192

MALUS.

I.
Malus ifjusága. - Katonai pályafutása.

Etienne Louis Malus 1775 jul. 23-kán Párisban született; atyja Francziaország kincstárnoka volt. Az ó-klasszikai irodalom már kora ifjúsága óta kedves tanúlmánya volt; még élte alkonyán is Homér, Anakreon, Horatius és Virgilius munkáiból hosszú helyeket tudott idézni. Mondják, hogy minden tehetséges ember ifjú korában van bizonyos időszak, melyben, ha a múzsáknak tényleg nem áldoz is, legalább költői hajlamokkal van eltelve. Ha ezt a nézetet tapasztalati úton akarnók megerősíteni, Malus-t mint kiváló példát lehetne fölhozni, mert ifjúkori tehetségeit erejét túlhaladó költői produkcziókra pazarolta. Arago a Malus ifjúkori iratai között egy La fondation de la France czímű eposzt s két ó-klasszikai tárgyú teljesen befejezett tragédiát talált. Azonban Malus-ból még sem lett költő; komoly szelleme mindinkább az exakt tudományok felé hajolt s 18 éves korában, sikeresen letett fölvételi vizsgálat alapján, a mézières-i mérnöki iskolába vétetett föl; ugyanekkor a Bertrand osztályába hadnagynak osztatott be.

A mézières-i iskolában kitört rendetlenségek ez intézet bezárását vonták maguk után, minélfogva Malus a parisi 15-dik zászlóaljba önkéntesnek lépett be s avval Dünkirchenbe ment, hol a tábor megerősítésében, talicskával s ásóval kezében, mint egyszerű munkás vett részt.

193

E tábori munkálatokat Lepère mérnök vezette. Egy ízben feltűnt neki, hogy a katonák egy része a földhordásnál s a feltöltésnél sajátszerű, de igen czélszerű eljárást követ. Ez eljárás szellemi szerzője után kérdezősködvén, a párisi önkéntest mutatták be neki. Lepère azonnal átlátta, hogy itt nem közönséges emberrel van dolga s az ifjú Malus-t az épen akkor alapított politechnikai iskolába küldötte.

Malus rövid idő alatt megnyerte e híres iskola alapítójának, Monge-nak barátságát, mely rá nézve kiváló haszonnal volt akkor, midőn a fönálló kormány ellen megindúlt mozgalomban tényleges részt vevén, magát veszélyes eshetőségeknek tette ki. Miután a politechnikai iskolából kilépett, Metzbe ment, hol 1796 febr. 20-án a mérnöki iskolába hadnagynak vétetett föl. Ugyanezen év junius havában genie-kapitánynyá neveztetett ki, a következő évben pedig a Sambre és Maasnál levő hadseregbe osztatott.

Malus-nak szokása volt, hogy a hadi eseményeket, melyekben közvetetlen részt vett, vagy a melyeknek tanúja volt, naplójába röviden följegyezte. Malus katonai pályafutásának következő leírásában e naplónak Arago-tól közzétett főbb részei[473] nyomán fogunk haladni.

Malus, miután a sambre-i hadsereg ütközeteiben vitézűl részt vett, a hadi események folytán a Rajna jobb partjára vetődött; 11 hónapon át a giesseni helyőrségben állomásozott s épen midőn azon volt, hogy az ottani egyetem egyik tanárának, Koch-nak leányát nőül vegye, rendeletet kapott, hogy haladéktalanúl Toulonba menjen s az egyiptomi hadseregnek Caffarelli vezényelte balszárnyához csatlakozzék.

Malus Toulonba érkezte után azonnal tengerre szállott. 1798 jun. 10-én részt vett Malta ostromában, mely vár védői, "miután sok zajt, de kevés kárt csináltak", magukat megadták.

Máltai rövid tartózkodása után Desaix divizió-parancs-

194

noknak hajójára szállott s jun. 21-kén Egyiptomba vitorlázott. Jul. 5-kén a hódító sereg előcsapatának mérnökkarába osztatott. A piramisok melletti ütközetben a jobb szárnyon Desaix tábornok oldala mellett vett részt. Jul. 22-kén Mekiasnál a Nilus jobb partját rekognoszkálta. Augusztus 2-kán a Belbeys mellett táborozó Ibrahim bey ellen küldött hadtest előcsapatához csatlakozott. Később részt vett Regnier tábornok expedícziójában, a mely Salchieh-nek a tengertől való távolságát volt megállapítandó; visszatérése alkalmával Thamis romjait födözte föl. Ez expedícziója közben értesült a franczia hajóhadra nézve oly gyászos kimenetelű abukir-i ütközetről.

Ez időtájban alapította Bonaparte az egyiptomi intézetet; Malus ez intézet első tagjainak egyike volt.

Malus parancsot kapott, hogy Desaix felső-egyiptomi seregéhez csatlakozzék. Innét Kairóba visszatérve, az e városban (októberben) kitört lázadás elnyomására hathatósan közreműködött. Egy sajátkezűleg elfogott inzurgensnél különféle tárgyakat talált, melyekben főnökének és barátjának, Caffarelli tábornoknak tulajdonára ismert. Malus a tábornokot meggyilkoltnak hitte s csak másnap értesült, hogy a tábornok elhagyta házát, még mielőtt a lázadók azt elpusztították volna.

A lázadás elnyomása után Malus Kairó mellett a Dupuis-erődöt építtette, s geografiai és archeológiai fölfedezéseket tett. A hadi műveletekben beállott rövid szünetet a kairói kiválóbb épületek tanúlmányozására fordította s Kleber kíséretében meglátogatta a gizeh-i piramisokat.

Malus élénk részt vett az egyiptomi hadjárat egyik nevezetes epizódjában, a Sziria elleni expediczióban. Miután részt vett El-Haris ostromában s a lakosságától odahagyott Gazzában a pestis veszedelmeit szerencsésen kikerülte, Jaffa ostromára került a sor. Itt Malus egy rendkívüli veszedelemnek majdnem áldozatúl esett. A franczia tüzérség az ostromütegeket a várfalakhoz nagyon közel állította föl, mely hibát a várőrség egy éji kirohanásra használta föl. Az ostromütegek mellett levő

195

katonák mind levágattak; a törökök a katonák fejeit a városba vitték, hol azokat aranynyal fizették. Malus fejéből csak azért nem lett ilyen véres árúczikk, mert ő a legnagyobb csöndben véghez vitt kirohanás alkalmával az egyik sáncz zúgában aludt.

E véres esemény után a francziák rést lőttek s a várost rohammal bevették. Ez alkalommal Malus naplójába a következőket jegyezte: "Az ellenség halomra volt döntve s élénk puskatűz után ijedten vonult vissza a város házaiba és erősségeibe, de némely pontokon makacsúl tartotta magát s a tüzelést körülbelül egy óra hosszant folytatta. Ez idő alatt a minden irányban szétszóródott katonák legyilkolták a nőket, férfiakat, gyermekeket, aggastyánokat, keresztényeket és törököket; mindaz, a minek csak emberi ábrázatja volt, dühök áldozatává lett.... Az öldöklés zaja, a bezúzott ajtók, a puskák tüze által megrendített házak, a nők sikoltása, egymásra dobott szülők és gyermekek, az anyjuk holttestére vetett meggyalázott leányok, az égő ruháikban megölt halottak füstje, a vér szaga, a sebesültek nyögése, a haldoklók zsákmánya fölött veszekedő győzők ordítása, a dühöngő katonák, kik a kétségbeesés kiáltásaira a düh kiáltásaival feleltek, végre, vérrel és aranynyal jóllakott emberek, kik a fáradságtól a holttest-rakásokra buktak: ez volt a szerencsétlen város képe, melyet az éj beálltáig nyújtott."[474]

E leírásból látszik, hogy Malus még a véresen kivívott győzelem zajában sem titkolta el útálatát a győzők embertelen magaviselete fölött; ez iszonyatosságok láttára a nemzeti érzület nem nyomta el a humanitás érzületét s épen a nemzeti becsület megmentése késztette őt, hogy magát a vérfürdő iszonyatosságainak kitegye.

Midőn a hadsereg, Akko-t ostromlandó, tovább vonúlt, Malus-nak Grézieux tábornokkal s csak 150 ép katonával a városban kellett maradnia. A városban 300 sebesült katona s 400 pestises beteg volt; az utóbbiak gondozása volt Malus föl-

196

adata; tíz nap délelőttjét a betegek bűzös légkörében töltötte. A tizenegyedik napon önmagán is észrevette a járvány szimptómáit. Malus környezetéből már majdnem mindenki elhullott, midőn testén a pestis-fekélyek először kitörtek. Francisqui volt az egyedüli bajtárs, ki őt nem hagyta el; ennek adta át a tárgyakat, melyek által emlékét barátai és rokonai körében megakarta őrizni.

Akko ostroma nagyon hosszúra nyúlt; a betegek mindannyian Jaffába sereglettek. Ekkor már minden házban pestis volt; a kapuczinusok a klastromjuk körül vont kordon daczára mindannyian odavesztek, Malus e borzasztó körülmények között ismerősök és barátok nélkül volt s franczia szolgájával egyedül maradt, csakhogy ez is a járvány áldozatává lett. A pestis már egészen megtörte volt Malus erejét; a két sapeur, kik ápolására vállalkoztak, egymásután odaveszett. Malus menthetetlenül odaveszett volna, ha az Egyiptomba indúló "Etoile" nevű hajó kapitánya őt a hajójára nem veszi. A kapitány a megérkezés napján Damiette-ben pestisben meghalt; de Malus-ra a tengeri levegő a legjobb hatással volt. Már az útazás első napján javúlást érzett, s hat nap múlva, midőn hajója a Nilusba evezett, már majdnem teljesen fölépült. Azonban a veszteglés, melynek magát alá kellett vetnie, új veszélyekkel fenyegette. Malus-t a lesbiehi tábori kórházba vitték. E kórház meg volt tömve a Damiette-ből és Szíriából érkező betegekkel. A betegek a nyomorúlt bánásmód miatt majdnem mindannyian odavesztek. Malus borzasztó színekkel festi a betegápolók s a sírásók gyalázatos és embertelen magaviseletét. Egy egész hónapot kellett a haldoklók körében töltenie, míg végre külön lakást kapott, melyben annyira fölépült, hogy junius közepén szabadságát visszanyerte.

Miután a csaták és a döghalál veszedelmét egyelőre kiállotta, Malus a kapott parancs folytán Leclerc tábornokhoz csatlakozott. Állomása Cathieh-ben volt, s itt a kiállt bajok után egyideig kedvező viszonyok között élt. Az ellenségtől

197

oly kevéssé háboríttatott, hogy elég ideje maradt egy optikai értekezés szerzésére. Csak egyszer volt egy kisebb összeütközése, midőn egyízben egy dromedáros csapattal kémszemlére indúlván, ellenséges karavánra bukkant. Ezt szétugrasztotta s egy csapat tevét s jelentékeny mennyiségű municziót ejtett zsákmányúl.

Malus Cathiehből Kairóba ment, hol becsületesen megérdemlett kitüntetés várt reá: 1799 okt. 21-kén megkapta a pátenst, melylyel zászlóalj-parancsnok rangjára emeltetett.

Kairóban értésére esett Malus-nak, hogy egy török csapat Damiette-nél kikötött. Mire oda ért, az ellenség már elsánczolta magát. A következő napon mint gyalogos csatlakozott a csapathoz, mely a törököket szuronynyal megtámadta s a tengerbe űzte.

Deczember 11-kén a megerősített Lesbieh parancsnokságát vette át. Két nap múlva a pestis hat házban tört ki, azonban Malus-nak, az e téren szerzett tapasztalatai segítségével, sikerült a baj tovaterjedését megakadályoznia.

A következő év február 17-kén az el-harisi konvenczió folytán helyét át kellett engednie a törököknek. Malus márcz. 14-kén érkezett meg Kairóba, hol pár nap múlva arról értesült, hogy lord Keith az el-harisi konvencziót megszegte s Desaix-t s az elindúlni készülő francziákat elfogta. Kleber, a főparancsnok, a mint a szerződés-szegésnek hírét vette, arra a merész tervre határozta el magát, hogy Egyiptomot újra meghódítja.

A heliopolisi fényes diadal (1800 márcz. 20.) volt ez elhatározásnak első következménye, Malus, ki Friant tábornok diviziójába volt beosztva, személyesen vett részt e híres csatában.

A győzelem utáni napon reggeli 2 órakor Friant diviziója Belbeys felé vonúlt, hogy itt a török sereget megtámadja. A franczia sereg a pusztában, Malus óvó figyelmeztetéseinek mellőzése miatt, eltévedt s előre helyett hátrafelé vonúlt. Malus-ra csak akkor hallgattak, midőn végre a sarkcsillag helyzetére utalva, a tévedést kézzelfoghatóvá tette. A késedelem

198

folytán a Friant-ra várakozó többi divizió az ellenséget nem támadhatta meg.

Malus később Regnier tábornok diviziójában részt vett abban az expediczióban, mely több kemény ütközet után a törököket a pusztán túl űzte. Ezután visszatért Kairóba. A mamelukok, kik a heliopolisi csata után ide futottak, a várost föllázították. Malus, ki már annyi ostromban és ütközetben vett részt, most a barrikádok elleni harczot vezette. A fölkelés leverése után Gizehbe ment, hol azt a szomorú hírt vette, hogy Kleber meggyilkoltatott (1800 jun. 14).

A hadsereg főparancsnokságát Menou tábornok vette át. Az új főparancsnok jellemzésére elegendők Malus eme szavai: "Kleber prairial 25-kén gyilkoltatott meg; néhány nap múlva Menou tábornok másodszor gyilkolta meg, mert a holt Kleber-nek becsületét támadta meg."

Miután Menou tábornok az ellenséges hadvezérekkel a konvencziót megkötötte, a francziáknak Egyiptomban már nem volt mit keresniök. Malus a "Castor" nevű angol transzporthajón Marseillebe vitorlázott. E pillanattól kezdve Malus katonai pályafutása már csendesebb volt s inkább tudományos mederben folyt. Hogy ezután csak a fizikussal kelljen foglalkoznunk, Malus-nak további katonai működését a következőkben mondjuk el.

Malus, miután a marseilli veszteglő intézetből kiszabadúlt, Párisba, s innét szülei meglátogatására ment. A katona, kit a piramisok alatti, a jaffai és a heliopolisi ütközetek heve szíve régi vonzalmától nem tántorított el, Giessen-be sietett, hol négy év óta nem látott menyasszonyát föltalálta és nőül vette. Állandó boldogság volt hűsége jutalma.

Malus nősűlése után két éven át Lille-ben, 1804-ben pedig Antwerpen-ben, az ottani hadi kikötő építésével volt elfoglalva. 1805-ben az északi hadsereghez osztatott be; a következő három évben pedig mint a strassburgi erődítések aligazgatója működött s újra fölépítette a kehli erősséget. Végre 1810-ben a

199

műszaki csapatokban őrnagyi rangra emeltetett. Valamennyi katonai munkájában, melyeket az utolsó 9 év alatt végrehajtott, új eszméket pendített meg; tekintélye annyira emelkedett, hogy a főinspektorok a rájuk bízott kényesebb föladatokban Malus tanácsát gyakran kikérték.

II.
Malus optikai munkái. - Polározódás a visszaverődés és egyszerű törés által.

Ha Malus dicsősége csupán csak katonai érdemeire szorítkoznék, akkor rettenthetetlen bátorsága, önfeláldozó hazaszeretete és a hazájának tett kitűnő szolgálatai daczára nevét előbb-utóbb homály burkolta volna. Katonai tevékenységének súlypontja abba az időbe esik, midőn Francziaországban ezrével termettek a csaták hősei, kik közül a közönséges mértéken fölül csak azok emelkedhettek, kiket a sors kiváló tehetséggel s kiváló szerencsével egyaránt megáldott. Malus is meg volt áldva mind a kettővel, azonban tudományos hajlamai oly irányba terelték, melyben, a nélkül hogy megszűnt volna jó katona lenni, a tudományok leghíresebb művelőinek rangjára emelkedett.

A forradalom szelleme nemcsak a politikai, hanem a tudományos téren is magas hullámokat vert. Hódításra indúló seregek tudományos apparátussal látták el magukat, hogy a kiontott vér ne csak a gyakran hiú hadi dicsőséggel, hanem az emberi magasabb érdekek sugallta dicsőséggel is kárpótoltassék. A tudományos szellem magában a franczia hadseregben is kiváló képviselőkre talált: Malus-nak az előörsi szolgálat üres óráiban elég türelme és szellemi nyugalma volt, hogy egy optikai értekezést írjon.

Hogy Malus-nak az optikában elfoglalt tudományos álláspontja felől előre is tájékozva legyünk, előre kell bocsátanunk, hogy az emissziós elméletnek mindvégig híve volt. Ez elmélet szempontjából tárgyalta az egyiptomi Institut-nek szánt első értekezésében a fény szerkezetét. Be akarta bizonyítani, hogy a fény nem egyszerű test, hanem hőből és oxigénből

200

valami sajátságos módon van összetéve. E nézetét chemiai analógiákra alapította, s bár a czáfolat az optika jelenlegi állása mellett még csak szóba sem jöhet, Malus értekezése mégis több mint történelmi kuriózum. Így például egy fontos igazságnak volt nyomában, midőn azt állította, hogy a különböző színű sugarak csak a magukba zárt hőmennyiség nagysága által különböznek, hogy a vörös fény a legmelegebb, az ibolya pedig a leghidegebb. Malus ugyancsak Egyiptomban a meteorológiának egy fontos kérdésével, a hőnek a különféle övek szerinti szétoszlódásával foglalkozott, de vizsgálatait nem fejezte be.

Ezután a geométriai optika terére lépett. 1807 ápr. 20-kán nyújtotta be az Institut-nek analizises optikáját.[475] Malus oly kérdéseket fejtegetett, minőkkel ő előtte csak Tschirnhausen, De la Hire és Bernoulli János és Jakab foglalkoztak. Törekvése az volt, hogy levezesse a térben levő súgárrendszerek viszszaverődésének és törésének törvényeit tetszés szerinti fölületek által határolt közegekre, és sikerült is a gyújtóvonalak elméletét általánosítania. A geométriai optikának az a tétele, mely jelenleg Malus nevét viseli, így hangzik: Az egy pontból kiindúló sugarak, miután tetszésszerinti fölületeken akárhányszor verettek vissza és különböző törékenységű s tetszésszerinti fölűletek által határolt akárhány közegen mentek át, mindig függélyesek egy bizonyos fölületre. Malus-nál e tétel (számítási hibából) csak egyedüli törésre vagy visszaverődésre szorítkozott; a tétel föntebbi általánosítása s általában Malus számításainak egyszerűsítése Gergonne-tól ered.

Malus munkájának megbírálásával Laplace, Lagrange, Monge és Lacroix bízattak meg. A bírálat eredménye az volt, hogy az akadémia, teljes elismerése jeléül, elhatározta, hogy Malus dolgozata a Recueil des Savans étrangers-ben kinyomassék.

Huyghens a mészpáton föltalálta a kettős törés törvényeit

201

és a polározódást. Ez utóbbit az akkori hullámelmélettel még nem magyarázhatta meg, minél fogva Newton jónak látta, hogy még a kettős törésnek Huyghens-féle törvényei helyébe is más törvényeket állítson. A jelen század elejéig senki sem bolygatta a kettős törés problémáját. Wollaston volt az első, ki Huyghens törvényeit kísérleti úton bizonyítgatta, de úgy látszik, hogy a franczia akadémia e bizonyítékokat nem találta elegendőknek, mert 1808 jan. 4-kén pályadíjat tűzött ki a következő kérdésre: Fölállítandó a kettős törésnek a tapasztalással megegyező mathematikai elmélete. A pályázat határideje 1810-ben járt le.

Malus a kérdés kihirdetése után azonnal a munkához fogott. Vizsgálatai közben oly nevezetes és váratlan eredményekre bukkant, hogy a prioritás elvesztése fölötti aggodalmában munkájának leglényegesebb részeit 1808 decz. 12-kén az akadémiával közölte. Malus értekezése, mely "Az átlátszó testek által visszavert fény egyik tulajdonságáról" czímet viselt,[476] megbírálás végett Lagrange, Haüy, Biot és Gay-Lussac-nak adatott ki, s róla jelentést Laplace tett.

E híres értekezésben írta le Malus legszebb találmányát, a visszaverődés előidézte polározódást. Minthogy e nevezetes tüneményre a kettőstörésre vonatkozó vizsgálatai által vezettetett, először az utóbbiakról fogunk szólani.

Huyghens azt tapasztalta, hogy a mészpát egy természetes fénysugarat egyenlő intenzitású két súgárra oszt, továbbá hogy ha ez a két súgár egy második mészpáton vezettetik át, rendes, illetve rendkívüli természetét megtartja vagy ellenkezőre változtatja a szerint, a mint a kristályok főmetszetei egymással párhúzamosak, illetve egymásra függélyesek. Minden közbeeső helyzetben a két súgár mindegyike ismét két súgárra oszlik; az utóbbiak intenzitásai egymástól nagyon különböznek, kivéve azt az esetet, midőn a főmetszetek 45° szög alatt hajolnak egymáshoz.

202

Ezek valának a polározódásnak Malus idejéig ismert tüneményei. Míg a természetes fény, mely az első mészpátra esik, mindig két egyenlő intenzitású súgárra oszlik, tehát mindenféle irányban ugyanavval a tulajdonsággal bír, addig ama két súgár már nem minden körülmény között oszlik ismét két súgárra, tehát különböző irányok szerint különböző tulajdonságokkal bír, azaz polározva van. A sugarak eme megjelölési módjának eredete az emissziós elméletben van. Malus föltette, hogy a természetes fényben a molekulák minden tetszés szerinti irányban, de a polározott fényben csak egy bizonyos irányban helyezkedhetnek el. Valamint a mágnesezésnél az egyes mágneses molekulák pólusai, melyek azelőtt mindenféle helyzetet foglaltak el, ugyanabba az irányba helyezkednek, úgy a kettős törésnél a fénymolekulák pólusai is bizonyos állandó irányokba helyezkednek.

A polározódás helyes fölismerésére e fölfogásnál nagyobb haszonnal voltak Malus ama törvényei, melyeket a sugarak intenzitására vonatkozólag állított föl. Malus először is fotométeres direkt kísérletekkel kimutatta, hogy a természetes fény a kettős törés által valóban egyenlő intenzitású két nyalábra oszlik. Másodszor pedig a polározott sugaraknak kettős törése által keletkezett képek intenzitásai között nagyon egyszerű összefüggést talált: a rendkívülileg törött sugár intenzitása egyenlő a beeső sugár intenzitásával szorozva a főmetszetek képezte szög cosinusának négyzetével, ellenben a rendesen törött sugár intenzitása egyenlő a beesőével, szorozva a mondott szög sinusának négyzetével. Malus-nak e törvényei világosan mutatták, hogy a polározódás által a beeső fénynek legkisebb része sem enyészik el, hanem csak különböző irányokban különböző tulajdonságokkal bíró nyalábokra oszlik.

A nélkül hogy e törvények fontosságát, mely különösen a rezgés-összetételnek Fresnel-féle konczepcziójára gyakorolt befolyásban nyilvánúlt, kétségbe vonni akarnók, bátran mondhatjuk, hogy a fényelmélet fejlődésére aligha lettek volna

203

valami különös befolyással, ha Malus be nem bizonyítja, hogy a polározódás tüneményei a kettős törésen kívül még más úton is előállíthatók. Malus egy ízben a Rue d'Enfer-ben levő lakásából a Luxembourg-palota ablakai által visszavert sugarakat egy mészpát-kristálylyal vizsgálgatván, azt vette észre, hogy e sugarak mindazokkal a tulajdonságokkal bírnak, melyeket eddig csak a mészpáton áthaladt sugarakon vett észre. Ugyanis, midőn az ablaktól jövő sugarak a mészpáton átmentek, különböző intenzitású két nyalábra oszoltak. Az intenzitások szoros összefüggésben valának a visszaverődés síkja és a kristály főmetszete által bezárt szöggel; ha a főmetszet síkja a visszaverődés síkjával összeesett, akkor a mészpátból csak a rendes sugár lépett ki; midőn ezután Malus a kristályt forgatta, a rendkívüli sugár is előtünt s intenzitása folyton növekedett, ellenben a rendes sugár intenzitása folyton csökkent, s midőn a főmetszet a visszaverődés síkjára függélyesen állott, csakis a rendkívüli sugarat látta. Malus ez észleletből azonnal fölismerte, hogy a visszavert sugarak épen úgy viselik magukat, mint a mészpáton áthaladt rendes sugarak, de eleintén azt hitte, hogy a visszaverődés okozta polározódás, mert ez volt a fölfedezett tünemény, az atmoszférának a napsugarakra gyakorolt hatásából ered, minélfogva, midőn az est beállott, a kísérletet gyertyafénynyel ismételte. Midőn a gyertya fénye 36° szög alatt vízre vagy 35° szög alatt üvegtűkörre esett, ugyanazokat a tüneményeket észlelte s evvel ki volt mutatva, hogy az átlátszó testek okozta visszaverődés, ez a mindennapi tünemény, ugyanazokat a hatásokat szüli, mint a kettős törés.

Malus ezután azokat a sugarakat verette vissza, melyek kettős törés által már polározva voltak. A visszaverő fölületre egyidejűleg egy rendes és egy rendkívüli sugarat ejtett s ekkor azt tapasztalta, hogy a főmetszet és a visszaverődés síkjának egy bizonyos állásánál a rendes sugár részben visszaveretik ugyan, de ugyanekkor a rendkívüli sugár nem veretik vissza; hanem vízen vagy üvegen átmegy; ellenben a két sík egy másik hely-

204

zeténél a rendkívüli sugár veretik vissza és a rendes sugár megy át. Evvel Malus egyszerű módot nyújtott a különböző értelemben polározott sugarak megkülönböztetésére.

Hasonló eljárást követett két tükörrel s kimutatta, hogy ha a visszaverődés polározta fényt egy második üvegfelülettel veretjük vissza, a kétszer visszavert sugár intenzitásában ép oly változások fordulnak elő, mint a minők a mészpáton átmenő s ezután visszavert fénynek rendes nyalábján észlelhetők.

Malus később kimutatta, hogy nem csupán a víz és üveg, hanem valamennyi átlátszó anyag módosítja a fényt a visszaverődésnél s hogy a sugaraknak a különböző anyagokra más-más szög alatt kell beesniök, hogy teljesen polározva legyenek. Malus ezt a szöget a polározódás szögének nevezte s mint már említettük, a víznél 36°, s az üvegnél 35°-nak találta. Ha a sugarak a polározódás szögénél nagyobb vagy kisebb hajlással esnek a visszaverő fölületre, akkor a visszavert sugarak csak részben polároztatnak, azaz a természetes fény tulajdonságaival is bírnak, a mennyiben a mészpátban mindig két nyalábra oszlanak, de a polározott fény tulajdonságaival is bírnak, a mennyiben a két nyalábnak a főmetszet és a visszaverődés síkja által képezett szöggel változó intenzitása van. Malus azon volt, hogy a polározódás szöge s az illető anyagnak optikai egyéb tulajdonságai között bizonyos összefüggést találjon föl, de e föladat megfejtése Brewster-nek volt föntartva.

Malus figyelme nemcsak az átlátszó, hanem az átlátszatlan testekre, nevezetesen a fémekre is kiterjedt s azt tapasztalta, hogy a fémek a rájuk eső fényt máskép módosítják, mint az átlátszó testek. Ide vonatkozó első kísérleteiből azt következtette, hogy a fény a fémek által nem is polározható, de később, midőn a részletes polározódással tüzetesebben megismerkedett, e nézetét megváltoztatta.

1809 végén Malus addigi találmányait egy újabb észlelettel gazdagította s ez által a polározódás általánosságát bizo-

205

nyította be. Ugyanis az egyszerűen törött fényt megvizsgálván, azt tapasztalta, hogy a sugarak kellő hajlása mellett részben ez is polározva van és hogy e fény ismételt törés által teljesen polározható. Malus, hogy a fényt teljesen polározza, vékony üveglapokból összeállított oszlopon vezette át. Továbbá nem kerülte ki figyelmét, hogy az egyszerű törés polározta fény az ugyanazon körülmények között a visszaverődés által polározottal ellenkező tulajdonságokkal bír, azaz, ha ez az utóbbi a mészpátból kilépő rendes sugárhoz hasonlít, akkor az előbbeninek tulajdonságai a mészpátból kilépő rendkívüli sugáréival egyeznek meg.

Malus az imént előterjesztett találmányaival és vizsgálataival két nagyszerű eredménynek vetette alapkövét. Az első, a közvetetlen eredmény az volt, hogy a fizikusok a polározódásnak Huyghens óta mellőzött tüneményeit kiterjedt vizsgálatok tárgyává tették s ez által az optikai tünemények csoportját rendkívüli terjedelművé tették. A második, az elsőből folyó közvetett eredmény, mely elméleti jelentősségével az újabb fizikát a legszebb vívmányokkal volt gyarapítandó, a szintén Huyghens óta elfeledett hullámelméletnek teljes kifejlődése volt. Malus tehát oly eredményt készített elő, melyet tudományos meggyőződése miatt legkevésbbé sem pártolt. Malus az emissziós elméletnek mindvégig rendűletlen híve maradt az új tüneményekben, melyek épen e kedves elméletének megdöntését eredményezték, nézeteinek megerősítését látta. Mint a fényelmélet történetében sajátságos körülményt kell még fölemlítenünk, hogy épen a hullámelmélet megújítója, a híres Young, Malus-t nemcsak hogy nem tántorította meg, hanem nézeteit még inkább megerősítette. Young 1811 márcz. 22-kén levelet írt Malus-nak, a melyben értesíté, hogy a Royal Society őt a Rumford-éremmel tüntette ki. E levélben a következő hely fordúl elő: "Az ön kísérletei az általam fölállított elméletnek (t. i. az interferencziák elméletének) hiányosságáról tanúskodnak ugyan, de helytelenségét nem bizonyítják

206

be."[477] Ez a hely Malus-nak nagy örömöt szerzett, s mindig különös nyomatékkal említette azok előtt, kik őt a hullámelmélet elfogúlatlan megbírálására akarták késztetni. "Azt nem vette észre, mondja Arago, hogy Young, midőn 1811-ben elméletének hiányosságát elismerte, elég óvatos volt, hogy hozzá tegye, hogy akkoráig, még a polározódás föltalálása után sem, semmi sem bizonyította annak helytelenségét."

Különben Young nagyon óvatosan fogadta az új dolgokat, s az említettük levélben különösen megkérte Malus-t, hogy alaposan győződjék meg arról, vajjon az első tűkörtől polározott fény valóban nem veretik-e vissza a bizonyos irányban fölállított második tükörtől.

Miután Malus a visszaverődés okozta polározódás törvényeit az akadémiával előzetesen megismertette, benyújtotta a kettős törés elméletét,[478] melyre a kitűzött díjat 1810-ben el is nyerte.

Az eddig mondottakhoz teljesség kedvéért még hozzá kell tennünk, hogy midőn Arago a polározott fény interferencziájában a kettős törés fölismerésére új módszert talált föl, Malus figyelme a vizsgálatok eme csoportjára is kiterjedt.[479] Végre a Wollaston-féle goniométeren lényeges javítást vitt végbe, mert úgy rendezte be, hogy ismételt leolvasások által az egymásra következő észleleteknek s a körbeosztásnak hibája kiküszöbölhető volt.[480]

III.
Malus kitüntetései. - Halála. - Jelleme.

Malus érdemei közelismerésre találtak. A külföldi legtekintélyesebb akadémiák tagjukká választották, mi világosan tanús-

207

kodik a külföld elismeréséről. Természetes, hogy az e fajta kitűntetések saját hazájában sem maradtak el; először az arcueili társaság tagjává, 1810-ben pedig az Institut fizikai osztályának tagjává választatott. Malus az utóbbi kitűntetésre, mint a legnagyobbra, melyet franczia tudós nyerhet, nagy súlyt fektetett. A választás eredményét a legnagyobb izgatottsággal várta; egyik barátja, ki őt az eredményről értesítendő vala, közbejött akadályok miatt a kitűzött időben nála meg nem jelenhetett; Malus e néhány órai késedelmet a választás rá nézve kedvezőtlen kimenetelének tulajdonítván, a legnagyobb levertség vett rajta erőt. Malus, ki mint katona a csaták és döghalál veszedelmeitől egy pillanatra sem rettent vissza, mint tudós majdnem kétségbe esett a kedvezőtlen kimenetelűnek képzelt akadémiai választás eredménye fölött!

A kormány megbízta Malus-t, hogy a metzi iskolából kilépő tüzér- és genie-tiszteket érdemeik szerint osztályozza. Később a politechnikai iskolánál az ábrázoló mértan és a rokon szakokban a növendékek examinátora lett, 1811-ben pedig ugyanez intézetnél a tanulmányok igazgatójának tisztjét ideiglenesen vezette.

Az oktatás ügye sok szép eredményt várhatott Malus-tól, de fájdalom, a kiváló férfiú további tevékenységéhez kötött remények korán meghiúsultak. Malus-on már 1811 közepe táján mutatkoztak a tüdősorvadás előjelei, s bár ő maga állapotát veszélyesnek legkevésbbé sem tartotta, a baj mindinkább erőt vett rajta, s rövid, de fényes eredményekben gazdag életének 1812 febr. 23-án véget vetett.

Malus visszahúzódó természetű és külső magaviseletében hideg modorú, de annál szeretetreméltóbb kedélyű volt. A fölösleges beszédnek, épen úgy mint Dulong, nagy ellensége volt. Hallgatagsága annyira ment, hogy ha a politechnikai iskola növendékeinek rajzaiban hibákat vett észre, a vizsgálandókhoz intézett kérdései csak annyiban állottak, hogy a hibás helyekre az ujjával rámutatott. Higgadt természete daczára a prioritás

208

kérdéseiben nagyon ingerlékeny volt; ha valaki oly elméletet állított föl, melynek eszméje, bár kevésbbé határozott körvonalakban, a dolgozat közzététele előtt ő benne is megfogamzott, a dolog érdemére vonatkozó jogait, bármily csekélyesek lettek légyen is azok, hevesen védte.

Malus-t ifjúságának viharos napjai után az élet viszontagságai nem üldözték. Mint tudós elég szerencsés volt, hogy fényes fölfedezéseinek messzeható következményeit előre lássa; nyilvános életében köztiszteletnek örvendett; családi élete pedig a boldogságnak írigylendő mintaképe volt. Ha élte utolsó napjait valamely földi ír megnyújthatta, úgy bizonyára a neje szeretete lett volna az. Súlyos bajában neje volt leghívebb és legfáradhatatlanabb ápolója, ki nem törődve a ragályozás veszélyes eshetőségeivel, nem gondolt egyébre, mint megmentésére a szeretett férjnek, kit súlyos fájdalmában csak néhány hónappal élt túl.

Irodalom

Quérard, La France littéraire.

Biogr. universelle.

Mémoires de l'Institut

. XIII.

Arago, Not. Biogr. III.

Nouv. Biogr. gén.

209

BIOT

I.
Biot ifjúsága és tanulmányai. - Hivatalai. - Fokmérések.

Jean-Baptiste Biot 1774 ápr. 21-dikén Párisban született; szülei a polgári rendhez tartoztak. Elemi tanulmányainak bevégezte után a Louis-le-Grand líczeum növendéke volt s már ekkor az a czél lebegett szemei előtt, hogy magát a mathematikai tudományokban minél alaposabban kiképezze.

Törekvései ellen 1792-ben akadályok gördűltek. A politikai forrongások s a harczias események a szabadság eszméitől áthatott ifjúra élénk befolyással voltak. A 18 éves Biot a 9-ik tüzér-századba önkénytesnek állott be s a sereget követte, de mar egy év mulva, a hondschotei ütközet után családjához Párisba visszatért s megszakított tanulmányait folytatta. Biot 1794 elején az Ecole des Ponts et Chaussées növendékei közé vétetett föl, de ezt az intézetet még ugyanazon év november havában a Monge híres alkotásával, a politechnikai iskolával cserélte föl. Egy év múlva ismét visszament az École des Ponts et Chaussées-be, de úgy látszik, hogy a gyakorlati pályára hajlamot nem érzett, mert már 1797-ben a beauvais-i középponti iskolánál megüresedett fizikai tanszék elnyeréseért folyamodott.

Biot e tanszéken kezdé meg tudományos működését, melylyel egy félszázadnál hosszabb időn át mozdította elő a fizika haladását. Biot-nak, mint maga mondá, ekkor még kevés tudománya, de annál több buzgalma volt; fiatal embertől

210

akkoriban egyebet nem is kívántak. Azonban a beauvais-i ismeretlen professzorocska, a hogy Biot magát később nevezte, oly szerencsés volt, hogy már tudományos pályafutása elején sikerült a híres Laplace pártfogását és támogatását megnyernie, még pedig a következőképen:

Laplace ez időtájban gyűjté össze mindazokat a dolgozatokat, melyek a Mécanique céleste tartalmát valának képezendők. Az első kötetek már megjelentek s Biot azokat mohón olvasta. Mivel pedig nem volt türelme, hogy a hosszú időközökben megjelenő folytatásokat bevárja, egyenest a híres szerzőhöz fordúlt, engedné meg neki, hogy a már kinyomtatott íveket a kiadótól átvehesse. Laplace, nehogy a közönség az egész mű megjelenése előtt ítéljen, a kérelmet megtagadta, de Biot-nak ismételt kérelmére s arra a kijelentésére, hogy ő nem ítélő, hanem tanuló közönség, s hogy a számításokat mind keresztül akarja venni s ez által a netalán becsúszott sajtóhibákat is földerítheti, a kért íveket megküldötte. Biot ezután személyesen vitte el Laplace-hoz a kijavított íveket; a híres szerző a fiatal tudós törekvéseit kiválóan méltányolta s ez időtől fogva hathatós pártfogásban részesítette.[481] S valóban, Biot nem sokára törekvéseinek inkább megfelelő állomásokhoz jutott. 1799-ben a politechnikai iskolához fölvételi vizsgálóvá (examinateur l'admission) neveztetett ki, mely tisztét 1806-ig viselte, 1800-ban pedig a Collège de France-on a mathematika tanárává lett.

A fiatal tanár első munkáit oly siker koronázta, minőt mások csak nagy fáradsággal érnek el. Biot egy feladatot, melyet Euler tűzött ki s indirekt úton meg is fejtett, direkt úton oldott meg s dolgozatát Laplace-nak bemutatta. Laplace nagyon meg volt elégedve s megígérte, hogy őt e művével az akadémiának be fogja mutatni. Biot a kitűzött időben az akadémia üléstermében megjelent s az értekezés figuráit és képleteit a fekete

211

táblára jegyezte. Értekezésének előterjesztése után Lagrange, Monge és Bonaparte tábornok üdvözölték a fiatal tudóst s az értekezés megbírálásával Lacroix, Bonaparte és Laplace bízattak meg.

E föllépés eredménye az volt, hogy a 28 éves Biot, az állandó titkárrá megválasztatott Delambre helyére, az Institut tagjává választatott.

1804-ben az első konzul az akadémiát is oly votumra akarta szorítani, mely a császárság megalapítására kedvező befolyást lett volna gyakorlandó. Biot megtagadta szavazatát, mert az akadémiát nem tartotta arra valónak, hogy politikai hitvallásokat tegyen. Biot később sem igyekezett a császár kegyeit megnyerni, mert sokkal többre becsülte a tudományt, semhogy ennek révén kegyeket kérjen.

Biot 1804-ben a párisi obszervatóriumhoz neveztetett ki s ugyanezen év augusztus havában, mint ezt már más helyen említettük, Gay-Lussac társaságában légutazást tett. 1806-ban a Bureau des Longitudes csillagász-segédévé (astronome adjoint) neveztetett ki.

A földgömb megmérésének eszméje Francziaországban mindenha termékeny talajra talált. Az első ilynemű mérést, melynek eredményei szabatosságra igényt tarthatnak, a franczia Picard hajtotta végre 1670-ben. A Cassiniaknak híres családja ezen a téren sok érdemet szerzett. Végre Bouguer, Godin, La Condamine, Clairaut, Lemonnier, Maupertuis és Lacaille, kik mindannyian francziák valának, fáradságos vállalataikban sem az egyenlítő tüzétől, sem a sarkvidékek jegétől vissza nem rettentek s méréseiket még a déli félgömbre is kiterjesztették.

E vizsgálatok szellemi rugói Huyghens és Newton-nak a földgömb alakjára vonatkozó vizsgálatai valának. Midőn azonban a franczia nemzetgyűlés a földgömb méreteit az összes mértékek egységeinek kiinduló pontjává tette, a francziák a fokméréseket nemzeti ügynek tekintették s beható vizsgálatok hosszú sorát nyitották meg.

212

A régibb mérések, mindamellett hogy kifogástalan elvek alapján hajtattak végre, a műszerek tökéletlensége miatt pontos eredményeket nem adtak. Ellenben a jelen század elején az asztronómiai műszerek már a tökéletesség igen magas fokán állottak s Borda a repetícziós kört feltalálván, lehetővé vált a szögmérések hibáit minimumra redukálni. Az ily kitűnő eszközökkel végrehajtott nagyszabású első fokmérés a Delambre és Méchain-é volt. E két csillagász a Dünkirchen és Barcellona közötti ívet határozta meg. Méchain a mérést egészen a Baleari szigetekig akarta folytatni; ez által oly ívet mért volna meg, melynek közepe az egyenlítőtől és a sarktól egyenlő távolságban fekszik, tehát a föld lapultságának különös figyelembe vétele fölöslegessé vált volna. Azonban Méchain a rendkívüli fáradalmaknak áldozatúl esett s a megkezdett munka már három éven át szünetelt. Ekkor a Bureau des Longitudes a mű befejezését Biot és Arago-ra bízta. A spanyol kormány két biztost, Chaix és Rodriguez-t, rendelt Biot és Arago mellé. Az utóbbiak a császártól kellő segédeszközöket, az angol kormánytól útlevelet, a spanyol kormánytól pedig hajót kapván, Spanyolországba utaztak s a munkát Méchain előmunkálatai alapján haladéktalanúl megkezdették.

Legtöbb nehézséget okozott Ibiza szigetének háromszögtani összekapcsolása a száraz földdel, mert az utóbbinak a szigettől való nagy távolsága miatt nappali jeleket használni nem lehetett. Arago a Disierto de las Palmas nevű hegyen ütötte föl állomását, Biot pedig, alkalmas fixpontot keresendő, Rodriguez-zel Ibiza szigetére ment s előkészületeket tett, hogy a kicsiny Formentera sziget is a hálózatba vonható legyen. Ibiza szigetén a legalkalmasabb állomásnak a Campvey nevű hegyet találták; Rodriguez négy matrózzal itt maradt, hogy az éjjeli jeltüzek fölött őrködjék, Biot pedig visszatért a szárazföldre s harmadik állomásúl a St. Antonio foknál levő Mongo-hegy csúcsát választotta s itt négy matrózt hagyott, kik jeltüzekről gondoskodtak.

Biot ezután Arago-hoz csatlakozott s két hónap telt el,

213

míg végre a Disiertoról az innét 120,000 méternyire fekvő Campvey hegyen felállított jeltüzet a messzelátó mezejében észrevehették s annak irányát állandóan kijelölhették! Evvel a munkának technikai szempontból legnehezebb, sőt Méchain előtt legyőzhetetlennek látszó része el volt intézve; a hálózat kiegészítése s az ellenőrző mérések már sokkal kevesebb technikai nehézséget, de annál több testi fáradságot okoztak. Eső, szél, hidegség s még a rablókkal való bajlódás is az egész fölvételt a valaha végrehajtott ilynemű munkálatok legnehezebbikévé tették. Biot 1807 ápr. havában Párisba tért vissza, hogy az egyik összetörött szögmérő műszer helyett újat szerezzen. Mig Biot Párisban volt, Arago a fölvett háromszögeket a Méchain háromszögeivel összekötötte. Az ősz beállta előtt a háromszögek egész lánczolata be volt fejezve.

Biot Ibizán és Formenterán a tengeri halakon érdekes megfigyeléseket tett. E tárgy bővebb kiaknázása végett François de la Roche nevű fiatal orvossal, ki természetrajzi vizsgálataival jó hírnévre tett szert, tért vissza Spanyolországba.

Biot Valenciában Arago-val s az expedíczió többi tagjaival találkozván, az egész társaság telelőre Formenterára ment. E sziget szélességének s a másodpercz-ingának pontos meghatározása volt a társaság főfoglalkozása. A telet sivár viszonyok között töltötték, de a munka sikere elfeledteté a nélkülözéseket. Miután a hely szélessége mintegy kétezer észleletből a lehető legnagyobb pontossággal meg volt határozva, Biot elútazott, de Arago a szigeten maradt. Mivel az állomásról kelet felé Majorca szigete, nyugat felé pedig Spanyolország partjai láthatók valának, Biot és Arago arra a gondolatra jöttek, hogy ama pontokat is a hálózatba vonják, miáltal három hosszúsági foknak megmérése vált volna lehetővé. A mérések ez utóbbi része a Föld igazi alakját lett volna eldöntendő, azaz e mérésnek föl kellett volna derítenie, vajjon a párhuzamos körök csakugyan körök-e, vagy pedig, miként a déllőknek, szintén ellipszises

214

alakjuk van-e. Ez volt az oka annak, hogy Arago még tovább is a szigeten maradt.

Biot visszatérése majdnem szerencsétlenül végződött. Ugyanis az algíri bárka, melyen Spanyolország felé vitorlázott, ragusai kalózok kezébe került, s ezek őt Oránba akarták vinni. Azonban a podgyász átkutatása meggyőzte őket, hogy valami jeles zsákmányra nem tettek szert s Biot-tól néhány aranyat kapván, szabadon eresztették. Biot ezután Deniában rövid ideig a veszteglő intézetben tartózkodott s innét hazájába tért. Arago csak sok szenvedés és veszélyes fogság után láthatta viszont hazáját.

Biot az észleletek adatait megvizsgálás és kiszámítás végett a Bureau des Longitudes elé terjesztette. A számítások eredményei szerint a méter hosszúsága a törvény megszabta hosszúságtól csak egy tízezredrésznyi vonallal különbözött, mely különbség a Dünkirchentől Formenteráig terjedő íven csak 176 vonalra rúg.

Biot ezután a Bureau des Longitudes megbízásából Mathieu társaságában Figeac, Clermont, Dünkirchen és Bordeaux-ba utazott, hogy itt a másodpercz-inga hosszúságát s evvel együtt a nehézségi erő változásait pontosan meghatározza.

1809-ben a Faculté des Sciences-on a fizikai asztronomia tanárává neveztetett ki, s ugyanez év augusztus havában doktorrá avattatott.

Midőn Napoleon Elba szigetéről visszatért, 1815 jun. 1-én kihirdette az acte additionnelle-t. Biot ehhez az Institut-ben a maga szavazatával semmi áron sem akart hozzájárulni. Politikába sohasem avatkozott.

1816-ban a Faculté des Sciences-on az akusztika, a mágnesség s az optika előadásával bizatott meg. E tisztét 1826-ig viselte. 1816 máj. 6-án a Journal des Savans szerkesztését vette át s szeptember 23-án a politechnikai iskola reorganizálásával megbízott tanács tagjává neveztetett ki.

1817-ben másodszor fogott a fokmérési munkálatokhoz.

215

A franczia nagy fokmérés eredményeit Swanberg svéd csillagásznak észleletei s Lambton angol őrnagynak keletindiai mérései megerősítették. Még nagyobb fontosságúvá lett az angol kormány által elrendelt fokmérés, melyet Roy tábornok megkezdett s Mudge ezredes folytatott. A megmért ív Angol-ország déli részétől Skótország éjszaki csúcsáig terjedt s nagyon is kívánatosnak látszott, hogy ez az ív a francziával összekapcsoltassék. A Bureau des Longitudes érintkezésbe tette magát az angol kormánynyal s ennek részéről a leghathatósabb támogatás igéretét nyerte, ha a szükséges mérések véghezvitelére egy franczia biztost Angolországba küldene.

A Bureau des Longitudes terve kivitelét Biot-ra bízta. Biot a Spanyolországban használt műszerekkel és újakkal ellátva 1817-ben Angolországba utazott, hol Sir Joseph Banks, részéről a legnagyobb előzékenységgel fogadtatott. Ezután Mudge társaságában Edinburgba utazott s első állomásúl a leith-i erősséget választotta s miután a katonai mérnökök parancsnoka, Elphistone részéről ismét a legszívesebb támogatásban részesült, munkáját gyorsan és pontosan végezhette.

Biot ezután az Orkney szigetekre, nevezetesen Faira szigetére, az angol ív északi végpontjára ment s Mudge ezredes javaslatára a Shetland szigeteket is a hálózatba vonta, mi által az angol vonalat majdnem két fokkal kelet felé tolta s az angol mérés a franczia mérésnek folytatásává lett, s így a megmért ív a déllő negyedének majdnem a negyedrészét tette.

Biot észleleteit Unst szigetén, a szigetcsoport keleti szélső oldalán befejezvén, Edinburgba vitorlázott s miután kissé megrongált egészsége helyre állott, Angolország legnevezetesebb ipartelepeinek megtekintése után Londonba utazott. Itt Humboldt és Arago-val találkozott s miután e híres barátaival a greenwichi obszervatóriumban a másodpercz-inga hosszúságát meghatározta, hazájába visszatért.

1821-ben a st. cyri és a la flèche-i katonai intézetekhez a tanulmányok felügyelőjévé neveztetett ki. Azonban már

216

három év múlva egy harmadik s a megelőzőkhöz minden tekintetben méltó földmérési munkálat ügyében ismét elhagyta Francziaországot.

Biot-nak eddigi munkái a földi fokok hosszúságának és a nehézségi erő változásainak meghatározását tűzték ki czélul. Az eredmények, úgy a módszerek kitünősége s a mérések pontossága, mint a megmért ív jelentékeny hosszúságánál fogva[482] a Delambre és Méchain által megkezdett s Biot és Arago által befejezett mérést valamennyi addigi mérés legjelentősebbikévé avatták. Ha azonban a Föld alakját egészen pontosan akarjuk megismerni, akkor a görbületet nem csupán a déllők, hanem a párhuzamos körök irányában is meg kell mérni. Ha a Föld valóban forgási ellipszoid, akkor a párhuzamos körök fokainak egyenlőknek kell lenniök s a nehézségi erőnek egyenlő szélességek alatt változásokat mutatnia nem szabad. Már azok az ingamérések, melyeket Biot Mathieu-vel hajtott végre, e kérdés eldöntését tűzték ki czéljokúl, s világosan föltűntették, hogy a nehézségi erő Bordeaux, Figeac és Clermont-Ferrand-ban, ezen egyenlő szélesség alatt fekvő három helyen, nem egyenlő, tehát kívánatosnak látszott, hogy a mérések egy sokkal nagyobb ívre is kiterjesztessenek. Azonban ez a munka sokkal több költséget okozott, semhogy annak elrendelését csupán a tudomány kedvéért reményleni lehetett volna. Várni kellett tehát mindaddig, míg a tudományos érdekek a gyakorlatiakkal összekapcsolhatók volnának. Az erre való alkalom 1811-ben kínálkozott; ez évben a franczia kormány Laplace indítványára elhatározta, hogy Svájcznak, Savoyának és Felső-Olaszországnak kilencz év óta folyamatban levő fölvétele Francziaországra is kiterjesztessék s a 45° szélesség párhuzamos köre a Biscayai öbölben fekvő Tour de Cordouan-tól egész Fiuméig megméressék. E munkálat, mely 1813 és

217

1814-ben rövid megszakítást szenvedett, a piemonti s az osztrák kormányok támogatása mellett 1823 végén befejeztetett. Evvel a feladatnak gaeodetikai és asztronómiai része, igaz, csak tökéletlenűl,[483] megoldatott, csak a nehézségi erő változásainak meghatározása maradt hátra. A Bureau des Longitudes ez utóbbi munka végrehajtásával ismét Biot-t bizta meg.

Biot 21 éves fiával 1824 őszén indúlt el Párisból s miután a tervezett méréseket az olasz csillagászok hathatós támogatása mellett Milano és Paduában végrehajtotta, Fiumében ütötte föl állomását. Ez utóbbi helyen, obszervatórium hiányában, a mérések több időt vettek igénybe. 1825 jan. végén Biot a rendelkezésére álló franczia hajón Anconába vitorlázott s innét az Apennineken át Nápolyba utazott. Miután Nápolyban magát a kellő igazolványokkal ellátta, az időközben oda megérkezett hajójával a Lipari szigetcsoport hasonnevű fővárosába indult. Miután apr. 24-én a munkálatok itt is befejeztettek, Biot még egyszer elment Formenterába, hogy az 1808-ban végrehajtott fizikai és asztronómiai észleleteket az akkoriaknál tökéletesebb műszerekkel ismételje. 1825 jul. 1-re evvel a munkával is készen volt s Barcelona útbaejtésével Párisba visszatért.

Az utazás eredményei megfeleltek a várakozásoknak; kitűnt, hogy földgömbünk fölülete a párhuzamos körök mentén ép oly szabálytalanságokat mutat, mint a milyenek (az ellipszoidtól való eltérések) a déllő mentén mutatkoznak. Földünk alakjának pontosabb ismeretét Biot kitartásának, buzgalmának és ügyességének köszönhetjük. Igaz ugyan, hogy mérései, a dolog természete szerint, nem vezethettek a Föld alakjának végleges megállapítására, de az említettük szabálytalanságok jelenlétét, melyet azóta kitűnő észlelők más helyeken is kimutattak, minden kétséget kizáró módon bebizonyították. Úgy látszik, hogy az újabb vizsgálatok a tenger színének változásai-

218

ban a helyi eltérések egy különös nemét állapítják meg, azonban Biot 1858-ban még helyén valónak találta, hogy kijelentse, miszerint a másodpercz-inga hosszúságában mutatkozó változásoknak "sokkal nagyobb a folytonosságuk és erélyük, semhogy azokat tisztán helyi vagy esetleges attrakczióknak lehetne tulajdonítani."[484]

Biot a földmérésre vonatkozó munkálatainak külső körülményeit a különböző országokban tett hely- és néprajzi tapasztalatokkal együtt folyóiratokban s összegyűjtve a Mélanges scientifiques et littéraires czímű művében tette közzé; a tényleges eredményekről számot ad a következő mű: Recueil d'Observations géodésiques, astronomiques, physiques, executées par ordre du Bureau des Longitudes de France etc. Paris 1821, 4o.

Biot-nak eddigelé előterjesztett működése s kitüntető állomásai eléggé tanúskodnak arról, hogy mily nagy nevet szerzett magának kiváló érdemekben épen nem szűkölködő tudós kortársai között. 1825 óta állandóan Párisban tartózkodott s még 30 évnél tovább mint kitűnő búvár, buzgó tanító és szellemes író mozdította elő a tudomány érdekeit. A következőkből látni fogjuk, hogy a hosszú életkor, melylyel sorsa megáldotta, eredményekben és dicsőségben egyaránt gazdag volt.

II.
Biot fizikai munkái.

Biot-nak a fokmérés terén kifejtett munkássága magában véve elegendő volna arra, hogy hírnevét minden időkre megőrizze. Évek hosszú során át minden akadályon és nehézségen diadalmaskodva, elvégre is létrehozta mindazokat az eredményeket, melyeket az akkori körülmények között várni lehetett. De mindegyik vállalata nem volt ilyen szerencsés. A számtalan feladat közül, melyekkel Biot foglalkozott, a legnehezebb az

219

volt, melyet az optikában tűzött ki magának. A mint a jelen század elején végrehajtott optikai vizsgálatok a tudomására jutottak, azonnal átlátta, hogy az optika az a tér, melyen aránylag a legtöbbet lehet tenni s eltökélte, hogy minden erejét arra fogja fordítani, hogy a fölmerülő új tünemények törvényeit a legutolsó ízig földerítse s e törvényeket meg nem ingatható elméletekre visszavezesse. De a nagy feladatnak épen ez utóbbi részén kellett Biot buzgalmának hajótörést szenvednie. Biot oly időben kezdte meg pályafutását, a mikor Newton fényelmélete mindenütt még korlátlan tekintélynek örvendett. Ez az elmélet Biot-ban tudományos meggyőződéssé érlelődött, oly meggyőződéssé, melyet sem a régóta ismert tünemények új interpretácziója, sem pedig az új tüneményeknek elméleti reformot hangosan sürgető sajátságai meg nem ingathattak. Minden új tünemény új buzdítás volt rá nézve, hogy kedves elméleteinek új meg új tapasztalati bizonyítékokat szerezzen s nem akarta átlátni, hogy a kísérleti törvények, melyeket a tudomány épen az ő fáradhatatlan buzgalmának köszönhetett, az emisszió-elmélettel szemben mindmegannyi fegyverek valának; nem akarta átlátni, hogy az általa fölvett segítő hipothézisek mind ijesztő mértékben növekedő számuk, mind pedig értelembeli hiányaik miatt már jóval túllépték azt a határt, melyen hipothézisekre támaszkodó elméletnek belül kell maradnia. Biot a hullámelméletnek mindinkább döntő alakban föllépő tényeivel hosszú és makacs harczot vívott, mely harcznak vereséges kimenetelében csak az az örvendetes körülmény maradt fön, hogy a Biot kísérleti vizsgálatai, melyeknek értékét az emisszió-elmélet szellemében fogalmazott interpretácziók le nem szállíthatták, az optika legszilárdabb törvényei maradtak s a hullámelmélet legjelentősebb kísérleti támasztékai, sőt fejlődése leghathatósabb tényezői valának.

Biot kísérleti vizsgálatai, melyekre az imént czélzást tettünk, első sorban chromatikus és a forgató polározódásra vonatkoznak. E nevezetes tüneményeket 1811-ben Arago

220

fedezte föl, kísérleti törvényeiket azonban Biot-nak köszönhetjük. Az a körülmény, hogy a fölfedezés érdeme egy másik fizikusra háramlik, a dolog természetes rendje szerint arra késztet bennünket, hogy Biot kísérleti törvényeit ott terjeszszük elő, a hol ama tünemények fölfedezéséről fogunk szólani, a következőkben pedig Biot-nak optikai és fizikai egyéb vizsgálatait fogjuk ismertetni.

Biot nevéhez nem fűződik valamely új tünemény feltalálásának dicsősége, de a hol a már feltalált, de kellőleg még nem tanulmányozott tünemények törvényeinek megállapítására volt szükség, ott Biot-nál alkalmasabb búvárt találni nem lehetett; az általa feltalált igazságok nagy mennyiségére való tekintettel bízvást el lehet mondani róla azt, a mit Dulong Gay-Lussac-ról mondott, hogy "elég valamely dolgot érintenie, hogy törvényt találjon föl." Még sem hallgathatjuk el, hogy Biot találta föl a turmalin lemezek okozta polározódást,[485] bár Seebeck ugyanezt a tüneményt korábban ismerte föl.

Ha Biot-nak optikai egyéb vizsgálatairól van szó, első sorban dioptrikai vizsgálatai veendők figyelembe. Miután Halley a gömbi törő közegek általános elméletének alapjait vetette, az azután következő vizsgálatok főczélja a dioptrikának minden irányban való tökéletesítése volt. A figyelem első sorban a gömbi és az achromatikus eltérésre fordúlt. A gömbi eltérést, igaz, hogy hosszas számítások segítségével, Euler tanulmányozta behatóan, az achromatizmus elméletének alapjait pedig Dollond vetette. E munkálatokkal a dioptrika jelentős haladást tett, de feladatának még korántsem felelt meg. A régi dioptrika a gömbi törő közegek általános elméletének még mindig csak egy specziális része volt, mert a sugarak menete csak arra az esetre vizsgáltatott meg, midőn a sugarak egy síkban, a főten-

221

gelyen átvetett valamelyik síkban haladnak, s e mellett a lencsék vastagsága elhanyagolhatónak vétetett, már pedig ez utóbbi megszorítás, nem tekintve azt, hogy a valóságnak a legritkább esetekben felelt meg, az elméletben többrendbeli illetéktelen föltevés kútfejévé vált. Biot arra törekedett, hogy az optikai eszközök elméletéből mindezeket a hiányokat kiküszöbölje s Physikai asztronomiájában[486] a dioptrika teljes elméletét fejtette ki.

Biot meghatározta a főtengely közelében haladó valamennyi sugár útját, tehát a dioptrikát három dimenzió fölvételével tárgyalta, s figyelembe vette a lencsék vastagságát, végre a nyert csínos képletekkel a használatos eszközök elméletét kifejtette.

Eme vizsgálatokban Biot-nak vetélytársa akadt a híres Gauss-ban, ki vele egyidejűleg s, egész önállóan a Biot képleteivel teljesen megegyezőket vezetett le.[487] Gauss elméletének a Biot-é fölött sok előnye van; Gauss nem lévén folytonos tekintettel az alkalmazásra, munkája sokkal áttekinthetőbb; e mellett számításai is jóval egyszerűbbek és rövidebbek, elannyira, hogy Biot munkája majdnem húszszor oly terjedelmes mint a Gauss-é, a nélkül, hogy tartalmilag gazdagabb volna. Különben Biot később még többször visszatért a dioptrikai vizsgálatokhoz,[488] mi által a vitás kérdések tisztázását nagy mértékben előmozdította. Biot és Gauss általános elméletei jelentékenyen kibővítette Listing,[489] minél

222

fogva a dioptrikát az optika egyik befejezett ágának tekinthetjük.[490]

Biot és Arago direkt mérésekkel meghatározták az eltérést, melyet a fénysugarak szenvednek, ha különböző gázokkal megtöltött prizmán mennek át s ily módon a gázoknak a levegőre vonatkozó törés-mutatóját határozták meg. A levegő abszolut mutatójának meghatározása végett a prizmát különféle sűrűségű levegővel töltötték meg; a fénysugarak eltéréséből azt a törvényt kapták, hogy a levegő törőképessége arányos sűrűségével, még pedig minden színre nézve egyenlő mértékben, tehát üres térben levő levegőprizmával színszórást előidézni nem lehet. E tapasztalati törvény alapján kiszámították a levegő abszolut törés-mutatóját s azt 1.000294-nek találták.[491]

Delambre a csillagászati sugártörés törvényei alapján a csillagok valódi és látszólagos zenit-távolságából számította ki a levegő abszolut törés-mutatóját; a talált érték a Biot és Arago-éval teljesen megegyezik.

Biot és Arago a levegőre vonatkozó törvényt a többi gázra nézve is érvényesnek találták, továbbá kimutatták, hogy az összetett gázok törőképessége egyenlő az alkotórészek törő-képességeinek összegével; azonban Dulong bebizonyította, hogy e törvény csak a gázok keverékére áll.

Az optikát elhagyhatjuk, a nélkül, hogy attól kellene tartanunk, hogy Biot munkásságával a fizika egyéb ágaiban nem találkozunk.

Biot a hőtant a testek hővezetésére vonatkozó értékes vizsgálattal gazdagította. A hővezetés általános elméletét nem vezette ugyan le, mert e feladat megfejtése Fourier érdeme, mindazonáltal a megoldás módszere s a feladatban előforduló

223

állandók értelmezése s kísérleti meghatározása által a feladatot a dolog lényege szerint megfejtette, mit annyival is inkább ki kell emelnünk, mert Biot megfejtése a Fourier-ét megelőzte.

Biot a hővezetés törvényét egy az egyik végén hevített homogén és korlátlanúl hosszú rúdra vezette le, figyelembe véve a környezet okozta hőveszteséget.[492] Avval a föltevéssel, hogy valamely rétegből a szomszédos rétegbe áramló hőnek mennyisége arányos a két réteg mérsékleti különbségével, kimutatta, hogy, ha a hőforrástól számított távolságok számtani sorban növekednek, a megfelelő mérsékletek mértani arány szerint fogynak.

Biot kísérleti eljárása (melyet a tankönyvek rendszerint a későbbi Despretz-ről neveznek el) e törvényt igazolta s módot nyújtott a különböző anyagok hővezető képességének kísérleti meghatározásár. Biot eljárása a rúd különböző pontjain uralkodó mérsékletek közvetetlen lemérésén alapszik s a későbbi módszerek nem egyebek, mint ez eljárás szabatosítása. Wiedemann és Frantz fémrudak helyett drótokat használtak s a mérsékleteket nem kéneső-hőmérőkkel, hanem hőelektromos oszloppal mérték.

Biot-nak a hővezetésre vonatkozó elméleti vizsgálata az eljárás bizonyos analógiája miatt a mágnesség elosztására vonatkozó vizsgálatára emlékeztet. Coulomb lengési kísérletekkel határozta meg a mágnesség elosztását valamely rúdban, ellenben Biot elméleti úton vezette le az elosztás törvényét kifejező képletet.[493] Biot abból a föltevésből indul ki, hogy valamely mágnesrúdnak mágneses állapota épen olyan, mintha csak a rúd végeivel az itt tényleg meglevő szabad mágnesség közöltetett volna s mintha a rúd e szabad mágnességnek a rúd belseje felé gyakorolt hatása miatt mágneseztetett volna. A rúd egyik végén levő mágneses molekulák a következő

224

keresztmetszet molekuláira megosztó hatást gyakorolnak, a megosztás okozta különnevű mágnesség leköttetik, az egynevű pedig szabaddá lesz. Ez utóbbi mágnesség a következő keresztmetszet molekuláira épen olyan hatást gyakorol, mint az első keresztmetszet a másodikra és így tovább. Föltéve mármost, hogy mindegyik keresztmetszet mágnessége a megelőzőének bizonyos állandó hányadrésze, a rúd egyik végpontjától tetszés szerinti távolságban levő szabad mágnesség mathematikailag kifejezhető. Ez a szabad mágnesség a rúd másik sarkának az előbbeniével teljesen analóg hatása miatt részben leköttetik, a fönmaradó különbség a tényleg meglevő szabad mágnességet adja s ennek mathematikailag kifejezett értéke már a szabad mágnesség elosztásának törvényét képviseli. Biot az e törvényben levő állandókat Coulomb kísérleti adatai segítségével számította ki, tehát a törvény a valóságot a Coulomb eredményeivel azonos mértékben fejezi ki.

Coulomb levezette az elektromos szétszóródás törvényét. Biot kimutatta, hogy ez a törvény a pozitív és a negatív elektromosság szétszóródására egyaránt érvényes.

Volta oszlopa, mely a jelen század elején oly élénken foglalkoztatta a fizikusokat, Biot figyelmét is magára vonta.

Biot azon volt, hogy kimutassa, mely tényezőktől függ az oszlop sarkain összegyülemlő szabadelektromosságnak mennyisége. E végre a Volta oszlopában majd a fémeket, majd a vezető folyadékot, majd pedig az elemek számát változtatta meg s a szabad elektromosságot a Coulomb torziós mérlegével mérte. Vizsgálataiból kitűnt, hogy a szabad elektromosság arányos az oszlopot alkotó elemek számával, de független a fémlapok nagyságától, végre, hogy, egyenlő számú elemek mellett, függ a fémek s a folyadékok minőségétől. Biot számbeli meghatározásai kétségen kívülivé tették azokat a törvényeket, melyeket kevesebb határozottsággal már Volta is fölismert.

Midőn Oersted 1820-ban az elektromáramnak a mágnestűre gyakorolt hatásában az elektromosságra vonatkozó isme-

225

reteknek egészen új mezejét nyitotta meg, Biot (Savart-ral egyesülve) azonnal hozzáfogott az új tünemény törvényeinek kísérleti megállapításához s e munkájával az elektromágnesség elméletének alapjait vetette. Biot-nak eme vizsgálataira később még visszatérünk.

Az akusztikában Biot-nak köszönhetjük a hangsebesség meghatározását az öntött vasban. Biot a kísérletet a párisi vízvezeték csöveivel hajtotta végre s a sebességet 3500 méternyinek találta, mely érték mind az elméletileg kiszámítottal, mind pedig a rezgő pálczák hangmagasságából levezetettel megegyezik.

Biot egy igen érdekes kísérlettel előtüntette s mintegy szemmel láthatóvá tette a longitudinális rezgéseket végező üvegpálczák molekulás szerkezetét.[494] Azonban nagyon is a részletekbe kellene bocsátkoznunk, ha Biot-nak ezt a kísérletét valamint a rendkívül nagyszámú többi specziális vizsgálatát tüzetesen ismertetni akarnók. Mivel még többször lesz alkalmunk, hogy Biot jelentősebb kutatásaira visszatérjünk, még csak tudományos tevékenységének egyéb ágaira akarunk néhány pillantást vetni.

III.
Biot mint tanár és író. - Kitüntetései. - Halála.

Biot-nak már előterjesztettük életrajzából kitűnik, hogy az oktatás terén nagyon el volt foglalva; a Collège de France-on 30 éven át tanított. Nagyszámú tanítványai, kik benső ragaszkodással fűződtek személyiségéhez és kitűnő előadásaihoz, a tőle szerzett ismereteket országszerte terjesztették. A tanári működésével kifejtett ismeretterjesztő hatást kitünő tankönyvei[495] nagy mértékben mozdították elő.

226

Hogy miképen vélekedett Biot a fizikai oktatásról, azt világosan kifejezte a minden körülmény között méltánylandó következő szavaival:

"Nem azon kell lennünk, hogy a tanulónak példáúl a mágnesség vagy az elektromosság tanából vagy a fizikának valamely más ágából emlékezetébe véssük a tények tömegét, melyet a tankönyvekben mindenkor újra föllelhet, hanem azon kell lennünk, hogy megvilágosítsuk előtte a tapasztalás és az észlelés útját, mely a tények feltalálására vezetett; hogy beléje öntsük a tudomány filozófiai szellemét, mely ha őt egyszer már áthatotta, szelleme irányt, erőt és biztosságot fog kapni, s mely az igazság iránt élénk szeretetet, a rendszereskedés s ennek módszerei iránt pedig kiolthatatlan gyűlöletet fog beléje oltani s ez által a természet megfigyelésére és tanulmányozására képessé fogja tenni." (Traité de Phys., Préf.)

Irodalmi ismeretekben Biot valamennyi szaktársát fölülmúlta. Az ókori, a franczia s a külföldi irodalmakat nemcsak hogy alaposan ismerte, hanem tanulmányok tárgyaivá is tette. Folytonos és élénk figyelemmel kísérte a tudományos mozgalmakat, miről a Journal des Savans-ban közzétett nagyszámú ismertetései és bírálatai tanúskodnak. Ismeretterjesztő tanulmányai legnagyobbrészt a Moniteur universel s a Mercur de France-ban jelentek meg.[496] Minden iratában mestere volt a nyelvnek és a stílusnak; irodalmi érdemeinek elismeréseűl az Académie des Inscriptions et belles Lettres 1841-ben, az Académie française pedig 1857-ben tagjává választotta.

Biot soha egyetlen sorában sem árult el nemzeti elfogultságot s nem egyszer fejezte ki, hogy franczia botanikáról vagy

227

franczia mineralógiáról beszélni nevetséges dolog. A fokmérések alkalmával tett utazásainál szabad idejét a népek kulturállapotának és szellemi meg morális fejlődésének alapos tanulmányozására fordította.[497] A politikát a tudományoktól egészen távol álló dolognak tekintvén, avval mentül kevesebbet törődött. "A ki a szemlélkedő tudományokkal, mondja Biot, őszinte s mély szenvedélylyel foglalkozik, az a közügyekkel való foglalkozás alól, mintha csak a Jupiteren vagy a Saturnuson laknék, fölmentve fogja magát érezni s e foglalkozás veszélyeinek még akarva sem teheti ki magát. A külső világ nem fogja őt elválasztani az absztrakczióktól, hacsak épen ezek által nem akarja a tömeg figyelmét magára vonni s a tömeg bizalmával a vagyonhoz és politikai állásokhoz vezető útat egyengetni....."[498] Mivel az efféle nézetek s az ezeknek megfelelő magatartás, valamint az a körülmény, hogy iratai túlnyomólag a tudományos világnak szánt tárgyakat terjesztenek elő, a korszellemnek nem feleltek meg, Biot a szó közönséges értelmében vett népszerűségre nem is tett szert.

Biot irataiban mindenütt élénk történelmi érzékkel találkozunk. Az asztronómia történetével tüzetesen foglalkozott. Kutatásaiban különösen az egyiptomiak, az arabok, hinduk és khinaiak asztronómiáját vette figyelembe. Ide tartozó műveinek egyikében azt vitatja, hogy a denderah-i állatkör, mindamellett hogy csak a Ptolemaeusok korabeli emlékeken található, eme korszaknál jóval régibb eredetű.[499] Biot-nak Edouard nevű fia a khinai irodalom és történelem tanulmányozásának szentelte életét; kora halála után atyja avval állított neki emléket, hogy közzétette a Cseuli (a Cseu-dinasztia története) czímű könyvnek fiától eredő fordítását. Biot a mathematikai tudományok törté-

228

netét még számos biografiával gazdagította.[500] Különösen érdekes Newton fölötti tanulmánya és a Galilei pörére vonatkozó értekezése. De ez a két irat egyszersmind arról tanúskodik, hogy Biot történelmi érzéke nagyon sajátságos viszonyban volt a hullámelmélettel meg a - jezsuitákkal. Az első iratában Hooke nézeteit mindvégig badarságoknak nevezi, a másodikban pedig Oliveri-nek, az inkviziczió komiszárusának puszta kijelentéseire támaszkodva, azt vitatja, hogy Galilei csakugyan személyesen bosszantotta a pápát.

A tudományos világ a legnagyobb elismeréssel adózott ama munkásságnak, melyet Biot hosszú és tevékeny életén át kifejtett; honfitársai kiváló megbízások és hivatalok által iparkodtak tudományát a haza javára értékesíteni. A már említett hivatalokhoz járultak még a következők: Biot 1825-ben a politechnikai és a st. cyr-i katonai iskolához a növendékeket fölvevő bizottság tagjává, 1826-ban a Faculté des Sciences-on ismét az asztronómia tanárává s 1840-ben ez utóbbi intézet dékánjává s az akadémiai tanács tagjává neveztetett ki. 1849-ben a Faculté des Sciences-on betöltött állomásáról véglegesen lemondván, tiszteletbeli tanárrá neveztetett ki. A formai kitüntetések tüzetes fölsorolása nagy helyet venne igénybe; a rendjelekről hallgatunk, s csak azt említjük föl, hogy Biot mintegy 50 bel- és külföldi akadémiának és tudományos társaságnak volt tagja.

Biot 1862 febr. 3-ikán, 88 éves korában, Párisban halt meg, s vele sírba szállott a multszázadbeli franczia tudományosság utolsó képviselője.

Irodalom

Biogr. nouv. des Contemporains

.

Biogr. univ. des Contemporains

.

Le Bas, Dictionn. encyclopédique de la France.

Quérard, La littérature française contemporaine, Paris, 1842-57.

Akadémiai emlékbeszédek

.

229

ARAGO

Arago a XIX. század legnagyobb fizikusainak egyike. Fényes fölfedezések, nagy eszmék kifejtése s nagy tervek kivitele fűződnek nevéhez; az újabb fizika nem egy fejezete az ő szelleme termékeiből indúl ki. Munkáival új kutatásoknak tág mezejét nyitotta meg s ez új kutatások nem egy kiváló szellemnek a föladatok nehézsége s a megoldás sikere által egyaránt nevezetes tevékenységét idézték föl. "Arago az ég és a föld fizikáját egyaránt tárgyaló munkáinak száma és változatossága nagy nehézségeket fognak okozni annak, ki föladatúl Arago életének elbeszélését tűzte ki magának."[501]

Humboldt-nak ez a mondása szolgáljon mentségünkre, ha kitűzött föladatunk megfejtése nem felelne meg a jogos igényeknek. Azonban ezt a mentséget nem akarjuk már előre is igénybe venni, sőt ellenkezőleg azon leszünk, hogy Arago-nak kiváló tényekben gazdag életét mentűl hívebb színben tűntessük elő.

I.
Arago ifjúkora. - Belépése a politechnikai iskolába. - Arago az obszervatórium titkárává lesz.

Arago jövendő biografusa munkájának egy részét tetemesen megkönnyíté az által, hogy ifjúsága történetét maga írta

230

meg. A következőket Arago iratából[502] merítettük; ennél jobbat, ifjúságára vonatkozó egyéb közlemények megbízhatatlansága miatt, úgy sem tehettünk volna.

Dominique François Arago 1786 febr. 26-kán a régi Rousillon tartománynak Estagel nevű községében született. Atyja, ki jogász volt, számos tagból álló családját fekvő birtokainak jövedelmeiből tartotta fön. Arago elemi tanúlmányait a községi iskolában végezte. Az akkori harczias események élénken hatottak a gyermek kedélyére. Arago szülői háza mindig tele volt katonatisztekkel, kik csapataikkal a községen átvonúltak. A katonai élet közvetetlen szemlélete s a spanyol invázió fölötti ingerültség nagyon megkedveltették az ifjú Arago-val a háborús életet s szüleinek nagyon kellett vigyázniok, hogy gyermekük a csapatok után ne szökjék.

Egy ízben majdnem keményen meglakolt harczias szellemeért. A peires-tortes-i csatában megvert spanyolok szétszórattak s közűlök öt lovas, élükön egy dandárparancsnokkal, Estagelbe tévedett. A mint a 7 éves Arago e katonákat meglátta, haza futott, hogy magát egy lándsával ellássa s ezután egy útczasarkon lesben állva, az arrajövő parancsnokot megszúrta. Ez a merészség, ha az odasiető fölfegyverkezett parasztok a lovasokat el nem fogják vala, végzetes következményeket vont volna maga után.

Midőn Arago-nak atyja a pénzverőnél hivatalt kapott, egész családjával Perpignanba költözött. Arago ez időtől fogva a városi gimnáziumba járt s különös szeretettel foglalkozott a franczia klasszikusokkal. Azonban egy véletlen körülmény szellemének egészen új irányt adott.

Egy sétája alkalmával a város bástyáin egy igen fiatal mérnökkari tisztet látott. Arago azonnal megkérdezte a tisztet, hogy miként lehet ily gyorsan tiszti rangra emelkedni. A kérdezett azt felelé, hogy ő a politechnikai iskolát, melybe csak

231

fölvételi vizsgálat alapján lehet bejutni, végezte el. Arago rögtön megszerezte a politechnikai iskola programmját, melyből a fölvételi vizsgálat követelményeiről értesűlvén, a klasszikusokkal fölhagyott s még csak a mathematikai tanfolyamot végezte. Mivel tanítója ebben a tudományban el volt maradva, Arago átlátta, hogy a tőle tanult ismeretek alapján a vizsgálatot le nem teheti s ez oknál fogva Párisból meghozatta Lacroix, Legendre és Garnier műveit s ezeket tanúlmányozta. E munkájában nagy segítségére volt Raynal nevű birtokos, ki üres óráiban a felsőbb kalkulussal foglalkozott.

Másfél évi szorgalmas tanulás után a 16 éves Arago Montpellier-be, az ott működő vizsgáló bizottság elé ment. De mivel az egyik vizsgáló, az ifjabb Monge, betegség által Toulouse-ban föltartóztatva, meg nem jelenhetett, Arago, a nélkül hogy a vizsgálatot letehette volna, visszatért Perpignan-ba s szülei kívánságára egyidőre lemondott arról a szándékáról, hogy a politechnikai iskolába lépjen. Midőn azonban még Euler, Lagrange és Laplace-nak néhány munkája is a kezébe került, egész hévvel újra hozzáfogott a mathematika tanulásához s erősen elhatározta magát, hogy a tüzéri pályára lép. Mivel pedig arról értesült, hogy a tiszttől elvárják, hogy a zenéhez is értsen s jól vívni és tánczolni tudjon, naponként néhány órát e mulattató foglalkozásoknak szentelt.

Méchain a fokmérést a Baleári szigetekig akarván kiterjeszteni, 1803-ban Perpignan-on keresztül útazott s Arago atyját, kit már 1794 óta ismert, meglátogatta. Mivel Arago épen azon volt, hogy a fölvételi vizsgálat letételére Toulouse-ba útazzék, atyja megkérte Méchain-t, ajánlaná fiát Monge-nak. Méchain szívesen engedett a kérelemnek, de egyszersmind kifejezte a fölötti aggodalmát, hogy az ifjú önálló tanúlmányai alapján a vizsgálatot letehetné s azt ajánlotta, hogy abban az esetben, ha a politechnikai iskolába mégis fölvétetnék, csak is a mérnökkari vagy tüzéri tisztségre készüljön, mert a tudományos pályán nagyon sok csalódásnak tehetné ki magát.

232

Arago e silány biztatás daczára Toulouse-ba ment s a vizsgálatot fényes sikerrel letette. A vizsgálat egy kis összezörrenéssel kezdődött. Ugyanis elsőnek egy szintén perpignani fiatal ember lépett a táblához, de annyira zavarba jött, hogy semmit sem tudott felelni, minélfogva teljesen megbukott. A második vizsgálandó Arago volt. A vizsgáló az előzmények után a perpignaniakról oly rossz véleménynyel volt, hogy Arago-t már előre is gúnyos megjegyzésekkel illette, sőt visszalépést ajánlott neki. Arago sértett önérzettel erélyesen kérte a kérdések föltevését. A vizsgálat szigorú volt, de Arago fényesen megállotta helyét. Most a vizsgáló az ellenkező túlságba esett: Arago-t megölelte s ünnepélyesen kijelentette, hogy a fölvételre első helyen fogja ajánlani.

Arago 1803-ban vétetett föl a politechnikai iskolába s a bretagne-iak s a gascogne-iak szakaszába osztatott. A fizikából és a chémiából ekkor még vajmi keveset tudott s szívesen tanúlmányozta volna e tárgyakat, ha e szándékában iskolatársai lármás magaviselete őt meg nem akadályozza. Az első osztályból a másodikba való átlépése alkalmával a mathematikai vizsgálat majdnem úgy kezdődött, mint a toulouse-i fölvételi vizsgálat. Most nem tudományát, hanem franczia létét vonták kétségbe.

"Hogyan hívják önt", kérdé a híres Legendre, mert ez volt a vizsgáló. - "Arago-nak", volt a felelet. "Ön tehát nem franczia?" - "Ha nem volnék franczia, akkor nem állanék Ön előtt, mert sohasem hallottam, hogy valakit, mielőtt a nemzetiségét kimutatta volna, a politechnikai iskolába fölvettek." - "De én azt állítom, hogy a kit Arago-nak hívnak, az franczia nem lehet." - "Én pedig azt állítom, hogy franczia, mégpedig jó franczia vagyok." - "Jó, ne vitatkozzunk tovább, menjen a táblához."

A vizsgálat igen szigorú volt, de Arago, miután franczia létét a vizsgálat folyamában is újra erélyesen kellett védelmeznie, a föladott kérdésekre fényesen megfelelt. "Látom, mondá

233

Legendre a vizsgálat végén, hogy Ön jól fölhasználta idejét; ha Ön a második évfolyamban is így folytatja, akkor mint jó barátok fogunk elválni."

A második évfolyam elején Arago főnökévé lett a szakasznak, melybe őt beosztották. Hachette, a hidrografia tanára, kinek őt rousilloni ismerősei ajánlották, igen szívesen bánt vele, sőt a lakásán szobát is adott neki. Itt Arago-nak alkalma volt, hogy Poisson-nal megismerkedjék. E híres mathematikussal politikai és mathematikai kérdések fölött vitatkozva, sok kellemes órát töltött.

Arago több érdekes részletet beszél el abból az időszakból, melyben a kormány a politechnikai iskolának nemcsak tanárait, hanem növendékeit is politikai manifesztácziókra szorította. A konzuli kormánynak császárivá való átalakulása nagy mozgalmat idézett elő. A császár Lacuée tábornokot bízta meg, hogy a növendékektől a hűségi esküt átvegye. A nevek fölolvasásánál a legtöbben "esküszöm" helyett azt mondották, hogy "jelen", de emez egyhangú fölkiáltásokat megzavarta egy Brissot nevű növendék, a ki, midőn őt fölszólították, kemény hangon kijelentette: "nem, én nem esküszöm a császárnak hűseget. " Lacuée a fölfegyverkezett növendékek egyik szakaszának, melynek élén Arago állott, meghagyta, hogy Brissot-t fogja el. A növendékek megtagadták az engedelmességet. Végre Brissot egészen nyugodtan mondá a tábornoknak: "Mondja meg nekem, hogy hová menjek, de ne kényszerítse a növendékeket, hogy magukat avval gyalázzák meg, hogy kezüket ellenállani nem akaró társukra tegyék. " Brissot-t másnap kicsapták.

Méchain 1804 szept. 20-kán a Valencia melletti Castellon de la Planában meghalt. Fia, ki a párisi obszervatórium titkára volt, ez esemény után állomásáról azonnal lemondott. Poisson ez állomással Arago-t kínálta meg, ki azt az alatt a föltétel alatt, hogy a tüzérséghez, a mikor neki tetszik, visszatérhet, el is fogadta. Arago-nak ekkor még mindig nagy kedve

234

volt a katonai pályához, melyre őt atyja barátjának, Lannes tábornoknak protekcziója is kecsegtette.

Ez időtájban adta elő magát a következő eset, mely Arago-t könnyen nagy veszélybe sodorhatta volna, de egyszersmind érdekes világot vet politikai jellemére.

A politechnikai iskolából kicsapott Brissot nagysokára meglátogatta Arago-t az obszervatóriumban. Brissot hosszú elmaradását avval mentegette, hogy időközben a czéllövésben gyakorolta magát, mert meg akarja szabadítani Francziaországot a zsarnoktól, ki a szabadságra békót vetett. Arago rémülete a legmagasabb fokra hágott, midőn Brissot kijelenté, hogy a Caroussel-téren már egy alkalmas szobát is bérelt, a melynek ablakából Napoleont egy katonai szemle alkalmával kényelmesen lelőheti. Arago-nak minden beszéde hiábavaló volt, mindössze is csak annyit érhetett el, hogy Brissot-val becsületszóra megfogadtatta, hogy terve kivitelét elhalasztja. "A gondolat, mondja Arago, hogy Brissot tervét a hatóságnak följelentsem, eszembe sem jutott. Végzet volt az, mely engem ért, s melynek következményeit, bármily súlyosak lettenek légyen, el kellett viselnem."

Arago eleintén Brissot anyjának közvetítésére számított, de ez a különben nagyon jámbor asszony kereken kijelenté, hogy abban az esetben, ha fia azt véli, hogy hazafias kötelességet teljesít, őt tervéről lebeszélni sem kedve, sem szándéka nincs. Arago-nak most már magának kellett gondoskodnia, hogy a veszélyes kelepczéből kiszabadúljon. Brissot különös szeretettel foglalkozott a poézissel: ezt a szenvedélyét Arago annyira fokozta, hogy utoljára az irodalmi dicsőség vérmes reményében tervéről lemondott s egy oczeánon túli útazásra határozta el magát. Arago maga mondja, hogy ez által megszabadúlt a legkomolyabb szorongattatástól, mely az életben valaha érte.

235

II.
A spanyolországi fokmérés.

Alig hogy állomását az obszervatóriumban elfoglalta, Arago Biot-val a gázok sugártörésére vonatkozó vizsgálatokat tett, melyek eredményeiről Biot életrajzában szólottunk. A két fizikus munka közben többször fölvetette a Méchain-féle fokmérés folytatásának eszméjét. Tervüket Laplace-szal közölték s e híres tudós azt élénken pártolta s a megkívántató költségeket is előteremtette.

Arago és Biot, a spanyol kormány kiküldötte két biztossal 1806 elején útaztak Spanyolországba. A fokmérés egyes részleteiről már szólottunk; Arago a Disierto de las Palmas csúcsán hat hónapig tartózkodott, míg végre a Campvey hegyen fölállított jeltüzet észrevette. A rossz időjárás s a rideg környezet a tartózkodást egyaránt kellemetlenné tették; mindössze is a hegy tövében fekvő karthauzi klastrom két szerzetese lopózkodott föl néha a hegy tetejére, hogy itt rendjük szabályai ellenére az idegenekkel beszélgessenek.

Arago spanyolországi tartózkodásának nem csak tudományos, hanem még regényes oldala is volt. Kalandjainak némelyike nagyon veszélyes természetű volt.

Valenciából, hol az időközben Francziaországba tért Biot-ra várakozott, szórakozás kedveért Murviedroba, a régi Saguntumba rándúlt s itt egy franczia kisasszonynál ebédelt. Ez által fölkelté féltékenységét a kisasszony jegyesének, ki csakugyan lesbe állott, hogy magát a visszatérő Arago-n megboszúlja. Mivel a kisasszony az efféle eshetőségekre Arago-t előre figyelmeztette, Arago pisztolyokkal látta el magát. Azonban a kocsis biztosította őt, hogy a pisztolyokra nem lesz szükség, mert neki a rablók lefegyverzésére csalhatatlan módszere van.

Két útonálló valóban megtámadta a kocsit. Mire Arago a pisztolyokhoz nyúlt, a kocsis egy borzasztó kiáltást tett. E kiál-

236

tásra a kocsi elé fogott öszvér először fölágaskodott s ezután a két útonállón átugratott. A tovairamodó kocsi a támadók egyikét agyontiporta. Ez volt a kocsis módszere, mely talán Arago életét menté meg.

Arago egy állomást a Cullera mellett fekvő magas hegyek egyikén ütött föl. Itt egy esős és viharos éj közepén a környékbeli rablók kapitányát kellett éji szállással ellátnia. Azonban ez az ismeretség Arago-ra nézve nem csak hogy veszélytelen volt, hanem még nagy haszonnal is járt, mert a bandita hatalmas befolyása és protekcziója folytán Arago-nak az egyik állomásról a másikra nem kellett többé a nap égető hevében útaznia; a rablóknak a főnökük által kiadott rendelet folytán éjjel egész biztonságban útazhatott.

Azonban a rablókapitány hatásköre a Valenciától északra fekvő helységekre nem terjedt ki, s ez a körülmény Arago-t egy ízben komoly veszélybe sodorta.

Arago hatodmagával Oropesa környékén útazott. Egy magános rabló merészen megtámadta a társaságot, de a sokaság láttára visszavonúlt, azért, hogy a támadást többedmagával megújítsa. A társaság sejtette a veszélyt s a rendes útról letérve, sokáig bolyongott az erdőben, míg végre egy házikóban, melyhez az ablakon át világító mécs fénye által vezettetett, nagy nehezen menedéket talált. A rablók ide is eljöttek, de mivel a mécs ekkor már nem égett, szitkolódások között tova mentek.

Arago leírásai élénk színekkel festik a spanyol közviszonyokat, akár a Gil Blas-t olvasnók!

A földmérő műveletek sikere megkívánta, hogy a bizottság az állomások közelében levő papokkal jó viszonyban legyen. Biot, Arago és a valenciai franczia konzul fölkeresték a valenciai érseket, hogy támogatását kikérjék. Az érsek szívesen fogadta őket, de a látogatás vége majdnem hogy mindent elrontott. Ugyanis Biot és a konzul a távozás alkalmával nem csókolták meg az érsek kezét, pedig az érsek az efféle óhajtását

237

megfelelő kézmozdulattal nyiltan elárulta. Arago utolsónak ment ki; a mérési operácziók sikere iránti aggodalmai miatt elhatározta magát, hogy a társai udvariatlansága által megsértett érsek kezét megcsókolja. Az érsek, ki egyszersmind francziskánus generális volt, most már oly hevesen nyújtotta kezét, hogy Arago fogait majdnem kiütötte. "Különben, mondja Arago, midőn az érsek szorított öklét ajkaimhoz tette, azokra az optikai szép kísérletekre gondoltam, melyeket a gyűrűjébe foglalt gyönyörű kővel végre lehetett volna hajtani; nyiltan bevallom, hogy evvel a gondolattal látogatásunk egész ideje alatt foglalkoztam."[503]

III.
Arago fogsága. - Kalandjai Spanyolországban és Afrikában. - Visszatérése Francziaországba.

Miután Biot az új műszerrel megérkezett, Arago-val Formentera szigetére, a mérendő ív végpontjára ment. Innét visszatért Párisba, de Arago tovább is a szigeten maradt, mert ezt Majorcával és Ibizával háromszögtani kapcsolatba akarta hozni.

Azonban Arago-nak ez az ottmaradása hosszú szenvedések forrásává vált. Arago-nak ezután következő kalandjai, ha terjedelemben nem mérkőzhetnek is Ulysses-nek hasonnemű kalandjaival, emezek fölött az az érdemük van, hogy nem költői fantázia szüleményei, hanem valósággal megtörténtek.

Ez időtájban tört ki a spanyol félszigeten és az ehhez tartozó szigeteken a francziák elleni lázadás. Arago Majorca szigetére ment s állomását a Clop de Galazo nevű hegyen ütötte föl. A lakosság körében az a hír terjedt el, hogy Arago a franczia csapatok partraszállását akarja elősegíteni, minélfogva azoknak éjenként jeleket ad. E hírek fenyegető alakot öltöttek, midőn 1808 május 27-én Berthemie, Napoleonnak egyik ordonáncz tisztje Palmában, Majorca fővárosában kikötött, hogy a

238

Minorca szigeténél horgonyzó hajóhadnak megparancsolja, hogy azonnal Toulonba vitorlázzon.

Evvel meg volt adva a jel a lázadásra. A nép nem feledkezett meg a Clop de Galazo csúcsán állomásozó francziáról sem, s azonnal megindúlt, hogy elfogja.

Damian, tulajdonosa ama kicsiny hajónak, melyet a spanyol kormány Arago rendelkezésére bocsátott, megelőzte a népet s Arago-nak álöltözetet vitt. Arago e ruhában lement Palmába. Útközben találkozott ugyan az elfogására indult csapattal, de mivel a majorcai dialektust kitünően beszélte, gyanút nem keltett s tovább mehetett. Azonban úgy látszott, hogy hajójának kapitánya, Don Manuel de Vacaro, a parton lármázó nép kezére akart játszani, minélfogva Arago maga kérte föl a kapitányt, hogy fogolyként a Belver nevű megerősített kastélyba vitesse. Ez meg is történt, s Arago az őt követő nép dühétől megmenekült, mindössze is csak czombjába kapott egy gyenge tőrszúrást.

A kastély parancsnoka tűrhetőleg bánt Arago-val, kinek biztonsága még nagyobb volt akkor, midőn a spanyol őrséget svajczival váltották föl. Csak egyszer jelentette a parancsnok Arago-nak, hogy egy szerzetes fölbiztatta a katonákat, kik neki a városból az eledeleket hordták, hogy őt megmérgezzék.

Miután Arago-t majorcai barátai egymásután elhagyták, a fogság mindinkább terhessé vált. Csak Rodriguez, a fokméréshez kiküldött spanyol biztos látogatta meg néha és spanyol lapokat is küldött neki, Arago az egyik lapban ilyen czímű czikket talált: Jelentés Arago és Berthemie urak kivégeztetéséről. E "jelentés" szerint Berthemie a vigasztalására kiküldött papot feszületestül leköpte s mint konok hugonotta halt meg, ellenben Arago tisztességesebben viselte magát s az akasztás folyamában lármát nem csapott. A tudósító egyszersmind sajnálkozását fejezte ki a fölött, hogy ez a fiatal csillagász a tudomány ürügye alatt Spanyolországba lopódzkodott, hogy a franczia csapatok bevonulását megkönnyítse.

239

"Miután az emberek már amúgy is kivégeztetésemről beszélnek, mondá Arago e czikk elolvasása után Rodriguez-nek, ez az esemény nem fog sokáig magára váratni, csakhogy inkább akarnék a vízbe fúlni, mint kötél által meghalni. Meg fogok szökni a városból s önt kérem föl, hogy az ehhez való eszközökről gondoskodjék."

Arago terve az volt, hogy Algirba szökjék, innét pedig valamely franczia hajóval Marseillebe vitorlázzon. Lássuk, hogy miképen sikerült ez a terv.

Rodriguez figyelmezteté a sziget parancsnokát, hogy abban az esetben, ha a Belverben levő francziák a nép dühének áldozatúl esnének, a legkeményebb visszatorlástól lehet tartani; továbbá odahatott, hogy a sziget parancsnoka meghagyta a kastély parancsnokának, hogy a francziák szökése elé akadályokat ne gördítsen.

1808 jul. 8-kán Arago és Berthemie, ki szintén a Belverben ült, csendesen leszállottak a várból s egy bárkába ültek, melyet Damian úgy rendezett be, mintha halászatra indúlna vele; ugyancsak Damian a Clop de Galazon maradt műszereket is a bárkába vitette. A vihar a szökevényeket a Majorca déli csúcsánál fekvő Cabrera szigetecskére vetette; itt meg kellett állapodni s csendesebb időre várni. A bárka három matróza észrevette, hogy Berthemle nem inasa Arago-nak, mint ez nekik mondva volt, s ennélfogva kijelentették Damian-nak, hogy ők csak a csillagász megszöktetésére vállalkoztak, tehát a katonatisztet a parton kell hagyni. Damian a hallottakat közölte Arago-val, ki a gyanút csak úgy oszlathatta el, hogy Berthemie-nek, előleges megegyezéssel, a matrózok hallatára többrendbeli gorombaságot mondott. Végre 1808 jul. 29-kén a bárka ismét kifeszíté a vitorlákat s aug. 3-kán Algirban kikötött.

A algiri franczia konzul közbenjárására Arago és Berthemie már néhány nap múlva fölvétettek egy Marseille-be induló algiri hajóra. A konzulátus titkára, ki egyszersmind osztrák konzul volt, Arago és társának két hamis útlevelet állí-

240

tott ki; ez okiratok alapján Arago-ból schwechati, Berthemie-ből pedig leobeni kereskedő lett. A hajón a legvegyesebb útazó közönség gyűlt össze; voltak ott zsidók, marokkóiak, arabok, két oroszlán s egy sereg majom. A hajó tulajdonosa a sekai emir, kapitánya pedig egy görög tengerész volt.

Útasaink aug. 18-kán hagyták el az algiri kikötőt. A szardiniai magaslaton egy amerikai hajóval találkoztak, s ezt egy ágyúlövéssel fölszólították, hogy magát megvizsgáltassa. Arago, ki tolmácsként szerepelt, kapitánya meghagyásából megparancsolta az amerikai kapitánynak, hogy kávét, teát és czukrot adjon. Az amerikai nem mulasztotta el, hogy Arago-t kapitányostul rablónak és kalóznak nevezze, de végtére is a kívántakat ki kellett szolgáltatnia. Arago-nak még azt is megígérte, hogy ha valaha keresztény földön találkozik vele, a fejét be fogja zúzni.

Az algiri hajó már Marseille közelében volt, midőn egy palamosi spanyol kalózhajóval találkozott. Ez utóbbi gyorsabban vitorlázott; szökni nem lehetett; az algiri hajó megadta magát. A kalózkapitány, mindamellett hogy Spanyolország a Barbareszk államokkal hadat nem viselt, az alatt az ürügy alatt, hogy az ostromzár, melynek a franczia kikötők alá voltak vetve, megsértetett, a hajó népét elfogottnak jelentette ki.

A kalózok az elfogott hajót Spanyolország északkeleti határa közelében fekvő Rosas-ba vitték, hogy az ottani hatóság a foglyok sorsát eldöntse. Arago nagyon kellemetlenül volt meglepve, midőn a kalózok között észrevette Pablo Blancot, ki azelőtt Vacaro hajóján matróz volt s kit geodaetikai méréseinél mint inast alkalmazott. Ha régi szolgája őt megismeri, a hamis útlevél mit sem használt volna, minélfogva Arago kénytelen volt két napon át, a megérkezés idejéig, ágyában feküdve maradni, s ha Pablo kíváncsiságból a kabinba jött, fejét a paplan alá dugni. Arago a rosasi kikötőben oly csónakra szállott át, melyen a régi szolga nem volt s mivel ez utóbbi a tengeren

241

új kirándúlásra indult, az erről az oldalról fenyegető veszély egyelőre megszűnt.

A rosasi hatóság Arago-t és utitársait a veszteglő időre a Figuerasra vezető országút melletti régi szélmalmok egyikébe küldötte. Arago, kit a spanyolok a hajó tulajdonosának tartottak, kemény faggatásoknak volt kitéve. Időközben egy angol hajó jelent meg a rosasi kikötőben. Arago egyik őrének szíves közreműködése mellett megkérette az angol kapitányt, hogy őt, mint angol útlevéllel ellátott útast reklamálja, vagy legalább is észleletei eredményeit a Royal Society-nek átvigye. A kapitány a kérelem teljesítésére hajlandónak mutatkozott, sőt Arago-t meg is látogatta. De midőn ez utóbbi a szalmáról fölkelve, szennyes inge alól holmi dirib-darab papirokat húzogatott elő, az angolnak, ki talán azt hitte, hogy az észleletek eredményei már egy marokin-kötésű könyvben vannak, egyszerre elment a kedve a közbenjárástól s Arago-nak azt ajánlotta, hogy egyenest a spanyol kormányhoz forduljon. Azonban Arago nagyon is óvakodott e lépéstől, végre, látván, hogy nagyon veszélyes lehet rá nézve, ha őt még tovább is a hajó tulajdonosának tartanák, a rosasi parancsnoknak nyiltan bevallotta kilétét és nemzetiségét; vallomásánál Pablo tanúként szerepelt. De ez által mit sem változtatott helyzetén. Végre a szökésre gondolt. A Rosas közelében fekvő Figueras-ban franczia őrség volt; a franczia előőrsök néha 500 méternyire közeledtek a szélmalomhoz. De mivel tudta, hogy Spanyolországban a veszteglő-intézetekből megszökötteket halállal büntetik, e tervével, különösen mivel afrikai útitársai (kik benne egyedüli mentőjüket látták) távozása elé a legnagyobb félelemmel néztek, fölhagyott. Végre a spanyol hatóság őt útitársaival együtt a rosasi várba vitette, s mivel időközben más parancsnok jött s Pablo is a tengerre szállott, ismét schwechati kereskedő lett belőle.

Arago és Berthemie a szélmalomban levő élelmiszerekkel hátukon vonultak Rosasba. Itt egy sötét kazamatába zárattak s

242

fekete kenyéren kívül egyéb táplálékuk nem volt, mert a kapott rizst nem főzhették meg. A kazamáta előtt egy markotányosné mindenféle gyümölcsöt, szalonnát és halat árult. Arago, hogy a gyomrát kissé helyrehozza, szeretett volna efféle élelmiszereket vásárolni, de pénze nem volt. Végre rászánta magát, hogy az atyjától kapott értékes zsebórát eladja, hogy helyzetét ily módon valamivel megkönnyítse.

Arago-nak e nyomorúlt lakást nem sokára még hitványabbal kellett fölcserélnie. A francziák Rosast ostromolni kezdették; a vár védőinek a kazamatákra szükségük volt s ez okból Arago-t és társait egy kicsiny kápolnába zárták. E kápolnában szokták volt a kórházban meghaltakat kiteríteni. Végre az őrségnek a kápolnára is szüksége volt; 1808 szept. 25-kén Arago-nak és társainak a Rosas bimbója nevű védőmű sötét pinczéinek egyikébe kellett vándorolniok. Mivel a francziáktól szorongatott őrség egy része is ide vonúlt, a foglyok innét is kiűzettek s éjnek idején a tengerpartra hajtattak, okt. 17-kén pedig a Rosastól délre fekvő Palamosba vitettek.

A társaság lakása az a pontón volt, mely őket Palamosba szállította. A foglyok egy kevés szabadságot mégis élvezhettek, mert meg volt engedve nekik, hogy néhány órára a partra mehessenek.

Arago Palamosban megismerkedett az orleans-i herczeg özvegyével, Louis-Philippe anyjával. Ez a hölgy Figuerasban lakott, de a várost el kellett hagynia, mert, a mint maga mondá, harminczkét bomba csapott a házába. A herczegné szívesen segített volna Arago-n, kinek az órájáért kapott 60 frankja már rég elfogyott, de pénze magának sem lévén, mindössze is csak egy nagyobb darab czukorral ajándékozhatta meg. Azonban Arago nem sokára gazdagabbá lett mint a herczegné. Ugyanis a spanyol kormány, hogy a franczia lakosokat a nép dühétől megmentse, őket hitvány bárkákon Francziaországba expediáltatta. Egy ilyen bárka az Arago pontónja mellett vetett horgonyt. A száműzöttek közül az egyik megismerte Arago-t és

243

burnóttal kinálta meg. Arago a szelenczét fölnyitván, benne burnót helyett egy arany uncziát talált. Ez volt a száműzött utolsó vagyona, s ezt is Arago-nak szánta! Arago az uncziát elfogadta, a szelenczébe pedig egy darab papirt tett, a melyre a következő sorokat írta: "Földim, ki nektek ezt a czédulát hozza, nagy szolgálatot tett nekem, bánjatok vele úgy, mintha gyermeketek volna."

E czédula alapján értesültek Arago szülei fiuk életben létéről, mert az óra, melyet Arago Rosasban eladott, egy spanyol tiszt kezeibe került, s midőn a tiszt mint hadi fogoly Perpignanba vitetett, Arago atyja, ki minden spanyolnál fia után tudakozódott, az órát meglátta és fölismerte. Mivel pedig a tiszt az órát már harmadik kézből kapta, régi gazdájáról számot nem adhatott, tehát Arago atyja fiát meghaltnak gondolta.

A spanyolok még mindig azon törték az eszüket, hogy miként lehetne az algiri hajót tartalmával együtt valami jogosnak látszó ürügy alatt konfiskálni. Geronából egy külön bizottság (2 polgári bíró s egy inkvizitor) jött Palamosba, hogy a foglyokat újra kihallgassa. A kihallgatás meg is történt, de más napra Arago és társai nagy meglepetésben részesültek: a geronai bírák egyike kijelenté nekik, hogy hajójukra szállhatnak s mehetnek a merre nekik tetszik.

E váratlan fordulatnak oka a következőkben rejlett. Arago még a rosasi szélmalomban a hajó kapitánya nevében megírta az algiri dey-nek, hogy a spanyolok hajóját törvénytelenül lefoglalták s hogy a két oroszlán egyike megdöglött. Ez utóbbi hír a dey-t dühbe hozta, mert a két oroszlánt Napoleonnak ajándékba küldötte. Az afrikai uralkodó, kit a franczia konzul is fölbiztatott, azonnal előhívatta a spanyol konzult, az oroszlánért pénzbeli kárpótlást követelt s háborúval fenyegette Spanyolországot, ha az elfogott hajót szabadon nem bocsátják. Spanyolországnak akkoriban amúgy is elég baja lévén, nem akart új bajt fölidézni. Ez oknál fogva Geronába, innét pedig

244

Palamosba az a parancs küldetett, hogy a hajó szabad lábra helyeztessék.

Most már semmi sem állott útjában annak, hogy Arago hazájába visszatérhessen. Az algiri hajó nov. 28-kán hagyta el a palamosi kikötőt s Marseille felé vitorlázott. Azonban Arago mohamedán útitársai szerint az égben meg volt írva, hogy abba a városba nem fogják lábukat betenni. Már a Marseille-t környező dombokon levő fehér házakat tisztán ki lehetett venni, midőn egy hirtelen szélroham a hajót egyenest dél felé sodorta.

Az elemek szeszélye a hajót az afrikai partokig vitte. Arago decz. 5-kén Budsiánál, Algirtól 30 mértföldnyire keletre, ismét afrikai földre lépett. Mivel innét a három téli hónap alatt kicsiny hajókkal nem lehetett Algirba menni, Arago pedig nem akarta a telet e szomorú helyen tölteni, elhatározta, hogy az útat a szárazföldön teszi meg. Arago Berthemie-vel és a hajó kapitányával a város kaidjához ment, hogy e szándékát bejelentse. "Ezt nem engedhetem meg, mondá rémülten a kaid, mert önöket útközben bizonyára meg fogják ölni s ekkor az önök konzulja engem a dey-nél bepanaszol s én a fejemet vesztettem." Midőn Arago és Berthemie írásban adták, hogy a kaidnak nyíltan kifejezett akarata ellenére indúlnak útra, s hogy ennélfogva őt felelősség nem terheli, több ellenvetésre nem találtak s útra készültek. Vezetőül egy marabutot fogadtak s neki Algírban fizetendő 20 piaszternyi díjat ígértek; a társasághoz még a hajó legénységéhez tartozó néhány mór matróz is csatlakozott.

Miután Arago a még élő oroszlántól s a majmoktól (melyeknek, bizonyos férgek elpusztítása miatt, nagy hálával tartozott) elbúcsúzott, az egész társaság útnak indult.

Az út rendkívül fárasztó és veszélyes volt. Útasainkat a kabylok már az első napon megtámadták, azonban a támadás csak a kalauz ellen volt intézve. Különben a karaván mindinkább nagyobbodott, mert ahhoz folytonosan csatlakoztak

245

kabylok, kik Algirba mentek munkát keresni s a veszélyes útat egyedül megtenni nem merték.

A harmadik éjt a szabad ég alatt, az oroszlánok támadásától rettegve kellett tölteniök. Mivel minden falu önálló köztársaság volt, a kalauznak mindig előre kellett mennie, hogy a kaidtól az engedélyt az átvonúlásra kikérje. Az egyik faluban a lakosság fölismerte, hogy Arago és Berthemie keresztények. Az éktelen ordításból itélve, nem lehetett kétség, hogy itt biztos halál várakozik reájuk. Ettől csak úgy menekedhettek meg, hogy a kalauz kijelenté a lakosságnak, hogy van ugyan a karavánban két keresztény, de ezek szívben és érzelemben igazi mohamedánok s csak azért indúltak Algirba, hogy ott az igaz hitre térjenek. Ez megtette a hatást, s midőn Arago a kalauz figyelmeztetésére a kabylokkal együtt kelet felé fordulva a földre borúlt s velük együtt kiáltá, hogy "csak egy isten van s Mahoméd az ő prófétája", a felbőszült lakosság egészen lecsillapult.

Végre 1808 decz. 5-kén az egész társaság megérkezett Algirba, hol a janicsárok sehogy sem akarták elhinni, hogy a társaság a veszélyes útat, melyre maga a dey sem merne vállalkozni, Budsiától kezdve szárazföldön tette meg.

A franczia konzul igen szivesen fogadta Arago-t, ki néhány hónapot Algirban töltött. Nem sokára megérkeztek a ládák is, melyeket Arago Budsiában hagyott. A hajó kapitánya azokat a tengeren hozta el. Mivel a budsiai kaid a ládák repedésein át valami sárgát vett észre, azt gondolta, hogy az mind arany, melyet a francziák magukkal hoztak, hogy a kabylokat föllázítsák. Ennélfogva előre értesítette a deyt a ládák tartalmáról. A mint a kapitány Algirba érkezett, a tengerészeti miniszter azonnal feltörette a ládákat, de arany helyett csak a szögmérő műszerek sárgarézből készült alkotórészeit találta.

Arago Palamosban az orleansi herczeg özvegyétől két levelet avval a megbizatással vett át, hogy az egyiket a muszka császárné anyjának, a másikat pedig az osztrák császárné kezeihez

246

juttassa. Arago e levelek elküldésére a konzult kérte föl. Ez azonban a dologról mit sem akart tudni, sőt Arago-t megfeddette, a miért oly könnyelműen kitette magát annak a veszélynek, hogy a császár őt a Bourbonok javára kezdeményezett cselszövény megindítójának tarthatná! Arago a leveleket átadta egy kalóznak, ki Francziaországba indúlt; a levelek további sorsáról tudomást nem szerzett.

Arago algiri tartózkodása idejét az ottani viszonyok tanúlmányozásával töltötte. Komolyabb veszedelemnek csak 1809 febr. havában volt kitéve. Ugyanis az uralkodó dey (a harmadik, mióta Arago Algirban először megfordúlt) feljogosítottnak képzelte magát arra, hogy Francziaországtól 300,000 franknyi tartozást követeljen. Miután a franczia konzul kijelenté, hogy császári parancsból egy fillért sem fog fizetni, a dey háborút izent. A hadizenetnek első következménye az volt, hogy az algiri francziák mint rabszolgák a bagnóba hurczoltattak. Arago neve is a rabszolgák lajstromába került, de ennél nagyobb baj nem is érte, mert ezentúl is a konzulátus épületében maradhatott.

Végre 1809 jun. 29-kén Arago megkapta az engedélyt, hogy hazájába visszatérhessen. A hajó, melyen elútazandó volt, gyapottal gazdagon megrakott három kereskedelmi hajónak födözetűl szolgált. A kis flotta jul. 1-én már a marseille-i kikötő közelébe jutott, midőn azt egy angol fregatta föltartóztatta, elfogottnak jelenté ki s meghagyta, hogy a Hyères szigetekre indúljon, hol sorsa fölött Collingwood admirális fog dönteni. Az algiri kapitány ama kijelentésére, hogy neki csak a három kereskedelmi hajót kell födöznie, hajójával szabadon bocsájtatott, a kereskedelmi hajók pedig kelet felé hajtattak. Azonban, midőn a fregatta kapitánya a kereskedelmi hajók legénységétől megtudta, hogy a kísérő hajón is van gyapot, az angol hajó azonnal visszafordúlt, hogy amazt is elfogja. Arago-ra talán ismét a viszontagságok végnélküli sora várt volna, ha most nem sikerült volna a bajtól megmenekednie: hajója a marseille-i

247

kikötő előtt fekvő Pomégue szigeten kikötött, még mielőtt a fregatta utólérhette volna. Arago 1809 jul. 2-kán partra szállott s a veszteglő-intézetbe ment.

Arago sietett rokonait és barátait, kik őt már nem számították az élők sorába, szerencsés megérkeztéről s a kiállott veszélyekről értesíteni. Midőn ez a hír az arcueili társaságnak is tudomására jutott, Humboldt levélben üdvözölte Arago-t. Az ekkor már európai hírű tudós a fiatal Arago-t személyesen még nem ismerte, de az utóbbinak a tudomány érdekében kiállott szenvedéseit elég érdemnek tekinté arra, hogy barátságát fölajánlja. Ez volt a kezdete ama nemes szövetségnek, melyet Arago, ki a barátság érzelmeit az élet legfőbb kellemei közé számította, egész életén át a leghívebben ápolt.

Miután Arago a veszteglő-intézet kellemetlenségein is túlesett, mindenek előtt családja meglátogatására Perpignan-ba útazott. Anyja most örömében ugyanannyi misét mondatott, mint a mennyit fia lelki nyugalmáért mondatott akkor, midőn őt halottnak hivé. Perpignan-ból egyenesen Párisba ment, hogy a Bureau des Longitudes-nek és az akadémiának előterjeszsze észleleteit, melyeket a sok viszontagság daczára a pusztúlástól megóvott.

IV.
Arago az akadémia tagjává, a Bureau des Longitudes adjunktusává
és politechnikai iskolai tanárrá lesz.

Arago 1809 szept. 18-kán, tehát kevéssel megérkezése után, az akadémia tagjává választatott.

Ez a választás nem járt nehézség nélkül. Laplace azon volt, hogy Arago megválasztása addig halasztassék, míg a geométriai osztályban is megürül egy hely, hogy Arago Poisson-nal egyidejűleg választassék meg. Laplace-nak sehogysem tetszett, hogy a huszonhárom éves Arago az öt évvel idősebb Poisson előtt, a tanítvány tanítója előtt jusson az akadémiába s a választást megelőző napon mindent elkövetett, hogy

248

terve sikerüljön. Végre Arago-nak azt az ajánlatot tétette, hogy írjon az akadémiának s jelentse ki, hogy csak akkor kíván az akadémiába lépni, ha egy hely Poisson számára is megürül. Arago ezt a nyilatkozatot kereken megtagadta. "Ha ezt a nyilatkozatot tenném, igy vélekedett Arago, akkor e híres testűlet tudósai jogosan kérdezhetnék: ki mondja önnek azt, hogy önre valaki gondolt? Ön azt útasítja vissza, a mivel meg sem kínálták."

Laplace látván, hogy így sem boldogúl, azt állította, hogy Arago érdemei még nem elegendőek. Ez állítás ellen Arago-t Lagrange vette pártfogásába. Lagrange, ki a dicséreteket nem igen osztogatta, midőn Arago-ról volt szó, nem egyszer mondá Humboldt-nak: "Ez a fiatal ember még sokra fogja vinni. "Ugyancsak Lagrange most Laplace-nak a következőket mondá: "Uram, midőn Ön az akadémiába lépett, valami kiválót még Ön sem hozott létre. Akkor Ön csak reményekre jogosított föl, híres fölfedezéseit csak ezután tette." Különben Arago maga, hogy mindenki megítélhesse, hogy mennyiben tarthatott igényt az akadémiai székre, a következőket sorolja föl:

"Midőn a politechnikai iskolából kiléptem, a légköri sugártörés állandó számainak meghatározása végett Biot-val közösen egy igen terjedelmes és gondos vizsgálatot hajtottam végre.

A különféle gázok refrakczióját is meghatároztuk; oly vizsgálat volt ez, melyben senki sem előzött meg bennünket.

A levegő és a kéneső súlya közötti viszonyt pontosabban határoztuk meg, mint bárki azelőtt, s ez által a barométeres magasságmérésre szolgáló formulában levő állandót közvetetlenűl kiszámítottuk.

A párisi obszervatóriumon két éven át éjjel és nappal, gondos észleleteket tettem.

Bouvard-ral egyesülve a Hold librácziójára vonatkozó észleleteket tettem. Különféle üstökösöket észleltem s pályáikat kiszámítottam s Bouvard-ral Laplace képlete alapján kiszámítottam azt a refrakczió-táblázatot, mely a Bureau des

249

Longitudes gyűjteményeiben s a Conaissance des Temps-ban található.

A fény sebességére vonatkozó vizsgálatommal bebizonyítottam, hogy ugyanaz a refrakczió-táblázat a Napra s valamennyi csillagra egyaránt érvényes.

Végre, a legnehezebb körülmények között imént fejeztem be a legnagyszerűbb fokmérést, mely valaha végrehajtatott.[504]

Ez érdemeket Laplace is kénytelen volt elismerni. 52 szavazat közül Arago-ra 47 esett; Poisson 4-et, Nouet 1-et kapott.

Miután a császár Arago megválasztását megerősíté, az utóbbinak, az akkoriban uralkodó rend szerint, be kellett magát mutatnia.

Az újonnan megválasztott tagok az elnökkel s mind a négy osztály titkárával, valamint azokkal a tagokkal, kik a császárnak valamely különös munkát akartak ajánlani, a kijelölt napon a tuileriák egyik termében gyűltek össze s itt a császár a zöld kabátos tudósok fölött olyan szemleformát tartott. Arago-ra nézve ez a czeremónia már önmagában véve kellemetlen volt, de még kellemetlenebbé tette azt az akadémikusok némelyikének az a gyengéje, hogy szerette magát a császár előtt föltünővé tenni. "Ön igen fiatal, mondá a császár Arago-hoz közeledve, mi az Ön neve?" Ez egyszerű kérdésre Arago-nak jobboldali szomszédja azonnal felelt. "Az ő neve Arago." - "Melyik tudománynyal foglalkozik Ön?" kérdé tovább a császár. A baloldali szomszéd rögtön előállott: "Ő az asztronómiával foglalkozik." - "Mit tett ön eddigelé?" - A jobboldali nagy sietséggel válaszolá: "Ő legújabban megmérte a spanyol déllőt." A császár végre azt gondolván, hogy valami némával vagy bárgyúval van dolga, egy másik tudós felé fordúlt.

Az akadémiai választás után Arago-nak még csak a katonai hatósággal volt a következő kis baja:

250

Midőn Arago Spanyolországba útazott, névleg még a politechnikai iskola növendéke volt, de mivel a katonai ellenőrző lajstromban csak 4 évig szerepelhetett mint növendék, figyelmeztették, hogy a kellő időre térjen vissza s az utolsó vizsgálatot tegye le. Azonban Arago a Bureau de Longitudes adjunktusává neveztetvén ki, a katonai nyilvántartás igazgatója, Lacuée, a kinevezést úgy tekinté, mint a melylyel Arago kötelezettségei alól fölmentetett. De Lacuée utódja, Mathieu Dumas, másképen fogta föl a dolgot s meghagyta Arago-nak, hogy vagy helyettest küldjön, vagy pedig személyesen álljon be a seregbe. Miután minden reklamáczió sikertelen maradt, Arago megizente Dumas-nak, hogy be fog rukkolni, még pedig az Institut tagjainak egyenruhájában, s így fog Páris útczáin végig masirozni. A tábornok, félvén attól, hogy ez a jelenet a császárra, ki maga is az Institut tagja volt, kellemetlen benyomást találna gyakorolni, zaklatásaival egészen fölhagyott s Arago ez időtől fogva minden idejét a tudományoknak szentelhette.

Arago Humboldt társaságában Közép-Ázsiába útazást akart tenni. Épen midőn ez útazás tervével foglalkozott, Monge őt az obszervatóriumon fölkereste s fölkérte, hogy politechnikai tanszékét vegye át. Monge az analizis alkalmazását a geometriára adta elő. Arago szabadkozott s mondá, hogy e tárgygyal behatóan még nem foglalkozott. De végtére is Monge biztatásainak nem állhatott ellen s az ajánlatot elfogadván ki is neveztetett.

Ez a kinevezés akkoriban nagy föltünést keltett, mert senki sem értette, hogy miért nem akarta Monge, hogy utódjává a repetítora, Binet legyen. Azonban Binet, továbbá a chemia repetítora s több más fiatal ember egy jezsuita szellemű gyülekezet tagjai valának s e miatt a császár Monge-ot megdorgálta. Az utóbbi a császár nyilatkozatai után épen nem volt hajlandó arra, hogy Binet legyen az utódja.

S most elérkeztünk föladatunk ama nehéz részéhez, melyben Arago tudományos tevékenységét kell megismertetnünk.

251

Az a körülmény, hogy Arago a fizikának mindegyik ágát művelte s e mellett az egyes tanokat az ég fizikájára, a meteorológiára s a fizikai geografiára egyaránt alkalmazta, fölment bennünket a chronológiai szigorú sorrend megtartásától. Lássuk először optikai munkáit.

V.
Az aberráczió és a fényhipothézisek. - Aragonak interferencziai kísérletei.

A fizikának valamennyi ága között az optika volt Arago előtt a legkedvesebb. Ő maga többször mondá, hogy már kora ifjúságában Bouguer, Lambert és Smith műveinek olvasása által különös kedvet kapott mindahhoz, mi a sugártörésre vonatkozik. S valóban, Arago-nak optikai első vizsgálatai a sugártörésre vonatkoznak. Az optika iránti hajlama egész életén át megmaradt; az asztronómiai sugártörés, a csillagok szikrázó fénye, a tenger és a felhők színváltozásai és a délibábok épen úgy érdekelték, mint a kettős törés, a polározódás, az interferenczia és a diffrakczió.

Természetes, hogy Arago, ki már első munkáival is az optika mezejére lépett s kezdettől fogva élénk figyelemmel kísérte az optikára vonatkozó külföldi tudományos mozgalmakat, különös figyelemmel volt az optikai elméletek vitás kérdéseire. Young eszméi nála termékeny talajra találtak s egész lelkesedéssel csatlakozott Huyghens-nek régi, de sokáig mellőzött elméletéhez. Tudományos kiképzése módjánál fogva nem állott semmi tekintélynek különös befolyása alatt, minélfogva éles ítélő tehetsége annál szabadabban mozoghatott s habozás nélkül hajolhatott arra az oldalra, melyre tudományos meggyőződése terelte. Meglepő fölfedezései a hullámelmélet fejlődésének mindmegannyi hatalmas rúgói valának, de annál kényelmetlenebbek voltak az emisszió-elméletre nézve. De Arago-ban nemcsak a szerencsés föltalálót, hanem még az új elvek erős védelmezőjét is látjuk, s bár minden reformtörekvése daczára sem volt olyan radikális mint barátja és gyakran munkatársa,

252

a híres Fresnel, az elméleti optika ujjáteremtésében mégis kiváló érdemeket vívott ki magának.

Arago már első vizsgálataival is a fényhipothézisek kritikájára adott alkalmat. A hipothézisek kölcsönös harczában a különböző fénytüneményeknek mintegy próbakövekül kellett szolgálniok; így esett meg, hogy a fény aberrácziója is a fényhipothézisek szempontjából vonatott a vizsgálatok körébe.

Bradley e tüneményt a föld és a fény mozgásainak kombinácziójából magyarázta ki. Ez a magyarázat föltételezi, hogy a fény a mozgó föld légkörén épen úgy hatol át, mintha a föld nyugodnék, vagyis, hogy a mozgó légkör a fény mozgását nem módosítja. Ily föltevés mellett az aberráczió tisztán kinematikai probléma. Ha azonban a tünemény geométriai természete mellett még a fény mibenlétére vonatkozó hipothéziseket is figyelembe veszszük, akkor a probléma fizikaivá válik s a fölvett fényhipothézisnek a tünemény törvényeivel összhangzásban kell lennie.

Az emisszió-elméletben, legalább az első látszat szerint, semmi nehézségre sem találunk. Itt a fény anyagi állományú s mint ilyen épen úgy hatol át a nyugvó, mint a mozgó légkörön. Ellenben a hullámelméletben a fény maga nem anyag, hanem egy hipothézises anyagnak rezgő mozgása, s ha a fényterjedését közvetítő emez anyag a földdel együtt elmozdúl, akkor az aberráczió tüneményeiben is bizonyára észlelhető módosúlásnak kellene beállania. Mivel pedig partikuláris módosúlások nem észleltetnek, föl kell tennünk, hogy a mozgó légkör az étert tova nem viszi, vagyis hogy a súlyos testek az éterre hatást nem gyakorolnak. Azonban a kettős törő anyagok kétségtelenül tanúskodnak arról, hogy az éter és a súlyos test részecskéi egymásra hatnak; ha tehát a levegő és az éter között hatást nem tételezünk is föl, annyira még sem mehetünk, hogy a kölcsönhatást a szilárd testektől is elvitassuk. E szerint az aberráczió megfigyelésére használt messzelátókon levő üveglencsék

253

vastagságának a tüneményre befolyással kellene lennie, azonban ilyen befolyás egyáltalában nem tapasztalható.

Arago azt a föladatot tűzte ki magának, hogy az itt fölmerülő elméleti nehézségeket eloszlassa. E végből a messzelátó elé prizmát tett s kimutatta, hogy azon csillagok fénye, melyek felé a Föld közeledik, ép oly erős törést szenved, mint azoké, melyektől a Föld távolodik. Hogy az efféle bizonyítási eljárásnak elvével megismerkedjünk, elég, ha föltételezzük, hogy a messzelátó tárgylencséje elé prizmát teszünk, s evvel megtörjük a sugarait először oly csillagnak, mely az ekliptikának azon a részén van, mely felé a Föld közeledik, másodszor pedig oly csillagnak, mely az ekliptikának az előbbenivel átellenben levő részén van. Az első esetben úgy tekinthetjük a dolgot, mintha a prizma, azaz a Föld nyugodnék s a fény sebessége a Föld sebességével szaporodnék, a második esetben pedig, mintha a Föld ismét nyugodnék, de a fény sebessége a Föld sebességével kisebbíttetnék. Mivel pedig a törés-mutató nem egyéb, mint a fény sebessége a külső közegben, osztva sebességével a prizmában, nyilván való, hogy a törés-mutatónak a két esetben különbözőnek kell lennie, s a különbségnek, mint ezt a fénysebesség viszonylagos növekedéséből és fogyásából előre kiszámíthatjuk, mintegy 10-15 másodperczre kellene rúgnia. Már pedig az Arago észleletei az eféle különbségnek még csak a nyomait sem derítették föl.

Arago észleletei teljes ellenmondásban vannak az emisszió-elmélettel, mert itt maga a fény mozgó anyag lévén, sebessége viszonylagos növekedésének vagy fogyásának a mondottuk különbséget okvetetlenűl elő kellene idéznie.

De Arago észleleteinek negatív eredményeiről a hullám-elmélet sem adhat számot. Ha föltehetnők, hogy a szilárd testek a bennük levő éterre hatást nem gyakorolnak, tehát mozgásuk közben az étert nem viszik magukkal, vagy ha ezt a föltevést legalább is a levegőre alkalmazhatnók, a nehézség el volna oszlatva.

254

Már itt jegyezhetjük meg, hogy az imént jelzett nehézségek eloszlatására Fresnel azt a hipothézist állította föl, hogy a mozgó súlyos testek magukkal viszik ugyan az étert, de ez az étermennyiség a test molekuláitól megsűrített éternek csak egy része, nevezetesen a testben tényleg meglevő s az ugyanakkora térfogatú üres (azaz súlyos anyagot nem tartalmazó) térben levő éternek különbsége. Fresnel e hipothézissel a hiányzó összhangot létrehozta.

Young az interferencziák elvével a hullámelméletet tetemesen megszilárdította, azonban, mivel az elvet első sorban a diffrakczió tüneményeire alkalmazta, oly tüneményeket vett figyelembe, melyekben a fény fizikai módosúlásokat már amúgy is szenvedett. Az elvet teljes szigorúsággal Fresnel bizonyította be, a mikor híres tükör-kísérletében a visszavert sugarakat közvetetlenül interferáltatta.

Fresnel kísérletei Arago-nak egy nagyon fontos észleletre adtak alkalmat.[505] Arago az interferáló nyalábok egyikének útjába üveglapot tett, s az interferenczia-csíkok teljesen eltüntek.

Fresnel e tünemény okát annak tulajdonította, hogy az üveglapon átmenő sugarak, Huyghens elméletének megfelelőleg, lassabban haladtak; továbbá abban a nézetben volt, hogy ha az üveglap helyett igen vékony, átlátszó lemez (péld. csillám-lemez) használtatnék, a csíkok ismét létrejönnének, de az átlátszó lemez oldala felé eltolatnának. A kísérlet teljesen igazolta Fresnel nézetét.

Mindezek a kísérletek az emisszió-elmélettel teljesen ellenkeznek, holott a hullámelméletben egyszerű és természetes magyarázatra találnak. Ugyanis a középső csík oly sugarak találkozásából ered, melyek a két tükörképtől a csíkig terjedő útat egyenlő idők alatt futották be; ha most az egyik sugarat útjában késleltetjük oly közeg által, mely a fényt a levegőnél erősebben töri, akkor, hogy az idők egyenlősége tovább is fön-

255

maradjon, kell, hogy az utóbbi sugár rövidebb útat fusson be, tehát a csík közelebb fog esni ahhoz a tűkörképhez, a melyiknek oldalán az átlátszó lemez van.

Arago észlelete még egy fontos következményt vont maga után. Ugyanis a középső csík eltolódásából, a közbetett lemez vastagságából és a fény hullámhosszából a lemez törés-mutatója pontosan meghatározható. Mivel a meghatározásra szolgáló adatok függetlenek a sugártörés törvényeitől, nyilván való, hogy abban az esetben, ha az ily módon meghatározott mutatónak értéke a közönséges módszerek szerint meghatározottal összevág, az eljárás a hullámelméletet kísérletileg megerősíti.

Arago és Fresnel 1818-ban ily módon határozták meg a száraz és a nedves levegő törés-mutatóinak viszonyát; később e kísérleteket Arago egyedül ismételte. Ugyanerre az elvre alapította Jamin az interferencziális refraktornak nevezett készüléket, mely a gázok törés-mutatójának és az összeszorított víz törőképessége változásainak meghatározására szolgál.[506] Sőt Fizeau nemcsak a törés-mutatónak hőmérséklet okozta változásait hanem még a kristályos szilárd testek hőokozta tágúlását is meghatározta.

Arago az interferencziák elvét még egy asztronómiai tüneménynek, a csillagfény szikrázásának kimagyarázására is alkalmazta. E tünemény, mely különben az észlelőtől igen messze levő földi fényforrásokon is észlelhető, a csillagok fényerősségének hirtelen változásaiból, s a fényesebb csillagoknál még az azt kísérő hirtelen színváltozásokból áll s jelentéktelen az oly csillagoknál, melyeknek látszólagos átmérője, mint példáúl a bolygóké, jelentős.

E tünemény kimagyarázására Arago előtt három külön-

256

féle hipothézis volt forgalomban.[507] Az első hipothézis a tüneményt a fényforrástól messze levő szem ingadozásainak, a második a csillagok fényerőssége tényleges változásainak, végre a harmadik a levegő-rétegek fénysugarakat eltérítő mozgásainak tulajdonította. Az első két hipothézis szerint a szikrázásnak a légkör állapotától függetlennek kellene lennie, holott az észleletek az ellenkezőről tanúskodnak; a harmadiknak van ugyan némi alapja, mert erős légáramok a tüneményt elősegítik; de ha valamely csillagot távcsővel szemlélünk, akkor is csak hirtelen intenzitás-változásokat észlelünk; holott a harmadik hipothézis szerint, a fényérzet folytonossága miatt, mint a gyorsan mozgatott üszöknél, fényes vonalakat kellene látnunk.

Arago a tüneményt a látóidegre érkező sugarak interferencziájának tulajdonította.[508] A légrétegek mérsékletében vagy higrométeres állapotában levő bármily csekély különbségek elegendők arra, hogy a közel egymásmellett haladó sugaraknak bizonyos útkülönbségük legyen s ez által egymást erősítsék vagy gyengítsék s bizonyos színű sugarak elenyésztetésével színtüneményeket hozzanak létre. Mivel pedig a légrétegek állapota minden pillanatban változik, a hirtelen intenzitás- és színváltozások érthetőkké válnak.

Továbbá, mivel az oly égitesteknél, melyeknek látszólagos átmérője jelentős, az interferenczia föltételei az égitest képének minden egyes pontjára mások, azoknak fénye megközelítőleg állandó, kivéve a széleket, melyeken néha tisztán észrevehető szikrázások láthatók.

Arago nem elégedett meg a tünemény magyarázatával,

257

hanem annak pontosabb meghatározására külön készüléket (scintillométer) szerkesztett.

Az intenzitás- és színváltozások mérésének eszméje nem volt új. A XVII-ik században Simon Marius e czélra a messzelátóból a szemlencsét kivette s a tárgylencse gyújtópontjában keletkező képet közvetetlenül szemlélte. Nicholson a messzelátónak gyenge lökéseket adott, mi által a csillag képe fényes görbe vonallá húzódott szét, s ennek a vonalnak különböző pontjain levő színeket észlelte. Arago-nak scintillométere szintén messzelátó; ha ugyanis a szemlencsét folytonosan beljebb toljuk, azt látjuk, hogy a csillag képe folytonosan nagyobbodik, végre a kép közepén fekete foltot veszünk észre. Abban a pillanatban, melyben a foltot először észreveszszük, a szemlencsét megállítjuk s a csillag szikrázása miatt azt fogjuk tapasztalni, hogy ez a folt hol elenyészik, hol ismét létrejő, tehát a bizonyos időben végbemenő szikrázások száma meghatározható.

Midőn Arago-nak interferenczia-kísérleteiről van szó, nem lehet említés nélkül hagyni ama szép és a tranzverzális rezgések elvére nézve döntő fontosságú kísérleteket, melyeket Fresnel-lel együttesen hajtott végre, s a melyekkel a polározott fény interferencziájának törvényeit vezette le. E kísérletekre Fresnel-nél még visszatérünk; most csak egyet akarunk fölemlíteni.

Az emisszió-elmélet híveinek még az Arago és Fresnel kísérletei után is az a kedves eszméjük volt, hogy az interferencziák tüneményei szubjektivek, azaz a látóideg különös tulajdonságaira vezetendők vissza. Az e fajta magyarázatokat Arago avval czáfolta meg, hogy a csíkokat ezüst-chlorürrel impregnált papiroson fogta föl, lefotográfozta. A világos csíkok sorának a papiron sötét, a sötét csíkok sorának pedig a papíron világos csíkok feleltek meg. Látni való, hogy Arago az interferenczia-kísérleteket az optika különféle ágaira gyümölcsöző módon alkalmazni s velük a hullámelmélet fejlődését előmozdítani egyaránt tudta.

258

VI.
A színes polározódás.

Ezt az új tüneményt Arago 1811-ben fedezte föl.[509]

Arago már régebben észrevette, hogy az ég kék fénye rendszerint polározva van, mit a felhők szétszórt fényén soha sem tapasztalt. Midőn egy ízben a derült eget mészpát-kristályon át ismételve nézegette, a prizma elé véletlenűl csillámlemezt tett. Az ekkor látott tüneményeket a következőképen írja le:

"A derült égen át elég vékony csillámlemezt mészpátprizmával szemlélvén, azt vettem észre, hogy a légkörre vetődő két képnek nem volt ugyanaz a színe: az egyik zöldes sárga, a másik pedig bíborvörös volt, ellenben ott, a hol a két kép összeesett, a csillámnak szabad szemmel látható természetes színe mutatkozott. Ugyanekkor még azt is vettem észre, hogy a mint a lemeznek a rajta átmenő sugarakhoz való hajlása megváltozott, a két képnek színei is módosúltak, s hogy ugyanazon hajlás s a prizmának ugyanazon állása mellett a lemezt saját síkjában forgatván, egymásra függélyes négy állás mutatkozott, mely állásokban a prizmabeli képek egyenlő fényesek s majdnem teljesen fehérek valának. Hasonlóképen a lemez változatlan helyzete mellett a prizmát forgatván, az egyes képek egymásután különféle színeket vettek föl s minden negyed körülforgatás után a fehéren mentek át. Általában, a prizma és a lemez mindegyik helyzetében, bármi lett légyen is az egyik nyaláb színe, a másiké mindig a megfelelő kiegészítő szín volt, olyformán, hogy ama pontokban, melyekben a két kép a kristály kettős törésétől szétválasztva nem volt, ama két szín keveréke fehér volt. Azonban meg kell jegyeznem, hogy az

259

utóbbi föltételnek csak akkor lehet eleget tenni, ha a lemez mindenütt egyenlő vastag. Valóban, csakis ekkor van mindegyik képnek egész terjedelmében ugyanaz a színe, mert minden más esetben a képek színei még az érintkező pontokban is nagyon sokfélék s annál szabálytalanabbak, mennél több egyenlőtlenség van a használt lemezben. De bármiképen álljon is a dolog, a képek egymásnak megfelelő részei mindig kiegészítő színűek.[510]

Mint említettük, Arago már azelőtt is észrevette, hogy az ég kék fénye polározva van, minélfogva az észleleteket a beeső fény polározódásának tulajdonította. S valóban, a színtünemények mindig létrejöttek, midőn a csillámon át bármely módszer szerint polározott sugarakat vezetett. Némely kísérletében úgy állította a kettős törő kristályt, hogy ez a rája eső polározott fényt teljesen kioltotta, s midőn egy kristályos vékony lemezt eléje tett, két színes képet látott, s ha ez a két kép egymást részben áthatolta, a közös részük mindig fehér volt. Ugy látszott tehát, hogy a kristályos lemez a beeső fény polározottságát - legalább bizonyos színekre nézve - megszünteti, minélfogva Arago a tüneményt polározatlanítás-nak nevezte.

A következő évben Arago az egész tüneményt tüzetes vizsgálat alá vetette; a mészpát-prizmának színtelenítése által kimutatta, hogy a tünemény a színszórás eredménye nem lehet. Az észleleti eredmények közül a legmeglepőbb az volt, hogy a képek színe függ a lemez vastagságától s attól az iránytól, melyben a lemez a kristályból kimetszetett. Mikor a lemez vastagsága bizonyos határt elért, a színek eltűntek, s épen így a rendkívül vékony lemezeknél is eltűntek. Mindezekből Arago eleintén azt következtette, hogy a tünemény visszavezetendő a Newton színgyűrűire, melyek itt a vékony lemezben képződnek; a kettős törő anyagokat számtalan egyszerű törő lemezből képzelte összetettnek s föltette, hogy a lemezek közötti hézagok

260

üresek vagy levegővel vannak kitöltve. Úgy látszott, mintha a színek igen fínom gyűrűk alakjában már a kettős törő lemezekben is meg lettek volna, s mintha a mészpátprizmának csak az lett volna a föladata, hogy az egyes színeket széthúzza; Arago azonban csakhamar átlátta, hogy a színgyűrűknek a tüneményhez semmi közük. Valóban, a színtelenítő prizma a különböző színeket egyformán törte, tehát a prizmával szemlélt színek csakúgy szorúltak volna össze, mint a szabad szemmel látottak a csillámlemezben.

A mint Biot Arago fölfedezésével megismerkedett, azonnal hozzáfogott a tünemény kísérleti törvényeinek megállapításához. Három egymásután következő évnek (1812-1815) folyamában a legnagyobb gonddal és kitartással végrehajtott kísérleteivel levezette mindazokat a törvényeket, melyeknek a színes polározódás elméletének megfelelniök kell.[511] Az irányokat, melyekben a törvények keresendők valának, Arago előzetes vizsgálatai már kijelölték.

Biot kísérleti törvényei a következők:

1. Ha valamely kettős törő lemezre a polározott sugarak függélyesen esnek, akkor a kettős törő analizátoron át szemlélt képek színei állandók, azaz, ha a lemezt vagy az analizátort forgatjuk, a színeknek csak az intenzitása változik, még pedig úgy, hogy a két szín a fehéren keresztül egymásba átmegy.

2. A két kép színtelen, ha a lemez főmetszete a polározódás eredeti síkjával párhuzamos vagy erre merőleges, valamint ha az analizátor főmetszete a lemez főmetszetével párhúzamos vagy erre merőleges. Következésképen általában négy olyan helyzet van, melyekben a képek színtelenek.

3. Ha különben egyenlő körülmények között csakis a lemez

261

vastagságát változtatjuk, a képek színei ugyanazon törvény szerint változnak, mint Newton színgyűrűi, azaz a különböző színeknek megfelelő lemez-vastagságok arányosak az ugyanazon színeket visszaverés vagy törés által előidéző levegőrétegek vastagságával. Ha a lemez vastagsága bizonyos határon túlmegy, színes képek nem keletkeznek s a lemez a polározott sugaraikat két egymásra merőlegesen polározott nyalábra osztja; ha pedig a vastagság ezt a határt még nem érte el s csak közel van hozzá, az előbbeni két nyaláb nem válik teljesen szét, s közös részüknek (föltéve, hogy intenzitásuk egyébként egyenlő) a természetes fényéhez hasonló tulajdonsága van (teljes polározatlanítás).

4. Ha a kristálylemeznek irányát a beeső sugárhoz képest megváltoztatjuk, a képek színei is megváltoznak; az eredmény ugyanaz, mintha a lemez vastagsága nagyobbodott, esetleg kisebbedett volna.

5. Egyenlő körülmények között a képek színei függnek az iránytól, melyben a lemez a kristályból kihasíttatott.

6. Két egymásra tett lemeznek hatása épen olyan, mint egy egyedüli lemezé, melynek vastagsága egyenlő a két lemez vastagságának összegével vagy különbségével, a szerint a mint a főmetszetek párhúzamosak vagy egymásra merőlegesek.

Biot eme törvényei, melyek az Arago észleleti eredményeihez közvetetlenűl csatlakoznak, minden egyes esetre minden egyes esetre kiterjeszkedő gondos vizsgálatoknak eredményei valának. A tünemény elméletének kifejtésére, akár az emissziós, akár a hullám-elméletben, döntő fontossága volt azoknak az észleleteknek, melyek a lemezvastagságok befolyását tüntették elő. Ez észleletek nyiltan föltüntették, hogy az elméleti tárgyalásban a fősúly a lemezvastagságokkal összefüggő periodusos ismétlődésekre fektetendő, s hogy minden hipothézisnek, mely a tüneményről számot akar adni, a periodiczitás elvét alapelvei közé kell sorolni. Biot, midőn e tüneményt az emisszió-elmélettel akarta kimagyarázni, szintén nem kerülhette el a periodiczitás elvét.

262

Az emisszió-elméletben a polározódás megmagyarázására föl kell tennünk, hogy a fénymolekulák egy bizonyos tengely körül, a polározódás tengelye körül részarányosan vannak elhelyezve. A természetes fényben a molekulák tengelyei merőlegesek, a sugár irányára, de máskülönben minden képzelhető irányt vehetnek föl, ellenben a teljesen polározott fényben a molekulák tengelyei egy és ugyanabba a síkba esnek. Biot, hogy a színes polározódás tüneményeiről számot adjon, egy új elméletet, a mozgó polározódás elméletét állította föl. Biot ugyanis föltette, hogy midőn egy polározott sugár valamely kettős törő közegbe hatol, a molekulák tengelyei, mielőtt a végleges új helyzetbe jönnének, rezgő mozgásokat végeznek. E mozgásokat a lemezvastagságokkal kombinálván, levezette a színtüneményeket. Azonban Biot elmélete, a hullámelméletnek tett engedmények daczára is rendkívül nehézkes, s arról, hogy honnét ered a molekulák hirtelen rezgése és megállapodása, egyáltalában nem ad számot.

Biot munkái épen oly hatalmas fegyvert adtak a hullámelmélet hívei kezébe, mint annak idején Newton-nak a színgyűrűkre vonatkozó vizsgálatai. Hogy a Newton adta fegyvert sokáig nem használták, ennek főoka a tekintélylyel való ellenkezés iránti félelemben rejlik; Biot munkáival szemben ilyes félelemnek nem volt ugyan helye, de egy másik körülmény nagyon megnehezíté a színes polározódásnak a hullám-elmélettel való magyarázatát. A színgyűrűknél a fény fizikai szerkezetére nézve valami különös hipothézist fölvennünk nem kell, az egész tüneményt elvégre úgy tárgyalhatjuk, mintha természetes fénynyel volna dolgunk. Ellenben a színes polározódás tüneményei már szerves összefüggésben vannak a fénynek egy sajátságos módosításával, a polározódással. A dolog természetében rejlik, hogy mindaddig míg a hullámelmélet a polározódással el nem bánt, a színes polározódással sem boldogúlhatott. A föladat megfejtése az utóbbi mindkét irányban Fresnel érdeme, mert Young, ki Biot számbeli eredmé-

263

nyeit az interferencziák elvével kombinálta, a valódi elmélethez csak igen kevéssé közeledett. A valódi elmélet kifejtésében Arago-nak az a közvetett érdeme van, hogy Fresnel-lel együttesen megállapította a polározott fény interferencziájára vonatkozó törvényeket, melyek Fresnel-t a föladat teljes megoldására vezették.

A színes polározódás föltalálásának módja Arago-t az ég fényének tüzetesebb tanúlmányozására vezette. Így fölismerte, hogy a Nap, az észlelő és a szembe jövő sugár egy síkban feküsznek, a mi világosan mutatja, hogy az ég fénye visszaverődés által van polározva. Arago továbbá azt találta, hogy a polározódás a Naptól 90°-nyira levő pontban éri el maximumát, föltéve, hogy a Nap magassága a 30°-ot nem haladja meg. Ama ponttól kezdve a polározódás fogyatkozik s a Nappal ellenkező oldalon, 15-20°-nyi magasságban a látóhatár fölött elenyészik. (Semleges pont.) E pont alatt a polározódás síkja merőleges a visszaverődési síkra.

Később Babinet közel a Nap fölött még egy második semleges pontot, végre Brewster a Nap alatt egy harmadikat talált. Ez utóbbi pontok jelenlétéről csak akkor lehet meggyőződni, ha a Nap a látóhatár fölött csekély magasságban van.

VII.
A forgató polározódás.

Arago ezt a szintén új tüneményt a színes polározódással egyidejűleg fedezte föl. Midőn a kristályos lemezeknek a polározott fényre gyakorolt hatását tanúlmányozta, a többi között egy, a tengelyére merőlegesen metszett kvarczlemezt is megvizsgált. A mutatkozó tünemények teljesen eltértek az egytengelyes egyéb kristályok tüneményeitől. A főtengelyükre merőlegesen metszett egytengelyes kristályok a rájuk merőlegesen eső polározott sugarakat általában véve nem módosították s az analizátorban színes képeket nem adtak, holott az ugyanígy

264

metszett kvarczlemez a rája merőlegesen eső sugarakat két nyalábra osztotta s két igen élénk kiegészítő színű képet kapott.

E képek a többi lemez által előidézettektől lényegesen abban különböznek, hogy színeik nem változnak, ha a kvarczlemezt a tengelye körül forgatjuk, továbbá, hogy e színek fokozatos változáson mennek át, ha az analizátor főmetszetének helyzetét a polározódás eredeti síkjához képest változtatjuk. Arago kimutatta, hogy a beeső sugarak polározva maradnak, de a polározódás síkja bizonyos szöggel, mely a színnel együtt változik, elfordúl.

Arago ezt a fölfedezést a színes polározódással egyidejűleg mutatta be az akadémiának. Biot az új tünemények eme csoportját is kiváló figyelemre méltatta, s 1815-ben, ide vonatkozó vizsgálatai alkalmával, véletlenül azt a nevezetes fölfedezést tette, hogy a kvarcz mondottuk tulajdonságával más testek is, melyek nem is kristályosak (nevezetesen némely folyadék) szintén bírnak. Ugyanis a mozgó polározódás elveitől vezérelt vizsgálatai közben azt a kérdést vetette föl, vajjon nem változnak-e a lemezek színei, ha a külső közeg törés-mutatója jelentékenyen változik. Első kísérleténél a terpentinolaj gőzeit használta s némi sajátszerű változást csakugyan vett észre. Már most önként fölmerült az a kérdés, vajjon maga a terpentinolaj nem gyakorol-e hatást a polározott fényre. Biot eltávolította a kristályos lemezt s a polározott fényt terpentinolaj-rétegen vezette át. Ekkor nem csekély meglepetésére azt tapasztalta, hogy most is két kiegészítő színű kép keletkezik, s hogy a színek az analizátor helyzetével változnak. Biot a kísérletet homogén fénynyel is végrehajtván, alaposan meggyőződött, hogy a terpentinolaj épen úgy viseli magát, mint a tengelyére függélyesen metszett kvarcz: a folyadék a polározódás síkját a folyadékoszlop vastagságával arányos szöggel elfordította.[512]

265

A folyadékok molekulás szerkezete minden irány szerint ugyanaz, s épen ez a körülmény tette a tüneményt föltünővé. Azonban a tényekkel szemben a kétkedéseknek nem lehetett helye, kivált midőn Biot később kimutatta, hogy nemcsak a terpentinolajnak, hanem általában az illó olajoknak, továbbá némely szerves oldatnak (czukor, gummi, borkősav, stb.) is van forgató képessége. Az ezután következő terjedelmes vizsgálatok földerítették, hogy igen sok testnek van forgató képessége, s hogy ez a képesség nincs a halmazállapothoz kötve, minélfogva végtére a testeket, a szerint a mint a polározódás síkját forgatják vagy nem forgatják, két nagy csoportra, az aktív és inaktív testek csoportjára kellett osztani.

Biot a forgató polározódás tüneményeit oly kitartó buzgalommal tanulmányozta, hogy már 1818-ban kimondhatta a következő törvényeket:[513]

1. A polározódás síkjának forgatása arányos a kvarczlemez vastagságával.

2. Némely test a polározódás síkját jobbra forgatja, mások balra forgatják. (A jobbra forgatás iránya az óramutató mozgásának irányával egyezik meg, a balra forgatásé az ellenkező.)

3. Ugyanannál az aktív testnél a forgatás a szín törékenységével növekszik s körűlbelűl fordított viszonyban van a hullámhossz négyzetgyökével, a legkisebb tehát a vörös, s a legnagyobb az ibolyaszínű fénynél.[514]

A harmadik törvényből következik, hogy a fehér fény, mint különböző színű sugarakból összetett fény, a forgató polározódás által színszórást szenved.

Nem lévén czélunk, hogy Biot-nak és más fizikusoknak specziális vizsgálatait, valamint a tüneménynek a mineralógiára, a növény-fiziológiára, különösen pedig a chemiára és a

266

chemiai technológiára való befolyásait is megismertessük, itt még csak azt akarjuk megjegyezni, hogy Arago-nak ez a fölfedezése is a hullámelmélet fejlődésére kiváló hatást gyakorolt. Már 1822-ben sikerült Fresnel-nek a tüneményt a hullám-elmélet segítségével kimagyaráznia. Azonban Arago korántsem talált megnyugvást abban az érdemben, hogy találmányaival annyi kiváló dolgozatnak megindítójává lett, sőt ellenkezőleg, a polározódásra vonatkozó minden tárgyat beható vizsgálat alá vetett. A következőkben idetartozó eredeti dolgozataival fogunk megismerkedni.

VIII.
A polariszkóp. - Fotométeres vizsgálatok. - A polariméter, czianométer s egyéb alkalmazások.

Közvetetlenül a chromatikus polározódás feltalálása után Arago azon volt, hogy a tüneményt a polározott fény jelenlétének kimutatására használja föl. Arago polariskópja analizátorból s ez elé tett csillámlemezből áll. Mind a két alkotórész csőbe van illesztve; a lemez előtt levő két diafragmán át csak hengeres fénynyalábok eshetnek a lemezre. Bármily kevéssé legyen is polározva a beeső fény, az analizátorral mutatott, különben színtelen képek színesekké válnak.

Midőn Fresnel elméleti úton levezette a polározott fény visszaverődésének és törésének törvényeit, Arago ezeket kísérletileg igazolta. Arago már 1815 óta foglalkozott fotométeres kísérletekkel; akkor még csak kézi műszert használt, de az alkalmazott elv annyira helyes volt, hogy a kapott eredmények egynémelyikét Fresnel már felhasználhatta az elméleti úton levezetett képletek igazolására. Nem hallgathatjuk el, hogy e törvényeket már Arago előtt, sőt a visszaverődés okozta polározódás feltalálása előtt, Bouguer igazolta. Bouguer a fényt két négyzetes nyiláson a szobába vezette s papirlapra vetette; a két képet ernyővel elválasztotta. E képek közül az egyik közvetetlen kép volt, a másik pedig a megvizsgálandó testtel

267

veretett a papirra. Hogy a direkt és a visszavert fény intenzitását összehasonlíthassa, Bouguer a direkt fény nyilását mindaddig kisebbítette, míg a képek intenzitása egyenlő volt; a direkt és a visszavert fény intenzitásainak viszonyát egyenlővé tette a nyilások szélességeinek viszonyával. Bouguer ezen az úton az üveg és a víz fölületével létesített visszaverődést tanulmányozta. A kapott értékek a Fresnel elméleti értékeivel, a mennyire csak az akkori észleletek pontosságától elvárni lehet, jól egyeznek össze.

Arago készüléke sokkal komplikáltabb volt mint a Bouguer-é, de szellemes szerkezetével sem vezetett oly pontos eredményekre, mint a minőket szerzője várt.[515] Különben is, Arago fotométeres kísérletei, bármennyire gondosak lettek légyen, a fotométeres módszerek közös hibájában, a szubjektív összehasonlítás tökéletlenségében szenvedtek.

Arago már 1815-ben találta föl a következő törvényt: "átlátszó fölületen átmenő nyalábban levő polározott fénynek mennyisége pontosan egyenlő az ugyanazon felülettől visszavert nyalábban levő s derékszög alatt polározott fénynek mennyiségével", föltéve, hogy mind a két nyaláb ugyanabból a természetes nyalábból ered.[516] E törvény, melynek levezetésénél Arago az előbb említett fotométerhez hasonló, de valamivel egyszerűbb készüléket használt, a Fresnel által később elméleti úton levezetett képletekből következik, tehát a Fresnel elméletének egyik folyománya.

Tizenhét évvel az imént mondott törvény felállítása után Arago ugyancsak ezt a törvényt a rendes és a rendkívüli nyaláb intenzitására vonatkozó Malus-féle törvénynek bebizonyítására használta föl. A bebizonyításhoz még külön készülékre, a polariméterre volt szüksége. Arago definicziója szerint "a po-

268

lariméter nem egyéb, mint polariskop, mely előtt egy üveglemez-oszlop úgy van felállítva, hogy a beeső sugárhoz minden lehető szög alatt hajolhasson; a mérés tetszés szerint alkalmazott fokozott körrel eszközölhető. Emez oszlop segítségével a rajta átmenő sugarak semlegesíthetők (polározatlaníthatók) s a sugaraknak ez az átalakítása akkor lesz végrehajtottnak tekintendő, ha a készülék oly képet ad, melyekben a színezettségnek nyomait sem találjuk". Arago e készüléket ismeretes összetételű, részben polározott fénynyel tapasztalatilag osztályozta s ezután közvetetlenűl bebizonyította a Malus törvényét. Ez a bizonyítás különben nem volt szükséges, mert a chromatikus polározódás tüneményei, mint a Malus törvényéből levezethetők, ezt a posteriori bizonyítják.

Bouguer azt állította, hogy a fény teljes visszaverődésénél annak harmad vagy negyed része elvész. Arago ezt a tételt, mely nemcsak elméleti szempontból, de az asztronómiai műszerekre nézve még gyakorlati szempontból is fontos, Laugier-vel vizsgáltatta meg. Az eredményekből kitűnt, hogy a fényveszteség, ha ilyen egyáltalában van, a beeső fénynek legfeljebb egy ezredrészét teheti.

Arago fotométeres és polariméteres vizsgálatait az asztronómia és a meteorológia különféle problemáinak megfejtésére alkalmazta. Így már 1820 előtt konstatálhatta, hogy a Nap fénye, ellenkezőleg a régi felfogással, nem valamely izzó szilárd vagy folyós testből, hanem valamely gáznemű burkolatból áramlik ki.[517] Nem kevésbbé jelentősek a csillagok fényerősségének meghatározására vonatkozó vizsgálatai.[518] Az efféle dolgozatok folyamában a használt készülékeket az elérendő czélhoz képest különféleképen módosította. Így a polarimétert átalakította czianométerré, azaz oly készülékké, melylyel az ég kék színének fokozatai mérhetők. Arago a polariméter elé fehér

269

papirlapot tett; midőn a készülék kettőstörő prizmáját forgatta, a föllépő színek között a kék is előfordult. Ez a kék szín igen gyenge, ha a beeső fény majdnem természetes, s annál élénkebb, mentül nagyobb mértékben van a fény polározva, tehát a kék színt a készülék üveglemez-oszlopának forgatásával élénkíteni lehet. Ha ez az élénkített szín megegyezik az ég színével, akkor csak az oszlop hajlását kell megmérni; a hajlás-szög meghatározza az ég czianométeres színét.

A vizsgálatok eme csoportjához tartoznak még azok, melyeket Arago a felhők magasságának és a Hold egyes részeitől visszavert fény intenzitásának meghatározására hajtott végre. Ugyancsak a polariméteres módszerekkel meghatározta a Hold szürke fényének a Naptól megvilágított része fényéhez való viszonyát. Arago nagyon valószínűvé tette, hogy az üstökösök csóváinak fénye nem eredeti fény, mert részben polározva van, tehát visszavert fénynek tekintendő.[519]

Végre szóljunk még arról, hogy Arago a polározódást a víz alatti szirtek vagy más tárgyak szemlélésére ajánlatba hozta. A vízben levő tárgyakat azért nem láthatjuk tisztán, mert a víz fölületéről visszavert fény sokkal intenzívebb, mint a fenekéről jövő fény. Azonban a visszavert fény polározva van, tehát valamely kettőstörő anyaggal kioltható, s ekkor csakis a víz fenekéről kiinduló sugarak érkeznek szemünkhöz. Arago a polározott fény kioltására a tengelyével párhuzamosan hasított és csőbe foglalt turmalinlemezt ajánlotta[520] s e készüléket a la Bonite nevű korvettnek földkörüli utazása alkalmával adott instrukcziók között hozta javaslatba. "A la Bonite tisztjei", mondja Arago, "a polározódást bevezetvén a hajózás mesterségébe, új példával fogják megmutatni, hogy mily eshetőségeknek teszik ki magukat azok, kik az alkalmazások nélküli kísérleteket és elméleteket gúnyos mire való?-val fogadják."[521]

270

IX.
A fénysebesség kísérleti meghatározása.

1835-ben Wheatstone-nak sikerült az elektromosság terjedés-sebességét jó vezetőkben kísérletileg meghatároznia.

Wheatstone vízszintes tengely körül igen gyorsan forgó tükörben három szikra képét szemlélte. E szikrákat az által idézte elő, hogy a vízszintes vonalban fekvő három pontban megszakított vezetőn át kisütést létesített. A szélső két szikra egyidejűleg jött létre s képeik a tükörben vízszintes vonalban feküdtek. Ellenben a középső szikra valamivel későbben keletkezett, mert az elektromosságnak, míg a középső megszakításig jutott, igen hosszú vezetőkön kellett végig mennie. Ennélfogva a középső szikra képe, mivel a tükör időközben valamicskével tovább fordult, nem esett a másik két képpel egy vonalba. E harmadik kép eltolódásából, a tükör ismeretes forgás-sebességéből s a vezető hosszúságából Wheatstone kiszámította az elektromosság sebességét.

A mint Arago a Wheatstone kísérleteivel megismerkedett, azonnal belátta, hogy ugyanezt az elvet föl lehetne használni ama különbség meghatározására, mely a fénynek a levegőben és a vízben való terjedés-sebességei között fennáll. E tárgyra vonatkozó terveit 1838-ban terjeszté az akadémia egyik bizottsága elé. A bizottság tagjai, kik közül néhányan a Wheatstone kísérleteiről sem tartottak sokat, kételkedtek Arago terveinek kivihetőségében. Mindazonáltal egy kitűnő műszerkészítőtől, ifjabb Breguet-től támogatva, Arago-nak sikerült a feladatot oly stádiumba vezetnie, hogy a kísérletek kivitele elé már semmi akadály sem gördülhetett.

Arago szemei előtt fontos elméleti czél lebegett: az emisszió- és a hullámelmélet kérdését akarta végleg eldönteni.[522]

271

Az emisszió-elmélet szerint a fény a vízben jóval sebesebben halad mint a levegőben; a hullámelmélet épen az ellenkezőt állítja. Nyilván való, hogy e kérdés eldöntése a két elmélet között is dönt.

Hogy az eldöntés lehetőségét elképzelhessük, gondoljuk meg, hogy ha egy fényforrás szomszédos pontjaiból egyszerre kiinduló két fénynyaláb egyszerre esik a forgó tükörre, akkor a nyalábok a visszaverődés után is párhuzamosak maradnak. Ha ellenben a két nyaláb közül a második az első mögött valamennyire elmaradna, akkor, mire a második a tükörre esnék, a tükör már bizonyos szöggel tovafordult volna, tehát a két nyaláb a visszaverődés után már nem lesz párhuzamos. Ugyanez állana akkor is, ha a második nyaláb az elsőt megelőzné.

Tegyük föl már most, hogy a vízszintesen haladó két nyaláb közül a felső vízzel megtöltött csövön kénytelen áthaladni. Ha az emisszió-elmélet áll, akkor e nyaláb mozgása gyorsulni fog, s elsőnek fog a tükörre érkezni, tehát az alsó nyaláb előtt fog visszaveretni s evvel bizonyos szöget fog képezni; az eltérés iránya olyan lesz, mintha az alsó nyaláb a felsőt megelőzte volna, mintha tükör által gyorsabban tovaragadtatott volna. Ha ellenben a hullámelmélet a helyes, akkor a vízzel megtöltött cső a felső nyaláb mozgását lassítja, tehát ez a nyaláb későbben esik a tükörre mint az alsó, s nem elsőnek, hanem másodiknak verődik vissza, s mivel a tükör időközben tova fordult, a visszavert két sugár ismét szöget képez, meg pedig épen akkorát mint az első esetben. De az eltérés iránya épen ellenkező lesz, mert most a felső sugár fog a tükör forgásirányában előre sietni.

Arago, 1 másodperczben 1000 forgást föltételezve, kiszámította, hogy a két nyaláb 1 percznyi, tehát észlelhető eltérést mutat, ha az egyik sugár a másikat 7 méterrel megelőzi. Ily útkülönbség létrehozatalára a vízzel megtöltött csőnek, az emisszió-elméletet fogadva el, 28 méternyinek, s a hullámelméletet fogadva el, 21 méternyinek kellene lennie. E nagy

272

hosszúság két forgó tükörrel felére, három tükörrel harmadára stb. redukálható. Jelentős redukcziót lehetne még elérni az által, ha a csőbe nem víz, hanem valamely erősebben törő folyadék, például szénkéneg tétetnék.

Sok időbe került, míg Arago ez eszméjét megvalósíthatta. A kivitel ellen csak technikai nehézségek merültek föl, de éppen ezek valának nehezen leküzdhetők. Ifjabb Breguet-nek végre sikerült olyan fogaskerék-szerkezetet összeállítania, mely három tükröt, mindegyiket 1000 körülforgással, forgatott,[523] a háromszoros visszaverődés hatása tehát ugyanaz volt, mintha egy egyedüli tükör 1 mperczben 3000 körülforgást tett volna. A feladat már megfejtettnek látszott, azonban a többszörös visszaverődés a fényt nagyon meggyengíté. Ismételt kísérletei közben Breguet azt találta, hogy egy, a tükör súlyától megszabadított tengelylyel 1 mperczben 8000 körülforgást lehet végeztetni. Arago abból a körülményből, hogy a tükörrel megterhelt tengely ily gyorsan nem foroghat, azt következtette, hogy a forgást csakis a levegő ellenállása lassítja. De midőn a tükörrel megterhelt tengelyt légüres térben forgatta, az eredmény csak olyan volt mint a levegőben, minélfogva vissza kellett térni a háromtükrös szerkezethez. 1850-ben már minden készen volt a kísérletek megtételére, azonban Arago-nak szemei ekkor már annyira meggyengültek, hogy le kellett mondania arról a reményről, hogy a kísérletekben személyesen részt vehessen. "Meg kell elégednem avval, mondá Arago, hogy a kérdést föltettem s hogy kijelöltem a megfejtésére vezető biztos eszközöket." Időközben (1849) Fizeau meghatározta a fény sebességét a levegőben s e kitünő fizikus Arago beleegyeztével, Breguet-vel szövetkezve, végrehajtotta az Arago tervezte kísérleteket is. Egy másik híres fizikus, Foucault, szintén az Arago készülékével, melyet többféle irányban módosított, néhány héttel Breguet

273

és Fizeau kísérletei előtt szintén megmérte a fény sebességét a levegőben s kimutatta, hogy e sebesség nagyobb mint a sebesség a vízben.

Ha ez eredmények mellett még figyelembe veszszük Arago interferenczia-kísérleteit, melyek szintén direkt ellenmondásban vannak az emisszió-hipothézissel, akkor előttünk feküsznek legfontosabbjai ama tényeknek, melyekkel Arago a hullám-elmélet végleges diadalát előmozdította.

X.
Elektromágnesség.

Hogy az elektromosságnak mágneses hatásai vannak, ez már jóval Arago ideje előtt tudva volt. Wilke, Franklin, d'Alibard, Beccaria és Van Marum egyaránt észrevették, hogy az aczéltűk, melyeken szikrák ugrottak át, mágnestűkké váltak. Sőt Franklin és Van Marum arra is törekedtek, hogy fölállítsanak bizonyos tapasztalati törvényeket, melyek szerint a mágnesezés végbe megy.[524] Azonban e törvények egymásnak nagyon is ellenmondottak s némelyikük a valóságnak egyáltalában nem felelt meg. Mindössze is csak azt lehetett konstatálni, hogy a szikra az aczéltűket mágnesezi, a kész mágnesek mágnességét lerontja vagy pedig sarkaikat cseréli föl. Van Marum-nak nagyobb mennyiségű elektromossággal sikerült aczél spirálisokat és jelentős méretű aczélrudakat is megmágneseznie.

Egyébiránt az e fajta mágneses hatások nem csupán laboratóriumbeli kísérletekből, hanem a nagy természet tüneményeiből is ismeretesek valának.[525]

1731-ben egy wakefield-i kereskedő szobája egyik szögletébe késekkel, villákkal stb. megrakott szekrényt tett. A villám a szekrénybe ütött; a kések és villák, az épen maradtak éppen úgy mint a részben megolvasztottak, erős mágnesekké váltak.

274

1734-ben a villám a Dover nevű hajóba ütött. Számos vas- és aczéldarab erős mágnessé vált.

1827-ben a New-York nevű hajóba a villám kétszer beütött; Scoresby konstatálta, hogy a hajónak vas- és aczél-alkotórészei, valamint a mathematikai műszerek alkotórészei a mágnességnek kétségtelen nyomait mutatták.

Gyakran megesett, hogy a hajókba ütő villámok az iránytűk mágnességét annyira alterálták, hogy az iránytűk a tengerészeket tévútra vezették, sőt néha a legnagyobb veszedelembe sodorták.

Hasonló esetek a szárazföldön is előfordúltak. A fizikusnak, valamint a nagy természetnek laboratóriumában észlelt tünemények az elektromosságnak mágneses hatásait kétségtelenekké tették. Mindazonáltal az említettük hatások közvetetlenek valának, azaz csak olyan mágneses vagy nem mágnes- és aczél- és vasdarabokon mutatkoztak, melyeket a szikra közvetetlenül járt át, tehát nem voltak az elektromosságnak a távolságba ható mágnesező hatásai. A hatások ez utóbbi nemét Arago és Ampère fedezték föl, még pedig az előbbinek előzetes észleletei alapján.

Arago 1820-ban Genfben Pictet-tőI értesült Oersted híres fölfedezéséről, mely az ő vizsgálatainak kiinduló pontjává lett. Oersted azt találta, hogy az elektromos áram egy mozgékony aczéltűt, mely már előzetesen meg volt mágnesezve, helyzetéből kitérít. Arago az Oersted kísérleteinek ismétlése közben azt találta, hogy ugyanaz az áram a lágy vasban vagy aczélban mágnességet képes előidézni. Hadd mondja el Arago maga találmánya történetét.[526]

"Midőn egy eléggé finom hengeres rézdrótot a Volta-féle oszlop sarkához erősítettem, észrevettem, hogy a mint ez a drót az oszlop másik sarkával összeköttetésbe jött, a lágyvasreszeléket ép úgy húzta magához, mintha csak valóságos mágnes lett volna.

275

A vasreszelékbe mártott drótra a reszelék köröskörül lerakódott s ez által a drót olyan vastaggá lett, mint valamely közönséges tollnyél.

Midőn a záródrót egyszerre szűnt meg a két sarkkal érintkezésben lenni, a reszelék levált róla s lehullott.

E hatások függetlenek voltak a reszelék előzetes mágnesezésétől, mert a lágyvas vagy aczéldrótok abból egy szemet sem húztak magukhoz.

Ép oly kevéssé lehetne azokat a közönséges elektromos hatásoknak tulajdonítani, mert ha a kísérletet réz- vagy sárgarézreszelékkel vagy fűrészporral ismételjük, azt tapasztaljuk, hogy e testek, szembetűnő módon sohasem tapadnak a záródróthoz.

A záródrótnak a vasra gyakorolt vonzása a távolságba hat; valóban könnyű észrevenni, hogy a reszelék fölemelkedik még mielőtt a dróttal közvetetlenűl érintkeznék.

Eddig csak sárgarézdrótról beszéltem, azonban az ezüst, a platina stb. drótok analog hatásokat eredményeznek.....

A záródrótok a lágyvassal csak pillanatnyi mágnességet közölnek; ha azonban kicsiny aczélrészecskéket használunk, néha megesik, hogy ezek állandó mágnességet kapnak. Sőt ily módon sikerült egy varrótűt teljesen megmágneseznem."

Arago még fölemlíti, hogy többször megesett, hogy a záródrót még akkor is vonzotta a vasreszeléket, midőn a sarkokkal összeköttetésben már nem volt, de hozzáteszi, hogy ez a tünemény nagyon mulékony s tetszés szerint újra elő nem idézhető.

Midőn Arago az imént előterjesztett észleleteit Ampère-nek bemutatta, ez a híres fizikus épen akkor tette volt azt a nevezetes fölfedezést, hogy az ugyanabban az irányban haladó áramok egymást vonzzák, az ellenkező irányúak pedig egymást taszítják; ez az észlelet őt arra a föltevésre vezette, hogy a mágnesek vonzó és taszító hatásai a vasnak vagy aczélnak molekulái körül keringő elektromos áramoknak volnának tulajdonítandók. Ez a spekuláczió fontos fölfedezésnek volt szülője; Ampère-nek

276

az a gondolata támadt, hogy a záródrót mágneses hatásai talán tetemesen fokozhatók volnának, ha az Arago első kísérleteiben használt egyenes drót helyett spirálszerűleg összetekert drót használtatnék s a spirális belsejébe aczéltű tétetnék.

Arago és Ampère a kísérletet minden lehető elővigyázattal végrehajtották. A mit Ampère előre várt, az valóban be is következett: az aczéltű mágnesessé lett, még pedig sarkai úgy helyezkedtek el, a mint azt Ampère a mágnesekben keringő hipothézises áramokból előre kombinálta. Evvel be volt bizonyítva, hogy ha az áram valamely aczéldróton hosszában áramlik át, a sarkok fekvése határozatlan, mert e fekvés nemcsak az áram irányától, hanem néha egészen jelentékteleneknek látszó s alig észrevehető mellékkörülményektől, a drót formájától, fizikai szerkezetétől stb. függ; ellenben ha az áram spirálisban kering az aczél körül, akkor ezt bizonyos törvény szerint mágnesezi meg, azaz az áram keringési irányából a sarkok fekvése meghatározható.

Ezek után a két fizikus megvizsgálta az oszlop zárásánál és nyitásánál föllépő kisülések által létesített mágnesező hatásokat, de ezeket korántsem találták oly szabályszerűeknek, mint az oszlop árama által előidézetteket, sőt az a kétségök merült föl, hogy az elektromosság mágnesező hatásai egyáltalában nem követnek bizonyos törvényt. Arago, hogy a kétséget véglegesen eloszlassa, két spirálist készített; mind a kettő egyenlő vastag s ugyanabból a drótból való volt, az egyes menetek hajlásai is ugyanazok voltak, azonban a drótok ellenkező irányban voltak föltekerve. A két spirálist egyenes dróttal kötötte össze s mind a kettőbe egy-egy aczéltűt helyezett el. Miután az áramot a két spirálison átvezette, mind a két tű mágnesessé lett, de sarkaik ellenkező fekvésűek valának. Az áram irányának egyszerű megfordítása által a sarkok fölcserélődtek.

Még föltűnőbb szabályszerűséget mutatott a következő kísérlet. Arago a rézdrót egyik részéből egy 5 cm hosszú spirálist készített, a drót második részét ugyanilyen, de ellenkező menetű, végre a harmadik részét az elsőnek meneteivel megegyező

277

spirálissá hajtotta össze; a három spirális egyenes drótrészekkel volt összekötve, tehát belsejükbe egy egyedüli aczéltűt tehetett. Midőn az áram ezt a hármas spirálist átjárta, a tű ismét mágnesessé lett, de két sark helyett hat sarka volt; e sarkok helyzete teljesen megfelelt az egyes spirálisrészek önálló mágnesező hatásainak. Ily módon találta föl Arago a közbeeső sarkokat, melyeket a fizikusok azóta váltópontoknak neveztek. Végre Arago újra megvizsgálta a körülményeket, melyek befolyással lehetnek az olyan drót sarkaira, melyben az áram a hosszirányában fut végig. Ekkor azt tapasztalta, hogy a teljesen egyenes drótnak semmiféle mágnesező hatása nincs, s rájött, hogy, midőn az első kísérleteiben a varrótű mágnesessé vált, ez a hatás onnét eredt, hogy kényelmesebb kezelés kedveért a záródrótot a tű végei körül csavarta.

1820 vége felé Arago a kísérleteket a statikai elektromosságra is kiterjeszté. Spirálissal körülfont üvegcsőbe aczéltűt tett s midőn a spirálison szikrákat ugratott át, a tű mágnesessé lett; a sarkok épen úgy helyezkedtek el, mint ezt a pillanatnyi áram iránya megkövetelte; továbbá sikerült a váltópontokat is előállítania. Arago továbbá észrevette, hogy az elektromosság a spirálison kívül elhelyezett tűre mágneses hatást nem gyakorol. Mindezek az eredmények a statikai elektromosság és a Volta oszlopának elektromossága között új analógiát tüntettek föl.

Különös figyelmet érdemel még Arago-nak az az eszméje, hogy az elektromos fényív és a mágnesek között bizonyára valamely kölcsönhatásnak kell lenni. E gondolatra Davy-nek az elektromos fényre vonatkozó vizsgálatai adtak alkalmat. "Kétségen kívül nagyon természetes föltevés az, mondja Arago, hogy a puszta elektromos áram (fényív) úgy hasson a mágnestűre, mintha valamely összekötő fémdróton át haladna. Mégis, nekem úgy tetszik, hogy a kísérlet megérdemli, hogy azt a nagyhatású telepekkel rendelkező fizikusok figyelmükre méltassák, főképen azért, mert az északi fényre vonatkozó új nézeteket eredményezhetne. Különben is, nem tekintve minden közvetetlen alkalma-

278

zást, nem volna-e figyelemre méltó tünemény a légüres vagy légritkított térben való keletkezése egy olyan lángnak, mely a mellett hogy a mágnestűre hat, maga is egy mágnesnek sarkai által vonzatnék vagy taszítattnék?"[527]

Arago figyelmeztetése nem volt a pusztába kiáltott szó; Davy és de la Rive valamint a későbbiek fényesen igazolták Arago föltevéseit. Végre talán nem lesz fölösleges, ha különösen kiemeljük, hogy Arago az elektromágnességre vonatkozó találmányaival egy másik, a tudományra s a gyakorlati életre egyaránt befolyásos találmányt, az elektromágneses telegráfot tette lehetővé. Az ilyes érdemnek szilárd öntudata más valakit könnyen elkapathatott volna, azonban Arago az érdem nagy részét nemes őszinteséggel Ampère-re ruházta át. "Én és Ampère, mondja Arago, meggyőződtünk, hogy a dróttól kifejtett mágneses erő igen nagy, ha ezt a mágnesezendő lemezek körül többszörösen csavart spirálisban keringetjük. Ha igaz is, hogy a kísérleteket, melyek ez eredmény szabatosságát bebizonyították, én s barátom együttesen hajtottuk végre, ki kell jelentenem, hogy Ampère volt az, ki elméleti nézeteitől vezéreltetve az ilyetén erőfokozás lehetőségét feltalálta."[528]

XI.
A forgás-mágnesség.

Arago 1822-ben Humboldt társaságában Greenwichben a mágnesség intenzitásának mérésével foglalkozott. Munkája közben észrevette, hogy a deklináczió-tű hosszabb ideig leng, ha szekrényéből kivétetik, vagy általában, ha szabadon áll. Arago e körülmény által figyelmessé tétetvén, direkt kísérletekkel kimutatta, hogy a fémek s ezeken kívül még sok más test a lengő mágnestűre befolyást gyakorolnak, mely befolyás abban

279

áll, hogy a tű lengés-táglatai gyorsan fogyatkoznak, a nélkül, hogy a lengés-idő szembetünőleg változnék. Ez a hatás legnagyobb volt akkor, midőn a mágnestű vastag fémlapok, különösen pedig midőn rézlap fölött lengett.

Ez észleleteket 1824 nov. 22-én közölte az akadémiával. A következő év márcz. 7-én az ugyane tárgyra vonatkozó újabb észleletek eredményeit mutatta be. Az új észleletek bizonyos tekintetben az elsőknek megfordítottjai valának: minthogy a nyugvó lap a lengő tűnek mozgását lassítja, Arago arra a gondolatra jött, hogy viszont a mozgó lapnak a nyugvó tűre kell befolyással lennie. S valóban, midőn egy szekrénybe zárt nyugvó tű alatt rézkorongot forgatott, a tű a korong forgásának irányában eltért a mágneses déllőtől s bizonyos szöggel való eltéréssel megállapodott. Mennél nagyobb volt a korong forgás-sebessége, annál jelentékenyebb volt ez az eltérés s elegendő nagy forgás-sebesség mellett a tű egész körülfordulásokat is tett.

A tünemények ez a csoportja, melyet Arago a forgás-mágnesség névvel jelölt, mint tudva van, az elektromos indukczió tüneményei közé sorozandó. De a mikor Arago e fölfedezést tette, az indukczió még ismeretlen volt s a fizikusok legegyszerűbbnek találták, hogy a tünemény okait a mágneses megosztásban keressék, még pedig a következőképen:

Ha valamely tű korlátlan kiterjedésű vízszintes fémlap fölött függ, a tűnek mindegyik sarka alatt megfelelő különnevű, tehát vonzó sark keletkezik. Ha már most a fémlap forog, ezek a vonzó sarkok tova vitetnek s a tű alatt folytonosan új sarkok keletkeznek s e sarkok a korong által szintén tova vitetnek. Föltéve, hogy a megosztás létesítette sarkok rögtönösen keletkeznek, de csak bizonyos mérhető idő után enyésznek el, akkor a tű sarkai előtt a vonzó sarkok egész sorozata áll s e sarkok hatása következtében a tű a forgás irányában eltéríttetik.

Ez volt az a magyarázat, melyet a fizikusok legnagyobb része, köztük Duhamel, Herschel, Babbage és Prévost, elfoga-

280

dott. Természetszerűségét elvitatni nem lehet, s mint Arago maga is bevallja, eleintén ő is a mágnesség megosztó hatásaira gondolt. Két modenai fizikus, Nobili és Bacelli, e tekintetben annyira ment, hogy a forgás-mágnességet, támaszkodva a Coulomb észleleteire, a forgó lapok igen csekély mágnességének tulajdonította, s a testeknek a mágnestűkre gyakorolt specziális hatásait kereken tagadta. Nobili és Bacelli Arago kísérleteit nem tekintették egyébnek, mint egyszerű módszernek, mely a mágnesség jelenlétét a testekben kísérletileg konstatálja, s mivel ismételt kísérleteikből kiderült, hogy némely test (víz, üveg, jég, stb.) semmi hatást sem gyakorol, még azt is kijelentették, hogy a mágnesség jelenlétének kimutatására a Coulomb lengésmódszere alkalmasabb.

Arago e nézeteket új, és a legnagyobb gonddal végrehajtott kísérletekkel alaposan megczáfolta, sőt abbeli nézetét is kifejezte, hogy kellő fínomságú kísérletekkel még az erősen összeszorított gázok hatása is ki volna mutatható, s arra utalt, hogy épen azok a fémek, melyeknek a Nobili és Bacelli kísérletei szerint a legnagyobb mágneses intenzitásuk van, a Coulomb észleletei szerint a mágnességnek csak gyenge nyomait mutatják. Egyébiránt Arago egyszerű kísérlettel az egész megosztás-elméletet megczáfolta; kísérletét a következőképen írja le.

"Nyilván való, hogy ama déli sarkoknak, melyeket a tű Herschel, Babbage, Nobili, Prévost, stb. elmélete szerint forgó rézlap kerületén, hogy úgy mondjam elszór, kombinált hatásuk miatt az északi sarkot vonzaniok s a rézlap felé közelíteniök kellene; én ellenben arról győződtem meg, hogy a rézlap mozgása által szült erőknek a rézlapra függélyes komponense taszító erő! Valóban, akaszszunk föl fonál segítségével igen hosszú mágnest valamely mérleg egyik karjára s egyensúlyozzuk azt az ellenkező oldalra tett súlyokkal; ha most a mágnes alatt rézlapot forgatunk. az egyensúly többé nem fog fönállani; úgy fog látszani, mintha a mágnes megköny-

281

nyebbűlt volna; föl fog emelkedni: egy szóval, a rézlap azt eltaszítja."[529]

Ehhez hasonló s a kivitelben még egyszerűbb kísérleteket Arago az inklináczió-tűvel is hajtott végre; az eredmény ismét csak taszító erő volt.

Midőn Faraday 1831-ben az elektromos indukcziót fölfedezte, a forgás-mágnesség tüneményeire új fény kezdett derengeni, úgy látszott, hogy mi sem gátolhatja meg azt, hogy az Arago feltalálta tünemények az indukált áramok hatásaira vezettessenek vissza. De Arago, ki, ha új elmélet felállításáról volt szó, mindenkor a legnagyobb óvatossággal és körültekintéssel járt el, még a Faraday fölfedezte tényekkel szemben sem adta föl rezervált magatartását; óvatosság tekintetében ez egyszer barátját, a híres angol experimentátort is fölűlmúlta. Arago elismerte ugyan, hogy a forgás-mágnesség tüneményeiben a főszerepet az elektromosság játszsza, de tagadta, hogy e tünemények mindegyike az indukczió elméletével volna megmagyarázható. E meggyőződéséhez szilárdan ragaszkodott még akkor is, midőn kísérleti úton megmutatta, hogy a forgás-mágnesség tüneményeiben egy fémdrótnak, melyben az elektromos áram kering, ugyanaz a hatása van, mint a mágnestűnek.

Mivel Arago azt tapasztalta, hogy még az olyan testek is, melyek mind a közönséges, mind pedig a Volta-féle elektromosságot igen rosszúl vezetik (gyánta, sellak, stb.), a tű lengéseire befolyással vannak, nem engedhette meg, hogy e befolyás egyedül az indukcziónak tulajdoníttassék, mert az indukczió okvetetlenűl vezetőt tételez föl. 1844-ben még a testek fölületén megsűrített levegő hatásaira gondolt, de ezeket nem merte valamely elmélet kiinduló pontjává tenni; ehhez a kellő kísérleti bizonyítékok hiányzottak. Ha a megsűrített levegő gyakorolja a hatást, akkor a hatásnak akkor is föl kell lépnie, ha a különféle testek fölött nem mágnestű, hanem réztű, vagy

282

bármely más anyagból készült tű lengene. Ez volt az első sorban eldöntendő kérdés.

Arago hanyatló egészsége miatt az idevonatkozó kísérleteket személyesen nem hajthatta végre; a kivitelre két barátját, Laugier és Barral-t kérte föl. E fizikusok beható vizsgálatainak eredménye negatív volt, tehát a levegő megsűrítése a forgás-mágnesség tüneményeiben nem szerepelhetett. Arago, tekintve egészségi állapotát, lemondott arról a reményről, hogy az e tárgyra vonatkozó vizsgálatokat minden irányban végrehajthassa s a feladat megfejtését az utókor gondjaira bízta.

A forgás-mágnesség történetéről szólva, meg kell még jegyeznünk, hogy Arago-nak, ki a prioritási vitákat mindakkoráig szerencsésen elkerülte, a forgás-mágnesség feltalálása miatt vitába kellett keverednie. "Azok, a kik az észleleti tudományokban valamely új tényt ismernek föl, mondja Arago, el lehetnek készülve rá, hogy azt először tagadni fogják; hogy később a jelentősségét, a hasznát fogják megtámadni; ezután a prioritás ügye következik: jelentéktelen, homályos és mindakkoráig észre nem vett helyek csomó számra s úgy tűnnek föl, mint a melyek a találmány régiségéről kétségbe vonhatatlanúl tanúskodnak."

Egy edinburgi angol újság azt állította, hogy a forgás-mágnesség angol találmány, Barlow találmánya. Tény az, hogy Barlow 1825 ápr. 14-én a Royal Society-hez benyújtott értekezésében arról a hatásról beszélt, melyet egy vasgömb forgása a saját mágnességére gyakorol; mivel azonban Arago a franczia, akadémiának az első jelentést 1824 nov. 22-én tette; mivel továbbá Barlow maga is beismerte, hogy a kísérlet eszméjével csak 1824 deczember havában kezdett foglalkozni; végre mivel Barlow észleletének egészen más természete volt mint Arago találmányának: Arago-nak könnyű volt a prioritás kérdését a maga javára eldöntenie. Különben is az angol fizikusok körében más valakinek alig jutott eszébe, hogy Arago-tól találmányát elvitassa.

283

XII.
Az asztronómiára, meteorológiára és fizikai geografiára vonatkozó vizsgálatok.

Az eddigiekben előterjesztettük Arago-nak ama munkáit, melyek a fizika fejlődésére vagy közvetetlenűl, vagy pedig más fizikusok munkáira gyakorolt befolyásuk által közvetve a legüdvösebb hatást gyakorolták. Ha azonban Arago fizikai dolgozatainak teljes képét ezen a helyen akartuk volna feltárni, még számos részletről kellett volna megemlékeznünk, de semmi esetre sem hagyhattuk volna el kitartó munkát és buzgalmat igénylő ama vizsgálatait, melyeket tudós barátaival szövetkezve hajtott végre. Ide tartoznak a többi között a Mariotte törvényére és a vízgőzök feszítő erejére vonatkozó kísérletek (Dulong-gal) s a Fresnel-lel együttesen végrehajtott optikai kísérletek. Minthogy Arago-nak a más tudósokkal megosztott érdemeit részben már föltüntettük, a még föl nem tűntetett részek utólagos méltatásának kötelezettségét elvállalva, áttérhetünk egyéb tudományos munkáinak előterjesztésére.

Arago, ki az asztronómia terén tevékenységét a párisi obszervatóriumban kezdette meg s a legnagyobb veszélyektől környezve idegen országban folytatta, az asztronómia iránti hajlamait egész életén át megőrizte. Ez a hajlam azonban többet jelent, mint a mennyit a szó közönséges értelme kifejez, mert Arago hajlamai őt mindig fontos kutatásokra és számos vitás kérdést fölvilágosító eredményekre vezették. E munkálatok közé tartoznak - nem tekintve a nagy fokmérést - a Föld alakjára, a téli és nyári napállásra, az éjnapegyenlőségi pontokra, a déli és a sarkkörüli csillagok deklinácziójára stb. vonatkozó vizsgálatok. Mindazonáltal, tekintve a kutatások eredetiségét, s az eredmények újságát, legtöbbet a fizikai asztronómia köszönhet Arago-nak. Már mondottuk, hogy optikai dolgozatai alapján képes volt az ég fizikájára vonatkozó igen kényes vizsgálatokat végrehajtani. A holdkorong különböző pontjainak s a csillagoknak fényerősségére, a Mars sarkvidékeire, a Jupiter és

284

Saturnus csíkjaira s az előbbeni bolygó holdjainak fényerősségére, a napfogyatkozásokra stb. vonatkozó kutatások nem kevésbbé jelentősek valának. Arago-nak Népszerű asztronómiája magában foglalja mindazokat az előadásokat, melyeket e kiváló fizikus, vagy most mondjuk inkább csillagász, a párisi obszervatórium előadási termében 1812-től 1845-ig tartott. Ez a maga nemében páratlan mű, bár szerzőjének tudományos álláspontja a jelenleg már nem mindig felel meg az asztronómia által elért legújabb eredményeknek, bizonyára azon legmagasabb fokon áll, melyet oly tudománynak népszerűsítésében, mint a milyen az asztronómia, elérni lehet.

Az észlelő csillagász nem ignorálhatja a meteorológia törvényeit. Ha Arago-t fizikai munkálatai különben sem vezették volna a meteorológia terére, az említett körülmény egymagában is elegendő lett volna, hogy kutató szellemét az utóbbi tárgyra fordítsa. A meteorológia ismét szorosan összefügg a fizikai geografiával, minélfogva Arago-nak, ki különben sem fejtegette a tudományos tényeket elszigetelt különállásban, alkalma volt, hogy gazdag és mély ismereteit az emberi tudásnak ebben az ágában is értékesíthesse.

Arago-nak a meteorológiára és a fizikai geografiára vonatkozó dolgozatai között a következők vannak:

Egy a nap- és holdudvarokra s az ezek által visszavert polározott fényre vonatkozó dolgozat.

A különböző magasságokban és különböző helyeken előforduló esőmennyiségre vonatkozó vizsgálatok.

A tengerek és a folyamok vizének áramlásaira, színére, alkotórészeire, fajsúlyára stb. vonatkozó kutatások.

Egy a légköri elektromosságra vonatkozó terjedelmes értekezés, melyben Arago fölveti mindazokat a kérdéseket, melyek a meteorológiának ezen, még nagyon is sok tekintetben homályos ága körül fölmerülhetnek.[530] A villámos felhők jellem-

285

zése, a villámok fajai, hatásai és keletkezésük körülményei, a dörgés, a bolygótüzek, a zivatarok geografiája és évszázados előfordulása, a villám elhárítása: ezek azok a főpontok, melyeket Arago tüzetesen megvitat. Elmélkedéseiben mindig a tapasztalati tényekből, melyeket nagy szorgalommal gyűjtött össze, indúl ki; elméleteket és merész hipothéziseket, melyek kevés téren oly szaporák mint épen a légköri elektromosságban (mert itt csak nehezen ellenőrizhetők), Arago dolgozatában hiába keresünk.

A földmágnességről való ismereteket Arago gondos észleletek hosszú sora által jelentékenyen kibővítette.[531]

Kiterjedtebb észleletekből kitűnt, hogy a deklináczió napi változásaiban, melyeket Graham fedezett föl, bizonyos szabályszerűség van. Arago nagyszámú észleleteiből, melyeket 1818 és 1835 között tett, kitűnt, hogy a deklináczió-tű naponként két teljes lengést végez, minélfogva a deklinácziónak két maximuma és két minimuma van, még pedig a következő módon:

1. Esti 11 órától kezdve a tű északi vége nyugatról kelet felé mozog; a deklináczió minimumát reggeli 1/4 9 órakor éri el; ez időponttól kezdve ismét nyugat felé tér s 1/4 2-kor a deklináczió maximumát éri el;

2. 1/4 2-től kezdve a tű ismét kelet felé mozog s esti 8 és 9 óra között a második minimumot éri el; ezután visszatér nyugat felé s esti 11 órakor a második maximumot éri el.

E szabályszerűség, melyet csak jelentéktelen másodrendű ingadozások zavarnak meg, Arago-t arra a föltevésre vezette, hogy a tű napi változásai és a Nap járása között szoros összefüggés van.

Az inklináczió napi változásait némely észlelő konstatálta ugyan, de a meglevő észleletekből nemcsak hogy a változás törvényeit nem lehetett levezetni, hanem azok még azt sem döntötték el, hogy ilyen változások csakugyan vannak-e. Arago

286

nak 1827-től 1830-ig tett észleleteiből kitűnt, hogy az inklinácziónak naponként két maximuma (az első 8 és 9 óra között reggel, a második 8 és 9 óra között este) és két minimuma (d. u. 2 és 3 között és éjjeli 11 és 12 között) van; de egyszersmind az is kitűnt, hogy a maximumok és minimumok ideje az évszakok és a mérséklet szerint változik. Arago direkt méréseket tett; a tű végeinek mozgását mikroskóppal észlelte; továbbá, mivel az észleleteket a nap folyamában többször ismételte (némely napon 150-szer), az inklináczió napi változásaiban kételkedni többé nem lehetett.

E nevezetes eredményeken kívül Arago még a deklináczió évi és százados változásait, nevezetesen a mágneses és geografiai egyenlítő átmetszése pontjának nyugatról kelet félé való mozgását tüzetes taglalásnak vetette alá.

Az északi fény és a mágnestű iránya közötti összefüggés Arago-t az előbbi tünemény tanulmányozására vezette.[532]

Saját észleletei alapján újra megerősíté azt a már régibb észlelőktől kifejezett törvényt, hogy az északi fény koronája az inklináczió-tű irányának megnyújtásába esik; 1819-ben pedig, a nélkül hogy Hjorter és Celsius észleleteit ismerte volna, feltalálta az északi fénynek a mágnestűre gyakorolt befolyását, sőt 1822-ben kimutatta, hogy a régebben észlelt északi fények is voltak befolyással a tűre, csakhogy e befolyások észre nem vétettek. "Ily fontos következtetések, mondja Arago, figyelmemet a tünemények eme csoportjára vonták, s több mint tíz éven át gondosan összegyűjtöttem az északi fényre vonatkozó minden észleletet, hogy ezeket a deklináczióra, az inklináczióra és az intenzitásra vonatkozó észleleteimmel egybevessem. Így aztán azt találtam, hogy a mágnestű három főtüneménye az északi fénytől befolyásolva van s hogy a kimutatott hatások még akkor is nyilvánultak, midőn az északi fény az észlelő helyén láthatatlan vala."

287

A mit Arago-nak a légköri elektromosságra vonatkozó dolgozatáról mondottunk, ugyanaz áll az északi fényre vonatkozó vizsgálatairól is: a tapasztalati eredmények gondos összehasonlítása munkájának a magva. Arago a legnagyobb gonddal összeállította az 1818 és 1848 között észlelt északi fények katalógusát, mely fényesen tanúskodik arról, hogy az észleletek gondos egybeállítása mennyi haszonnal lehet a tünemény okainak földerítésére. Arago 1827 óta összehasonlítván a mágnestű mozgásait, melyek Szentpétervár-, Kazan-, Berlin-, Freiberg- és Párisban észleltettek, kimutatta, hogy az északi fénynek az egész földmágnességre egyidejű hatása van.

Az 1848 nov. 17-én este Cirey-, Havre-, Grenoble-, Montpellier-, Bordeaux-, Parma-, Velencze-, Flórencz-, Píza- és Madridban észlelt északi fény tüneményei Arago dolgozatában tüzetesen fölemlíttetnek. Ez északi fénynek mágneses hatásai közül a legföltűnőbb az volt, melyet Matteucci Pízában, Highton mérnök pedig a London and North-Western vasút egyik vonalán észlelt: az északi fény tartama alatt a telegráfok fölmondták a szolgálatot, a gépezetek működésében ugyanolyan rendetlenségek mutatkoztak, mint a minőket a villámos zivatarok szoktak előidézni.

XIII.
A hang sebessége.

Arago tevékeny részt vett a Bureau dec Longitudes által 1822-ben a hangsebesség direkt meghatározására kiküldött bizottság működésében.[533]

A régibb észlelők nem vették figyelembe a szél gyorsító vagy lassító befolyását s bizonyára ez volt az oka, hogy eredményeik egymástól annyira eltértek. Az első kísérletet, melynél a szél befolyása kiküszöböltetett, a párisi akadémia tagjai 1738-ban hajtották végre. Az által, hogy a két észlelő-

288

helyen egyidőben egynemű hangokat hoztak létre, a szél e hangok sebességeire ellenkező befolyásokat gyakorolt, tehát a két sebesség középértéke megfelelt a nyugvó levegőben terjedő hang sebességének. De az akadémikusok csak két ilyen kölcsönös észleletet tettek; azonkívül az alkalmazott időmérés sem volt teljesen megbízható. Laplace a Newton-féle hangsebességi képletet kiigazítván, nagyon kívánatosnak tartotta, hogy megtudja, vajjon az elméleti eredmény a kísérletivel összevág-e, s a Bureau des Longitudes-nek új mérés elrendelését ajánlotta. Laplace ajánlata elfogadtatván, a Bureau dec Longitudes saját kebeléből Arago,- Prony-, Bouvard-, és Mathieu-t küldötte ki, mely bizottságba Gay-Lussac és Humboldt is meghívattak.

A hadügyminiszter két hatfontos ágyút és a királyi gárda tüzéreit bocsátotta a bizottság rendelkezésére. Az észlelőhelyek Montlhéry és Villejuif valának. Villejuifben Boscari kapitány állította föl az egyik ágyút (2-3 fontos töltésekkel), az észleleteket Prony, Mathieu és Arago tették; a másik ágyút Montlhéry-ben Pernetti kapitány kezelte, az itteni észlelők pedig Humboldt, Gay-Lussac és Bouvard valának. A kísérletek jun. 21-én esti 11 órakor kezdődtek; az idő egészen tiszta volt, csak Villejuiftől fujt Montlhéry felé gyenge szél, a levegő középmérséklete 16°, a légnyomás középértéke 756.5 mm, volt; a Saussure-féle higrométer 78 fokot mutatott.

Az észlelők abban állapodtak meg, hogy mindegyik állomásról, 10 percznyi időközökben, 12 lövés történjék s Montlhéry-ben a tüzelés 5 perczczel előbb kezdődjék. A villejuifi észlelők a másik állomásnak mind a 12 lövését hallották; a lőpor fölvillanása és a hang megérkezte közötti időt Breguet-féle chronométerekkel (melyek 1/60 mperczet is jeleztek) mérték. Az észlelt idők közötti eltérések 0.3-0.4 mperczre rugtak; az észleletek középértéke 54.84 mpercz volt.

A montlhéry-i észlelők a 12 lövés közül csak 7-et hallottak; az észleletek középértéke 54.43 mpercz volt, minélfogva a hang terjedésére megkívántató idő 54.6 mpercznek vétetett.

289

Végre Arago, támaszkodva a fokmérési háromszögelésre, meghatározta a két állomás közötti távolságot s ezt 9549.6 toise-nak (18,612.5 m) találta. Ez adatok szerint a hang sebessége 174.9 toise vagy 340.88 m.

Arago, a mennyire lehetett, számításba hozta mindazokat a hibákat, melyek az észleleteknél elkövethetők valának. Ilyen hibák az időmérés, a szélrohamok befolyása s az észlelőhelyek távolságmérése által idéztethettek elő; továbbá figyelembe kellett venni a hőmérő és a barométer változásait a kísérlet folyamában. Számításaiból kitűnt, hogy a végleges eredmény hibája mindössze 1 méterre rúghat.

XIV.
Arago biografiai és történelmi művei.

Arago 1830 jun. 7-én az Institut mathematika-fizikai osztályának állandó titkárává választatván, az elhunyt akadémikusok fölötti emlékbeszédek tartásának kötelezettsége rá hárult. Arago e kötelezettségnek fényesen megfelelt; emlékbeszédei az efféle akadémikus szónoklatok közönséges formájától nagyon eltérnek, mert nem tekintve, hogy mint szépen kikerekített életrajzok az illető tudós szellemi életének s külső életviszonyainak vonzó képét nyújták, még a tudományok történetének egy-egy fejezetét is szemeink elé tárják. Hogy az ünnepelt férfiak tudományos érdemeit kellő világításban tűntesse elő, mindig előterjeszti tudományos viszonyait annak a kornak, melyben működtek s gyakran visszamegy az egyes tanok történelmi kezdeteire. Mivel Arago az emlékbeszédek eme részére különös súlyt fektetett, a megvilágosítandó kérdéseket behatóan tanulmányozta; minélfogva emlékbeszédei - mindamellett hogy fejtegetéseihez néha-néha kétség is fér - a tudományok történetére nézve kiváló fontosságúak.

Arago szellemi tevékenységének ezt a részét szépen jellemzik Humboldt következő szavai: "A sokféle nézetkülönbség

290

közepette bizonyára a közvéleménynek adok kifejezést, ha Arago emlékbeszédeiben a tények megállapítására fordított kritikai gondját, ítéleteinek részrehajlatlanságát, tudományos fejtegetéseinek világosságát, végre a tárgy nagyságával arányosan növekedő bensőségét magasztalom. Arago, mint az ész minden érdekének buzgó védője, emlékbeszédeiben gyakran érezteti velünk, hogy a jellem magasztossága mennyi nemességet és jelentősséget kölcsönöz a szellem műveinek. A tudományok alapelveinek föltüntetésében a szónok stílusa annál kifejezőbb, minél egyszerűbb és világosabb. E tekintetben azt éri el, a mit Buffon a stílus igazságának nevez."[534]

Arago-nak a gőzgépek feltalálására vonatkozó tanulmánya[535] Francziaországban rendkívüli tetszésre talált; az igazi gőzgép feltalálójának egyedül Papin-t tekinti. Mindazonáltal úgy az erre a tárgyra, mint a vízösszetételnek történetére vonatkozó fejtegetéseit nagyon sokan, még pedig nem csupán nemzeti érzületből, nem találták részrehajlatlanoknak.

XV.
Arago mint akadémikus. - Politikai tevékenysége. - Jelleme. - Halála.

Arago az akadémiába belépvén, eme híres testületnek csakhamar egyik legbefolyásosabb tagjává lett. Tudományos érdemeivel, önzetlenségével és igazságszeretetével köztiszteletet vívott ki s így eshetett meg aztán, hogy a fiatal ember, nézeteit, a tudományos hírnevük délpontján álló akadémikusok nézeteivel szemben is érvényesíthette. Különös érdeklődéssel viseltetett az akadémiai választások iránt: az érdemesebb jelölt megválasztása érdekében mindent elkövetett, s hogy Malus, Liouville és Poisson nevei ismeretlen személyiségek ellenében diadalmasan kerültek ki az urnából, ez egyedül az ő buzgalmának volt köszönhető.

291

Gyakran megesett, hogy a kormány beavatkozott az akadémiai választásokba. Arago ilyenkor azon volt, hogy a kormány jelöltjeit mindén áron megbuktassa. Egy alkalommal a kormány felszólította Legendre-t, hogy Binet-re szavazzon. Legendre nyíltan kijelentvén, hogy meggyőződése sugallatát fogja követni, állását azonnal elveszíté. De ez az eset a legkevésbbé sem hatott Arago-ra, sőt ellenkezőleg, nyíltan agitált a kormány jelöltje ellen s meggyőzte az akadémia tagjait a kormány beavatkozásának helytelenségéről. Az eredmény az volt, hogy a kormány jelöltje megbukott.

Arago-nak tekintélye rövid idő alatt annyira emelkedett, hogy őt nemcsak a legfontosabb ügyek elintézésére alakított bizottságokba választották, hanem még 1822-ben, a Delambre halála után, Biot és Fourier-vel az állandó titkári tisztségre is kijelölték. Arago nyíltan kijelenté, hogy egy szavazatra sem tart igényt, mert hivatalokkal már amúgy is meg van terhelve s hogy e tekintetben a Biot helyzete sem jobb, minélfogva a Fourier megválasztását leginkább óhajtaná. E nyilatkozatnak meg volt a kellő hatása: Fourier 38 szóval Biot 10 szavazata ellenében titkárrá választatott.

Fourier 1830 máj. 16-án elhalálozván, Arago a már régebben neki szánt hivatalra újra kijelöltetett. Arago ismét szabadkozott, de a 44 jelenlevőnek reá adott 39 szavazata annyira meggyőzte őt a közbizalomról, hogy ezt visszautasítania nem lehetett. Azonban híven a már nyilvánosan kijelentett elveihez, nem akarta magát hivatalokkal túlterhelni, s politechnikumi tanári állomásáról, daczára a hadügyminiszter (Soult marsall) és a legkiválóbb akadémikusok biztatásainak, lemondott.

A száz nap után a császár az Egyesült-Államokba akart utazni, hogy ott kizárólag a történelemmel és a tudományokkal foglalkozzék, s Arago-t magával akarta vinni. De az angolok közbevetették magukat és Szt. Ilona szigete meghiusította ezt a szövetséget, mely bizonyára rendkívüli dolgokat létesített volna.

292

Sándor czár Arago-t Szentpétervárra hívta. Oroszország összes tudományos intézeteinek igazgatása százezer rubel tiszteletdíj mellett - ez volt a föltétel. De Arago, ki nem követhette a császárt, Francziaországban maradt; a restauráczió meghagyott még neki "egy kőpillért, melyre a teleskóp lábát tehette."

Arago, ki már ifjú korában, tudományos tevékenységének közepette, a politikai események szeszélyétől üldöztetett, sokkal közelebbi érintkezésbe jött a nemzetek politikai életének nyílvánulásaival, semhogy később ellenállhatott volna a vágynak, hogy az emberi és nemzeti érdekekért, ha kell, a szellem fegyvereivel síkra szálljon. Politikai tevékenységében mindenütt fölismerjük az igazságot és az eszmék szabadságát kivívni törekvő természettudóst; ugyanazokat az elveket, melyeket a tudomány jogainak kivívására használt föl, a politikai küzdőtéren is vallotta, s. így a legtisztább haza- és szabadságszeretettől áthatott tudós a közélet terén is nemzetének egyik legkiválóbb alakjává lőn.

Arago 1811-ben Lucie Corrier kisasszonyt, egy főmérnök leányát vette el, de már 1829-ben elveszíté. Mondják, hogy Arago republikánus hajlamait ez ideig neje, kit imádott, mérsékelte. Tény az, hogy politikai nyomatékosabb működése az 1830. év válságaival kezdődik.

Arago szilárdan meg volt győződve, hogy X. Károly kormányrendszere a nemzet jólétére és a szabadságra egyaránt veszélyes, s midőn a kormány gazdálkodása mindinkább tűrhetetlenné vált, Arago azokhoz, kik a rendszer megváltoztatását sürgették, vagy inkább előkészítették, szívvel-lélekkel csatlakozott.

X. Károly 1830 jul. 25-én adta ki a három híres rendeletet, melyekkel a hírlapok és folyóiratok sajtószabadságát fölfüggesztette, az aug. 3-ára behívott kamarát föloszlatta s a képviselők számát redukálta.

Arago 1830 jul. 26-án az akadémiába ment, hogy ünnepélyes ülésen elmondja Fresnel fölötti emlékbeszédét, az elsőt, melyet, mint az akadémia állandó titkára, tartandó vala.

293

De midőn a Moniteur-ben a híres rendeleteket elolvasta, azonnal fölismerte azoknak súlyos következményeit s elhatározta, hogy az ülésben nem vesz részt. Elhatározását a következő sorokban, melyek az emlékbeszéd helyett lettek volna fölolvasandók, fejezte ki: "Uraim! A ki önök közül a Moniteur-t olvasta, azt a mély szomorúság érzete bizonyára elfogta; ne csodálkozzanak azon, hogy magamnak sincs elegendő nyugalmam arra, hogy az ünnepélyes aktusban részt vehessek."[536]

Arago-t, ki e sorokat többekkel előzetesen közölte, azonnal minden oldalról megtámadták. Kollégái azt hozták föl, hogy e lépése az Institut föloszlatását vonhatná maga után, s ily katasztrófa előidézésére ő, mint a testület legifjabb tagja, feljogosítva nincs. Arago különös tekintettel az anyagi csapásokra, melyek néhány tagot a föloszlatás miatt érhetnének, szándékától elállott ugyan, de az emlékbeszédben mindazokat a helyeket, melyek a királyi rendeletek kibocsátása következtében nagyon kényesekké váltak, változatlanúl megtartotta. Hangos tetszésnyilvánítások kísérték szavait.

Néhány nappal a rendelet kibocsátása után a forradalom már tetőpontját érte el. A királyi csapatok és a lázadók (az utóbbiak vezérei a politechnikai iskola növendékei valának) iszonyú vérontást követtek el. Arago összes befolyását fölhasználta, hogy a gyilkolásnak véget vessen. A katonaság parancsnoka Marmont ragúzai herczeg volt, a ki maga is egy 7000 főnyi csapattal intézte a támadást. Arago elment a herczeghez, kivel régibb idők óta szíves baráti viszonyban volt s kinek hathatós pártfogásában egyes tudományos munkálatok kivitele alkalmával gyakran részesűlt, s nyíltan s a valóságnak teljesen megfelelőleg föltüntette a további ellenállás és vérontás sikertelenségét. Arago közbenjárása nem volt eredménytelen; hogy a forradalom jul. 29-én már be volt fejezve, ebben neki kiváló érdemei vannak.

294

A következő időszak politikai eseményeiben Arago a keletpirenéusi département képviselőjeként szerepelt. Arago az ellenzék padjára ült; ő volt az első, ki 1832 körül a reform szót hangoztatta, mely szó Lajos Fülöpre nézve végzetes következményeket vont maga után.

Kitünő szónoklatai a hatalom embereit mindig félelembe ejtették. Nagyhatású számos beszéde közül csak azokat akarjuk fölemlíteni, melyeket a gépipar, a vasutak és a gőzhajózás fejlesztése érdekében tartott. Eme beszédei a tudományos értekezések nevére jogos igényt tarthatnak. A szónoki formák összes erejével terjeszté elő mindazokat az alapos tanulmányokat, melyeket a vitatott tárgyakról előzetesen tett. Politikai nyilatkozatainak a tudomány fegyvereivel adott súlyt: innét eredt az az általános érdek, melyet szónoklatai keltettek.

Vicat, a hidraulikus mész feltalálója és Daguerre, a fotografia feltalálója Arago indítványára részesültek nemzeti jutalomban. Ugyanő szavaztatta meg a kamarával Dusommerard gyűjteményeinek (jelenleg Cluny-féle muzeum) az állam által való megvételét.

Arago-t a természet a kitünő szónok kellékeivel bőven megajándékozta. Imponáló alakja, a gondolat hatalmát és az akarat szilárdságát kifejező szemei és hangsúlyozása a hallgatóra a legkedvezőbb benyomást tették; midőn érczes szavát fölemelte, hogy férfias bátorsággal és szónoki hévvel a szabadság és az értelem védelmére keljen, mély csend uralkodott a teremben, mindenki feszült figyelemmel csüggött a szónok szavain.

Midőn Lajos Fülöp kormánya jónak látta, hogy a lázadások ismétlődésének Párisban és környékén emelendő védőművekkel vegye elejét, Arago még az ide vonatkozó rendelet kiadása napján Lafitte és Odillon-Barrot társaságában a királyhoz ment, hogy őt ez erőszakos intézkedés visszavonására bírja. Arago nyílt szavakkal jellemezte az ország válságos helyzetét, de a király hajthatatlan maradt. Arago most a nyilvánosság terére lépett s oly élénk színekkel festette a védőművek felállí-

295

tásából a közszabadságra háramló veszedelmeket, hogy a kormány tervével végtére is felhagyott.

Mint buzgó republikánus részt vett ama gyülekezetekben, melyek reform-bankettek czímén a fönnálló kormányforma ellen demonstráltak; a kormány erőszakos intézkedéseitől a legkevésbbé sem rettent vissza, de épen ilyen szilárdsággal fékezte a mindent romlással fenyegető demagógia áramlatát. Febr. 24-én este a Hôtel de Ville előtt összegyűlt tömeg elé a következő erélyes szavakkal lépett: "Nem, polgárok, ezerszer nem! Az itt jelenlevő kétezer ember nem képviselheti a nemzet akaratát. A köztársaságot, bármint óhajtsák önök, bármint óhajtsam magam is, nem fogom proklamálni. "

A februári forradalom ideiglenes kormányában Arago eleintén a tengerészeti, később a hadügyi tárczára vállalkozott. A tudósból miniszterré lett 62 éves férfiú rendkívüli tevékenységet fejtett ki. Az új kormány azonnal eltörűlte a halálbüntetést; ez intézkedésnek Arago, ki a halálbüntetést egyáltalában elvetendőnek tartotta, hatalmas előmozdítója volt.

Ez időszaknak a politikai s egyszersmind társadalmi térre átcsapott véres harczai között Arago mindvégig híven és szilárdan megmaradt politikai elvei mellett. A nyilvános rendben gyökerező közszabadság föltétlen megőrzése volt törekvéseinek főczélja. Miként híres honfitársa, Lafayette, úgy ő is azok közül a republikánusok közül való volt, kik a tökéletes állam ideáljának az Egyesült-Államokat tekintették.

Államférfiúi tevékenysége mellett nem feledkezett meg szülőföldjéről sem. A rendkívüli népszerűséget, melynek szülőföldjén örvendett, arra használta föl, hogy a kelet-piréneusi departement-ban a februári napok után kitört mozgalmat, melynek véres kimenetelében senki sem kételkedett, már csíráiban elfojtsa. Míg az egész ország véres tusák színhelye volt, addig Arago szülőföldje a pusztítástól s vérontástól megkímélve maradt. A département avval fejezte ki háláját a nagy férfiú iránt, hogy őt a nemzetgyűlésbe is megválasztotta.

296

Az ideiglenes kormány leköszönvén, Arago a nemzetgyűlés bizalmából a végrehajtó bizottság tagjává választatott. Ez állásában rendíthetetlen bátorságát a juniusi forradalom iszonyatosságai között is megőrizte. Midőn a közfigyelem az elnöki kérdésre irányult, Arago határozottan ellenezte Napoleon Lajos megválasztását, s az új miniszterium politikája ellen is többször kikelt. Arago nagyon is tisztán látta, hogy a Napoleon elnöksége mire fog vezetni, de a tények hatalmával szemben a passzivitás terére kellett lépnie. A törvényhozás 1849 és 1850-iki tárgyalásaiban Arago már alig vett részt.

Az 1851 decz. 92-iki államcsíny után Arago-nak elegendő bátorsága volt arra, hogy szavát a szerencsétlen deportáltak érdekében fölemelje s számüzetésük helyét az elevenen eltemetettek sirjaként tüntesse föl. Ez volt az utolsó föllépése azon a pályán, melyben a pártszenvedély sok gáncsolni valót talált ugyan, mert nemes intenczióit a pártérdekek félszeg szempontjából ítélte meg, de a melyen mégis mindvégig megmaradt birtokában ama köztiszteletnek, melyet csak az emberi szenvedélyek hullámcsapásaitól érintetlen érdemekkel, a tudományos érdemekkel szerezhetni meg.

Arago a tudósok között oly gyakori írigységet nem ismerte. Az ifjabb tehetségéket önzetlenűl pártolta és gyámolította, s minden életrevaló új találmánynak közelismerést és méltatást szerzett. Szeretetreméltó jelleme egymagában elegendőnek látszott arra, hogy tevékenységét siker koronázza. A mi pedig őt a külföld tudományos körei előtt is a köztisztelet tárgyává tette, ez az a föltétlen elismerés volt, melylyel minden külföldi eredménynek adózott, s az a szívesség, melylyel a saját kutatásait a külföldi tudósokkal közölte. Akadémiai emlékbeszédei fényesen tanúskodnak arról, hogy a valódi érdem megítélésében mily semmis szerepet játszott nála az illető tudós nemzetisége. Legfeljebb az olaszok iránt tanúsított némi idegenkedést, a mi világosan kitűnik Galilei biografiájából, melyben Galilei-t szónoki fogásból nagyon és egészben bámulja, hogy a részle-

297

tekben annál sötétebbnek rajzolhassa. Különben úgy látszik, hogy evvel csak a Libri magasztalásait akarta ellensúlyozni.

Arago-t majdnem valamennyi akadémia tagjává választotta s az angol tudományos körök részéről annyi megtiszteltetésben részesült, a mennyivel ő előtte egy franczia tudós sem dicsekedhetett. Midőn 1834-ben az edinburgi egyetemet meglátogatta, az egyetem részéről a jogtudori diplomát nyerte, Edinburg városa pedig polgárává választotta. Ugyanilyen kitüntetésben Glasgow városa részéről is részesült.

Élte utolsó szakában egészségi állapota lassan, de folytonosan hanyatlott. Arago a vernet-i fürdőben keresett üdülést, de szülőföldjének levegője a katasztrófát már csak késleltetni volt képes. A szenvedés napjaiban rokonai szűk körében lelte meg a kellő vigasztalást; fiai, nővére (Mathieu neje) s egyik sógornéja (Laugier neje) vetélkedtek abban, hogy szenvedéseit enyhítsék. E szerető kör övezte körül Arago-t, midőn nagy lelkét 1853 okt. 2-án Párisban kilehelte.

Utolsó szenvedései közepette diktálta a légköri elektromosságra vonatkozó terjedelmes értekezését Goujon nevű tanítványának és titkárának, a párisi obszervatórium egyik csillagászának.

Arago temetésén mintegy negyvenezer ember vett részt. Akadémikusok, diplomaták, írók, művészek, polgárok, munkások és katonák kísérték a Père la Chaise temetőbe; III. Napoleon a kormány több tagja által képviselteté magát.

Arago megvetette a pénzt. Nemcsak hogy miniszteri fizetését nem vette föl, de még azon sem volt, hogy becses irataiból hasznot merítsen: műveit nem adta ki. Összes művei csak halála után jelentek meg 1854-től 1859-ig, egyidejűleg franczia és német nyelven (a franczia kiadás Barral-tól, a német kiadás Hankel-tól Lipcsében).

Arago-nak méltóbb emléket nem lehetett volna állítani összes művei kiadásánál; dicsősége nem szorúlt külső emlékeztető jelekre, mert - hogy Humboldt szavaival éljünk -

298

"az ő nevét mindenütt fogják becsülni, a hol a tudományos munkákat tiszteletben tartják, a hol az ember méltósága és a gondolkodás függetlensége fönnáll, a hol a közszabadságot szeretik."[537] Mégis, hogy emléke külső jellel is megőriztessék, honfitársai elhatározták, hogy Perpignan egyik nyilvános terén érczszobrát fogják felállítani. E szobor 1878 szept. 21-én nagy ünnepélyességgel lepleztetett le. Mellszobrát már III. Napoleon állíttatá föl a versaillesi muzeumban.

Arago-nak két öcscse (Viktor és Étienne) az irodalmi és politikai pályán szerepelt; három fia közül csak Emanuel vergődött nevezetességre.

Irodalom

Galerie des contemporains illustres

, Paris, 1840, II.

Lettres à un americain sur l'état des sciences en France, Revue de deux Mondes

, XXI, 1840 márcz. 15-iki füzet.

Charles Robin, Biographie de D. F. Arago etc. Paris, 1848.

B. Lunel, Biographie de F. Arago, Paris, 1853.

Petit, directeur de l'Observ. de Toulouse, Not. biogr. sur M. Arago, Toulouse, 1854.

Mirecourt, F. Arago, Paris, 1867.

299

FRESNEL

Az elméleti optika körül a jelen század elején megindúlt mozgalomban Young-öt illeti az érdem, hogy munkáival megnyitotta az elméleti vizsgálatoknak azt a sorozatát, melynek előbb-utóbb a hullámelmélet diadalát kellett kivívnia. Ellenben Malus-t illeti az érdem, hogy feltalált olyan kísérleti tényeket, melyek nélkül az elméleti optika épületét sohasem lehetett volna betetőzni. E tényekhez járultak Arago fölfedezései, melyek ismét a megvizsgálandó tárgyak körét terjesztették ki. Young elméleti, Malus és Arago pedig kísérleti tényekkel inaugurálták az optikának új korszakát.

Young munkái, melyek az ismert tünemények egész csoportjára új fényt derítettek, a hullámelméletre nézve előmozdító, Malus és Arago találmányai pedig - legalább eleintén - hátráltató befolyással voltak. Valóban, az akkori hullámelmélet sokkal fejletlenebb volt, semhogy az új tüneményekkel egyszerre elbánhatott volna s nem is csoda, hogy az új tények, persze csak valódi természetük félreismerése miatt, elég erősek voltak arra, hogy megingassák még azt a kiváló szellemet is, ki az elméleti új irányt kijelölte. A hullámelmélet elé nehéz akadályok gördűltek; ez akadályok elhárítása volt az első teendő; az a körülmény, hogy az emisszió-elmélet nagyszámú segítő hipothézisei daczára sem boldogulhatott, a hullámelmélet ügyén mit sem lendíthetett. Ily körülmények között a hullámelmélet csak úgy vergődhetett teljes diadalra, ha olyan művelőre talált,

300

ki nemcsak az addig üresen hagyott hézagot tölté be, hanem még képes volt megmérkőzni azokkal a tüneményekkel is, melyekkel szemben mind az emisszió-elmélet, mind pedig az akkori hullámelmélet elégtelen volt.

E nehéz feladat megoldása Fresnel-nek volt fentartva. Az optikának ez a kiváló művelője, a lángész minden képességével felruházva, képes volt arra, hogy a hullámelméletet az optika valamennyi ágában kérlelhetetlen következetességgel érvényre juttassa. Fresnel munkái egy tudományos elméletnek diadalmenetét tárják szemeink elé. Valóban, ki kételkedhetnék a hullámelmélet teljes diadalában, ha annak egyik érdemes munkása minden túlzás nélkül mondhatta, hogy ez az elmélet "épen úgy előre megmondja a diffrakczió tüneményeit, mint a gravitáczió elmélete az égitestek mozgásait."[538] De a Fresnel munkái még sokkal meglepőbb dolgok előremondását tették lehetővé.

I.
Fresnel ifjúsága. - Mérnöki pályája. - Első munkái.

Augustin Jean Fresnel 1788 máj. 10-én Boglieban a Drôme departementban született. Atyja műépítő volt s a forradalom kitörésekor a cherbourgi kikötő építésével foglalkozott, de a beállott zavarok miatt a Caen közelében fekvő Mathien falúba kellett visszavonúlnia. Fresnel-nek és még három testvérének első neveléséről művelt és nemes lelkületű anyja gondoskodott.

Fresnel beteges és gyenge testalkatú lévén, első tanulmányaiban oly lassan haladt, hogy 8 éves korában alig tudott olvasni. Az ókori nyelvek iránt sem gyermekkorában sem később semmi hajlammal sem viseltetett. Gyenge emlékező tehetsége, mely valami magasabb fokra később sem fejlődött, az idegen szavak betanulását rendkívül megnehezíté, s csekély előmene-

301

teléből ítélő oktatói nem sokat tartottak jövőjéről, holott gyorsan haladó bátyjának fényes jövőt jósoltak. S mégis, Fresnel bátyja, ámbár a mérnöki pályán kiváló sikerrel működött, nevét csakis öcscse dicsőségének révén tartotta fönn!

Ugy látszik, hogy Fresnel tanulótársai a benne lakozó pragmatikus észt jobban fölismerték mint tanítói, mert őt lángész melléknévvel tisztelték meg, még pedig nem gúnyból. Fresnel ezt a megtiszteltetést tanulótársai ízlésének megfelelő fizikai vizsgálatokért kapta: kilencz éves korában a legnagyobb kitartással fürkészte, hogy miféle méretek szerint legczélszerűbb kifaragni a bodzafapuskákat s hogy a vesszők mely faja a legalkalmasabb az íjjak készítésére.

Fresnel 13 éves korában hagyta el a szülői házat s bátyjával együtt a caen-i középponti iskolába lépett. Kitünő tanítók vezetése alatt addigi mulasztásait csakhamar pótolta; 17 éves korában már beléphetett a politechnikai iskolába, melyet bátyja már egy évvel előbb látogatott.

Ez időtájban Fresnel egészsége oly gyenge lábon állott, hogy ismerősei nem hitték, hogy a kötelező tanulmányok terheit elbírja. Azonban a testi erő hiányát lelki ereje bőven kipótolta: nehézségekre nem akadt s a grafikai módszerekben valamennyi tanulótársát fölülmúlta. 1804-ben a Legendre kitűzte geometriai pályakérdést oly szabatosan fejté meg, hogy a feladat kitüzője nyilvánosan gratulált az ifjú versenyzőnek. Ez a kitüntető elismerés ébreszté föl először szellemi erejének eddig szunnyadozó öntudatát.

A politechnikai iskola kurzusait bevégezvén, Fresnel a mérnöki szakiskolába (École des ponts et chaussées) lépett. Miután itt mérnökké lett, a vendée-i útak építéséhez osztatott be. 1812 vége felé megbizatott, hogy hosszabítsa meg a Nyons-on túl azt az útat, mely Olasz- és Spanyolország között a legrövidebb összeköttetést vala helyreállítandó. E munkálatok, bár a közjó előmozdítására nagyon üdvösek lehettek, nem feleltek meg Fresnel tehetségeinek. Fresnel a tudományos világtól

302

8 vagy 9 éven át teljesen el volt szigetelve. Ily körülmények között más valaki, magasabb szellemi hivatása öntudatában, a gyakorlati tevékenység gondjait elhanyagolta volna, azonban Fresnel kötelesség-érzete megküzdött mérnöki tisztének minden nehézségével. A rendelkezésére álló összegek lelkiismeretes felhasználását becsületbeli kötelességnek ismerte; ha a kezeléssel meghízott valamely közeg hiányos számlát terjesztett eléje, az illetőt szigorúan rendre utasította. Azonban a kötelezettségeknek ez a neme, épen azért, mert nagyon lelkiismeretesen járt el, nagyon terhére esett. Arago-hoz 1816 decz. 14-én írt levelében ezt nyíltan bevallja. "Ez az életmód nem esnék terhemre, ha csak a testemet kellene fárasztanom s ha nem kellene a lelkemet is a fölügyelet gondjaival gyötörnöm, pörölnöm s szigorúnak lennem." Ugyanez évben nagybátyjának ezeket írta: "Mi sem terhesebb rám nézve mint az emberek fölötti fölügyelettel való foglalkozás, s megvallom, hogy ehhez nem értek."[539]

Ily körülmények között Fresnel eleintén sem az optikával sem más tudományos kérdéssel nem foglalkozott, hanem szabad idejét inkább filozófiai és vallásos elmélkedésekkel töltötte. Fresnel családi nevelésében a vallásos elem volt az uralkodó; ifjabb korában egészen a vallásos irány befolyása alatt állott.

Tudományos elmélkedéseinek első tárgyait a hidraulikából s a chemiai technológiából merítette s ez által Gay-Lussac és Thénard-al jött érintkezésbe. Az optikára 1814-ben fordította először figyelmét. Már mint a politechnikai iskola növendéke észrevette a nehézségeket és a hiányokat, melyek a fény és hő anyagi hipothéziséből erednek s egy pár év múlva legfőbb törekvése volt, hogy a régi elméletek helyébe újakat állítson. Azonban e jó szándék kiviteléhez kellő készültség és megfelelő segedeszközök is kellettek volna, Fresnel pedig e kellékek

303

egyikével sem rendelkezett. A politechnikai iskolán a fizika tanára akkoriban Hassenfratz volt, ki még a saját szakmájához is oly keveset értett, hogy néha még tanítványai is megtréfálták,[540] nem csoda tehát, ha Fresnel a hullámelmélet akkori állapotával meg nem ismerkedhetett, mérnöki praxisa idejében pedig az e tárgyra vonatkozó értekezések kezei közé nem kerültek, az egész fizikát alaposan tárgyaló tankönyvek pedig akkoriban még nem voltak. Fresnel, 1814-ben kérte meg bátyját, küldené el neki Haüy fizikáját, mely különben az optikát nagyon hiányosan tárgyalta. "Szeretném, mondja Fresnel ugyane levélben, ha megkaphatnám azokat az értekezéseket, melyek megismertetnék velem a fizikusoknak a fény polározódására vonatkozó találmányait. Néhány hó előtt azt olvastam a Moniteur-ben, hogy Biot az Institut-ben egy igen érdekes értekezést olvasott föl a fény polározódásáról. Hiába töröm a fejemet, hogy ez mi lehet, nem tudom kitalálni."[541]

E körülményeket csak azért említettük föl, hogy annál inkább átlássuk, mily nagy önállósággal alkotta később Fresnel ama szép elméleteket, melyeket bizonyos pontig már mások is, nevezetesen Young, kifejtettek. Fresnel minden elszigeteltsége daczára is foglalkozott az optika egyes kérdéseivel, csakhogy tájékozatlansága miatt oly tételeket fejtegetett, melyeket Bradley és Clairaut már teljesen megoldottak. Fresnel a fény aberrácziójának tüneményeit az akkori tankönyvek hiányos magyarázatától eltérőleg fejtegette, de midőn arról értesűlt, hogy már megfejtett dologgal foglalkozott, munkáját félre vetette. Valószínű, hogy Fresnel-nek tevékeny szelleme még tovább is ily terméketlen irányban működött volna, ha az 1815-ik év politikai eseményei a kedvező fordulatot elő nem idézik.

Fresnel nevelésének irányzata és a családi befolyás

304

következtében buzgó royalista volt. A Bourbonok visszatérését 1814-ben a legnagyobb örömmel üdvözölte. A császárság dicső napjai őt nem lelkesítették, mert a hazájára súlyosodó despotizmus lelohasztotta a hadi dicsőség fölötti örömeit. Az 1814-iki új alkotmányban a szabadság és a jólét legalaposabb biztosítékát s Francziaországnak politikai újjászületését látta. Napoleon visszatérését Elba szigetéről az emberi czivilizáczió ellen intézett támadásnak tekinté, elannyira, hogy gyenge testalkata daczára hazafias kötelességének ismerte, hogy mint önkéntes az Angoulême herczeg kicsiny seregéhez szegődjék, mely sereg, a Napoleon terveit megakadályozandó, az ország déli részeibe vonúlt.

Emez expediczió szerencsétlen kimenetele után Fresnel Nyonsba vonúlt vissza, hol őt a politikai meggyőződést nem respektáló csőcselék gúnyja és szitkolódása fogadta. Pár nap múlva megjelent egy császári biztos, ki őt állásáról elmozdította s a rendőrség fölügyelete alá helyezte. Azonban ez az őrizet nem lehetett valami szigorú, mert Réal gróf, a rendőrfőnök, megengedte neki, hogy családja meglátogatására Mathieube, innét pedig Párisba mehessen. Az utóbbi helyen a tájékozatlan fizikus érintkezésbe tette magát régi iskolatársaival s a tudomány kiváló képviselőivel, különösen pedig Arago-val. Mindamellett hogy a várt útbaigazítások csak annyiban állottak, hogy Arago az angol nyelvben járatlan fizikusnak megjelölte Young-nek a diffrakcziót tárgyaló értekezéseit, Arago biztatásai és bátorításai Fresnel tudományos tevékenységét mégis azonnal a helyes irányba terelték.

Ez időtől kezdődik Fresnel életének legfényesebb szakasza. Nyolcz év lefolyása alatt az elméleti optikát a tökéletességnek addig el nem ért fokára emelte.

Elérkeztünk ama ponthoz, melynél Fresnel páratlan munkáit históriai fejlődésük szempontjából elemeznünk kell. Mielőtt hozzáfognánk eme nehéz feladat megoldásához, csak azt akarjuk még megjegyezni, hogy Fresnel a második restau-

305

ráczió következtében teljes szabadságát és hivatalát már 1815 julius havában visszanyerte, s hogy ugyanezen év végén hivatalos szolgálatát újra megkezdette.

II.
Fresnel műveinek általános elvi jelentőssége. - A fény interferencziája.

A hullámelmélet fejlődésében Fresnel idejéig három elvies mozzanat van. Huyghens felállította a burkoló hullámok elvét; Euler a fényrezgések időszakosságának fogalmát fejlesztette; végre Young felállította az interferencziák elvét. A három elv közül egyik sem állott azon a fokon, hogy azt minden nehézség nélkül lehetett volna alkalmazni, mert a hullám-elmélet művelőinek figyelme mindig csak az egyes elvekre s nem a közöttük létrehozandó kölcsönösségre terjedt ki. A hullámelmélet további fejlődésére nézve az addig használt elvek összefűzése életkérdés volt. E nélkül a hullámelmélet egyes elvei mint különálló doktrinák bizonyos határig megállhattak volna, de azt a nehézséget, mely alkalmazásaikban mindannyiszor nyilvánúl, valahányszor a tünemények magyarázatára a hullámelmélet valamennyi alapelve összefűzendő, sohasem oszlatták volna el. Az egyes elvek összefűzésében rejlik Fresnel műveinek elvi jelentőssége; Fresnel ugyanazt a munkát hajtotta végre a hullámelmélet elveivel, melyet Lagrange a mechanika általános elveivel.

Fresnel műveit Arago és Verdet szerint három csoportba oszthatjuk. Az első csoportbeliek a tünemények azt a sorát ölelik föl, melyben a fény az interferencziára képes rezgésekből álló ágensként szerepel; itt találjuk föl a burkoló hullámok elvének az interferencziák elvével való összefűzését, mely összefűzésnek elsőrendű elvi jelentőssége van. Fresnel munkáinak első csoportjában eldöntetlen marad, hogy a fényrezgések e hangrezgések módjára longitudinális hullámokban terjednek-e, vagy pedig, hogy a rezgések iránya a terjedési

306

irányra függélyes-e. E különbség megállapítása, azaz a mondott irányviszonyok eldöntése Fresnel műveinek második csoportja. Végre a harmadik csoport magában foglalja a kettős törés elméletét, melyben Fresnel, miután a fényrezgések természetét már a megelőző vizsgálatokban megállapította, a fényt tovaterjesztő közegnek fizikai szerkezetét határozza meg. Fresnel műveinek ezt a felosztását a közöttük fenálló logikai összefüggés teljesen igazolja, s e felosztás megfelel a chronológiai rendnek is, sőt a dolog természete szerint kell is hogy megfeleljen. Ha a diffrakczió elméletének fejlődését a hullámelmélet szempontjából akarjuk elemezni, akkor Grimaldi-tól egyszerre áttérhetünk Young-re, mert Huyghens és Euler figyelme a tünemények eme csoportjára alig terjedt ki; Newton és utána Delisle, Maraldi, Mairan stb. vizsgálatai pedig a hullámelmélet körén kívül esnek s csak annyiban veendők figyelembe, a mennyiben egyes eredményeik a hullámelméletben is, nevezetesen Young-nél szerepeltek. Eleintén Fresnel is elfogadta Young-nek a fénysugarak menetére vonatkozó nézeteit s épen e nézeteknek beható kritikája által vezettetett arra, hogy a hullámelméletnek Young által még mellőzött egyik elvét az interferencziák elvével szerves összefüggésbe hozza.

Fresnel a diffrakcziót Mathieuben kezdette tanulmányozni. Mivel nem rendelkezett mikrométerrel, melylyel a csíkok szélességeit mérhette volna, s napállítóval, melylyel a fénysugaraknak állandó irányt adhatott volna, fonalakból és kártyapapírból maga készített mikrométert, a napállítót pedig rövid gyújtó távolságú lencsével pótolta; a megkívántató tartókat és állványokat a falu lakatosa készítette. Eme durva eszközökkel kapott eredmények alapján két terjedelmes értekezést állított össze[542] s ezeket az akadémiának bemutatta; megvizsgálásukkal Arago bízatott meg.

Arago-nak sikerűlt az építési főigazgatónál kieszközölnie,

307

hogy Fresnel néhány hóra Párisba jöhessen, hogy itt kísérleteit finomabb eszközökkel ismételhesse. Fresnel e kedvező körülményt föl is használta, értekezéseit átdolgozta s így jelent meg a diffrakczióra vonatkozó első dolgozata a nyilvánosság előtt.[543]

Fresnel első kísérleteiből arra a Young-féle következtetésre jutott, hogy az árnyék belső szélén levő csíkok az inflexió eredményei, mert midőn az alkalmazott vasdrót egyik széle mellett haladó sugarakat felfogta, a belső csíkok elenyésztek. De miként Young, úgy ő is átlátta, hogy a csíkok nem eredhetnek a szélek mellett haladó sugarak egyszerű keverődéséből, hanem inkább találkozásából és áthatolásából, s hozzáteszi, hogy "könnyű átlátni, miszerint az igen kicsiny szög alatt találkozó két sugár rezgései egymást korlátozzák, ha az egyik sugár rezgéseinek hullámhegyei a másiknak hullámvölgyeivel találkoznak." E szavakban az interferencziák elve homályosan ugyan, de félreismerhetetlenül ki van fejezve; Fresnel tehát önállóan jött a Young alapgondolatára s még abban is összetalálkozott az angol fizikussal, hogy az árnyék külső szélén levő csíkokat ő is a direkt és a test széle által visszavert sugarak találkozásának tulajdonította.

Az interferencziák elvének és a Huyghens elvének összekapcsolását, persze még nem a diffrakczió elméletére vonatkoztatva, Fresnel-nek az akadémiához benyújtott első értekezésében találjuk. Ugyanis ebben a többi között a törés és visszaverődés törvényeit tárgyalván, a Huyghens elméletét egészen szabatossá tette, mert bebizonyította, hogy abban az esetben, ha a törő vagy visszaverő fölület csak kissé terjedelmes is, az ezen fölület egyes elemeiből kiinduló rezgések találkozása miatt csakis a rezgések tovaterjedése irányában lehet észrevehető fény. Nyilván való, hogy Fresnel-nek most még csak az ugyanazon hullám különböző elemeiből kiinduló rezgések kombináczióját kellett

308

meghatároznia, hogy az árnyékok képződését is megmagyarázta légyen.

E feladat megoldása nem sokáig váratott magára. 1816 jul. 15-én Fresnel az első értekezéseihez való toldalékot mutatta be az akadémiának;[544] e toldalékban a diffrakcziót többé már nem a Young-féle inflexiós alapon, hanem a hullám különböző pontjaiból kiinduló rezgések találkozásának alapján tárgyalta. Fresnel-nek e munkája nem támaszkodik ugyan számbeli meghatározásokra, de szinthézises érvelése a legcsekélyebb részletekre is kiterjed s lépésről-lépésre kimutatja Young föltevéseinek tarthatatlanságát. Ezt a szerény toldalékot úgy tekinthetjük, mint előfutóját ama teljes és az analízis hatalmas segédeszközeivel kifejtett elméletnek, melylyel Fresnel a tudományt nemsokára gazdagítandó volt.

Fresnel 1816-iki párisi tartózkodása e fontos érveléseken kívül még az által is nevezetessé vált, hogy Fresnel ez időben találta föl ama híres kísérleteket, melyekből világosan kitűnt, hogy nemcsak a testek szélei által az eredeti irányuktól eltérített vagyis az inflexiós sugarak, hanem a közönséges módon visszavert vagy megtörött sugarak is eredményezhetnek interferencziát.

A szóban forgó kísérletek között a leghíresebb az úgynevezett tükörkísérlet, melyet Arago írt le először.[545] E kísérletnél ugyanannak a fényforrásnak sugarai egymáshoz igen tompa szög alatt hajló két tükörre esnek: a csíkok az e tükrök által visszavert, tehát lényegükben nem módosított sugarak találkozásából erednek. Alig képzelhető módszer, mely az interferencziák elvének kísérleti bebizonyítására alkalmasabb volna. A kísérlet berendezésének egyszerűsége és az a csekély mathematikai apparátus, melyet a mutatkozó tünemények elméleti fejtegetése megkíván,

309

nagyon alkalmasak arra, hogy a hullámelmélet alapelveit még a legkevésbbé gyakorlott kezdővel is megértessék; a tükörkísérlet azóta a legalkalmasabb eszköz arra, hogy a kezdőt az elméleti optika sokoldalú tárgyaiba bevezesse. A kísérlet becsét rendkívül emeli az a körülmény hogy a hullámhosszak számbeli meghatározására, mint ezt már a feltaláló megmutatta, igen egyszerű módszert nyújt.

A tükörkísérlet egyszerű módosítása által Fresnel a hullámelméletnek egy addig kétes pontjára is fényt derített. Young a színgyűrűket magyarázandó, föltette, hogy a levegőben haladó sugárnak üvegfölület okozta visszaverődése a rezgés-sebesség jelének megváltozásával jár, vagyis úgy tekinthetjük a dolgot, mintha a sugár egy félhullámhoszszal megnyúlt volna. A tükörkisérletnél a találkozó sugarak mindegyike ilyen módosulást szenvedvén, a középső csíknak világosnak kell lennie. Ha ellenben a találkozó sugarak közül csak az egyik veretett volna vissza a tükör által, a másik pedig közvetetlenűl a fényforrástól jött volna, akkor a Young hipothézise szerint a középső csíkot létesítő sugarak között félhullámhossznyi útkülönbségnek, tehát a középső csíknak sötétnek kell lennie. Hogy a dolog valóban így áll, azt Fresnel közvetetlen kísérlettel megmutatta; ugyanis a fényforrásból kiinduló sugarakat az ugyanazon forrásból kiinduló, de csak egy egyedüli tükör által igen tompa szög alatt visszavert sugarakkal interferáltatta. A középső csík sötét volt s általában a csíkok sorrendje épen az ellenkezője volt a két tükör létesítette csíkok sorrendjének.

A közvetetlen interferenczia-kísérletek másodika, a biprizma-kísérlet, méltó párja a tükörkísérletnek. Itt az ugyanabból a fényforrásból kiinduló sugarak találkozása az által jő létre, hogy azok egy üveglemezen át, mely az egyik oldalán igen tompa szög alatt egymáshoz hajló két lap által határoltatik, megtöretnek. A kísérlet elméleti fejtegetése, nevezetesen az interferáló sugarak útkülönbségének meghatározása itt komplikáltabb ugyan mint a tükörkisérletnél, de, mivel a készülék

310

kezelése jóval egyszerűbb és kényelmesebb mint a tükröké, a biprizma mindenkor a legbecsesebb eszközök egyike fog maradni.

Fresnel a biprizma-kísérletet abban az értekezésben írta le, mely a diffrakczió tárgyalásával az akadémia pályadíját nyerte el.[546] Mivel a tankönyvírók közül azt Pouillet vette föl először, némelyek azt a Pouillet találmányának tartották.

Fresnel ugyancsak 1816-ban kezdett foglalkozni azon föltételekkel, melyek alatt a polározott fény interferencziája jő létre, s a melyek őt a transverzális rezgések elvére vezették. Minthogy e tárgyra még visszatérünk, most még csak Fresnel-nek ama művéről fogunk szólani, melylyel a diffrakczió elméletét véglegesen megalapította.

E műre az akadémiának megfelelő pályakérdése adott alkalmat. Az akadémia legbefolyásosabb tagjai közül néhányan, köztük Laplace és Biot, az emisszió-elméletet oly szilárdnak képzelték, hogy a Young és Fresnel találmányaiban nemcsak hogy semmi ellenmondót nem láttak, hanem még szentül meg voltak győződve, hogy az interferenczia-tüneményeknek még alaposabb tanulmányozása az emisszió-elméletet újabb diadallal fogja gyarapítani. E diadal biztos reményében a mathematikai tudományok 1817-iki nagy díját az akadémiával a diffrakczió kérdésének megfejtésére fizették ki. A feladat úgy volt fogalmazva, hogy a kitűzők intenczióit világosan ki lehetett venni; a kérdés különös súlyt fektetett a testek mellett haladó, azaz az inflektált sugarak mozgásának tanulmányozására, mert a diffrakczió elméletének ez a pontja "magában foglalja titkát ama fizikai módnak, melylyel a sugarak inflektáltatnak és különböző irányú és intenzitású nyalábokra osztatnak." Maga a megfejtendő feladat a következő két pontba volt összefoglalva:

"1. A direkt és a visszavert sugarak interferencziájának hatásai, midőn a sugarak külön-külön vagy egyidejűleg hatá-

311

rolt vagy korlátlan kiterjedésű egy vagy több testnek szélei mellett elhaladnak, szabatos kísérletekkel meghatározandók, még pedig tekintettel a testek között levő közökre és a fényforrás távolságára."

"2. E kísérletekből mathematikai indukcziók segítségével a testek mellett elhaladó sugarak mozgására kell következtetni."

A pályázat határideje 1818 aug. 1-re, az eredmény kihirdetése pedig az 1819-iki nagygyűlésre volt kitűzve.

Midőn a pályázat kihirdettetett, Fresnel Rennesben az 1816-iki inség következtében felállított menedékháznak fölügyeletével volt elfoglalva s e terhes szolgálat tudományos tevékenységét majdnem egy évre megakasztotta. Csak 1817 vége felé kapott szabadságot s ekkor rövid időre Párisba ment, hol állandóan csak 1818 tavaszától kezdve tartózkodhatott. Ugyancsak 1818-ban neveztetett ki az Ourcq-csatorna munkálataihoz.

A pályakérdés szelleme nem igen biztatta Fresnel-t, hogy a pályázatban részt vegyen, s csak az Ampère és Arago sürgető biztatásaira határozta el magát, s még a kitűzött határidő előtt benyújtotta a Mémoire sur la diffraction de la lumière czímű iratát.[547]

Fresnel az akadémia kitűzte kérdéseket csak második sorban vette figyelembe, főczélja az volt, hogy egyrészről az észleleti tényeket a hullámelmélet segítségével kimagyarázza, másrészről pedig hogy lépésről-lépésre kimutassa, hogy sem a Young-féle eljárás, a legkevésbbé pedig az emisszió-elmélet, a tapasztalati eredmények egyikével sem hozható összhangba.

Elmélkedésének alapgondolata a következőkben foglalható össze: ha valamely fénypontból kiinduló hullámnak egy részét átlátszatlan testtel feltartóztatjuk, akkor a rezgések nemcsak ama sugarak irányában terjednek, melyek a sötét testtel nem találkoztak, hanem még a testet érintő sugárkúp belsejébe is hatolnak, csakhogy gyorsan elenyésznek, ha e sugárkúptól való

312

távolságuk a hullámhosszhoz képest jelentékeny; épen így az árnyék külső szélén, ettől nagyobb távolságban a test által fölfogott hullámelemeknek befolyásuk nincs. Azonban az árnyék közeli szomszédságában a test által feltartóztatott hullámelemek befolyása jelentőssé válik s a föl nem tartóztatott hullámelemekből kiinduló rezgések kombinácziója miatt a külső csíkok keletkeznek. Ha pedig az árnyék oly keskeny, hogy a különböző oldalain behatoló rezgő mozgásoknak az árnyék egész terjedelmében jelentős intenzitásuk van, akkor e rezgések, mert különböző útakat futottak be, találkoznak s a belső csíkokat hozzák létre.

Fresnel az elméletnek eme tételeit mathematikai alapra fektetvén, azokban az esetekben, melyekben a számítás egyáltalában kivihető, a számítás és az észlelet eredményei között a legszigorúbb összhangot hozta létre.

Fresnel szemei előtt első sorban a diffrakczió kérdése lebegett s Huyghens elvét az interferencziák elvével összekapcsolván, feladata követelményeinek teljesen eleget tett. Azonban Fresnel dolgozata még ennél többet is tartalmaz, mert elmélkedéseiből vonható következmények a tünemények egyéb csoportjait is, nevezetesen a fény egyenes vonalú terjedését és a visszaverődés, meg a törés törvényeit egészen szabatosan magyarázzák, de Fresnel megelégedett avval, hogy e következmények jelentősségét a dolgozatához csatolt jegyzetekben röviden jelezze.

E helyett annál nagyobb súlyt fektetett az emisszió-, illetve az inflexió-elmélet megczáfolására. Newton elmélete nem tünteti föl, hogy miért változik a csíkok szélessége a diffrakcziót előidéző testnek a fényforrással való távolságával, mert a test széleitől a fénymolekulákra gyakorolt repulzív erő csakis e molekuláknak a test széleitől való távolságától függhet. Továbbá, ha a diffrakczió tüneményei a testek szélein működő repulzív erőknek vagy az ott megsűrűsödő levegőnek volnának tulajdonítandók, akkor a csíkok helyzetének és intenzitásának szoros összefüggésben kellene lennie az ernyőkül használt

313

testek fizikai szerkezetével; ha a diffrakczió az eme testek széleitől visszavert sugarakból eredne, akkor a szélek símaságának, ha nem is a csíkok helyzetére, de intenzitására minden esetre befolyással kellene lennie. Fresnel azonban megmutatta, hogy a beretvának éle ép oly széles s ép oly fényes csíkokat hoz létre, mint foka. Egy másik kísérletében pedig teljesen megegyező csíkokat kapott, akár rézhengerekkel, akár kormozott üveglapokkal idézte elő azokat.

Az emisszió-elmélet hívei a fény terjedése módjában nézeteik megerősítését látták. Ha a fény hullámokban terjed, akkor a hanggal analognak kell lennie. Már pedig köztudomású, hogy valamely harangnak hangját akkor is halljuk, ha valamely, a hanghullámokat fölfogó test mögé állunk, vagyis optikailag szólva, a hangnak nincs árnyéka, tehát a fénynek, mint hullám-mozgásnak szintén nem lehet árnyéka!

Nyilván való, hogy Fresnel-nek diffrakczió-elmélete eme régi kedvencz ellenvetésnek czáfolatát impliczite magában foglalja. Már a régibb diffrakcziós kísérletek megmutatták, hogy a fénynek bizonyos, persze nagyon szűk határig, csakugyan nincs árnyéka, a Fresnel elmélete pedig számot adott arról, hogy miért olyan nagyon szűk ez a határ.

Fresnel dolgozatával a diffrakczió problemája meg volt fejtve. A későbbiek munkája, mint a Knochenhauer, Gilbert és Cauchy-é, lényegileg arra szorítkozott, hogy Fresnel számítási módszereit egyszerűbbekké tegye, vagy pedig, mint Schwerd és Fraunhofer kitűnő vizsgálatai, azt tűztek ki czélul, hogy a Fresnel-éinél sokkal komplikáltabb tüneményeket (nevezetesen a rostélyok diffrakczióját) tárgyaljanak.

Fresnel alapvető érdemeinek az ellenkező nézetű akadémikusoknak is szembe kellett tűnniök. Fresnel dolgozatának megbírálásával öt tag, Laplace, Biot, Poisson, Arago és Gay-Lussac bízatott meg. Az első három bíráló az emisszió-elmélet híve, bár a dolgozatban egészen más eredményeket talált, mint a minőket várt, elismerését még sem tagadhatta meg. Egy nevezetes körül-

314

mény kiváló befolyással volt a bírálók ítéletére. Ugyanis Poisson észrevette, hogy az intenzitás kiszámítására szolgáló Fresnel-féle integrálok pontosan kifejthetők abban az esetben, ha egy köralakú test árnyékának középpontjáról és egy köralakú nyílás kúpos vetületéről van szó. Fresnel fölszólíttatott, hogy e számítási eredményeket kísérletileg igazolja s a kísérletek fényesen megfeleltek a várakozásoknak.

Ez a nevezetes körülmény, bár a bírálók egy részének nézeteit még korántsem ingatta meg, azt eredményezte, hogy a jutalom egyhangúlag Fresnel-nek itéltetett oda.[548]

III.
A fény polározódása. - A tranzverzális rezgések elve.

Elérkeztünk ahhoz a ponthoz, melynél a Fresnel szelleme többé nem járt félig-meddig ismert útakon, hanem maga tört egészen új útakat.

A hullámelmélet hívei a fényrezgések mechanikai jellegét a hangrezgésekével azonosították. Fresnel is a diffrakczió elméletében - legalább alattomban - ugyanezt tette. Azonban a polározódás tanulmányozásánál alkalma nyílt, hogy a hullámelméletben lényeges reformot hajtson végre: Fresnel a rezgések iránya és a hullámok tovaterjedése iránya közötti viszonyt meghatározandó, azt a merész, de azóta sokféleképen igazolt hipothézist állította föl, hogy a fényrezgések transverzalisak, azaz a rezgések iránya merőleges a fény tovaterjedése irányára.

Ha ez elv felállításánál csak a chronológiai rendet és nem a dolog lényegét vennők figyelembe, az elsőbbség kétségen kívül Hooke-ot illetné meg. Azonban Hooke ezt az elvet

315

semmiféle kísérleti tényre nem alapította, mert nem is alapíthatta; az előtte ismeretes fénytüneményeket a longitudinális rezgések elvével is kimagyarázhatta volna. Ennélfogva könnyen érthető, hogy a Hooke eszméi teljes feledésbe mentek; a hullámelmélet hívei nem is gondoltak egyébre mint longitudinális rezgésekre.

Tudjuk, hogy a polározódás tüneményei az emisszióelmélet híveit nem ingatták meg; Malus találmányai őket nézeteikben még inkább megerősíttették s a fénymolekulák létezését s azoknak a polározódás tengelye körül való forgását most már kísérletileg bebizonyított tényeknek tekintették. A kísérleti tények folyton növekedő száma e meggyőződést ép oly kevéssé ingatta meg, mint a Fresnel diffrakczió-elmélete; minden új tüneménynél az emisszió-elmélet hívei azonnal készen voltak az új segítő hipothézisekkel. Midőn Arago a chromatikus polározódást találta föl, Biot e tünemény tüzetes tanulmányozása után a mozgó polározódás tételét állította, mely tétel belevonásával az emisszió-elmélet nem kevesebb mint hét, s hozzátehetjük, hogy ép oly merész mint önkényes s e mellett majdnem teljesen érthetetlen segítő hipothézissel gyarapodott![549] Jelenleg szinte érthetetlennek látszik, hogy oly elmélet, mely a nehézségeket egy csapással eloszlatta, a hipothéziseknek Biot-féle útvesztőjével szemben csak nehéz küzdelem után vergődhetett diadalra. Fresnel egyedül vívta e küzdelmet, mert a hullámelmélet egyik legbuzgóbb híve s a Fresnel találmányainak legállhatatosabb védője, Arago is elpártolt tőle, midőn a rezgések tranzverzálitását kimondá. Csak Young árult el némi hajlandóságot, mert a Biot elméletét éles kritika alá vetette s bár homályos, de félre nem ismerhető módon adott kifejezést azon nézetének, hogy a kettőstörő kristályok szintüneményei a polárzott fény interferencziájára vezetendők vissza. Különösen

316

jellemző e tekintetben az a megjegyzése, hogy az Arago kísérletében a kvarczlemez bizonyos színnek megfelelő vastagsága és a Newton-féle színgyűrűknél a levegőréteg ugyanazon színnek megfelelő vastagsága között afféle összefüggés van, hogy a rendes és a rendkívüli sugár tovaterjedésének időtartam-különbsége megegyezik a színgyűrűknél a levegőrétegen egyenest átmenő s a belső, kétszeres visszaverődést szenvedő sugár időtartam-különbségével. Már ha az egyik tünemény az interferencziák eredménye, miért ne lenne a másik is az?[550]

Látni való, hogy Young-nek még csak az esetet általánosítania s az interferencziák tüneményeit a polározódáséival kellett volna összhangba hoznia s a színes polározódás elvei meg lettek volna állapítva. De ezt a nehézséget már nem tudta leküzdeni s megnyugvást merített abbeli meggyőződéséből, hogy a polározódás tüneményei a hullámelmélet helytelenségét nem bizonyítják.

Fresnel első teendője az volt, hogy kísérletek alapján biztos tudomást szerezzen a polározódásnak az interferencziára gyakorolt befolyásáról. Ide vágó első értekezését 1816 okt. 7-én nyújtotta be az akadémiának. Ez iratában előterjeszti, hogy megkísérlette egy fénysugárnak a mészpát által szétosztott két nyalábját interferáltatni, de mindamellett, hogy a használt kristály csekély vastagságú lévén, a két kép egymáshoz közel esett, tehát széles csíkok képződésére meg volt adva az alkalom, továbbá, mindamellett hogy gondja volt arra, hogy a rendkívüli sugár ugyanazon idő alatt akkora útat fusson be mint a rendes,[551] a kísérlet nem sikerült.

317

Fresnel a kísérletet többféleképen módosította, azonban a rendes és a rendkívüli, vagyis az ellenkező értelemben polározott sugarak interferencziája sehogysem jött létre, miből Fresnel azt következtette, hogy e két sugárnak egymásra semmi, vagy legalább észrevehető befolyása nincs.

Arago fölismervén Fresnel következtetésének fontosságát, azon volt, hogy direkt kísérletekkel mutassa meg, miszerint a közönséges körülmények között mutatkozó interferenczia-csíkok megszűnnek, ha az ezeket létesítő sugarak ellenkező értelemben polároztatnak. A két tudós szövetsége a kérdést csakugyan eldöntötte; a legnagyobb gonddal végrehajtott kísérleteiket 1819-ben tették közzé,[552] bár munkájukat már 1816-ban kezdették meg.

Arago oly módszert gondolt ki, melynél a megvizsgálandó polározott sugarak nem is a kettőstörés által hozattak létre. Ugyanis az egy pontból kiinduló hullámokat két, fémlapba vágott igen szűk nyíláson vezette át. Az így keletkező két nyalábot csillámlemezekből összerakott egyenlő vastag oszlopokkal polározta. Hogy az oszlopok egyenlő vastagok legyenek, csak egyet készített s ezt ketté vágta. Ezután az oszlopokat a szűk nyilások elé úgy állította, hogy mind a kettőnek a beeső sugárhoz képest ugyanaz a hajlása legyen, s e mellett a beesési, tehát a polározódási síkok is párhuzamosak legyenek. Ekkor a két nyaláb épen olyan csíkokat eredményezett, mint a minők akkor keletkeztek volna, ha a fény nem lett volna polározva. De midőn az egyik oszlopot addig forgatta, míg a beesési síkok s ezekkel együtt a polározódás síkjai egymásra merőlegesen állottak (úgy azonban, hogy a forgás közben az oszlop hajlása a beeső sugárhoz képest mindig az maradjon), a csíkok eltűntek.[553]

318

Fresnel a maga részéről egy kevésbbé közvetetlen, de annál könnyebben kivihető másik kísérleti módszert gondolt ki, melynek eredményeiből ugyanolyan következtetéseket kellett vonnia mint Arago kísérleteiből.

Mindezekből világosan kitűnt, hogy az ugyanabban a síkban polározott két fénysugár épen úgy interferál, mint a természetes fény, és hogy egymásra merőlegesen polározott két sugár soha sem interferálhat. Fresnel és Arago még bizonyos különös körülményekre vonatkozó interferencziáknak föltételeit meghatározó kísérleteket is tettek, mindazonáltal az imént kifejezett eredmény volt az, mely a Fresnel további eszméire döntő befolyással volt. Fresnel teljesen átértette, hogy a tisztán longitudinális rezgésekkel lehetetlen megmagyarázni, hogy a polározott sugarak interferencziájára miért nem elegendők az útkülönbségre vonatkozó közönséges föltételek, sőt a polározódásnak alaptüneményeit sem lehet megérteni, mert, a mint már Newton is (ki szintén csak longitudinális rezgésekre gondolt) megjegyezte, indokolatlan az a föltevés, hogy a sugárral párhuzamos rezgések a sugáron átvetett különböző síkokban magukat különbözőképen viseljék. A hullámelmélet ellenfeleinek Newton óta ez volt a leghatalmasabb érvük s Fresnel is átlátta, hogy félre kell vetni a longitudinális rezgéseket, mert különben a polározott sugarak interferencziájával szemben az egész hullámelmélet örökös tehetetlenségre volna kárhoztatva.

Fresnel, támaszkodva arra a tapasztalati elvre, hogy egymásra merőlegesen polározott sugarak nem interferálhatnak, már a polározott sugarak interferencziájára vonatkozó első értekezésében fölemlítette a transverzális rezgések elvét. Eleintén a polározott fényt úgy képzelte, hogy az transverzális rezgésekből áll ugyan, de a hullámfölületen egyúttal sűrűsödések és ritkulások váltakoznak. Később az Ampère-rel váltott eszmecsere folytán arra a gondolatra jött, hogy egyidejűleg két rezgő mozgás terjed tova, egy longitudinális és egy trans-

319

verzális; a két mozgásnak egyenlő intenzitása van. Fresnel azon volt, hogy a hipothézist a különféle tüneményekre alkalmazza, azonban Fresnel kortársai, különösen Laplace és Arago, a transverzális rezgések elvét mechanikai abszurdumnak tekintették s ez a körülmény Fresnel törekvéseire buzdító hatással épen nem lehetett. Arago nyíltan bevallotta, hogy attól a pillanattól fogva, melyben Fresnel transverzális rezgésekről kezdett beszélni, annak eszméivel többé nem tudott megbarátkozni.[554] Fresnel egyidőre csakugyan felhagyott mindenféle magyarázattal, mely a transverzális rezgések elvére volt alapítva.

Young, ki a megkivántató kísérleti tények hiányában az interferencziák elvét a polározódás tüneményeivel nem tudta összhangba hozni, a mint Fresnel és Arago kísérleti eredményeiről értesült, a rezgések szerkezetére vonatkozó elmélkedéseinek fonalát újra fölvette. Young eszméi a Fresnel-éivel annyiban megegyeznek, hogy a longitudinális rezgések mellé ő is még transverzálisakat vett föl, de ámbátor tudta, hogy egymásra merőlegesen polározott sugarak nem interferálhatnak, a transverzális rezgéseket csak igen gyengéknek, s nem is tényleg meglevőknek, hanem csak a tünemények jelképies magyarázatára alkalmas segítő eszközöknek képzelte!

Young eszméit az Encyclopedia Britannica supplementumában (a Chromatics czímű czikkben) s az 1817 jan. 12. Arago-hoz intézett levelében fejezte ki. Úgy látszik, hogy Fresnel Young eme két iratát nem ismerte, bár maga említette, hogy Young-nek Arago-hoz intézett egyik (1818 ápr. 29-ről keltezett) leveléből tudomása volt, hogy Young a polározott fény rezgéseit egy kifeszített húréihoz hasonlította, minélfogva lehetséges, hogy Fresnel e hasonlatból vagy talán Young többi eszméjéből is táplálékot merített; de nem kell figyelmünkön kívül hagynunk, hogy Young a transverzális rezgésekről csak némileg is konkrét fogalmakat csak akkor alkotott, midőn már tudomása volt

320

Fresnel döntő kísérletéről, mely szerint a függélyesen polározott sugarak nem interferálhatnak.

Bármiként ítéljünk is Young eszméinek netalán lehető befolyásáról, a legfontosabb az marad, hogy Fresnel, miután a transverzális rezgések elvének termékenységét a színes polározódás és a kettőstörés tüneményeinek magyarázatában fölismerte, 1821-ben ezt az elvet szabatosan és egész határozottan előterjesztette,[555] s kevéssel ezután a kettőstörés elméletét tárgyaló emlékiratában az analizis útján bebizonyította, még pedig a következőképen: kiszámította az egymásra függélyesen polározott két sugár kombinácziójából eredő intenzitást, s támaszkodva arra a kísérleti tényre, hogy ilyen két sugár sohasem interferálhat, az intenzitás kiszámított értékét állandónak tekintette. Ez állandóságnak analitikai föltételeiből pedig azonnal következik, hogy a kombinált rezgések szükségképen egyenes vonalúak, a sugárra függélyesek s a polározódás síkjával vagy párhuzamosak, vagy pedig erre függélyesek. E szerint még csak az utóbbi két lehetőség volna eldöntendő. Azonban e kérdés a polározódás kísérleti törvényeivel nem fejthető meg, mert a polározott sugaraknak a polározódás síkjához vagy erre merőleges síkhoz képest részarányos tulajdonságaik vannak. De e kérdés eldöntésének a transverzalitás elvére már semmi befolyása nem lévén, a Fresnel levezette eredmények után a transverzális rezgések létezését oly ténynek kell tekintenünk, melyet mindaddig, míg a fényt egyáltalában rezgő mozgásnak tekintjük, tagadni nem lehet.

A transverzális rezgések elismerése elé gördült akadályok között e rezgések tovaterjedése módjának elképzelése egyike volt a legsúlyosabbaknak. A síkfölületen terjedő transverzális vízhullámoknak s még kevésbbé a csak egy irányban terjedő transverzális húr-rezgéseknek analogiája keveset segít azon a

321

felfogáson, mely szerint a fényrezgéseknek gömbön vagy más görbe fölületen terjedniök kell. Nagyon egyszerű s természetszerűleg jogosúlt ugyan az az értelmezés, hogy valamint a rugalmas közeg egyik pontjában előidézett sűrűségváltozások oly erőket szülnek, melyek az eredeti állapotot helyreállítani igyekszenek, úgy a molekulák egyes rétegeinek sűrűségváltozás nélkül való félrecsuszamodása is oly erőket hoz létre, melyek az eredeti állapotot helyreállítani s új csuszamodásokat létrehozni törekszenek: ez a felfogás, valamennyi dimenzióra kiterjesztve, még sem ád oly tiszta képet a hullámok mechanizmusáról mint a longitudinális rezgések elve, melynél a rezgéseket létesítő erők iránya összeesik az előidézett hatás tovaterjedése irányával. Poisson elméleti vizsgálatai valóban kiderítették, hogy az izotrop közeg molekuláinak egy csoportjában előidézett megrendítések a rezgések kétféle rendszerét idézi elő; az egyik, a longitudinális rendszer, a tovaterjedési iránynyal összeesik; a másik pedig az irányra függélyes, s e két rendszernek különböző sebessége van. Ez által a transverzális rezgések mechanizmusa analitikai bizonyítékra tett szert, de, a mint előre várni lehetett, a longitudinális rezgésektől függetlenné nem tétetett. Még csak az maradt hátra, hogy elméletileg kellőképen indokoltassék, hogy az egyidejűleg föllépő longitudinális rezgéseknek miért nincs jelentős hatásuk. Fresnel e körülmény okát az éter összenyomhatatlanságában vagy legalább is abban kereste, hogy az éter összeszorításának ellenálló erő túlnyomólag nagy az oldalagos kitérésnek ellenálló erőkhöz képest. Később más fizikusok, kik az éter összenyomhatatlanságát rugalmasságával s folyós természetével összeegyeztetni nem igen tudták, fiziológiai okokban kerestek kivezető útat, a mennyiben azt tételezték föl, hogy az ideghártya csak a transverzális rezgések fölvételére szolgáló szervekkel van ellátva. E föltevésnél nagyobb értéke van Cauchy, Eisenlohr stb. objektív vizsgálatainak, melyek szerint a longitudinális rezgések föllépnek ugyan, de erélyük a távolsággal oly gyorsan fogyatkozik, hogy

322

a fényforrástól igen csekély távolságokban sem képesek jelentős hatást előidézni.

Az imént jelzett nehézségek elenyésznek azon előnyökhöz képest, melyeket a transverzális rezgések elve tényleg nyújt. Itt csak azt akarjuk még megjegyezni, hogy ez elvvel a hullám-elmélet új hipothézissel nem terheltetett, mert hiszen ez az elv csak egy kiszorított másik elv helyébe lépett. A természetes fény tulajdonságairól is könnyen számot adhatunk, ha azt úgy képzeljük, hogy számtalan síkban polározott rezgéseknek gyors egymásra következéséből áll, minélfogva a polározódás nem is a különböző rezgések összetételében, hanem inkább szétválasztásukban áll. Az egymásra merőlegesen s egyenes vonalban polározott sugarak kombináczióján alapuló elméletek s a kettős törés elmélete - mely tárgyakról a következőkben fogunk szólani - már magukban véve nyújtanak annyi biztosítékot Fresnel elvének elméleti realitása iránt, semhogy ahhoz a jelenleg gyakran használt, de csak utolsó esetben használandó tételhez kellene folyamodnunk, mely szerint valamely hipothézis mindaddig jó, míg a tapasztalati tények egyikével sem jő ellenmondásba.

IV.
A körös polározódás.

A transverzális rezgések elvének elméleti értéke a legvilágosabban kitűnt ez elv geniális szerzőjének azon vizsgálataiból, melyek ez elv fejlesztését czélzó törekvéseivel karöltve jártak.

Fresnel a fénysugarat, mely kettős töréssel már polározva volt, átlátszó tükör vagy víz fölületével visszaverette, s a visszavert sugarat mészpátkristálylyal megvizsgálta. Ekkor azt tapasztalta, hogy az most is úgy van polározva mint a visszaverődés előtt, de a polározódás eredeti síkja megváltozott, kivéve azt az esetet, midőn a polározódás eredeti síkja a visszaverődés síkjával párhuzamos vagy erre merőleges volt, mert ekkor a visszavert sugaraknak csakis intenzitása változott.

323

Ez utóbbi körülmény alapján - tekintettel a Malus törvényére - föltehető volt, hogy bizonyos síkban polározott sugár egymásra merőleges két síkban polározott s egyenlő fázissal bíró sugarak eredőjeként tekinthető. Evvel közvetetlenül meg volt magyarázva, hogy miért követi a polározott sugár szétoszlása (egy rendes s egy rendkívüli sugárra) a Malus törvényét.

Fresnel e kísérletben fölismervén azt a változatosságot, melyet a visszaverődés a polározódás tüneményeiben előidézhet, a polározott fény teljes visszaverődését s a fémek felületéről való visszaverődését kezdette tanúlmányozni. Az első nevezetes eredmény az volt, hogy a polározott fény teljes visszaverődéssel a beesési szög nagyságához képest többé-kevésbbé polározatlan lesz, azaz a mészpáttal különböző és változó intenzitású két nyalábra osztható a nélkül, hogy e nyalábok egyike vagy másika a kristály bizonyos állásánál elenyésznék. Úgy látszott tehát, mintha e fény természetes fény volna, mely csak olyan részletes-forma polározódást szenvedett, a minő az, mikor a természetes fény a visszaverődés által a polározódás szögétől eltérő szög alatt részletesen polároztatik. De ez a polározatlanított fény mégsem tartalmazott semmi természetes fényt, mert ugyanazon beesési szög alatt, de merőleges síkban létesített második teljes visszaverődéssel ismét polározott fénynyé vált. Fresnel továbbá megmutatta, hogy az üveg előidézte visszaverődésnél legalább is két, de rendszerint három teljes visszaverődés idézhet elő teljes polározatlanítást, azaz olyant, melynél a polározatlanított sugár a mészpáttal minden körülmény között egyenlő intenzitású két nyalábra osztatik; azonban az ilyen teljesen polározatlan fényben nyoma sincs a természetes fénynek, mert ugyanannyi számú teljes visszaverődéssel ismét teljesen polározható s különben is két kiegészítő színű nyalábra oszlik, ha először valamely kettőstörő kristálylemezen s ezután a mészpáton vezettetik át.

E színeket, melyek a színes polározódás közönséges színtüneményeitől elütnek, Fresnel egy új tétel segítségével

324

magyarázta; ugyanis azt a tételt állította föl, hogy a polározatlanított fény két polározott nyaláb kombinácziójából ered, mely nyalábok egyike a beesés síkjában, a másik pedig, az erre merőleges síkban van polározva s az egyiknek rezgései a másikéihoz képest egy-negyed hullámhoszszal el vannak késve. Ez összetételből a mechanika törvényei szerint mármost az következik, hogy az éterrészecskék körmozgásnak, azaz körös rezgéseknek vannak alávetve, minélfogva a polározatlan fény helyesebben körben polározott fénynek nevezendő. Ezek után könnyű belátni, hogy a teljesen polározatlanított fény mészpáton átvezetve miért oszlik két egyenlő intenzitású nyalábra, bármi légyen is a főmetszet helyzete. Ugyanis a mészpát a fényt egymásra függélyes két sík szerint bontja föl, s bármilyen légyen is máskülönben e két sík helyzete, ha egyenlő intenzitású s egymásra függélyesen polározott két sugár egyszerre megy át a mészpáton, mindig egyenlő intenzitású két komponenst kell előidéznie. Mivel továbbá a körös rezgést egynegyed hullámhossznyi útkülönbség idézi elő, nyilván való az is, hogy ha azt az eljárást, mely az egyenes vonalú rezgéseket körös rezgésekké változtatta át, még egyszer ismételjük, az útkülönbség a hullámhossz két-negyede, tehát a rezgések összetételének törvénye szerint az eredmény ismét egyenes vonalú, de az eredetire merőleges rezgés leend.

Malus eleintén azt hitte, hogy a fémek előidézte visszaverődés polározódást sohasem eredményez. Később észrevette, hogy eme visszaverődésnél is van bizonyos beesési szög, melynél a visszavert sugarak részletesen polároztatnak, de nem bírta a teljesen polározott s ezután fémmel visszavert sugarat egy második fémes visszaverődéssel előtűntetni. Fresnel megmutatta, hogy a fémes visszaverődés a polározott fényt részletesen polározatlanítja, hacsak a polározódás síkja a beesés síkjával nem párhuzamos vagy erre nem merőleges; továbbá megmutatta, hogy a fény olyan mint a teljes visszaverődés módosította fény. A fémes reflexiót tüzetesebben Brewster és Neumann tanulmányozták.

325

A kísérletek módosításával Fresnel oly eredményekre jött, melyek, épen úgy mint az eddigiek, a transverzális rezgések elméletének fejlesztéséhez új tényeket szolgáltattak. Ez eredmények legnevezetesebbike az a találmány volt, hogy a polározatlanított fénynek két faja van, melyek különféle színeket eredményeznek, ha azokat kristálylemezen s ezután mészpáton átvezetjük; továbbá ha e két polározatlanított (körben polározott) fényt kombináljuk, polározott (egyenes vonalban polározott) fény ered, s e fény polározódása síkjának helyzete az alkotó sugarak útkülönbségétől függ. E szerint bizonyos számú kettőstörések és teljes visszaverődések által valamely polározott sugár átalakítható egy másik polározott sugárrá, melynek polározódási síkja az eredeti sugár síkjával tetszésszerinti szöget képezhet, tehát mintegy a kvarcznak s némely folyadéknak forgató képességét utánozhatjuk. Ez által a forgató képesség is a transverzális rezgések mechanikájára vezettetett vissza, mert ha valamely rezgő molekula a kört két ellenkező irányban futhatja be, akkor a rezgések összetételének törvényei szerint a két körrezgés kombinácziója egyenes vonalú rezgést ad, mely rezgés iránya ama sebességektől függ, melyekkel a két körrezgés az illető közegben végbemegy.

Fresnel mindezeknél a kiváló vizsgálatoknál nem annyira a transverzális rezgések elméletileg szigorú kifejtését, mint inkább az elméleti fejtegetésekhez megkívántató kísérleti alap megszerzését tartotta szem előtt. Innét van, hogy e csoportba tartozó művei kísérleti jelleműek valának.[556] Egészen máskép áll a dolog Fresnel műveinek harmadik csoportjával, melyben a kettőstörés elméletét tárgyalja; itt a kísérleti elem háttérbe szorult s a transverzalis rezgések elve a vizsgálatok kiinduló pontjává lőn.

326

V.
A fény kettőstörése.

A kettőstörés elmélete, mely az optika legáltalánosabb törvényét volt kifejtendő, volt az a feladat, melyen a Fresnel szelleme legfényesebb diadalát aratta.

Az erre a tárgyra vonatkozó történelmi előzmények sokkal kisebb körre szorúlnak ugyan, mint Fresnel egyéb optikai műveiben, azonban a tárgynak az elméleti fizika egyéb ágaira is kiható jelentőssége arra kényszerít, hogy ezeket az előzményeket is áttekintsük.

Huyghens a kettőstörés tüneményeit a mészpáton kívül még a kristályos kvarczban ismerte. Úgy látszik, hogy e tünemények alapos és tágas körű fölismerése a hullámelmélet további sorsához volt kötve, mert ez elmélet újjászületéseig e tünemények egészen parlagon hevertek. Wollaston és Malus vizsgálatai mindössze is csak a Huyghens-féle szerkesztést igazolták. De midőn a Malus találmányai a figyelmet a polározódásra vonták, a kettőstörés is csakhamar magára vonta a búvárok méltó figyelmét. Malus a kettőstörést két új anyagon, a bariumszulfidon és az arragoniton ismerte föl s megközelítőleg megmérte. A színes polározódás feltalálása a kettőstörés fölismerésére igen kényelmes módszer lévén, a kettőstörő kristályok száma gyorsan szaporodott. Ugyancsak a színes polározódás tüntette föl, hogy bizonyos kristályoknál a kettőstörés tüneményei nem csupán egy, hanem két tengely körül is részarányosak lehetnek. Ennélfogva Biot a kettőstörő anyagokat két csoportba, az egy- és a kéttengelyű anyagok csoportjába osztotta; mindegyik csoportban ismét két alosztály volt a szerint, a mint az egy vagy két tengely a rendes sugárra attraktív vagy repulzív hatást gyakorolt.

327

A kettőstörés tüneményeinek általánosodásával az elméleti nehézségek ugyanabban az arányban szaporodtak. Az addigi elméleti ismeretek csupán az egytengelyű közegekre vonatkoztak; Huyghens a mészpátban két hullámfölületet, egy gömbös s egy ellipszises fölületet vett föl, de e hullámok keletkezésének, valamint a közöttük fönnálló s kísérletekkel igazolt összefüggésnek okát föl nem derítette. A kettőstörés elméletének levezetését czélzó első kísérlet a Laplace-é volt.[557] Laplace elmélete a legkisebb működés elvéből indúlt ki, mely elv a vonzó és taszító erőknek alávetett pont mozgására mindig sikerrel alkalmazható. Laplace föltette, hogy a fénymolekulákra gyakorolt hatás függ a fénysugarak irányától, azaz a molekulák tengelye és az optikai tengely képezte szögtől s arra az eredményre jutott, hogy a rendes sugár molekuláira gyakorolt hatás állandó, holott a rendkívülinek molekuláira gyakorolt hatás az előbbenitől egy, az optikai tengely és sugár képezte szög cosinusának négyzetével arányos értékkel különbözik. Young volt az első, ki a kettőstörés tüneményeiről a hullámelmélet segítségével akart számot adni. Young a Laplace elméletéről azt jegyezte meg, hogy ha a kettőstörés törvényeit vonzó és taszító erőkkel akarnók levezetni, akkor ugyanavval a joggal a levegőben terjedő s a víz által megtörött hangról is el lehetne mondani, hogy ez a levegő által taszíttatik, a víz által pedig vonzatik, s ez oknál fogva észszerűbbnek tartotta, hogy a kettőstörést a hullámelmélet segítségével magyarázza. "Laplace nagyon helyesen jegyzi meg, mondja Young, hogy a természet a kettőstörés tüneményeiben, épen úgy mint az asztronómia tüneményeiben, a köralak után az ellipszisalakot választotta, csakhogy az asztronómiában tudjuk, hogy miért választotta a természet ezeket az alakokat,... de a kettőstörés elméletében nincs okunk az e fajta egyszerűsítések fölvételére. Azonban Huyghens elvei a nehézséget elhárítanák, ha föltennők azt, a mi a lehető föltételek legegyszerűbbike: hogy a hullámokat tovaterjesztő közeg meghatározott irányban inkább összenyomható, mint az erre merőleges

328

irányokban, mintha csak kevésbbé rugalmas anyaggal összekötött s egymással párhuzamos igen nagy számú lemezekből volna összetéve. A kristály atómjainak ilyetén elrendezését elképzelhetjük, ha a kristályt fa- vagy csillámdarabbal hasonlítjuk össze. Chladni azt találta, hogy skótfenyűből faragott rúd rostjainak ferdesége a hang sebességét az 5:4 viszonyban csökkentette. Nyilván való tehát, hogy a fadarab a rezgéseket ovális hullámokban terjesztené tova, azonban kimutatható, hogy e hullámok valóban ellipszisek, ha a test sík és párhuzamos rétegekből és kevésbbé rugalmas anyaggal összekötött s egymástól egyenlő távolságokban álló rostokból van alkotva, s e mellett fölteszszük, hogy a rostok rendkívül vékonyak...[558]

Young ezután mathematikailag is kifejtette, hogy az ilyen szerkezetű közegben gömbhullámok nem terjedhetnek, s hogy az oly közegben, mely egy tengely körül részarányos szerkezetű, a hullámfölület csakis forgás-fölület, még pedig, ha a sebesség-különbségek nem nagyok, csakis forgás-ellipszoid lehet.

Látni való, hogy a Young a helyes útat nagyon megközelítette, azonban a kérdés legkényesebb részét, hogy a rugalmasság különfélesége miért idézi elő a sugarak szétválasztását, nem is érintette.

Fresnel a nehéz kérdés megfejtését szintén csak általános észrevételekkel kezdette meg. Eszméinek magvát már a Considérations mécaniques sur la polarisation de la lumière czímű értekezésben terjesztette elő. Fresnel fölismerte, hogy a kérdés megfejtése a longitudinális rezgésekkel végre nem hajtható; nézetei a következőkben foglalhatók össze: a kristályra eső fénysugár rezgései rugalmas visszahatásokat szülnek, a melyek a sugár tovaterjedését idézik elő. E visszahatások nemcsak a sugár transverzális rezgéseitől, hanem a rezgések síkjának hely-

329

zetétől is függnek. Ha a visszahatás a rezgések síkjába esik, ez a sík változatlan fekvésű marad s a fénysugár eredeti polározódását megtartva s a kisérlettel megállapított sebességgel fog tovaterjedni. Azonban könnyű belátni, hogy a rugalmas visszahatás általában nem fog eleget tenni e föltételnek. A kristályoknak az optikai tengely körüli szimétriája azt látszik mutatni, hogy a rezgések vagy a főmetszetben vagy erre függélyesen mennek végbe. Minden más rezgés úgy tekinthető mint a főmetszettel párhuzamos s erre függélyes rezgések eredője, tehát ilyen rezgésekre szét is bontható, és ha ezek az elemi rezgések külön-külön sebességgel terjednek, a különbözőleg törött két sugár keletkezése meg van magyarázva.

Fresnel, hogy a rendes sugár keletkezését az egytengelyes kristályokban megmagyarázza, elfogadható okokkal támogatja azt a föltevést, hogy a tengelyre függélyes rezgések minden irányban egyenlő sebességgel terjednek. Ily körülmények között, (föltéve, hogy a rezgések függélyesek a polározódás síkjára) a kristály főmetszetében polározott beeső fény mindig ugyanavval a sebességgel terjedő rezgéseket hoz létre, ellenben a főmetszetre függélyesen polározott fény, vagyis a rendkívüli sugár, változó sebességgel terjed; de épen, mivel a rezgések transverzálisak, a főtengely irányához közeledő sugarak rezgései arra törekszenek, hogy a tengelyre függélyesekké váljanak, s ha végre a sugarak iránya a tengelyével összeesik, a rendkívüli sugarak rendesekké válnak.

Azonban mindez csak az egytengelyes közegekre vonatkozik. Igaz ugyan, hogy Fresnel kortársai a kéttengelyes kristályokban is fölvettek rendes sugarakat, tehát föltették, hogy azokban is van bizonyos irány, mely körül a kristály szerkezete részarányos, ha tehát Fresnel kevésbbé körültekintő, azt hihette volna, hogy a kettőstörés általános elveit már feltalálta: azonban a kéttengelyes kristályok külső alakjai, fizikai tulajdonságai, főképen pedig a színes polározódás tüneményei arra indították Fresnel-t, hogy a rendes sugár létezését a kéttengelyes

330

kristályokban tagadja. A Fresnel fölhozta okok kevés elismerésre találtak, de midőn egymásra tett két topázprizmával kísérletileg is kimutatta, hogy rendes sugár nem keletkezik, többé nem lehetett kételkedni, hogy a kéttengelyes kristályok kettőstörése egészen más törvényeknek hódol, mint az egytengelyeseké.[559]

A rendes sugár hiányának bebizonyítása a feladat megfejtése elé nehéz akadályokat gördített ugyan, de egyszersmind rámutatott az útra, melyen a megfejtés lehetővé vált. Világossá lett, hogy a kéttengelyes kettőstörés törvényei nem vezethetők le az egytengelyes törvényeiből (miként ezt Young megkísértette), mert az egytengelyes törés oly elemet foglal magában, mely a kéttengelyesből teljesen hiányzik; nem lehetett többé kétség abban, hogy a kéttengelyes törés önálló alapelvekből kiinduló elméletet kíván meg, mely elméletnek bizonyos specziális esetekben az egytengelyes törésnek törvényeit magában kell foglalnia; tehát olyan hullámfölületet kellett keresni, mely egymásra függélyes három tengely körül részarányos s mely fölület két tengely egyenlőségének esetében a Huyghens-féle rendszert, a gömböt s a forgás-ellipszoidot foglalja magában. Ez a körülmény arra utalt, hogy a keresendő fölület legalább is negyedfokú, mert a mondottuk specziális esetben egyenletének a gömb s a forgás-ellipszoid egyenletére kell hogy szétszakadjon; de mivel a kéttengelyes törésnél egyik sugárnak sincs valami specziális jelleme (mint példáúl a rendes sugárnak az egytengelyes törésnél), azt is előre lehetett várni, hogy a keresendő fölület csak egy egyenlet, azaz nem két tényezőre bontható egyenlettel leend képviselve. Miután valamely közeg optikai tulajdonságai a legszorosabb összefüggésben vannak a hullámfölülettel, ennek meghatározása volt a kettőstörés

331

elméletének főfeladata; e fölület ismerete által a törés törvényeinek is birtokában vagyunk.

Most ismerjük azt a nagy feladatot, melyet Fresnel magának kitűzött s fényes sikerrel megoldott. Nem marad egyéb hátra, mint hogy előtűntessük e nagy munka módszerét, a minél persze csak az elvies momentumokra fogunk szorítkozni, mert Fresnel módszerének beható ismertetése munkájának reprodukcziója nélkül aligha volna keresztül vihető.

Fresnel a hullámfölület meghatározásában az induktív útat követte, s csak, miután az így kapott eredményeket kísérletileg igazolta, csak ekkor fogott a kettőstörésnek tulajdonképeni mechanikai elméletéhez. Munkájának ez a menete világosan kitűnik azon irataiból, melyeket a végleges eredményről számot adó munkája közzététele előtt állított össze.

A hullámfölület föltalálását, e lehetetlennek látszó feladatot, Fresnel az által tette lehetővé, sőt bizonyos tekintetben egyszerűvé, hogy nem magát a hullámfölületet, hanem ennek érintő síkjait vette figyelembe, tehát nem az egy középpontból kiinduló sugaraknak, hanem a sík hullámoknak terjedését tanúlmányozta.

A hullámok terjedésének elve segítségével geométriai úton kimutatható, hogy a hullámfölület nem egyéb, mint burkolója mindazoknak a különböző irányú síkhullámoknak, melyek egy bizonyos időpontban ugyanabból a középpontból indúltak ki s egyenlő idő alatt terjedtek tova. Evvel a hullámfölület meghatározása vissza van vezetve a síkhullámok sebességének fölkeresésére; ha e sebességeknek, illetve a közöttük fönnálló viszonynak geométriai törvénye már föl van találva, akkor a feladat tisztán algebraivá válik s csak annyiban okozhat nehézséget, a mennyiben a burkoló fölület meghatározása járhat nehézséggel.

Fresnel a sebességek közötti viszonyt a rugalmassági ellipszoid segítségével kereste föl. Ugyanis föltette, hogy a kéttengelyes közegekben az éter rugalmassága sem nem minden

332

irányban ugyanaz, mint a homogén közegeknél, sem pedig egy tengely körül sem részarányos, mint az egytengelyes kristályoknál. Az utóbbiaknak optikai tulajdonságaira alapított általánosítások útján Fresnel arra az eredményre jött, hogy a kéttengelyes kristályokban a rugalmasság változásai előtüntethetők egy háromtengelyes ellipszoid-dal; a közeg tehát nem egy, hanem egymásra merőleges három tengely körül részarányos. A sebességek viszonyát már most a következő szabálylyal határozta meg: az ellipszoid középpontján átvetett sík az ellipszoidot mindig ellipszisben metszi; ha ezen ellipszis középpontján a metszet síkjára merőlegest emelünk s e merőlegesre a metszet nagy- és kistengelyének hosszúságát felrakjuk, akkor e hosszúságok a merőlegesnek irányában terjedő két sugár sebességeit képviselik. E tétellel a síkhullámok helyzete meg van határozva s csak burkoló fölületük keresendő.

A feladat eme részében fölmerülő nehézségeket Fresnel csak részben küzdötte le; a síkhullámok sebességeinek geométriai törvényét felállította ugyan, de a hullámfölület egyenletét csak az által kapta, hogy azt a priori negyedfokúnak tételezte föl, s a benne előforduló állandókat oly módon számította ki, hogy azok eleget tegyenek bizonyos föltételeknek, melyeket az egymásra merőleges három szimmétria-tengelyre merőleges síkhullámok tulajdonságaiból vezetett le. Teljes szigorúsággal Ampère hajtotta először végre a számítást; Ampère eljárását Senarmont egyszerűsítette.

A hullámfölület s evvel a kettőstörés általános törvénye is föl lévén találva, Fresnel mindenek előtt azon volt, hogy a kapott eredményt kísérleti úton igazolja. A topázprizmákkal végrehajtott kísérletek eredményei, valamint a Biot levezette szabályok a Fresnel törvényében magyarázatukat lelték, s az új kísérletek eredményei is a törvénynyel a legszebb összhangzásban voltak; az optikai tengelyek tulajdonságai s a tünemények természetére levő befolyásaik a legtisztább színben tűntek elő.

333

Miután a tapasztalati tények minden tekintetben megegyeztek a törvénynyel, Fresnel teljesen meg volt győződve arról, hogy valóban helyes törvénynek jutott birtokába. A feladat indukcziós úton meg levén fejtve, nem maradt egyéb hátra, mint hogy munkáját betetőzze, azaz a törvény mechanikai elméletét levezesse.

E munkáját többé-kevésbbé valószínű négy hipothézisre alapította, melyek azonban a szigorú kritikát nem igen állják ki. Először is kérdéses marad, vajjon a longitudinális rezgések hiánya az éter összenyomhatatlansága mellett bizonyít-e, miként ezt Fresnel hipothézisei föltételezik; továbbá ha az éter-molekulák közötti tért oly nagynak veszszük, hogy e térhez képest a molekulák mathematikai pontoknak tekinthetők, akkor nincs indokolva, hogy a molekulák kölcsönhatásai miatt föllépő erőknek csak a hullám síkjával párhuzamos alkotóját képzeljük hatályosnak (harmadik hipothézis); mert a kölcsönhatás a térben bármelyik irányra kiterjedhet. A mi pedig azt a föltevést illeti, hogy a síkhullám rezgéseivel fölébresztett rugalmasság arányos az egyes molekula rezgéseivel fölébresztettel (második hipothézis), erre nézve Cauchy kimutatta, hogy ez minden tekintetben téves, tehát nem bizonyos, hogy a rezgések merőlegesek a polározódás síkjára (első hipoth.); a kettőstörés tüneményei pedig nem döntik el, vajjon a rezgések a polározódás síkjára merőlegesek-e vagy evvel párhuzamosak-e. Fresnel a nagy feladat mechanikai részét nem fejtette meg úgy, a hogy ő maga is akarta, mert czélját, hogy a kettőstörés elméletét a priori vezesse le, nem érte el. A fődolog azonban az, hogy a kettőstörésnek Fresnel megállapította törvényei meg nem ingathatók, mert nemcsak hogy a kísérleti eredményekkel valának teljes összhangban, hanem még új tüneményeknek elméleti úton való fölfedezését tették lehetővé. A Hamilton által feltalált s a Lloyd által kísérletileg utólagosan igazolt kúpos refrakczió csupán a Fresnel-féle hullámfölület tüzetesebb megvizsgálásának eredménye volt; e találmány nem kevesebb hatá-

334

lyossággal erősítette meg a kettőstörés elméletét, mint a Neptun fölfedezése a gravitáczióét. Ha Fresnel a fényes eredményt megérheti, e fölött érzett öröme fáradságának bizonyára legszebb jutalma lett volna.

A kettőstörés elméletének problémája Fresnel munkáival meg volt fejtve s csak az a teendő maradt hátra, hogy Fresnel elméletében még előforduló nehézségek lehetőleg eltávolíttassanak. E feladattal első rangú fizikusok és mathematikusok foglalkoztak. Cauchy (1829) a kettőstörés elméletét minden hipothézis nélkül fejtette ki s csak azt a nyilvánvaló alapelvet vette föl, hogy valamely rugalmas közegben csak azok a síkhullámok terjedhetnek akadály nélkül, melyeknek rezgései a molekulák elmozdulásával párhuzamos erőket szülnek. Cauchy elméletéből nemcsak az tűnt ki, hogy a Fresnel-féle hipothézisek nem szabatosak, hanem még az is, hogy fölöslegesek, mert ha Cauchy elméletéből Fresnel törvényeit le akarjuk vezetni, oly föltételeket kell fölállítanunk, melyeket sem ez az elmélet, sem pedig a fizikai tények meg nem kívánnak. Azt persze nem kell felednünk, hogy midőn Cauchy foglalkozott a kettőstörés elméletével, a tulajdonképen feltalálandó dolgot már Fresnel feltalálta volt.

Az elméleti vizsgálatoknak Fresnel munkájával megkezdett sorozata nem sokára kilépett a szűkebb értelemben vett optika köréből; Cauchy munkái óta a kettőstörés elmélete a rugalmasság elmélete legfontosabb ágainak egyikévé lett: Green, Lamée, Beer és Plücker vizsgálatai, melyek után még számos hasonnemű dolgozat következett, Fresnel teremtő szellemének mindmegannyi hirdetői.

Fresnel művének még csak külső sikeréről akarunk megemlékezni. Fresnel a kettőstörést tárgyaló emlékiratát[560] 1821 november havában terjeszté az akadémia elé. A mű (mely-

335

hez két toldalék és egy kiegészítő jegyzet volt csatolva) megbírálás végett kiadatott egy bizottságnak, melynek tagjai Ampère, Arago, Fourier és Poisson valának; a jelentést Arago terjeszté be az 1822 aug. 19-iki ülésen. Arago, valószínűleg azért, hogy fölösleges vitáknak elejét vegye, a mű elméleti részéről keveset szólott, de annál inkább kiemelte kísérleti részét s különös súlyt fektetett arra az állandó összhangra, mely az észlelet s Fresnel általános törvénye között fönnáll. Az akadémia egyhangú helyesléssel fogadta a jelentést, melynek fölolvasása után Laplace nyilvánosan üdvözölte a nagy munka szerzőjét, ki feltalálta azt a törvényt, melyet a legjelesebb fizikusok hasztalanúl kerestek, s nyíltan kijelentette, hogy e vizsgálatokat többre becsüli mindannál, a mi már jó idő óta az akadémia elé terjesztetett.[561]

Az emisszió-elmélet hívei Fresnel művével szemben keveset végezhettek. Fresnel-nek figyelemreméltó vitája csak Poisson-nal volt, de ez a vita az eszmék tisztázására nézve befolyás nélkül maradt, mert az az alaphibája volt, hogy a vitatkozók egymást vagy nem értették, vagy félreértették. A Poisson használta folyadék elnevezés, valamint a fényszálak (filet de lumière) folytonos kétértelműségre adtak alkalmat. "A kísérletek terén kevéssé jártas Poisson, mondja Verdet, mindent az analizis segítségével akart levezetni s gyakran azt sem vette észre, hogy kiinduló pontja fizikai lehetetlenség. Így példáúl a hullámok terjedését a folyadékokban avval a föltevéssel tárgyalta, hogy a folyadékok rugalmasságának a különböző irányokban különböző foka van, holott a folyadék elnevezés már is kifejezi a nyomásnak minden irányban való egyenlőségét, s miután ama helytelen hipothézis segítségével a hullámok alakját háromtengelyes ellipszoidnak találta, azt hitte, hogy már megczáfolta Fresnel elméletét, mely megkívánja, hogy a hullámfölületet negyedfokúnak tekintsük. Másrészről Fresnel,

336

nem mindig törődött az elmélkedés szigorúságával s miként Young, úgy ő is - bár jóval kisebb mértékben - nagyon is hajlandó volt, hogy bizonyítékot lásson minden indukczióban s minden analógiában, mely őt valamely új tünemény feltalálására vezette."[562]

VI.
A polározott fény visszaverődése és törése. - Az éterre vonatkozó vizsgálatok.

Fresnel utolsó nagy munkája, melyet 1823-ban terjesztett az akadémia elé, a polározott fénynek visszaverődés és törés okozta módosulásait tárgyalta.[563] Miként a kettőstörésre vonatkozó vizsgálatainál, úgy itt is arra törekedett, hogy a fénytünemények mechanizmusának kísérletekkel csak nehezen megállapítható természetét derítse föl.

Young volt az első, ki a visszavert s a megtörött fény mennyiségét meghatározni akarta, csakhogy ő a merőleges beesés különös esetére szorítkozott. A visszaverődést és a törést két rugalmas golyó ütközésével vonta párhuzamba: a beeső sugár az ütő golyó az ütközés előtt; a visszavert sugár ugyanez a golyó az ütközés után; a megtört sugár pedig az eredetileg nyugvó golyó. A kapott eredmények, melyek, mint különös esetek; a Fresnel elméletében foglaltatnak, figyelemreméltók annyiban, a mennyiben levezetésükre az eleven erők megmaradása elvét használta, mely elv alkalmazására a mondottuk analógiával vezéreltetett.[564]

Fresnel a visszaverődés és törés okozta módosulásokat meghatározandó, föltette, hogy a rezgések transverzálisak s a polározódás síkjára függélyesek, továbbá az eleven erők megmaradása elvén kívül még két külön föltevésre támaszkodott.

337

Az első föltevés szerint a mozgás a két közeget elválasztó fölület mindkét oldalán folytonos, a második szerint pedig a törésegyüttható arányos az éter sűrűségének négyzetgyökével. Az első föltevés azon a mechanikai elven alapszik, hogy a mozgás folytonosságát csak végtelen nagy rugalmas erő szakíthatná meg; a második föltevés egyszerű folyománya a törés okait kifejező hipothézisnek.

Fresnel elmélete csak az izotrop közegekre alkalmazható s az imént elősorolt elvek felhasználásával kapott eredmények a kísérleti eredményekkel teljesen összevágnak, ha a fény a beesés-síkban van polározva. Ha ellenben a beesés-síkra függélyesen van polározva, akkor az elmélet s a tapasztalás között az összhang csak akkor jön létre, ha a folytonosság elvét bizonyos megszorító föltételeknek vetjük alá, s ekkor az Arago és Brewster törvényei, melyek szerint a visszavert s a megtörött polározott sugarak intenzitásai egyenlők, Fresnel általános képleteiből különös esetekként következnek s a polározott fény módosulásai is magyarázatukat lelik. Végre, támaszkodva a már 1816-ban végrehajtott kísérletekre, Fresnel még a teljes visszaverődés elméletét is kifejtette.

Fresnel visszaverődés- és törés-elmélete ugyanazon kritikai szempont alá esik, mint a kettőstörés elmélete. Az eredmények kifejezik ugyan a kísérleti törvényeket, de a levezetés módja és alapelvei (bár ezek itt nem tévesek, mint a kettőstörésnél alkalmazottak) nem oly tiszták, hogy az egész elméletet az optikai tünemények mechanizmusának hű képeül lehetne tekinteni. Az elmélet hiányossága különösen a teljes visszaverődés törvényeit kifejező képletekből (melyekben képzetes tagok is vannak) tünik ki. Valamint a kettőstörésnek, úgy a visszaverődésnek és törésnek elmélete is a Fresnel-éitől eltérő elvek alapján nehézségek és megszorítások nélkül vezethető le. Neumann elmélete, mely a polározódás síkjával párhuzamos rezgések elvéből indúlt ki, az eleven erők s a folytonosság tételét alkalmazva korlátozó föltételek nélkül vezet a

338

probléma megfejtésére s kettőstörő közegekre is alkalmazható, holott Fresnel elmélete csak izotrop közegekre szorítkozik.

A fény aberrácziójának tüneményeit s általában a fényt terjesztő közeg gyors elmozdulásaiból eredő tüneményeket Fresnel az éter szerkezetére és eloszlására vonatkozó tanulmányok kiinduló pontjává tette.[565] 1817-ben azt a merész hipothézist állította föl, hogy a mozgó testek a bennük foglalt éternek csak egy részét, azaz a tényleg meglevőnek s az ugyanakkora üres (azaz súlyos anyagot nem tartalmazó) térben levőnek különbségét viszik magukkal. Föltéve, hogy a térfogategységben foglalt éternek összes mennyisége arányos az illető közeg törés-mutatójának négyzetével, a mondott különbség arányos a közeg törés képességével, s ez által a törő közegek gyors mozgásából eredő tünemények, melyek magyarázata nem csak az emisszió-, hanem a hullámelméletnek is tetemes nehézséget okozott, megmagyarázhatók. Fresnel föltevése szerint az éternek a súlyos testek mozgását akadályoznia kell: e következményt az asztronómiai észleletek, nevezetesen az üstökösökre vonatkozók, igazolják.

Fresnel hipothézise az aberrácziós tünemények nagy részét kimagyarázta ugyan, de a fizikusok jelentékeny része azt képzelvén, hogy a mozgó testtel együtt az összes éter is tovamozdúl, a hipothézissel sokáig nem akart megbarátkozni, míg végre Fizeau interferenczia-kísérletei annak döntő nyomatékot adtak. Hogy Fresnel maga is az éternek és a súlyos részecskéknek mechanikai közvetetlen kölcsönhatást tulajdonított, ez kitűnik iratainak egyes helyeiből, melyek szerint a fény és a hő abszorpczióját annak tulajdonította, hogy a fényhullámok eleven erejük egy részét a súlyos test molekuláinak átadják. A súlyos molekuláknak az éter mozgásával szemben elfoglalt szerepét a színszórás tüneményeiben nagyjelentőségűnek tulaj-

339

donította, s valóban Cauchy színszórás-elméletének elvei nem egyebek mint a Fresnel alapeszméinek bővebb kifejtései.

VII.
Világító tornyok. - Fresnel hivatalai és külső életviszonyai. - Halála.

Fresnel oly vizsgálatokat hajtott végre, melyek mindegyike egymagában elegendő volna, hogy szerzőjének a kiváló fizikusok sorában díszes helyet jelöljön ki. Ha meggondoljuk, hogy Fresnel munkái 1815-től 1826-ig terjedő, tehát aránylag igen rövid időszakban keletkeztek, e rendkívüli ember tevékenysége méltó bámulatba ejthet bennünket; az általa kivívott eredmények nem valának kedvezően összeműködő körülményeknek, vagy épen a szerencsés véletlennek eredményei, hanem a lángésznek ernyedetlen szorgalommal, következetességgel és öntudatossággal létrehozott termékei. Élénk öröm fog el bennünket, midőn azt látjuk, hogy e kiváló férfiú képes volt arra, hogy a tudományt rövid idő alatt a legszebb eredményekkel gazdagítsa, de épen szellemi munkássága idejének rövidsége másrészt fájó érzelmeket gerjeszt. Mennyit nyerhetett volna még a tudomány, ha Fresnel-nek e rendkívüli tevékenysége bárcsak még egy évtizedre kiterjedhetett volna; mily okok rövidítették meg tudományos pályafutását időnek előtte?

E kérdések elsejére feleletet nem adhatunk; felelet helyett oly sejtelmeknek kell tért engednünk, melyek csak a már létesített eredmények mérlegelésével nyerhetnek némileg konkrét alakot; azonban a második kérdésre megfelelnek Fresnel életviszonyai, melyekben feltalálhatjuk a pályafutását megrövidítő tényezőket.

Hogy Fresnel életének utolsó négy évében tudományos dolgokkal nem foglalkozott, ennek okát mindinkább hanyatló egészségi állapotának kell tulajdonítanunk. A folytonos munka testi erejére nem maradt káros befolyás nélkül; a kincseket, melyekkel a tudományt gazdagította, egészsége és korai halála

340

árán váltotta meg. Azonban hanyatló egészségén kívül még egy másik körülmény is hátráltatta tudományos tevékenységét: mérnöki tisztének is a legnagyobb buzgalommal és kitartással felelt meg. Már említettük, hogy 1818 tavaszán az Ourcq-csatorna műszaki munkálataihoz osztatott be, de itt csak egy évig működött, mert 1819 május havában a párisi kövezés fölügyeletével bízatott meg. Miután a technikai hatóságok belátták, hogy arra a mérnökre, ki az egész optikát ujjáalkotta, inkább megfelelő hivatalt kell bízni, Fresnel-t 1819-ben a világító tornyok ügyét vezető bizottság tagjává nevezték ki. Később e bizottság titkárává lett.

A világító tornyok fényerejének növelése magában véve sohasem vezetne a világító torony által elérendő czélhoz. A jeltűznek egyszerű égésénél a kisugárzott fénynek aránylag csak igen csekély része válik értékessé, mert a tenger színe felé haladó sugarak, mint a czélnak egyedül megfelelőek, a kisugárzott összes fénynek csak igen csekély részét teszik. Ennélfogva a sugaraknak egy irányba való konczentrácziója nélkül a világító torony czéljának meg nem felelhetne. Ezt már az ókoriak is belátták, mert ha az óvilág világító tornyairól ránk maradt meseszerű híreknek hitelt nem adunk is, e hírek legalább is a czélirányos törekvés régi voltáról tanúskodnak. A parabolás tükrök feltalálásával lehetővé vált, hogy a sugarak ugyanabba az irányba tereltessenek; a tükör gyújtópontjában levő tűznek sugarai mindannyian a tükör tengelyével párhuzamosan veretnek vissza, s hogy az ily módon összegyűjtött fény a tenger fölületének több pontját világítsa meg, a tükröt az optikai tengelyre függélyes tengely körül forgatni kellett. Ez az eljárás még azt az előnyt is nyújtja, hogy a hajósok, kik a torony tüzét csak egyes pillanatokban látják fölvillanni, a fölvillanások időközeiből magát a kikötőt is fölismerhetik, ha netalán az időjárás viszontagságai miatt magukat huzamosabb időn át nem tájékozhatták volna.

Az angolok nagyobb hatás reményében a tükröket lencsék-

341

kel helyettesítették, de a tapasztalás a tükrök mellett tanúskodott, s midőn Fresnel kezdett az ügygyel foglalkozni, mindenütt tükrök voltak használatban. Fresnel azonnal átlátta, hogy lencséket csak akkor lehetne sikerrel alkalmazni, ha méreteik rendkívüli mértékben nagyobbíttatnának. De mivel ily roppant nagy s e mellett hibátlan lencsék készítése legyőzhetetlen technikai nehézségekbe ütközik, a közönséges lencséket lépcsős lencsékkel (lentilles à échelons) helyettesítette. A nagyobb fényerősség elérhetése végett Fresnel és Arago alapos vizsgálatokat tettek még arra nézve, hogy miként lehetne a lámpák világító erejét fokozni. Fáradságuk eredménye egy új szerkezetű lámpa volt, mely több konczentrikus béllel égve, az Argand-féle legjobb szerkezetű lámpák fényét huszonötször múlta fölül. E lámpák, a lépcsős lencsékkel kombinálva, a legkitünőbb világító eszközök valának: az ilyen eszközökkel fölszerelt tornyok elseje a Gironde torkolata melletti volt, mely 1823-ban állíttatott föl. Fresnel rendszerének jóságát a tapasztalás igazolta; néhány év mulva az oczeán s a Földközi-tenger partjain számos tornyot szereltek föl Fresnel rendszere szerint. E tornyok fénye maradandó emlékeztetője ama hálának, melyre Fresnel a hajókázó nemzeteket lekötelezte.

Látni való, hogy Fresnel-nek tevékenységében találkozunk oly mozzanatokkal is, melyek kielégíthetik azokat is, kik valamely tudós munkálkodásában először is a "hasznot" keresik. Persze az, a ki ilyen rövidlátó elveknek nem hódol, Fresnel tevékenységének az imént jelzett ágát egészen másképen ítéli meg. "E szolgálatok alkalmával, mondja Verdet, bármily nagyok legyenek is, nem fojthatjuk vissza a sajnálkozás egy nemét. A lépcsős lencséket s a konczentrikus bélű lámpákat előbb-utóbb más mérnök is feltalálta volna, de csak Fresnel maga fejezhette volna be a forradalmat, melyet a tudományban megindított."[566]

342

Sajnos hogy az akkori hivatalos Francziaország nem tudta fölmenteni az anyagi gondok terhei alól a kiváló férfiút, kinek szellemi termékei a dicsőségére oly féltékeny nemzetének mindenha méltó büszkeségei fognak maradni. Szó sincs arról, hogy a szerény igényű Fresnel jövedelmeiből tisztességesen meg nem élhetett volna, de az életföntartáson kívül még egy magasabb czélt is tűzött földi élete elé. Mérnöki fizetése nem volt elegendő a költséges kísérletek kivitelére, minélfogva tudományos vizsgálatai vagyonát lassanként fölemésztették. Nem valami megörvendeztető kép az, midőn a híres fizikust látjuk, hogy miként törekszik terhes kötelezettségekkel járó hivatalok után, csak azért, hogy fáradságos úton megszaporított jövedelmeit a tudomány érdekeinek szentelhesse. 1819 és 1820 telén az Athenaeumban fizikai előadásokat tartott; 1821-ben pedig a politechnikai iskolán az ideiglenes examinatornak terhes és rosszul javadalmazott állomását foglalta el, s ezt 1824-ig megtartotta. E terhes hivatal Fresnel egészségét komolyan veszélyeztette s maga is azon volt, hogy hivatalát a tengerész-növendékek examinátorának akkoriban megüresedett állomásával cserélje föl. A konkurrensek tudományos érdemeit latba vetve, egy perczig sem lehetett kételkedni, hogy az állomást Fresnel fogja elnyerni. A miniszter, kitől az állomás betöltése függött, Fresnel-t, hogy véle személyesen megismerkedjék, magához hívatta, miből Fresnel barátai biztos győzelemre következtettek. Azonban a meghívásnak czélja csak az volt, hogy a miniszter Fresnel politikai érzületét kipuhatolja. Fresnel elveihez híven, royalistának vallotta magát, de nyiltan kijelenté, hogy az uralkodó frakczióhoz nem csatlakoznék. Ez őszinte nyilatkozatnak meg volt a maga következménye: másnap egy ismeretlen egyént neveztek ki a tengerész-növendékek examinátorává.

Az efféle viszontagságok Fresnel-t talán elcsüggesztették volna, ha kitünő férfiaknak, különösen pedig Arago-nak barátsága s a tudományos világ elismerése a csüggedésnek elejét nem veszi. Az akadémia, melynek tagjai közül legtöbben Fresnel-

343

nek tudományos ellenfelei valának, későn ugyan, de mégis lerótta elismerése adóját. Épen midőn az akadémia a kettőstörésről írt nagy emlékiratot elismeréssel fogadta, Delambre és Berthollet megszűntek élni. Ez által két tagnak helye, az egyiké a fizikai, a másiké a chemiai osztályban betöltendő volt. Két érdemes pályázó, Fresnel és Dulong, volt kiszemelve a Delambre helyére. Némelyek Dulong-ot a chemia osztályába Berthollet helyébe akarták választani, tehát úgy látszott, hogy Fresnel számbavehető vetélytárs nélkül fog maradni. Azonban mind Dulong, mind pedig az akadémikusok többsége a dolog efféle elintézését ellenezvén, Dulong és Fresnel között kellett dönteni. Mivel a fizikai osztály Dulong-ot munkái régibb keletére való tekintetből első helyre jelölte ki, e kiváló fizikus 36 szavazattal Fresnel 20 szavazata ellenében meg is választatott. Azonban már három hónap mulva, Charles halála következtében, ismét megürült egy hely, s most Fresnel az akadémia egyhangú szavazatával (1823 máj. 12) választatott meg.

Az akadémiai jövedelmek megkönnyítették ugyan a tudományos czélokra szánt kiadásai fedezését, de az anyagi gondoktól korántsem mentették föl. Az említettük sikertelen pályázat után a politechnikai iskolánál mint examinátor újra megkezdé működését. Az 1824-iki vizsgálatok annyira megerőltették, hogy egészségi állapotában veszélyes fordulat állott be. De a kötelességérzet s az önmegtagadás Fresnel-t egy pillanatig sem hagyták el s a javulás pillanatait egészen a világító tornyok ügyének szentelte. Csak 1827 eleje óta helyettesíté öcscse, ki később tényleges utódává is lett.

Fresnel bajain már a leggondosabb ápolás sem segíthetett. A nagyszellemű, de testileg már egészen megtört tudós orvosi tanácsára 1827 junius havában Ville d'Avray-be költözött, hol anyján és bátyján kívül egy Duleau nevű fiatal mérnök ápolta. Fresnel filozófushoz illő nyugalommal nézett a halál elébe, de anyját, kit megszomorítani nem akart, mindig a legjobb reményekkel biztatta. Duleau előtt gyakran tette a követ-

344

kező vallomást: "Bizony hosszabb életet kívántam volna magamnak, mert érzem, hogy a tudományok kiapadhatatlan aknájában még számos kérdés van, melyek megfejtése a közjót mozdíthatná elő s amelyeket talán sikerült volna megfejtenem."[567]

Fresnel erejének már teljes fogyatékán volt, midőn Arago meglátogatta, hogy a Royal Society megbizása következtében neki a Rumford-érmet átadja. Fresnel-t ekkor már minden a közeli halálára emlékeztette." Fogadja köszönetemet, így szólott Arago-hoz, a miért ön a megbízásnak eleget tett. Tudom, hogy ez önnek nagyon nehezére esett; mert ön bizonyára érezte, hogy a legszebb koszorú is csak jelentéktelen csekélység, ha azt egy barát sírjára kell letenni."[568]

Fresnel 1827 jul. 17-én, 39 éves korában, Ville d'Avrayben anyja karjai között halt meg.

Összes művei az addig kiadatlanokkal együtt a császári kormány rendeletére 1866-ban adattak ki.

Irodalom

Duleau, Notice sur Fresnel, Revue encycl. Paris, 1819-33. XXXIX.

Biogr. univ. et portative des contemporains

.

Biogr. universelle

(Fayolle czikke).

Arago, Not. Biogr. I.

Nouv. Biogr. générale

.

Verdet, Introduction aux Oeuvres d'A. Fresnel; Oeuvr. d'É. Verdet, (Not. et Mémoires) I.

345

BREWSTER

I.
Brewster ifjúsága és tanulmányai. - Első vizsgálatai. - Irodalmi vállalata és optikai munkája.

Sir David Brewster 1781 decz. 11-én Fedburgh-ban, Skótországban született. Atyja, James Brewster, a fedburghi iskolának (grammar school) igazgatója volt; kívánságára, Dávid a papi pályára készült. Azonban a mathematikai s a természettudományok iránti hajlamainak engedve, tanulmányainak egészen más irányt adott, bár ama szándékáról, hogy az egyházi rendbe lépjen, egyáltalában nem mondott le.

Tizenkét éves korában az edinburgi egyetemre ment, hol akkoriban a híres Robison a természettudományokat, Playfair pedig a mathematikai tudományokat tanította. E híres mesterek vezetése alatt igen gyors előmenetelt tett, s már 18 éves korában megkezdé optikai önálló vizsgálatait, melyekre a Young interferenczia-elmélete adott alkalmat. Bár a Young eszméi Angolországban nem találtak kedvező fogadtatásra, kellő hatás nélkül még sem maradtak. A figyelem az új tanra fordúlt s előle még a Newton elveinek legbensőbb tisztelői sem zárkózhattak el. A Newton iránt legbensőbb tisztelettel viselkedő ifjú Brewster is először a diffrakczióval, az optikának ama tüneményeivel foglalkozott, a melyekre a Young elvei közvetetlen vonatkozással voltak. Gondos kísérleteiből kétségtelenül kiderült, hogy a fénysugarak inflexiója független az azt létesítő testek

346

anyagi minőségétől s csakis a testek fölületének változásával módosúl. Ha igaz, hogy az ifjúkori első dolgozatok az illető búvárnak szellemi irányzatára maradandó befolyással vannak, akkor Brewster-t a Newton elvei iránti bizalmában már az első eredményei ingatták meg.

Brewster 1799-től 1804-ig Hornsby of Pirn kapitány családjánál nevelősködött s csak ezután avattatott a skót-egyház papjává. Első prédikáczióját 1804 márcz. havában tartotta az edinburgi Westkirkben, de papi hivatalt nem vállalt, hanem Diron ezredes családjánál ismét mint nevelő működött s ez állomásában 1807-ig maradt.

Brewster 1808-ban a The Edinburgh Encyclopaedia kiadására vállalkozott. Ez a mű, az angol tudományosság legszebb emlékeinek egyike, csak hosszú és fáradságos munka után fejeztetett be 1830-ban, s Brewster tollából számos eredeti czikket foglal magában. Brewster-nek szerény körülmények között végrehajtott vizsgálatai ekkor már nagy mértékben magukra vonták az edinburgi tudományos körök figyelmét s miután az aberdeeni egyetemen a doktori diplomát elnyerte, 1808-ban az edinburgi Royal Society tagjává választatott. Ugyanekkor az edinburgi egyetemen a Playfair lemondásával megürült tanszékre mint jelöltet Brewster-t emlegették. Ő maga azonban sokkal szerényebb volt, semhogy e tanszékre aspirált volna, különben is ily állásra még nagyon fiatalnak tartotta magát.

Brewster gyakran betegeskedvén, a papi pályáról véglegesen lemondott s ezentúl minden buzgalmát a kísérleti vizsgálatoknak szentelte. Tizenegy évi munkálkodásának eredményeit 1813-ban Treatise on New Philosophical Instruments czím alatt tette közzé. Ez a mű, melyet Brewster Playfair-nek ajánlott, szerzője tudományos hírnevét tágasabb körben alapította meg, mert a mellett, hogy az optikai műszerek (messzelátók, mikroszkópok, goniométerek, mikrométerek, stb.) leírását tartalmazza, egyúttal számot ad az ezekkel a műszerekkel végrehajtott új kísér-

347

letekről, melyek mindannyian az optika legfontosabb problémáira vonatkoztak. Brewster megállapította a Nap színképében levő színek arányát, midőn a színkép különféle törő anyagokkal idéztetik elő; továbbá meghatározta a különféle testek színszóró és törőképessegét s összeállította a törőképességek lajstromát, a legtökéletesebbet, mely addig megjelent. Brewster ugyancsak 1813-ban küldötte első értekezését (Some properties of light) a londoni Royal Societynek.

1814-ben tette első utazását a kontinensen. Bejárta Francziaországot és Svájczot, de hosszabb ideig csak Párisban és Genfben tartózkodott, mely városokban a fizikusokkal személyes ismeretségbe s közülök többekkel baráti viszonyba lépett; naplójában mindegyiket leírta s röviden jellemezte.

Brewster legkiválóbb érdemeit a polározott fényre vonatkozó vizsgálataival szerezte s ezekkel a Malus híres találmányaival megindított mozgalomban tevékeny részt vett s díszes helyet vívott ki magának azon elsőrangú fizikusok sorában, kik az optikai tünemények elméleti s kísérleti tanulmányozásával neveiket megörökítették. Kutatásainak eredményeit a Philosophical Transactions-ben s egyéb tudományos folyóiratokban 1813 óta évek hosszú során át tette közzé. Az optika terén tett minden új találmány magára vonta e fáradhatatlan búvár figyelmét s alig van az optikának ága, mely kutató szellemének egyetmást nem köszönhetne.

II.
A polározódás szögének törvénye. - Visszaverődés a fémek s a kettőstörő közegek fölületéről.

Malus azt találta, hogy a visszaverő fölületek, a fémek kivételével, a fényt polározzák és hogy az a beesés-szög, melynél a beeső fény teljesen polároztatik, vagyis a polározódás szöge, a visszaverő anyag minőségével változik, de eme változás törvényét, bár tüzetesen tanulmányozta a dolgot, föl nem találta.

348

E feladat megfejtése Brewster-nek volt fentartva, s ez a megfejtés kísérletező elmésségének legszebb emléke.

Hogy a polározódás szöge és az illető anyag törés-mutatója között bizonyos törvényszerű összefüggésnek kell fönnállania, ez már a Malus vizsgálataiból, melyek a visszavert és a megtörött sugár közötti benső összefüggést szembetünővé tették, nyilván kiderült. Brewster a törvényt 1815-ben megtalálta: a polározódás szögének tangense nem egyéb, mint az illető közeg törés-mutatója, ez az az ép oly egyszerű mint szigorú törvény, mely ugyanannak az egy anyagnak optikai két tulajdonsága közötti összefüggést fejezi ki.[569] Ha ezt a törvényt a törés-törvénynyel kombináljuk, még így is fejezhetjük ki: teljes polározódás esetében a visszavert sugár a megtöröttre függélyesen áll. Eme geométriai szemlélhetőséggel a törvény egyszerűsége még inkább szembetűnik.

Brewster törvénye nem volt valamely szerencsés véletlen szüleménye, hanem szigorú következetességgel végrehajtott kísérletek eredménye. Brewster 18 különféle anyagot vizsgált meg, s bár első kísérleteinél az elkövetett hibák 25-32 másodperczre rúgtak, tekintettel a kísérletek nagy számára, a törvény helyességét nem lehetett kétségbe vonni.

A Brewster megvizsgálta 18 anyag között előfordúl a levegő is, melyre nézve a polározódás szögét 45 fokúnak találta. Itt közvetetlen kísérlet nem volt végrehajtható, minélfogva Brewster indirekt módszerhez folyamodott, a légkör visszaverte napsugarakat vizsgálta meg. A megvizsgált anyagok között voltak még átlátszatlanok és kettőstörők is; ezekre nézve pedig a törés-mutatónak értelme, legalább a törvény megkívánta értelme nincs. Ennélfogva, bár a törvény helyességét kétségbe vonni nem lehetett, kísérleti szigorú bebizonyítását csak Seebeck 1830-ban végrehajtott kísérleteinek köszönhetjük.

349

Malus eleintén azt hitte, hogy a fémes visszaverődésnél polározódás egyáltalában nem jő létre. Azonban Brewster már 1813-ban, tehát öt évvel Malus találmánya után megmutatta, hogy ilyenkor is van polározódás, melyet egy kettőstörő prizmából s egy kristályos lemezből álló polariskóppal könnyen fölismerhetni. Brewster kísérleteiből továbbá kiderült, hogy nincs olyan beesés-szög, mely alatt a fémek visszaverte természetes fény teljesen polároztatnék, s hogy a visszavert fény olyan természetű, mint a beesés síkjában részben polározott fény; végre, hogy van egy bizonyos beesés-szög, melynél a visszaverés polározta fénynek mennyisége bizonyos maximumot ér el.

Biot megerősítette Brewster észleleti eredményeit s ezeket avval az észlelettel toldotta meg, hogy ha a polározódás egy egyedüli fémes visszaverődés után teljessé nem válik is, ugyanazon szög alatt ismételt visszaverődések azt teljessé tehetik. Biot, kinek kísérletező ügyességétől a fémes visszaverődés ügyében is sokat lehetett volna elvárni, elméleti nézeteivel helytelen irányba tereltetvén, e tárgyban egyéb kiváló eredményt nem talált.

A fémes visszaverődésről való ismeretek Brewster első vizsgálatai s Fresnel összehasonlító észleletei után elég hosszú időn át nem gyarapodtak s csak 1830-ban tett Brewster (a Phil. Transactions-ben) egy új dolgozatot közzé. Újabb észleletei a fémfölületeknek a rájuk eső polározott fényre gyakorolt hatásaira vonatkoztak s a saját és Fresnel ide vonatkozó első észleletei fonalán a lehető esetek mindegyikét tüzetesen megvizsgálta. Eredményei újabb bizonyítékai fizikai kitűnő érzékének, mert azokat a nélkül, hogy valamely elmélet fonalán haladt volna, vezette le; Jamin, Lenormant és Neumann vizsgálatai Brewster észleleteit elméleti szempontból is teljesen igazolták.

Fresnel visszaverődés- és törés-elmélete csakis az izotrop közegeket vette figyelembe; a kettőstörő közegek okozta visszaverődés tanulmányozása meg hátra maradt.

350

A kísérlet ezen a téren is megelőzte az elméletet, mert Brewster már 1819-ben közzétette idevonatkozó kísérleti eredményeit. Brewster a fényt egytengelyes s a sugarakat erősen törő repulzív kristályon verette vissza s azt találta, hogy a teljes polározódás szöge függ a beesés síkja és a főmetszet képezte szögtől; a polározódás szöge legkisebb vagy legnagyobb a szerint, a mint a beesési sík a főmetszettel párhuzamos vagy erre merőleges.

III.
Színgyűrűk kristálylemezekben. - Esetleges kettőstörés. - A kristályok optikai rendszere.

Míg Brewster a fény polározódására vonatkozó ismereteket számos vizsgálat által tetemesen bővítette, addig számos új találmányával az új vizsgálatoknak egész sorát nyitotta meg. Már 1813-ban észrevette ama gyönyörű színtüneményeket, melyek tengelyükre függélyesen metszett kristálylemezekben mutatkoznak, ha e lemezeken összehajló vagy széthajló polározott sugarak hatolnak át; észleleteit berill-, smaragd- és rubinlemezeken tette s a Treatise on New Philosophical Instruments czímű művében ismertette. Ha tehát az évszámot tekintjük, Brewster-t kell a chromatikus polározódás e különös fajának feltalálójáúl elismernünk. Mindazonáltal ez a találmány élénk vita tárgya volt, mert 1813 és 1816 között több fizikus, egymástól függetlenül, a Brewster-éihez hasonló észleleteket tett. Wollaston, mint már említettük, a színgyűrűket mészpátban 1814-ben látta; 1815-ben pedig Biot és Seebeck egymástól függetlenül találták föl a színgyűrűket. Minthogy ez időtájban a különböző országok tudósai között az érintkezés nagyon meg volt nehezítve, nehéz volna megállapítani, hogy ez észleletek mennyiben lehettek egymástól függetlenek. Ha azonban az egytengelyes lemezek színgyűrűire többen tarthatnának is igényt, a kéttengelyes lemezek komplikáltabb gyűrűinek feltalálása (1814-ben) egyedül Brewster-t illeti meg. Eme kompli-

351

káltabb gyűrűk elméletét Airy és Müller vizsgálatai tetőzték be.

Az esetleges kettőstörés Brewster-nek egy másik szép találmánya. Brewster észrevette, hogy némely egyszerűen törő anyag, ha nyomásnak vagy szorításnak tétetik ki, kettőstörővé válik. Első észleleteit 1815-ben közölte a Royal Societyvel s a következő években az e tárgyra vonatkozó tanulmányait a Philos. Transactions-ben tette közzé.

Eljárása eleintén nagyon egyszerű volt. Hogy a kocsonyás tömegeknek, nevezetesen a halenyvnek s asztalosenyvnek optikai tulajdonságait megvizsgálja, azokból szabályos darabokat metszett ki. E darabok a kettőstörésnek nyomát sem mutatták, de a mint azokat ujjai között összeszorította, erősen kettős-törőkké váltak. Ugyanis midőn egy ily darabot a polározó s az elemző közé tett s ujjaival összenyomott, élénk színeket látott; a nyomás fokozatos növesztésével a színek a színképi sorrendben következtek egymásra.

Most, midőn Brewster kísérleteit e czélra szánt külön eszközökkel ismételjük, ama kísérletek durva egyszerűségét elég sajátszerűnek találhatnók. De épen ez a durva egyszerűség volt hivatva, hogy a tünemény feltalálását lehetővé tegye, mert ha Brewster mindig csak kemény anyagokkal lelt volna kísérleteket, az ujjai gyakorolta nyomás a tünemény előidézésére aligha lett volna elegendő.

Brewster-t első észleletei arra a közelfekvő gondolatra vezették, hogy az izotrop közegek szorítás által az egytengelyes kristályokhoz hasonló szerkezetűekké válnak, azaz a szorítás irányában bizonyos optikai tengely keletkezik. Ez oknál fogva Brewster meg akart győződni a tünemény általánosságáról s a kísérletet üvegdarabbal ismételte. De mivel eljárása nem volt eléggé szabatos (a szorításra egyszerű csíptetőt használt), a színek oly rendetlenül keletkeztek, hogy az egész tüneményből semmi törvényszerűséget nem lehetett fölismerni.

Ennél sokkal találóbb volt Brewster-nek egy másik kísér-

352

lete, melyet szintén üveggel hajtott végre, csakhogy ez alkalommal hosszúkás üveglemezt használt s azt nem szorította, hanem alkalmas készülékkel hajlította. A hajlításnál a lemeznek benyomott rétegei összeszorúltak, ellenben a kidomborított rétegek kitágultak: a lemez közepe táján egy réteg a természetes állapotban maradt. Brewster a polározott fényt a lemezen oldalvást vezette át s elemzővel fogta föl; ekkor különféle színű s görbe formájú csíkok keletkeztek, a középen pedig sötét csík maradt; ez a csík megfelelt a középső üvegrétegnek. Ismeretes tulajdonságú egytengelyes kristályok közbetételével Brewster kimutatta, hogy az izotrop közegek szorítás által a repulzív, nyújtás által pedig az attraktív kristályok optikai tulajdonságait veszik föl, a mi a hullámelmélet nyelvén azt fejezi ki, hogy a szorítás a közegek optikai rugalmasságát növeli, a nyújtás pedig apasztja.

Brewster nem elégedett meg evvel az eredménynyel, mely a fizikai törvény nevére egészen jogos igényt tarthat, hanem még azon volt, hogy a színtüneményeket a szorító vagy nyújtó erőkkel elméleti szempontból még közelebbi összefüggésbe hozza.

Miután a lemeznek hosszúságát és görbületét megmérte, megközelítőleg meghatározhatta az ugyanazon színű vonalaknak megfelelő szorítást vagy nyújtást, s ezeket a csíkok színeivel egybevetvén, azt találta, hogy a színek, a Newton színgyűrűi sorában, a nyújtással vagy szorítással arányos bizonyos lemezvastagságoknak felelnek meg, a mi ismét a hullámelmélet nyelvén azt mondja, hogy az üveg megtörte sugarak útkülönbsége arányos a nyújtással vagy szorítással.

Brewster-nek ez az utóbbi törvénye, tekintve a levezetés hiányait, szigorúan megállapítottnak nem tekinthető. Mindazonáltal Brewster-nek az a merész eszméje támadt, hogy ezt a törvényt dinamikai hatások mérésére alkalmazza, de eme tervével később egészen fölhagyott.

Brewster az imént előterjesztett vizsgálatait, melyek Fresnel-nek s később Vertheim-nak értékes vizsgálatokra

353

adtak alkalmat, kiterjeszté a kettőstörő testekre is. Már 1816-ban megmutatta, hogy a kvarczlemez összeszorításával olyan hatás jő létre, mintha a kvarczlemez vastagsága növeltetett volna, tehát miként az izotrop közegeknél, úgy itt is az optikai rugalmasság a szorítás irányában fokozódik. Pfaff a Brewster kísérletét kiterjeszté más kristályokra is; eredményei között legföltűnőbb az, hogy szorítás által a kvarczot kéttengelyes kristálylyá lehet átalakítani.

A tüneményeknek ugyanebbe a csoportjába tartozik a gyorsan hűtött üveg kettőstörése, melyet Brewster 1814-ben az üvegcseppeken észlelt először s még ugyanazon évben a Royal Societyvel közölt. A tünemény okát a gyorsan kihűlő külső rétegeknek az üveg belső rétegeinek molekuláira gyakorolt nyomásának tulajdonította.

Brewster e fölfedezést önállóan tette ugyan, de Seebeck megelőzte őt. Seebeck vörösizzásig hevített üvegdarabokat a levegőn gyorsan idestova mozgatván, azokat gyorsan lehűtötte. Midőn az ily módon merevített üvegdarabokat a polározott fénybe tette, az elemzőn át élénken színezett rajzokat látott. Ugyane kísérletet megömlesztett bórakszszal, hevített kősóval s gyorsan beszárított gumi arabikummal ismételte. Seebeck e fölfedezést 1812-ben tette ugyan, de a tünemény okát később ismerte föl mint Brewster, mert eleintén azt hitte, hogy a színes képek, melyeket entoptikai figuráknak nevezett, a fény által a testek belsejében előidézett módosításoknak tulajdonítandók.

Brewster megmutatta, hogy a vörösizzásig hevített s ezután lassan hűtött üvegnek kettőstörése nincs. Még nevezetesebb az az észlelete, mely szerint az üveg melegítés vagy hűtés közben időszakonként kettőstörővé válik, még pedig mindig akkor, midőn a mérséklet állandóvá lesz.

Míg Brewster ily módon a kettőstörés tüneményeit egyrészről átalánosította, addig másrészről azokat a testek külső jelenségeivel összefüggésbe hozván, a testeket optikai tulajdon-

354

ságaik szerint rendszerezte. Haüy mutatta meg először, hogy csakis a szabályos rendszerben kristályosodó és a nem-kristályos testeknek van egyszerű törésük. Brewster még tovább ment, mert a kettőstörő kristályokat két csoportra, az egy- és a kéttengelyesek csoportjára osztotta s egyszersmind megjelölte a csoportok krisztallografiai tulajdonságait, mert miután már ötvennél több kristályos anyagnak optikai tulajdonságait tanulmányozta, 1818-ban mint törvényt mondotta ki, hogy a négyszöges és hatszöges rendszer kristályai egytengelyesek, holott a többi rendszer kristályai kéttengelyesek.[570] Brewster-nek e szép találmánya, nem tekintve krisztallografiai értékét, a kettőstörés elméletének fejlődésére való befolyásával különös értékűvé vált, mert Brewster találmánya volt az, a mi Fresnel-t a kéttengelyes kettőstörés elméletének kifejtésére bátorította.

A Brewster rendszerétől való eltérések a kristályok molekulás szerkezetében mindig valami különlegességet tételeznek föl. Brewster maga is már 1815-ben konstatálta, hogy némely fluórpát-, kősó-, analczim-, stb. kristályok a kettőstörés világos nyomait mutatják; a következő évben megmutatta, hogy az átlátszó szerves anyagok is, ha strukturás szerkezetük van, kettőstöréssel bírnak. Biot 1841-ben némely timsókristályon föltűnő kettőstörést észlelvén, azokat közelebbről megvizsgálta s lemezes szerkezetűeknek találta.[571]

IV.
A fény abszorpcziója. - A fluoreszkálás. - A kaleidoszkóp és a stereoszkóp. Világító tornyok.

Brewster szellemi tevékenysége már kezdettől fogva az optika felé irányúlt s ezt az irányt később sem hagyta el, s épen ez oknál fogva gazdagon arathatta a gyümölcsöket, me-

355

lyeknek teljes megérlelése sok szorgalmas búvárnak buzgalmát vette igénybe.

Midőn Newton a színképet előállította, ebben a színek folytonos egybeolvadását látta, s bár a fehér fényt színes sugarakból összetett fénynek képzelte, a napfény egyes színeit egymástól különválasztani nem tudta. E feladatnak kísérleti megfejtése Fraunhofer-nek volt fentartva. Ez a fizikus az egynemű színeket, a mennyire lehetséges volt, különválasztotta s ez által megmutatta, hogy a napfény színképe korántsem folytonos, hanem helylyel-közzel sötét csíkokkal van áthasítva, s hogy e csíkok a színképnek mindig ugyanazon a helyén fordulnak elő.

Brewster megmutatta, hogy a színképben levő sötét csíkokat mesterséges úton előállítani, illetőleg a Nap színképében előforduló csíkokat szaporítani lehet.[572] Midőn a gázok optikai tulajdonságait vizsgálgatta, azt a nevezetes észleletet tette, hogy a salétromsav gőzén átvezetett napsugarak színképében mintegy kétezer sötét csík van, melyek élesebben körvonalozottak és szélesebbek mint a Fraunhofer-félék, s mindamellett hogy a gőz a sugarakat csak gyenge narancsszínre festette, miként a Fraunhofer-félék, a színkép egész hosszúságában vannak elterjedve, még pedig a legsűrűbben a színkép zöld és kék részeiben. Brewster további kutatásaiból még kiderült, hogy a csíkok száma a gőzréteg vastagságával és sűrűségével szaporodik, továbbá, hogy bizonyos esetekben a gőz hőmérséklete a tüneményre sajátságos befolyással van. Így például nem volt képes oly vastag hideg gőzréteget előállítani, hogy a csíkok a színkép vörös részeiben is jelentkezzenek, holott e csíkokat a salétromsav gőzének már 1 cm vastag rétegével is előállíthatta, ha a gőzt hevítette. Brewster még megmutatta, hogy az afféle csíkok csakis akkor keletkeznek, ha a fehér fény gőzökön megy át, mert a színes folyadékokon vagy szilárd testeken átvezetett fénynek színképében mindig széles és homályosan körvonalo-

356

zott sötét szalagok vannak. E szabály alól csak egy kivételt talált, ugyanis a sóskasavas chromoxidkáli kellő vastagságú lemezei, melyek csakis a vörös fényt eresztik át, egy élesen körvonalozott csíkot adnak.

Brewster, kinek kísérleteit Miller más színes gőzökre, chemiailag egyszerűekre és összetettekre egyaránt kiterjesztette, azonnal fölismerte a tünemény okát és jelentősségét. A színes szilárd testek és folyadékok a rajtuk átmenő fehér fénynek bizonyos alkotórészeit elnyelvén, közel volt az a gondolat, hogy a sötét csíkok is az által keletkeznek, hogy a fehér fénynek bizonyos törékenységű sugarait elnyelik, minélfogva e sugarak a színképben többé elő nem tűnhetnek. Brewster evvel már a Fraunhofer-féle vonalaknak magyarázatát is feltaláltnak vélte, mert a Nap sugarai csak bizonyos vastagságú levegő-rétegen át hatolhatnak hozzánk, tehát valószínű, hogy a színképben hiányzó sugarak a légkörtől elnyelettek. A légkör nem áll ugyan színes gázokból, mindazonáltal Brewster direkt észleletekkel bebizonyította a légkör elnyelő képességét, mert ha a napfény színképét akkor észlelte, midőn a napsugarak vastagabb levegőréteget jártak át, több csíkot vett észre, mint a mikor a Nap tetemes magasságban volt a horizon fölött; télen több csíkot látott mint nyáron, s többet látott hajnalban és alkonyatkor mint a nap egyéb szakában. Különben is Brewster minden körülmény között több csíkot észlelt mint Fraunhofer, s e körülményt annak tulajdonította, hogy az ő észlelőhelye (Allerly-ben, Skótországban fekvő birtokán) a tenger színe fölött jóval csekélyebb magasságban volt, mint Fraunhofer-nek Felső-Bajorországban fekvő észlelőhelye.

A mondottakból már kitűnik, hogy Brewster századunk egyik legszebb, bár elvi jelentősségében túlbecsült találmányának, a színkép-elemzésnek útját egyengette. Az által, hogy megmutatta, hogy Fraunhofer vonalai abszorpcziós tüneményekre vezetendők vissza, a dolog lényegét már megfejtette s csak az maradhatott az eldöntendő kérdés, vajjon miféle ab-

357

szorpczió az, mely a vonalakat létesíti. S valóban, a Kirchhoff híres vizsgálatai kétségen kívülivé tették, hogy valamennyi csík semmi esetre sem tulajdonítható a légkör hatásának, hanem ellenkezőleg, s ez épen a Fraunhofer-tól megjelölt csíkokra vonatkozik, a csíkok keletkezése légkörünkön kívül fekvő okban, nevezetesen a Nap atmoszférájában keresendő.

Brewster feltalálója, bár nem az egyedüli feltalálója egy sajátságos fénytüneménynek, melyet jelenleg a fluoreszkálás neve alatt ismerünk. Ez a tünemény sok tekintetben különbözik a foszforeszkálástól, mely tünemény a legrégibb idők óta ismeretes s abban áll, hogy némely ásvány, ha egyszer a Nap sugarainak kitétetett, a sötétben a foszfor módjára tovább világít.

Brewster 1836-ban tette közzé ide vonatkozó első észleleteinek eredményeit, melyek abban állanak, hogy a fluórmész és némely folyadék, bár egészen tiszták és átlátszóak, a Nap sugarainak kitéve, sajátszerű fényben világítanak; ez a világítás épen csak addig tart, míg az illető folyadékok a Nap sugarainak kitéve vannak, holott a foszforeskáló testek csak a megvilágító fény elvonása után fénylenek. Brewster kísérleteinél napfényt alkalmazott, a sugarakat lencsével összegyűjtötte s e fénykúpot az illető folyadékba vezette. Midőn kénsavas chininoldatot használt, az oldatnak a fénykúp áthatotta része kék színnel világított, mely szín annál gyengébb volt, minél mélyebben hatolt a fénykúp az oldatba.

Mivel a tünemény az addig ismert fénytüneményektől lényegesen eltért, nehéz volt megállapítani, hogy melyik csoportba volna sorozandó. Brewster az egészet úgy fogta föl, mint a színszórásnak a testek belsejében végbemenő egyik nemét, miért is a tüneményt belső színszórásnak nevezte.

1845-ben a híres Herschel ugyanazt a tüneményt Brewster-től függetlenül találta föl. Herschel szintén kénsavas chinin-oldatot használt, s a folyadék fölületén ugyanazt az égszínkék fényt észlelte. Herschel e fény színképét is előállította s azt tapasztalta, hogy ez a fény is igen sok színes sugárból van

358

összetéve, de a színképnek az a része, mely a gyengébben törött sugarakat tartalmazza, elmaradt. Mivel Herschel a kék fényt csakis a folyadék fölületén észlelte, azt hitte, hogy a folyadék a kék színű sugarakat nem igen bocsátja át, hanem inkább már fölületén szétszórja, s ennélfogva a tüneményt "felületi színszórás"-nak nevezte.

A két híres fizikusnak ez a véleménykülönbsége arra késztette Stokes-t, hogy a szóban forgó tüneményeket tüzetes vizsgálat alá vesse. Stokes-nak 1852-ben közzétett eredményeiből kiderül, hogy e tünemények az illető testektől elnyelt fény hatásainak tulajdonítandók. Ugyancsak Stokes volt az, ki a tüneményt, mivel a fluórmészen észleltetett először, fluoreszkálásnak nevezte el.

Hogy a Brewster fizikai műveiről föltárt képet befejezzük, még csak nagyon elterjedt két találmányáról akarunk szólani.

Mind a kettő megint az optikába tartozik. Az első a dioptrikai stereoszkóp, mely Brewster-től fölismert azon az elven alapszik, hogy ugyanannak a tárgynak azonos és egymásmellé fektetett két rajza két szemmel nézve tömör képet ad, mihez azonban megkívántatik, hogy a két szemben külön-külön keletkező képek az ideghártyának azonos részeire essenek. Brewster e föltételt teljesítette, hogy mily sikerrel, erről fényesen tanúskodik a készülék rendkívüli elterjedése.[573]

1817-ben feltalálta a kaleidoszkópot.[574] Ez a csínos készülék, mely azóta általánosan el van terjedve, rendkívül egyszerű szerkezete s a benne szemlélhető képek végnélküli változatossága miatt annak idején igen nagy föltűnést keltett. A készülék igen nagy haszonnal van azokra nézve, kik, mint a papir- és kelmefestők, díszítők, építők stb. rajzaikat nagyon sokféleképen akarják variálni; ezeknek munkájában a kaleidoszkóp a leggaz-

359

dagabb fantázia szüleményeit ezerféle változatban teremti elő. Ritkán aratott valamely találmány Európának valamennyi országában oly fényes külső sikert mint a kaleidoszkóp; csupán csak Angolországban az első három hónap alatt mintegy kétszázezer darab kelt el.

Brewster a világító tornyok javítását is egyik feladatává tette. De minthogy a Buffon tervezte nagyméretű lencsék kivitele nem sikerült s a kitűzött feladatot még akkor sem fejthette meg, midőn magányos lencsék helyett egyes darabokból összerakottakat használt, sőt a lencserendszereket reflektorokkal kombinálta: nincs okunk, hogy őt tekintsük feltalálójáúl ama lencserendszernek, melyet Fresnel kiváló sikerrel alkalmazott.

V.
Brewster irodalmi tevékenysége. - Kitüntetései, jelleme, halála.

Brewster meg volt győződve, hogy az igazi tudományosság csak akkor felelhet meg czéljának, ha az emberi értelem közkincsévé válik. Angolországban kevesen tettek annyit a tudományok népszerűsítése érdekében, mint ő. Nem tekintve az edinburgi Encyclopaedia megalapítása és szerkesztése körüli érdemeit, Jameson tanárral egyesülve a The Edinhurgh Philosophical Journal (Edinb. 1819-24, 10 kötet) czímű új folyóiratot adta ki. E vállalatot 1824-től fogva The Edinburgh Journal of Science czím alatt önállóan folytatta (1824-29, 10 kötet; új sorozat: 1829-32, 6 kötet). 1832 óta részt vett a London and Edinburgh Philosophical Magazine kiadásában. Mindezeket a folyóiratokat számos eredeti dolgozattal gazdagította. Eme nagyszabású vállalatok mellett az ifjuság szellemi igényeinek is eleget akart tenni, s ennélfogva nem röstelte, hogy elemi tankönyvek szerkesztésével, sőt fordításával foglalkozzék. Így a többi között lefordította Legendre Geométriá-ját, kiadta Ferguson Asztronomiai Leczké-it s négy kötetbe összegyűjtve kiadta régi tanítójának, Robison-nak összes műveit. A híres Walter Scott-hoz

360

intézett levelei a "természeti bűvészetről" (Letters on Natural Magic) 1832-ben jelentek meg Londonban. Ugyancsak Brewster tollának még két nevezetes biografiai munkát köszönhetünk. Az első Newton életét és műveit tárgyalja (Memoirs of the life, writings etc. of S. J. Newton, első kiad. Edinb. 1855); ez a mű a legnevezetesebb, melyet az angol irodalom Newtonról fölmutathat, nem egyéb mint, Brewster-nek Newton-ra vonatkozó kisebb terjedelmű egyik művének (The life of Sir J. Newton, London, 1831) kibővítése. Brewster-nek második biografiai műve a "tudományok martírjai"-nak (Galilei, Tycho, Kepler) életét és műveit ismerteti: The Martyrs of Science or the lives of Galileo, Tycho Brahe and Kepler, London, 1856.

Brewster nagyon sokat tett a meteorológiai észleletek terjesztése érdekében. Az 1831-ben alakult Britanniai Társaságnak ő volt a legbuzgóbb alapító tagja. E társaság abból a czélból alakúlt, hogy a bel- és külföldi tudósokat, a tudományos kérdéseket megvitatandók, évenként gyűlésre hívja össze.

Ennyi érdem nem maradhatott a legbővebb elismerés nélkül. Nem tekintve a rendjeleket, Brewster a világ majdnem valamennyi akadémiájának tagjává választatott. A londoni Royal Societynek már 1815-ben tagjává lett, s e társaságtól egymásután hat érmet kapott; a franczia Institut 1825-ben levelező, 1849-ben pedig a Berzelius helyére külső tagjává választotta. Végre 1831-ben baronnet rangra emeltetett.

Miután első nejét 1850-ben elveszíté, 1857-ben másodízben nősült meg s nejével Olaszországba utazott. 1860-ban az edinburgi egyetem vice-chancellorjává választatott s ugyanebben az évben a berlini egyetemtől, ennek alapítási ünnepélye alkalmával, "az orvosi segédtudományok körül szerzett nagy érdemeinek elismeréseül" tiszteletbeli doktorrá avattatott.

361

Mindamellett hogy Brewster a világ minden részéből elismerő kitüntetéseket kapott, élete nagyon kedvezőtlen anyagi viszonyok között folyt le. Fizetéses rendes állásai nem voltak: csekély vagyona s messze elterjedt találmányai pedig vajmi keveset jövedelmeztek. Irodalmi legnagyobb vállalata, az Encyclopaedia, anyagilag majdnem egészen sikertelen maradt. E bajok mellett még három fiának kiképzéséről kellett gondoskodnia; nem csoda tehát, ha az élet terhei őt gyakran ellankasztották s tetterejét megzsibbasztották.

1833-ban az edinburgi egyetemen a természettudományok tanszéke a John Leslie halálával üresedésbe jött. Brewster maga ajánlkozott e tanszékre, melylyel jövőjét biztosíthatni vélte. Azonban az érdemes fizikus - valószínűleg politikai okokból - elutasíttatott, s a tanszéket James Forbes kapta. Talán ez volt életében a legnagyobb s a legkeserűbb csalódás.

1836-ban 300 font sterl. évi kegyelemdíjat, 1838-ban pedig az University of St. Andrews-ban kapott alkalmazást. Eme segítségek sok gondtól szabadították meg s véget vetettek nyomasztó anyagi helyzetének. Azonban az utóbbi állást 1844-ben majdnem elveszíté. Brewster a szabad egyház (Free church) híve lévén, a Presbitery of St. Andrews által állomásáról elmozdíttatott. Barátai és kollégái közül csak egyetlen egynek volt annyi bátorsága, hogy védelmére keljen. De a mellette hangosan nyilatkozó közvélemény elhárítá a bajt s Brewster csakhamar visszanyerte állomását.

Brewster egyéni jelleme sokféle vonást tár elénk. "Valamint nagyító üvegein keresztül mindent sokszorosított dimenziókban látott, úgy az életben is mindent lehetőleg nagyított, még pedig nemcsak kedélyében, hanem még inkább kifejezéseiben." Gyakran megesett, hogy a mások előtt kicsinyeseknek látszó dolgokra a legerősebb kifejezéseket használta. Az étkezésre vonatkozó legcsekélyebb körülmények, a cselédek, a látogatások, sőt még a szórakozások is nála igen fontos és komoly dolgok valának. Brewster nagyon hamarosan föllobbant s

362

ilyenkor roppant szarkasztikus tudott lenni, de aztán ép oly könnyen kiengesztelődött. Élete végén maga mondá: "Az egész világgal békében halok meg."

Brewster minden komoly és nemes törekvés iránt érdeklődött, s az érdeklődést másokban is hathatósan föl tudta kelteni. E mellett túlságos szerény volt; az igazi életrevalóság nem volt meg benne. A költészetet különösen szerette s e téren maga is tett néhány kísérletet. Bár a vallásos tévedések, visszaélések és babonák kiírtásán egész életén át fáradozott, vallásos mély meggyőződése, mely miatt honfitársaival gyakran meggyűlt a baja, őt az elfogultságtól még sem óvhatta meg. A The Martyrs of science czímű munkájában mint fizikus kiváló elismeréssel van a Galilei tudományos érdemei iránt, hanem mint hisztorikus annál furcsábban ítéli meg Galilei magaviseletét. A protestáns Brewster szerint VII. Orbán és a római kongregácziók, mint a katholiczizmus védői, csak kötelességöket teljesítették, midőn a theológiába avatkozni nem akaró, hálátlan, ál-katholikus és lázító Galilei-t elítélték, mire különben a Galilei visszavonó vallomásai kényszerítették őket, mert ha Galilei mindvégig állhatatosan erősítette volna a Kopernikus rendszerének igazságát, bizonyára fölmentetett volna! A skót fizikus szerint Galilei nem csak a katholiczizmust támadta meg túlságos hévvel, hanem a peripatétikusokat is, kiknek tanaikhoz történelmi jogaik voltak: Galilei-nek csínján kellett volna velök bánni s az új tanokat tapintatosabban kellett volna előkészítenie, stb. Mivel e jellemző nézetek nem lehetnek történelmi tanúlmánynak eredményei (mert a bebizonyított tényekkel ugyancsak ellenkeznek), úgy kell azokat tekintenünk, mint a dolgoknak a Brewster egyéni jellemének megfelelő interpretáczióját. Valóban szerencse a fizikára nézve, hogy Galilei nem vallotta a Brewster konzervatív elveit.

Brewster akadémiai kitüntetéseinek legnagyobbikát 1864-ben nyerte el, a mikor is az edinburgi Royal Society elnökévé választatott, de az érdemekben megőszült tudós ezt

363

a kitüntetést csak négy évvel élte túl. Brewster már 1858-ban veszélyes betegségbe esett; ebből szerencsésen kigyógyult ugyan, de testi ereje akkor már egészen meg volt törve.

Brewster 1868 febr. havában, 87 éves korában húnyt el. Életének komoly és nemes folyásáról a legszebb képet egyetlen leánya, Mrs. Gordon tárta föl a következő művel: Home life of Sir D. Brewster, Edinb. 1873.

364

OERSTED

A múlt századnak kiváló szellemekben gazdag utolsó negyede az északi vidékek tartományait oly férfiakkal ajándékozta meg, kik kitünő műveikkel az emberi művelődés fejlesztéséhez közvetetlenül hozzájárulván, a skandináv törzsek maradandó ékességeivé lettek. Oehlenschläger a költő, Thorwaldsen a szobrász, Berzelius a chemikus, Rask a nyelvtudós, s hogy a többit ne említsük, az Oersted testvérek mindmegannyi kiváló alakjai az északi törzseknek. Mivel mi az általános kultura-történelemnek csak egyik ágát tartjuk szem előtt, a diszes körnek csak az egyik tagját, az idősebb Oersted-et fogjuk bemutatni.

Ez a jeles fizikus oly eszméket valósított meg, melyek többé kevésbbé határozott körvonalakban már hosszú idők óta lebegtek a természetbúvárok szemei előtt. Az elektromos és a mágnesi erők rokonságának bebizonyítása a jelen század elején tett találmányok után mindinkább előtérbe lépett, elannyira, hogy e rokonság kimutatására már direkt kísérletek tétettek. Mindazonáltal a fáradozások sikertelenek maradtak, míg végre az Oersted művei kétségtelenül bebizonyították azt a fizikai igazságot, melyet egy szellemes író úgy fejezett ki, hogy "az iránytű és a villámhárító azonos erőknek csak különböző hatásait tüntetik föl."

365

I.
Oersted ifjúsága és tanulmányai. - Első munkái.

Hans Christian Oersted 1777 aug. 14-én a Langeland szigetén fekvő Rudkjöbing-ben született. Atyja szegény patikárus volt, ki gyermekeinek neveléséről csak nehezen gondoskodhatott; a községben különben sem voltak tanintézetek. Volt azonban egy német parókakészítő, kihez az ifjú Oersted az egy évvel később született öcscsével mindennap elment hogy tőle németül, a nejétől pedig írni és olvasni tanúljon. A két gyermek, talán inkább velük született tehetségeik, mint mestereik ügyessége folytán oly gyorsan haladt, hogy a parókakészítő egyszerre csak ügyes tanító hírébe esett s a szülők gyermekeiket hozzája küldötték. Ebben az iskolában Oersted még megtanúlta az összeadást és a kivonást is; mestere számtani tudománya tovább nem terjedt. Azonban az atyja házában egy számtani könyvet talált s e könyvből minden további segítség nélkül megtanúlta a többi alapműveletet és a hármas szabályt; a tanultakat öcscsével közölte; a két testvér egymást kölcsönösen művelte. Ez a szerény iskolázás az Oersted tehetségeit igen gyorsan fejlesztette; a szomszédok gyakran mondották: ez a gyermek nem fog sokáig élni, mert túlságosan eszes!

A 12 éves Christian öcscsével együtt atyja műhelyébe inasnak állott be. A két testvérnek nem igen volt kedve atyjuk mesterségéhez; mind a kettő a papi pályára akart lépni. Azonban az idősebbik mindinkább fokozódó kedvvel dolgozott atyja szerény laboratóriumában, s mivel egyidejűleg minden chemiai és természetrajzi könyvet, mely keze ügyébe esett, mohón végig olvasott a természettudományok iránti hajlamai is mindinkább föléledtek.

A szülői házba gyakran ellátogatott egy fiatal theológus, kitől a két testvér latinul tanult. Az idősebbik szép előmenetelt tett még a franczia nyelvben is, elannyira, hogy ez időtájban a Voltaire Henriade-ját dánra fordította; az ifjabbik inkább az

366

angol nyelvet kedvelte meg. Végre annyira föléledt önbizalmuk, hogy kedvet kaptak a kopenhágai egyetemre menni. 1794-ben mind a ketten el is mentek Kopenhágába, hol nagyon szűkes viszonyok között éltek. Midőn egy ügyes tanító néhány hónapon át az ókori nyelvekben teljesen előkészítette őket, a fölvételi vizsgálatot szép sikerrel letették s ezután állami segélylyel, valamint magántanítással szerzett keresményükkel tanulmányaikat tovább folytatták. Azonban útjok nem sokára szétvált; az ifjabbik természetes hajlamainak engedve, a filozófiai, jogi és államtudományok felé hajolt, holott az idősebbik a mediczinát, fizikát és az asztronómiát tanulmányozta. Mindazonáltal együtt maradtak s tanulmányaik eredményeit egymással közölték. A tanuló ifjúság örömeiben és zajos mulatságaiban nem vettek részt, visszahuzódó s néha ügyetlen magaviseletük őket gyakran gúny tárgyává tette, de tehetségeiknek folyton növekedő híre nem sokára bámulatot és köztiszteletet keltett. Egyedüli barátjuk az ekkor még szintén tanuló Oehlenschläger volt, bár ennek pajzán és csapongó kedélye az ő komoly hangulatukkal nem igen látszott összhangban lenni. Az ifjabb Oersted később Oehlenschläger nővérét vette el s a három ifjú benső barátságát csak az Oehlenschläger halála szakította meg.

E három ifjúnak kölcsönös versengésben és nemes törekvésekben gazdag szellemi élete abba az időszakba esett, midőn a szellemi forradalom Európa szerte magas hullámokat vetett. A mi Oersted-ünk, bár hivatása szerint orvos, hajlamai szerint pedig természettudós volt, nagy lelkesedéssel csatlakozott ahhoz a filozófiai, poétikai s aesthetikai irányhoz, mely ekkor Németországban érvényre emelkedett s már 1797-ben "a költői s a prózai nyelv határairól" írt értekezésével egyetemi pályadíjat nyert. Költői hajlamait különben is mindvégig megőrizte s tudományos eszméit gyakran foglalta versekbe. Ugyanekkor a farmaczeutikai vizsgálatot is letette, feleleteivel a vizsgálókat annyira meglepte, hogy ezek egyike, a vizsgálat után, Manthey tanárhoz, kinek laboratóriumában Oersted dolgozott, így

367

szólott: "Micsoda kandidátust küldött ön nekünk? Ő többet tud mint mi mindannyian."[575]

A következő évben Oersted egy orvosi értekezéssel ismét pályadíjat nyert, s 1799-ben doktorrá avattatott. Doktori disszertácziójában a természettudományok különböző ágairól alkotott filozófiai nézeteit világosan és szabatosan terjesztette elő s egyszersmind elárulta az e tudományokban való nagy jártasságát. Egy chemiai műről közzétett bírálatában az alkáliák új elméletét állította föl. 1800-ban Manthey tanár külföldre utazván, patikája vezetését átvette s helyette az egyetemen sebészeti előadásokat tartott.

Volta ugyanez évben feltalálta az elektromos oszlopot s evvel a kutatások beláthatatlan mezejét nyitotta meg. Oersted is azok közé tartozott, kik az új készüléket a legnagyobb buzgalommal tanulmányozták. Első kísérleteinek egyike az elektromos láncz módosítása volt; ugyanis a fémeket tartalmazó edényül magát a negatív fémet, a rezet használta, mi által a láncz hatásképességét tetemesen fokozta; egyúttal kimutatta, hogy a savak minősége az elektromos áram erősségére igen nagy befolyással van. Azonban a legfontosabb eredmény, melyet már ekkor elért, az volt, hogy kimutatta, mi szerint az elektromos áram megbontotta sóoldatokban a savak és az alkáliák a telítés arányában válnak szabaddá.

E fontos észleletre Winterl pesti tanárnak és Ritter-nek az elektrochemiára vonatkozó nézetei adtak alkalmat. Ugyancsak Oersted volt az, ki egy reczenzióval a német közönség figyelmét a Winterl műveiben[576] kifejezett rendszerre vonta.

368

II.
Oersted külföldi első útja. - Oersted és Ritter.

Miután a 23 éves Oersted első tudományos vizsgálataival nevét kicsiny hazája határain túl ismeretessé tette, honi szokás szerint külföldi útra indúlt. Utazása harmadfél évig tartott. Az ifjú tudós a legszívesebb fogadtatásra talált, a mi barátait nagyon meglepte, mert ajánló levelek nélkül kelt útra. Oersted-nek szerény, de nyilt modora, élénk beszéde s éles ítélő tehetsége oly tulajdonságok valának, melyek az ajánló leveleket fölöslegesekké tették.

Oersted hat hónapig Berlinben, rövidebb ideig pedig Freibergben, Jenában és Münchenben tartózkodott. Németország akkoriban élénk szellemi mozgalmak színhelye volt; az eszmék, melyeknek összességét később az úgynevezett természet-filozófia néven foglalták össze, épen akkor javában forrongtak. Oersted kedvét találta a német tanokban, melyeknek befolyását a saját szellemi fejlődésére maga is beismerte. Mindamellett a szigorú és pozitív szemlélődés útjáról soha sem tért le, bár erre, épen a német befolyás miatt, elég alkalma lett volna. Oersted sok kiváló tudóssal jött érintkezésbe, de szorosabb összeköttetésbe csak az ekkor Münchenben tartózkodó Johann Wilhelm Ritter-rel lépett. E híres fizikus akkoriban dicsősége tetőpontján állott; kiválóan híressé ama kísérleteivel tette magát, melyekkel kimutatta, hogy az életműködést folytonos elektromosságfejlődés kíséri.[577] Oersted és Ritter együttesen több kísérletet tettek, s ez időtől fogva Oersted munkatársát mindig kiváló tekintélynek ismerte el, sőt azt is állította, hogy az elektromos oszlopot tulajdonképen Ritter találta föl!

Oersted 1803-ban Regensburgban Materialien zu einer Chemie des XIX. Jahrhunderts czím alatt egy kicsiny művet

369

adott ki, a melyben érdekesen fejtegette az új mezőket, melyeket a Volta oszlopa a chemia előtt föltárt. Miután Ritter-t még egyszer meglátogatta, Párisba ment, hol 15 hónapig tartózkodott s a franczia nyelvet és irodalmat szorgalmasan tanulta; e mellett Cuvier, Haüy, Guyton-Morveau, Biot, Vauquelin, Thénard és Berthollet-vel élénk összeköttetésbe lépett. Oersted szorgalmasan hallgatta e híres tanárok előadásait s a saját kísérleteinek eredményeit a Société philomatique előtt gyakran bemutatta.

Ritter 1803-ban találta föl a másodrendű oszlopot (Ladungssäule),[578] mely készülék szorosan összefügg az elektródok polározódásával. Már régebben észleltetett, hogy a Volta oszlopa működése folyamában folytonosan gyengül, különösen pedig akkor, midőn az áramba vízfölbontó készülék van beiktatva. Az ellenállás, melyet a fölbontó gyakorolt, sokkal nagyobb volt, semhogy azt az elektródok között levő folyadékréteg ellenállásának lehetett volna tulajdonítani, minélfogva de la Rive azt a hipothézist állította föl, hogy midőn az áram fémből folyadékba megy át, sajátszerű ellenállás, az úgynevezett átmenet ellenállása lép föl. Ha a fölbontásnál az elektródok oxidálódnak, vezetőképességükben változás áll be, tehát az átmeneti ellenállásnak némi valószínűsége van, azonban már Ohm megjegyezte, hogy ez az ellenállás akkor is föllép, ha nem oxidálódó elektródok használtatnak. Ritter direkt kísérletekkel kimutatta, hogy az áram gyöngülése különös elektrom-indító erőben keresendő, mely erő a vízbontóban lép föl s az eredeti árammal ellenkező áramot szül. Ezt a tüneményt, melyet később az elektródok polározódásának neveztek, Ritter felhasználta a másodrendű oszlopnak összeállítására; ugyanis rézlapok közé savtartalmú vízzel megnedvesített papírlapokat tett s az így szerkesztett oszlopon át elektromos áramot vezetett.

370

Midőn az eredeti áramot megszűntette, a második oszlop sarkait összekötötte s ez által az eredeti áram irányával ellenkező irányú áramot kapott, mely a maga részéről ismét képes volt chemiai hatásokat előidézni. Poggendorf később megmutatta, hogy mikép lehet a második oszloppal az eredeti áramnál nagyobb feszültségű áramokat előidézni.

Ritter e találmányáról szokásos homályos modorában írt értekezését a Párisban tartózkodó Oersted-del avval a kérelemmel közölte, hogy azt francziára fordítsa s valamely folyóiratban közzétegye, hogy aztán találmányával az Institut kitűzte díjra pályázhasson. Oersted teljesítette barátja kérelmét s az értekezést saját jegyzeteinek kíséretében az Institut első osztályának bemutatta s a Journal de Physique-ben közzétette. A fordítás annyira sikerült, hogy Ritter bevallotta, hogy a fordítást jobban megérti mint a saját eredetijét! Azonban Ritter találmánya, mely többszörös javítás után a legújabb időkben gyakorlati fontosságot is nyert, az Institut részéről nem talált kedvező fogadtatásra.

Ritter nem sokára meghalt. A kiváló férfiú kitűnő elmével volt felruházva, de e mellett nagyon exczentrikus eszméket táplált, mely eszmék iratainak nagyon sokat ártottak s napjait is megrövidítették. Oersted, kire, mint Ritter utolsó barátjára s munkatársára az eszmék egy része örökségképen átszállott, jó ideig hódolt a Ritter-féle elveknek.

Oersted bemutatta magát Fourcroy-nak, a politechnikai iskola chemia-tanárának is. Fourcroy némi lenézéssel szólott az "észak chemikusai" -ról, a mi azonban Oersted-det nem alterálta, valamint az sem, midőn Fourcroy a politechnikai iskolát mód nélkül földicsérvén, gúnyosan felelt Oersted-nek ama megjegyzésére, hogy azon lesz, hogy Kopenhágában a párisihoz hasonló politechnikai iskolát alapítson.

Oersted visszatértében Németalföldön utazott át. Haarlemben a híres van Marum-mal több elektromos kísérletet tett. Brémában megismerkedett Olbers csillagászszal és

371

Treviranus fiziológussal. 1804 január havában megérkezett Kopenhágába.

III.
Oersted mint tanár. - Különböző vizsgálatai. - Második utazása.
- A folyadékok összenyomhatósága.

Oersted-et, mikor hazájába visszatért, inkább "természetfilozófus"-nak, mint fizikusnak tartották. Ez lehetett az oka, hogy a jó hírnévnek örvendő fiatal embert kinevezték ugyan az egyetemhez a fizika rendkívüli tanárává, de csak három évre ideiglenes minőségben. Most volt először alkalma, hogy tudományos nézeteit rendszeresítse s azokat úgy csoportosítsa, hogy velük a tanuló ifjúságot a tudományba alaposan bevezesse. S valóban, az ideiglenes tanárnak sikerült is az ifjuság s a kopenhágai művelt közönség tetszését rövid idő alatt megnyernie; hallgatóinak száma egyre szaporodott, híre pedig oly magas fokra hágott, hogy még a királyi családdal is közelebbi érintkezésbe jöhetett.

Oersted hírét az egymást sűrűn követő munkái méginkább növelték. Ez időben tette közé az Elmélkedések a chemia történetéről czímű művét, a Chladni-féle hangfigurákra vonatkozó kísérleteit és A hangok okozta gyönyörről czímű értekezését, melyben az aesthetika törvényeit sajátos fölfogása szerint fejtegette. 1808-ban kiadta Mechanikai fizika czímű tankönyvét.

1812 máj. havában újra útra kelt. Berlinben, hol három hónapig tartózkodott, Niebuhr biztatásaira kiadta (német nyelven) a Nézetek a chemiai természettörvényekről czímű művét. Miután még több német várost meglátogatott, Párisba utazott, hol huzamosabb ideig maradt s említett munkáját francziára fordította. 1814-ben visszatért hazájába s ugyanez évben megnősült.

Oersted az egyetemnek 1814-iki programmjában közzétette a skandináv nyelvek chemiai nomenklaturáját. Az ajánlott műkifejezések annyira megfeleltek az északi nyelvek szellemé-

372

nek, hogy azonnal elfogadtattak, s még jelenlég is használtatnak. 1815-ben a kopenhágai akadémia titkára Bugge, elhalálozván, helyébe Oersted választatott meg, a ki ugyanez évben a Danebrog rend lovagjává neveztetett ki; két év mulva pedig, miután mint rendkívüli tanár már tíz éven át működött, rendes tanszéket kapott.

Ez időtájban Oersted a folyadékok összenyomhatóságát beható vizsgálat alá vetette.

Az ókoriak abban a nézetben voltak, hogy a folyadékok összenyomhatatlanok és rugalmatlanok s ez a nézet a XVII-ik század közepéig uralkodott a nélkül, hogy abban valaki kételkedett volna. A flórenczi fizikusok a folyadékok eme tulajdonságait kétségbe vonták ugyan, s a kérdést kísérleti úton akarták eldönteni, de kísérleteik vagy egészen helytelen alapelveken nyugodtak, vagy pedig, a mikor helyes úton jártak, nem eléggé érzékeny módszereket alkalmaztak, minélfogva nem volt igazuk, midőn a víz összenyomhatatlanságát mint kísérleti úton bebizonyított igazságot állították föl. A Boerhave, Muschenbroek s Nollet későbbi kísérletei a flórencziek nézetének még nagyobb nyomatékot adtak.

Robert Boyle volt az első, ki tapasztalati tényre támaszkodva, a víz összenyomhatatlanságát kétségbe vonta. Boyle sárgarézgolyóba vizet öntött s miután a golyó nyilását beforrasztotta, az egészet kalapácscsal kissé összelapította, s ezután a golyó falába fínom lyukat szúrt. Mivel a víz e lyukon nagy erővel szökött ki, Boyle azt következtette, hogy a golyóban a víz össze volt szorítva. Mongez a Boyle nyomában járt; a vizet sertéshólyagba szorította s ezután a hólyagot bekötötte. Ha most a hólyag a földre esett, rugalmas golyó módjára visszapattant. Mongez nem hitte, hogy a visszapattanás egyedül a hólyag rugalmasságának volna tulajdonítandó.

A kérdésnek kísérleti közvetetlen eldöntését Canton-nak köszönhetjük. Ez a jeles experimentátor 1762-ben a hőmérőhöz egészen hasonló készüléket, azaz tulajdonképen vízhőmérőt

373

készített: golyóban végződő, szűk menetű csőbe vizet töltött, s hogy a levegőt kihajtsa, a vizet fölforralta, azután a csövet beforrasztotta. Midőn az egész készülék lehűlt, megjegyezte azt a pontot, melynél a víz megállapodott s ezután a cső végét letörte. A betóduló levegőnek nyomása a vizet összenyomta, miről a szűk csőben levő oszlop sülyedése tanuskodott. Miután Canton kísérleteit Abich, Zimmermann, Hubert és Perkins ismételték s azt a többi folyadékra is kiterjesztették, a folyadékok összenyomhatóságában többé kételkedni nem lehetett.

Így állottak a dolgok, midőn Oersted mintegy félévszázaddal Canton kísérletei után az összenyomhatóságot újból megvizsgálta. Az előzmények után Oersted-nek már csak az a feladata lehetett, hogy az összenyomhatóságnak számbeli értékét határozza meg. E czélra egy, a Canton-éhoz hasonló, piezométer nevű készüléket használt s azt találta, hogy egy légköri nyomással a víz az eredeti térfogatának 1/46000000 részére szorítható össze.

Oersted nem vette figyelembe a piezométernek kitágulását s ennélfogva oly hibát követett el, mely pontos meghatározásoknál számításon kívül nem hagyható, a miért is Colladon és Sturm Oersted kísérleteit ismételték, figyelembe véve a piezométer kitágúlását is. Mindazonáltal a Colladon és Sturm meghatározásai sem voltak eléggé pontosak, minélfogva Regnault, Wertheim, Grassi s más experimentátorok tökéletesbített készülékekkel a kísérletek új sorát hajtották végre. E kísérletekből kiderült, hogy a víz összenyomhatósága a mérséklettel növekszik, hogy az összenyomhatóság függ a folyadékok anyagi minőségétől, de nem mindig növekszik a nyomással arányosan.

1818 és 1819-ben Oersted két barátjával; Esmarch és Forchhammer-rel, Bornholm szigetére utazott, hogy a sziget geológiai viszonyait, különös tekintettel a kőszén és a vasérczek kiaknázására, tanulmányozza. Ez volt kezdete Dánország

374

geológiai átkutatásának, melyet azonban Forchhammer egyedül fejezett be.

IV.
Az elektromágnesség feltalálása.

Végre elérkezett az 1820-ik év, melyet Oersted maga is élete legboldogabb évének nevezett, mert ez évben találta föl az elektromos áramnak a mágnestűre gyakorolt hatásait. Ez a találmány, mely Oersted nevét az egész tudományos világban visszahangoztatta, úgy tekinthető, mint hosszú idők óta szunnyadozó eszméknek a megtestülése, melyek Oersted elméjében is mint filozófiai konzequencziák régóta megfogamzottak. Lássuk tehát először a történelmi előzményeket.

Már az elektromosság és a mágnesség alaptüneményei, nevezetesen a vonzás- és taszítás-tünemények s a az elektromos és mágneses erők közötti analógiára utaltak s a XVIII. század elején meglehetősen el volt terjedve az a nézet, hogy az elektromosság valamely primitív tűz, a mágnesek pedig nem egyebek, mint evvel a tűz-folyadékkal telített vasas tűzkövek. E nézet ellen Jean Paul Marat a Recherches physiques sur l'électricité, Paris, 1782 czímű művében határozottan kikelt; azonban a két erő azonos hatásai az analógiáknak nagyon tágas tért engedtek. Louis Cotte e tárgyról következőleg nyilatkozott: "A mágneses és az elektromos anyag közötti analógiák különféle jelei azt gyaníttatják velem, hogy ez a két anyag tulajdonképen csak egyféle anyag, mely különféleképen módosúl s különféle hatásokat idézhet elő; e hatások okának és elvének egységét már-már fölismerjük. Azonban mindez csak vélemény, melyet a kísérletek s észleletek maholnap talán igazolni fognak."[579] Cigna turini tanár a tünemények kétféle csoportjában teljes hasonlóságot látott, de okaik azonosságát

375

kétségbe vonta.[580] A híres Lacépède az okok között ilyenféle összefüggést látott: a tűz-elem levegővel kombinálva fényt, vízzel kombinálva elektromosságot, végre földdel kombinálva mágnességet szül![581] Másrészről van Swinden az 1785-ben közzétett értekezéseiben azt vitatta, hogy az elektromos és a mágneses folyadékok között semmi analógia sincs, sőt annyira ment, hogy a mágnességnek az északi fényre s a villámütéseknek a mágnestűkre való befolyását is tagadta!

Az eszmék e zűrzavarában az 1800-ik év forduló pont vala. A Volta oszlopa hivatva volt, hogy a vitás nézeteket vagy az egyik vagy a másik irányban, de mindenesetre véglegesen eldöntse. Csakhogy ez az eldöntés nem ment oly hamar mint ezt jelenlegi ismereteink álláspontjából elképzelhetnők. Igaz ugyan, hogy a Volta oszlopa az addigi szétágazó nézeteket kiszorította, hanem aztán ezek helyett egészen téveset vont maga után. Az oszlop a sarkain összegyülemlő ellenkező elektromosságokkal a mágneshez sokkal hasonlóbb volt, sem hogy némelyek annak a kísértésnek ellenállhattak volna, hogy magát az oszlopot mágnesnek tekintsék. Ritter volt az első, ki ezt a nézetet határozottan kifejezte s már a mágnességet is az elektromosság módjára pozitív és negatív mágnességre osztotta s a mágnesek pozitív és negatív sarkairól beszélt!

A szigorúbb gondolkozáshoz szokott fizikusok, különösen pedig Ampère, nem fogadták el Ritter nézeteit, mert nem voltak direkt kísérletek, melyek efféle analógiákat jogosúltakká tettek volna. Mégis, Ritter merész s elmés fordulatokban gazdag eszméinek napról-napra híveket szerzett. Muncke és Gruner Hannoverában mindent elkövettek, hogy erős mágnesekkel előidézzék mindazokat a hatásokat, melyeket a Volta oszlopa idéz elő, s megpróbálták, vajjon az igen erős mágnesek nem gyako-

376

rolnak-e az igen kicsiny s könnyen mozoghatólag felállított oszlopokra vonzó vagy taszító hatást, de a várt eredmény elmaradt. Ha az erős mágnesek helyett erős oszlopokat s a kicsiny oszlopok helyett kicsiny és mozgékony mágnestűket használtak volna, talán feltalálhatták volna a dolog lényegét.

1802 ápr. havában a Monthly Magazine egyik tudósítója e lapban azt írta, hogy Bécsben jelentést tettek olyan mesterséges mágnesről, mely épen úgy fölbontja a vizet mint a Volta oszlopa. Világos, hogy e tudósításnak semmi alapja sincs, mert ha a mágnes csakugyan fölbontotta a vizet, ez csak a mágnes által indukált áramokkal történhetett, már pedig az indukczióról akkoriban még szó sem volt.

Sokkal jelentősebb egy másik hírlapnak közleménye, mely oly tényeket említ föl, melyek Oersted találmányával némi rokonságban vannak. A trienti Ristretto dei Fogliette universali 1802 aug. 3-iki számában megjelent egy czikk, melyben az mondatik, hogy Gian-Domenico Romagnosi a Volta-féle oszlophoz ezüstlánczot kötött s midőn a láncz végével elszigetelt mágnestűt érintett, az utóbbi félre taszíttatott s ebben a helyzetben még akkor is megmaradt, mikor Romagnosi a lánczot már fölemelte; úgy látszott, hogy a tű teljesen elveszíté polárosságát s ezt csak akkor kapta vissza, midőn Romagnosi a tű szigetelő tartóját kezeivel lassan szorította! Ugyanez a láncz közelében levő nedves kenderfonalat épen úgy vonzotta, mintha közönséges módon elektromoztatott volna.

E kísérleteket, melyeket különben a trienti lap nagyon homályosan írt le, csak azért említettük, mert 1859-ben Zantedeschi az elektromágnesség igazi feltalálójáúl Romagnosi-t tüntette föl. Zantedeschi a Corrispondenza scientifica di Roma 1859 ápr. 9-iki számában a trienti közleményt reprodukálta s a Romagnosi kísérleteiről megjegyezte, hogy a mágnestű eltérése bizonyára onnét eredt, hogy Romagnosi az egyik kezével a láncz végét érintette s ez által az áramot a földbe vezetvén, azt bezárta. Ezt az utólagos magyarázatot elfogadva, el kellene

377

ismernünk, hogy Romagnosi megelőzte Oersted-det, de épen azért, mert Romagnosi (ha ugyan a Zantedeschi utólagos interpretácziója áll) nem vette észre a kísérlet lényegét, azaz a tű eltérésének föltételét, a feltaláló nevére igényt nem tarthat. Különben a Romagnosi kísérleteire egyes experimentátorok már régebben hivatkoztak, így például Giovanni Aldini és Jozeph Izarn már 1804-ben fölemlítették az áramnak a tűre gyakorolt némi hatásait,[582] sőt idézhetnénk még több fizikust, kik a mágnesség s az elektromosság azonosságát föltüntetni akaró kísérleteik közben a két erő között némi kölcsönhatást találni véltek, de már az eddigiekből is kitűnik, hogy a dolog lényegét, azaz az áramnak a tűre gyakorolt, még pedig a távolságba gyakorolt hatását 1820-ig tisztán még senki sem ismerte föl.

Oersted maga is, természetfilozófiai nézeteitől vezéreltetve, sokáig azt hitte, hogy a mágnesség s a statikai elektromosság azonos eredetűek s a Nézetek a chemiai természettörvényekről czímű művében e véleményt világosan kifejezte. E műnek az ő közreműködésével kiadott franczia fordításában Oersted már általánosabban kimondotta, hogy valamint a mechanikai tanok kevés számú alapelvre fektethetők, épen ugy a fizikai (elektromos) és a chemiai tünemények között bizonyos kapocsnak kell fönnállnia. "Az egység elve" így nevezte Oersted az ő - persze nem valami pozitív formában előterjesztett - általános törvényét, ez az egység elve volt kutatásainak filozófiai motivuma. Mellesleg megjegyezhetjük, hogy az Oersted általános elve csakis az erők qualitativ összefüggésére volt figyelemmel, a dolognak reálisabb részét, a quantitatív összefüggést nem is érintette.

Oersted az imént említettük művének megjelenése óta szakadatlanúl kereste az elektromosság s a mágnesség kölcsön-

378

hatásait, de fáradsága eredménytelen maradt. Végre az 1819-ik év telén tartott előadásainak egyikén történt, hogy az áramtól izzásig hevített platina drót a mágnestű közelében volt elhelyezve. Oersted s hallgatói nagy meglepetéssel vették észre, hogy ez a tű sajátszerű lengéseket tesz; úgy látszott, mintha a záródrót vonzó és taszító hatásokat gyakorolt volna! E szerint az elektromágnesség feltalálása a véletlen szüleménye; bár egy másik verzió szerint Oersted-nek előadás közben az a gondolat jött, hogy talán nem a sarkokon összegyülemlő elektromosság, hanem maga az áram fogna a tűre hatást gyakorolni s e gondolatát még az előadás folyamában, miután hallgatóit a várt eredményre előre figyelmeztette, meg is valósította. Később Oersted maga is úgy tüntette föl a dolgot, mintha e nevezetes hatást akkor találta volna föl, midőn a kétféle elektromosságnak a kiegyenlődésük pillanatában föllépő hatását kereste volna; csakhogy ez állításnak, valamint a föntebb említett verziónak nagyon ellene mond az a körülmény, hogy Oersted sokáig nem tudta fölismerni, hogy tulajdonképen miféle hatásokkal van dolga, sőt úgy látszik, hogy mind ő, mind pedig hallgatói csakis az oszlop mágneses polárosságára gondoltak, mert a találmány híre csak akkor terjedt el, midőn Oersted azt 1820 jul. havában (tehát legalább is egy negyed év mulva) az Experimenta circa effectum conflictus electrici in acum magneticam czímű iratában ismertette.

Oersted találmányát eleintén csak az akadémiák és a tudományos körök méltatták figyelemre, a nagy közönségnek alig volt arról tudomása, minek oka Oersted első közleményeinek zavart és homályos szerkezetében, továbbá abban a körülményben keresendő, hogy maga a szerző és a nyomdokain haladó fizikusok eleintén abban a téves nézetben voltak, hogy a kísérlet csak akkor sikerül, ha az összekötő drót a vörös izzásig hevül föl, a mi igen erős áramokat kíván meg! Mivel pedig akkoriban csak igen kevesen rendelkeztek hatalmas telepekkel, nem csoda, ha igen sokan, bár a tárgy iránt nagy

379

érdeklődéssel viseltettek légyen, a kísérletekhez hozzá sem foghattak, sőt sokan kételkedtek az áram mágneses hatásaiban, mert úgy gondolkoztak, hogy az ilyen hatalmas áramok mágneses hatások nélkül is idézhetnek elő bizonyos lengéseket. Mindenesetre föltűnő, hogy Oersted elég sokáig nem vette észre, hogy a mágneses hatások sokkal gyengébb áramokkal s a drót izzása nélkül is előidézhetők. De a mint a tünemény a tudományos körök előtt ismeretessé vált, mindazok a különös föltételek, melyeket Oersted szükségeseknek tartott, mintegy maguktól elestek s a találmány általános elterjedését többé mi sem gátolta s a kételyek helyét közelismerés és a feltaláló iránti általános tisztelet foglalta el.

A Genfből jövő de la Rive a kísérleteket a párisi akadémia előtt 1820 szept. 11-én ismételte s Ampère már egy hét mulva új és általánosabb tényekkel gazdagította az elektromágnességet.

Oersted megkísérlette, hogy a tüneménynek elméleti magyarázatát adja, de munkájának ez a része egyáltalában nem sikerült; elméleti nézetei épen olyan tapogatódzásokkal vannak telve, mint a milyeneket a dolog kísérleti megállapításában tett. A legfőbb nehézség abban állott, hogy az áram eltérítő hatásának maximumát éri el, ha a tűvel párhuzamosan halad. Ugyanis az Oersted találmányában a mágnestű úgy viseli magát, mint valamely emeltyű, mely oldalagos erők által forgattatik, már pedig az emeltyű törvénye szerint az erő forgató képessége annál nagyobb, mennél inkább közeledik az erő iránya s az emeltyű képezte szög a derékszöghöz, s a forgató képesség semmi, ha az erő iránya az emeltyűével összeesik. Azonban a tű a vele párhuzamos áramtól forgattatik, s ez a tapasztalat, melyről úgy látszik, hogy a mechanika legegyszerűbb törvényeivel ellenmondásban van, arra késztette Oersted-et, hogy a Descartes-féle örvényekhez folyamodjék. Oersted szerint "az elektromos konfliktus nincsen a záródrótba rejtve, hanem maga körül eléggé kiterjedt hatása van,"[583] s ez a kon-

380

fliktus a mágneses részecskékre hatván, ez utóbbiak a konfliktusnak bizonyos fokig ellenállanak; hogy már most az áram haladó mozgását a tű forgó mozgásával összeegyeztesse, Oersted a spirálszerű örvények hipothéziséhez folyamodott. Az ellentett elektromosságoknak igen szoros menetű és körszerű külön-külön örvényeik vannak; az egyik örvény a tű északi sarkát, a másik örvény pedig a tű déli sarkát forgatja. Ez a magyarázat bizonyos pontig helyt áll, de mivel a statikai elektromosság, épen úgy mint a mágnesség, csak egyenes vonalú mozgásokat eredményez, forgató hatásokat pedig valamely mechanikai külön kapcsolat nélkül elő nem idézhet föl: kellene tennünk, hogy az örvények a vezető drótból nagyon is messzire, még pedig a szigetelőkön át is kilépnek. Ez oknál fogva Oersted magyarázata az elektromágneses tények szaporodtával mindinkább tarthatatlanná vált s miután az evvel a tárgygyal foglalkozó fizikusok belátták a hipothézises kombinácziók meddőségét, az elektromágnességi törvények levezetésének reálisabb terére léptek. Itt első sorban az Ampère, Biot, Savart, Neumann és Weber vizsgálatai veendők figyelembe; Ampère és Weber kutatásai egyszersmind világosságot vetettek a tüneményt előidéző erők természetére.

Itt csak a Biot és Savart kísérleti vizsgálatairól akarunk szólani. E két fizikus már 1820-ban, közvetetlenűl az Oersted publikácziója után meghatározta az áram által a tű egyik sarkára gyakorolt erő irányát s megmutatta, hogy miképen változik ez az erő az áram intenzitásával s a tűtől való távolságával.

Biot és Savart a mágnestűt selyemgubószálra függesztették föl s a Föld irányító erejét egy, a tű közelében felállított mágnessel kompenzálták. A tű közelében függélyes áramot vezettek el; a tű ekkor mindaddig forgott, míg végre az áramon és a fölfüggesztő fonálon átvetett síkra derékszög alatt helyezkedett el, még pedig olyformán, hogy az északi sark az árammal úszva képzelt s a tű felé tekintő emberi alaknak balkeze felé,

381

tért ki. E kísérleti eredményből Biot azt a törvényt vezette le, hogy az áramnak a tű egyik sarkára ható ereje merőleges az áramon s az illető sarkon átvetett síkra.

Ezután a két experimentátor egy kicsiny s vízszintes síkban forgó tű mellett ismét függélyes áramot vezetett el s a Föld irányító erejét ismét kiküszöbölte. A nyugalmi helyzetéből kilódított tű lengéseket tett; a lengési időket az áram és a tű közötti távolsággal kombinálva - tekintettel arra, hogy az erő fordított viszonyban van a lengés-idő négyzetével - Biot és Savart megmutatták, hogy a kérdéses erő a távolsággal egyszerű fordított viszonyban hat. Végre ugyancsak lengés-kísérletekből kiderült, hogy az áram forgató hatása egyenes arányban van az áram intenzitásával.

Ilyenek valának azok az eredmények - Ampère s Arago találmányait nem is említve, - melyek Oersted találmányát nyomban követték. Egyik találmány a másikat szülte s nem telt bele félszázad s az elektromágnesség a tudomány s a gyakorlati élet leghatalmasabb tényezőinek egyikévé vált.

V.
Oersted egyéb fizikai munkái. - Utazásai. - Irodalmi működése. - Kitüntetései, halála.

Az élénk visszhang, melyet az elektromágnesség találmánya a tudományos világban keltett, még inkább élesztette Oersted-nek ama vágyát, hogy a külföld tudósaival személyesen érintkezzék. 1822-ben ismét Németországba utazott, hol nemcsak a fizikusok, hanem az irodalom férfiai, a többi között Goethe-től is, nagy kitüntetéssel fogadtatott.

Oersted egyideig Seebeck-kel együttesen hőelektromos kísérleteket tett s 1823 elején Párisba ment. Itt az Institut fizikai osztályába levelező taggá választatott. Párisi tartózkodása alatt eredeti vizsgálatokat is hajtott végre; ezek között legkiválóbbak azok a kísérletek, melyeket Fourier-vel együttesen a hőelektromosságra vonatkozólag tett.

382

A nyár közepe táján Angol- és Skótországba utazott. Midőn Kopenhágába visszatért, utazásai alkalmával tapasztalt kitüntetések által buzdíttatva, még nagyobb hévvel fogott a munkához. 1824-ben hosszas munka után előállította az aluminiumchlorürt, de az aluminium különválasztása neki még nem sikerült.

Fizikai vizsgálatai közül még kiválóan érdekesek a Mariotte törvényére vonatkozók, melyekről Dulong-nál már megemlékeztünk. Utolsó műveinek egyike a Faraday diamágneses találmányaira, másika pedig a freibergi Reich elektromágnességi vizsgálataira vonatkozik. E munkálataival, bár a kérdéses tárgyakra új fényt nem igen derített, megmutatta, hogy előrehaladt kora daczára éber figyelemmel kísérte a tudomány fejlődését s hogy minden újabb vívmányt gondos vizsgálat alá vetett. Az évek súlya nem vett erőt a kitartó és tevékeny férfiún, s hosszú lajstromot kellene előterjesztenünk, ha élete utolsó huszonöt éve alatt közzétett valamennyi értekezését fölsorolni akarnók.

Oersted egyik régi vágyának teljesedésbe menését látta, midőn 1829-ben VI. Frigyes uralkodása alatt Kopenhágában politechnikai iskola alapíttatott. Oersted ez intézet igazgatójává neveztetett ki s e szép tisztet haláláig viselte. Ugyanez intézetben a fizikát évek hosszú során át ernyedetlen buzgalommal tanította.

1823-ban, harmadik utazása alkalmával egy, a természettudományokat terjesztő társulat tervét dolgozta ki. Midőn hazájába visszatért, a terv közhelyesléssel fogadtatott, minélfogva kiviteléhez azonnal hozzáfoghatott. Az új társaság tagjai nem csak Kopenhágában, hanem a vidéken is természettudományi előadásokat tartottak, mely előadások meghozták az Oersted óhajtotta gyümölcsöket.

Oersted tevékeny tagja volt még egy irodalmi társulatnak is, melynek folyóiratában különféle czikkeket, a többi között filozófiai és vallásos tárgyúakat is tett közzé. Midőn 1834-ben

383

a dán politikában a liberális-alkotmányos eszmék fölelevenedtek, Oersted az új irányhoz lelkesedéssel és elfogultság nélkül csatlakozott, holott öcscse, ki később miniszterré lett, "rothadt szagot érzett Dániában" s a mozgalomtól távol maradt. Tanítványai körében kivívott népszerűségét gyakran igénybe vette az ifjuság megindította heves mozgalmak lecsillapítására. 1835-ben a sajtószabadság megóvására elvrokonaival külön társulatot alapított, s VIII. Keresztély királyt trónralépése alkalmával nagy föltűnést keltő szabadelvű beszéddel üdvözölte.

Oersted egészen élete utolsó időszakáig északi Németországba s a skandináv államokba számos kirándulást tett, hogy részt vegyen a természetvizsgálók gyűlésein; beszédei, melyeket a skandináviai természetvizsgálók gyűlésein tartott, mindmegannyi programmbeszédek, melyekben a tudomány haladásának s terjedésének útját jelölte ki.

1846-ban, 69 éves korában még egyszer külföldi nagy útra kelt, mely alkalommal Német-, Franczia- és Angolországot újra meglátogatta. Forchhammer, ki Oersted-et kísérte, ez utazást Oersted diadalmenetének nevezi.

Családi élete boldog volt. Mint már említettük, 1814-ben nősült meg; neje lutheránus lelkész leánya volt. Házassága három fiú- és négy leánynyal volt megáldva, de gyermekei nagy részét korán elveszíté. Öcscséhez, kivel a rudkjöbingi parókacsinálónál tanult, mindvégig testvéri szeretettel ragaszkodott, bár a későbbi években törekvéseik nagyon is szétágaztak.

Midőn Oersted 1850 nov. 7-én nyilvános pályafutásának 50 éves jubileumát ünnepelte, nemcsak a főváros, de mondhatni, hogy a kicsiny ország valamennyi polgára megragadta az alkalmat, hogy a kiváló tudós iránti elismerését kifejezze. Ha megjegyezzük, hogy akkoriban Dánországban kevés intelligens ember volt, ki nem lett volna az Oersted tanítványa, a lelkesedés nyilvánulásait könnyen elképzelhetjük. Tisztelői aláirási ívet nyitottak s a begyűlt összegen a frederiksborgi kertben a Fasanenhof nevű kastélyt, melyben egykor Oehlenschläger lakott,

384

vették meg neki. Mellszobrát a Fasanenhofban óriási néptömeg jelenlétében leplezték le s az egyetem rektora doktori gyűrűt nyújtott át neki, stb. A közelismerés, hála és szeretet nyilvánulásai egyaránt közreműködtek, hogy Oersted dicsőséggel már régóta koronázott életének hátralévő napjait boldoggá tegyék. A szerény Oersted remélte, hogy e napokat szerető családja körében csendes munkásságban fogja tölthetni.

Azonban ez a remény hiú volt, mert még mielőtt új lakására költözködött volna, 1851 márcz. 9-én 73 éves korában megszűnt élni. Családjának fájdalmát Dánország s az egész tudományos világ részvéte enyhítette.

Oersted ötvennél több akadémiának s tudományos társaságnak volt tagja. A franczia Institut nyolcz külső tagjának egyikévé választotta. Természetes, hogy a rendjelek sem maradtak el.

Összes művei a következő czím alatt jelentek meg: Samlede og efterlade Skrifter, Kjöbenhaven, 1850-52, 8o, 8 kötet; műveiből több értekezés német nyelven Der Geist in der Natur czím alatt jelent meg (ford. Kannegiesser, München, 1850). Ez a mű leginkább filozófiai tárgyakkal foglalkozik s világos és vonzó előadása, valamint költői nyelvezete által egyaránt kitűnik. Oersted átlépi a természet határait, hogy az igazságot az ész és a vallás követelményeivel összhangba hozza; filozófiai irányzata ezt a könyvét Németországban nagyon megkedveltette.

Irodalom

Hauch und Forchhammer, Oersted's Leben, (dánból ford. Sebold), Spandau, 1853.

Becquerel, Résumé de l'histoire de l'électricité et du magnetisme, Paris, 1858.

Zantedeschi, Relazione storico-critica sull' elettro-magnetismo, Venezia 1845. 2 köt.

Elie de Beaumont, Éloge historique de J. Ch. Oersted, Paris, 1862.

Biogr. universelle

(Brunet czikke).

P. L. Möller, H. Chr. Oersted (a "Der Geist in der Natur" elején).

Nouv. biogr. gén

. (Radau czikke).

Historical Sketch of Electromagnetism

. Thomson, Annals of Philosophy, New. Ser. II, III.

History of Magnetism and Electricity Mechanics Magazine

, 1860, no 76-83.

385

AMPÈRE

I.
Ampère ifjúsága és tanulmányai. -
Atyjának sorsa s ennek következményei. - Ampère mint magán- és nyilvános tanár.

André Marie Ampère 1775 jan. 22-én Lyonban született. Atyja művelt és tekintélyes kereskedő volt s kevéssel fiának születése után üzletével felhagyott és családjával a Poleymieux lez Mont d'Or községében levő kicsiny birtokára vonult vissza.

Az ifjú Ampère nyilvános iskolába nem járt, de rendszeres magánoktatásban sem részesült. Azonban fényes tehetségeit már idejekorán elárulta; még mielőtt olvasni és számolni tanult volna, különféle vonalakba rakott kavicsokkal maga kombinált holmi feladatokat. Midőn egy ízben megbetegedett, gondos anyja elszedte tőle a kavicsokat, de a kevés kétszersültből, melyből egész kosztja állott, apró darabkákat tördösött le s kombináczióit ezekkel folytatta.

Ampère alig hogy írni-olvasni megtanult, azonnal széles körű tanulmányokra adta magát. Az atyja könyvtárából előszedegetett könyveket válogatás nélkül végig olvasta, s ha az imént azt mondottuk, hogy tanulmányai széles körűek valának, tessék ezt a szó szoros értelmében venni, mert a 13 éves Ampère nem terjeszkedett-e ki az emberi ismeretek valamennyi ágára, midőn a Diderot és d'Alembert encziklopédiájának terjedelmes köteteit az egyes czikkek megválogatása nélkül ábéczés rendben végig olvasta?

386

Midőn a családi könyvtár már nem volt elegendő az ifjú Ampère tudományszomjának eloltására, atyja gyakran elvitte Lyonba, a városi könyvtárba, mi által alkalma nyílt, hogy a legértékesebb művekkel megismerkedjék. Midőn Euler-re és Bernoulli Dániel-re került a sor, megelőzőleg néhány hét alatt a latin nyelvet tanulta meg, mert e híres mathematikusok műveinek legnagyobb része ezen a nyelven volt írva s Ampère e nyelv tanulására mindaddig kellő gondot nem fordított.

Ampère korán adta jelét annak, hogy nehéz problémák megfejtésére különös talentuma van, a mint ez világosan ki fog tűnni a következőkből. A feladat, melynek megfejtésére vállalkozott, nem vala sem több, sem kevesebb, mint egy általános nyelvnek megteremtése, mely munkája hívatva lett volna, hogy a babyloni torony korszaka előtt való állapotokat visszaállítsa. Ampère ezt a dolgot, melynek eszméjével tudósok és költők többé-kevésbbé komolyan már régóta foglalkoznak, a lehető legkomolyabb oldaláról fogta föl: kitartó és fáradságos munka után sikerült az új nyelv szótárát és grammatikáját összeállítania, sőt lyoni barátai előtt az új nyelven írt verseit is elszavalta.

A kiváló tehetségű tanulónak eme búvárkodásait a forradalom viszontagságai nagyon megzavarták. Atyjának az a szerencsétlen gondolata támadt, hogy a kitört vihar elől a poleymieux-i hegyekből Lyonba meneküljön s ott nagyobb biztosság kedvéért a békebíró tisztét vállalja el. A város ostroma után Collot d'Herbois és Fouché a megtorlás ürügye alatt iszonyú gyilkolást rendeltek el; Ampère atyja is, kire egy aljas árulkodó azt fogta, hogy arisztokrata, a vérengzés áldozatává lett. A becsületben megvénült férfiú elszántan lépett a vérpadra; kivégeztetése előtt levelet írt, melyben arra kérte nejét, hogy szomorú végét csak a leánya előtt titkolná el, mert nem tart attól, hogy a gyászhír fiára is lesújtó hatással volna.

A gondos apa csalatkozott, mert a 18 éves Ampère lelke

387

egészen megtört a rémhír hallatára. Az addig oly tevékeny ifjú napjait tétlen merengésben töltötte s lelki állapota a legkomolyabb fordulat bekövetkezését sejteté.

Ez a kinos állapot majdnem egy évig tartott. Ekkor kezei közé kerültek J. J. Rousseau botanikai levelei. E műnek ép oly világos mint ékes nyelvezete gyógyítószerként hatott az ifjúnak beteg lelkületére, s midőn még a Horatius és Licinius ódáival véletlenül megismerkedett, lelkének régi rugalmasságát csakhamar visszanyerte. Ez időtől fogva Ampère szellemi foglalkozása hol a botanika, hol pedig a római költők tanulmányozásából állott. Mind a két irányban oly alapos ismereteket szerzett, hogy még későbbi éveiben is ép oly alaposan szólhatott a botanika vitás kérdéseihez, mint a mily könnyűséggel tudott mértékes verseket szerkeszteni.

Arago tanúsága szerint a 18 éves Ampère három tényt ismert el olyanokúl, melyek hivatva valának, hogy jövőjére döntő befolyással legyenek: az első áldozása, Thomas Descartes telógiája, végre a Bastille bevétele. Első áldozásától datálódott vallásos érzülete; a Descartes telógiájának elolvasásától a fizikai, filozófiai és mathematikai tudományok iránt való lelkesedése, a Bastille bevételétől pedig a szabadság s az emberi méltóság iránt való tisztelete. Atyjának gyászos sorsa, bármennyire érezte légyen leverő hatását, nem ingatta meg abbeli meggyőződését, hogy a nagy forradalom a czivilizáczió fejlődésének egyik legjelentősebb tényezője.

Ampère, kinek szelleme a tudományos problémák iránt már jókorán nagy érdeklődéssel viseltetett, a nagy természet szépségei iránt érzéketlen volt, még pedig nagyon egyszerű okból: mert e szépségeket nem ismerte, mivel nagyon rövidlátó volt. Azonban egy utazása alkalmával egyik útitársának pápaszemét próbálta meg, s evvel a vidék szépségeit egyszerre fölismervén, kimondhatatlan gyönyört érzett, mely gyönyör ismételt előidézésére csak az addig rossz pápaszemét kellett jóval fölcserélnie. Midőn 1812-ben a genuai öböl partjait szemlél-

388

gette, annyira el volt ragadtatva, hogy a szép kép láttára meghalni kivánt!

Látjuk tehát, hogy Ampère a természet szépségei iránt csak rövid ideig volt vak. Azonban a zene iránt hosszabb ideig volt érzéketlen, még pedig nem hallószervének tökéletlensége miatt. Ifjúkorában nagyon komolyan foglalkozott ugyan az akusztikával, de a tulajdonképeni zene nem érdekelte, sőt a magas stilben tartott tudományos és mesterkélt zene rendkívül untatta. Csak harminczéves korában nyíltak meg fülei; midőn egyszer egy hangversenyen a Gluck-féle darabok után egyszerű és kellemes áriákat adtak elő, Ampère-t az egyszerű dalok annyira elbájolták, hogy szemei könnybe lábadtak. E pillanattól kezdve megszűnt a zene iránt érzéketlen lenni, de ezután is csak az egyszerű, igénytelen dalokat kedvelte.

1796-ban történt, hogy Ampère Poleymieux közelében botanizálván, munkája közben két szép és szerény magatartású leányt vett észre, mi életére döntő befolyással volt; mert ő, ki eddig leányokra vagy nősülésre nem is gondolt, egyszerre heves vágyakat érzett s kész lett volna amaz ismeretlen leányok egyikét még az nap nőül venni. Csakhogy ekkor még nem volt sem hivatala, sem vagyona, minélfogva a leánynak, Carron Juliának szülei kérelmét mindaddig nem vélték teljesíthetőnek, míg biztos keresetforrásra szert nem tesz. Kicsibe múlt, hogy a heves ifjú, ki ekkor szíve vágyainál egyebet nem érzett, hogy czélját mennél előbb elérje, a tudományok legnagyobb kárára kereskedőnek be nem állott. Mindazonáltal a családi tanács inkább a mellett volt, hogy a tudományos pályán maradjon, minélfogva Ampère Lyonba ment, hogy ott magántanítással keresse kenyerét.

Ez a terhes foglalkozás csak arra való volt, hogy Ampère a tudományból éljen, mert egy másik, amannál még fontosabb hivatásának tartotta, hogy a tudományért is éljen. Hasonló sorsú fiatal emberekkel csakhamar összebarátkozott s rövid idő alatt kicsiny önképző kör keletkezett, mely kora reg-

389

gel napfölkelte előtt tartotta gyakorlatait. E társaságban Ampère a legnagyobb lelkesedéssel tanulta Lavoisier chemiáját. A chemiában való rendkívüli jártasságának alapját Lyonban, magántanító korában vetette.

Ampère 1799 aug. 2-án nősült meg. Mivel menyasszonyának családja nem adott semmit a polgári törvények által elismert fölesketett papokra, az egyházi szertartás titokban végeztetett el, a mi az Ampère lelkére mély benyomást gyakorolt. Miután 1800-ban fia lett, addigi szerény jövedelmeiből családját többé fönn nem tarthatta s jövedelmezőbb állomás után kellett látnia. 1801-ben az Ain departement központi iskolájához a fizika tanárává kineveztetvén, ugyanabban az évben Bourg-ba költözködött.

II.
Ampère dolgozata a valószínűség elméletéről. - Állomása a politechnikai iskolán
mint repetitor, később mint tanár.

Midőn Ampère tanári székét elfoglalta, már több rendbeli eredeti vizsgálatot hajtott volt végre, azonban szerénységből, vagy talán azért, mert dolgozatainak elegendő fontosságot nem tulajdonított, munkáit csak barátai körében mutatta be. Csak 1802-ben lépett a nyilvánosság elé, midőn a Considérations sur la théorie mathématique du jeu czímű munkáját Lyonban kinyomatta. E műben a szerencsejátékok mathematikai elméletét új eredményekkel gazdagította.

A valószínűség számítás és a szerencsejátékok elmélete addig, míg a megfejtendő feladatokat pusztán mathematikai szempontból tekinti, nem egyéb, mint a mathematikának a kombinácziók tanára fektetett alkalmazása. Az alkalmazott tudományoktól elvárjuk, hogy a valóságnak, az életnek mennél inkább megfeleljenek, tehát kell hogy a játékok mathematikai elmélete is eleget tegyen a reális élet föltételeinek. E föltételeknek akart Ampère munkája eleget tenni.

Ha két egyénnek bizonyos összeg elnyerésére egyenlő

390

valószínűsége van, akkor mathematikai szempontból kell, hogy a két játszó betételei egyenlők legyenek. Tegyük föl azonban, hogy az egyik játszó oly gazdag, hogy a nyereménynyel a már meglevő vagyonát csak nagyon kicsiny mértékben gyarapítaná, a másik játszó pedig oly szegény, hogy már a betétel elvesztésével is egész vagyonát veszítené el, akkor nyilván való, hogy a második játszónak ugyanazon összeg elnyerésére nem szabad annyit koczkáztatnia, mint az elsőnek. De nemcsak a játszó tényleges vagyona, hanem képességei és körülményei szintén nagy befolyással vannak a betétel előleges meghatározására, mert az is nyilván való, hogy ugyanazon összegnek két különböző egyén kezeiben nagyon is különböző egyéni értéke lehet.

1747-ben Bernoulli Dániel felállította ama szabályokat, melyek segítségével ezek a nem mathematikai jellemű föltételek a mennyire-annyira számításba hozhatók, s evvel kimutatta, hogy e föltételek, bár figyelembevételük az eredmények tisztasága és világossága rovására esik, a kalkulus körébe vonhatók.

A feladatok imént jellemzett csoportjába tartozott az a probléma is, melynek megfejtésére Ampère vállalkozott: a moralistáktól régóta hangoztatott azt az elvet, hogy az ex professo játszóknak előbb-utóbb tönkre kell menniök, mathematikailag bizonyította be. A következtetések szigorú és világos lánczolatával kimutatta, hogy az az általános szabály, mely szerint a betételeknek a nyerés-valószínűséggel arányosaknak kell lenniök, még akkor is áll, ha a két játszó nem egyenlően vagyonos ugyan, de megegyeztek, hogy csak bizonyos korlátolt számú partikat, s oly kicsinybe játszanak, hogy egyikük se legyen kitéve annak, hogy összes vagyonát elveszíthesse. Ha azonban a partik száma korlátlan, a vagyonosabb játszó határozott előnyben van, s a másik játszó hátránya rendkívül nagy, ha ellenfele rendkívül gazdag; már pedig az ex professo játszó rendkívül gazdag ellenféllel küzd, mert mindig és mindenkivel játszik, tehát a dolog úgy tekintendő, mintha csak egy, de rendkívül gazdag egyénnel folytonosan játszanék. Az Ampère

391

képletei a moralisták szabályait kétségbevonhatatlanúl bebizonyították.

Ampère dolgozata annyira megnyerte Lalande és Delambre tetszését, hogy e híres két mathematikus az ifjú tudóst Párisba hívta, hogy a politechnikai iskolán repetitorként működjék. Ampère elfogadta a meghívást s lelkesedéssel s teljes odaadással tett eleget e tisztének; buzgalma még fokozódott, midőn később a híres iskolánál mint tanár a felsőbb analizist adta elő. Hogy buzgalmának nem volt az az általános jó eredménye, melyet kitűnő előadásai után méltán lehetett volna várni, ennek oka csakis Ampère-nek még a régi elszigeteltségében elsajátított s a nagy világ színvonalán nem álló modora volt; a pajkosságra mindig kész hallgatósága között pedig sokan voltak olyanok, kik inkább az előadó modorára, mint az előterjesztett igazságokra fordították figyelmüket. Ampère rövidlátó lévén, aggódott, vajjon a hallgatók a táblára irt betűket meglátják-e; s midőn eziránt a hallgatókhoz kérdéseket intézett, akadtak elegen, kik oly gyöngén láttak, hogy a betűk folytonos nagyobbítását kérték, úgy hogy végre Ampère oly nagyra írt, hogy már öt betűnél többet alig lett volna képes a táblára írni. Egyszer az előadás hevében megesett rajta, hogy zsebkendője helyett az erősen bekrétázott törülőruhát használta, s ez elég volt arra, hogy némelyek ne az analízis igazságaira figyeljenek, hanem inkább azt lessék, mikor fog a tanár ismét hasonló tévedést elkövetni.

III.
Ampère-nek az elektrodinamikára vonatkozó fölfedezései és dolgozatai.

Ampère dicsőségét egy egész tudomány, az elektrodinamika tudománya hirdeti. Az Oersted találmánya alkalmat adott a kiváló férfiúnak, hogy új kísérleteket, új fölfedezéseket tegyen, új elméleteket állítson föl, szóval, hogy a fizika tudományát egy egész új fejezettel gazdagítsa. Az Oersted találmányának ter-

392

mékenysége sehol sem mutatkozott oly nagy mértékben, mint Ampère munkáiban.

Az elektromosság és a mágnesség némely hatásai közötti analógia sok kiváló fizikust időnek előtte alaptalan konjekturákra vezérelt. Ampère nem tartozott ezek közé. Addig, míg az áramnak a mágnestűre gyakorolt hatása föl nem találtatott, Ampère megelégedett avval, hogy a mind sűrűbben szaporodó elektromágnességi elméleteket éber és elfogulatlan kritikai figyelemmel kísérje. Ampère a nevezett analógia kimutatására tett kísérleteket és elméleteket oly kevéssé tartotta meggyőzőknek, hogy 1802-ben előadásainak programmja a következőképen jeleztetett: "A tanár be fogja bizonyítani, hogy az elektromos és a mágnesi tüneményeket különböző és egymástól függetlenül ható két folyadék idézi elő."[584]

A párisi akadémia 1820 szept. 11-én ismerkedett meg az Oersted találmányával. Ampère azonnal fölismerte, hogy az áramok és a mágnesség között szoros összefüggésnek kell lenni, s előre átlátta, hogy ugyanolyan mechanikai kölcsönhatásoknak az áramok között is kell fönnállani. Ampère sietett a gyorsan megfogamzott eszmét kísérleti próbáknak alávetni. Készülékeket szerkesztett, melyekkel az áramok kölcsönhatásait, ha ilyenek egyáltalában vannak, kimutathassa. A kísérletek sikere teljesen megfelelt várakozásainak. Egy hét múlva, szept. 18-án Ampère már egy sokkal általánosabb fölfedezést közölt az akadémiával: Az áramtól átfutott két drót egymást vonzza, ha az áramok ugyanazon irányúak, s egymást taszítja, ha az áramok ellenkező irányúak. Ampère később kimutatta, hogy az egymással nem párhuzamos áramok is kölcsönösen hatnak egymásra; a hatás vonzó, ha mind a két áram ugyanazon pont felé közeledik vagy ugyanazon ponttól távolodik; ellenben a hatás taszító, ha az egyik áram bizonyos pont felé közeledik, a másik pedig e ponttól távozik. Ampère csakhamar

393

kigondolta azokat az eszközöket, melyekkel ez alaptünemények kísérletileg szembetünőkké tehetők, s a kölcsönhatások természetét alaposan ismervén, azokat bizonyos módon fölfüggesztett záródrótok folytonos forgatásával még föltünőbbekké tette.

Az első pillanatra föl kellett tűnnie mindenki előtt, hogy itt a mágnesi hatásoktól független hatásokról van szó, mert Ampère már a legelső kísérleteivel megmutatta, hogy az egymásra ható áramoknak nem kell szükségképen különböző két teleptől származniok, hanem elegendő, ha egy és ugyanaz a záródrót kellőképen összehajlíttatik, hogy ugyanaz az áram a mondott vonzó és taszító hatásokat előidézze.

Ampère-nek ez a rendkívül rövid idő alatt tett fölfedezése vetette alapját a fizika amaz ágának, melyet azóta méltán neveznek elektrodinamikának. Az alapvetés után már csak az elektrodinamika törvényei valának levezetendők. Mielőtt Ampère-nek idevonatkozó érdemeiről szólnánk, helyén lesz, - mert a dolog történetéhez tartozik, - hogy fölemlítsük az ellenvetéseket, melyeket némelyek az Ampère fényes fölfedezése ellen tettek.

Az első és a legközelebb fekvő ellenvetés abban látszott lenni, hogy az Ampère fölfedezése végtére nem egyéb, mint az az elektromos vonzás- és taszítás-tünemény, mely már régóta ismeretes volt.

Ampère könnyen megczáfolhatta ezt a nézetet: Az egynevű elektromos testek egymást taszítják, holott az ugyanazon irányú áramok egymást vonzzák; a különnemű elektromos testek egymást vonzzák, holott az ellenkező irányú áramokkal az ellenkező történik. Az egynevű elektromosságú testek az érintkezés után azonnal eltaszítják egymást, holott az ugyanazon áramoktól átfutott drótok, ha egymással érintkeznek, a mágnesek módjára együtt maradnak.

Az ellenvetések másik csoportjának több alapja volt. Ha két test külön-külön valamely harmadik testre hatni képes, akkor az a két test bizonyára egymásra is hat. Mivel pedig a

394

záródrótok egyaránt hatnak a mágnestűre, miért ne hatnának egymásra is? E szerint az áramok kölcsönhatásai az elektromágnesség alaptörvényeiből önként következnek.

Ampère, a helyett hogy találmányának újsága ellen tett utóbbi megjegyzést közvetetlenül megczáfolta volna, fölkérte ellenfeleit, mutatnák meg, mi úton-módon lehetne az Oersted kísérletéből az áramok egymásra gyakorolt vonzó és taszító hatásait levezetni.

Ampère kérelmét senki sem teljesítette ugyan, de az ellenvetést még sokan fentartották. Ekkor eszébe jutott Arago-nak, hogy lehet oly példákat idézni, hol két test külön-külön egy harmadikra hat, a nélkül, hogy egymásra hatnának. "Itt van két lágyvas-kulcs, mondá Arago, mind a kettő vonzza ezt a mágnestűt: ha önök nem bizonyítják be, hogy e két kulcs egymásra kölcsönösen hat, akkor az önök ellenvetéseinek kiinduló pontja helytelen."[585]

Ennek a fölszólításnak megvolt a maga hatása; Ampère a prioritási vitán szerencsésen túlesett, s most már egész hévvel hozzáfoghatott a kitűzött feladat megfejtéséhez, az elektrodinamikai tünemények mathematikai szigorú és biztos alapelvekre fektetett elméletének felállításához.

E feladat megfejtése rendkívüli nehézségekkel volt összekötve, de Ampère az eléje gördülő akadályokat, egyiket a másik után, diadalmasan legyőzte. Munkája a természettudományi módszernek egyik legszebb mintája; Ampère fényes példával megmutatta, hogy miként lehet a tünemények végnélkülinek látszó komplikácziójából az egyszerű törvényeket, melyeknek ama tünemények hódolnak, biztosan és szigorúan levezetni.

Ampère mindenekelőtt a kellő kísérleti tények birtokába akart jutni. Meg akarta tudni, mily törvények szerint hatnak bizonyos irányú és egymástól bizonyos távolságban levő elektromos áramok végtelenül kicsiny részei, hogy aztán a mathe-

395

matika segítségével bármilyen áramok kölcsönhatásait levezethesse; más szóval, le akarta vezetni az elektrodinamikai alaptörvényt.

A lengés-módszer, melyet Coulomb nagy sikerrel használt a statikai elektromosság és a mágnesség törvényeinek bebizonyítására, itt mit sem segíthetett. Nem elvi, hanem technikai nehézségek gördítettek e kitűnő módszer alkalmazása elé legyőzhetetlen akadályokat. Azonban Ampère megtalálta a dolog nyitját: a dinamikai módszert félre téve, a statikai módszerhez folyamodott. Nem a mozgás, hanem az egyensúly föltételei valának őt a dolog természetéről fölvilágosítandók; megkereste, hogy bizonyos alakú s egymás közelében levő vezető drótok mily módon jönnek egyensúlyba.

Ampère az egyensúlynak négyféle állapotát vetette tüzetes vizsgálat alá. Mindegyik esetben a drótoknak oly alakot adott, hogy az egyensúly módjából - s ez volt a fődolog - ép oly szigorú, mint egyszerű kísérleti törvény következett.

Első kísérlete abban állott, hogy az elszigetelt drótot úgy görbítette meg, hogy a két része egymásmellett feküdt, tehát egy vonal mentén ellenkező irányú két áram haladt. Ez a drót-rendszer a legérzékenyebb módon fölfüggesztett drótra sem gyakorolt befolyást, jeléül annak, hogy az áram irányának ellenkezővé változtatásával a vonzó erő épen akkora taszító erővé válik.

Második kísérletében egy igen könnyen mozogható drótot másik két drót közé függesztett föl. Ez utóbbi drótokon az áram ugyanabban az irányban keringett, tehát a középső drótot mind a kettő taszította. Azonban az egyik drót egyenes volt, a másik pedig kigyódzó vonalban volt összehajlítva. Ha a két drót közül az egyik erősebben taszította volna a középső drótot, mint a másik, akkor a középső drótnak a szélsők egyike felé el kellett volna mozdulnia, a mi azonban nem történt meg. Evvel be volt bizonyítva, hogy egy egyenes és egy kigyódzó (sinusos) áram egyenlő hatásokat gyakorol.

396

Ampère a harmadik kísérletével kimutatta, hogy valamely tetszésszerinti zárt áram nem képes valamely körszerű áram egyik ívét ezen ív síkjára függélyes és a középpontján átmenő tengely körül forgatni.

Végre a negyedik kísérletben fölkereste három körszerű áramnak egyensúlyát avval a föltétellel, hogy a három kör középpontjai egy egyenes vonalban feküdjenek, sugaraik pedig mértani sor szerint növekedjenek.

Ez a kísérleti anyag elegendő volt, hogy Ampère vele az elektrodinamikai alaptörvényt levezesse. Eljárása főbb vonásaiban a következő volt.

Ampère föltette, hogy az áramok igen kicsiny részének vonzása vagy taszítása arányos az ezen áram-elemeken az időegységben átfolyó elektromosságokkal vagyis az áramok intenzitásával, és fordított viszonyban van a középpontjaikat összekötő vonal hosszúságának valamely egész számú hatványával. Ezt a két föltevést először arra a két egyszerű esetre alkalmazta, midőn az elemek párhuzamosak és midőn az elemek az összekötő vonal irányába esnek, ezután megmutatta, hogy miként lehet két tetszésszerinti irányú elem kölcsönhatását az előbbeni két egyszerű esetre visszavezetni. Az eredményül kapott általános képletben két határozatlan állandó maradt, az egyik az arányosság tényezője, a másik pedig az egész szám, melylyel az elemek középpontjainak távolságát hatványozni kell. A négy alapkísérlet segítségével ez állandókat meghatározta s evvel az elektrodinamikai általános képlet le volt vezetve.

E képlet taglalásából kiderült, hogy két áramelem a középpontjaikat összekötő egyenes vonal irányában hat; hogy e hatás nagysága függ az elemek egymáshoz való hajlásától és fordított viszonyban van a távolság négyzetével.

Ampère tehát kimutatta, hogy ugyanaz a törvény, mely az égitestek mozgását kormányozza, melynek a statikai elektromosságnak és a mágnességnek vonzás- és taszítás-tüneményei hódolnak, a dinamikai elektromosságnak is az alaptörvénye.

397

Coulomb a statikai elektromosságnak, Ampère pedig a dinamikai elektromosságnak a Newtonja.

Ampère elektrodinamikai alaptörvénye két megjegyzés alá esik. Először is, a törvény csak az áramok elemeire vonatkozik, másodszor pedig a levezetés természeténél fogva nem tünteti föl az áramok hatásai és az áramok dinamikai természete közötti kapcsolatot.

A mi az első megjegyzést illeti, annak kritikai éle nincs, mert a törvény általános és alapvető jelleme épen abban rejlik, hogy a véges áramok hatásainak bármely esetében, kiinduló pontúl vehető. A véges és tetszés szerinti alakú áramok összes hatásainak levezetése pusztán csak felsőbb analitikai feladat; Ampère nem mulasztotta el, hogy az alaptörvény alkalmazásait a legfontosabb esetekre ki ne terjeszsze s ezáltal újabb fontos fölfedezések útját megnyissa, mint erről alább még szólani fogunk.

A második megjegyzés már a levezetés lényegét illeti: Ampère bizonyos egyensúlyi helyzeteket állított elő, mely helyzetekben a működő erők egyensúlyt tartván, a mozgékony vezetők nyugalomban maradnak. Ampère elméssége, melylyel az egyensúly-helyzetekből az egyensúly föltételeit és ezekből ismét az alaptörvényt levezette, bámulatra méltó. Mindazonáltal nem mondhatni, hogy az Ampère-féle kísérleti alap elegendő szilárd, mert Ampère arra fekteti levezetéseit, hogy bizonyos esetekben mozgás nem jő létre, már pedig minden mozgásnál bizonyos akadályokat kell legyőzni, minélfogva a mozgás megszűnéséből, bármily gondosan törekszünk is arra, hogy a mozgás-akadályokat mellőzzük, még nem következtethetjük, hogy a mozgató erők csakugyan egyensúlyban vannak, hanem csak azt mondhatjuk, hogy az erők nem képesek a mozgás akadályait legyőzni.

Szükséges tehát, hogy az elektrodinamikai erők közvetetlenűl méressenek, azaz mechanikai erőkkel összehasonlíttassanak. Mintegy húsz évvel az Ampère dolgozata után Wilhelm Weber azon volt, hogy az Ampère alaptörvényét ily szempont-

398

ból igazolja. Weber az elektrodinamikai erőket pontosan mérhető mechanikai erőkkel állította szembe s az egyensúlyt ily módon hozta létre. Weber eljárása mindamellett hogy Ampère-étől tetemesen eltért, oly eredményekre vezetett, melyek Ampère alaptörvényének helyességét fényesen igazolták.

Azonban még az újabb kísérleti bizonyíték után is fönmaradt az az ellenvetés, hogy az Ampère alaptörvénye elvégre is csak tapasztalati képlet, mely az áram dinamikai természetét vagyis a vezetőkben áramló elektromosságok vonzó és taszító közvetetlen hatásait figyelembe nem veszi, hanem az áramot, a tapasztalásnak megfelelőleg, csak az előidézett hatások okának tekinti. Ampère nem vezetett le egy általános elektromos alaptörvényt, mely az áramban keringő elektromosságok kölcsönhatásaiból indúl ki, mely tehát az elektrodinamikai vonzásokat és taszításokat külön esetként magában foglalná.

E feladat megfejtésére ismét Wilhelm Weber vállalkozott s oly alaptörvényt vezetett le, mely az Ampère-ét is magában foglalja. Mindazonáltal a feladat megfejtettnek még most sem tekinthető, mert Weber föltevései között olyanok is vannak, melyek a mechanika általános alapelveivel ellenkeznek. Igaz ugyan, hogy ez az ellenkezés oly természetű, hogy korántsem szól a Weber föltevéseinek tarthatatlansága ellen, sőt úgy látszik, mintha a Weber elmélete általánosabb mechanikai elveknek az elektromosság révén jogosúltságot szerezne, csakhogy az elektromosság oly ható, melynek lényegét sokkal kevésbbé ismerjük, semhogy az elektrodinamika elveit általános mechanikai szempontból értékesíthetnők.

Térjünk vissza az Ampère vizsgálataihoz. Az alaptörvény birtokában lévén, annak alkalmazásaihoz fogott. Először is egy egyenes vonalú áramnak, irányára merőleges síkokban fekvő, köralakú, zárt áramokra gyakorolt hatását kereste. A számítás eredményéből az tűnt ki, hogy a köráramok síkjai, ha ezek mozgékonyaknak tételeztetnek föl, elvégre az egyenes vonalú árammal párhuzamosan helyezkednek el. Ampère a számítás

399

eredményét, a mennyire az elméletben kikötött föltételeket megvalósíthatta, kísérletnek vetette alá; a kísérleti eredmény az elméletivel teljesen megegyezett.

Ampère-nek ez az újabb fölfedezése egyszerre világosságot vetett ama tünemények okaira, melyeknek magyarázatára Oersted két évszázad mögé nyúlt, hogy egy híres filozófusnak divatból rég kiment eszméit fölelevenítse. Tegyük föl, hogy valamely mágnestű egész hosszában a tengelyére függélyes síkokban zárt köráramok keringenek, ekkor, ha a tű mellett egy, a tengelyével párhuzamos áramot vezetünk, Ampère fölfedezése szerint a tű áramai ez utóbbi árammal párhuzamosan helyezkednek el, tehát a tű tengelye az áram irányára függélyessé válik, s a tűnek az emeltyű törvényeivel oly szembetűnőleg ellenkező kitérése természetes és Ampère fölfedezéséből szükségképen következő ténynyé válik.

Ez volt az a nagy eszme, melyet Ampère-ben számításainak eredménye keltett. A mágnes nem egyéb, mint bizonyos köráramok rendszere; mágnesezni annyit tesz, mint az aczél molekulái körül keringő áramokat előidézni: ez volt az a merész, de reális alapon nyugvó hipothézis, mely kiszorítandó vala mindazokat a hipothéziseket, melyeket a fizikusok régi idők óta a mágnesség mivoltáról és a mágnesség és az elektromosság analógiájáról alkottak.

Ampère nagyszerű konczepczióját mindenek előtt kísérleti úton szilárd alapra akarta fektetni. Mivel a körfolyamok egész rendszerét olyformán előállítani, mint ezt a hipothézis megkívánja, majdnem lehetetlen, Ampère a körfolyamok rendszerét utánozta; azaz egy elszigetelt drótot csavarszerűleg szorosan összehajtott, s az egészet mozgékonyan fölfüggesztette. Midőn Ampère e készüléken, melyet szolenoidnak nevezett, áramot vezetett át, az a mágneséihez teljesen hasonló hatásokat mutatott.

Ez a hasonlóság Ampère-t nézeteiben még inkább megerősítette s felbátorította, hogy következtetése szálait még tovább

400

fűzze. Legközelebbi törekvése az volt, hogy számítás által is megmutassa, miszerint a szolenoidok eleget tesznek mindazoknak a törvényeknek, melyeket a mágnesek hatásairól addig ismertek. Ampère fáradságát siker koronázta; avval a föltevéssel, hogy a vas molekulái körül köráramok keringenek, levezette a Coulomb törvényeit, s a Biot és Savart kísérleti törvényeit, melyek valamely áramnak a mágnestűre gyakorolt hatásait fejezik ki.

E meglepő eredmények többé nem hagytak fönn semmi kétséget a mágnesek hipothézises szerkezete iránt. S mégsem mondhatjuk, hogy az Ampère hipothézise, a régi, a kétfolyadékos hipothézist kiszorította volna. Valóban, a kétféle mágnesi folyadék a tüneményekről, mindaddig, míg csakis a mágnesek kölcsönhatásairól van szó, szigorú számot ad, s mivel a fizikai tan- és kézikönyvek legnagyobb része az ősi szokásnak hódolva módszertani szempontból a mágnességet az elektromosságtól különválasztva, még pedig az utóbbi előtt tárgyalják, valószínű, hogy a két folyadék hipothézise még sokáig forgalomban fog maradni. Ha azonban a mágnesek és áramok kölcsönhatásairól, vagy az áramok egymásra gyakorolt hatásairól van szó, akkor a kétfolyadékos hipothézis tehetetlenné válik, holott az Ampère hipothézise e kölcsönhatások mind a három csoportját egyenlő könnyűséggel magyarázza s mind a három csoportot kapcsolatba hozza.

Ampère hipothézisének egyszerűsége és termékenysége legfényesebben a földmágnesség hatásaiban nyilatkozott. A fizikusoknak összhangzó véleménye a Földet már Gilbert óta nagy mágnesnek tekintette. A Földnek tehát a mágnesek módjára kell az áramokra hatni. Azonban az Ampère elektrodinamikai fölfedezései nélkül még mai napig is várhatnók az efféle hatások nyilvánulásait, s lehetséges, hogy még jelenleg is élénk vita tárgyát képezné, vajjon hat-e a Föld az áramokra vagy sem. Ampère fölfedezései a vitának elejét vették, az ő szolenoidjai épen úgy helyezkedtek el a mágnesi délkörbe, mint

401

a közönséges aczélmágnesek. "Newton, Halley, Dufay, Aepinus, Franklin és Coulomb mit szóltak volna ahhoz, ha valaki azt mondotta volna nekik, hogy megjön az ideje, mikor a hajósok az elektromos áramot, az elektromos drótokat észlelvén, mágnestűk hiányában is eligazodhatnak?"[586]

A szolenoidok és a mágnesek azonos hatásai után mi sem gátol abban, hogy magát a Földet is szolenoidnak tekintsük. E nagy szolenoidban az áramok a Föld forgásával ellenkezőleg keletről nyugat felé keringenek s a földmágnesség helyét a földelektromosság foglalja el. Ez a helycsere, igaz, hogy még nem fejtette meg a földmágnesség problémáját, de kétséget nem szenved, hogy a megoldást, ha ez egyáltalában lehetővé válik, rendkívül meg fogja könnyíteni.

Ha végigtekintünk az Ampère-től kivívott fényes eredményeken, lehetetlen, hogy vissza ne emlékezzünk Oersted-re. A dán fizikus alapvető észlelete volt az, mely e szép eredményeket, melyekre az emberi szellem mindenha büszke lehet, közvetve létre hozta.

Oersted és Ampère kortársak valának. Mind a ketten szerény körülmények között nevelkedtek, mind a ketten önerejükből vetették tudásuk alapját. Lelkületük költőisége, filozófiai eszméik rokonsága akkor is szellemi rokonokká tette volna őket, ha mindketten nem működtek volna közre, hogy az emberi tudásnak egy új ágát megteremtsék. Az elektromágnesség Oersted nélkül nem létezett volna, Ampère nélkül pedig csak egy magános, nagyon különösnek látszó kísérlet maradt volna. Az Oersted és Ampère együttes eredményei valának csak képesek egy oly tudományt teremteni, mely csodálatra méltó alkalmazásaival az emberi társadalomra a leghathatósabb befolyással volt.

Az elektromos telegrafia az elektromágnességnek kétségen kívül legfontosabb alkalmazása; történetét ott lehetne kezdeni,

402

a hol az elektromos vezetők és nem vezetők közötti különbség fölismeréséről van szó. Mindazonáltal az elektromosságnak ilyetén felhasználásáról csak a lipcsei Winkler-nek (1746) terveit lehet mint a legrégiebbeket fölemlíteni. Az eszme hosszú időn át feledékenységbe borúlt s a genfi Lesage (1774), Lamond (1787), Reisser (1794), Salva (1798) és Sömmering (1808) - mely utóbbinak ajánlatát I. Napoleon mint egy németnek hóbortos eszméjét visszaútasítá - mindannyian csak a statikai elektromosság által előidézhető hatásokat tartották szem előtt. Az elektromos gépek és az elektromos szikra megbízhatatlan funkcziója csakhamar meggyőzte azokat, kik a tervvel komolyan foglalkoztak, a kivitel és a szabályszerű közlekedés rendkívüli nehézségeiről.

Az elektromágnesség hivatva volt az addig fönnálló akadályokat egyszerre legyőzni. Hiú erőlködés volna az elektromos telegrafiának, vagy még inkább a telegrafiának általában, a feltalálóját feltalálni akarni. Mégis, mivel az Ampère érdemeit a legtisztább színben akarjuk előtűntetni, nem hallgathatjuk el, hogy az elektrodinamika megalapítója 1832-ben a Collège de France-on tartott előadásai alkalmával arról is szólott, miként lehetne egy tetszés szerint zárható és nyitható áramnak a mágnestűre gyakorolt hatásait a telegrafiára felhasználni; fölemlítette, hogy lehetséges volna a tű eltérései számából és irányából rendszeres alfabétumot kombinálni, s ez eltérések egymásutániságából szavakat, mondatokat összeállítani.

Ampère barátai körében gyakran fölvetette ezt az eszméjét, sőt élénk képzelete számba vette az áram chemiai hatásait is; gyakran szólott oly telegráfról, melyben a jeleket az oxigén és hidrogén fejlődése adná. Az elektromos telegráf eszméje Ampère-ben megfogamzott, még csak a gyakorlati kivitel hiányzott.

A kivitel, melyet a lágyvasnak Arago feltalálta pillanatnyi mágnesezése, s a Faraday feltalálta indukczió rendkívül megkönnyítettek, már csak idő kérdése volt. Steinheil (1836),

403

Gauss és Weber (1836), Jacquin Schilling von Cannstadt és Ettingshausen (1837), Wheatstone és Morse fáradozásai megtermették a gyümölcsöket, melyeket az elektromágnesség tudománya az emberiség javára termelendő vala.

Ampère-nek az elektromágnességre vonatkozó munkái,[587] mint könnyen érthető, nagy föltűnést keltettek. Ha a híres fizikust az irigyek és érdemeinek kisebbítői talán bántották is, másrészről megvolt az az elégtétele, hogy nagy és nehéz munkájában kiváló mathematikusok, mint Savary, Liouville és Duhamel, baráti előzékenységgel hathatósan támogatták.

IV.
Ampère mathematikai munkái. - Tudományos egyénisége.

Ampère, mint említettük, tudományos pályafutását egy mathematikai értekezéssel, a játékok elméletéről, kezdette meg. Ez a dolgozata megnyitotta előtte a politechnikai iskolát, s barátai méltán elvárhatták, hogy a szép kezdet után a jeles értekezések egész sora fog következni. Mindazonáltal a játékok elméletéről írt értekezés nem volt e kiváló szellem első szárnypróbálgatása; Ampère mathematikai első kísérlete sokkal régibb keletű. Már 1788-ban, tehát 13 éves korában a lyoni akadémiának beküldött egy dolgozatot, melyben a kör négyszögesítését tárgyalta. Kevés idő múlva ugyanavval az akadémiával egy hasonló tárgyú értekezést közölt; ez utóbbiban a félkörnél kisebb, de máskülönben tetszésszerinti körív kiegyenesítésével foglalkozott. Persze, a dolgozatok egyike sem sikerült, de Ampère-nek ez első törekvései is nyilván elárulták a kiváló férfiú szellemi irányzatát; nehéz, meg nem fejthetőknek látszó

404

feladatok tárgyalása mindenkor különös ingerrel voltak Ampère búvárkodó szellemére.

Alig szükséges megjegyeznünk, hogy Ampère a későbbi éveiben felhagyott az ily terméketlen kísérletekkel. Ampère a mathematikának arra a terére lépett, melyen az emberi tudás a Newton és Leibniz alapvető munkái óta a legszebb eredményekkel gazdagodott. Mindamellett az elemi geométria művelését sem tartotta fényes tehetségeinek meg nem felelő foglalkozásnak. Már 1801-ben közölte a lyoni akadémiával azt az értekezését, melyben a részarányos poliéderek térfogati egyenlőségét, ezt az axiomának látszó tételt szigorúan bebizonyította. E munka után az analitikai értekezések hosszú sora következett; az Ampère földolgozta tárgyak a mathematika és a mechanika legkényesebb kérdéseire új világosságot valának derítendők, minélfogva a párisi akadémia kapui csakhamar megnyiltak az ifjú tudós előtt (a Lagrange halála után 1813-ban). Feladatunk körén kívül esik, hogy Ampère mathematikai dolgozatait tüzetesen ismertessük; legyen elég, ha fölemlítjük, hogy e dolgozatok a differencziális kalkulus elveire, a részletes differencziális egyenletek integrácziójára, a simuló görbékre, a derivált függvények elméletére, a Taylor sorának egy új bebizonyítására, stb. vonatkoznak. A variáczió-számítás általános képletei Ampère-t egy híres feladatnak, a lánczvonal elméletének bővebb kifejtésére vezették. A lánczvonal elmélete, melylyel már Galilei foglalkozott, a Bernoulli Jakab és János, Leibniz és Huyghens vizsgálataival már kimerítettnek látszott, midőn Ampère az új elvek alkalmazásával a vonal igen nevezetes s addig ismeretlen tulajdonságait vezette le. Az elméleti mechanika és fizika még több kiváló vizsgálatot köszönhet Ampère-nek; ilyenek a virtuális sebességek elvének bebizonyítása; Mariotte törvényének bebizonyítása; egy új elmélet felállítása, mely elméletből a rendes és rendkívüli sugártörés törvényei következnek; a fényhullámok fölületének meghatározása oly közegben, melynek a három dimenzió szerint különböző rugalmassága van.

405

Ampère ifjúkori első tanulmányai, különösen pedig az encziklopédia olvasásával majd az egyik, majd a másik tudományos irányba tereltetett, s bár az exakt tudományok művelését mindenkor élete főfeladatának tartotta, az emberi ismeretek mindegyik ágában talált olyas valamit, a mi reá különös vonzalmat gyakorolt. Nem fog tehát meglepni bennünket, ha azt látjuk, hogy az a férfiú, ki fizikai tudásunkat az ismeretek egész halmazával gyarapította, a legnagyobb hévvel és odaadással foglalkozik a filozófiának és a szerves világ törvényeinek legmagasabb kérdéseivel.

Ampère tudományos környezete nagyon alkalmas volt arra, hogy szellemi tevékenységének minden irányban táplálékot és biztatást nyújtson. Párisban nemcsak az exakt tudományok művelőit, hanem az irodalom és filozófia férfiait is az Ampère társaságában találjuk. Az élénk diskussziók, melyeket Maine de Biran, Cabanis, Destutt de Tracy és más kiváló férfiakkal váltott, mindig ébren tartották benne azokat a pszichológiai és metafizikai eszméket, melyek benne egyszer még megfogamzottak. Az a körülmény, hogy az akkori mathematikusok, fizikusok és chemikusok a tisztán pszichológiai és metafizikai vizsgálatokra nem sokat adtak, legkevésbbé sem ingatta meg kedvelt eszméinek tovább fűzésében. Ampère már azon volt, hogy elmélkedései gyümölcseit filozófiai önálló művekben közzétegye; Bevezetés a filozófiába, A létezés elmélete, A szubjektivumok és az objektivumok ismeretéről és az abszolut moralitásról czimű műveinek nemcsak tervét, hanem egyes részleteit is kidolgozta, azonban egy váratlan körülmény tervei kivitelét megakadályozta. Ugyanis Ampère nem érezvén magában elegendő erőt, hogy e sokoldalú és nehéz thémákat kellőképen kidolgozza, azokat először élénk diskussziók alá akarta vetni. Azonban Maine de Biran Párisból elutazott, többi ismerősei pedig az általa fölvetett kérdések iránt sokkal csekélyebb érdeklődést tanusitottak, semhogy Ampère-nek a dolgok alapos megvitatására kilátása lehetett volna. Ampère ekkor elhatározta, hogy a szellemi

406

vitát lyoni barátai körébe teszi át. Azonban a várt részvétel itt is elmaradt: s mindamellett hogy intim körben kijelentette, miszerint hivatva érzi magát, hogy a pszichológia alapjait minden időkre megvesse, lyoni barátai pszichológiáját egy kissé körülményesnek és száraznak találták, s kérték őt, térne inkább vissza az exakt tudományokhoz! Hogy mily erős gyökereket vertek benne filozófiai nézetei, s hogy mily nagy súlyt fektetett azokra, legjobban kitűnik barátai tanácsára adott következő feleletéből: "Hogyan hagyjak el egy virágokkal és csörgő vizekkel telt tartományt, hogyan cseréljem föl a patakokat és ligeteket a sivatagokkal, melyeket a mathematikai nap sugarai pörkölnek, mely sugarak a tárgyakra a legélénkebb fényt vetvén, azokat elhervasztják és tövig kiszárítják! ... Mennyivel többet ér a lengő árnyak alatt bolyongani, mint egy egyenes út hosszában menni, mely úton a szem mindent áttekint, melyen semmi sem szalad el előlünk, hogy bennünket üldözésére biztasson!"[588]

Ampère-nek ezen véleményében barátai közül senki sem osztozott. Végtére is egyedül és elvtársak nélkül látta magát azon a téren, melyen mathematikai érdemeivel legalább is egyenlőrangú eredményeket vélt elérhetni. Ampère ismét visszatért a tények világába, régi nézeteit vagy újabbakkal cserélte föl, vagy pedig egészen elhagyta.

Ampère-t, ki már ifjúságában szenvedélyesen foglalkozott a botanikával, a szerves világ életjelenségei mindenkor kiválóan érdekelték. Alkalmilag megesett, hogy az e tárgyra vonatkozó elmélkedéseit metafizikai kedvelt eszméivel hozta kapcsolatba. Így példáúl erősen védelmezte azt a peripatétikus felfogást, mely szerint az állatoknak az érzékenységen és az emlékezőtehetségen kívül egyéb funkcziók nem tulajdonítandók, s hogy a többi életműködésüket egyedül az ösztön irányozza. Később ezt a nézetét megváltoztatta s az állatok összeségének is minden

407

lehető szellemi tehetséget tulajdonított, még pedig minden lehető mértékben.

Midőn Cuvier és Geoffroy Saint-Hilaire között megindult az a híres vita, mely a szerves lények szerkezetének egységét vala eldöntendő, a mathematikusok közűl csakis egyedül Ampère-nek volt tehetsége és bátorsága a vitába elegyedni. Cuvier előadásait a Collège de France-on tartotta, Ampère is a hallgatók között ült. Cuvier élénken kikelt a német természetfilozófusok ama nézete ellen, mely az állatoknak szervezeti egységet tulajdonított, s mivel Ampère az előadás folyamában vagy az előadás után nem tehetett megjegyzéseket, ellenvetéseit a saját előadásai végén tette meg. Cuvier öcscse, ki az Ampère előadásain jelen volt, Ampère érveléseit bátyjával közölte, s az utóbbi nem mulasztotta el, hogy a következő héten ellenfele támadásait vissza ne torolja. Ampère meg volt győződve Cuvier rendkívüli tudományáról és tekintélyéről, s ha a harczot mindamellett újra meg újra fölvette, csak is szorgalmas tanulmányain alapuló tudományos meggyőződésének akart érvényt szerezni. 1814-ben kiadta (névtelenűl) az állatok szervezetének elméletét. E művével, ha kitűzött czélját, azaz a vitás kérdés eldöntését a maga javára, nem érte is el, anatómiai és természetrajzi ismereteinek ékesen szóló bizonyítékát adta.

Ampère élete utolsó éveiben oly munkára vállalkozott, melynek sikeres befejezése sokoldalú ismereteinek módszeres képét lett volna előtüntetendő: az összes tudományok osztályozását kísérlette meg. Ez is oly feladat volt, melynek megfejtésére mind az ókor mind pedig az ujkor nem egy filozófusa vállalkozott. Ampère egészen tisztában volt avval a haszonnal, melyet a kérdés sikeres megoldása az oktatásra, a tudományok methodikai tárgyalására, encziklopédiák szerkesztésére, könyvtárak rendezésére stb. nézve eredményezett volna. A régiebbek kísérletei a felosztási alapelvek czélszerűtlen megállapítása által oly eredményeket szültek, melyek szerint már az első

408

pillanatra is heterogéneknek látszó elemek egy és ugyanazon csoportba szoríttattak volna. Már pedig senki sem fogja a tudományok érdekében fekvő dolognak tartani, hogy valamely előre megállapított alapelv kedveért egymás mellé helyezzen oly dolgokat, melyek az alapelv értelmében egy csoportba tartoznak ugyan, de, már csak külső jellegük miatt is, természetszerűleg ellenállanak az összefoglalásnak; vagy pedig, hogy ellentétbe állítson oly dolgokat, melyek természetük szerint együvé tartoznak. Ezt a hibát akarta Ampère kikerülni.

Ampère fölosztási rendszerének nincs szubjektív alapja; a csoportokat nem az intellektuális képességek szerint rendezte, hanem objektív szempontból két országot vett föl, a világ tudományának országát, vagyis a kozmológiát és az ontológiát. A kozmológiai tudományok ismét két mellékországra, a lélektelen és a lelkes objektumokat tárgyaló tudományokra oszolnak. Mindegyik mellékország ismét két ágra, mindegyik ág ismét két csoportra oszlik, s Ampère ezt a ketté osztást a már többé nem osztható határokig folytatván, összesen százhuszonnyolcz tudományt származtatott le. Azonban a szép terv dugába dőlt, mert Ampère nem talált százhuszonnyolcz olyan tudományt, melyek határait eléggé élesen körvonalozhatta volna. Avval, hogy az addig egységeseknek meghagyott tudományokból fejezeteik szerint külön tudományokat alkotott, a dolgon mit sem segíthetett, mert az új nevek, melyekkel régóta ismeretes dolgokat jelölt meg, már értelmüknél fogva is inkább a helyes fölfogástól való eltérést mozdították volna elő. Különben is, mindezeket nem tekintve, az Ampère rendszere a tudományos módszernek nem hasznára, hanem csakis kárára lett volna, ha ugyan valaki megkísérlette volna, hogy e rendszert valamely tudomány módszerének alapjáúl elfogadja.

Ampère nemcsak a tudományok általános osztályozását, hanem a természettudományok egyes ágainak különös osztályozását is megkísérlette. Mindamellett, hogy Ampère-nek a saját rendszere elvei szerint teljesen igaza volt, a természettudósok egyike sem volt hajlandó a tudományok régi beosztását az újjal fölcserélni.