helyét később még tökéletesebb regulátorok foglalták el. Azonban, hogy a gőzgép "magától" ment s hogy a fűtőn kívül más kezelőre nem volt szüksége, ezt a gyermek Potternek köszönhetjük.

Még csak azt akarjuk megjegyezni, illetőleg újra kiemelni, hogy mind a Papin, mind pedig a Newcomen gépe atmoszferás gépek valának, azaz hogy tulajdonképen a levegő nyomása volt a mozgás előidézője; a gőz csak arra való volt, hogy a levegő

472

nyomásának úgyszólván alkalmat adjon, hogy hatását érvényesíthesse.

IV.
Watt gőzgépe.

Emlékezzünk vissza Watt életének ama pontjára, midőn a glasgowi egyetem fizika-tanára őt egy Newcomen-féle gép mintájának javításával bízta meg. Evvel megtaláljuk azt a kapcsot, melylyel Watt-nak a gőzgépre vonatkozó munkálatait a gőzgépnek előterjesztett történetéhez fűzhetjük. Ez a visszaemlékezés elegendő arra, hogy Watt életének legfényesebb szakaszát mintegy előre is feltárva lássuk.

A Newcomen gépe, mindamellett hogy lényeges javításokon ment át s elméleti szempontból semmi kívánni valót nem hagyott hátra, sokáig nem tarthatta volna fönn magát. A gépnek, melytől nem csupán azt várjuk, hogy a fizika törvényei szerint szabályszerűen működjék, hanem azt is, hogy, mint munkatermelő, a költségesebb erőforrásokat kiszorítsa, nemcsak elméletileg kell hogy tökéletes legyen, hanem még a gyakorlati igények szempontjából is helyt kell állania. Hogy a Newcomen gépe ez utóbbi kivánalomnak alig-alig tehetett eleget, ezt nem nehéz belátni. Mivel a hideg vizet csak akkor volt szabad a gőzhengerbe fecskendezni, mikor a dugó lefelé-járását megkezdé, s mivel a gőz egyszerre nem csapódhatott le, a dugónak még bizonyos feszültségű gőz ellen kellett mozognia, tehát a légnyomás hatása teljes mértékben nem érvényesülhetett. De ez a bajnak csak a kisebbik része volt. A sűrítésre szánt hideg víz nemcsak a gőzt, hanem a gőzhengert is lehűtötte, minélfogva a gőz, mely a dugó fölfelé mozgásánál a hengerbe tódult, hideg helyre jutván, nagy részben lecsapódott. Ez a lecsapódás addig tartott, míg a henger falai a gőz mérsékletére fölhevültek, tehát a gőznek tetemes része kárba veszett, nem is tekintve azt, hogy eme lecsapódás következtében a gép járása nagyon meglassíttatott.

473

Látjuk tehát, hogy a Newcomen gépe a gőzzel épen nem gazdálkodott. Pedig ha meggondoljuk, hogy egy kilogramm víznek 100 fokú telített gőzzé való átváltoztatására annyi hő kell, mint a mennyivel körülbelül 500 kilogramm víznek mérsékletét egy fokkal növelhetjük: azonnal átlátjuk, hogy a gőz fejlesztésére sok, nagyon sok hő kell. Sok hőt pedig csak sok tüzelőanyagnak, tehát nagy pénzösszegnek árán lehet előállítani. Watt a Newcomen-féle gép eme hiányait azonnal fölismerte, s mivel egyszersmind belátta, hogy a gőzgép gyakorlati értéke nagy mértékben függ a felhasznált gőz mennyiségétől, első törekvése az volt, hogy a gőznek és az előállítására megkivántató hőnek mennyisége között fennálló viszonyra vonatkozó, addig még hiányzó adatokkal rendelkezzék.

Watt kaloriméteres kísérletekhez fogott. Meghatározta, hogy bizonyos mennyiségű szénnel mennyi vizet lehet gőzzé átváltoztatni; hogy mennyi gőzt fogyaszt el a Newcomen gépe, míg az emeltyűje egy teljes lengést végez; hogy mennyi hideg vizet kell a gőzhengerbe fecskendezni, hogy a gőz teljesen lecsapódjék.

Az eredmények arról győzték meg őt, hogy a Newcomen-féle gép munkája nem áll arányban a felhasznált gőz mennyiségével, tehát nem áll arányban a tüzelő anyag mennyiségével sem. Beható elmélkedés - és nem a véletlen által - arra az eredményre jutott, hogy a gép csak akkor fog olcsó munkát termelni, ha a gőz megsűrítése nem magában a gőzhengerben, hanem egy külön edényben történik: a kondenzátor fel volt találva (1765).

A kondenzátor Watt-nak legnevezetesebb találmánya.

A fecskendezés fölöslegessé vált, mert a mint a gőzhenger és az üres hűtő edény közötti összeköttetés helyreállíttatott, a gőz a hűtőbe tódult s lecsapódott, a nélkül, hogy a henger lehűlt volna. Hogy a kondenzátor mindvégig hatásos maradjon, Watt a benne összegyülemlő levegőt, meleg vizet és gőzt egy külön szivattyúval távolította el, melyet maga a gép hajtott.

474

A Newcomen gépe nemcsak a sűrítés módja, hanem egyéb hiányok miatt sem lehetett takarékos. A dugót a külső hideg levegő nyomta vissza, tehát le is hűtötte, minélfogva a dugóra is sok gőz csapódott le.

Watt a dugót a külső levegőtől egészen elzárta. Ugyanis a gőzhengernek felső végét is befödte, még pedig úgy, hogy a födélen csak a dugó nyele járhatott keresztül. A dugó most a gőzhengert két részre osztotta, s midőn lefelé kellett mozognia, Watt a dugó fölé a kazánból gőzt vezetett, mely gőz a külső levegő szerepét vállalta magára. Midőn a dugó lefelé-mozgását befejezte, a dugó alatti tért, mely a kondenzátor hatása következtében üressé lett, a dugó fölöttivel összekötötte, minélfogva a felső tér gőzének egy része a dugó alá tódult. Most a dugó mindkét oldalról egyenlő nyomásnak lévén kitéve, az emeltyűn csüngő ellensúly azt ismét fölemelte.

A kondenzátornak s a többi javításoknak haszna annyira szembetűnő volt, hogy csodálkoznunk kell azon, hogy Watt két éven át semmi kísérletet sem tett arra nézve, hogy gépét nagyban kivigye, holott várni lehetett, hogy a mint vele föllép, a Newcomen költséges gépeit azonnal ki fogja szorítani. Eme késedelem okairól akar számot adni Arago-nak következő megjegyzése: "Valamely találmány szerzőjének mindig meg kell küzdenie azokkal, kiknek érdekeit a találmány sérthetné; továbbá azokkal, kik makacsúl védelmezik mindazt, a mi régi; végre az irígyekkel. Nyíltan megvallva, a közönség többsége eme három csoport egyesüléséből áll".[286]

Watt az első nagy gépet, mely hozzája kötött várakozásoknak teljesen megfelelt, Roebuck doktornak, a carron-i híres kohók alapítójának társaságában építette. Szabadalmának két harmadáról üzlettársa javára lemondott.

Idő folytán Roebuck a vagyonának nagy részét elveszítvén, Watt, a helyett hogy más üzlettársakat keresett volna, találmá-

475

nyáról lemondott s idejét mérnöki munkálatokkal töltötte. Ezek háromszögtani fölvételek, lejtőmérések és csatornaépítések valának.

Így tartott ez 1774-ig. Bár a Watt mérnöki munkálatai minden tekintetben figyelemre méltók valának s a közjó előmozdításában jelentős részük volt, mégis sajnálnunk kellene, ha tovább is ezen a téren működött volna. Szerencse, hogy 1774 elején közelebbi érintkezésbe jött Boulton-nal, kinek a Birmingham melletti Sohoban igen híres aczélgyára volt. Boulton maga is kitűnő feltaláló volt; vállalkozó szelleme pedig nagyon alkalmas volt arra, hogy Watt-nak tevékenységét és a találmányai fontosságával arányban nem levő ambiczióját éleszsze. A két férfiú barátsága csak a Boulton halálával szűnt meg; Watt mindig a legnagyobb elismeréssel emlékezett meg azokról az előnyökről, melyeket Boulton barátságának köszönhetett.

Mivel Watt szabadalma csak néhány évre szólott, a két barát annak meghosszabbítása végett a parlamenthez folyamodott. Azonban az alsó ház számos tagja, köztük a híres Burke is, a szabadalom megnyujtása ellen nyilatkozott s a folyamodók csak barátaik buzgó közbenjárásának köszönhették, hogy a szabadalom 25 évre megnyujtatott. Ezután Boulton és Watt azonnal hozzáfogtak nagy vízemelő-gépek konstrukcziójához, s mivel az új gépek a velük egyenlő hatású Newcomen-féle gépek által fogyasztott kőszén három negyedét megtakarították, a bányavidékeken, különösen pedig Cornwallben a régi gépeket csakhamar kiszorították. Boulton és Watt minden gépért évi illeték fejében a megtakarított kőszén értékének harmadrészét kapták. Arago fölemlíti, hogy a chace-water-i bányák tulajdonosai, kik három szivattyúval dolgoztak, évenkint 60,000 franc-ot fizettek, tehát a megtakarítás csak abban az egy telepben évenkint 180,000 francra rugott.

Mennél több joga van valamely találmánynak arra, hogy az emberiség közkincsévé váljék, annál kevésbbé hajlandók az

476

egyesek a feltalálók jogait elismerni. Önzés és irigység a nagy dolgok rendes kíséröi. Miért adózzék a sokaság az egyes embernek, kit csak a találmány eszméje illet meg, hiszen az eszme később más valakiben is megszülemlett volna! Így gondolkozhattak a cornwallisi bányatulajdonosok is, mert egypár év után az évi illetékeket mindinkább növekedő huza-vonával fizették, s később kereken megtagadták. Watt és társa e miatt végnélküli pörökbe keveredtek. Mindamellett hogy ügyöknek pártfogói Angolország legkiválóbb férfiai valának s ennélfogva a pöröket rendre megnyerték, a támadások Watt-ot nagyon elkeserítették. Nem az bántotta őt, hogy az anyagi haszonélvezettől akarták megfosztani, hanem az, hogy eszméit akarták eltulajdonítani. S ha Watt anyagi érdekeinek védelmére kelt, ezt kellett tennie, mert ha azokat feladja, velük együtt eszméinek jogairól is lemondott volna.

Mindamellett hogy Watt-nak sok keserűséget kellett tűrnie, jeles barátjainak pártfogása őt új tevékenységre ösztönözte. Így jött létre a második nagy találmánya, a kettős hatásu gép. Ugyanis Watt a gépét úgy módosította, hogy a dugó fölötti gőzt többé nem a dugó alá, hanem szintén a kondenzátorba vezette, s mind a dugó alá, mind pedig a dugó fölé közvetetlenül a kazánból vezette a gőzt. E gépnél tehát tisztán a gőz volt a mozgató erő, a levegő nyomására, vagy az emeltyűn levő ellensúlyra többé szükség nem volt. A gép most már nemcsak a szivattyúzásra, hanem bármely munka végrehajtására egyaránt alkalmas volt.

Azonban az így módosított gépnek működése elé akadály gördült. A dugónak szilárd, hajlíthatatlan nyele egyenes vonalban mozog, holott az emeltyű végpontjai köriveket írnak le. Miképen kell tehát a dugónyelet az emeltyűvel összekapcsolni? A régi egyszerű működésű atmoszférás gépeknél ez az akadály nem merült föl, mivel a dugó nyelét az emeltyű végével lánczczal lehetett összekötni, de a kettős működésű gépnél a lánczot a dugónak fölfelé mozgásánál

477

- mivel nem az ellensúly emelte a dugót - használni nem lehetett.

Watt ezt a feladatot is megoldotta; s ha a megoldás találmányai között nem is a leghasznosabb, de bizonyára a legelmésebb. Négy rudat parallelogrammá egyesített s ezt a szerkezetet úgy kapcsolta a dugó nyele és az emeltyű közé, hogy míg három csúcspontja köríveket irt le, a negyedik, a dugó nyelével összekötött csúcs egyenes vonalban mozgott. A parallelogramm szabályszerű és biztos játéka Watt-ot már az első kísérlet után is nagyon meglepte. "Midőn először láttam a játékát", mondá Watt, "az újságnak teljes ingerével hatott rám, mintha csak a más találmányát szemléltem volna."[287]

A parallelogramm Watt-nak harmadik, de nem utolsó találmánya. A gőzgép, miután a tökéletesedésnek már ennyi fázisán ment át, még egy hibában szenvedett.

A ki a gőzgépet a jelenlegi rendkívüli elterjedése miatt valami mindennapi eszköznek tekinti, alig hinné el, hogy mennyi gondot adott az egy lángeszű feltalálónak, míg olyanná lett, hogy mindennapinak lehet tekinteni.

A gőzgép hibája az volt, hogy nem járt egyenletesen. A gőzgép lassúbb vagy sebesebb járása a gőzhengerbe tóduló gőz mennyiségétől s a gép által végrehajtandó munka nagyságától függ. Ha a gőz mennyisége vagy a munka nagysága (például a dolgozó géprészek be- vagy kikapcsolása által) hirtelen megváltozik, a gép járása hirtelen meglassúl vagy meggyorsúl s az alkotórészek az egyenetlen járás miatt tetemes kárt szenvednének. Watt erről az eshetőségről is gondoskodott. A gőzhenger szellentyűit egy sajátszerű készülékkel, a kormányzóval (governor) hozta kapcsolatba. E készülék, melyet jelenleg czentrifugális szabályozónak nevezünk, a gőzt a végrehajtandó munka nagyságának megfelelő mennyiségben vezeti a gőzhengerbe, s ha még helyesen szerkesztett lendítő kerékkel köttetik

478

össze, a gép járását oly egyenletessé teszi, hogy a gép a legfinomabb szövetek készítésére ép oly alkalmas, mint az izzó vastömegek idomítására.

Watt továbbá azt ajánlotta, hogy a gőz, miután a dugó útjának bizonyos részét, például egy harmadát már megtette, a kazántól elzárassék, mivel ekkor a dugó, részint a már kapott sebességénél, de még inkább a gőz utólagos kiterjedése miatt, még hátralevő útját amúgy is megteszi. Ez által elkerűltetnek a dugónak a henger felső és alsó falára gyakorolt lökései, melyeket a folytonosan áramló gőz idéz elő. Watt ezt az elvet, melyet a gőz expanziója elvének neveztek, 1769-ben állította föl, de azt gyakorlatilag csak 1776-ban alkalmazták Soho-ban. A gőzbeli megtakarítás az új találmány által akkora volt, hogy ezt a kondenzátor feltalálásával egyenértékűnek tartották.

A mondottakból eléggé kitűnik, hogy a gőzgép a Watt kezei között a tökéletességnek arra a fokára hágott, mely a múlt században egyáltalában elérhető volt. A gép, mely egy évszázaddal Watt előtt a próbák és kombinácziók nagyreményű tárgya volt, a XVIII-ik század második felében már a gyakorlati élet jelentős tényezőjeként szerepelt.

Ennyi siker bizonyára elegendő volna, hogy egy kiváló férfiú életét, mint az emberiség javára hasznosan töltöttet, az utókor előtt emlékezetessé tegye. Azonban Watt érdemei nemcsak az imént ismertetett javításokra szorítkoznak. A mondottakon kívül még számos találmány tanúskodik a gőzgép mesteréről. Tüzetes ismertetésük nagyon is messzire vezetne a technikai részletek ismertetésében; legyen elég megjegyeznünk, hogy mindegyikük jelentékenyen előmozdította a gőzgép tökéletesedését. Ha most még figyelembe veszszük, hogy a gőzgépen alkalmazott újabb találmányok eszméi - legyen elég, ha a magas nyomású gépek elvét említjük - Watt-ra vezethetők vissza, be kell ismernünk, hogy az igazán életképes gőzgépnek ő volt a megteremtője.

Ha Watt-ról van szó, mindenki önkénytelenül a gőzgépre

479

gondol, s bármennyire legyen is igaz, hogy nevét a gőzgép által örökítette meg: a tudomány és a gyakorlat emberei között egyéb találmányai által is díszes helyet foglal el. A víz összetételének feltalálása által - mert csak erről fogunk még szólani - oly érdemre tett szert, mely biztosítja őt arról, hogy a modern chemia megalapítói között tisztelettel említtessék.

V.
A víz chemiai összetétele.

A négy elem körében forgó antik felfogás a chemiai ismeretek fejlődésével mindinkább megrendült. Már az alchimisták által készített vegyületek is szükségessé tették az elemek számának szaporítását, a Boyle és van Helmont kísérletei pedig megmutatták, hogy az elemek számának meghatározása csak a vizsgálatok hosszú sora által válik lehetővé. Midőn pedig Black a szénsavat, Cavendish a hidrogént, Priestley pedig az oxigént, az ammoniakot és a só- és salétromsavat fölfedezte, a tények impozáns sokasága és a belőlük vonható következtetések a régi felfogást halomra döntötték.

A chemikusoknak egyik főfeladatává lett, hogy a különböző testek összetételét tüzetes vizsgálat alá vessék. Azonban eme vizsgálatok az öntudatos buvárlat jellemét nem mindig viselték magukon; a véletlennek még mindig volt annyi tere, hogy a legfontosabb fölfedezéseknél, mint előre számba nem vehető tényező, szerepeljen.

Ilyen eset adta elő magát a vízzel. Macquer franczia chemikus, a sèvres-i porczellángyár igazgatója, 1776-ban sajátságos észleletet tett. Rá nézve minden esetre sajátságosat, mert vele tisztába jönni nem bírt. Hideg porczellán-csészét hidrogénláng fölé tartván, azt tapasztalta, hogy a helyett hogy a csésze kormossá lett volna, - mint ez minden más lángnál történt - ott, a hol a láng érte, vizenyős folyadék rakódott reá. Ezt a vizenyős anyagot közelebbről megvizsgálván, tiszta víznek

480

találta, de az egész dologban valami különöset nem látott; "nem vette észre, hogy ujjaival egy nagy találmányt érintett".[288]

1781 elején Warltire arra a gondolatra jött, hogy az elektromos szikrának, ha bizonyos gázok keverékén átcsap, a gázok szerkezetében változást kell létrehoznia. Ő ugyan egészen más változásokat várt, mint a minők valóban létrejöttek, de előre sejtette, hogy azokat explózió fogja kísérni, mert a levegő és hidrogén keverékével végrehajtott kísérletét erős fémedényben hajtotta végre. Azonban a keletkezett vizet valami mellékterméknek, s nem oly anyagnak tekinté, melynek a mondott kísérlet folyamában szükségképen létre kell jönnie.

Priestley az 1783. apr. 21-iki értekezésében fölemlíti, hogy Cavendish ismételte Warltire kísérletét s ugyanolyan eredményre jutott. Ugyanabban az értekezésben azt a fontos eredményt tette közzé, hogy a keletkező víz súlya egyenlő az oxigén és hidrogén súlyának összegével. Cavendish kísérleteit 1781 nyarán hajtotta végre s szintén kimutatta, hogy a hidrogén explóziója súlyveszteség nélkül megy végbe. Hogy azonban a víz összetett test, azt még eme quantitatív meghatározásokból sem következtették.

Priestley a feltalált eredményt Watt-al közölte. Watt 1783. apr. 26-án így válaszolt:

"Mik az ön kísérletének termékei? Víz, fény és hő. Nem vagyunk-e már most feljogosítva azt következtetni, hogy a víz nem egyéb, mint összetétele két gáznak, az oxigénnek és hidrogénnek, melyek rejtett melegüknek egy részétől megfosztattak; hogy az oxigén nem egyéb mint víz, mely hidrogénjétől meg van ugyan fosztva, de rejtett hővel és rejtett fénynyel van összekötve? Ha a fény a hőnek csak modifikácziója, vagy csak bizonyos körülmény a hő föllépésénél, vagy a hidrogénnek egyik alkotó része, akkor az oxigén olyan víz, mely hidrogénjétől meg van fosztva és rejtett melege van."[289]

481

Arago, ki a Watt jogait eme nyilatkozatra alapítja, fölemlíti, hogy Priestley a Watt levelét több londoni tudósnak megmutatta s ezután a Royal Society elnökének, hogy azt a társaság egyik gyülésén előterjeszsze, átadta; de a levél csak egy év múlva jelent meg a Phil. Transactions-ban.

Watt-nak idézett levele a víz összetételét világosan kifejezi. S később mégis két pretendens lépett föl: Cavendish és Lavoisier.

Lavoisier nyilvános mémoire-ja, melyben kísérleteiről számot ad és a melyben kifejti nézetét a víz keletkezésének ama módjáról, midőn az oxigén és a hidrogén keveréke elégettetik, két hóval a Watt levelének benyujtása után jelent meg; Cavendish értekezése pedig (Experiments on air) még később (1784. jan. 15-én) olvastatott föl. S hogy a találmányra mégis jogot formáltak, ez egy mellékkörülménynek tulajdonítandó; ugyanis Lavoisier határozottan kijelenté, hogy Blagden, a Royal Society titkára, az ő első kísérleteinek (1783. jun. 24-én) szemtanúja volt s Blagden-töl megtudta, hogy Cavendish hasonló kísérleteket tett. Cavendish értekezésében a Blagden közleményéről szintén tett említést, sőt azt mondotta, hogy Blagden azt is tudatta Lavoisier-vel, hogy kísérletéből miféle következtetést (a víz chemiai összetételét) lehet vonni.

Evvel Lavoisier és Cavendish között megkezdődött a vita, melyben Watt-ról még csak említés sem tétetett. Csak midőn Blagden is belekeveredett a vitába, melyet minden áron a Cavendish javára akart eldönteni, csak ekkor említette föl Blagden, hogy Cavendish és Watt ugyanabban az időtájban (1783 tavaszán) egymástól függetlenül azt a nézetet adták elő, hogy az oxigén nem egyéb, mint hidrogénjétől megfosztott víz. De mivel Blagden dátumokat nem közölt, állításai bizonyító erővel nem bírnak. A további vitatkozások a kérdést nem tisztázták s a zavart csak még inkább növelték.

Föltéve, hogy valamely fontos elméletet egymástól függetlenül többen állítanak föl, a közzétételben levő pár havi idő-

482

különbség az érdem - de nem a prioritás - odaítélésében tekintetbe nem jöhet. A szóban forgó tárgynál az érdem három férfiút illet, de a prioritás, tekintettel a Watt levelének dátumára, Watt részén van. Hogy a három feltaláló közül mi illeti meg az egyiket s mi illeti meg a másikat, azt Kopp a következőkben adja elő:

"Cavendish volt az első, a ki azt a tényt, melyből a víz összetételének fölismerése keletkezett, megállapította, a nélkül azonban, hogy el lehetne mondani, hogy ő volt az első, ki a víz összetételére következtetett, vagy pedig hogy a víz alkotó részeinek helyes meghatározását neki tulajdoníthatnók; Watt volt az első, a ki ama tényből a víz összetételére következtetett, a nélkül azonban, hogy az alkotó részek természetére vonatkozólag helyes eredményre jutott volna; végre Lavoisier ugyanabból a tényből fölismerte a víz összetételét s egyszersmind helyesen meghatározta és pontosan kijelölte a víz alkotó részeit."[290]

Sajnos, hogy Watt kortársai tőle nemcsak a prioritást, hanem még az érdemet is el akarták vitatni. Nem akarták elhinni, hogy Watt arra is ráért volna, hogy a chemiával foglalkozzék; továbbá azt mondották, hogy Watt, ha a víz összetételét csakugyan feltalálta volna, nem tűrte volna nyugodtan, hogy a dicsőséget tőle elvitassák. Arago az első ellenvetést avval czáfolja meg, hogy Watt-nak 1783 táján Priestley, Black, Deluc és más chemikusokkal váltott levelezésére hivatkozik; a másodikat pedig teljesen alaptalannak nyilvánítja, mert Watt jogáról soha sem mondott le, csakhogy türelmes természetével ellenkezett, hogy heves vitákba keveredjék. Deluc bíztatásai, hogy jogait erélyesen követelje, az ellenkező hatást szülték; Deluc-höz intézett egyik levelének végső sorai ezek valának: "Jövendő sorsom a közönség, és nem a Cavendish úr meg barátjai támogatásától függ."[291]

483

VI.
Watt magánélete. - Kitüntetései. - Halála.

Watt, kinek alkotásai nagyobb, maradandóbb és üdvösebb eredményeket hoztak létre, mint a világhódító vezérek összes diadalai, oly szerény volt, mint a mily jelesek voltak művei. Mindenkit, ki csak egyszer is érintkezett vele, megszállta a vágy, hogy a jeles férfiú őt barátságában megtartsa. Midőn Watt Sohoban letelepedett, a tudósok, kik Birmingham-ben és környékén laktak, köztük a híres Priestley, nála gyakran összegyűltek s egy szűkkörü társulatot alapítottak. Ez a társulat, a Lunar Society (holdtársulat, mivel rendesen holdtöltekor gyűltek össze) egyike vala ama csekély számú szövetségeknek, melyek a tudományokat a szellem erejével s a szív kedélyével mozdítják elő.

A bel- és külföld tudományos társulatai nem késtek, hogy tagjaik névsorát a Watt nevével ékesítsék. 1784-ben az edinburgi, 1785-ben pedig a londoni királyi társaság tagjává választatott. 1808-ban az Institut levelező tagjává, 1814-ben pedig a nyolcz külső tag egyikévé lett.

Watt családi élete ép oly nemes példaként áll előttünk, mint tudományos élete. 1767-ben nősült meg először; unokahugát, Miller kisasszonyt vette nőül. Nejének gyöngédsége, kiváló szelleme és víg kedélye gyakran megóvták őt az elkeseredéstől és az embergyűlölettől, melyet az ellene elkövetett méltatlanságok magok után vontak volna. Midőn neje meghalt, a legmélyebb fájdalom fogta el őt. Watt fájdalma, mondja Arago, bizonyosan elnémítaná azokat az elfogúlt lelkűeket, kik ezer meg ezer döntő czáfolat daczára minden kedélyességet eltagadnak azoktól, kiknek szellemét az exakt tudományok termékeny, magasztos és maradandó igazságai táplálják.

Watt második neje (szül. Mac-Gregor) az elsőhöz minden tekintetben hasonló volt. Watt 1800-ban visszavonult az üzlettől, s ezt két fiának adta át. Fiai, Boulton fiával szövetkezve,

484

az üzletet első rangú gépgyárrá emelték. Azonban ifjabb fia, Gregory, már 1804-ben, 27 éves korában meghalt. Watt ezt a csapást alig bírta elviselni, ez időtől fogva neki az élet már semmi gyönyört nem nyujthatott, de szelleme, bár óvakodott, hogy valamely új tervvel a nyilvánosság elé lépjen, nyugton még sem maradhatott. Utolsó éveiben egy szobormásoló gép szerkesztésével foglalkozott, de tervének megvalósítását megakadályozta az 1819 aug. 25-én, 83 éves korában bekövetkezett halála.

Watt-ot a Birmingham melletti Heathfieldben temették el. A gyermeki szeretet két emléket állított neki; az egyik a handsworthi templomot, a másik a glasgowi egyetem egyik termét dísziti. Szülővárosának, Greenocknak lakói márványszobrát készíttették el s a város könyvtárában állították föl. Glasgow, Watt találmányainak bölcsője, elismerésének nagyszerű bronczemlékszobor által adott kifejezést. Végre, nagynevű kezdeményezők által megnyitott gyűjtés alapján nagy márványszobra készült, mely az angol pantheonban, a westminsteri apátságban foglal helyet.

Irodalom

Playfair, a Monthly Magazine-ben.

Jeffrey, az Edinburgh Rewiew 1819-iki évfolyamában.

J. Forbes, Diss. on the progress of Science, az Encyclop. Britannica 8-ik kiadásában.

Arago, Not. Biogr. I.

Muirhead, Correspondence of J. Watt on his discovery ot the theory of water, Lond. 1846, 4o

Muirhead, The origin and the progress of the mechanical inventions of J. Watt, illustrated by his corresp. Lond. 1854, 3 kötet, 8o.

485

FRANKLIN

A múlt század második fele, a legnagyobb események előkészítője, sok fényes névnek vala a szülője. E nevek némelyikének említésénél a tudomány vívmányaira gondolunk; egy másik név a technikai haladás óriási lépéseit juttatja eszünkbe; egy harmadik név a szabadság áldásaiért érzett hálánkat ébreszti föl. Mindegyik név, szerepeljen az akár a tudományok, akár a technikai haladás, akár pedig a szabadság történetében, méltó arra, hogy a czivilizáczió története hálával említse; de kétszeresen dicső az a név, melyhez a tudományok haladásának és az emberi jogok diadalának emlékezete fűződik.

Ilyen név a Franklin-é, ki a fizikának tett szolgálataival fényt derített a természet működésének oly ágaira, melyeket homály borított, politikai működése pedig nemcsak az Újvilág szabadságának volt egyik hatalmas tényezője, hanem következményei által még világtörténelmi események szülőjévé is lett.

A Franklin hirdette igazságok oly földről jöttek, melyet nagy dolgok termőföldjéül annakelőtte nem tekintettek, de a Franklin tanai feltárták szülőföldje jövendő nagyságát s ez iránt nagy reményeket költöttek. A csillagos lobogó országa meg is felelt a várakozásoknak. Eszméinek nagy részük van oly viszonyok létrehozásában, melyek a népek előtt - bármit mondjanak is bizonyos transczendens idealisták - mindenkor mint követendő példa fognak lebegni.

486

Igaz ugyan, hogy Franklin politikai működéséből a fizikának vajmi kevés közvetetlen haszna volt, s mivel a fizika művelése eme rendkívüli ember tevékenységének aránylag csekély részét tevé, ha benne csak a fizikust tekintjük, őt a dicsőségnek bár jelentékeny, de mégis jóval kisebb foka illeti meg, mint a melyet mint politikai személy vívott ki; de az általa elért eredmények politikai dicsőségének visszavert fényében tündököltek, s ez a körülmény - bár a tudományok ilyenre nem szorúlnak - az általa kifejezett igazságok terjedését hathatósan támogatta.

I.
Franklin ifjúsága.

Benjamin Franklin 1706. jan. 17-én Bostonban született. Atyja, ki szappanos és gyertyamártó volt, 1682-ben vándorolt ki, s Benjamin-t, 17 gyermekének 15-ikét, a papi pályára szánta; de mivel jövedelmeiből nem futotta ki, hogy fiát tudományos pályára nevelhesse, üzletébe vette; azonban, midőn idősebb fia Angolországból visszatért, annál a könyvnyomtatás mesterségére taníttatta.

A mily kevéssé mondhatnók, hogy Benjamin mint szappanos elkallódott volna, ép oly biztosan állíthatjuk, hogy az említettük mesterség-változtatás rá nézve nagyon előnyös volt. Mint betűszedőnek alkalma volt, hogy könyveket forgasson, s ez által ismereteit gyarapítsa.

Így esett meg, hogy a betűszedőből, ki még nem rég szappanos volt, egyszerre író lett, mert Benjamin 12 éves korában két balladát írt. Nyomtatóra és kiadóra nem volt szüksége, mivel a balladákat maga nyomtatta ki s a városban személyesen árúsította el.

Azonban az öreg Franklin-nak ez sehogy sem tetszett, s bár a legkisebb oka sem volt, hogy fiát a mesterségének elhanyagolása miatt megrójja, a balladákat nem bocsátotta meg neki s keményen megdorgálta, mondván, hogy, ha már írni

487

akar, hát írjon prózában ennek majd több hasznát fogja vehetni.

A szófogadó Benjamin lemondott a költészetről, s hogy magát a prózai stílusban gyakorolja, megtakarított pénzén könyveket vásárolt. Szorgalma nem maradt eredmény nélkül, mert alig 16 éves korában a bátyja által kiadott hírlapban névtelenül közzétett czikkei köztetszésben részesültek.

Történt, hogy bátyját sajtóvétség miatt pörbe fogták és fogságra ítélték. Azonban ez az esemény Benjamin-t a hírlapírástól vissza nem riasztotta, sőt ellenkezőleg, a siker, melyet, mint publiczista eddigelé elért, annyira fölbátorította, hogy lapszerkesztőnek csapott föl s bátyja lapját a saját neve alatt kiadta.

Szerkesztői tiszte nem tartott sokáig. Közte s bátyja között, a mint ez utóbbi szabadságát visszanyerte, viszály tört ki. Hogy ez a viszály nagyon is komoly lehetett, kitűnik abból, hogy, ámbár a megkötött szerződés értelmében még bátyjánál kellett volna maradnia, tőle teljesen megvált s midőn bátyja üldözései miatt lehetetlen volt még tovább is Bostonban maradnia, könyvei egy részét eladta s az ily módon beszerzett szerény útiköltséggel először New-Yorkba, innét pedig Philadelphiába utazott. Az utóbbi városban a szerkesztőből ismét betűszedő lett.

De Benjamin ekkor már jó hírnévnek örvendő fiatal ember volt; a tartomány kormányzója, William Keith, őt pártfogásába vette s önálló műhely felállítására bíztatta.

A vállalkozó szellemű ifjú azon volt, hogy Keith tervét minél előbb megvalósítsa. Hogy a könyvnyomtatáshoz megkívántató eszközöket megszerezze, 1724-ben Angolországba útazott. Elindulása előtt eljegyezte magának Read kisasszonyt. Úgy látszik, mintha eme cselekedetével is szorosabban akarta volna magát szülőföldjéhez fűzni; az óczeánon túli menyasszony emléke bizonyára a hazája iránti kötelességekre emlékeztette volna, ha ugyan valaha kísértetbe jött volna, hogy szülőföldjét az Óvilággal fölcserélje.

488

Franklin terve nem sikerült, mert Londonban nem kapta meg az összegeket, melyeket a magával vitt hitlevelek útján kapni remélt. Azonban igazi amerikai létére el nem csüggedt s zavarából oly egyszerűen mint tisztességesen vágta ki magát: ismét beállott betűszedőnek; alkalmazást a híres Palmer könyvnyomtatójában nyert.

Metafizikai értekezése, melyet ez időben írt, s a melyben Wollaston-nak a természetes vallás elveit tárgyaló művét czáfolgatta, őt több jeles férfiúval ismertette meg; ezek társasága szellemét művelte és látókörét tágította.

Azonban Franklin nem sokáig maradt Európában. Egy ízben, midőn épen azon volt, hogy a kontinensen körutazást tegyen, egy Dunham nevű pennsylvániai kereskedővel találkozott, s ez azt az ajánlatot tette neki, hogy hozzája könyvvezetőnek szegődjék. Az ajánlat alapföltétele szerint Franklin-nak vissza kellett térnie Amerikába, s föltehető, hogy ezt a kikötést nagyon megfelelőnek találta, mert az ajánlatot szívesen fogadta s angolországi két évi tartózkodása után 1726 október havában Amerika partjain kötött ki.

A nyugalmas élet nem volt Franklin osztályrésze. Alig hogy új hivatalába beleélte magát, járvány tört ki, princzipálisa meghalt s ő maga is súlyosan megbetegedett. Felgyógyulása után ismét kereset nélkül volt, de most is csak úgy segített magán, a hogy hasonló körülmények között már máskor is segített: megint csak a nyomtatáshoz fogott.

Ez alkalommal szegény műhelybe került, de épen ez a körülmény alkalmúl szolgált arra, hogy magát egy új mesterségbe gyakorolja be. Ugyanis e műhely a betű-typusoknak nem igen volt bővében; Franklin a hiányt nagyon is érezte: a szükség betűöntőt csinált belőle.

Végre körülményei annyira javúltak, hogy az általa kiképezett Meredith társaságában nyomtatót nyitott. Kitartó munkásság által az üzletet oly virágzóvá tette, hogy egy hírlapnak

489

kiadását is elvállalhatta. Társa az üzlettől megválván, ezt azontúl maga vezette.

Ez időtájban új papirpénz kiadását tervezték. Franklin a dolgot, mint a szakmájába vágót, alaposan tanulmányozta s nézeteit egy rövid iratban közzétette. Ez az hat oly nagy tetszésben részesült, hogy a jegyek nyomtatásával ő bizatott meg. E vállalat szépen jövedelmezvén, Franklin a nyomtatója mellé könyv- és papirkereskedést nyitott.

Franklin jóléte meg volt alapítva. Csak még a családi boldogság hiányzott. Mielőtt Európába utazott, jegyet váltott ugyan, de távollétében a nősülés gondjai nem igen bánthatták; talán mivel vágyai azonnal nem teljesültek, vagy talán mivel a jövendő terveivel volt elfoglalva - elég az hozzá, hogy menyasszonyának mindössze csak egy levelet irt. Azonban miss Read nem fogta a dolog érzékeny oldalát, hanem időközben férjhez ment. De házassága nagyon szerencsétlen volt, minélfogva a férje megszökése rá nézve még a legnagyobb szerencse volt, mert házassága ez által felbontatván, a lovagias Franklin az iránta tanúsított közönyt avval tette jóvá, hogy kezét újra megkérte s őt 1730-ban nőül is vette.

II.
Franklin a közügyek terére lép s a tudományokkal foglalkozik.

Franklin, midőn megnősűlt, csak 24 éves volt. Eddigi törekvései főleg helyzetének megszilárdítására s jövőjének biztosítására irányúltak, s bár a közjót eddig sem téveszté szemei elől, mégis a fényes pályára, melyen mint polgár, mint államférfiú és mint tudós egyaránt tündökölt vala, csak most lépett.

1731-ben nyilvános aláírás útján alapítandó közkönyvtár tervével lépett föl. Terve megvalósúlt, a könyvtár Philadelphiában létre jött. A terv sikerét még magasabbra kell becsülnünk, ha figyelembe veszszük, hogy azt a többi gyarmat is utánozta.

490

Franklin érdemeit és tehetségeit polgártársai és a pennsylvániai gyarmati parlament egyaránt elismerték; az utóbbi titkárává nevezte ki. Eme tisztét egymásután több éven át viselte.

1737-ben a tartomány kormányzója őt Pennsylvánia főpostamesterévé nevezte. Franklin működése nem szorítkozott csupán a reá bízott kötelességek buzgó és lelkiismeretes teljesítésére; bizonyára azt gondolta, hogy rossz szolga az, ki csak a kötelességét teljesíti, ha ennél többet is tehet. A mi ő előtte senkinek sem sikerült, az neki sikerült: kieszközölte a miliczia felállítását. A philadelphiai ezred parancsnokává őt nevezték ki, de ezt a megtiszteltetést szerényen visszautasította.

Míg Franklin politikai és társadalmi tekintélye ily módon folyton növekedett, egyúttal összes tehetségeivel oda törekedett, hogy ismeretkörét folyton tágítsa. A tudományok csakúgy érdekelték, mint a saját és polgártársai jóléte; s mivel a nyelvek tanulására eddigelé alkalma nem volt, most teljes hévvel fogott az ókori és a modern nyelvek tanulásához. S ez a férfiú, ki semmiféle közép vagy felsőbb iskolába nem járt, csakhamar a tudós nevére tett szert, s a kik őt ismerték, benne az élet iskolájában edzett kitünő polgárt és széles ismeretekkel bíró tudóst egyaránt tisztelték. A kormányzó és a gyarmati parlament csak akkor fogott valamely dolog kiviteléhez, ha előbb Franklin tanácsát meghallgatta.

Most, midőn Franklin-t a tudományokkal behatóan foglalkozni látjuk, elérkeztünk ahhoz a ponthoz, melytől kezdve vele mint fizikussal kell foglalkoznunk. Életének eddig vázolt folyamában sehol sem láttuk, hogy oly körülmények közé jutott volna, melyek őt a fizika művelésére különösen serkenthették volna; ő maga sem adta valami különös jelét a fizika iránti hajlamainak. De az igazság szeretete megkedvelteté vele ezt a tudományt, s ennek, mindamellett hogy az iskolában soha sem tanulta, kitünő művelőjévé vált. Az igazságra való törekvés, ez volt a fő motivum, mely őt arra késztette, hogy az emberi

491

gyarlóságoktól független természetnek igazságait fürkészsze. Így lett fizikus abból az emberből, ki eddigelé mint betűszedő, költő, publiczista, lapszerkesztő, könyvvezető, könyvnyomtató, kereskedő, betűöntő és főpostamester működött.

Lássuk, hogy időközben mily fokra emelkedett a fizikának az az ága, melyen Franklin a nevét megörökítendő vala.

III.
Az elektromos tünemények ismeretének fejlődése Gilbert óta. - Hawksbee.

Az elektromosság tana a fizikának legifjabb ága. Gilbert előtt az elektromos tüneményeket a természet szeszélyes játékainak tartották; ez a híres orvos mondotta ki először, hogy itt az egynemű tünemények bizonyos csoportjával van dolgunk s hogy itt is, mint a fizika többi ágaiban, bizonyos törvényeket lehet felállítani.

Gilbert példája nem maradt követők nélkül. Egyes olasz tudósok, különösen pedig a flórenczi fizikusok sok gondot s fáradságot fordítottak arra, hogy a természet eme rejtélyes játékaival megismerkedjenek, de fáradságuknak figyelemre méltó eredménye nem volt. Ezek után olyanok léptek föl, kik a megkivántató kísérleti ismeretek megszerzése helyett kényelmesebbnek tartották, hogy az elektromosság törvényeit puszta hipothézisekből vezessék le. Pedig talán sehol sem lehet helyesebben alkalmazni, mint itt, Baco eme szavait: "Írni, beszélni, elmélkedni, cselekedni a nélkül, hogy a gondolatok útját kijelölő tényekkel kellőképen megismerkedtünk volna, annyi, mint kalauz nélkül veszélyes part mellett elvitorlázni, annyi, mint iránytű és kormányrúd nélkül a végtelen oczeánra szállani." S valóban Frascatoro, Gassendi és Descartes átható elméikkel az elektromosság terén értéktelen hipothéziseken kívül egyebet nem produkáltak.

A XVII-ik században Guericke és Boyle voltak az egyedüli fizikusok, kik az elektromosság tanát számba vehető eredmé-

492

nyekkel gyarapítottak. Newton ezen a téren jóformán semmit sem hozott létre, bár egy ízben elektromos kísérletekkel is foglalkozott.

A XVIII-ik század elején egy experimentátorral találkozunk, kiben az ügyesség és szorgalom egyaránt meg volt arra, hogy az elektromos tüneményekre új fényt vessen. Ez a már többször említett Hawksbee volt, kinek életviszonyai előttünk ismeretlenek; még születésének és halálának idejét sem lehetett megállapítani.

Első vizsgálatai az úgynevezett kénesős foszforra vonatkoznak. A Torricelli-féle űrben, midőn a kénesőoszlop ingadozik, némelykor foszforos csillámlást lehet észre venni. Picard volt az első, a ki ezt az észleletet tette (1675). Bernoulli János úgy vélekedett, hogy ez a csillámlás az üveg likacsain át a Torricelli-féle űrbe hatoló éternek mozgásából ered. Bernoulli és a fizikusok legnagyobb része azt az étert valami sajátságos anyagnak, a kénesős foszfornak tartották. A hollandi Hartsoeker keményen megtámadta Bernoulli nézeteit s ezután sokan keveredtek a vitába, de az elektromosságra senki sem gondolt. Végre Hawksbee lépett föl s azt mondá, hogy e sajátságos fény az üvegcső és a kéneső surlódásából eredő elektromosságnak tulajdonítandó, s ezt az állítását kísérletekkel támogatta; egyszersmind kimutatta azt is, hogy eme foszforos fény előállítására légüres tér nem okvetetlenűl szükséges.

Hawksbee-nek egyik kiváló érdeme az, hogy kísérleteivel kimutatta, hogy a dörzsölt üveg az elektromosságnak bőséges forrása; a Guericke-éhez hasonló elektromos gépet is szerkesztett, melynél kéngolyó helyett üveggolyót használt; dörzsölő szer ismét az emberi kéz volt. E géppel meglepő kísérleteket hajtott végre.[292] Kénből, spanyolviaszból és téglaporral kevert gyantából szintén készített elektromos gépeket, de ezek sokkal gyengébb hatásúak valának. Hogy eme testek elektromossága az üvegétől

493

minőség tekintetében különbözik, ez kikerülte Hawksbee figyelmét, a mi annyival is inkább feltűnő, mivel a vonzási és taszítási tüneményekkel sokat foglalkozott.

Hawksbee üveg-elektromos gépe volt az első, mely jelentékeny szikrákat adott, bár a szintén angol Wall által már 1698-ban egy nagyobb darab borostyánkőnek egyszerű dörzsölésével előállított szikráknak szintén jelentékenyeknek kellett lenniök, mert különben nem mondhatta volna el róluk, hogy némileg a villámra és dörgésre emlékeztetnek.

Hawksbee a vizsgálatait Physico-mechanical Experiments on various subjects touching light and electricity czím alatt 1709-ben tette közzé.

IV.
Gray és Dufay. - Az elektromosság terjedése és kétféle minősége.

Hawksbee nagyszámú kísérletei, melyek között komplikáltabbak sem hiányzottak, nagy föltűnést keltettek ugyan, de mivel a tüneményekről számot nem adhatott, az elektromosság tana valami figyelemre méltó ténynyel még sem gazdagodott. Hawksbee művének megjelenése után húsz év telt el a nélkül, hogy a fizikusok a Hawksbee s a régibb experimentátorok kísérleteinek ismétlésénél egyebet tettek volna.

Eme húsz sovány esztendőnek terméketlenségét a történetírók avval mentegetik, hogy az akkori fizikusok egyszersmind mathematikusok is valának, s mint ilyenek sokkal jobban el voltak merűlve a Newton és Leibnitz feltalálta új kalkulus művelésében, sem hogy az elektromos tünemények alapos tanulmányozására elegendő idejük maradt volna. Nem akarjuk e vélemény helyességét kereken tagadni, de sokkal természetesebbnek tartjuk azt a föltevést, hogy az a húsz évi szünet, mely végre a tanok fejlődésében nem is olyan nagy idő, onnét ered, hogy a további fejlődéshez megkívántató elvi jelentősségű alapismeretek hiányzottak. Mert a fejlődést nem a tapasztalati tények sokasága, hanem az elvi jelentősségű egyszerű tények

494

alapos tanulmányozása tételezi föl. Galilei, midőn a szabad esésnek, eme mindennapi tüneménynek törvényeit megállapította, az egész dynamikának alapjait vetette meg.

Igaz ugyan, hogy az elektromos tünemények a vizsgálódásnak egészen sajátszerű körét képezik, mert itt oly tüneményekkel van dolgunk, melyeket a természet mindennapi működése mintegy önmagától csak ritka esetekben tár föl, tehát a kísérletek folytonos változtatása és minden eshetőségre kiterjeszkedő átalakítása ezen a téren sokkal szükségesebb, mint a fizikának bármely más ágában; de mégis, itt is csak csekélyszámú, de biztos alapelvek tételezik föl a fejlődés további folyamatát. Már pedig bármily nagy elismeréssel kell lennünk a Hawksbee ügyessége és kitartó szorgalma iránt, ki kell mondanunk, hogy nagyszámú kísérletei, mindamellett hogy az elektromos tüneményeknek nem egy sajátszerűségét tüntették föl, valamely elvies tényt föl nem derítettek.

Az igazi haladás az elektromosság terjedésének és kétféle minőségének fölismerésével kezdődik. Az angol Gray-t és a franczia Dufay-t illeti az érdem, hogy ama tények feltalálásával a termékeny vizsgálatok hosszú sorát megnyitották.

Stephen Gray, kinek életviszonyairól nagyon keveset tudunk,[293] 1729-ben erélyesen hozzálátott az elektromos tünemények tanulmányozásához.

Eleintén azt kutatta, vajjon a fémek melegítés által nem ruháztatnak-e föl vonzó erővel. Később megpróbálta, vajjon egy üvegcsőnek elektromos állapota nem szenved-e változást, ha a cső két vége parafadugóval el van zárva.

A dörzsölt zárt üvegcső ugyanolyan hatásokat hozott létre, mint a nyílt cső, de a kísérlet még sem maradt eredménytelen, mert Gray egy nem várt fontos ténynek ismeretére vezettetett.

495

A mint ugyanis a cső felső végét pelyhekhez közelítette, ezek a dugóhoz repültek, tehát a dugónak is meg volt a cső tulajdonsága. Ez az eredmény nagyon meglepte Gray-t, de a kísérletet többször egymásután ismételvén, mindig csak az előbbeni tünemény mutatkozott. Akarva nem-akarva azt kellett föltennie, hogy az elektromosság egy része az üvegről átment a dugóra, vagyis hogy az elektromosság vezettetett.

Gray ezután a dugóba fenyőfapálczát s a pálcza végére elefántcsont golyót illesztett. Az eredmény ugyanaz volt; a pálcza és a golyó a pelyheket egyaránt vonzották. A fenyőfát fémpálczával cserélvén föl, azt tapasztalta, hogy a fémpálcza csak gyengén, de a csontgolyó erősen vonzotta a pelyheket. Mivel a pálczával megtoldott csőnek kezelése kényelmetlen volt, a dugóra kenderfonalat kötött s a golyót a fonál végére függesztette föl. Az eredmény megegyezett az előbbenivel.

Eme kísérletek után Gray már meg volt győződve az elektromosság vezetéséről. Most még csak azt akarta megtudni, vajjon lehet-e az elektromosságot nagy távolságokra vezetni.

Hogy eme kérdésre megfelelhessen, a dugóhoz nagyon hosszú fonalat kötött. Mivel a golyót ilyen hosszú fonálra fölfüggeszteni kényelmetlen volt, a ház falába vert vasszögekre szintén kenderből készült kapcsokat függesztett s a fonalat e kapcsokon végig vezette. Azonban most a golyó vonzási tüneményeket nem mutatott, miből Gray egészen helyesen azt következtette, hogy az elektromosság a kapcsok és a fal által elvezettetett.[294]

Gray ezt az elvezetést megakadályozni nem tudta. Azonban nem sokára ezen a bajon is segített.

1729-ben Grawille Wheeler, lelkész és a Royal Society tagja, meglátogatta Gray-t. A két tudós most együttesen akarta megpróbálni, vajjon lehet-e az elektromosságot nagy távolsá-

496

gokra vezetni. A kísérlet olyan volt mint a régi, csakhogy a kenderfonalat nem kenderkapcsokra, hanem vékony selyemfonalakra függesztették föl, mivel abban a nézetben voltak, hogy a vékony selyemfonál igen kicsiny átmérője miatt csak kevés elektromosságot vezethet el. Várakozásukban nem csalódtak; a fonál végén levő csontgolyó a pelyheket erősen vonzotta; de midőn a selymet igen vékony fémdrótokkal helyettesítették, semmiféle vonzás sem mutatkozott.

E szerint a vezetők és a szigetelők közötti különbség föl volt találva. Azonban Wheeler és Gray nem sokat törődtek evvel a különbséggel; főtörekvésük az volt, hogy kipróbálják azokat az anyagokat, melyek az elektromosságot nagy távolságokra vezetik. Eme kísérleteknél, hogy úgy mondjuk, melléktermékül azt az eredményt kapták, hogy a selyemkapcsokon kívül más anyagok is, p. o. a kén, gyanta, stb. szintén elősegítik az elektromosságnak nagy távolságokra való vezetését; Gray 1732-ben azt is kimutatta, hogy egy gyantalepényen álló fiú a vele közölt elektromosságot nem veszíté el, mert haja az aranyfüst-szeletkéket erősen vonzotta. Sőt egyszer egy fiút egy másik fiúval elektromozott meg: mind a kettőt gyantalepényre állította s kezeiket vezető zsinórral összekötötte. Azonban Gray a vezetők és szigetelők között éles különbséget még mindig nem tett; a vezető és szigetelő elnevezések sem tőle, hanem Desaguliers-től erednek.

Gray észleleteit 1731- és 1732-ben a Phil. Trans.-ban tette közzé.

Francziaországban az elektromosságnak eddigelé nem volt tevékeny művelője. Azonban, a mint Gray munkái ott is ismeretesekké lettek, Dufay azonnal ismételte Gray kísérleteit, melyek most új fölfedezésekre adtak alkalmat.

Dufay (tulajdonképen Cisternay du Fay, 1698-1739) már 14 éves kora óta a katonai pályán működött; részt vett a spanyol örökösödési háborúban s itt a kapitányságig vitte. A békekötés után, hanyatló egészsége miatt, a katonai pályáról lelépett s

497

életét a tudományoknak szentelte. 1732-ben a királyi kertek intendánsává neveztetett ki.

Dufay és Gray, a mint egymással megismerkedtek, egymást kölcsönösen támogatták; prioritási verseny sohasem támadt közöttük.[295] Dufay összesen nyolcz értekezést irt, s ezeket a párisi akadémia emlékiratainak 1733., 1734. és 1737-iki évfolyamaiban tette közzé. Valamint Gray, úgy ő is kimutatta, hogy az élő emberi testből szikrákat lehet húzni, mely tünemény a híres Nollet apátot, ki később maga is sokat foglalkozott az elektromossággal, rendkívüli bámulatba ejtette. Selyem vánkosra tett macskákat a kezével megdörzsölvén, azokat elektromosoknak találta. Továbbá megpróbálta a puskaport az elektromos szikrával felrobbantani, de ez a kísérlete nem sikerült.[296]

Dufay-nek legfontosabb fölfedezése, egyike a legjelentősebbeknek az elektromosság terén, az elektromosság két különböző nemének fölismerése volt. Számos kísérlettel megmutatta, hogy az elektromos testek a nem elektromosakat vonzzák, de azokat, melyeknek elektromosságuk egy részét már átadták, taszítják. Egy ízben egy dörzsölt üvegcsövet aranyfüst-levélkék közelébe hozván, a levélkék a levegőben szabadon lebegtek. A mint azonban megdörzsölt gyantával közeledett a levélkékhez, legnagyobb meglepetésére azt tapasztalta, hogy ezek a gyanta által nem taszíttatnak, hanem vonzatnak. Eme kísérletből azonnal következtette, hogy két különböző elektromosság van: az üvegelektromosság (électricité vitrée) és a gyantaelektromosság (électricité résineuse). Ezután felállította azt a tételt, hogy a különnemű elektromosságú testek egymást vonzzák, az egynemű elektromosságúak pedig egymást taszítják. Nevét eme tétel fölállítása által tette emlékezetessé, mert a többi eredményei, bár mennyire becsülendők voltak is, oly fontos követ-

498

kezményeket, mint az elektromosság különneműségének megállapítása, nem vontak maguk után.

A vonzás és taszítás tüneményeinek elméleti magyarázatában a Descartes-féle törvényekhez folyamodott. Elméleteinek, mindamellett hogy beható szellemről tanúskodnak, tudományos értéke nagyon csekély.

V.
Az elektromos gép. - A sűrítő palaczk.

Gray és Dufay kísérleteiket a lehető legegyszerűbb elektromos géppel hajtották végre. Az ő gépük mindössze is kézzel dörzsölt egyszerű üvegcső volt.

Az elektromos gép tökéletesedése elvi fontosságú tényeket nem derített föl. Mégis, tekintettel ama haszonra, mely az elektromosság bőséges gerjesztésében s ez által a kísérletek könnyebb végrehajtásában nyilvánult, az elektromos gép megérdemli, hogy javításairól rövideden megemlékezzünk.

Hausen lipcsei fizika-tanár (1693-1743) az elektromosságot egy üveggömbnek gyors forgatása által állította elő, de dörzsölő szerül még mindig az emberi kezet használta.

Bose wittembergai fizika-tanár (1710-1761) használta az első konduktort, mely nem volt egyéb, mint bádoghenger, melyet gyantalepényen álló személy tartott; később a hengert selyemzsinórokra függesztette föl. Nagyhírű volt a Bose beatifikácziója; ő ugyanis azt állította, hogy gyantalepényen álló személy, ha erősen megelektromozzák, lángokat lövel ki s e lángok lábaitól a fejéig kúsznak föl s itt a szentekéhez hasonló fényövvé alakulnak. Azonban a többi fizikusoknak ez a csodaszerű beatifikáczió nem sikerült.

A skót eredetű Gordon, erfurti tanár (1712-1751), az üveggömböt üveghengerrel helyettesítette. Ő találta föl az elektromos szökőkútat, repülő kereket és harangjátékot.

Giessing, lipcsei esztergályos volt az első, a ki - Winkler javaslatára - dörzsölő szerűl nem az emberi kezet, hanem

499

gyapjú vánkosokat használt. E szerint az elektromos gép már tökéletes volt, mert megvolt benne a három főalkotórész: az elektromosság gerjesztője, a dörzsölő szer és a konduktor. Persze, a kivitel még nagyon gyarló volt.

A német gépek, a mint a külföldön ismeretesekké lettek, sokféle módosításon, de kevés javításon mentek át. Csak a John Canton találmányát lehet valódi haladásnak tekinteni. Hawksbee a barométerek világítását a kéneső és az üveg surlódásának tulajdonítván, Canton direkt kísérlettel megpróbálta, vajjon az üvegcsövek nem lesznek-e elektromossá, ha kénesővel dörzsöltetnek. Az eredmény várakozásának megfelelvén, dörzsölő szerűl amalgamot használt. Ennél jobb dörzsölő szert jelenleg sem ismerünk.

A mi elektromos gépeink a Canton-étól csak abban különböznek, hogy üveghengerek helyett korongokkal szerelvék föl. Ki szerkesztette az első korongos gépet? Sigaud de la Fond párisi orvos, Jesse Ramsden angol mechanikus, a németalföldi Ingenhouss s az engadini Planta eme találmányra egyaránt igényt tartanak. Az utoljára nevezett fizikus mellett a legtöbb érvet lehet felhozni, de azért lehetséges, hogy a korong használatát a nevezettek mindegyike önállóan találta föl; ezt nagyon valószínűvé teszi az a körülmény, hogy a XVIII-ik században az elektromos géppel s az elektromos kísérletekkel nagyon sokan és nagyon sokat mesterkedtek.

Az elektromos géppel végrehajtott kísérletek közül egyik sem vergődött akkora elvi jelentősségre, mint az a két kísérlet, melyek majdnem egyidejűleg Németországban és Németalföldön hajtattak végre s az elektromosság sűrítésének feltalálását eredményezték. Ezek valának az első lánczszemei ama vizsgálatoknak, melyek az elektromosság elméletét és gyakorlati alkalmazását egyaránt jelentős tényekkel gazdagították.

Az egyik férfiú, kinek az új találmányt köszönhetjük, Pieter van Muschenbroek, Leydenben a mathematika és a fizika tanára volt. Az előadásairól és fizikai tankönyveiről egy-

500

aránt híres tanár azt tapasztalván, hogy a testek elektromosságukat a levegőn csakhamar elvesztik, arra a gondolatra jött, hogy talán jó volna az elektromozott testeket szigetelő edényekbe zárni. E végből hosszúkás üvegpalaczkba vizet öntött, s ezt azután megelektromozta. Azonban a várt eredmény elmaradt, a víz csak annyi elektromosságot vett föl mint a lapos edényekben. Történt, hogy a szintén leydeni Cunaeus, ki mint értelmes dilettáns, a Muschenbboek kísérleteinél mindig jelen volt, ezt a kísérletet ismételte. Csakhogy ő az elektromosságot fémdróttal vezette a vízbe, magát a palaczkot egyik kezében tartotta. Midőn a drótot ki akarta venni, a könyökében és a mellében erős ütést érzett: a sűrítő palaczk fel volt találva.

Muschenbroek a kísérletet ismételte s eredményeit 1746-ban Réaumur-rel közölte. Levelében azt a gyermekies megjegyzést tette, hogy az elektromos ütés oly rendkívüli hatást gyakorolt reá, hogy egész Francziaországért nem állaná ki még egyszer.

Muschenbroek kísérleteivel a francziák ismerkedtek meg először; a leydeni palaczk és a leydeni kísérlet elnevezések a francziáktól erednek. Azonban a német Kleist, a kammini káptalan dékánja (Pommeraniában) 1745-ben szintén feltalálta a sűrítő palaczkot. Egy kicsiny üvegbe vasszöget dugott, s ezt - az üveget a kezében tartva - megelektromozta. Midőn a szöget kivette, úgy járt, mint Cunaeus: ütést kapott. Ez az ütés igen gyönge volt, de Kleist azt tapasztalta, hogy a hatás fokozódott, ha az üvegbe borszeszt vagy kénesőt öntött.

Kleist megismertette találmányát a berlini Lieberkühn-nel, a napmikroskóp feltalálójával; ezután a találmány híre igen gyorsan terjedt s Krüger-nek 1746-ban megjelent Geschichte der Erde czímű művének toldalékában az egész részletesen le volt írva. Az egyidejű közlés a prioritási vitának elejét vette.

A csodálatos kísérlet iránt tudósok és nem tudósok egyaránt érdeklődtek. A testben érzett rázkódás, az elektromos szikra intenzív fénye és pattanása egyaránt meglepte az experimentá-

501

torokat. Mindenki azon volt, hogy a kísérletnek újabb és kényelmesebb alakot adjon s az összegyűjtött elektromosságot szaporítsa. A sok kísérlet közül, melyekben egyesek már batteriákat használtak, az ifjabb Lemonnier kísérletei nem annyira furcsa berendezésük, mint inkább az elért új eredmények által tűnnek ki. Lemonnier azt tapasztalta, hogy száraz üveglapra vagy selyem vánkosra tett palaczkot nem lehet megtölteni, és hogy a megtöltött, de szigetelő lapra tett palaczkot pusztán a belső fölület érintése által nem lehet kisütni, de ha a belső fölületet érintjük, a külső fölület elektromossá lesz, mert könnyű testeket magához vonz;[297] azonban eme tapasztalati tényeket kimagyarázni nem tudta.

Winkler, Nollet, Watson és Bevis kísérletei új eredményeket nem hoztak létre; csak azt kell fölemlítenünk, hogy Bevis volt az első, ki az üveglapnak mindkét oldalát staniollal bevonta s ezt az eljárást palaczkoknál is alkalmazta, miáltal a palaczkok hatása jelentékenyen fokozódott. Bevis előtt legfeljebb csak a palaczk belső fölületét vonták be.

Elméleti eredményt csak Benjamin Wilson mutatott föl.

Wilson 1746 okt. 6-án Smeaton-nal levél által tudatta, hogy az elektromosság sűrítésének törvényét feltalálta. Wilson szerint az elektromosság mennyisége arányos a vezető fölület nagyságával és fordított viszonyban van az üveg vastagságával. Ez az eredmény annál meglepőbb, mivel Wilson nem staniollal fegyverzett, hanem egyszerűen vízzel töltött palaczkokat használt.[298] Wilson később megmutatta, hogy az elektromos maradék, melynél fogva valamely palaczk egymásután többször süthető ki, sokkal csekélyebb, ha víz helyett az üveghez szorosan illő fémburkolatokat használunk.

502

A sűrítő palaczk feltalálása ama buzgalomnak az eredménye, melylyel a XVIII-ik század fizikusai az elektromos tüneményeket tanulmányozták. Ez az egyre fokozódó buzgalom a létrehozott sok eredmény mellett sem volt képes a palaczk elméletét feltalálni. Tudták, hogy a palaczkkal az elektromosságot sűríteni lehet; tudták, hogy mily föltételektől függ a sűrítés lehetősége, sőt Wilson a sűrítés quantitatív törvényét is feltalálta, de ez ismeretek még korántsem magyarázták meg a sűrítés folyamatát; a sűrítés elméletét még csak ezután kellett felállítani.

VI.
Franklin és a sűrítő palaczk. - Az elektromosság elmélete.

Mondják, hogy a tudományok és a czivilizáczió haladása a nap látszólagos mozgását követte, azaz keletről nyugat felé tartott. Azonban a haladások irányának ez az összhangja csak a XVIII-ik század közepéig tartott. Az Újvilág, melyet kezdetben Európa czivilizált, ez időtől fogva bőven visszafizette mindazokat a jótéteményeket, melyeket az Óvilágnak köszönhetett. Franklin szelleme lövelte az első sugarakat, melyek a természet titkait napnyugatról valának földerítendők.

Franklin életének folyásáról beszélvén, említettük, hogy ifjúkorában nem találhatunk olyan jeleket, melyekből a jövendő fizikusra következtethetnénk. Miképen lett tehát Franklin-ból fizikus? Feleljünk először erre a kérdésre.

1746-ban, tehát ugyanabban az évben, melyben a sűrítő palaczk ismeretessé vált, Franklin Philadelphiából Bostonba utazott. Az utóbbi városban alkalma volt, hogy a Skótországból épen akkor visszatérő Spence doktor elektromos kísérleteinél jelen lehessen. Ez volt az első leczkéje a fizikából.

Midőn Franklin Philadelphiába visszatért, a londoni Collinson, a Royal Society tagja, a Franklin alapította könyvtárnak "használati utasítás" kíséretében egy üvegcsövet küldött. Franklin most maga is hozzáfogott a kísérletekhez, melyeket

503

Bostonban látott, s a megkívántató készülékeket a legnagyobb gonddal ő maga állította össze. Az elektromosság gyűjtésére addig vagy a sűrítő palaczkot vagy mind a két oldalukon bevont üveglapot használtak; a nagylapú battériák, melyeknél valamennyi belső és valamennyi külső fölület volt egymással összekötve, nagyon esetlenek valának. Franklin, hogy nagyobb mennyiségű elektromosságot gyüjthessen, lánczolatos battériákat állított össze; olyanokat, melyeknél minden palaczk belső fölülete a következő palaczk külső fölületével volt összekötve. Látjuk, hogy már az első kísérleteinél is egy hasznos találmányra bukkant. Ezután megismerkedett európai (politikailag akkor még külön nem vált) polgártársainak irataival, melyekből új táplálékot és buzdítást merített.

Franklin kísérletei eredményeit az 1747 és 1754 közötti időszakban Collinson-nal levelek útján közölte. Eszméi eleintén kevés visszhangra találtak, mert senki sem tette föl az iskolázatlan könyvnyomtatóról, hogy ilyesmihez is értsen. Mindazonáltal eszméinek eredetisége és előadásának átlátszó tisztasága által levelei híresekké lettek. Midőn Buffon a Franklin New experiments and observations on electricity czímű iratát francziára fordította, az amerikai könyvnyomtató egész Európában híressé lett; leveleit lefordították, s a Royal Society, mely a Franklin találmányait eleintén csak félvállról nézte, őt tagjává választotta s 1753-ban aranyéremmel tüntette ki.

Franklin fölismerte, hogy a sűrítő palaczknak két fegyverzete különnemű elektromosságokkal van megtöltve. Ez a találmány, melyet az 1747. jul. 28. keltezett levelében írt le, egyike legfontosabb találmányainak. Franklin ugyanis észrevette, hogy a selyemszálon függő, megelektromozott parafa golyó, mely a külső fegyverzet által vonzatott, a belső által taszíttatott; ha pedig a golyót úgy elektromozta, hogy a külső fegyverzet által taszíttatott, akkor a belső által vonzatott. Ezután elektromos ingát szerkesztett, azaz a belső s a külső fegyverzetet drótokkal olyformán kapcsolta össze, hogy a drótok szabad végén levő

504

fémgömbök között néhány hüvelyknyi távolság maradt. A parafagolyó, mely a két fémgömb között selyemszálon függött, felváltva az egyik s a másik gömb által mindaddig vonzatott, míg a palaczk egészen ki nem sült.[299]

Lássuk most a Franklin elméletét.

Franklin csak egy elektromos anyagot vett föl. A különböző testek anyagi minőségük szerint ebből az anyagból többet vagy kevesebbet tartalmazhatnak. Támaszkodva arra a tapasztalatra, hogy az elektromosság gerjesztésénél mindig legalább is két különböző testnek kell jelen lennie, föltette, hogy az elektromozás nem egyéb, mint ugyanannak az egy anyagnak egyenletlen szétosztása. Az elektromosság az egyik testből a másikba átmenvén, az egyik test elektromosságot kap, tehát bizonyos fölöslegre tesz szert, ellenben a másik test az elektromosságából veszít, tehát bizonyos hiánya lesz; a szerint a mint valamely testnek fölöslege vagy hiánya van, tevőlegesen vagy tagadólag van elektromozva.

Franklin ezt az elméletet nem spekuláczió útján, hanem kísérleti eredmények alapján állította föl. Főképen pedig a következő kísérletekre támaszkodott:

A szigetelő lapon álló ember nem képes magát megelektromozni. Franklin szerint ez onnét van, hogy az ember az üvegtől épen annyi elektromosságot kap, mint a mennyit ő maga részéről átad.

Ellenben, midőn olyan két ember áll a szigetelő lapon, kik közül az egyik az üveget dörzsöli, a másik pedig az üvegből a szikrákat húzza, ez esetben mind a két ember elektromossá lesz, s ha ők ketten közelednek egymáshoz, a közöttük átugró szikra sokkal erősebb, mint a midőn harmadik személy érinti valamelyiküket.[300] A dörzsölő személy az elektromosságából veszített, tehát negativ-elektromossá lett, ellenben a másik sze-

505

mély elektromosságot kapván, pozitiv-elektromossá lett. Midőn a két személy érintkezett, az elektromosságok mennyisége ismét kiegyenlítődött.

Franklin elmélete, a mint látjuk, eltér attól az elmélettől, melyet kényelmesebbnek hiányában jelenleg is használunk. Jelenleg kétféle, még pedig minőségileg kétféle elektromosságot veszünk föl; a nem-elektromos testben mindegyik elektromosságból egyenlő quantum van jelen, s ezek az egyenlő quantumok egymást neutralizálják. Az elektromozásnál a kétféle elektromosságot szétválasztjuk; az a munka, melyet a szétválasztásra fordítunk, a szétválasztott elektromosságokban mint egyesülésre való törekvés, mint helyzeti erély lappang. Mindamellett, hogy nyomós okaink vannak, hogy az elektromosságnak anyagias mibenlétét teljesen mellőzzük, ezt az elméletet mégis tűrjük. Különben is elméleti szempontból egészen közönyös, hogy az elektromosság gerjesztésénél kifejtett munka a kétféle elektromos anyag szétválasztására vagy pedig a súlyos testek molekulai rendszerének megváltoztatására fordíttatik-e.

Franklin elmélete, bár alkalmazásaiban kényelmetlennek mutatkozik, mechanikai általános szempontból a kritikát kiállja. Az egyik test annyit veszít, mint a mennyit a másik nyer: ez a föltevés az erély megmaradása elvével teljesen összefér, csak úgy kell felfognunk a dolgot, hogy az elektromozásnál kifejtett munka nem az elektromos fluidumok szétválasztására, hanem az egyféle fluidumnak, hogy így mondjuk, az átszállítására fordíttatott. Ha már most az átszállított elektromosságot az erély bizonyos fajának tekintjük, nagyon természetes, hogy ez az erély, épen úgy mint a melegebb test melegsége, kiegyenlődni törekszik. Vannak azonban bizonyos tünemények, melyek magyarázatánál az elektromosságnak qualitativ különös tulajdonságait el nem kerűlhetjük, sőt igen jó sikerrel alkalmazhatjuk, holott a Franklin hipothézisének, a hány esetre alkalmazzuk, annyi segítő hipothézist kell fölvennie.

Az imént mondottak igazsága már az egyszerű vonzás és

506

taszítás tüneményei magyarázatánál is szembetűnik. Franklin itt azt a segítő hipothézist állítja föl, hogy az elektromos részecskék egymást taszítják, de a súlyos testek részecskéitől vonzatnak. Evvel kimagyarázható a pozitív elektromos testek közötti taszítás, valamint a pozitív és negatív, továbbá általában az elektromos és nem elektromos testek közötti vonzás.

Azonban a negatív elektromos testek közötti taszítást már nem magyarázhatjuk meg; mert a taszítást az eme testekben még megmaradt elektromosságnak nem tulajdoníthatjuk, mert ez esetben - a két testben egyenlő mennyiségű elektromosság maradván fönn - a testek egymáshoz képest nem is elektromosak. Ez oknál fogva Franklin azt az új föltevést teszi, hogy az elektromosságuktól egészen vagy részben megfosztott, tehát negatív elektromos testrészecskék is taszítják egymást.

Franklin elmélete a sűrítés kimagyarázására nagyon alkalmasnak bizonyúlt s főleg ez oknál fogva nagy tetszésben részesűlt.

A palaczk megtöltésénél - Franklin elmélete szerint inkább azt kellene mondanunk: a megelektromozásánál - a belső fegyverzet épen annyi elektromosságot kap, mint a mennyit a külső elveszít; a palaczk összes elektromossága a megtöltés előtt épen annyi mint a megtöltés után, de mivel az üveg a megzavart egyensúly helyreállítását nem engedi meg, hogy a palaczkot kisüssük, a belső fegyverzetet össze kell kapcsolni a külsővel.

Lemonnier azt tapasztalta, hogy a palaczkot csak akkor lehet megtölteni, ha külső fölülete vezető testekkel van összekötve. Franklin ezt az észleletet elmélete segítségével így magyarázta meg: "valamint a palaczk belsejébe elektromos tüzet hajtani nem lehet, ha a külső fölület minden tüze kihajtatott: épen úgy nem lehet valamit a meg nem töltött palaczkba hajtani, ha kívülről nem veszünk el semmit."[301]

507

Franklin kísérletileg kimutatta, hogy midőn a kisütésnél az egyensúlyt helyre állítjuk, az egyik fölület annyit nyer, mint a mennyit a másik veszít. A belső fegyverzetet dróttal kötötte össze, s a külső fegyverzet mellett czérnát függesztett föl. Valahányszor a drótot az ujjával érintette, a külső fegyverzet a czérnát vonzotta. Mert midőn a drótot érintette, tüzet húzott ki, tehát a külső fegyverzet a czérna által ugyanannyi tüzet magához vett.[302]

Franklin a Lemonnier észleletét összefüggésbe hozta az elektromos gép működésével, melyet helyesen magyarázott.

Már Wilson és Watson észrevették, hogy a gép csak akkor működik jól, ha a dörzsölő szer fémdrót által a földdel össze van kapcsolva. Watson abban a nézetben volt, hogy a fémdrót a földből elektromosságot vezet a dörzsölt üveggolyóhoz, mely véleményhez Wilson is csatlakozott. Franklin nézete épen az ellenkező volt. Az ő elmélete szerint a dörzsölő szernek épen annyi elektromosságát kellett veszítenie, mint a mennyit az üveggolyó nyert; tehát a fémdrót arra való, hogy a dörzsölő szernek módja legyen elektromosságát elveszítenie.

E szerencsés magyarázatok Franklin elméletének nagy tiszteletet szereztek, mit egyébiránt érthetővé tesz az a körülmény, hogy már Franklin előtt sok fizikus, különösen pedig Watson - legalább a mi az elektromosság mennyiségének szétosztását illeti - a Franklin-éihoz hasonló nézeteket vallott.

Azonban az új elméletnek ellenségei is voltak. Így példáúl Nollet nemcsak hogy az üveg és gyanta-elektromosság között tett qualitatív különbséget, hanem még a közvetetlenül előállított és az elvezetett elektromosság között is különbséget vélt feltalálhatni. Azonban az utóbbi különbséget csak az elektromosságnak némely jelentéktelen fiziológiai hatásaira alapította. Nollet érveinek semmiféle jelentőségük nincs.

Ha az elektromosság elméletének történeti képét, melyet

508

Franklin föllépése idejében bírt, minden vonásában föltüntetni akarnók, nagyon sok kalandos nézetet kellene felsorolnunk. Minthogy ezek a tudomány fejlődésének amúgy sem ártottak, hallgatással mellőzhetjük. Kivételt csak a genfi Gallabert-nek (1712-1768) nézetei tesznek. Gallabert az elektromosságot valami éter-fajta, a tűzhöz hasonló súlytalan fluidumnak tartotta. "Az elektromos fluidumnak sűrűsége, mondja Gallabert, a különböző testekben különböző: kisebb a sűrű és nagyobb a ritka testekben. A megdörzsölt testnek molekulai mozgása van, mely mozgás az elektromos fluidumot hol vonzza, hol taszítja. Ez a fluidum, mely a megsűrítésnek ellenáll, annál sűrűbb, vagy úgyszólván annál rugalmasabb, mennél inkább távozik a dörzsölt testtől s a test körül elektromos atmoszféra képződik, a melynek sűrűsége legnagyobb a kerülete szélein s fokozatosan fogyatkozik a megelektromozott testig. A molekulás mozgások folytán ... az atmoszféra hatáskörébe tett testek vonzatnak és taszíttatnak."[303]

Ez volna az első elmélet, mely az elektromos tüneményeket az anyagi részecskék mozgásával hozza kapcsolatba.

VII.
A légköri elektromosság és a villámhárító.

Franklin érdemei, ha csupán csak az elektromosság elméletére szorítkoznának, elegendők volnának ugyan, hogy a fizika története szerzőjük nevét megőrizze, de ezt oly népszerűvé és világszerte ismeretessé aligha tették volna, mint az a két találmány, melyekről most fogunk szólani. Az első találmány az elektromosság és a villám azonosságának kimutatása, a második a villámhárító.

Az a gondolat, hogy az elektromos szikra azonos a villámmal, eléggé közelfekvő volt mindazok előtt, kik kísérleteiknél

509

jelentékenyebb szikrákat kaptak. A szikra megtört pályája, fénye, csattanása és gyújtó hatásai a fizikusokat mintegy kényszerítették, hogy a szikrákat a villámmal hasonlítsák össze, és tökéletesen igazuk van azoknak a történetíróknak, kik azt állítják, hogy az azonosság eszméje nem kizárólag a Franklin-é. Wall, Desaguliers, Nollet stb. a szikrát kicsiny villámhoz hasonlították; a lipcsei Winkler Die Stärke der elektrischen Kraft des Wassers, Leipzig, 1746. czímű művében az összehasonlításnak külön fejezetet szentel, s végül azt mondja, hogy a különbség csakis az intenzitásban lehet.[304]

Azonban a hasonlóság még nem azonosság, s az azonosság egyszerű eszméjével az azonosság még nincs kimutatva.

Franklin is átlátta a hasonlóságot, de egyszersmind az a merész gondolata támadt, hogy a légkör elektromosságát közvetetlen kísérletekkel kimutassa.

Franklin már 1747-ben észlelte, hogy hegyes és éles csucsokkal ellátott testek az elektromosságot igen nagy mennyiségben gyűjtik, s ezt a tulajdonságukat a légköri elektromosság gyűjtésére is föl akarta használni. Terve, melyet 1750-ből keltezett 5-ik levelében írt le, abban állott, hogy egy igen hosszú és hegyes végű elszigetelt vaspálczát magas tornyon úgy akart fölállítani, hogy vele az elektromosságot a földig vezethesse. Azonban alkalmas tornyot nem találván, tervét módosítania kellett. Két keresztbe tett fapálczára selyemkendőt feszített ki s a hosszabbik pálcza felső végéhez hegyes vasdarabkát erősített s ugyane pálczához hosszú kenderfonalat kötött. Ez volt a Franklin elektromos sárkánya.

Franklin úgy vélekedett, hogy ha a sárkányt magasra fölereszti, az a felhők elektromosságát fölszívni és a kenderfonálon le fogja vezetni. Hogy a levezetendő elektromosság jelenlétét kimutathassa, a fonál végére vaskulcsot kötött s hogy a sárkányt veszély nélkül fölereszthesse, a kulcshoz ismét selyemzsineget kötött.

510

Franklin az így fölszerelt sárkánynyal 1752. junius havában a kísérlet végrehajtásához fogott. Segédül csak fiát vitte magával, mert az emberek csúfolódásaitól tartott. Fia a sárkányt föleresztvén, Franklin sokáig várt a kedvező eredményre, de hiába. Egy sokat ígérő felhő is elvonúlt a sárkány fölött, a nélkül, hogy valami hatást hozott volna létre.

Egyszerre csak észre vette, hogy a kenderfonál egyes bozontjai ágaskodni kezdenek; erre kezét a kulcshoz közelítette s ebből valóságos szikrák ugrottak ki, melyek testét erősen megrázkódtatták. Franklin várakozását teljesűltnek látta; örömében nem is gondolt a kísérlet veszélyeire. Az elektromosság és a villám azonossága ki volt mutatva.[305]

Franklin az ezen az úton elért sikerrel még nem érte be, mert még ugyancsak 1752. szeptember havában az első tervét is kivitte. Házán hosszú és hegyes vasrudat állított föl; a rúd alsó végéhez harangokat tett, melyek a harangjáték módjára az elektromosságot jelzendők valának. Ez a kísérlet is sikerült, sőt Franklin a légkör elektromosságával leydeni palaczkokat is töltött meg. A dörzsölésbeli és a légköri elektromosság azonossága most már minden kétséget kizárt.

A találmány híre bejárta az egész világot, Franklin neve a legnépszerűbbé lett. Pedig, ha a dicsőség nem a találmány eszméjét, hanem a kivitel elsőbbségét illette volna meg, akkor a Franklin hírére Dalibard-nak kellett volna szert tennie.

Ugyanis Franklin levelei Buffon-tól franczia nyelven is kiadattak; Dalibard fordította azt a levelet, melyben Franklin

511

a légköri elektromosság kimutatására tornyokra erősített vaspóznákat ajánlott. A mi Franklin-nak az első pillanatra kivihetetlennek látszott, azt Dalibard végrehajtotta.

1752. május 10-én, tehát körülbelül egy hóval Franklin kísérlete előtt, Dalibard a Páris közelében fekvő Marly-la-ville-ben egy 40 láb magas vaspóznát selyemzsinórokkal egy karóhoz kötött. A póznánál Dalibard távollétében Coiffier nevű szolgája állott őrt. A mondott napon a délutáni órákban vihar vonúlt el Marly fölött; a mint a szolga az első dörgést hallotta, a póznához szaladt, s ebből a legnagyobb meglepetésére másfél hüvelykes szikrákat húzott ki: a szikrák erősen pattogtak és kénszagúak valának. Coiffier összecsődítette a szomszédokat s elhívatta a község lelkészét; a helység lakosai, kik azt hitték, hogy Coiffiert a villám sújtotta, a szakadó zápor daczára lelkészük után siettek, azonban meglepetésük a legmagasabb fokra hágott, midőn Coiffiert épségben találták s a rúdból a lelkész is húzott ki szikrákat.[306]

Nyolcz nap mulva Delor a Dalibard kísérletét Párisban a király jelenlétében ismételte. Nollet szerint eme kísérletek a legnagyobb föltűnést keltették; az érdeklődés egész enthuziasmussá fokozódott. Úgy látszott, mintha az ember az ég villámait már hatalmába kerítette volna, s hogy ezentúl evvel a természeti erővel is tetszése szerint fog rendelkezhetni.

Az általános érdeklődés érthetővé teszi, hogy Nollet abbé nem szívesen látta, hogy a kísérletek dicsősége egy idegent illessen, oly idegent, ki "arra a földre van vetve, hol inkább a kereskedéssel, mint a tudományokkal foglalkoznak."[307] Azonban Dalibard és Delor még sem tettek egyebet, mint hogy a Franklin tervét hajtották végre. Hogy kísérleteik a tulajdonképeni feltalálóét egy hóval megelőzték, ez a dolog érdemén mit sem változtat.

512

A kísérletek sikere arról győzte meg Franklin-t, hogy a villám káros hatásai az épületekre tett és a földdel vezető összeköttetésbe hozott vasrudakkal elháríthatók volnának. A villámhárító berendezését és hatását 1753. szeptember havában kelt 13-ik levelében írta le. Helyén lesz, ha már itt megjegyezzük, hogy maga a feltaláló Franklin sem tulajdonított a hárító működésének abszolut biztosságot, s nem állította, hogy e készülék a villám lecsapásait minden esetben elhárítaná; de megjegyezte, hogy lecsapás esetében az elektromosság elvezetésére és a további explóziók megakadályozására szolgál.

Az amerikaiak a találmányt csakhamar hasznukra fordították. De az új készülék Európában is magára vonta a közfigyelmet; a villámhárító hatásainak kipuhatolása végett mindenütt kísérletek tétettek. Francziaországban Romas de Nérac, Mazéas, Delor és Lemonnier, Angolországban Canton, Bevis és Wilson, Olaszországban Beccaria, Németországban pedig Winkler és Wilke foglalkoztak az elektromosság tanának avval az ágával, mely Franklin-nak köszönhette keletkezését, tudniillik a légköri elektromossággal.[308]

A Franklin villámhárítójának - de nem a villámhárítónak egyáltalában - ellensége támadt: ez a már többször említett Wilson volt. Ez a fizikus abban a nézetben volt, hogy a Franklin hegyes rúdjai, a helyett hogy a villámot elhárítanák, ezt tulajdonképen magukhoz csalogatják, már pedig nagyon kényes dolog az olyan veszélyes ellenséget még meg is invitálni. Ez oknál fogva a csúcsos végek helyett fémgömböket ajánlott s e hárítókat defenzíveknek, ellenben a Franklin-éit offenzíveknek nevezte.

513

Franklin, mivel a Wilson ajánlata nézeteivel homlokegyenest ellenkezett, kénytelen volt találmányának berendezését és hatását behatóan értelmezni. Szerinte a hárítónak nemcsak az a czélja, hogy az esetleg beütő villámot elvezesse, hanem inkább az a fontos rendeltetése van, hogy a felhők elektromosságának fölszívása által a beütést egyáltalában megakadályozza.

Franklin továbbá azt állította, hogy a beütést megelőzőleg a villámos felhőből egyes részek kiválnak s a földhöz közelednek, minélfogva a felhő lépcsős formát vesz föl. Ez állítását kísérletileg is igazolta; könnyű és laza gyapotgombolyagokat egymáshoz kötött s az egyik gombolyagot vékony fonállal vezető fémlaphoz kötötte; a mint a fémlap elektromossá lett, a gombolyagok egymásután hozzája futottak.[309]

Franklin nézeteit a leghathatósabban a turini Beccaria védelmezte, a ki nemcsak egy, hanem a megvédelmezendő épület nagyságával arányosan több csúcsot ajánlott. Mivel olyan esetek is előfordúltak, hogy a villám puskaportornyokba csapott, a Royal Society az angol tüzérség törzstiszteinek megkeresésére bizottságot küldött ki, mely a villámhárító kérdését eldöntendő vala. A bizottság négy tagja, Franklin, Cavendish, Watson és Robertson hegyes végű, ellenben az ötödik tag, Wilson golyós végű hárítók mellett nyilatkozott; Wilson külön értekezésben fejtegette a golyós hárító előnyeit.[310]

A vita már majdnem megszűnt, midőn 1777. máj. 15-én a villám a Franklin-féle hárítóval ellátott pourfleet-i puskaportornyot fölrobbantotta. Wilson most még inkább ragaszkodott kedvelt eszméjéhez, s azon volt, hogy a tompa hárítók czélszerűségét direkt kísérletekkel kimutassa; sőt III. György királyt rábírta, hogy a St. James palotáról a hegyes hárítókat leszedesse s tompákkal helyettesítesse. Mondják, hogy a király

514

e lépésre leginkább a Franklin iránti politikai ellenszenvből határozta el magát.

Wilson ellenvetéseit Nairne londoni híres mechanikus alaposan megczáfolta. Nairne kimutatta, hogy a pourfleet-i torony nem robbant volna föl, ha egy hegyes villámhárító helyett többet alkalmaztak volna. Evvel a vita újra föléledt, még pedig most már a kontinensen is, míg végre a Royal Society által kiküldött második bizottság, mely a hegyes hárítók javára ítélt, a vitának véget vetett.

VIII.
Franklinnak az elektromosságra vonatkozó egyéb vizsgálatai.

A szép találmányok, melyeknek történetét az imént vázoltuk, Franklin-nak legnagyobb, de nem egyedüli érdemei. Találmányai nem voltak szerencsés ötletek szülöttei, hanem gondos és kitartó vizsgálatok eredményei. Még sokat szólhatnánk Franklin egyéb vizsgálatairól, ha ezeknek a kortársakra gyakorolt buzdító hatásán kívül egyéb jelentőséget is tulajdoníthatnánk. Ezt azonban nem tehetjük, mert kísérleteinek jelentékeny része az elektromosság tanát - legalább közvetetlenűl - nem fejlesztette s jelenleg már csak történelmi érdekkel bír. Egyik kísérletével mégis kivételt fogunk tenni, s már csak azért is le fogjuk írni, mivel azt, persze egészen más alakban, jelenleg is végrehajtjuk, ha azt akarjuk kimutatni, hogy az elektromosság csak a testek fölületén székel.

Franklin abban a nézetben volt, hogy az elektromosság a testek körül bizonyos gőzkört képez, mely a testektől bizonyos távolságra van ugyan, de azoktól el nem választható. Ő maga is átlátta, hogy ez a hipothézis kissé erőltetett, de azért mégis számos kísérletet hajtott végre, hogy ama gőzkör sajátságait kipuhatolja. A kísérletet, melyről szólani akarunk, abból a czélból hajtotta végre, hogy kimutassa, hogy ugyanazt a testet a fölületén több vagy kevesebb elektromos fluidum övezheti körül.

515

A szoba padlójára tiszta boros poharat, s erre egy hosszú lánczczal megtöltött kis ezüst fazekat tett. A láncz egyik végére selyem zsinórt kötött, a melyet a plafondon megerősített csigára vetett, úgy, hogy e zsinór segítségével a lánczot az edényből tetszése szerint kihúzhatta vagy ismét beleereszthette. A csiga mellett még egy finom selyem fonál is függött; e fonál alsó végére kötött könnyű gyapotgombolyag az ezüst edény oldalát épen érintette. Franklin egy megtöltött leydeni palaczk segítségével az ezüst edényt megelektromozta, mire az edény a gyapotot tíz hüvelyknyire félre lökte s a palaczkból több szikrát ki nem húzott. A mint azonban Franklin a lánczot az edényből lassan kihúzta, a gyapot mindinkább közeledett az edényhez, mely már most képes volt a palaczkból új elektromosságot fölvenni. De midőn a lánczot visszaeresztette, a gyapot ismét távolodott, s mire a láncz az edényt ismét megtöltötte, a gyapot az első távolságig hajtatott.

Ez a kísérlet nyilván azt mutatja, hogy az elektromosság csak a testek fölületén székel s Franklin elmélkedése is csak ezt bizonyitja, mert szerinte az elektromos gőzkör a lánczot követte, tehát nagyobb kiterjedésűvé lett, minélfogva az ezüst edényt körülövező elektromos fluidum megkevesbült, tehát a gyapot eltaszításában nyilvánuló hatása is kisebb lett.

Jelenleg többféle készülékkel és pedig kényelmesebben mutathatjuk ki az elektromosság elosztását a testek fölületén; azonban emlékezzünk meg róla, hogy az e nembeli első kísérletet Franklin-nak köszönhetjük.

IX.
Franklin politikai pályafutása. - Jelleme. - Halála.

Franklin legfontosabb találmányai és vizsgálatai 1746 és 1753 közé esnek. Ez időn túl, bár a fizika művelését egészen nem hanyagolta el, politikai tevékenysége mindinkább igénybe vette idejét, míg végre a fizikusból egészen államférfiú lett.

516

A tudósnak szellemi művei életének legkiválóbb eseményei. Ha Franklin-t csak mint fizikust tekintjük, akkor mondhatjuk, hogy biografiáját már befejeztük. De mivel a biografustól elvárják, hogy személyeink életfolyását mind végig kísérje, nem mulaszthatjuk el, hogy Franklin életéből a legfontosabb mozzanatokat kiemeljük.

Ez a föladatunk nagyon nehéz volna, ha Franklin politikai tevékenységét a történelmi események lánczolatába fűzni, s annak hatásait és eredményeit kellőleg megvilágítani akarnók: a világtörténelem egyik fejezetét kellene megírnunk. Azonban bevalljuk - bár evvel a kritika szigorát provokáljuk - hogy feladatunk sokkal könnyebb, mert csak a fizikust akarván megismertetni, a politikai fejtegetésektől távol maradhatunk.

Franklin 1747-ben a pennsylvániai gyarmatgyűlés tagjává választatott, 1753-ban pedig valamennyi amerikai angol gyarmat főpostamesterévé neveztetett ki. Azonban a kormány bizalma a szülőföldje érdekeit mindenek fölött becsülő férfiú politikai nézeteit meg nem ingatta, s mindinkább megérlelődött benne a szövetség-alkotmánynak és az északamerikai összes kolóniák középponti kormányának eszméje.

1754-ben, midőn a kormány a kolóniákat a francziák ellen segítségre hívta, Franklin a tervével nyíltan föllépett, de az angol kormány azt, mint nagyon demokratikusat, elvetette.

A francziák Canada felől fenyegették a kolóniákat; Braddock angol tábornok ellenök küldetett; Franklin ezt az expedicziót pénzével támogatta. Az expediczió nem sikerült; a canadai határon levő franczia erősségek sértetlenek maradtak. Franklin erre keresztül vitt egy billt, melynek alapján önkénytesekből miliczia szerveztetett, maga pedig az északi határra küldetett, hogy ezt az indiánok ellen megvédje s erősségeket építsen. De alig hogy katonai pályafutását megkezdé, a gyarmat-gyűlésben heves vita tört ki a földbirtokosok és nép között, minélfogva Franklin visszahívatott. A nép a birtokosok megadóztatását

517

kívánta s az angol királyhoz titokban kérvényt írt s ennek átadásával Franklin-t bízta meg.

Franklin 1757-ben Angolországba utazott. Tekintélyével sikerült odahatnia, hogy a kérvény kedvezően intéztetett el; minélfogva 1762-ben visszatért Amerikába. A pennsylvániai tartomány-gyűlés a visszatérő Franklin-t a legnagyobb kitüntetéssel fogadta s 5000 font sterlinggel jutalmazta meg.

Franklin ezután a canadai kérdésről egy külön iratot tett közzé, melyből a kolóniák új bátorságot merítettek. Wolfe tábornok 1759-ben a miliczia és a sorezredek egyesült erejével a francziák hatalmát teljesen megtörte; 1760-ban Quebec is kapitulált s a francziák egész Canadából kiűzettek. Franklin a francziák ellen ekkor még az angolok érdekében működött; midőn később az angolok ellen a francziák segítségét kérte, ezek a legnagyobb készséggel siettek az unió segítségére.

Angolország sikereit a kolóniák áldozatkészségének köszönhette, de ezért hálásnak épen nem mutatta magát. A kolóniákra rótt méltánytalan terhek közűl a bélyegadó rendkivűli elkeseredést szült. Franklin a gyarmat-gyűlésen ama törvénytelen adónak nyíltan ellenszegült, s Pennsylvánia, Maryland, Massachusetts s más kolóniák megbízásából, mint ezek ügynöke, ismét Angolországba ment, hogy hazája jogait védelmezze.

Franklin-ból jogtudós lett. Nyilvános gyülésekben és hírlapokban bátran és észszerűen védelmezte hazájának önmegadóztatási jogát, melyet a körülmények természetével, az angol alattvalók alkotmányos jogaival s a kolóniáknak a királyoktól kapott szabadalmaival indokolt. Nem csoda tehát, ha az oxfordi egyetem 1762-ben őt jogtudorrá avatta. Azonban Franklin nyílt és bátor föllépése az angol parlamentnek sehogy sem tetszett, s mindamellett, hogy Franklin az anyaországtól való elszakadásra még nem gondolt, állásától elmozdíttatott; s minthogy már személyes szabadságát sem látta elegendő biztosságban, visszatért Amerikába.

518

A nép Franklin-t örömriadással fogadta s a kongresszus tagjává és a jóléti bizottság elnökévé választotta. Franklin angolországi utolsó tartózkodása alatt meggyőződött, hogy az anyaországgal való kibékülés és méltányos egyezkedés a lehetetlenségek közé tartozik. Az északamerikai államok szövetségének eszméjét újra hangoztatta s ezzel a teljes függetlenséget hirdette. 1776 julius 4-én az ő, Jefferson és Adams ajánlatára a függetlenségi nyilatkozat közzététele elhatároztatott.

De a függetlenség kivívása nemcsak vérbe, hanem pénzbe is kerül. Franklin, hogy a megkívántató segédeszközök megszerezhetők legyenek, a kongresszusnak papírpénz kibocsátását ajánlotta; a bank-alapba saját vagyonából 4000 fontot adományozott. A függetlenség kinyilvánításának pillanatától a miliczia szervezésében fáradhatatlanúl működött, s 1776-ban arra vállalkozott, hogy Francziaországot formális szövetség kötésére nyerje meg: Deane és Lee kíséretében Francziaországba vitorlázott. Terve sikerült, s mint a tizenhárom egyesült állam teljhatalmú minisztere Francziaországgal a szövetséget megkötötte. Személyes föllépéseiben, hírlapi czikkeiben s egyéb irataiban Amerika ügyét az emberiség szabadságának és a czivilizácziónak ügyeként tüntette föl s a már szintén forrongó franczia közvéleményt teljesen megnyerte.

Küldetésének fontos következményeit az Egyesült Államok függetlenségének története hangosan hirdeti. Legyen elég, ha itt az eredményt említjük: 1783. szeptember 3-án a hazájára nézve dicső békét az angol megbízottakkal Párisban aláírta. A nagy czél el volt érve; Franklin fölszabadított hazájába nyugodtan térhetett vissza. E tengeri úton tette utolsó fizikai észleleteit.

Ágyúdörgés, harangzúgás és a fölszabadított nép örömrivalgása fogadták az ősz államférfiút; híres barátja, Washington, a pennsylvániai kongresszus, a katonaság, egyesületek és tudományos testületek küldék eléje üdvözleteiket. Azonban a megérdemlett nyugalomtól megfosztá őt polgártársai határ-

519

talan szeretete és bizalma. Pennsylvánia kormányzójává egyhangúlag háromszor választatott meg.

Testi bajai folytonosan súlyosodván, 1788-ban a nyilvánosságtól teljesen visszavonult.

Franklin 1790 ápr. 17-én unokái körében halt meg.

Franklin, a nagy emberekben oly gazdag XVIII-ik századnak legkiválóbb emberei közé tartozik. Élete fényes példája annak, hogy miként lehet aránylag kevés eszközzel a körülmények ügyes felhasználása mellett a legszebb eredményeket elérni. Mint író, államférfiú, diplomata és szabadsághős, vagy pedig mint a becsületes munkát tisztelő iparos az új állam polgárainak egyaránt mintaképe volt. A társadalmi nyilvános életnek nem volt olyan ága, mely Franklin-nak valamit nem köszönhetett volna. A nyilvános könyvtárak és iskolák, az amerikai filozófiai társaság, a jól rendezett posta, a filadelfiai egyetem, a könyvnyomtatók, az új rendőri szervezet, a tűzkárok elleni biztosító társaságok és a rendszeresített miliczia, mint szervező talentumának nemes termékei, egyaránt hirdetik dicsőségét. A humanitás érdekeit kórházakkal, a rabszolgaság eltörlését és az indiánok helyzetének javítását sürgető iratokkal mozdította elő; a villámhárító feltalálásával az egész emberiség háláját vívta ki. A nép erkölcseit számos népies irattal finomította; irataival és tetteivel egyaránt megmutatta, hogy miképen kell a polgárnak a saját és polgártársai jólétét előmozdítania. Népnevelő volt, a szó legnemesebb értelmében. Nemzetgazdasági értekezései ép oly kiválóak mint diplomacziai alkudozásairól vezetett híres naplója.

Franklin halálának napja az egész művelt világ gyásznapja volt. Amerika minden városában gyászünnepeket rendeztek; a kongresszus az új állam legkitünőbb polgárának tiszteletére egy havi nemzeti gyászt rendelt el. A franczia nemzetgyűlés Mirabeau indítványára három napig gyászolt s az Egyesült Államok kongresszusának a franczia nemzet nevében részvétét fejezte ki. Számos jótékony és közmivelődési intézet

520

és iparvállalat még jelenleg is, úgy a bel- mint a külföldön, Franklin nevével ékesíti magát. Érdemeit röviden, de találóan dicsőíti d'Alembert híres epigrammája:

Eripuit coelo fulmen, sceptrumque tyrannis.

Franklin összes művei 1806-ban Londonban adattak ki (3 köt.); kisebb művei levelezésével együtt ugyanott 1817-ben jelentek meg.

Irodalom

Memoires of the life and writings of Benjamin Franklin

, Lond. 1818-19, (3 köt., németül Binzer-től, Kiel, 1829, 4 köt.)

Chalmers, Gen. Biogr. Dictionary.

Allen, An American Biogr. and Hist. Dictionary, Boston, 1832.

Biographie universelle

.

Nouv. Biogr. generale

.

Parton, Life and times of Benjamin Franklin, Boston (é. n.) 2 köt. 80.

521

COULOMB

I.
Coulomb élete a franczia forradalom kitöréseig.

A tizennyolczadik század vége felé az elektromosság tana, a mennyiben az úgynevezett dörzsölésbeli (statikai) elektromosságra terjedt ki, olyan két művelőre talált, kik elődeik munkálatait méltóan tetőzték be.

Eme fizikusok egyike Coulomb, ki vizsgálataival a statikai elektromosság alapelveit szilárd alapra fektette, a másika pedig Volta, kinek elég a nevét hallani, hogy a fizikának egy új korszaka jusson eszünkbe.

Charles Augustin de Coulomb 1736-ban Angoulème-ben született. Ősei a községtanács tagjai és városi tisztviselők valának.

Tanulmányait Párisban bevégezvén, már nagyon fiatal korában a műszaki csapatokba lépett. Először Martinique szigetén kapott alkalmazást, hol is a Bourbon-erődöt tervezte és építette. Kitünő tehetségeinek és megnyerő modorának köszönhette, hogy igen gyorsan előléptették, s mivel az általa betöltött állomásra nálánál alkalmasabb egyént nem találtak, még három évig kellett Martinique-ben maradnia, pedig az ottani éghajlat egészségére nagyon kedvezőtlen befolyással volt; tiszttársai majdnem mindannyian odavesztek. Midőn Francziaországba visszatért, várta, hogy kitartásáért méltó jutalomban fog részesülni, azonban időközben miniszterváltozás történvén,

522

az új emberekkel betöltött hivatalok a Coulomb érdemeivel nem sokat törődtek.

Ez időtől fogva majdnem kizárólag tudományos dolgokkal foglalkozott. Első értekezése, melyet a boltozatok statikájáról írt s 1776-ban az akadémia elé terjesztett, nevét a tudományos körökben csakhamar ismeretessé tette s ez által alkalma volt, hogy párisi rövid tartózkodása alatt több tudóssal megismerkedjék. 1777-ben a mágnestűk készítés-módja fölött végrehajtott vizsgálataiért az akadémiától már díjat is nyert.

1779-ben Rochefortba küldetett. Itt írta a Théorie des machines simples czímű művét. Az akadémia pályadíjat tűzött ki a legjobb műre, mely különös tekintettel a súrlódásra és a kötelek merevségére, az egyszerű gépek elméletét tárgyalná. Coulomb hozzáfogott a kérdés megfejtéséhez s elméleti vizsgálatait kísérletekkel kapcsolta össze; Touche-Tréville, Rochefort parancsnoka, mindent elkövetett, hogy a nagyban végrehajtandó kísérletekhez a megkívántató eszközök Coulomb rendelkezésére álljanak. Fáradságát szép eredmény koronázta: nevezett művével az akadémia kettős díját nyerte el.

Coulomb Rochefortból, műszaki munkálatok vezetésére, Cherbourgba küldetett; két évvel később az akadémia tagjává egyhangúlag megválasztatott.

Coulomb-nak nyílt jelleme és becsületessége miatt nem sokára nagyon durva méltatlanságokat kellett eltűrnie s a kormánykörökben uralkodó korrupcziónak majdnem áldozatává lett.

A bretagne-i tartományban hajózási csatornákat terveztek s Coulomb mint királyi biztos megbízatott, hogy a csatornák terveit megbirálja. Coulomb a helyszínére utazván, azonnal fölismerte, hogy a csatornák tervei a magánérdekek szüleményei és hogy a várt előnyök a kivitel költségeivel semmiféle arányban sem állanak. Coulomb nézeteit egy hatalmas párt támogatta, minélfogva azok diadalt arattak s a csatornák építése elmaradt. Evvel Coulomb az államnak igen jó szolgálatot tett

523

s bizonyára jutalmat érdemelt volna, de a kiknek a csatornaépítés érdekükben feküdt, másképen gondolkodtak. Így esett meg, hogy Coulomb az alatt az ürügy alatt, hogy a tervek megbírálására és a véleményezésre a hadügyminiszternek, mint közvetetlen főnökének engedélyét ki nem kérte, börtönbe vettetett.

Midőn a fogságból kiszabadúlt, benyujtotta lemondását, mely azonban el nem fogadtatott, sőt ellenkezőleg, újra Bretagne-ba küldötték, hogy ott a terveket újból tanulmányozza. De Coulomb-ot a méltatlan bánásmód, melyet az imént kiállott, a legkevésbbé sem puhította meg s most is régi véleményét nyilvánította. A hatóságoknak végtére is engedniök kellett; hibájukat belátva, Coulomb-ot fényes ajánlatokkal akarták kiengesztelni, de ő ezeket visszautasította. Mindössze is csak egy ajándékot, egy másodperczeket mutató kitűnő zsebórát fogadott el, mely ajándéknak a későbbi kísérleteinél igen jó hasznát vette.

1784-ben Coulomb a francziaországi vízművek intendánsává, 1786-ban pedig a térképek őrévé (conservateur des plans et des reliefs) neveztetett ki. Az akadémia egy bizottságot küldött Angolországba, hogy ott a kórházügyet tanulmányozza; a bizottság egyik tagja Coulomb volt.

A forradalom kitörése idejében Coulomb ezredesi rangjáról s hivatalairól lemondott, minek következtében jövedelmei tetemesen leapadtak. Blois-i magányában csakis gyermekei nevelésével és tudományos vizsgálatokkal foglalkozott. Mielőtt ez utóbbiak ismertetésére áttérnénk, helyén lesz, hogy az elektromosság tanának Franklin óta kivívott eredményeit ismertessük.

II.
Az elektrométerek. - Az elektromos sorok. - A megosztás elmélete. - Symmer elmélete.

Az elektromos tüneményekre vonatkozó vizsgálatok Franklin korszaka óta sok jelentős ténynyel gazdagították a fizikát,

524

bár az eredmények nem állanak arányban avval a rendkívüli mértékben megindúlt tudományos mozgalommal, melynek feladata az lett volna, hogy az elektromosság tanát úgy kísérleti, mint elméleti irányban fejleszsze.

Sok fizikus volt abban a hiszemben, hogy az elektromosság tanát valamely fontos ténynyel gazdagította, azonban az igazi haladást fölmutató búvárok száma csekély. Az utóbbiak között a már említett John Canton (szül. 1718. Stroud-ban Gloucestershire-ben, megh. 1772. Londonban) kiváló helyet foglal el. Canton 1751-ben a Phil. Transactions-ban értekezést tett közzé arról, hogy miként lehet az aczélt egyedül a földmágnességgel megmágnesezni; neki köszönhetjük az első kísérleteket, melyek a víznek s egyéb folyadékoknak összenyomhatóságát bizonyították be; ugyancsak ő találta föl a róla elnevezett foszfort, azaz a kénkalcziumot.

Az elektromosság körül szerzett érdemei közül először is az elektrométerét említjük; ez volt az első készülék, melylyel az elektromosság intenzitását valóban meg lehetett mérni. Canton finom fonalakra bodzabél vagy parafagolyócskákat függesztett föl. Midőn ezeket megelektromozta, a golyók szétváltak; az intenzitás mérésére a két fonál képezte szög szolgált.

Különben az ilyes elektrométer eszméje nem volt új. Úgy látszik, hogy Gray volt az első, ki az elektromosság intenzitását valamely vezetőre fölfüggesztett fonál segítségével mérhetőnek vélte; Dufay ezt a módszert 1733 óta tényleg használta. Nollet két fonalat függesztett föl; a fonalak képezte szöget a fonalak árnyékán mérte; Waitz már a fonalak végére súlyokat kötött;[311] Ellicot és Gralath a vonzást mérleggel akarták mérni.[312]

Canton elektrométere után ehhez hasonló számos eszközt készítettek. A Henley, Bennet, Lane, Ludolf, Achard stb. által szerkesztett elektrométerek lényegükben véve a Canton-

525

éval megegyeztek s berendezésük elve miatt a Canton-éval együtt nem annyira elektrométerek, mint inkább elektroskópok valának.

Az elektrométer, mint mérő eszköz, igen hasznos volt ugyan, de új elvet nem hozott a fizikába. Épen ezért sokkal jelentősebbeknek kell elismernünk Canton-nak a kétféle elektromosságra vonatkozó vizsgálatait.

Dufay s vele együtt a fizikusok legnagyobb része abban a nézetben volt, hogy az egyikféle elektromosságot csak bizonyos testek vehetik föl, azaz, hogy az elektromosság minősége a test anyagi minőségétől függ, minélfogva példáúl az üveg sohasem vehetett volna föl gyanta-elektromosságot. A Franklin-féle elmélet hívei, kik csak egyféle elektromos fluidumot fogadtak el, vagyis az unitáriusok, Dufay észleleteit a maguk nyelvére fordították s azt mondották, hogy valamely test kap-e vagy pedig veszít-e elektromosságot, az az illető test anyagi minőségétől függ.

Canton ezt a téves nézetet alaposan megczáfolta. 1753. decz. havában végrehajtott kísérleteivel megmutatta, hogy a flanellel dörzsölt üveg elektromossága negatív, ha az üveg fölülete homályos; ellenben pozitív, ha az üveg ugyancsak flanellel dörzsöltetik, de a fölülete sima. Továbbá kimutatta, hogy ugyanaz az üveg a dörzsölőszer minőségéhez képest pozitív vagy negatív elektromossá válhatik. A későbbi fizikusok Canton eredményeit igazolták és tetemesen kibővítették; így keletkeztek az elektromos sorok, azaz a különböző testek olyan sorozata, melyben bármely test az előtte levőkkel dörzsölve negatív, az utána következőkkel dörzsölve pedig pozitív elektromossá lesz. Az első elektromos sort Wilke állította föl a Dissertatio de electricitatibus contrariis, 1757. czímű iratában.

Az elektromos sorok feltalálása e korszak elvi fontosságú eredményeinek csak az egyike volt. A második eredmény, mely szintén Canton kísérletei alapján fejlődött, a megosztási elektromosság feltalálása volt.

526

Canton legfontosabb kisérlete a következő volt. Egy pár parafa golyót czérnaszálakra s egy másik párt selyemfonalakra függesztett föl s a megelektromozott üvegcsövet a golyóktól meglehetős nagy távolságba tette. Ekkor azt vette észre, hogy a czérnán függő golyók divergálnak, de a cső eltávolítása után ismét összeesnek. Ellenben a selyemszálakon függő golyók csak akkor divergáltak, ha a csövet közelebb vitte, azonban a cső eltávolítása után is bizonyos ideig szétválva maradtak.[313]

A föltűnésről, melyet ez a kísérlet keltett, fogalmat nyújtanak Priestley következő szavai: "A Canton eredeti kísérletei a különböző körülmények között levő elektromos testek vonzásában és taszításában oly változatosságot mutatnak, hogy valamely varázserő hatásaihoz hasonlítanak, és ha csak valami kevés mesterséggel hajtattak végre, akkor valamennyi kísérlet között (melyek fény- és hangtünemények által nem kísérvék) egyet sem tudok, mely ilyes ámításra alkalmasabb volna. Ha azonban ama kísérleteket figyelmesen szemléljük, akkor valamennyi elektromos testnek egy nevezetes sajátságáról tanúskodnak melyet kellőleg nem értettek meg, míg végre Wilke és Aepinus urak azt teljes világosságba helyezték."[314]

Franklin elmélete nem volt képes a Canton kísérleteiről számot adni. Maga Canton úgy vélekedett, hogy a divergálás egyedül az üveget körülövező elektromos atmoszférának tulajdonítandó: a golyók az atmoszféra egy részét fölveszik s ezután eltaszítják egymást; a cső eltávolítása után a golyók az atmoszférából többé mit sem vehetnek föl, minélfogva a czérnaszálakon függő golyók, mivel a czérna elektromosságukat elvezeti, összeesnek, ellenben a szigetelő selyemszálakon függő golyók a fölvett elektromosságot egy ideig még megtartják.

Ez a magyarázat mindaddig tartotta magát, míg Wilke és Aepinus a dolog lényegét föl nem ismerték.

527

Wilke 1732-ben Wismer-ben született; tanulmányait Göttingában és Rostockban végezte. Berlinben egyideig Aepinus-szal közösen dolgozott. Stockholmban letelepedvén, mint a fizika tanára s az ottani akadémia tagja 30 éven át működött; meghalt ugyanott 1796-ban. Wilke vizsgálatai a fizika többi ágára is kiterjedtek; különösen híresek a fajhőre vonatkozók.

Aepinus 1724-ben Rostockban született, hol is mint magántanár működött; később Berlinben tanított, végre Szentpétervárott a fizika tanárává lett s számos fontos hivatalt viselt. Aepinus 1802-ben Dorpatban halt meg.

Wilke kimutatta, hogy a szigetelt könnyű testek az elektromos testekhez közelednek ugyan, de az utóbbiak eltávolítása után semmi elektromosság sem marad bennük. Ellenben ha a szigetelt testhez, addig, míg az elektromos test közelében van, egy másik könnyű testet közelítünk, ezt épen úgy vonzza, mintha maga is elektromos volna. Ha továbbá a szigetelt testhez, ismét míg az elektromos test közelében van, tűt közelítünk, akkor az elektromos test eltávolítása után a szigetelt testben az elektromos testével ellentett elektromosság marad.

Eme kísérletek által a megosztási elektromosság föl volt találva; azonban Wilke mindössze is csak azt következtette, hogy az elektromos atmoszférában levő testek az elektromos testével ellenkező elektromosságot vesznek föl.

Aepinus a Wilke kísérleteit többféle változatban ismételvén, ugyanerre a meggyőződésre jutott. Később elvetették az elektromos atmoszféra hipothézisét; e helyett föltették, hogy az elektromosság hatásai bizonyos körön, az elektromos hatáskörön túl nem terjednek. Ők voltak az elsők, a kik - támaszkodva kísérleti eredményeikre - a leydeni palaczk megtöltését a megosztás elvével magyarázták. Ha ez a magyarázat helyes, akkor a sűrítő palaczkot vagy a sűrítő táblát akkor is meg lehet tölteni, ha a fegyverzetek között csak levegőréteg van. Aepinus és Wilke megtették a próbát, s valóban, a levegőtáblának megtöltése épen oly jól sikerült, mint az üvegtábláé. Evvel

528

egyszersmind megczáfolták Franklin-nak azt a nézetét, mely szerint a sűrített elektromosság mennyisége az üveg anyagi szerkezetétől függ.

Végre még Franklin elektromos elméletének bukásáról akarunk szólani. Dufay és a többi dualista szerint az üveg- és a gyantaelektromosság minőségileg különböznek, Franklin szerint a különbség csak az egyféle elektromosság különböző mennyiségében rejlik. Canton, Wilke és Aepinus kísérletei már nagyon megingatták Franklin elméletét, azonban a döntő csapást Symmer mérte.

Symmer-ről csak annyit tudunk, hogy a Royal Society tagja volt, s hogy egyszerre két pár selyemharisnyát viselt, egy pár fehéret s egy pár feketét.

E harisnyáknak az elektromosság történetében nevezetes szerepök jutott. Symmer ugyanis azt tapasztalta, hogy a fehér és fekete harisnyák, ha egymásután veti le őket, ellentett elektromosságot vesznek föl, de semmi elektromosságot sem mutatnak, ha egyszerre veti le. Az ellentett elektromosságokat eleintén a harisnyák színének tulajdonította, azonban Nollet kimutatta, hogy a különbség oka a harisnyák anyagi minőségében, nevezetesen a fekete festő anyagban rejlik, minek következtében Symmer azt az elvet állította föl, hogy két, minőségileg különböző elektromos fluidum van, tehát tulajdonképen nem tett egyebet, mint hogy fölfrissíté Dufay elméletét. S a mi Dufay-nak nem sikerűlt, az Symmer-nek még a Franklin tekintélyével szemben is teljesen sikerült. A fizikusok túlnyomó része elfogadta a dualisták nézetét, mely mint hipothézis még ma is forgalomban van. Voltak ugyan még egyesek, mint példáúl az angol Cavallo és az olasz Cigna, kik a Franklin elméletéhez állhatatosan ragaszkodtak; a híres Priestley a History and present state of electricity, Lond. 1767. czímű művében, melyet többszörösen fölhasználtunk, határozott pártállást nem foglalt.

Symmer elméletének elterjedését nagy mértékben előmozdították a Lichtenberg által feltalált elektromos poralakok,

529

melyek akkoriban úgy tekinttettek, mint az elektromosság minőleges különbségeinek nyilvánvaló bizonyságai. Evvel az unitárusok és a dualisták közötti harcz, az utóbbiak győzelmével véget ért.

III.
Coulomb vizsgálatai.

Midőn Coulomb föllépett, az elektromos tünemények legfontosabb része már ismeretes vala, sőt a mint láttuk, az elméletük is, a mennyiben ez az elektromosság qualitatív hatásaira vonatkozik, ki volt fejtve.

Gray feltalálta az elektromosság vezetését, Dufay a kétféle nemét, Franklin a leydeni palaczk elméletét és a légköri elektromosságot, Canton az elektromos sorokat, Wilke és Aepinus az elektromos megosztást. Csak egy hiányzott még, s ez az elektromosság mathematikai elmélete volt.

Igaz ugyan, hogy Aepinus és Cavendish megpróbálták, hogy a kísérleti tények sokféleségét mathematikailag egybefűzzék, de törekvéseik hajótörést szenvedtek, hiányában oly eszköznek, mely számbeli törvények levezetésére alkalmas lett volna. Az akkori elektrométerek ezt a nevet alig érdemelték meg, s legfeljebb arra szolgálhattak, hogy az elektromos erők intenzitását összehasonlítani s bizonyos tágas határok között fölbecsülni lehessen. Mégis föl kell említenünk, hogy Bénédict de Saussure, a genfi híres fizikus, a légköri elektromosságra vonatkozó kísérleteit megkönnyítendő, egy sajátságos elektrométert szerkesztett, melynél a legnevezetesebb az, hogy a bodzabélgolyókkal ellátott finom fémdrótok divergálását tapasztalatilag megállapított skálával mérte. Eljárása ez volt: Egymáshoz teljesen hasonló két elektrométert szerkesztett; miután az első elektrométert megelektromozta s a drótok képezte szöget megmérte, összekötötte a másodikkal, minélfogva ez utóbbi az első elektromosságának felét átvette, ezután az elektromosság felét ismét az elsővel közölte s ezt az eljárást mindaddig foly-

530

tatta, míg a fonalak divergálása észrevehető volt. A fonalak képezte szöget mindegyik esetben följegyezvén, tapasztalati törvényt állított föl, a melynek segítségével az erőket megközelítőleg meghatározhatta.[315]

Saussure a törvényét tökéletlen eszközzel vezetvén le, annak nagyon is hibásnak kellett lennie. A föladat megfejtése Coulomb-ra várt.

Coulomb már mechanikai első vizsgálatainál megszokta, hogy a számítások eredményeit pontos kísérletekkel ellenőrizze. Legfontosabb kísérletei, melyek tárgyunkat is legközelebb érdeklik, a fémfonalak rugalmasságára vonatkoztak. Kísérleteinek alapelve abban állott, hogy meghatározta azt az erőt, melylyel az elcsavart fonalak eredeti állapotukba visszatérnek.

Coulomb azt tapasztalta, hogy az ellenállás az elcsavarás ellen annál nagyobb, minél nagyobb maga az elcsavarás, föltéve, hogy ez a rugalmasság határain belül történik. S minthogy az ellenállás a hosszú fonalaknál igen csekély, belátta, hogy azt csekély erők igen pontos mérésére föl lehet használni. E végből a fonál végére egy vízszintes hosszú tűt erősített; ha a nyugalomba jött tűt bizonyos szöggel elcsavarta, az az eredeti helyzetébe visszatérni törekedett, minélfogva a tű vízszintes lengéseket tett. A lengések észlelt idejéből számítás által meghatározta azt az erőt, mely a tűt elcsavarta. Ez volt a Coulomb torziós mérlegének elve és berendezése.

Kísérleteinek sorozatából kitűnt, hogy a csavaró vagy sodró erő arányos a szöggel, melylyel a fonál elcsavartatott, továbbá arányos még a fonál-keresztmetszet sugarának negyedik hatványával és fordított viszonyban van a fonál hosszúságával, végre, hogy az erő függ a fonál anyagi minőségétől.

A kapott eredményeket felhasználta az elektromos vonzó és taszító erők pontos mérésére. E czélra a torziós mérleget a következőképen állította össze: Egy függélyes üveghenger

531

tetejét közepén átlyukasztott lappal befödte s e fedőlapba vízszintes mutatóval ellátott fémpálczát úgy illesztett, hogy a pálczának a hengerbe nyúló gamójára finom fémdrótot lehetett erősíteni. A pálcza mutatója egy beosztott kör fölött csúszott, tehát megmutatta, hogy a pálcza s evvel együtt a drót hány fokkal csavartatott el. A drót alsó végére vízszintes, könnyű sellakpálczát s e pálcza végére ismét egy bodzabélgolyócskát erősített.

Egy második bodzabélgolyócskát szigetelő pálczára úgy állított föl, hogy, midőn a drót nem volt elcsavarva, a két golyó érintkezett. Az első golyócska vízszintes forgási síkjában egy második beosztott kör volt.

A kísérlet elején a két golyó érintkezett. Midőn a másik golyót megelektromozta, ez az elektromosságának egy részét átadta az első golyónak s ezt bizonyos számú fokra eltaszította. Az által, hogy a felső pálczát mutatóstul az ellenkező irányban forgatta, a két golyót bizonyos távolságokig egymáshoz közelíthette. Ekkor az elektromos taszító erő egyensúlyt tartott a csavaró erővel, mely erő arányos a drót összes elcsavarásával, tehát az alsó és felső csavarási szögek összegével.

Coulomb a golyók közötti távolságok és a csavaró erők közötti összefüggést keresvén, arra a nevezetes eredményre jutott, hogy az elektromos vonzások és taszítások az égitestek attrakcziójának törvényét követik, azaz fordított viszonyban vannak a távolság négyzetével. E törvénynyel az elektromosságot a távolság négyzetével fordított viszonyban ható erők csoportjába sorozta.

Néhány évvel Coulomb kísérletei után Cavendish hasonló eljárást alkalmazott, hogy egy ólomgolyó attrakczióját a Földével összehasonlítsa s ez által a Föld tömegét meghatározza.

Coulomb vizsgálatainak eredményei, melyeket legnagyobbrészt a torziós mérleggel ért el, a mondott fő eredményen kívül még a következők.

Meghatározta az elszigetelt vezetőkről bizonyos idő alatt

532

szétszóródó elektromosság mennyiségét s a következő törvényt találta: Ha az idő számtani arányban növekszik, az elszigetelt vezető elekromossága mértani arányban fogy. Ide vonatkozó kísérletei segítségével azt is meghatározhatta, hogy milyen szigetelőket kell alkalmaznunk, ha az elektromosságot a lehető legnagyobb mennyiségben akarjuk megtartani.

Kísérleti úton kimutatta, hogy az elektromosság a vezetőkben nem valami chemiai rokonság, hanem csupán csak a repulzív erők hatása miatt terjed.

Egészen önállóan s öntudatosan megmutatta, hogy az elektromosság a vezetőknek csak a fölületén terjed el, s ezt a kísérleti eredményt, a taszítás törvényére támaszkodva, számítás által is igazolta. Azonban a szigetelőkre nézve azt találta, hogy az elektromosság azok belsejébe is behatol.

A megosztásra vonatkozólag arra az eredményre jutott, hogy a megosztási elektromosság mennyisége, különben egyenlő körülmények között, egyenes arányban van a megosztó elektromosság mennyiségével.

Eme kísérleti és elméleti vizsgálatok alapján konstatálhatta, hogy az elektromosság a testek körül nem képez valami atmoszféra-félét, s az elektromos vonzások és taszítások egyedül az elektromosság távolságba ható erejének tulajdonítandók. Továbbá érvényt szerzett a dualistikus felfogásnak, mely szerint a testek közönséges állapotukban a kétféle elektromosságból egyenlő mennyiségeket tartalmaznak, s a két fluidum szétválasztása dörzsölés által történik.

Végre az eredmények arra képesítették, hogy megvizsgálhassa, mily módon terjed szét az elektromosság mennyiség tekintetében az elszigetelt vagy pedig más (elektromos testek közelében levő) vezetők fölületén. Coulomb észleletei voltak alapja amaz analizises híres vizsgálatoknak, melyekkel Poisson 1811 és 1824-ben az elektromosság eloszlódását a vezetők fölületén meghatározta. Igaz ugyan, hogy Poisson vizsgálatai az elektromosság mivoltára új fényt nem derítettek,

533

azonban az e téren végrehajtandó további vizsgálatok útját törték, a mi ismét Coulomb eredményei nélkül nem lett volna lehetséges.

Coulomb-nak a mágnesség terén szerzett érdemei nem kevésbbé jelentősek.

Mindenekelőtt kísérletileg kimutatta, hogy minden test alá van vetve a mágnesek hatásainak, s ez által megdöntötte a régi felfogást, mely szerint a mágneseknek csak a vasra vagy vas-tartalmú kövekre van hatásuk. Kísérleteit a következőképen rendezte be: Két erős aczélmágnes különnevű sarkait egymásfelé fordította s a két sark közé a megvizsgálandó tű- vagy henger-alakú testet egyszerű kokonszálra függeszté; a mágnesek sarkai a test végeitől 2-3 milliméternyire állottak. Az eredmény mindegyik esetben az volt, hogy a testek a mágnessarkok irányában helyezkedtek el.[316] Coulomb az ily módon fölfüggesztett testek lengési idejéből a reájuk ható mágneses irányító erőket is meghatározta.

Coulomb a mágnesek vonzási és taszítási törvényeit is levezette. E czélra a torziós mérlegben a fémdróton függő vízszintes sellakpálczát mágnestűvel helyettesíté, s megvizsgálta, hogy egy másik mágnesnek sarkai mily hatást gyakorolnak a tűre. Itt is ugyanazt a törvényt találta, mint az elektromosságnál; a vonzó vagy taszító erő egyenes arányban van a mágnesek intenzitásával s fordított viszonyban van a távolság négyzetével.

Biot a birtokába került kéziratok alapján fölemlíti,[317] hogy Mayer Tóbiás, a híres csillagász, szintén levezette a mágneses

534

vonzások törvényeit, de sokkal körülményesebb úton, mint Coulomb. Mayer a dolgozatát nem publikálta.

Coulomb az említetteken kívül még sok ténynyel gyarapította a mágnesség tanát. Így példáúl kimutatta, hogy az aczélt csak bizonyos határig lehet megmágnesezni, mely határon túl az intenzitása nem növekszik; továbbá kimutatta, hogy a Földnek a mágnesekre gyakorolt irányító ereje épen akkora az északi, mint a déli irányban; végre, hogy az egyenlő szerkezetű és hasonló alakú mágneseknél az irányító erők úgy viszonylanak egymáshoz, mint a megfelelő méretek köbei, föltéve, hogy mind a két mágnes a telítésig van megmágnesezve.[318]

Coulomb-nak köszönhetjük azt a törvényt is, a mely szerint a mágnesség a rudakban és tűkben el van oszolva. A megvizsgálandó mágnest függélyesen fölállította s egy kokonszálra fölfüggesztett kicsiny mágnestűt a mágnes különböző pontjai közelében lengetett. Ekkor azt tapasztalta, hogy a mágneseknek a lengési számok négyzetével mért intenzitása végükön a legnagyobb s a középük felé gyorsan fogy, a középen a mágnességnek nyoma sincs. Az intenzitások változásának törvényeit rajzban is előtüntette.

Végre még csak azt akarjuk fölemlíteni, hogy Coulomb a mesterséges mágnesek készítésére kitünő módszert, az úgynevezett kettős vonás módszerét találta föl. Ezt a módszert jelenleg is használjuk, ha a mágnesezésre nem elektromágneseket használunk. Coulomb különböző hosszúságú aczéllemezeket mágnesezett meg, ezeket egymásra rakta és sárgarézgyűrűkkel összeszorította. Az így készített mágnesnyaláb intenzitása a rudakét nagy mértékben fölülmúlta.

Mindezeket a szép eredményeket Coulomb azért hozhatta létre, mivel a pontos észleleteket mathematikai spekuláczióval kellőképen összekapcsolni tudta. Ezen az úton haladva az elektromosság és a mágnesség elméletének alapját vetette. Az igazi

535

mathematikai szellem mindegyik elődjénél, ki az elektromosság tüneményeivel foglalkozott, hiányzott; Coulomb, mint spekuláló természetbúvár, még híres kortársát, Volta-t is jóval fölűlmúlta. Az elektromosság története is világosan kijelöli a fizika valódi módszerét; az elektromosság tana Coulomb föllépéséig kísérleti eredményekben igen gazdag volt ugyan, de nem volt senki, ki az egészet alapos elméleti rendszerré kidolgozta volna, minélfogva Coulomb föllépését az elektromosság történetében korszakalkotónak méltán nevezhetjük.

IV.
Coulomb nézetei a mágnesség mibenlétéről. - Működése a forradalom után.
- Jelleme. - Halála.

Említettük, hogy Coulomb dualista volt. Az elektromosságra vonatkozó nézeteit a mágnességre is kiterjesztette. Szerinte a nem mágneses vasban vagy aczélban két ellentett mágneses fluidum van, melyek a mágnesezés alkalmával szétválasztatnak és az aczélnak coërcitiv ereje által szétválasztva tartatnak. Minthogy Coulomb vizsgálataiban kitűnt, hogy a mágnesség a rudak végei felé van konczentrálva, Coulomb hipothéziséből az következnék, hogy a közepén széttört mágnes két darabjának mindegyikében csak egy egyféle fluidum van; ez azonban a tapasztalással teljesen ellenkezik, mert a hány darabra törünk valamely mágnest, ugyanannyi új mágnest kapunk. Coulomb ezt az ellenmondó tényt az által hozta hipothézisével összhangba, hogy föltette, miszerint minden mágnes elemi mágnesekből áll, a melyek egynevű sarkaikkal ugyanazon irány felé fordítvák s emez egynevű sarkok összhatása miatt keletkezik a mágnesi polaritás; a mágnes eltörése után az elemi mágnesek helyzetüket nem változtatván meg, az egynevű sarkok összhatása következtében két új sark keletkezik.

A XVIII-ik század végén a mágnesi hipothézisek ép oly bőven termettek, mint az elektromosak, de tudományos értékkel

536

annál kevésbbé dicsekedhettek. A legészszerűbbek még azok, melyek a Coulomb-éval rokonságban voltak. Ezek közül sokáig tartotta magát az a hipothézis, mely szerint a mágnesek elemi mágnesekből állanak, a nem mágneses vasban az egyes elemek össze-vissza vannak hányva, a mágnesezésnél az elemek rendbe szedődzködnek. Az a tapasztalati tény, hogy a mágnesezésnél az ütések és rázkódtatások a mágnesség fölvételét elősegítik, ama föltevésnek különösen kedvezett. Ampère fölfedezései mindezeket a hipothéziseket megingatták; az elektromosság és mágnesség kölcsönhatásai Ampère elmélete szerint oly tisztán nyilvánulnak, hogy a mágnesi tüneményeknek külön mágnesi hipothézisek alapján való tárgyalása jelenleg már csak a német tankönyvek megszokott formaságaiból ered.

Különben is Coulomb dicsősége nem hipothézisek felállításában áll. Coulomb főérdeme az, hogy az elektromos és mágneses tüneményeket elméleti alapra vezette vissza s ez által a további elméleti vizsgálatok kapuját feltárta. Az elektromosság és mágnesség mathematikai elmélete az ő vizsgálataival kezdődik.

A párisi tudományos akadémia a forradalomban föloszolván, a forradalom után az összes akadémiák az Institut-ben egyesültek. Coulomb ez intézet megalakítása óta annak tagja volt. Később kineveztetett a közoktatásügy főfelügyelőjévé, mely állás az oktatásügy terén a legelőkelőbb volt. Ezt a tisztét épen annyi jósággal mint szigorú igazságossággal töltötte be.

Biot a Coulomb jelleméről így nyilatkozik: "Mindazok, kik Coulomb-ot ismerték, tudják, hogy szívjósága mennyire enyhíté jelleme komolyságát, s azok, kik oly szerencsések valának, hogy tudományos pályájuk kezdetén vele érintkezhettek, jóakaratát a leggyöngédebb emlékül őrizték meg."[319]

Családi viszonyai igen szerencsések valának.

537

Coulomb 1806. aug. 23-án 70 éves korában, Párisban halt meg.

Az akadémia és az Institut emlékirataiban megjelent számos értekezésem kívül külön kiadásban még a következő műve jelent meg: Recherches sur les moyens d'executer sous l'eau toutes sortes de travaux hydrauliques sans employer aucun épuisement, Paris 1779. Utolsó értekezése a hőről két évvel halála előtt jelent meg. A Théorie des machines simples 1820-iki új kiadása három értekezésével (a surlódásról, a csavarási erőről s a fémfonalak szilárdságáról, az emberek erejéről) bővíttetett.

Irodalom

Desessart, Les siècles littéraires de la France.

Biogr. univ. des Contemporains.

Quérard, La France littéraire.

Mém. de l'Institut, VII.

Biogr. universelle

.

Nouv. Biogr. générale

.

538

VOLTA

I.
Volta ifjúsága. - Első vizsgálatai. - Az elektrofor.

Alessandro Volta, a Filippo Volta és Maddalena Conti-Inzaghi fia, 1745 febr. 19-én (némelyek szerint 18-án) a Pliniusok szülővárosában, Comoban született. Tanulmányait atyjának fölügyelete alatt szülővárosában nyilvános iskolában kezdette meg s tanulótársai közül tehetségei és munkaszeretete által csakhamar kivált. Már 18 éves korában Nollet-vel tudományos dolgokról, különösen pedig az elektromos tüneményekről, levelezés útján értekezett.

Ugyanez időtájban a fizika legfontosabb vívmányait dicsőítő latin költeményeket írt, miből jogosan következtethetjük, hogy ekkor már minden törekvése a természettudományok művelése volt.

Első értekezését (De vi attractiva ignis electrici) 24 éves korában írta s Beccaria-nak küldötte; a másodikat (De modo construendi novam machinam electricam, 1771.) Spallanzani-nak ajánlotta. Az elsőben a sűrítő palaczk elméletét fejtegette, a másodikban pedig leírt egy új elektromos gépet, melynek korongja száraz fából volt. E munkálatokból, mindamellett hogy valami különöset nem mutattak föl, az oroszlánkörmök, mint mondani szokták, már kilátszottak; e munkálatoknak köszönhette, hogy a kormány őt a comói gimnáziumhoz a fizika tanárává s ugyanez intézet rektorává kinevezte.

539

Evvel Volta sorsa el volt döntve; a fizika életének feladatává lett; ez időtől fogva kezdődnek ama munkálatai, melyek nevének el nem enyésző dicsőséget szereztek.

Első jelentős találmánya, az elektrofor, 1775-ből származik.

Ez a fontos találmány nem volt a véletlen szüleménye s épen úgy elő volt készítve, mint a legfontosabb találmányok túlnyomó része. Wilke már 1762-ben fölismerte egy megdörzsölt üveglapnak mindazon tulajdonságait, melyek lényegük szerint azonosak a megdörzsölt gyantalepény tulajdonságaival. De hogy önálló készüléket szerkeszszen, arra Wilke még nem gondolt.

Ugyancsak a megtöltött üvegtáblákkal Aepinus, Cigna és Beccaria is foglalkoztak; az utóbbi 1769-ben kiadott értekezésében[320] a következő sajátságos tételt állította föl: Valamely pozitív üveglap a róla levehető fegyverzettel közöl ugyan elektromosságot, de az üveglapnak egyszersmind az a képessége van, hogy valahányszor a fegyverzetet eltávolítjuk, elektromosságot ismét magához vesz, még pedig annál nagyobb mértékben, minél többet adott már át a fegyverzetnek; végre midőn az üveg az eredeti elektromosságát mind elvesztette, épen annyit vesz föl, mint a mennyit a fegyverzetnek átad.[321] Beccaria ezt az üveglap fölvette elektromosságot electricitas vindex-nek nevezte. A Beccaria elmélete az elektromosságot semmiből teremti.

Volta eme tétel fölött Beccaria-val vitába keveredett. Tagadta, hogy a fegyverzet eltávolításánál az üveglap elektromosságot vesz föl, s hogy nézeteit kísérletileg is igazolhassa, megdörzsölt gyantalapra szigetelő nyéllel ellátott fémlapot tett. Ekkor azt tapasztalta, hogy a gyanta az elektromosságot igen sokáig megtartja, miért is a készüléket folytonos elektromvezetőnek (elettroforo perpetuo) nevezte. A készüléket úgy rendezte

540

be, mint a mely alakban jelenleg is használjuk. Valahányszor a gyantára tett fémlapot, a fedőt, s a lepény fémtányérját érintette, mindannyiszor gyönge ütést kapott s az ezután fölemelt fedőn jelentékeny mennyiségű elektromosság maradt. Az elektrofor az elektromosságnak kiapadhatatlan forrása volt.[322]

Volta találmánya, melyet ő először Priestley-vel ismertetett meg, nagy tetszésben részesűlt. A fizikusok, különösen pedig Wilke, sokat fáradoztak azon, hogy az elektrofor működését kimagyarázzák, de megegyező eredményre nem jutottak. A készülék működését jelenleg a megosztás elvével magyarázzuk s az elektromosság forrásául azt a munkát tekintjük, melyet a fedő fölemelésénél az elektromos vonzó erő ellenében kifejtünk. A Holz-ról elnevezett gép e munkát elektromossággá a legczélszerűbben alakítja át.

II.
Volta chemiai munkái. - Volta Páviában tanár. - A szalmaszál-elektroskop
és a kondenzátor. - Az eudiométer s egyéb találmányok.

Volta 1776 és 1777-ben egypár hónapon át chemiai vizsgálatokkal foglalkozott. A chemikusok a természetben előforduló gyulékony gázt, mivel rendszerint a kőszénbányákban fordult elő, az ásványország, tehát szervetlen anyagok termékének tekintették. Azonban Volta, a tárgyra figyelmessé tétetvén, kimutatta, hogy az állati és növényi anyagok rothadását rendszerint gyulékony lég fejlődése kíséri, s hogy az álló vizek és mocsarak iszapjának fölkeverése alkalmával e gáz buborékai nagyobb mennyiségben felszállanak. E szerint a mocsárléget, mint ilyent, Volta találta föl.

Volta 1777-ben távozott először Olaszországból. Ez alkalommal Svájczba ment; Bernben megismerkedett Haller-rel,

541

Ferneyben Voltaire-rel; Genfben pedig Bénédict de Saussure-rel baráti viszonyba lépett. Utazását külön munkában írta le.[323]

Voltá-t ekkor már az elsőrangú fizikusok közé számították, s valóban elég jogczímet szerzett arra, hogy a comói szerény iskolát egyetemi tanszékkel cserélje föl: 1779-ben a páviai egyetemhez tanárrá kineveztetett; állomását még ugyanabban az évben foglalta el.

Az ifjúság messze földről Páviába sereglett, hogy a híres tanár előadásait hallgathassa. Arago szerint Olaszországban, hol a képzelő tehetség oly gyorsan fölhevül, emez előadások valóságos enthuziazmust idéztek elő. A Volta tanítványa czím után való vágy volt az oka, hogy a Ticino melletti egyetemet egy harmad évszázadon át oly sűrűn látogatták.

A fizikus iránt, ki rövid idő alatt oly szép eredményekre jutott, mindenki a legjobb reménynyel volt eltelve. Ez a remény nem volt hiú, mert Volta, miután már kimutatta, hogy vékony pléhből készített s egymással összekötött hengerek nagy felületük miatt az elektromosság gyűjtésére sokkal alkalmasabbak, mint egy kicsiny és vastag falú konduktor, 1781-ben feltalálta a szalmaszál-elektroskopot, melyet a Lichtenberg-hez intézett meteorológiai leveleinek elsejében irt le, s mely lényegében megegyezett Bennet aranyleveles elektroskopjával. Második találmánya, a kondenzátor (elektrom-sűrítő), melyet méltán nevezhetünk elektromos mikroskópnak, minden tekintetben jelentős készülék, mely a fegyverzett táblától csak czéljára nézve különbözik. A fegyverzett táblával több elektromosságot akarunk összegyűjteni, mint a mennyi az elektromos forrással közvetetlenűl összekötött fémlapokon máskülönben elférne, a kondenzátorral pedig az igen csekély elektromosságot azért sűrítjük, hogy hatása észlelhető legyen.

Volta a kondenzátort a Journal de physique 1783-iki év-

542

folyamában írta le, azonban az elektrométerrel csak 1787-ben kötötte össze. Hogy az egész készüléket még érzékenyebbé tegye, az elektrométert gyertyalánggal kötötte össze. Priestley s ő előtte más fizikusok is ismerték a lángok ama tulajdonságát, mely szerint a velük összekötött testek elektromosságukat gyorsan elveszítik, s épen az a föltünő, hogy Volta átértette, hogy miként lehet ezt a tulajdonságot az elektromosság sűrítésére felhasználni. Sőt azt a kérdést is fölvetette, vajjon nem volna-e jobb a fémből készült villámhárítókat egyes kimagasló tárgyakon rakott tüzekkel helyettesíteni?

Ez időtájba esnek Voltá-nak még több találmányai, melyek mindegyikének megvolt a maga gyakorlati értéke. A szikrának gyujtó hatásait vizsgálván, feltalálta az elektromos pisztolyt s az elektromos tűzszerszámot; az utóbbiban az elektromosságot úgy alkalmazta, hogy vele a hidrogént bármikor meg lehessen gyújtani. E fajta találmányai között a legértékesebb volt az eudiométer, mely az elemző chemia leghasznosabb eszközeinek egyikévé vált. A készülék nem egyéb, mint vastag falú osztályozott üvegcső, melybe egymással szemközt két platina-drót van forrasztva. Ha példáúl a levegőt akarnók elemezni, bizonyos mennyiségű levegőt és fölös mennyiségű hidrogént vezetünk a csőbe, s a keveréket a platinadrótokon átcsapó elektromszikrával felrobbantjuk. A hidrogén a levegő oxigénjének félakkora térfogatával vizzé egyesűl, a mi tehát a csőben fönmarad, nem egyéb, mint nitrogén és hidrogén keveréke. A fönmaradt gázok mennyiségéből a levegő alkotó részeinek aránya kiszámítható. Humboldt és Gay-Lussac az eudiométereket 1805-ben megvizsgálván, Voltá-ét a legjobbnak találták.

III.
A légköri elektromosság forrásai.

Volta 1782-ben Scarpa, a híres chirurgus kíséretében hosszabb útra indúlt. Hogy a kiváló tudósokkal közvetetlen

543

érintkezésbe lépjen, meglátogatta Németország, Holland, Angolország és Francziaország fővárosait. Lichtenberg, van Marum, Priestley, Laplace és Lavoisier valának azok, kikkel Volta a fizika problémái fölött behatóbban értekezett. Ez időszakba esnek a légköri elektromosságra vonatkozó dolgozatai, mely tervével, saját vallomása szerint, már 1778 óta foglalkozott.

Miután a légköri elektromosság tényleges jelenléte Franklin, Dalibard stb. kísérletei által minden kétséget kizáró módon bebizonyíttatott s egyszersmind a káros hatásait megszűntető eszközök is feltaláltattak, még ama nagy kérdés megfejtése maradt hátra, hogy honnét ered a légkör elektromossága, melyek a forrásai?

Már Priestley többször idéztük művének negyedik részében, melynek czíme "hézagok az elektromosság tudományában", a következő kérdéseket teszi föl: "Mi módon lesznek a felhők elektromosakká? Talán a szelek hatása következtében? Vagy talán a levegőnek váltakozó fölhevűlése és lehűlése idézi elő a hatásokat?"

Volta a légköri elektromosság forrásáúl a folyadékok, nevezetesen a víz elpárolgását tekinté. Nézetét kísérleti vizsgálatoknak veté alá. Elszigetelt edényből a vizet elpárologtatta, s midőn az edényt a kondenzátorral összekötötte, ez jelentékeny mennyiségű negatív elektromosság jelenlétéről tanúskodott. Kísérleteit 1780-ban néhány franczia akadémikus jelenlétében hajtotta végre.

Volta a tüneményt úgy magyarázta, hogy a párolgó víz a vele érintkezésben levő testektől nemcsak a hőt, hanem az elektromosságot is elvonja, s valamint az elpárologtatásra fordított hő a gőzökben rejtett állapotban lappang, s a gőzök lecsapódásánál ismét szabaddá válik, épen úgy a fölszálló gőzök a rejtett elektromosságot a légkör magasabb régióiba fölviszik s miután az ott uralkodó hideg miatt lecsapódnak, a hővel együtt az elektromosság is szabaddá válik és összegyűl. Mivel

544

pedig a rosszúl vezető levegő megakadályozza az elektromosság szétszóródását, az csakis az esővel, hóval, vagy pedig heves explosiók útján térhet vissza a földre, a honnét származott. E szerint a légköri elektromosság forrása egy mindennapi tünemény volna, mely lassan, de szakadatlanúl működik, hogy egyes időközökben félemletes hatásokat idézzen elő.

Volta kísérletét Lavoisier és Laplace is végrehajtották s az e tárgyról közzétett értekezésükben fölemlítik, hogy kísérletüknél Volta is jelen volt s őket támogatta.

E kijelentés alapján Arago hosszasan fejtegeti, hogy mily csekély értéke van a tárgy fölött keletkezett prioritási vitának.[324] Azonban ez a fejtegetés fölösleges, mivel az egész elmélet korántsem áll olyan szilárd alapon, hogy azt olyan kiváló három szellem mindegyike a magáénak vallani érdekében levőnek tarthatná. Épen nem valószínű, hogy a légköri elektromosság forrása a párolgás volna. Már Priestley említi, hogy csekély mennyiségű vizet üvegedényben elpárologtatott, de az elektromosságnak nyomát sem találta.[325] Később Pouillet kísérleteiből kiderült, hogy a tiszta víz párolgásánál elektromosság nem lép ugyan föl, de azonnal mutatkozik, ha a víz sókat vagy valamely tisztátalanságot tartalmaz. Mivel pedig a Föld fölületén levő vizek kisebb-nagyobb mértékben mindig tisztátalanok, a szóban forgó elméletnek helyessége még sem volna kizárva. Azonban Reich s utána Riess a Pouillet kísérleteit ismételvén, kimutatták, hogy a só-oldatok forrásánál némi elektromosság keletkezik ugyan, de ennek oka nem a párolgásban, hanem a víz és edény közötti surlódásban rejlik, mert az elektromosság csakis a forrásnál keletkezik, lassú párolgásnál nyoma sincs. Reich továbbá kimutatta, hogy a gőzök lecsapódása szintén nem forrása az elektromosságnak.

Pouillet még abban a nézetben is volt, ha a vegetáczió

545

életműködése a légköri elektromosságnak szintén jelentékeny forrása lehet s sokaknál ez a nézet is tetszésre talált. Azonban Riess kísérleteiből kiderült, hogy ez a nézet is helytelen.

Végre még fölemlítjük, hogy a működésben levő gőzgépnek véletlenül fölfedezett elektromossága, mely a gőzelektromos gépek szerkesztésére vezetett, a párolgási elméletnek új táplálékot nyújtott. Azonban Faraday a kétséget csakhamar eloszlatta, mert kimutatta, hogy az elektromosság itt is a nedves gőzök surlódása következtében keletkezik.

Miután a kísérletek a párolgási elméletet megdöntötték, vagy legalább is valószínűtlenné tették, új elméletről kellett gondoskodni.

Peltier, támaszkodva a légköri elektromosságra vonatkozó kísérletekre, azt az elméletet állitotta föl, hogy a Föld fölülete negatív, a felsőbb légrétegek pedig pozitív elektromosak.[326]

E nézethez Lamont is csatlakozott; Lamont szerint az egész Földnek állandó mennyiségű, de egyenlőtlenül szétosztott negatív elektromossága van; az egyenlőtlen szétosztás részint a földfelület egyenetlenségeiben, részint pedig a levegő változó gőztartalmában lelné magyarázatát.

Ezt az elméletet melyet a tények nem sokkal hathatósabban támogattak, mint Volta-ét, sokan egészen újnak tartották, pedig már Priestley is föltette a kérdést, "vajjon nincs-e a Föld állandóan valamely mérsékelt elektromozás állapotában?... Nem valószínű-e, hogy a földrengések, az orkánok stb. épen úgy mint a zivatarok a Földben levő túlságos elektromosság következményei?"[327]

A Priestley német fordítója eme kérdéseket udvariatlan megjegyzés kíséretében oly haszontalanoknak nyilvánítja, hogy reájuk felelni sem érdemes!

546

IV.
Érintkezésbeli elektromosság.

Como egyik nyilvános terét Voltá-nak márványszobra diszíti.

Ez a szobor, melyet a szülöttjére büszke város emeltetett, azonnal fölvilágosítja a szemlélőt Volta dicsőségének legfőbb okáról: a híres fizikus az általa feltalált, ott persze szintén márványból faragott, elektromoszlopra, tehát dicsőségének önmaga emelte oszlopára támaszkodik. S valóban maradandóbb oszlopot egy természetbúvár sem emelhetett volna magának. Az az erő, melyre az élettelen kő emlékeztet, ma már a Föld kerekségének minden pontján élő oszlopként hirdeti az emberi értelem legfényesebb vívmányainak egyikét.

Az érintkezésbeli elektromosság s az evvel kapcsolatban feltalált Volta-féle oszlop az első lánczszeme a fényes fölfedezések hosszú sorozatának. Mivel az elektromosságnak új forrásáról van szó, nem mulaszthatjuk el, hogy az akkoráig ismert elektromosság-forrásokat át ne tekintsük.

A legközönségesebb forrás a különnemű testek dörzsölése volt. Ezután Franklin kimutatta, hogy a természet a légkörben nagy mennyiségű, ránk nézve persze alig értékesíthető elektromosságot tart készletben. Ez volt a második eredeti forrás, mert hogy a Volta párolgási elektromossága valóban forrásnak tekintendő-e, az mindekkoráig kétséges maradt.

Wilke magától való elektromosságának (electricitas spontanea), a mennyiben, mint külön forrásból származónak volna tekintendő, szintén kétes az eredete. Wilke agyagedényben ként olvasztott s vezető testekre állította; ekkor a megmerevülő kén jelentékeny elektromosságot mutatott. A kísérletet üvegedénynyel ismételvén, a kén negatív, az üveg pozitív elektromossá lett; hasonló eredményre jutott a megolvasztott sellak megmerevedésénél is. Föltehető, hogy a megmerevedés folyamában föllépő magától való elektromosság szintén a különnemű részek surló-

547

dásából ered, annyival is inkább, mivel, midőn a megolvasztott sellak kénbe öntve merevedett meg, a sellak pozitív elektromosságot mutatott. Hasonló kísérletekkel Aepinus is foglalkozott.[328]

A párolgást és a megmerevedést az elektromosság közvetetlen forrásainak nem tekinthetjük ugyan, de a múlt században mégis ismeretes volt egy olyan tünemény, mely nyilván mutatta, hogy a hő az elektromosságnak forrása lehet. Ez a tünemény a turmalin elektromossága, vagyis az úgynevezett pyro-elektromosság volt.

A turmalin, mindamellett, hogy az európai kőzetekben is előfordúl, csak a múlt század elején vált ismeretessé: 1703-ban hollandi kereskedők hozták azt Ceylon-szigetéről, hol a benszülöttek ez ásványt turnamalnak vagy tripnek, a hollandiak pedig, tekintettel ama tulajdonságára, hogy tűzbe téve hamut húzott, aschentreckernek nevezték.[329] A tudományos forrásból származó első tudósítás Lemery-től ered, a ki a ceyloni követ s ennek tulajdonságait a párisi akadémiának bemutatta. Linné e kőről s Lemery kísérleteiről Flora Zeylonica czímű művében tesz említést s a követ lapis electricus-nak nevezi.

Lehmann bányatanácsos a turmalint megismertette Aepinus-sal s ennek két turmalinkristályt szerzett. Aepinus vizsgálataiból kiderült, hogy a turmalin csak akkor elektromos, ha az egyik vége melegebb mint a másik, s ekkor a két végén különnemű elektromosság mutatkozik; továbbá, hogy ez elektromosság a kristálynak csak bizonyos pontjain mutatko-

548

zik, azaz a kristálynak elektromos sarkai vannak. Mindezekből kitűnik, hogy a pyro-elektromosság alaptüneményeit Aepinus ismerte föl először.

Időközben Wilson Londonban és Noya herczeg Párisban szintén megvizsgálták a turmalint s az Aepinus-éihoz hasonló eredményeket kaptak. Canton az Aepinus feltalálta tulajdonságokat egy nevezetes észlelettel toldotta meg: a turmalin hűtés által is elektromossá válik, de ekkor a sarkok fölcserélődnek.[330] Ugyanezt a tulajdonságot Tobern Bergman is feltalálta.[331]

1760-ig az a nézet uralkodott, hogy csak a turmalinnak vannak pyro-elektromos tulajdonságai. Azonban Canton egy londoni ékszerkészítőtől többrendbeli drágakövet kapván, kimutatta, hogy e tulajdonságokkal a braziliai topáz is föl van ruházva. A jelen század elején Haüy, a híres mineralogus, pyro-elektromos tulajdonságokat számos kristályon fedezett föl.

A pyro-elektromosságon kívül a múlt században még egy másik, még sajátságosabb elektromforrást ismertek. Már az ókoriak tudták, hogy a dél-európai vizekben élő, jelenleg Raja torpedo néven ismert hal az ember tagjait megzsibbasztja, azonban elektromos tüneményekre még nem gondoltak, sőt még Réaumur is (1714) az ütéseket tisztán mechanikai hatásoknak tekinté. Csak 1773-ban fedezte föl Walsh a halnak elektromos szerveit. Az angolnához hasonló Gymnotus electricus-t Bicher fedezte föl Délamerika vizeiben. A harmadik halról, a Silurus electricus-ról Forscal svéd utazó és a franczia Broussonet tettek először említést. E halak elektromosságát, vagy inkább elektromos életműködését, daczára a nagyszámú vizsgálatoknak, mindekkoráig homály borítja.

Ezek voltak az elektromosságnak Volta idejéig ismert forrásai. Ha Volta az elektrofor működésének elveit helyesen fölismerte volna, kénytelenek volnánk elismerni, hogy ő az

549

elektromosságnak új forrását, még pedig azt a forrását, melyet a legújabb kor a leggazdagabbnak s hozzátehetjük, a legolcsóbbnak ismert föl, t. i. a mechanikai munkát, találta föl. Azonban az a nagy törvény, mely a természet tüneményeit egységes lánczczá kapcsolja, Volta idejében még nem volt feltalálva; az elektroforban az elektromosságnak amaz új forrását csak Robert Mayer ismerte föl.

Mindazonáltal Voltá-nak volt fentartva az a szerencse, hogy az addig ismert elektromosság-forrásokat az érintkezésbeli elektromossággal gazdagítsa, mely új forrás a megelőzőket nem csak a szó quantitativ értelmében vett bőség által múlja fölül, hanem a belőle folyó fölfedezések hosszú lánczolata által a fizikai találmányok történetében párját ritkítja.

Közönségesen azt tartják, hogy ez új forrást s evvel együtt a fizikának azt az ágát, melyet galvanizmusnak vagy helyesebben a dinamikai elektromosság tanának nevezünk, a szerencsés véletlennek köszönhetjük. Az esemény, mely eme nézetre alkalmat adott, a következő.

1790-ben történt, hogy Luigi Galvani páduai anatómia-tanárnak neje, Lucia Galeazzi, megbetegedett. Az orvosok békaczomblevest rendeltek neki.[332] A békák bonczolása épen Galvani mesterségébe vágott, minélfogva - a nélkül, hogy tagadni akarnók, hogy eme tettének motivumában a neje iránti gyöngédségnek része nem volt - a békák praeparálásáboz maga látott hozzá. A békaczombok már az asztalon feküdtek, midőn valaki a teremben levő elektromos gépet véletlenül forgatta s a gép konduktorából szikrákat húzott. Galvani - egy másik versió szerint - neje,[333] azt az észleletet tette, hogy valahányszor a konduktorból egy szikra kiugrott, a békaczombok mindannyiszor sajátszerűen rángatództak.

550

A dolog egyszerű volt: a békaczomb úgy működött, mint valamely érzékeny elektroskóp; s ha Galvani ép oly ügyes fizikus lett volna, mint a milyen ügyes anatómus volt, az egész tüneményben valami különöset nem látott volna. Szerencse, hogy a dolog nem így állott s Galvani a tüneményt egyik régi kedvencz hipothézisével, az állati elektromossággal hozta kapcsolatba s ebből a szempontból további vizsgálatok kiinduló pontjává tette.

Először is meg akarta tudni, vajjon a légköri elektromosságnak van-e valami befolyása az állatira, minélfogva a békaczombokat drótokkal lakása erkélyére akasztotta. A drótok a hátgerinczagyba nyúltak s a véletlen úgy hozta magával, hogy a békaczomb izmai is az erkély vaspárkányával érintkeztek. Az ebben a pillanatban fellépő rángatódzások megértették Galvani-val; hogy a légköri elektromosságnak a tüneményhez semmi köze, minélfogva az egész dolgot a leydeni palaczk működéséhez hasonlította. Az idegekben volt a pozitív, az izmokban pedig a negatív elektromosság: ha az izmok az idegekkel fémdróttal összeköttetnek, a palaczk kisül s innét erednek a rángatódzások. Galvani találmányát a bolognai akadémia emlékirataiban 1791-ben tette közzé.

A nélkül, hogy elvitatni akarnók, hogy eme kísérletekben és észleletekben a véletlennek nagy szerepe nem volt, mégsem engedhetjük meg, hogy a dinamikai elektromosság létrejöttét csak a puszta véletlennek köszönhetné. Voltak régibb észleletek is, melyek, bár nem részesültek abban a szerencsében, hogy úgy mint a Galvani-é, alaposabb vizsgálatokra alkalmat adhattak volna, arról mégis tanúskodnak, hogy a figyelő tehetség karöltve a spekuláczióval a dinamikai elektromosságot a Galvani észleletei nélkül is előbb-utóbb létre hozta volna. Így példáúl Sulzer már 1767-ben szólott ama sajátságos savanyú ízről, melyet a nyelv érez, ha ezt két egymással érintkező különnemű fémdarabbal érintjük. Cotugno nápolyi anatómia-tanár pedig 1784-ben egy eleven egeret bonczolván, midőn az állat hasát

551

felvágta, karjában erős ütést érzett. Sőt Caldani, ugyancsak a bolognai egyetemen már 1756-ban észlelte a békák elektromos rángatódzásait. E tényeket nem azért említjük föl, hogy Galvani érdemeit kisebbítsük, csak azt akartuk jelezni, hogy a szóban forgó találmánynál a véletlennek korántsem volt oly nagy szerepe, mint ezt közönségesen hiszik.

Galvani találmánya első sorban a fiziológusokat érdekelte. Valli, Moscati, Fontana, Aldini, Ackermann, Schmuck, Fowler, Hunter és még számos tudós Galvani kísérleteit különféle variáczióban ismételte. Az elektromosság az életműködés egyik főtényezőjének rangjára emeltetett, s mindamellett, hogy az emberi test elektromosságát akkor még közvetetlenül nem mutatták ki, szerepéről mindenféle elmélet keletkezett.

Ekkor kezdette a dolgot közelebbről megvizsgálni Volta is, ki eleintén Galvani nézeteit vallotta. Volta észrevette, hogy a kísérlet akkor sikerül legjobban, ha az ideget az izmokkal összekötő ív különnemű két fémdarabból áll; midőn az ív csak egyféle fémből állott, a rángatódzások csak ritkábban következtek be, vagy egészen elmaradtak. Midőn azonban azt a nevezetes észleletet tette, hogy a rángatódzások akkor is mutatkoztak, ha a különböző két fémet többé nem az izmokkal és idegekkel, hanem csupán az izmokkal érintette: azonnal átlátta, hogy a tüneményhez a hipothézises leydeni palaczknak semmi köze. Ez az új észlelet, épen azért, mert új tényt tárt föl, a tünemény magyarázatát csak megnehezítette. Volta legyőzte a nehézséget; az új hatás okait fürkészve, azt az épen oly új, mint merész tételt állította föl, hogy a rángatódzások oka az elektromosság, mely a különböző két fém érintkezésénél föllép.

Volta új tétele, mint képzelhetni, Galvani híveinek sehogy sem tetszett, mert kedves elméletüket alapjában támadta meg. Az ily kemény és alapos támadással szemben a puszta tagadás mit sem használt; gondoskodni kellett kísérletekről, tényekről, melyekkel a támadást visszaverni lehessen. S valóban a galvanisták találtak is olyan tényt, melylyel Volta tételét

552

megingathatni vélték. Ugyanis a rángatódzások akkor is mutatkoztak, ha az izmokat ugyanabból a pléhből metszett fémlapokkal érintették. Volta, azt állítván, hogy az elektromosság a fémek különneműségében rejlik, ama ténynyel szemben is következetes maradt; megengedte, hogy a fémlapok egyenlő anyagúak voltak, de hozzátette, hogy mérsékletükben, vagy keménységükben vagy pedig más fizikai tulajdonságaikban különbözniök kellett; ő maga is bebizonyította, hogy az ugyanabból a pléhdarabból metszett két fémlap érintkezése az elektromosság forrásává válhatik, ha a két lap között valami nagyon csekély fizikai különbség van.

Az utolsó, s a galvanisták véleménye szerint a legalaposabb támadást Valli intézte Volta ellen. Valli kimutatta, hogy a rángatódzások akkor is létre jönnek, ha a békának különböző két része érintkezik. Azonban ez a tény, nem hogy megdöntötte volna Volta tételét, hanem ellenkezőleg, még inkább támogatta, mert Volta bebizonyította, hogy az említett rángatódzások csak akkor jönnek létre, ha a béka testének lehetőleg különböző két alkotórésze érintkezik, s hogy elkerülhetetlenül szükséges, hogy e két alkotórész közé valamely harmadik test tétessék. Ez a támadás még alkalmat adott Voltá-nak, hogy tételét oda általánosítsa, hogy bármely tekintetben különböző két test érintkezése által elektromosság keletkezik.

Galvani makacsabb hívei nézeteiket még most sem hagyták el, azonban támadásaik jelentéktelenekké lettek; kísérleteik mindinkább elvesztették az öntudatos vizsgálatok jellemét. Sikerült ugyan nekik a megölt állatok különféle részeinek izgatása által holmi rángatódzásokat előidézni, de ez által elméletük meg nem szilárdúlt. Arago szerint a bolognai iskola hívei bizonyítékaikat nem a hatások benső mibenlétéből, hanem azok nagyságából merítették, s e tekintetben ahhoz a fizikushoz hasonlítottak, a ki, bebizonyítandó, hogy a kéneső a csövekben nem a légnyomás miatt emelkedik, arra a gondo-

553

latra jött, hogy a szűk csövet tágas hengerrel helyettesítse s aztán a fölemelt folyadék mázsányi súlyában elrettentő akadályt látott.

Ha Volta a békák rángatódzásain kívül más tényre nem hivatkozhatik, tétele hipothézis jellemű maradt volna. Be kellett még bizonyítania, hogy midőn a két fémmel a rángatódzásokat előidézte, a hatás okozója csakugyan az elektromosság volt, vagyis tisztán fizikai kísérlettel kellett bebizonyítania, hogy két különböző fém érintkezésénél elektromosság keletkezik.

E feladat megfejtése Voltá-nak, ki akkor már a kondenzátorral rendelkezett, nehézséget nem okozott. Szigetelő üvegnyelekkel ellátott két fémlapot (czink és réz) úgy illesztett egymásra, hogy a fémfelületek egész terjedelmükben érintkeztek. Ezután a nyelek segítségével a két fémlapot gyorsan szétválasztotta s a lapok egyikét az elektroskóppal összekötött kondenzátorral érintette. Az elektroskóp szalmaszálai azonnal szétmentek s az ismeretes módszerek segítségével könnyen meggyőződhetett arról, hogy a czink pozitív, ellenben a réz negatív elektromos volt.

Ez volt Volta alapkísérlete, melyet azóta többféleképen módosítottak s a mely Volta tételét minden kétséget kizáró módon bizonyította be.

E kísérlet mellett még egy másik fontos fölfedezést is tett. Ugyanis azt tapasztalta, hogy ugyanaz a réz, mely czinkkel érintkezve negatív elektromossá lett, ezüsttel érintkezve átvette a czink szerepét, azaz pozitív elektromossá lett, miből azonnal fölismerte, hogy a különböző fémek az érintkezésnél épen úgy viselik magukat, mint ama testek, melyek dörzsölés által válnak elektromosakká, vagyis, hogy a fémeket is bizonyos elektromos sorba lehet szedni, mely sor minden egyes tagja az előtte való tagokkal érintkezve negatív, az utána következő tagokkal érintkezve pedig pozitív elektromossá lesz. A kísérleteket több fémmel és nem-fémmel végrehajtván, a következő sort állí-

554

totta föl: czink, ólom, czinn, vas, réz, ezüst, arany, grafit, barnakő.[334]

V.
Az elektromos oszlop.

Volta az új elektromosság-forrást feltalálván, nem maradt egyéb kívánni való, mint hogy ez a forrás a lehetőleg kiaknáztassék, azaz oly berendezés találtassék föl, mely érintkezés által tetemes mennyiségű elektromosságot szolgáltat.

A megfejtendő feladat Voltá-ban most is mesterére talált. Volta először is a czink és rézből alkotott párok többszörösítésére gondolt; de kísérletei eredménytelenek maradtak, sőt azt tapasztalta, hogy két czinklap közé tett rézlap, vagy két rézlap közé tett czinklap semmi elektromos hatást sem mutatott.

Ekkor az a gondolata támadt, hogy talán czélszerű volna a kettős fémlapokat valamely vezető testtel szétválasztani. Először is egy páron vizsgálta a hatást. A czink és a rézlap közé megnedvesített posztódarabot tett s azt tapasztalta, hogy a hatás kétszer akkora. Hogy mármost a hatást még inkább fokozza, a kettős fémlapok számát szaporította, úgy azonban, hogy a párok közé nedves posztódarabokat tett. A mit a száraz fémoszlopokkal el nem érhetett, most teljesen sikerült: az elektromos oszlop, a Volta oszlopa föl volt találva.

Volta a találmányát, melyet eleintén elektromotor-nak nevezett, először la Métherie-hez intézett levelében írta le; a levél a Journal de Physique 1801-iki évfolyamában jelent meg. E levélből közöljük a következőket: "Miután az általam

555

használt kondenzátor segítségével világosan láttam, hogy mennyi elektromosságot szolgáltat egy egyedüli fémpár, kimutattam, hogy két, három, négy ... jól rendezett fémpár kétszer, háromszor, négyszer ... annyit szolgáltat, ennél fogva, ha egy egyedüli fémpárral elektromozván a kondenzátort, ez az elektrométerrel példáúl három fokot jeleztet, akkor két fémpárral hat, hárommal kilencz, négygyel tizenkét ... fokot jeleztet, ha nem is egészen pontosan, de legalább megközelítőleg. Tehát egy kicsiny oszlop már össze van állítva, ez azonban kondenzátor nélkül az elektrométeren elektromosságot még sem mutat. Hogy ezt közvetetlenül mutassa, hogy az elektromos feszültségnek egy egész fokát (melyet a szalmaszálak divergálásából már alig lehet megfigyelni) elérje, ahhoz megkívántatik, hogy az oszlop legalább is hatvan fémpárból álljon, mert minden egyes fémpár csak egy hatvanad foknyi kitérést hozna létre. Ekkor ha végeit nedves újjakkal érintjük, bizonyos ütéseket is lehet érezni; erősebb ütéseket kapunk, ha oly fémekkel érintjük, melyeknek tágas fölületét jól megnedvesített kezekkel markoljuk, s ily módon már 20 vagy 30 fémpárból összeállított készülékkel is érezhetni az ütéseket, föltéve, hogy a fémek eléggé tiszták, s főképen, hogy a közbe rakott nedves rétegek nem közönséges és tiszta vízből, hanem eléggé konczentrált só-oldatokból állanak."

Volta Banks-el, a Royal Society titkárával hasonló leírást közölt. Eme közlemény (Phil. Trans. II, 1800) következtében kapta a Copley-érmet.

A föntebbi leírásból világosan kitűnik, hogy, mint minden találmány, mely a fejlődésének első stádiumában van, úgy a Volta oszlopa is még nagyon tökéletlen volt. Azonban az irány, melyben haladnia kellett, tisztán és világosan ki volt jelölve. Mint a miképen annak idején mindenki az elektromos gép javításán fáradozott, úgy most mindenki azon volt, hogy az oszlop hatásait fokozza. A fémpárokat hol vízszintesen, hol függélyesen állították föl, a rezet és czinket más fémekkel pótol-

556

ták, különböző vezető folyadékokat próbálgattak stb.; mindazonáltal jelentékenyebb hatásokat csak az egyes elemek fölületének tetemes nagyítása s az elemek számának szaporítása által értek el. Az oszlopok egyes kiváló fizikusok lényeges javításai után is csak akkor váltak igazán hatásos eszközökké, midőn chemiai hatásaik már kellőleg tanúlmányoztattak s szerkezetük eme hatások figyelembe vételével módosíttatott.

VI.
Az elektromos oszlop elmélete.

Volta oszlopának történetét az imént előterjesztvén, nagyon is érezzük, hogy bár röviden, de mégis jellemeznünk kellene ama nagy eredményeket, melyeknek szülője ez az oszlop volt. E közben nem kerűlhetnők el, hogy Davy, Ampère, Oersted, Faraday s Arago műveit elemezzük; de mivel e feladattal később amúgy is behatóbban kell foglalkoznunk, most csak arról a szellemi viszonyról, melyben Volta a találmányával állott, akarunk néhány megjegyzést tenni.

Volta a fémek érintkezésénél föllépő elektromosságot kizárólag az érintkezésnek tulajdonította. Midőn az oszlop két sarkát egymással vezető összeköttetésbe hozta, a réz negatív elektromossága a czink felé, a czink pozitív elektromossága pedig a réz felé folytonosan áramlott, azaz elektromos áram keringett. Volta, támaszkodva az alapkísérletére, eme folytonos áram forrásáúl is a fémek folytonos érintkezését tekinté, tehát az alaptörvény következetes alkalmazása által egészen helytelen következtetésre jutott. Ha ugyanis az oszlop sarkait vékony platinadróttal összekötjük, a drót izzásba jő, tehát hő és fény fejlődik; ha az elektromáramot vezető folyadékon vezetjük át, a folyadék alkotórészeire bontatik föl; végre, az elektromos áram mechanikai munkát is hajthat végre. Mármost Volta szerint a hőnek, a fénynek, a chemiai és mechanikai munkának végső forrása a fémek puszta érintkezése, s mivel az érintkezés

557

korlátlan időkig eltarthat, nyilván való, hogy az oszlop a különféle munkának kiapadhatatlan forrása, s úgy látszik, hogy az oszlop által a perpetuum mobile problémája meg van fejtve.

A fizikának, hogy a Volta elméletét megdöntse, nem kellett Robert Mayer-ig várni. Ezt az elméletet, melynek következetlenségei szembetűnőek valának, először Fabroni támadta meg, aki abban a nézetben volt, hogy az elektromos áram forrása a czink oxidácziója. Wollaston és Davy, támaszkodva a tapasztalásra, ezt a nézetet fizikai igazság rangjára emelték. Miként a gőzgép működése bizonyos mennyiségű szén elégése, oxidácziója által tételeztetik föl, épen úgy az elektromos oszlop működése el nem választható a czink oxidácziójától. A gőzgép kőszenet, az oszlop czinket fogyaszt; amott a chemiai folyam közvetetlenül hőt, emitt pedig elektromáramot termel.

Eme ténynek megállapítása után a Volta érintkezési elméletének helyét a chemiai elmélet foglalta el. Azonban egy időközben tett találmány az érintkezési elméletnek segítségére jött. A fizikusok olyan oszlopokat is állítottak össze, melyekben a folyós vezető mellőzve volt. Ezek között legnagyobb hírre vergődött Zamboni veronai tanárnak száraz oszlopa.[335] Ez oszlopban néhány ezernyi papirdarabka, melyek egyik oldala czinnel, a másik pedig barnakőporral van bevonva, kellőképen egymásra van fektetve. Ez az oszlop évek hosszú során át szakadatlanúl működik, a nélkül, hogy a czinn oxidálódnék vagy pedig hogy valamely vezető folyadék jelenléte megkívántatnék. Azonban gondosabb vizsgálatok kiderítették, hogy a nedves vezető itt is megvan, még pedig a száraznak vélt papir alakjában, mert ha az oszlop valóban száraz oszlop, azaz ha a papirt higroskópos nedvességétől megfosztjuk, akkor elektromos hatásokat nem mutat.

Azonban a chemiai elmélet is épen úgy túlment azokon a határokon, melyeken belül mozognia kellett volna, mint az

558

érintkezési elmélet. A chemiai elmélet nemcsak az elektromos áramnak, hanem a fémek puszta érintkezésénél föllépő elektromosságnak forrásáúl is chemiai folyamokat tulajdonított. Volta tévedt ugyan, midőn az áram s az ez által létesített munkák forrásáúl a puszta érintkezést tekinté, de igaza volt, midőn azt állította, hogy az elektromosság szétválasztására a puszta érintkezés elégséges. Az érintkezés az elektromosságot szétválasztván, az áramot megindítja, ezután maga az áram a czink oxidácziója árán jő létre. Az érintkezési elmélet jogosúltsága abban rejlik, hogy számos oly érintkezést ismerünk, melyeknél kísérletileg kimutatható chemiai folyam nincs, minélfogva az érintkezési elmélet, különösen Németországban, számos fizikusnál tetszésre talált. A chemiai elmélet, midőn a puszta érintkezés tüneményeit is a maga körébe vonja, oly alapon áll, hogy az általa vitatott tényeket kísérleti úton nem ellenőrizheti, s ily esetekben a kombináczióknak persze nagyon tágas tere nyilik. Különben is, csak az érintkezési elmélet, nem ugyan a Volta-féle, hanem az erő megmaradása elvével összhangba hozott érintkezési elmélet képes az elektromoszlop működését észszerűen megmagyarázni: az érintkezés által az elektromosság szétválasztatik, s ott, a hol szétválasztó erő működik, nagyon természetes, hogy a különnemű elektromosságok nem egyesűlhetnek, minélfogva a két fémlap közé vezető folyadékot kell tenni, hogy ezen át az elektromosságok egyesülése, vagyis az áram létrejöhessen.

VII.
Volta kisérletei Párisban. - Kitüntetései. - Egyéni és tudományos jelleme. - Halála.

Volta 1801-ben Bonaparte tábornok meghívására Párisba utazott, hol is kísérleteit az Institut egyik bizottsága előtt bemutatta. Erre vonatkozólag Arago a következőket írja:

559

"Az első konzul személyesen akart jelen lenni azon az ülésen, melyben a bizottság tagjai eme nevezetes tüneményekről részletes jelentést tettek. Alig hogy véleményüket kinyilvánították, azt javasolta, hogy a franczia tudósok Volta iránti elismerésüket arany éremmel fejezzék ki. E kívánság teljesítése a szokásoknak s az akadémiai ügyrendnek nem igen felelt meg, azonban az ügyrend csak a rendes körülményekre vonatkozik, s a páviai tanár ezeken fölül állott, minélfogva az érem egyhangúlag megszavaztatott, s mivel Bonaparte semmit sem tett félig, a tudós utazó kiadásai födözésére az állami pénztárból 2000 tallérnyi utiköltséget kapott. Ama 60,000 franknyi jutalomdíjnak alapítása, annak számára, ki az elektromosságban és mágnességben oly haladást mutat föl mint Franklin és Volta, nem kevésbbé jellemző vonása annak az enthuziazmusnak, mely a nagy hadvezért megszállotta. A Napoleonra gyakorolt benyomás állandó volt; a páviai tanárt a lángész tipusának tekinté. Nemsokára a becsületlégió- és a vaskorona-rend keresztjét nyerte, s az olasz konzulta tagjává s a lombard királyság grófjává és szenátorává neveztetett ki."[336]

1802-ben Volta az Institut 8 külső tagjainak egyikévé választatott.

Föltűnt, hogy Volta nagy találmánya után semmi dolgozattal nem lépett föl. Ennek okát némelyek abban keresték, hogy a sok gondolkodás annyira megerőltette Volta szellemét, hogy öreg korában tudományos dolgokkal foglalkozni képtelen volt. Mások úgy vélekedtek, hogy Volta, nagy találmánya után, az összehasonlítástól való félelmében, kevésbbé jelentős vizsgálatokkal föllépni nem mert, mert azt gondolta, hogy a közönség ezekben tehetségei fogyatkozását látná. Arago szerint mind a két magyarázat fölösleges, mivel két kitünő értekezése, egyik a jégesőről, a másik pedig a viharok szakaszosságáról s a rájuk következő hidegről, hat, illetve 17 évvel az

560

oszlop feltalálása után jelent meg. Tény, hogy a páviai egyetemtől 15 évi tanárkodás után meg akart válni. "Nem fogadhatom el Volta visszalépését, mondá Napoleon 1804-ben; ha teendői fárasztják, ezeket csökkenteni kell; ha máskép nem megy, tartson évenként egy előadást, mert a páviai egyetem kemény csapást szenvedne azon a napon, melyen megengedném, hogy ily fényes név a tagjai sorából kitörültessék. Különben is, a jó tábornoknak a becsület mezején kell meghalni."[337]

Ez az erélyes bíztatás nem volt eredménytelen, mert Volta előadásaival még 15 éven át művelte az ifjúság szellemét.

Volta szellemi irányzatát eléggé jellemzik művei, melyekben mindenütt a szorgalmas búvárra ismerünk. Volta az igazságot első sorban a tapasztalás bizonyító erejében kereste, semmi olyas dologgal, melynek igazságát kísérleti úton nem ellenőrízhette, a nyilvánosság elé nem lépett. Volta empirista volt, a mathematikai spekuláczió tőle oly távol maradt, hogy az elektromosság elméleti tanulmányozása tekintetében Coulomb-hoz hasonlítani egyáltalában nem lehet. Ez állítás támogatására hivatkozhatunk Biot tollából eredő következő tudományos jellemzésre:

"Figyelemre méltó, hogy Volta iratai általában véve sohasem tanúskodnak a szellemnek ama filozófiai vonásáról, mely szigorú elméletek fölállítására képesít, holott éles tekintete nagyon messzire és nagyon biztosan vezérelte az oly tények dedukcziójában, melyeket kísérleteknek vethetett alá ... A kondenzátor és az elektrofor Voltá-nál csak a kombinácziók eredményei valának, s azokat igazi elméletükkel sohasem hozta összhangba; tulajdonságaikat, még pedig egész életén át, az elektromosság valóban anyagias mibenlétének tulajdonította s e nézettől az elméleti fizikusoknak, példáúl

561

Coulomb- és Laplace-nak beható diskussziói után sem tért el. Szellemének egy másik irányzata következtében, mely őt a mathematikai szigor iránt érzéketlenné tette, sohasem fogta föl, hogy szalmaszál-elektroskópja, mely az elektromosság jelenlétének és természetének pontos kimutatására nagyon alkalmas volt, az intenzitásának szabatos mérésére épen nem volt alkalmas. Hiába akarta volna valaki a mathematika előnyeit, sőt mondhatnók szükségességét Voltá-val megértetni ... Ezek után kell-e csodálkoznunk, ha nyomtatott irataiban sem akarta ama módszer (a Coulomb módszerének) helyességét elismerni, s hogy azt nem tartotta oly czélszerűnek, mint azt, melyet ő követett, pedig az ő módszere valójában még sem volt egyéb, mint nagyon is tökéletlen megközelítés. (Meteorologia elettrica, lettera seconda, p. 71.) Hogy mily sajátságos módon egyesült benne az absztrakt szigor teljes hiánya a kísérleti vizsgálataiban nyilvánuló ügyességgel, arról tiszta fogalmat szerezhetünk, ha összes műveinek első kötetében közzétett értekezését az elektromos vezetőkről elolvassuk; mert ebben igen helyesen kombinált kísérletek egész sorozata által fölismert a vezetők alakjának befolyását az elektromosság megtartására vagy elszóródására, valamint a kisülések erélyességére, s mindennek daczára a képzelt elektromos atmoszféráról alkotott tapogatódzó ideái miatt szabatos meghatározásokhoz közel sem járt. ... Nagyon csalódnék, ki azt hinné, hogy midőn a Volta műveiről eme véleményünket nyilvánítottuk, az volt szándékunk, hogy igazán kitünő tehetségeit kicsinyeljük; bizonyára nem, csak jellemezni akartuk kiváló tehetségét s világosan ki akartuk mutatni, hogy az miben állott; mert ha a tudományok történetét filozofiailag tanulmányozzuk, csakhamar fölismerjük helytelenségét ama felfogásnak, mely ugyanabban az egy férfiúban oly szellemi tulajdonságok eszményi egyesülését tételezi föl, a milyenekkel az illető épenséggel nem bírt s a melyeknek össze nem függő együttléte, ha ez

562

csakugyan meg lett volna, találmányainak többet ártott, mint használt volna."[338]

Biot-nak eme szavai Volta szellemi irányzatát oly találóan jellemzik, hogy fölösleges volna azokhoz még valamit hozzá tennünk. Nem marad egyéb hátra, mint hogy Volta személyéről is megemlékezzünk.

Itt ismét abban a kellemes helyzetben vagyunk, hogy két elsőrangú fizikusnak, kik Voltá-t személyesen ismerték, véleményét idézhetjük.

Humphry Davy, ki olaszországi tartózkodása alkalmával Voltá-t Milánóban fölkereste (1814), így nyilatkozik: "Ő. már nagyon előre haladt korú (ekkor 60 éves volt) és gyöngélkedő férfiú volt. Társalgása nem volt valami nagyon megnyerő: nézetei meglehetősen korlátoltak valának, de nagy őszinteségről tanúskodtak. Modora a lehető legegyszerűbb; nem hasonlított sem udvaronczhoz, sem pedig oly férfiúhoz, ki a világban megfordúlt. Általában, az olasz tudósok modora, bár nem nélkülözi a kellemet, nagyon egyszerű."[339]

Arago, ki Voltá-t mint akadémikus kollégáját közelebbről ismerte, őt sokkal kedvezőbb színben tünteti föl. "A Volta beszéde, mondja Arago, egyszerű és mesterkéletlen, sőt néha hideg volt, de mindig szerénységet és finom szokásokat árult el, mely tulajdonságok, párosulva kitünő érdemeivel, az ifjúságot elragadták. Európának valamennyi nagy akadémiája őt tagjává választotta; azonban a sok kitüntetés Volta lelkületét kevélységre sohasem hangolta. A kicsiny Como kedves tartózkodási helye maradt; Oroszországnak több ízben tett csábító ajánlatai nem bírhatták őt arra, hogy Lombardia derült egét a Néva ködével fölcserélje. Gyors és átható értelem, nagy

563

és találó eszmék, őszinte és megnyerő jellem, ezek valának szembetűnő vonásai."

"Dicsvágy, kincsszomj és irigység nem vezéreltek tetteit. Egyedüli szenvedélye a tudomány szeretete volt..... Volta magas termetű volt; vonásai, mint valamely antik szobornak, egyszerűek és nemesek valának; magas homlokáról, melyen a sok elmélkedés mély barázdákat vont, lelki nyugalom és éles értelem tükröződött vissza. Magaviseletében mindig fönmaradtak az ifjúkorában fölvett falusi szokások nyomai. Sokan emlékeznek arra, hogy Volta Párisban naponként elment a pékhez, s a megvett kenyeret az utczán elköltötte, a nélkül, hogy arra gondolt volna, hogy valaki ezen fönakadhatna."[340]

Volta 1794-ben (49 éves korában) nőül vette Peregrini Teréziát. Házasságából három fiú származott, az egyik 18 éves korában halt meg, a másik kettő, Zanino és Luigi, túlélték őt. 1819-ben a páviai egyetemtől véglegesen visszavonúlt s hátralevő napjait szülővárosában töltötte; a tudományos világgal többé nem érintkezett. Négy évvel visszavonulása után gyönge szélütés érte, melynek azonban súlyosabb következményei nem valának.

Volta 1827 márczius elején lázba esett, mely ugyanazon hónap 5-én életének (82 éves korában) véget vetett.

Como fényes temetést rendezett híres szülöttjének tiszteletére. Volta, kinek családja a Como melletti Camnagoból származott, a camnagói templomban temettetett el.

A különféle folyóiratokban szétszórt műveit Antinori gyűjtötte össze és a következő czím alatt adta ki: Collezione dell' opere del Cav. Conte A. Volta, Firenze, 1716. (3 kötet, 8o.) Kiadatlan művei között vannak: Lezioni di fisica, olasz és latin nyelven; akadémiai beszédek, egy latin költemény fizikai és chemiai tüneményekről s több olasz költemény.

564

Irodalom

Zuccala, Elogio storico di A. Volta, Bergamo, 1827.

Bianchi Blevio, Vita d. conte Volta, Como, 1829.

Mocchetti, Vita d. conte Volta, Como, 1833.

Tipaldo, Biografia degli Ital. illustri d. sec. XVIII. e d. Contemporanei, Venezia, 1834-45, IX.

Seebeck L. F., Gedächtnissrede auf A. Volta, Dresden u. Leipzig, 1846.

Biogr. universelle

.

Nouv. Biogr. générale

.

Arago, Not. Biogr. I.

A Volta és Galvani közötti vitáról: Du Bois Reymond, Untersuchungen über thier. Elektr., Monatschr. der berliner Akad., 1852, 1853.

565

CHLADNI

I.
Chladni ifjúsága és tanulmányai. - Hangszerei.

Ernst Florens Friedrich Chladni 1756-ban, Wittembergában született, a hol atyja jogtanár és a választófejedelem udvari tanácsosa volt. Ha nevének szláv hangzása (hladni = éhes) mellett figyelembe veszszük, hogy ősei, a saját kijelentése szerint,[341] Magyarországban bányatisztek és lelkészek valának, föltehető, hogy tót eredetű.

Chladni mint egyetlen fiú, gondos nevelésben részesült, sőt szüleinek túlbuzgalma egyéni szabadságát a legszűkebb határok közé szorította. De ez a korlátozó bánásmód őt el nem kedvetlenítette, sőt az önálló cselekvésre való hajlamait még inkább élesztette. A geografiát és az útleírásokat különös szeretettel olvasgatta, minélfogva már hét éves korában fölébredt benne az utazási kedv, s legtöbb hajlamot érzett oly pályára, melyen lakóhelyét folytonosan változtathatta volna.

Az ifjú Chladni-nak a kereskedői vagy tengerészeti pályára különös kedve volt, s mivel szilárdan eltökélte magát, hogy a nagyvilágba megy, filléreit összetakarítgatta, hogy annak idején útiköltsége legyen, továbbá a hollandi nyelvet az atyja könyvtárában talált grammatikából titokban tanulgatta.

566

Mindazonáltal a szülei iránti engedelmességből gyermekkori terveiről később lemondott. Tizennégy éves korában a grimmai iskolába küldetett, hol ismét nagyon szigorú fölügyelet alatt állott. Ezek a jóakaratú korlátozások Chladni ifjúságát egészen örömtelenné tették.

Midőn a wittembergai egyetemre ment, legszívesebben az orvosi tudományokat tanulta volna, azonban atyja kivánságának engedve, jogi tanulmányokhoz fogott. Mivel még akkor is korlátozó körülmények között volt, hosszas kérések után végre kieszközölte, hogy a lipcsei egyetemre mehessen. Itt a rég nélkülözött szabadságot teljes mértékben élvezhette, de azért avval vissza nem élt, s miután a czenzurát kitünő sikerrel kiállotta, két eredeti értekezés alapján jogtudorrá promoveáltatott. Ezután visszatért szülővárosába, hogy itt jogi praxissal foglalkozzék.

Atyja halála után elérkezettnek látta az időt, hogy a jogi pályáról, melyre csak szülei akarata terelte, lelépjen s hogy magát kizárólag a természettudományok művelésére szánja.

Eme lépésének főokául Chladni azt hozza föl, hogy különös vágya volt a természettudományokat új tényekkel gyarapítani, különösen pedig, hogy valamely új találmány-, vagy a dolgok közönséges rendjétől eltérő vállalattal nevét híressé tegye. Ez a hiúság sarkalta őt a fáradságos vizsgálatokra s ennek köszönhette, hogy a nyomasztó körülmények súlya alatt el nem csüggedt. Kezdetben különféle felolvasásokat tartott a fizikai és mathematikai geografiából s a geométriából s hallgatóival botanikai kirándulásokat tett, reményelve, hogy ily módon valamely természettudományi tanszéket fog elnyerni.

Chladni csak 19 éves korában kezdett zongorázni tanulni. Ezután akusztikai tárgyú különféle műveket olvasván, azt tapasztalta, hogy a fizikának emez ágában aránylag még a legtöbb tenni való van. E hiány fölismerése terelte őt arra az útra, melyen nevének elévűlhetetlen dicsőséget vala szerzendő.

A könyvekben leírt s elméleti úton levezetett eredményeket kísérleti vizsgálatoknak vetette alá. Ekkor azt tapasztalta,

567

hogy a rezgő húrok törvényein a rezgő pálczáknák Bernoulli Dániel és Euler levezette törvényein kívül az elmélet nem felelt meg a kísérleti tényeknek. Ez az utókísérletezés volt az első indító oka Chladni önálló vizsgálatainak; először is a pálczák longitudinális rezgéseit s a szilárd lapok rezgéseit tanulmányozta.

Míg Chladni e fajta vizsgálatokkal foglalkozott, anyagi körülményei nagyon rosszra fordultak. Öröklött vagyona vagy pedig állandó fizetése nem volt, s hogy nyilvános előadásokkal pénzt keressen, erre Wittemberga nagyon alkalmatlan városka volt. Csak mostoha anyja részesíté segélyben.

Chladni már elhatározta, hogy szülővárosát odahagyja s a tudományos működésre alkalmasabb más városba megy, azonban mostoha anyja megbetegedvén, iránta hálátlan lenni nem akart s mellette maradt. De a mindinkább súlyosodó anyagi terhek miatt most már komolyabban kellett jövőjéről gondoskodnia. Terveit a következőképen adja elő:

"Az a gondolatom támadt, hogy egy művész, ki csak némileg is föltünést tud kelteni, nincs annyira egy meghatározott helyhez kötve s több alkalmat talál, hogy mindenütt előnyökben és kedvező fogadtatásban részesüljön, mint valamely tudós, ki az akadémiai életre szánta magát, s reménylettem, hogy bár nem a virtuózitás által - mert későn fogtam a zenéhez, - de legalább egy új hangszer feltalálásával ... a mondottam előnyökben részesülhetni fogok. Ennélfogva szilárdan elhatároztam, hogy egy új hangszert föl kell találnom."[342]

Chladni ez elhatározásához szigorúan ragaszkodott. Különféle tervek merültek föl előtte, de ezeket csakhamar elvetette; végre arra a gondolatra jött, vajjon nem lehetne-e a nedves ujjakkal dörzsölt üvegpálczák rezgéseit egy új hangszerben értékesíteni, s idejének nagy részét az ide vágó kísérletekkel töltötte. Hogy mennyire óhajtá az új hangszert létrehozni, ez kitűnik

568

saját vallomásából, mely szerint már álmában látta, hogy miként játszanak az új hangszeren, sőt hangját is olyannak hallotta, a milyen ez valóban volt, midőn a hangszert 1790-ben tényleg elkészítette.

Chladni a megvalósult hangszert euphon-nak nevezte, s később még számos javításnak vetette alá.

Az új hangszerrel különféle városokba utazott s azt nyilvánosan bemutatta. Utazása rá nézve igen fontos volt, mivel nemcsak hogy alkalma volt több kitünő személyiséggel megismerkednie, hanem a nagyobb városokban levő akusztikai munkákat is tanulmányozhatta, mi által irodalmi ismeretei nagy mértékben gyarapodtak. Azonban utazásai közben önálló vizsgálatokat is tett s mindig azon volt, hogy újabb hangszereket találjon föl; főtörekvése oda irányult, hogy olyan billentyűs hangszert állítson össze, melylyel a hangokat tetszés szerint nyújthassa és a billentyűk erősebb vagy gyengébb nyomása által a hang erősségét fokozhassa vagy csökkenthesse. A zongorák e tulajdonságok egyikével sem bírtak s az orgonáknál is a hangokat csak nyújtani lehetett; Chladni a billentyűs hangszerek eme hiányait akarta megszüntetni.

Mivel e feladat megoldása a már meglevő hangszereken másoknak is sikerült, Chladni a mondottuk előnyöket új hangszeren akarta megvalósítani. Egy ízben Revalból Flensburgba menvén, a tengeri utazás unalmait elüzendő, az új hangszer mechanizmusa fölött addig gondolkodott, míg azt feltalálta. A hangszer 1800. január havában készült el s Chladni azt clavicylindernek nevezte, mivel a klaviatura és egy forgó üveghenger az eszköz lényeges alkotórészei valának. De a hangszer még oly tökéletlen volt, hogy Chladni a nyilvánosság előtt nem léphetett föl vele.

Miután eufonjával Németország nagy részét beutazta s a külföldön Szentpétervárig és Koppenhágáig ment, rövid ideig Berlinben telepedett meg s itt akusztikai előadásokat tartott. Innen szülővárosába ment, hol is huzamosabb ideig tartózkodott,

569

mivel Akustiká-jának kidolgozásával s a clavicylinder javításával volt elfoglalva.

Utazásait valami fényes eredmény nem kísérte ugyan, de mivel mégis több hasznot hajtottak, mint a mennyi kiadással jártak, az eredménynyel meg volt elégedve. Chladni mindenütt szerény igényekkel lépett föl; ő maga mondja, hogy sokkal több előnyben részesülhetett volna, ha némely zeneművész nagyhangú és tolakodó modorával lépett volna föl.

II.
A fizikai akusztika fejlődése a XVIII. században.

Midőn Chladni az akusztikai vizsgálatok terére lépett, az akusztika egyes kiváló mathematikusok elméleti s egyes fizikusok kísérleti kutatása következtében a tények jelentős csoportjával rendelkezett. Az elméleti vizsgálatok főczélja az volt, hogy az ismert eredményeket mathematikailag feldolgozzák, s épen ez oknál fogva, mindamellett hogy a század legjelesebb mathematikusai foglalkoztak velük, a fizikai akusztikát új tényekkel nem igen gyarapították.

A fizikának egyik ága sem áll valamely művészettel oly törvényszerű rokonságban, mint az akusztika a zenével. Innét van, hogy egyes gondolkodó zenészek, kik a fizikától máskülönben távol maradtak, az akusztikát kísérleti fölfedezésekkel gazdagították, s bár elméleti okadatolásaik a tényeknek csak nagy ritkán feleltek meg, az az érdem mégis megilleti őket, hogy helyesebb elméletek útját egyengették; eredményeik észszerűsítése a fizikusok számára volt fentartva. Tudomány és művészet sehol sem tettek jobb szolgálatokat egymásnak, mint az akusztikában.

Taylor levezette a húrok egyszerű rezgéseinek törvényeit. Evvel s a rezgő húrok alakjára vonatkozó vizsgálatokkal a húrok elmélete befejeztetett volna, ha új kísérleti tények a kutatások körét ki nem bővítik.

570

Az első ide tartozó fölfedezések a húrok összetett rezgései s az úgynevezett flageolett-hangok valának. A feltalálás dicsősége itt három férfiú között oszlik meg: a franczia Sauveur,[343] és az angol William Noble és Thomas Pigot egymástól függetlenül azt találták, hogy valamely húr nemcsak egész hosszában rezeghet, hanem több egyenlő részre oszolva, e részek ellenkező irányú, de máskülönben önálló rezgéseket tehetnek, sőt kimutatták, hogy rendszerint az az eset áll, hogy a húrnak egész hosszúsága szerinti rezgései a részeinek rezgéseivel tevődnek össze.

Noble és Pigot különféle magasságra hangolt húrok egyiket megszólaltatván, azt vették észre, hogy a mélyebbre hangolt húrok némelyike mintegy önmagától megszólal s ugyanazt a hangot adja, mint a magasabbra hangolt húr.

Mivel a mélyebb húr kisebb feszültsége miatt egész hosszúságában rezegve ugyanazt a hangot nem adhatta, Noble és Pigot azt következtették, hogy a mélyebb húr részekre oszolva rezeg; a húrra nézve tett papirszeletkék e következtetést szemlátomást igazolták.

Sauveur a monochord húrját megpöngetvén, a rezgő húrt a közepén, harmadán, negyedén.... lágyan érintette. Ekkor az alaphang mellett az oktávot, a következő skála quintjét, a következő oktávot ... hallotta.

571

Mindamellett hogy Sauveur a Noble és Pigot módszere szerint is, azaz együtthangzással is előállította a harmonikus hangokat, a feltalálás dicsőségéről az utóbbiak javára lemondott.[344] Különben a harmonikus hangokat már Mersenne is ismerte, s a Marino által feltalált tengeri trombita (monochordféle húros hangszer) és a Kircher aeol-hárfája szintén a harmonikus hangokon alapultak, azonban a tünemény törvényszerű fölismeréséről még szó sem volt.

A harmonikus hangok feltalálása, a mellett hogy a tünemények bizonyos csoportjára fényt derített, egyszersmind zavart felfogásokra is adott alkalmat. Így például sokan azt hitték, hogy a harmonikus hangok az egyedüli okai bizonyos hangok asszonancziájának és disszonancziájának; hogy egyedül azok okozzák a zörej és a zenei hangok közötti különbséget; némelyek ott is keresték e hangokat, a hol nincsenek. Így például de la Hire tagadta, hogy a hang a hangzó testnek, mint egésznek rezgései által keletkezik, s a hangzás okát a részek rezgéseinek tulajdonította. de la Hire (s utána többen) e nézetet arra a tapasztalati tényre alapította, hogy ha valamely csíptetőnek két ágát összeszorítjuk s aztán ismét széteresztjük, a csíptető rezeg ugyan, de hangot még sem ad, holott ha egyszerűen ráütünk, azonnal hallunk hangot.[345]

A harmonikus hangok után egy elméleti s gyakorlati szempontból egyaránt fontos másik találmány a hanglebegés (Schwebungen, battements) vonja magára figyelmünket.

Az orgona-építők már a XVII. század végén tapasztalták, hogy ha két mélyhangú, de hangjuk magasságában kevéssé különböző orgonasíp egyszerre megszólal, a hangnak periodusos megerősödését (ütéseket) lehet hallani. Sauveur, a mint e tüneménynyel megismerkedett, azonnal hozzáfogott a kísérletekhez és sikerült is neki a dolog mibenlétét földeríteni.

572

Sauveur két sípot, melyek hosszúsága 48 illetve 50 hüvelyk vala, egyidejűleg szólaltatott meg. Míg az első síp 25 rezgést végzett, addig a második csak 24-et végzett. Sauveur már most azt állította, hogy az első sípnak minden 25 rezgése után a rezgések találkoznak, azaz összeesnek, tehát a hang erősödik. Evvel a különböző magasságú hangok interferencziája fel volt találva.

Sauveur még tovább is ment. Éles elméje a tüneményt alkalmasnak találta a relatív rezgési számok meghatározására. E meghatározás lehetőségét könnyű belátni. Tegyük föl, hogy valamely hang, mely egy másodperczben 32 rezgést végez, egy kevéssel magasabb másik hanggal egyidejűleg jő létre s egy másodperczben 4 erősödés (lebegés) keletkezik. Nyilvánvaló, hogy míg az első hang 8, addig a másik 9 rezgést végez, az utóbbinak rezgési száma tehát 36 lesz.

Sauveur továbbá azon volt, hogy az abszolut rezgési számot is meghatározza. E végből két (körülbelül 5 láb hosszú) sípot vett s az egyiknek hosszúságát toló segítségével úgy változtatta, hogy a két síp hosszúsága úgy állott egymáshoz, mint 99 a 100-hoz; ekkor minden másodperczben egy erősödés jött létre.

Ennélfogva az egyik síp rezgési hangjának abszolut rezgési számát 100-nak s a hangot alaphangnak vette, s ehhez viszonyította a többi hang magasságát.[346] Sauveur eljárása nem volt valami exakt, minélfogva a fizikusok körében tetszésre nem talált. Taylor képlete az abszolut hangmagasság meghatározására sokkal alkalmasabb, minthogy a benne előforduló mennyiségek sokkal pontosabban mérhetők, különben e képletet a mondottuk czélra csak Euler használta föl.[347]

Sauveur módszerét a zenei hangok hallhatósága határainak kitüzésére is felhasználta. Szerinte a még hallható legmélyebb hang egy 40 láb hosszú sípé volt, s ez másodperczenként

573

12 1/2 rezgést végzett; a felső határt pedig 6400 rezgésre tette, mely hang egy 15/16 hüvelyknyi sípnak felelt meg. E határok ép úgy eltérnek az idevágó újabb vizsgálatok eredményeitől, mint az Euler kitűzte határok. Euler eleintén 30 és 7520, később pedig 20 és 4000 rezgés közé sorozta a hallható hangokat.

Még egy oly találmányról kell szólanunk, mely a jelen században is beható vizsgálatokra adott alkalmat.

Georg Andreas Sorge, lobensteini orgonista (1703-1778) 1744-ben azt a nevezetes észleletet tette, hogy a harmonikus felhangok mellett mélyebb hangokat is lehet hallani, ha bizonyos intervallum szerint hangolt két síp egyidejűleg megszólal. E hangokat (megkülönböztetésül a Sauveur harmonikus felhangjaitól) harmonikus mély hangoknak (kombinácziós hangok) nevezték. Sorge eme hangokról az Anweisung zur Stimmung der Orgelwerke und des Klaviers, Hamburg, 1744. czímű művében értekezett, de műve föltünést nem keltett.

Tíz évvel később Giuseppe Tartini híres olasz hegedűművész Sorge-től függetlenül ugyanezeket a hangokat találta föl s találmányát a Trattato di musica secondo la vera scienza dell'armonia, Padova, 1754. czímű művében publikálta; különben azt állította, hogy a kombinácziós hangokat már 1714-ben Anconában ismerte föl. Az utókor Tartini iránt elismerőbb volt, mint Sorge iránt, mert e hangokat Tartini-féléknek is nevezte.

Miben állanak a harmonikus mélyhangok? Ha két különböző magasságú erős hang (Helmholtz szerint a legczélszerűbben két sziréna hangja) egyidejűleg keletkezik, olyan mély hangot hallunk, melynek rezgés-száma az eredeti hangok rezgés-számainak különbségével egyenlő, minélfogva Helmholtz e hangokat különbségi hangoknak is nevezte. Azok után, miket a Sauveur találmányáról, a hanglebegésekről mondottunk, könnyű kitalálni, hogy itt is a hang-interferenczia tüneményével van dolgunk. De ez a körülmény sokáig elkerülte a fizikusok figyel-

574

mét, míg végre Lagrange 1759-ben kimutatta, hogy e hangok is a rezgések találkozásából erednek; a Sauveur hanglebegései és a kombinácziós hangok között csak az a különbség van, hogy míg az előbbieknél az egyes erősödések, mivel az eredeti hangok rezgés-számai csak igen kevéssel különböznek, oly nagy időközökben következnek egymásra, hogy a fül azokat egyenként megkülönböztetheti, addig a kombinácziós hangoknál, mivel az eredeti két hang intervalluma sokkal nagyobb, az egyes erősödések oly gyorsan következnek egymásra, hogy zenei hanggá olvadnak össze.

Ez az elmélet újabb időkben kritika alá vettetvén, sok tekintetben megingattatott. A kombinácziós hangokat, mint ezt a kísérletek bizonyítják, csak akkor lehet hallani, ha az eredeti hangok erősek. Már pedig a rezgések összetételének törvényei szerint a rezgés-táglat megkettőzésével a rezgés intenzitása négyszer akkorává válik, tehát a kombinácziós hangokat gyönge eredeti hangok mellett is tisztán kellene hallani. Helmholtz a dolgot közelebbről megvizsgálván, azt találta, hogy az erősebb rezgések másodrendű hullámokat idéznek elő, mely hullámokat fülünk szintén mint kombinácziós hangokat veszi észre, s hogy nem csupán az eredeti hangok különbsége, hanem összege is hozhat létre kombinácziós hangokat.[348]

III.
Chladni akusztikája.

Chladni vizsgálatai a XVIII-ik századbeli megelőző vizsgálatokhoz szorosan csatlakoznak s két csoportra oszthatók.

Az első csoportba tartoznak azok, melyekkel már ismert tényeket közelebbi vizsgálat alá vetett, s evvel azokra új fényt derített, vagy pedig analog tünemények tanulmányozásával az akusztikát tartalmilag bővítette.

575

A második csoportba az eredeti vizsgálatai tartoznak. Ezek ismertetésében a már idéztük Akustiká-jából fogunk kiindulni; e műben összegyűjtve találjuk mindazt, mit a folyóiratokban s önálló kisebb művekben tett közzé;[349] e mű e mellett még új vizsgálatokat is tartalmaz.

Chladni munkája az első rendszeres akusztika, mely nemcsak úgy, mint a régibb munkák, a húrok és légoszlopok rezgéseit tárgyalja, hanem felöleli valamennyi testnek rezgéseit.

Chladni Akustiká-ját négy szakaszra osztja. Az első szakasz magában foglalja az általános akusztikát, mely a rezgő mozgások időviszonyait a rezgő testek tulajdonságaira és alakváltozásaira való tekintet nélkül tárgyalja; ezt a szakaszt arithmetikai résznek is nevezi. A második szakasz valamennyi rugalmas test rezgéseinek törvényeiről, a harmadik pedig a hang terjedéséről szól; a második és harmadik szakasz képviseli a mechanikai akusztikát. A negyedik szakasz a hallószervet s a hangérzeteket tárgyalja; ez az akusztikának fiziológiai része.

E beosztásból látni, hogy Chladni az akusztikát rendszeres tudománynyá tette. Ő előtte a hangokat az aërodinamikában tárgyalták, mivel legtöbben abból a téves felfogásból indultak ki, hogy a hang csupán a levegő rezgéseiből áll; pedig a levegő, bár maga is idézhet elő hangokat, legtöbb esetben csak a vezető médium szerepét játszsza. Az akusztika arithmetikai részét pedig vagy a felhangok, vagy pedig a mély kombinácziós hangok elméletére alapították. Chladni már munkája bevezetésében is elítéli azt a felfogást, mely szerint a magas harmonikus hangok okozzák a zenei hang és a zörej közötti különbséget, és hogy a konzonanczia vagy disszonanczia okai bizonyos kísérő hangok jelenlétének vagy hiányának tulajdonítandók. A mű becsét nagy mértékben emelik az egyes fejezetekhez csatolt

576

históriai-kritikai megjegyzések, melyek az akusztikai tanok fejlődésére sok fényt vetnek.

IV.
A pálczák transverzális és longitudiuális rezgései; a hangmagasság mérése.
- Lapok rezgései. - Forgó rezgések.

Az akusztikai vizsgálatok első tárgya a húrok rezgései valának, mit a húrok ősrégi alkalmazása a hangszerekre érthetővé tesz. A rezgő pálczák elmélete már az újabb idők szüleménye.

A pálczák transverzális rezgéseit először Bernoulli Dániel, utána pedig Euler vizsgálták meg; a két végükön szabad pálczák elméletét Giordano Riccati fejtette ki. Chladni első vizsgálatai abból állottak, hogy a Bernoulli és Euler elmélet eredményeit kísérleti próbakőre tette.

Az ugyanazon anyagú pálczáknál a transverzális rezgések száma (a csomópontok egyenlő száma mellett) arányos a pálcza vastagságával (független a szélességtől) s fordított viszonyban van hosszúságának négyzetével. Chladni e törvénynek utóbbi részét felhasználta a rezgés-számok meghatározására.

Hogy miképen realizálta az elvet, kitűnik következő szavaiból: "Egyszerű és könnyű módszert ajánlok, a melylyel a rezgések abszolut számai szemlátomást meghatározhatók s a melyet tudtommal még senki sem említett vagy használt föl. E módszer abban áll, hogy egy mindenütt egyenlő vastagságú és egyszerű szerkezetű testet oly hosszúnak veszünk, hogy rezgéseit (melyek azonban ekkor még nem hallhatók) kényelmesen megolvasni s egy másodpercz-inga lengéseivel összehasonlítani lehessen; ezután annyira kurtítjuk meg, hogy a megvizsgálandó hanggal összehangozzék, mire a hosszúságot, melynél ezt a hangot adja, avval a hosszúsággal, melynél az egy másodperczben tett lengéseket megolvastuk, összehasonlítjuk."

Ezután előadja, hogy a mondott czélra eleintén húrokat akart használni, azonban a húr körszerű mozgásai és aliquot

577

részeinek rezgései miatt a főrezgések nem valának pontosan észlelhetők. "Egy keskeny s nem nagyon vastag, de elegendő hosszú pálcza, vasból, sárgarézből, vagy eléggé rugalmas más anyagból, az említettem czélra a legalkalmasabb. A parallelopipédes pálczák, melyeket használtam, 2 rőf hosszúak és 1/2 hüv. szélesek s majdnem 1 vonal vastagok valának. A pálcza szélességének a vastagságát jóval fölül kell mulnia, mert ezzel az oldalmozgásokat vagy körmozgásokat, melyek az észleletet megnehezítenék, el lehet kerülni.... Ha mármost tudni akarjuk, hogy valamely adott hang egy másodperczben hány rezgést végez, a pálczát szilárdan álló sutóba úgy szorítjuk, hogy kiálló része elég rövid legyen arra, hogy ugyanazt a hangot adja. Erre a rezgési számokat a rövidebb rész (mely a hangot adta) és a hosszabb rész (melynek rezgéseit megolvastuk) hosszúságainak összehasonlításával meghatározzuk.... A dolgot még inkább megkönnyíthetjük, s az ilyen pálczát valamennyi hang rezgés-számának mérésére használhatjuk, ha a pálczát már előre kellőképen beosztjuk."[350]

Chladni a kísérlethez olyan pálczát ajánl, melynek a sutóból kiálló része másodperczenként négy rezgést tesz; "ha ezt a rezgő részt új beosztással felényire rövidítjük, akkor ez a félakkora rész másodperczenként 16 rezgést fog végezni, mely rezgéseket azonban sem megolvasni, sem hallani nem lehet, mert sokkal gyorsabbak, sem hogy azokat látni, és sokkal lassúbbak, sem hogy azokat hallani lehetne. Ha most a pálczát újra beszorítjuk úgy, hogy az előbbeni résznek csak a fele álljon ki, akkor másodperczenként 64 rezgést fog tenni, s ekkor már mély hangot kezdünk hallani, mely hang a kontra c-vel megegyezik."[351] A rezgő rész folytatólagos megkurtítása által beosztott pálczát Chladni sonométernek nevezi s megjegyzi, hogy a pálczával egyéb hangok magasságát is meg lehet határozni,

578

ha azt úgy hangoztatjuk, hogy ne mint egész rezegjen, hanem csomópontok által rezgő részekre oszoljék.

Chladni módszere, bár a Sauveur-ét minden tekintetben jóval fölülmúlta, még korántsem volt olyan szabatos, hogy teljesen megbízható eredményeket adhatott volna. A fizikusok a feladat legbiztosabb megoldását a rezgési számok direkt mérésétől várták. Cagniard de Latour szirénája (1809) és Savart fogas kereke a feladatot ebben az irányban teljesen megfejtették.

Chladni megfigyelte a rezgések összetételét; az idevágó különféle kísérletei Wheatstone-t a kaleidofon feltalálására vezették. Még fontosabbak voltak a két végükön szabad pálczákkal végrehajtott kísérletei, mivel ezek őt a hangvilla elemzésére vezették.

Chladni szerint a hangvilla úgy rezeg, mint a két végén szabad pálcza. Képzeljük, hogy egy ilyen egyenes pálcza két csomóponttal rezeg, s hajlítsuk meg a közepén. Ekkor a két csomópont egymáshoz közeledik, még pedig annál inkább, minél jobban görbítettük meg a pálczát; a pálcza végre hangvillává válik, mely ha az alaphangot adja, közel a nyele mellett levő két csomóponttal rezeg; három, vagy általában páratlan számú csomóponttal soha sem rezeghet. Chladni továbbá megvizsgálta, hogy mily viszonyban változnak a rezgés-számok a csomópontok növekedésével, s azt találta, hogy a villa alap-hangja úgy viszonylik az első felhanghoz (midőn a villa 4 csomóponttal rezeg), mint 22 az 52-hez. Az első felhangtól fölfelé a magasabb felhangok rezgés-számai pedig úgy vannak egymáshoz, mint a páratlan számok négyzetei.[352]

Chladni tanulmányozta először a lapok rezgéseit is. Már akusztikai tanulmányainak elején föltünt neki, hogy az általa forgatott iratok csak a húrokat és a rezgő légoszlopokat tárgyalják, más testek rezgéseiről pedig egészen hallgatnak. Említettük, hogy mily élénken vágyódott a természet-

579

tudományokat új tényekkel gazdagítani: a különböző szilárd testek rezgéseinek tanulmányozása bő anyagot nyujtott eme vágya kielégítésére.

Először is azt tapasztalta, hogy az üveg- és a fémlapok különböző hangokat adnak, ha azok különböző pontokban tartva, üttetnek meg. Hogy e különféleség okát megvizsgálja, egy köszörülő géphez való korongnak közepén levő nyelét sutóba szorította s ezután a korongot hegedűvonóval megrezdítette. Az ily módon keletkezett hangok sokkal erősebbek és tartósabbak valának, mint a puszta megütés következtében keletkezettek. Chladni ez időtájban sokat foglalkozott a Lichtenberg-féle elektromos figurákkal, tehát közelfekvő volt az a gondolata, hogy a rezgő lapra szórt homok talán elárulná a lapnak mozgó állapotát. A kísérletek megfeleltek várakozásainak; a lapnak azon a részein, melyek nem rezegtek, azaz a csomóvonalokon a lapnak rezgő részei által ellökött homok összegyült s szabályszerű homokfigurák keletkeztek. Első kísérleténél csillagalakú figurákat kapott. Ezután egyik észlelet a másikat érte; megvizsgálta a különböző figurákat, melyek négyszögű, háromszögű, ellipszises stb. lapokon keletkeznek, s meghatározta a keletkezett hangok rezgés-számainak viszonyait. Hogy mily buzgalommal művelte az akusztikának ezt az ágát, arról már előzetes fogalmat nyújtanak az Akusztiká-jához mellékelt táblák, melyeken a többi között mintegy 260 hangfigura van lerajzolva.[353]

Chladni azonnal fölismerte, hogy a harangok oly viszonyban vannak a rezgő sík lapokhoz, mint a hangvillák az egyenes pálczákhoz. Valamely harang is páros számú rezgő részre oszolhat, a csomóvonalak a harang füléhez futnak össze. Chladni, hogy a harang rezgés-állapotát előtüntesse, vizet öntött bele s a

580

vízre korpafű-magot szórt. A vonóval megrezdített harangban a víz több rezgő részre oszlik, a fölületén keletkező porfigurák alakja szorosan összefügg a harang rezgő részeinek számával.

A húrok és pálczák longitudinális rezgéseinek feltalálása Chladni-nak egy másik kiváló érdeme; e találmány nyujtott módot a hangsebesség mérésére a szilárd testekben. Először a húrok longitudinális rezgéseit találta föl s azokat 1787-ben a Neue Entdeckungen über die Theorie des Klanges czímű iratában, 1792-ben pedig a Berliner Musik. Monatsschrift czímű folyóiratban ismertette. A pálczák és húrok longitudinális rezgéseiről az Ueber die Longitudinal-Schwingungen der Saiten und Stäbe, Erfurt, 1796, czímű iratában értekezett. Különben Giordano Riccati volt az első, ki a húrok longitudinális rezgéseit, azaz egy ezekhez hasonló tüneményt észlelt; Riccati egy húrra súlyt függesztett s e súly fölemelése által az egyensúlyt megzavarván, a húr fölváltva összehúzódott és kitágúlt, minélfogva a súly is le-föl lengett.[354]

A húrok longitudinális rezgéseit Chladni úgy hozta létre, hogy a húrt hegedű-vonóval igen hegyes szög alatt hosszirányban megvonta, vagy pedig a húrt meggyantázta s ezután posztóval vagy az ujjaival hosszirányban dörzsölte. Chladni azt találta, hogy a hullámok a húr két alátámasztó pontjában torlódnak; a rezgés második módjánál a húr két egyenlő részre oszlik s a hullámok a közepén keletkező csomópontban torlódnak, úgy hogy a két rész mozgása egyidejűleg a csomópont felé tart vagy ettől távozik; a rezgés harmadik módjánál a húr három részre oszlik és így tovább. E különböző rezgés-módoknál a hangok magasságai úgy viszonylanak, mint a természetes számok, tehát ugyanaz a törvény áll, mint a transverzális rezgéseknél, de a különböző húroknál a hang magassága már más törvényekhez alkalmazkodik; a hang magassága itt is fordított viszonyban van ugyan a húr hosszúságával, de nem függ vastagságától és

581

feszültségétől, holott az anyagi minőségnek igen nagy befolyása van.[355]

A pálczák longitudinális rezgéseit hasonló módon hozta létre, mint a húrokét, s azt találta, hogy a rezgések teljesen megfelelnek a légoszlopok rezgéseinek.[356] A csomópontokban a legnagyobb sűrítés a legnagyobb ritkulással változik, ellenben a csomópontok között a részecskék sebessége változik. A pálcza longitudinális rezgéseinél három különféle eset fordúlhat elő; először, a pálcza egészen szabadon áll; másodszor, csak az egyik végén van megtámasztva; harmadszor, mind a két végén meg van támasztva. Az első esetben a pálcza úgy rezeg, mint a levegő valamely nyilt csőben; a második esetben mint a levegő a fedett sípokban; a harmadik esetben, mint a levegő egy teljesen zárt csőben, ha ugyan lehetséges volna az ilyes rezgéseket kellőképen előidézni. Ugyanazon anyagú pálczák egynemű rezgéseinél a hang magassága fordított viszonyban van a pálczák hosszúságával, különben pedig a pálcza anyagi minőségétől függ, de merőben független a vastagságtól, tehát a rezgéseknek nemcsak módjai, hanem törvényei is azonosak a légoszlopok törvényeivel.

Ha nem kellene attól tartanunk, hogy nagyon is a részletekbe bocsátkozunk, közölhetnők még Chladni-nak azt a tabelláját, melyben a pálczák tranzverzális és longitudinális tulajdonságait egymás mellé állítja.[357] E tábla világosan mutatja, hogy Chladni mily világosan látta át a rokon tünemények elméleti összefüggését.

A forgó rezgések egy másik neme azoknak a rezgéseknek, melyeket Chladni talált föl.

Chladni hengeres pálczákat posztóval vagy az ujjaival úgy dörzsölt, mintha azokat elcsavarni akarta volna. A rezgés-mó-

582

dozatok külső körülményei itt is ugyanazok lehetnek, mint a longitudinális rezgéseknél s a hangmagasság törvényei is megegyeznek a longitudinális rezgések törvényeivel, csakhogy a megfelelő forgó rezgéseknél a hang egy quinttel mélyebb.[358]

V.
A hang sebessége és visszaverődése. - Hallócsövek. - Meteorok és üstökösök.

A különböző kísérletek, melyek a hang terjedés-sebességének meghatározására tétettek, az időmérő eszközök tökéletlensége miatt megegyező eredményekre nem vezettek. Gassendi, Mersenne, a flórenczi akadémikusok, Huyghens, Picard, Flamstead, Halley és más kiváló búvárok egyaránt iparkodtak a feladatot kísérleti úton megoldani, de biztos eredményekre csak a jelen század kísérletei vezettek. Bár a múlt század a direkt mérésekben jelentékeny haladást nem tanúsított is, a mérések indirekt módszereinek megállapítása által az akusztikának emez ága jelentős tényekkel gazdagodott.

A különböző új gázok fölfedezése Priestley-t, kit e tekintetben a legnagyobb érdem illet, arra késztette, hogy a gázok egyéb tulajdonságain kívül az akusztikaiakat is megvizsgálja. Főtörekvése az volt, hogy meghatározza a hang terjedésének erősségét a különféle gázokban. Azt találta, hogy ez az erősség független a gázok chémiai tulajdonságaitól, s csakis sűrűségüktől függ. Kisérleteiben kalapácscsal üthető csengetyűt különböző gázokkal megtöltött üvegharangok alá helyezett, s megmérte a távolságokat, melyekben a hang még észrevehető volt. Az oxigénben a hang valamivel erősebb volt mint a levegőben, azonban a hidrogénben majdnem oly gyönge volt, mint a légüres térben. Perolle hasonló módon végrehajtott kísérletei a Priestley-éitől eltérő eredményeket adtak.

A hangsebességnek a különböző gázokban való megméré-

583

sének eszméje Bernoulli Dániel-t és Chladni-t arra a gondolatra vezette, hogy a mérésre orgonasípokat lehetne használni. Az elmélet szerint a hang sebessége fordított viszonyban van a gáz sűrűségének négyzetgyökével; ha tehát valamely sípot bizonyos gázzal megtöltünk s ugyanevvel a gázzal körül övezzük és megszólaltatjuk, a síp hangja egészen más lesz, mint a milyen akkor volt, midőn a levegőben szólaltattuk meg. Ugyanis egy rezgés ideje úgy viszonylik az időegységhez, mint az ezen idők alatt befutott útak, vagyis mint a hullámhossz viszonylik a hang terjedés-sebességéhez; mivel pedig a síp hosszúsága a hullámhoszszal állandó és egyszerű összefüggésben van, a rezgés idejének a hang sebességével változnia kell. Ha mármost példáúl a zárt síp az alaphangot adja, akkor a hullámhossz négyszer akkora mint a síp hosszúsága, melyet pontosan mérhetünk, s ha még az alaphang rezgés-idejét (vagy a mi egyre megy, a rezgés-számot) is megmérjük, a föntebbi arányból a hang sebessége kiszámítható.

Ez az az elv, melyre Chladni méréseit alapította. Eljárása a következő volt: Felül csappal elzárható üvegharang belsejébe czinnből készült sípot (szájával lefelé) erősített, a harang nyakát jól kinyomott hólyaggal összekötötte s ezután a harangot víz alá merítette. Midőn a harang és a síp vízzel már egészen megtelt, a hólyagot az illető gázzal megtöltötte s a harang nyakán levő csapot megnyitván, a harangot a vízből annyira emelte ki, hogy a síp szája a vízből kiért. Hogy most a síp megszólaljon, csak a hólyagot kellett gyengén összenyomnia; a hangmagasság biztosabb megítélése végett a kapott hangokat két húr hangjával hasonlította össze.

A nagy gonddal végrehajtott kísérletek eredményei a következők valának:

A hang sebessége " " " " " " " " " " " " | levegőben oxigénben nitrogénben hidrogénben szénsavban | 1038 950 990 2100 840 | pár. láb " " " " " " " "

584

Chladni kiszámította a sebességet Newton formulája szerint is, s mivel azt találta, hogy az elméleti sebességek a kísérletiektől jelentékenyen eltérnek, úgy vélekedett, hogy a sebesség nemcsak az illető gázok rugalmasságától, hanem még chemiai összetételétől is függ!

Abból a tényből kiindúlva, hogy a pálczák longitudinális rezgéseinek törvényei megegyeznek a sípok törvényeivel, a pálczák hangmagasságából meghatározta a hang sebességét a különféle szilárd testekben. A sebességet a levegőben egységül véve, azt találta, hogy:

A hang sebessége " " " " " " " " " | a czinnben az ezüstben a rézben különböző fanemekben | 7 1/2 9 12 11-17

E tárgy történetére vonatkozólag még megjegyezhetjük, hogy Francis Baco tagadta, hogy a hang szilárd testekben is terjedhet, vagy inkább föltette, hogy a hang a szilárd testekben valamely hipothézises fluidumon át terjed! Hooke mondotta ki először (Micrographiá-jában), hogy a fémek a hangot sokkal jobban vezetik, mint a levegő; kísérleteinél hosszú drótokat használt. Hooke közleményéből aztán sokan azt a helytelen következtetést vonták, hogy a hang a levegőben in instanti, vagy legalább is oly sebesen terjed, mint a fény.[359] Ennek s az ehhez hasonló nézeteknek Chladni tényleges (ha nem is pontos) eredményei egyszerre véget vetettek.

Chladni megvizsgálta a véletlenül feltalált zengő lángokat is. Ha a hidrogént fejlesztő palaczk csövén kiáramló gázt meggyújtjuk és a láng fölé csövet tartunk, úgy, hogy a láng a csőbe nyúljék, akkor, mint tudva van, erős hang keletkezik. Chladni kimutatta, hogy ez a hang is alkalmazkodik a fúvó hangszerek törvényeihez, s hogy ugyanazt a hangot más befúvás által is elő lehet idézni.

585

Hogy a hang a vízben vagy általában a folyadékokban is terjed, ezt a legbiztosabban abból következtették, hogy a halak, rákok, s a vízben élő más állatok hallószervekkel bírnak.

Hawksbee, Baker, Musschenbroek, különösen pedig Nollet a hang terjedését a vízben közvetetlen kísérletekkel igazolták.

Perolle volt az első, ki a hang erősségét a különféle folyadékokban meghatározta. Eljárása hasonló volt ahhoz, melyet Priestley s Priestley után ő is a gázoknál alkalmazott. Egy zsebórának hézagait betapasztá s ezután különféle folyadékokba meríté. Ekkor meghatározta ama távolságokat, melyekben a zsebóra ketyegése még hallatszott. Nyilván való, hogy itt tulajdonképeni sebesség-meghatározásról szó sem volt. Chladni maga is a vízben terjedő hangról csak egypár, többé-kevésbbé találó megjegyzést tett. Sőt, úgy látszik, hogy a vízben terjedő hang sebességét meghatározni lehetetlennek tartotta. Colladon és Sturm direkt kísérletei a Genfi-tóban (1829) a feladatot szabatosan megfejtették. Chladni bizonyára nem gondolta, hogy szellemes módszere, melyet a gázoknál alkalmazott, a folyadékokra is ki volna terjeszthető.

Mindamellett, hogy az echo már ősi időktől ismeretes vala, a hang visszaverődésének fizikai törvényei csak az újabb korból erednek. Az ókoriak az echoban külön istenséget tiszteltek s ezt az istenséget - legalább a monda szerint - gyakorlatilag értékesítették, mivel Nagy Sándor oly szócsővel rendelkezett, melylyel csapatait, bármennyire szét voltak is szóródva, bármikor összehívhatta. Különben a szócső feltalálójáúl Samuel Morland-ot tekintik, a kinek trombita-alakú szócsöve után számos hasonló készüléket állítottak össze. Chladni a hallócsövet fordított szócsőnek nevezi s szerinte elég jó szolgálatokat tesz, ha csonka kúp-alakú, holott Lambert a parabolás, Huth pedig az ellipszises csövet ajánlotta.

Chladni a hang visszaverődésére vonatkozó nézeteit következőképen adja elő:

A legtöbb fizikus a hang visszahatásait a hangsugaraknak

586

katoptrikai törvények szerinti visszaverődéséből magyarázza. Lagrange volt az első, ki a dolgot helyesebben fogta föl (Recherches sur les nature et la propagation du son, Miscell. Taur. t. I, 1759) és kimutatta, hogy a katoptrikához hasonló katakusztika vagy katafonika a képtelenségek közé tartozik, mint ezt különben már d'Alembert is az Encyclopédie-ben megjegyezte. Az echo elméletét később Euler terjesztette elő, még pedig először a Mém. de l'Ac. d. Berlin 1765-iki folyamában s még teljesebben a De motu aëris in tubis czímű értekezésében. Ha az echo az által keletkezik, hogy a megsűrített levegő valamely szilárd tárgy ellen torlódik, akkor a visszahatás körülbelül a reflexió közönséges törvényeihez alkalmazkodik ugyan, ha tehát a hang ferde lap ellen torlódik, az echo oldalvást fog hallatszani s így az esetben a katoptrikai alaptörvények szerinti magyarázat legalább nem vezet hamis eredményekre; de mivel az echo létrejő sok más esetben is, midőn az elegendő hosszú s a többi levegőtől oldalvást elkülönített levegő szilárd tárgyak ellen nem torlódik, hanem szabad levegő által határoltatik, következik, hogy az echo általában nem csupán a reflexiók, hanem inkább más okok által idéztetik elő."[360]

Látni való, hogy Chladni a visszavert mozgásoknak azt a nemét, melyet jelenleg jelváltozás nélküli visszaverődésnek nevezünk, s a mely nem csak a nyilt sípok végein, hanem Young szerint a fényhullámoknál is előfordul, a tulajdonképeni reflexióhoz nem számította, tehát a hang reflexióját nyílt csövek végén előtte ismeretlen más okoknak tulajdonította.

Hogy a nyílt csövek végén nemcsak a zenei hangnak, hanem példáúl a közönséges beszédnek hullámai is visszaveretnek, kísérletileg igazolható tény.[361] Chladni elmélete kiterjeszkedik ezekre az esetekre is. Chladni az echo különböző eseteit

587

csövekben vagy általában a külső levegőtől elzárt hosszúkás térekben vizsgálja meg s lehető esetek mindegyikére meghatározza az időközöket, melyek alatt a csőben lévő hangforráshoz a hang visszaérkezik. E meghatározások egyszerűek s nem tekintve azt a megjegyzést, hogy a nyílt végű csövek echóját a reflexióval kimagyarázni nem lehet, az egész elmélet egészen szabatos.

A híres akusztikus műveiből még számos olyan helyet említhetnénk föl, melyek arról tanúskodnak, hogy az akusztikának alig voltak ágai, melyek észlelő és számító tehetségének valamit nem köszönhettek volna. Mindazonáltal érdemeinek súlypontja szép találmányaiba s ezeknek alkalmazásaiba esik. Ha e mellett tekintetbe veszszük, hogy ő volt az első, ki az akusztikának tudományos rendszerét megalapította, mindenki könnyen megítélheti, vajjon az újabb akusztika atyja czímet, melylyel őt Tyndall fölruházta, valóban megérdemli-e?

Chladni szellemi életének az imént rajzolt képe hiányos maradna, ha elhallgatnók, hogy egy másik, az akusztika körén egészen kívül eső tárgy őt évek hosszú során át foglalkoztatá. Ez a tárgy a kozmikus fizikába tartozik. Chladni a meteorok s az üstökösök fizikai természetét behatóan tanúlmányozta;[362] az ezen téren szerzett érdemeit Humboldt a következő kevés, de annál nyomatékosabb szavakkal jellemzi: "Mindamellett hogy Halley már az 1686-iki tűzgolyót, melynek mozgása a Földnek napkörüli mozgásával ellenkező volt, kozmikus tüneménynek nyilvánította: mégis Chladni volt az első, a ki a tűzgolyók és a légkörből lehulló kövek közötti összefüggést a legnagyobb általánosságban s a legszellemesebben kimutatta."[363]

588

VI.
Chladni utazásai. - Jelleme. - Halála.

Chladni, alig hogy Akustiká-ját befejezé, veleszületett hajlamának engedve, 1802-ben ismét a vándorbothoz nyúlt s Dél-Németországba ment, de már 1805-ben visszatért szülővárosába.

A következő évben Hollandiába indult, s miután itt huzamosabb ideig tartózkodott, Brüsszelen át Párisba utazott, a hol 1810-ig maradt.

Párisi tartózkodása rá nézve minden tekintetben jelentős volt. Chladni az Institut-höz avval a kérelemmel járult, küldene ki egy bizottságot, mely részrehajlatlanúl megítélné az általa elért tudományos eredményeket s ezek alkalmazásait a művészetre. Kérelme teljesült. A fizikai és mathematikai osztályból Lacépéde, Haüy és Prony (kik mindannyian zeneértők valának), a szépművészetek osztályából pedig Grétry, Méhul és Grossec küldettek ki. E bizottság jelentése (Moniteur 1809. 12. és 93-ik szám) oly kedvező volt, hogy a franczia fizikusok, különösen pedig Laplace, azt az óhajtásukat fejezték ki, hogy fordítaná le Akustiká-ját franczia nyelvre, mivel evvel a mű Francziaországban is sokoldalú vizsgálatokra adhatna alkalmat. Chladni szívesen vállalkozott s csak azt kötötte ki, hogy, mivel e munka több időt venne igénybe, tehát párisi tartózkodását is meg kell nyújtania, költségei téríttessenek meg; továbbá, mivel a franczia nyelvben nem olyan jártas, hogy fordítása a szigorú kritikát kiállhatná, valaki lenne szíves munkáját revideálni. Miután megígérték neki, hogy mind a két föltétel teljesíttetni fog (a fordítás átvizsgálását Biot vállalta magára), Chladni Párisban maradt.

Az első föltétel teljesítése Napoleon jóakaratától függött. A híres fizikus Laplace, Lacépéde és Berthollet által a császár elé vezettetett, a ki őt szivesen fogadta s két órán át nagy érdeklődéssel szemlélte és hallgatta hangszereit. Chladni,

589

Laplace biztatására, megkérte a császárt, fogadná el műve dedikáczióját, mibe a császár szívesen beléegyezett.

A kihallgatás után való napon Chladni 6000 frankra szóló utalványt kapott, minélfogva azonnal hozzáfogott művének lefordításához, azaz tulajdonképen franczia átdolgozásához. A mű 1809-ben jelent meg Traité d'Acoustique czímmel.

Chladni párisi tartózkodása érdekes eseményeit a Cäcilia czímű zenefolyóiratban tette közzé. "Legtöbb bajom, mondja. Chladni, a dedikáczióval volt. Az épître dedicatoire fogalmazása sehogy sem akart sikerülni, mert egyrészről el akartam kerülni a szokásos hízelgést (mely nem szokásom), más részről pedig illő tiszteletemet és hálámat akartam kifejezni. Végre megtaláltam a dolog nyitját a következő dedikáczióban (mely mindenkit kielégített): "Napoléon le Grand a daigné agréer la dedicace de cet ouvrage, après en avoir vu les expériences fondamentales."[364] Chladni azt a czeremóniát még sem kerűlhette el, hogy művének díszpéldányát - az uralkodó szokás szerint - egy cour alkalmával személyesen adja át a császárnak.

Chladni 1810-ben Párisból Strassburgon át Svájczba utazott, hol egy évig tartózkodott; innét Felső-Olaszországon át hazájába és szülővárosába tért vissza. Wittembergát 1813-ban, e város ostroma előtt, el kellett hagynia; az ostrom alatt háza leégett s evvel együtt sok értékes holmija odaveszett.

Chladni-nak tanszéke vagy más hivatala soha sem volt s csupán műveinek s akusztikai előadásainak jövedelméből élt. Legtöbb anyagi eredményt hangszereitől várt. Azonban ezek a közönségre nézve inkább csak az újság ingerével bírtak, mert nagyobb elterjedésnek nem örvendettek. Hangjuk igen kellemes volt ugyan, de nem volt elég erős.

Chladni a személyes szabadságot mindenek fölött becsülte s bár tudományos működése hazájában is elismerést aratott, szabadsága érdekében jobbnak tartotta életének nagy részét

590

utazásokkal tölteni, mint valamely állandó tanszéket vagy hivatalt betölteni. Szabadság-szeretetével buzgó előharczosa volt a népszabadságnak; Napoleont lelkesülten tisztelte, a mi azonban csak a konzulátus idejéig tartott, mert, bár ezután is kiváló elismeréssel volt Napoleon iránt tanusított kitüntető jóindulatáért, politikailag vele ki nem békülhetett.

Mindamellett hogy Chladni mindig szerény igényekkel lépett föl, tudományos értékéről meg volt győződve, s úgy látszik, hogy a hazájában kapott elismerést nem tartotta érdemeivel arányban állónak, mert sorsával soha sem volt kibékülve; benső és igazi örömöt csak tudományos eredményei szereztek neki. Hogy az élet terhei mily súlyosan nehezedtek reá, arról világosan tanúskodnak a következő szavai, melyeket a jogi pályáról való lelépésére czélozva mondott: "Senkinek sem tanácsolhatom, hogy megkezdett pályáját, ha benső hajlamainak nem is felelne meg, de bizonyos előnyökkel kecsegtetné, elhagyja, és bizonytalan kilátások után törekedjék."[365]

Chladni 1827 ápril 3-án, Boroszlóban halt meg. Születésének éve a Mozart-éval, halálának éve a Beethoven-ével esik össze.

Irodalom

Chladni, id. önéletirásai.

Bernhardt, Biographie des E. Chladni, Wittemberg, 1856.

Ersch. u. Gruber, Encyclop. XXI. (W. Weber czikke).

Biographie universelle

(Parisot czikke).

Allgemeine deutsche Biographie

.

Melde, Chladni's Leben u. Wirken, Marburg, 1866.

VÉGE AZ ELSŐ KÖTETNEK.