1

LAVOISIER

I.
Lavoisier ifjúsága. - Első munkái. - Lavoisier az akadémia tagjává s főhaszonbérlővé lesz.

Antoine Laurent Lavoisier 1743 aug. 16-án Párisban született. Atyja kereskedő volt s szerencsés vállalatokkal tetemes vagyonra tett szert, tehát módjában volt, hogy fiát gondos nevelésben részesítse.

Az ifjú Lavoisier a Collège-Mazarin-ben végezte tanúlmányait, még pedig fényes sikerrel; az egyes osztályok számára kitűzött szokásos díjakat rendszerint ő nyerte el.

Az akkori társadalmi felfogás szerint a vagyonos Lavoisier-hez az illett volna leginkább, ha oly pályára lép, melyen maholnap bizonyos rangra emelkedhetett volna. Azonban Lavoisier ekkor már sokkal jobban megkedvelte a tudományokat, sem hogy bármely más pályát a tudományosnál többre becsült volna, s elhatározta, hogy életét a tudományoknak fogja szentelni, mi ellen atyjának semmi kifogása sem volt.

Lavoisier először is arra törekedett, hogy magát a mathematikai tudományokban alaposan kiképezze. Az asztronómiában la Caille, a chemiában Roualle, a botanikában pedig Bernard Jussieu voltak mesterei. Az ilyen tanítók vezetése alatt az ifjú Lavoisier kerülte a zajos társaságokat s akkor érzé magát legboldogabbnak, ha tanítói körében lehetett.

Lavoisier alig volt 20 éves, s máris hozzáfogott egy alapos

2

vizsgálathoz, melylyel az akadémiának 1763-ban kitűzött díját volt elnyerendő. A megfejtendő feladat ez volt: Páris városa részére czélszerűbb és takarékosabb világítás-rendszert feltalálni. Lavoisier azonnal hozzáfogott a különféle fényforrások intenzitásának kísérleti meghatározásához; fotométerűl szemeit használta. Jól tudta, hogy a szem nagyon megbízhatatlan fotométer, minélfogva azon volt, hogy szemét érzékenyebbé tegye: szobája falait feketére festette s e sötét szobában hat hétig tartózkodott, hogy a különböző lámpák világító erejét annál biztosabban ítélhesse meg.

Úgy látszik, mintha sokkal természetesebb lett volna, ha Lavoisier azon a hat héten át valamely fotométer feltalálásán töri eszét, azonban Lavoisier eljárása - legalább elméleti szempontból - indokolva lett volna még akkor is, ha fotométerrel rendelkezett volna. Fáradságának volt sikere: az akadémia 1766 ápr. 9-én a díjat neki ítélte.

Lavoisier az első szerencsés kísérlet után Guettard kíséretében geologiai kirándulásokat tett, melyeknek eredménye az volt, hogy a hegységek geológiai szerkezetéről új elméletet állított föl.

Akkoriban sokat vitatkoztak a fölött, vajjon a víz forralás által átváltozhatik-e földdé? Lavoisier, hogy a kérdést eldöntse, a következő kísérlethez folyamodott. Ismert súlyú zárt edényben vizet 101 napig hevített. Azt tapasztalta, hogy az edény és a víz összes súlya nem változott. Ezután a vizet kiöntvén, a megszárított edény súlyát megmérte s azt találta, hogy az edény 17.4 gránt veszített; a víz elpárologtatásánál pedig 20.4 grán szilárd maradékot kapott. A 3 grán különbséget észleleti hibának tudva be, azt állította, hogy a víz nem változik földdé, hanem az edényből vesz föl valamit.

Chemiai második munkálata a Páris környékén előforduló gipsz elemzése volt. Lavoisier mind a két vizsgálatát az akadémia elé terjeszté.

Az utóbbi vizsgálatainál használt kísérletek előre gyanít-

3

tatták, hogy mit várhat a chemia Lavoisier-től. Az akadémia sietett, hogy az ekkor még csak 25 éves tudóst megválaszsza; Lavoisier 1768-ban foglalta el az akadémiában a Baron halálával megüresedett széket.

Lavoisier már pályafutása elején tapasztalta, hogy a fizika műveléséhez tehetség és jóakarat még nem elegendők. "A fizika olyan tudomány, mondja Priestley, mely nagyon is rászorúl a vagyon segítségére". Lavoisier teljesen meg volt győződve e szavak igazságáról, s míg más tudósok egyeseknek vagy testületeknek segítségét vették igénybe, addig ő a költségeket maga akarta előteremteni, minélfogva azon volt, hogy szabad idejét valamely jövedelmező foglalkozással töltse. A kedvező alkalom nem sokáig váratott magára, mert néhány hónappal akadémiai megválasztatása után főhaszonbérlői állomást (fermier général) kapott. Az akadémikusokat kissé meglepte ez az új hivatal, de mindenki ismerte Lavoisier intenczióját s mindenki meg volt győződve, hogy hivatalos teendői nem fogják őt a tudományos vizsgálatoktól elvonni. S valóban, Lavoisier hivatalos ügyeit igen gyorsan intézte el s a nap nagyobb részét tudományos foglalkozásokkal tölté, a hét egyik napját pedig kizárólag az előre tervezett kísérletek végrehajtásának szentelte.

Laboratóriumában nemcsak barátai, hanem tehetséges tanulók és ügyes műszerkészítők is gyűltek össze. Lavoisier előadta terveit s miután környezetének véleményét meghallgatta, a megállapított terv kiviteléhez fogott. E laboratoriumban hajtattak végre ama kísérletek, melyek Lavoisier szellemi laboratoriumában fokozatosan megérlelt eszméket a természettani törvények rangjára emelték.

II.
A flogiszton-elmélet. - Lavoisier új elmélete.

A chemia olyan tudomány, melyet tetszésünk szerint a legújabb vagy pedig a legrégibb tudományok közé számíthatunk,

4

a szerint, a mint fejlődésében a filozófiai elemet irányadónak tekintjük vagy pedig erre tekintettel nem vagyunk.

Ezt szem előtt tartva, mondhatjuk hogy csak akkor, midőn van Helmont az aristotelesi tekintélyre támaszkodó alchimia bástyáin már jelentékeny rést ütött, s Boyle-nak sikerült az aranycsinálók misztikus irányát száműznie, csak ekkor kezdett a chemia az igazi tudományoknak méltóságára emelkedni.

Azonban a tudománynak nélkülözhetetlen szüksége volt elméletekre, melyek az analog tüneményeket közös szempont alá helyezik. Ezt még azok is érezték, kik még a Boyle előtti fémátalakító felfogások alól magukat teljesen felszabadítani nem tudták.

A chemia egyik legrégibb és legfontosabb elmélete az égés elmélete, melyhez az első lépést Hooke tette meg. Hooke észrevette, hogy a salétrom épen úgy éleszti az égést, mint a levegő, miből azt következtette, hogy a levegőnek az égést tápláló alkotó része a salétromban lekötve fordul elő. Azonban valamely elméletet minden részletében megvizsgálni és szabatossá tenni Hooke szellemi irányzatával nem igen fért össze. Eszméi fonalát Mayow (1645-1679) vette föl, ki egy 1669-ben közzétett értekezésében (De sale Nitro et Spiritu Nitri aëreo) kimutatta, hogy a salétromból hevítése alkalmával elillanó lég a tűznek táplálója; továbbá kimutatta, hogy a levegőn meszesített (égetett) fémek súlya növekszik, mert a levegőben levő spiritus nitri aëreus-t lekötötték.[366] Hasonló észleletet Boyle is tett.

Mayow nézetei nem részesültek kellő elismerésben. Azok helyett Becher (1635-1682) elmélete fogadtatott el.

Becher szerint a fémek három elemből, nevezetesen üvegnemű földből, illó földből és valamely gyulékony alkotó részből vannak összetéve; e három elemmel az alchimisták

5

három elemét, a sót, a ként és a kénesőt akarta helyettesíteni. Továbbá Becher elmélete szerint minden elégethető anyag legalább két alkotórészből áll, melyek közül az egyik az égésnél elillan, a másik pedig visszamarad. Ha tehát fémet meszesítünk (égetünk), akkor az illó alkotórészek elszállanak s csak a földes alkotó részek (fém-mész) maradnak hátra. Az olyan testeket, melyek az égésnél változást nem szenvednek, Becher úgy tekintette, mint a melyek az égésnek egyszer már alávetve voltak. Becher volt mestere Stahl-nak, a flogiszton-elmélet megalapítójának.

Ernest Stahl (1660-1734), eleintén a hallei egyetemen tanár, később II. Frigyes porosz király udvari orvosa, támaszkodva Becher nézeteire, azt az elvet állította föl, hogy minden eléghető testben bizonyos alkotórész van, mely nélkül az égés nem lehetséges. Ezt az alkotórészt flogiszton-nak nevezte s föltette, hogy a flogiszton minden elégethető testben egy és ugyanaz. Stahl elmélete szerint a fémek meszesítése (oxidácziója) szétbontó művelet, mert a meszesítésnél a flogiszton elillan és a fém-mész hátra marad; ellenben a fém-mész redukcziója összetevő művelet, mert a redukcziónál a fém-mész a vele érintkező széntől vagy valamely elégethető zsíros anyagtól a flogisztont elveszi s ezzel eredeti állapotába tér vissza.

A flogiszton-elméletből az következnék, hogy a flogisztonjukat vesztett fémek az eredeti fémeknél kevésbbé súlyosak. Azonban már Boyle kimutatta, hogy a levegőn meszesített fémek súlya növekszik s későbbi észleletek e tapasztalatot megerősítették. Úgy látszik, mintha ez a tapasztalat a flogiszton-elméletet alapjában ingatná meg, azonban ez elmélet hívei elég ügyesek voltak, hogy még ezt az ellenmondó tényt is a saját javukra zsákmányolják ki. Szerintük mi sem természetesebb, mint az, hogy a meszesítésnél a fémek súlyának növekednie kell, mert a flogiszton sokkal könnyebb lévén mint a levegő, a testeknek, midőn ezt a könnyebbítő anyagot elvesztik, súlyosbodniok kell. Különben az akkori chemikusok a testek súlyával

6

nem sokat törődtek; hogy a chemikusok legfontosabb eszköze a mérleg, azt csak Lavoisier bizonyította be.

Stahl elmélete, mindamellett hogy teljesen hamis volt, rendkívüli tetszésre talált. A híres Kant azt a testek esésének törvényeivel egyenrangúnak tartotta! E körülményből is kitűnik, hogy már az akkori chemiának is általános elméletre volt szüksége, miért is az első legjobb elmélet örömmel fogadtatott. S épen mert Stahl elmélete a tünemények egész csoportját közös szempont alá fogta, az a chemia fejlődésének hatalmas tényezőjévé vált, sőt mondhatjuk, hogy épen Stahl elmélete által lett az akkori chemia igazi tudománynyá.

A chemiának az a fényes korszaka, melyet Black, Priestley, Cavendish és Scheele művei tesznek emlékezetessé, szoros összefüggésben van Stahl hamis elméletével, s bár egyesekben, különösen pedig Black-ban, a flogisztonos elmélet csalhatatlanságába vetett hit már meg volt ingatva, mégis Lavoisier-nek volt fentartva, hogy ezt az elméletet megdöntse. "Az uralkodó tekintély megdöntéséhez elég a forradalmi szellem; azonban a romokon új épületet felállítani, ide már teremtő szellem kell. Lavoisier-ben megvolt mind a kettő."[367]

Lavoisier-nek az égésre vonatkozó kísérletei 1772-ben kezdődtek. Black, Cavendish és Priestley eredményeivel megismerkedvén, azonnal átlátta, hogy ez eredmények, kiegészítve a megfelelő kísérletekkel, alkalmasakká válnak megdöntésére amaz elméletnek, melynek ölében létrejöttek.

Lavoisier feladata abban állott, hogy kimutassa, miszerint a meszesítésnél a testekből nem száll el valamely anyagias dolog, hanem ellenkezőképen, valamely más testtel egyesülnek. E feladat megfejtése neki teljesen sikerült. Azt persze nem vette észre, hogy a flogiszton-elmélet kellőképen értelmezve, megdönthetetlen igazság csíráit hordta magában. Jelenleg már tudjuk, hogy két elem egyesülésénél a chemiai különlétel

7

helyzeti erélye a hő, fény s egyéb hatók erélyévé alakúl át s hogy épen ennyi erély kívántatik meg az egyesült elemek szétválasztására. Ha tehát Lavoisier a flogiszton szót az erély szóval cseréli föl, a régi elmélet megdöntése - legalább az egyik irányban - fölöslegessé vált volna. Azonban Lavoisier-nek a rosszúl értelmezett flogiszton uralmának kellett véget vetnie.

Lavoisier az új elmélet alapvonalait már 1772-ben terjeszté az akadémia elé (zárt levélben). Miután tapasztalta, hogy a fémek redukcziójánál sok megkötött lég válik szabaddá, arra a gondolatra jött, hogy a fémek meszesítése nem egyéb, mint azok egyesülése a redukcziónál szabaddá váló léggel. A következő évben ezt a véleményt az Opuscules physiques et chymiques, Paris, 1773. (2-ik kiad. 1801.) czímű művében bővebben kifejté. De épen Lavoisier kísérleteiből, különösen a foszforra vonatkozókból, kiderült, hogy az ő elmélete sem általános s némi módosítást igényel. 1774-ben Bayen a kéneső-meszet (kénesőoxid) zárt edényben, szén alkalmazása nélkül redukálta. Lavoisier az itt szabaddá váló léget megvizsgálván, azt tapasztalta, hogy az a lélekzésre alkalmas; Priestley ezután kimutatta, hogy ugyanez a lég nem egyéb, mint a levegőnek belehelhető alkotórésze. E szerint az oxigén feltalálása 1774-re volna visszavezetendő.

E tények elegendők valának, hogy Lavoisier az új elmélet jellemző alapvonalait kifejtse.

Az új elmélet két propoziczióra támaszkodott. Az első az volt, hogy a fémek meszesítése és a testek égése nem egyéb, mint eme testek egyesülése a levegő belehelhető alkotó részével. Ezt a tételt 1775-ben terjeszté az akadémia elé.

A második propoziczió, mely szerint az a hő, mely a belehelhető léget légnemű halmazállapotban fentartotta, az égésnél szabaddá válik, következménye volt az elsőnek. Lavoisier ezt a tételt az égésre vonatkozó saját nézeteiből s Black- és Wilke-nek a rejtett hőre vonatkozó találmányaiból kombinálta s 1776- és 1777-ben fejtette ki.

8

Lavoisier az 1775-iki előterjesztésében tett először határozott említést az oxigénről s ezt l'air pure vagy l'air vital-nak nevezte. Az oxigén vagy savnemző kifejezést 1778-ban használta először, a mikor is kimutatta, hogy ez a lég szénnel, kénnel és foszforral az illető savakat alkotja.

III.
Az új elmélet következményei. - Az anyagmennyiség állandósága.
- Lavoisier viszonya a többi chemikushoz.

Nem maradt egyéb hátra, mint hogy Lavoisier az új elmélet következményeit kiaknázza.

Először is a savak képződését, ezután pedig az állatok respiráczióját vetette vizsgálat alá. Ebbe az időbe esnek a hidrogén égésére vonatkozó vizsgálatai, melyekről már más helyen megemlékeztünk. Az olajok s egyéb eléghető növényi anyagok égési termékeit megvizsgálván, azt tapasztalta, hogy e testek fő alkotó része a szén és a gyúlékony lég (hidrogén); továbbá a szerves testek erjedésénél fejlődő légnemet megvizsgálván, konstatálhatta, hogy az erjedésnél a testek szénmennyiségének aránya megváltozik.

A híres Berthollet az illó alkalit (ammoniak) elemezvén, Lavoisier-nek újabb vizsgálatokra adott alkalmat.

Berthollet kimutatta, hogy az ammoniak hidrogénből s abból a légnemből áll, mely a levegőből fenmarad, ha ebből égés által az oxigén elfogyasztatik. Ezt az utóbbi légnemet, melyet Rutherford edinburgi tanár ismert föl először (1772), flogisztonos levegőnek nevezték, mivel Priestley kimutatta, hogy ez a légnem akkor is keletkezik, ha valamely anyagot zárt térben elégetünk. Lavoisier e légnemet azote-nak nevezte; a nitrogén elnevezés Chaptal-tól ered.

Miután fölismertetett, hogy ez a légnem az állati anyagokban is előfordul, Lavoisier kimagyarázta az állati anyagok

9

égésénél és rothadásánál létrejövő termékek keletkezését. Ugyancsak ő mutatta ki, hogy a nitrogén egyszerű test.

Lavoisier-nek eme vizsgálatai, valamint a megelőzők és a következők feljogosították őt arra, hogy kimondhassa, miszerint minden chemiai változás a különböző testek egyesüléséből vagy pedig egyes alkotó részeik kicserélődéséből ered, a nélkül, hogy e mellett a testek összes súlya változnék. Az anyagmennyiség állandóságának elvét, a modern chemia alaptételét, Lavoisier-nek köszönhetjük.

Ha részletekbe akarnánk bocsátkozni s tüzetesen elő akarnók terjeszteni mindazokat a specziális eredményeket, melyekkel Lavoisier az általa reformált chemiát gazdagítá, akkor még hosszú munkát kellene végeznünk. De mivel a tudomány elvies tényeinek fejlődése mellett csak művelőiknek jellemzésére akarunk súlyt fektetni, oly feladat előtt állunk, melyet Lavoisier műveinek tüzetes előterjesztésével szívesen fölcserélnénk, mert kiváló érdemeinek fényét jelentékenyen megzavarja az a viszony, melyben találmányaival, mint szellemi vagyonnal állott.

Ha némelyek azt állították, hogy Lavoisier mindent, a mit létrehozott, a mások munkáiból merített, ez bizonyára oly túlzás, melyet csak úgy kell tekintenünk, mint ellensúlyozását ama másik szélső felfogásnak, mely szerint a modern chemia megalapításának érdeme egyes-egyedül Lavoisier-t illeti. Mindazonáltal vannak tények, melyekből Lavoisier-nek az a gyöngesége, hogy a mások munkáiban nem ismerte el az illetők szellemi jogait, nyilván kitűnik. Már az Opuscules phys. et chym. czímű említett művében oly nézeteket terjesztett elő, melyeket Black már régen kifejtett. Black volt az első, ki a gyönge és a maró alkaliákra és az alkaliás földekre vonatkozó vizsgálataival a flogiszton-elmélet bukását előkészíté, s Lavoisier az említettük művében Black-et nem is említi, a mi annál feltünőbb, mivel Lavoisier egyik nem régen feltalált levelében - Black-et mesterének és tanítójának ismeri el, ki először vetett

10

fényt ama tanokra, melyeket ő (Lavoisier) a chemiába bevezetett.[368]

Ép ily kérdésesek Lavoisier érdemei a vízösszetétel feltalálása körül, ha t. i. az érdemet abból a kizárólagos szempontból tekintjük, melyből ő azt magának tulajdonította.

A flogiszton-elmélet megdöntése után Lavoisier főmunkája a levegő elemzése volna. Azonban itt is oly dolgokat tulajdonított magának, melyek őt meg nem illették. Ugyanis 1789-ben megjelent Chemia Elemei-ben azt állította, hogy az oxigént Priestley, Scheele és ő egyidejűleg találták föl. Ez állítás alaptalansága kitűnik a következőkből. Lavoisier a Journal de Physique 1774-iki évfolyamában (decz. füzet) leirta az ón és az ólom meszesítésére vonatkozó kísérleteit. Ez értekezésből világosan kitűnik, hogy a levegőt különböző rugalmas folyadékok keverékének tekinté ugyan, de az alkotó részek mineműségéről még korántsem voltak oly tiszta fogalmai, mint a minőket az akadémiának ugyancsak 1774-iki emlékirataiban előterjesztett. Ez a látszat szerint érthetetlen körülmény abban leli magyarázatát, hogy az akadémiában felolvasott értekezések egypár évvel később, azonban a felolvasás évszámával nyomattak ki, minélfogva a szerzőknek alkalmuk volt, hogy értekezéseikhez időközben egyetmást hozzátoldjanak s a régibb évszám paizsa alatt a mások eszméit sajátjukká tegyék.

Az akadémia 1774-iki emlékiratai is csak 1778-ban nyomattak ki, s eme négy évi időközben Lavoisier megismerkedett Priestley találmányával, mely abban állott, hogy a kénesőmész redukcziójánál fejlődő lég nem egyéb, mint a levegő belehelhető alkotórésze. Priestley előadása szerint Lavoisier a találmányt közvetetlenűl tőle hallotta először. Ugyanis

11

Priestley 1774-ben Párisban volt s Lavoisier asztalánál számos tudós jelenlétében előadta, hogy kevéssel elutazása előtt oly légnemet talált föl, melyben a gyertya sokkal jobban ég, mint a közönséges levegőben, s egyszersmind megmondá, hogy mily úton állította azt elő, mire az egész társaság, köztük Lavoisier és neje is, legnagyobb csodálkozásukat fejezte ki. Mindezekből következik, hogy Lavoisier-nek az oxigén feltalálására vonatkozó igényei alaptalanok.[369]

Lavoisier érdemei oly nagyok, hogy ezek mellett egyéni hibái számba alig vehetők s bizonyára nem kell tartanunk attól, hogy a föntebbiek elmondása visszatetszést kelthetne. A tudományos érdemeket az egyéni gyöngeségek legkevésbbé csorbíthatják.

IV.
A chemiai nomenklatura. - A Chemia Elemei.

Lavoisier új elmélete az akkori kitünő chemikusoknál az egy Black kivételével - elismerésre nem igen talált. Mi, kik a dolgot a tudomány mai álláspontjából tekintjük, e fölött némileg csodálkozhatnánk; ha azonban figyelembe veszszük, hogy az ember nem szívesen válik meg azoktól a régibb tanoktól, melyek a tünemények bizonyos csoportját bizonyos fokig eléggé jól magyarázzák ki, s hogy midőn új elméletről van szó, első sorban nem azt keresi, hogy az ismert tények avval mi módon volnának összhangba hozhatók, hanem inkább a régi elmélet védelmével foglalkozik: a chemikusok ragaszkodása a flogiszton-elmélethez érthetővé válik. Analog esetet találunk a fényelmélet történetében.

A flogiszton-elmélet híveinek ellenállása első sorban abban gyökerezett, hogy a fémek feloldásánál fejlődő hidrogént a régi elmélet egyszerűbben magyarázta mint az új. Ugyanis Bergmann kimutatta, hogy a fémek a savakban nem mint

12

fémek, hanem csak mint fém-meszek oldódnak föl, mivel pedig a meszesülés flogiszton-veszteséggel jár, a fémek feloldásánál is a flogiszton szabaddá válik, még pedig gyúlékony lég alakjában. Így esett meg, hogy némelyek a hidrogént úgy tekintették, mint magát a flogisztont, mások ellenben flogisztonos víznek tartották. A gázokat, melyek akkor keletkeznek, midőn a fémek salétromsavban vagy konczentrált kénsavban oldódnak föl, úgy tekintették, mint a flogiszton egyesűlését a mondottuk savakkal.

Lavoisier-nek nem volt nehéz, hogy a hidrogén fejlődését s eme flogisztonos savak keletkezését kimagyarázza; teljesen meg volt győződve, hogy elmélete, a mint azt mindenkinek hozzáférhetővé teszi, diadalt fog aratni. E czél elérésére hatalmas eszközt látott a chemiai új nomenklaturában, melyben minden egyes vegyület az új elmélet megállapította összetétel alapján kapta nevét. Lavoisier érintkezésbe tette magát több kiváló chemikussal, különösen pedig Guyton de Morveau-val, ki kevéssel ez előtt szintén új nomenklaturát ajánlott, ezt azonban a régi elméletre akarta fektetni. Közös megállapodással úgy jött létre a következő czímű műszótár: Méthode de Nomenclature chimique proposée par Msr. Morveau, Lavoisier, Berthollet et Fourcroy, Paris 1787.

Az új nomenklatura első sorban az összetett testeket vette figyelembe; e testek három csoportra, úgymint savakra, alkaliákra és sókra osztattak. A bizarr és rejtélyes műszavak, melyek mint az alchimia utolsó maradványai, a chemiát eléktelenítették, ki voltak küszöbölve; az új műszavak a vegyületeket mintegy definiálták, a mi hathatósan előmozdította az új elmélet terjedését.

Azonban ez a könyv csak segédeszköze volt az új chemiának, mert ennek legnagyobb mértékű elterjedését Lavoisier-nek Traité élementaire de chimie, Paris, 1789. (2 vols.), vagyis "A Chemia Elemei" czímű műve okozta. A híres szerző az első kötetben előterjeszti és kifejti az új chemia alapelveit; a máso-

13

dik kötetben - a mű gyakorlati részében - a különböző eszközöket és kísérleteket, melyek az egyes vizsgálatoknál használandók valának. A műhöz csatolt 13 rajzlapot a szerző neje készíté.

A ki az előtt a chemia tanulmányozásánál egyes szétszórt értekezésekre volt utalva s áttekinthető könyv hiányában kénytelen volt, hogy maga rendezze az anyagot s maga keresse föl a dolgok összefüggését, az most Lavoisier könyve által a tudományba néhány nyomtatott ív által vezettetett be. S épen ez a körülmény teszi érthetővé, hogy az új chemia, különösen az ifjabb nemzedék körében, oly gyors elterjedésnek örvendett.

V.
A rejtett hő és a fajhő története.

Bátran mondhatjuk, hogy Lavoisier-nek chemiai munkái egyszersmind fizikai érdemeinek legnagyobb részét teszik, mert nem tekintve, hogy Lavoisier chemiája első sorban a fizika hasznára volt válandó, az eszközök és módszerek, melyeket Lavoisier használt, mindannyian fizikaiak valának. Igaz ugyan, hogy a chemia, mely jelenleg módszereinek önállósága, tartalmi gazdagsága s még inkább az eléje tűzött czél miatt önálló tudomány, most már Lavoisier módszereit chemiaiaknak tekinti, azonban Lavoisier idejében a súlymeghatározásokon alapuló módszerek a fizika körébe tartoztak.

Lavoisier-nek szorosabb értelemben vett fizikai dolgozatai a fizikának az ő koráig parlagon heverő ágának, a hőtannak körében mozogtak.

A hőtünemények egyszerű észlelete sohasem vezetett volna azoknak észszerű fölismeréséhez, ha a fizikusok elmulasztották volna magát a hőt mint ható erőt közelebbi vizsgálat alá vetni. Ez elég későn történt ugyan, de aztán az aránylag rövid idő alatt fölismert tények sokasága bőven pótolta a századok mulasztásait. A hőnek, mint ható erőnek mérése volt a további fejlő-

14

désnek alapföltétele. A thermométeres méréseknek, melyekkel már két évszázad óta foglalkoztak, főeredménye nem lehetett egyéb, mint a hő kisebb-nagyobb fokban való jelenlétének összehasonlító fölismerése; azonban a hőfoknak egyszerű meghatározása még nem vet világot a hőtünemények természetére, ha egyúttal nem vétetnek figyelembe ama változások, melyek a hőnek mint quantitatív hatónak tulajdonítandók. Világos példa erre a rejtett hő története.

A fizikusok igen sokat foglalkoztak a hőmérő állandó pontjainak meghatározásával s konstatálták, hogy az olvadó jégnek s a forró víznek mérséklete állandó, a nélkül, hogy az állandó-maradásnak okára gondoltak volna. Igaz ugyan, hogy az Accademia del cimento tagjai tettek oly kísérleteket, melyek arról tanúskodnak, hogy a fajhőről némi ismereteik voltak, sőt már a hőkapaczitás szót is használták, de kísérleteik nem érték el a tökéletességnek azt a fokát, hogy azokat a nyilvános közlésre alkalmasoknak találhatták volna.[370] Csak 1762-ben történt, hogy a nagyérdemű Black a kérdést föltette s egyszersmind meg is fejtette.

Első kísérleténél zérus fokú jeget olvasztott s azután ugyanannyi zérus fokú vizet 7 fokra hevített. Ekkor azt tapasztalta, hogy a jégnek olvasztására 21-szer annyi idő kellett, mint a víz hevítésére, mindamellett hogy úgy a jeget, mint a vizet ugyanavval a hőforrással melegítette. Black ebből azt következtette, hogy a jég 21×7 azaz 147 foknak megfelelő hőt abszorbeált; ezt a hőt a hőmérő nem mutatta.

Ezután 176 Fahrenheit fokú vizet egyenlő mennyiségű jéggel kevert. Mire a jég egészen elolvadt, a keverék mérséklete majdnem épen akkora volt, mint az olvadó jégé, holott midőn hideg vizet egyenlő mennyiségű meleg vízzel kevert, a keverék mérséklete a meleg s a hideg víz mérsékleteinek számtani középértéke volt. Black azt a tetemes mennyiségű hőt,

15

mely a jég olvadásánál eltűnik, rejtett hőnek (latent heat) nevezte.

Black kiterjeszté kísérleteit a víz forrására is; itt meg azt tapasztalta, hogy valamint a jég az olvadásnál, úgy a víz a forrásnál nagy mennyiségű hőt nyel el. Az olvadás és a forrás hőfogyasztása összehasonlító kísérletek által ki volt mutatva s a kérdés még csak az lehetett, hogy hová lett az elfogyasztott hő.

Black chemikus létére ezt a kérdést is chemiai szempontból fogta föl. A hőt anyagnak tekintvén, a felelettel hamar készen volt: a jég a hővel vegyülve vizet, a víz pedig a hővel vegyülve gőzt alkot; a víz és a gőz, nem tekintve chemiai összetételüket, két anyagnak, egy súlyosnak s egy súlytalannak egyesüléséből erednek.

E vizsgálatok Black-et a fajhő feltalálására vezették.

A dolog a rejtett hővel rokon természetű. Egyes fizikusok már régebben tettek ide vonatkozó kísérleteket, a nélkül, hogy tudták volna, hogy tulajdonképen mivel van dolguk. A híres Boerhave volt az első, ki különféle testek keverékének mérsékletét meghatározta. Hogy mily tökéletlenek lehettek kísérletei, azt könnyen elképzelhetjük, ha meggondoljuk, hogy azt a tételt állította föl, hogy a keverék mérséklete egyenlő a kevert testek mérsékletei különbségének felével.

Richmann, a légköri elektromosság áldozatává esett szentpétervári fizikus, sokkal helyesebb eredményre jött. Szerinte a különböző mérsékletű testekben foglalt hő arányos térfogatukkal vagy tömegükkel, minélfogva a mérséklet és a tömeg szorozmányával kifejezett hőmennyiségek összege a keverés előtt épen akkora, mint a keverés után, mely egyenletből a keverés után kiegyenlődési mérséklet kiszámítható. Richmann törvénye csak egynemű testek keverékére vonatkozott; a törvény általánosítása különnemű testekre másoknak volt fentartva.

Richmann törvénye szerint az egyenlő tömegű testek kiegyenlődés mérséklete egyenlő a kísérlet előtti mérsékleteik

16

számtani középértékével. Black már most azt kutatta, vajjon áll-e ez a tétel a különnemű testekre is, s ha nem áll, milyen módosulást szenved. Különnemű és különböző mérsékletű folyadékok egyenlő mennyiségét összekevervén, azt találta, hogy a keverék mérséklete a folyadékok anyagi minősége szerint majd a számtani középértéken fölül, majd pedig ezen alul állott. Ebből azt következtette, hogy a különböző testeknek, hogy mérsékletük egy fokkal növekedjék, különböző hőmennyiségre van szükségük. Ezután a keverés-módszer általános elvéűl a következő tételt állította föl: A tömeg, fajhő és mérséklet szorozmánya által kifejezett hőmennyiségek összege a keverés előtt épen akkora, mint a keverés után, mely egyenletből a fajhő kiszámítható. Black még nem használta a fajhő kifejezést, de a szó értelmével egészen tisztában volt. E kifejezést Wilke használta először.

Miként az újabb kor számos egyéb vívmánya, úgy a fajhő feltalálása is több észlelő között oszlik meg. Nevezetesen Crawford s az elektromos vizsgálatairól híres Wilke, Black kísérleteihez hasonló megfigyelések által önállóan jöttek a fajhő meghatározására: Crawford is következtetéseit különnemű és különböző mérsékletű testek keverékének kiegyenlődés-mérsékletéből vonta. Wilke pedig 1772 telén egy véletlen észlelet által indíttatott a dolog tanúlmányozására.

Wilke, hogy eltávolítsa a havat, mely egy kicsiny virág-ágyra esett, meleg vizet öntött rá. A hónak lassú olvadása eleintén föltűnt neki, mivel azt hitte, hogy a hó és a víz keveréke Richmann törvényét követi. Erre havat ugyanannyi 68 fokú vízzel kevert, abban a hiszemben, hogy majd a keverék mérséklete 34 fok lesz. Azonban Wilke azt tapasztalta, hogy a víz melege, mindamellett, hogy a víz zérus fokra hűlt le, még a hónak teljes megolvasztására sem volt elegendő!

Ismételt kísérleteiből meggyőződvén, hogy bizonyos mennyiségű hónak megolvasztására mindig ugyanannyi hő kell, a stockholmi akadémia emlékirataiban azt ajánlotta, hogy a hó

17

a hőmennyiségek mérésére használtassék. Eme mérés elve helyes és egyszerű; mert ha tudjuk, hogy bizonyos mennyiségű hónak megolvasztására mennyi hő kell, akkor, hogy megtudhassuk, hogy bizonyos test mennyi hőt veszített, tehát hogy mennyi heve volt, csak az illető test által megolvasztott hónak (a keletkezett víznek) mennyiségét kell megmérni. Azonban a hó csak nagyon lassan olvad, tehát a környezettől is sok hőt vehet föl; továbbá a keletkező víz csak részben gyűjthető össze, mert a hó nyirkossá lesz, tehát részecskéi között sok vizet visszatart; ez okoknál fogva a hó az említettük czélra alkalmatlan volt.

De Wilke az eszmét nem adta föl; a direkt mérés nem sikerűlvén, indirekt módszerhez folyamodott. E módszer a keverés és a hóolvasztás módszere kombinácziójából állott,[371] de annyira körülményes volt, hogy a fizikusok inkább a közvetetlen keverés-módszer mellett maradtak.[372]

Lavoisier fölismerte mind a keverési, mind pedig a Wilke-féle módszernek jó és rossz oldalait s arra a meggyőződésre jutott, hogy Wilke módszere, ha hiányai kellőképen eltávolíttatnának, bizonyára helyes eredményeket fogna adni. Tervének kivitelére Laplace-szal szövetkezett.

Ha valamely terv megvalósításán ilyen két búvár fáradozik, mindig a legjobb eredményt lehet várni. Vizsgálataik eredménye a kaloriméter nevű készülék volt, melynek latinos-görög nevét avval mentegették, hogy a tudományos műszavak készítésénél a fogalom szabatosabb kifejezése kedveért a nyelv tisztaságát meg szabad sérteni. Mai napság az ilyesmiért már senkisem mentegetődzik.

18

A kaloriméter (jégkaloriméter) elve a következő: Valamely jégdarab, ha ezt melegebb helyre teszszük, nem fog átmelegedni, mivel a vele közölt hő külső rétegeinek megolvasztására fordíttatik. Ha most a jég belsejébe meleg testet teszünk, ott a jeget csakis a test melege fogja megolvasztani, tehát csak az ott megolvadt jeget kell összegyűjteni, mivel a megolvadt jég mennyisége arányos a test melegével. Maga a készülék három konczentrikus hengerből áll; a belső hengerbe (tulajdonképen egy hengeres vasdrót-szövetbe) tétetik a megvizsgálandó test; ezt a hengert körülveszi egy második vaspléh-henger; ebbe tétetik a test által megolvasztandó jég. Ez a henger alúl csappal elzárható kúpos csővel (melyen a víz lefolyik) van összekötve. A második hengert körülövező harmadik henger szintén jéggel van megtöltve s az a czélja van, hogy a környezet melegét visszatartsa. A kísérlet folyamában mind a három hengert kellőképen be kell takarni.

Most csak azt kell még tudni, hogy bizonyos mennyiségű jégnek megolvasztására mennyi hő kívántatik meg. Lavoisier és Laplace szerint a jég megolvasztására megkívántató hő háromnegyedrésze annak a hőnek, mely a jég súlyával egyenlő súlyú zérus fokú vizet a forrópontig hevít föl. Ezt az arányt az e czélra külön végrehajtott keverési kísérletekből határozták meg.

Ha tehát azt a hőt, mely 1 kgr. víz mérsékletét 1 C. fokkal növeszti, egységül veszszük, akkor Lavoisier és Laplace szabálya szerint 1 kgr. jég megolvasztására 75 hőegység kell, mely érték az újabb pontos kísérletek eredményénél 5 hőegységgel kisebb.

Lavoisier és Laplace meghatározták a különböző testek fajhevét s a kaloriméterek megfelelő berendezése után meghatározták még az égésnél, a respirácziónál s egyéb chemiai folyamatoknál (péld. mészoltásnál) fejlődő hőt is.

A kapott eredményeket egyáltalában nem tekintették abszolut hőmennyiségeknek; szerintük az eredmények csak azt

19

mutatták, hogy mennyi hőt kívánnak az egyenlő mennyiségű különböző testek, hogy mérsékletük egyenlő számú fokokkal növekedjék; az abszolut hőmennyiség meghatározására okvetetlenül tudni kellene, hogy a fajhő a különböző mérsékleteknél állandó marad-e, azaz, hogy példáúl bizonyos súlyú anyagnak 10°-ról 11°-ra való hevítésére épen annyi hő kell-e, mint ugyanazon anyagnak 100°-ról 101°-ra való hevítésére. Ezt a sejtelmüket az újabb vizsgálatok teljesen igazolták.

A jégkaloriméter számos javításon és átalakításon ment át, de nem mindegyik fizikusnál talált tetszésre. Gren és Wedgewood számos kifogást tettek ellene, holott Lichtenberg, tekintettel a készülék egyszerű és világos elvére, azt, ha kellő vigyázattal használtatik, a legpontosabb eszköznek ítélte. S valóban, Bunsen-nek sikerült az eszközt oda módosítania, hogy a vele kapott eredmények oly szabatosak, mint ezt a fizikai mérések eme csoportjánál csak kívánni lehet.

VI.
A testek hőokozta kitágulása.

Richer-nek 1671-iki cayenne-i expedicziója sok fontos kérdés megfejtésének kútfejévé lett.

Az ingás óra, melyet Párisból magával vitt, Cayenne-ben lassabban járt. Ez a tény, a mennyiben két különböző okkal, az ingának hőokozta tágulásával és a Föld nehézségi erejének változásával függött össze, mind a két dolog közelebbi megvizsgálására adott alkalmat. Huyghens az utóbbi okkal foglalkozott; az első ok tanulmányozása, legalább közvetetlenül, az órások és a műszerkészítők figyelmét vonta magára, minek első következménye a kéneső és a rostély-kompenzáczió feltalálása volt, mely találmányok ismét a fémek kiterjedésének meghatározását tették szükségessé.

Berthoud a kompenzált ingák készítése alkalmával nagyon is érezte a kiterjedés ismeretének szükségét s adatok hiányában

20

lévén, maga fogott a kiterjedés meghatározásához. A megvizsgálandó rúdnak egyik végét szilárdan megerősítette, a másik végére egy kétkarú emeltyűnek rövidebb karját szorította. A rúd hosszúságának változtával az emeltyű hosszabb karja íveket írt le; ez ívekből a kiterjedés nagyságát ki lehetett számítani. Ez volt az első emeltyű-pirométer.

Berthoud eljárása igen helyes elven alapúlván, a mérések eme fajának tökéletesbülésére sokkal nagyobb befolyást volt gyakorlandó, mint a Muschenbroek, Ellicot, Nollet s másoknak e czélra szerkesztett készülékei.

Lavoisier, teljes tudatában annak, hogy valamely okot csak hatásaiból lehet helyesen fölismerni, a hőnek kiterjesztő hatásait is vizsgálat alá vetette. Munkatársa most is Laplace volt. A két tudósnak készüléke Berthoud elvén alapult. Faragott köveken nyugvó ólomkádba a mintegy 2 m hosszú megvizsgálandó rudat úgy helyezték el, hogy az egyik vége szilárd pontra, a másik vége pedig egy függélyes síkban forgó szögemeltyűnek rövidebb alsó karjára támaszkodott. Az emeltyű tengelye két különálló pilléren nyugodott, s egy rúgó a szögemeltyű rövidebb karját a rúdhoz és ezt ismét a szilárd ponthoz szorította. Az emeltyű felső végéhez messzelátót erősítettek, a melylyel egy a készüléktől mintegy 100 toise távolságban levő falra erősített skálára lehetett nézni. E berendezéssel el lehetett érni, hogy a rúd egy vonalnyi kiterjedése alkalmával a messzelátó optikai tengelye a skálán 62 hüvelyket vagyis 744 vonalat futott át, tehát 1/774 vonalnyi kiterjedést még meg lehetett határozni. Az ólomkádban a kísérlet elején olvadó jég volt; a jeget megolvasztották s ezután a vizet a forrópontig hevítették; a kiterjedés meghatározása végett csak az osztályrészeket, melyeket a messzelátó a skálán végigfutott, kellett leolvasni. Lavoisier és Laplace e készülékkel egészen pontosan meghatározták a testek tágulási együtthatóját, vagyis azt a számot, mely mutatja, hogy valamely rúd eredeti hosszúságának hányadrészével terjed ki, ha mérsékletét egy fokkal növel-

21

jük. A térfogati vagy köbös kiterjedés meghatározása ezután már csak számításbeli feladat volt.

Ellicot, Bouguer, Smeaton és mások már régebben meghatározták volt a tágulási együtthatókat. Módszereik hiányairól eléggé tanúskodnak eredményeik, melyek egy és ugyanazon anyagnál egymástól rendkívül eltérnek. Ellenben Lavoisier és Laplace a kiterjedést oly szabatosan határozták meg, hogy konstatálhatták, miszerint egy és ugyanazon anyagnak kiterjedése molekulás szerkezetéhez képest különböző lehet; kimutathatták, hogy a különböző üvegfajok nem egyformán terjednek ki; hogy ugyanannak a fémnek, a szerint, a mint más alkotó-részeket kisebb vagy nagyobb mértékben tartalmaz, különböző kiterjedése lehet.

Lavoisier nemcsak a szilárd testek, hanem még a folyadékok kiterjedésével is foglalkozott. A fizikusok többsége, köztük Deluc, Leroy és Schmidt, a kérdést csak a térfogat-változás direkt mérése által vélte megfejthetőnek. Mivel azonban a folyadékot tartalmazó edény is kiterjed, szükséges, hogy ez a kiterjedés is számításba hozassék. Lavoisier ez eljárás rosszoldalait mellőzendő, nem a folyadéknak térfogat-változásait, hanem fajsúlyváltozásait mérte meg s ebből a térfogatváltozást kiszámította. Kísérleteivel kimutatta, mit különben Deluc is észlelt, hogy a víz a fagyóponttól számítva bizonyos fokig (4°C.) összehúzódik s sűrűsége maximumát éri el s ezen a ponton ismét kiterjed.

Lavoisier és Laplace meghatározták a kéneső kiterjedését is, azonban az itt követett módszerüket a Dulong és Petit-é jóval fölülmúlja.

VII.
A hő mivoltára vonatkozó hipothézisek

A hőnek a többi erővel való összefüggése kérdését a jelen század közepén Robert Mayer olyan módon oldotta meg, mely fölöslegessé teszi, hogy a hő mivoltáról alkotott

22

hipothézisek egyikére vagy másikára valami különös súlyt fektessünk. Mindazonáltal e hipothézisek az igazságok fölismerésére hosszú időkön át hasznos vagy káros, siettető vagy késleltető befolyással voltak s épen ezért történelmi fejlődésük mindenkor érdekes théma fog maradni.

A nézetek, melyek tudományos jellegre igényt tarthatnak, a következő három csoport valamelyikébe sorozhatók: a hő anyag, vagy erő, vagy pedig valamely mechanikai úton előállítható mozgás. A hő által létrehozott hatások tehát vagy a hő-anyagnak, vagy a hő-erőnek, vagy pedig bizonyos hőmozgásnak tulajdonítandók.

Heraclitos szerint a természetben előforduló minden változásnak tűz az oka, tehát a hő erő.

Democritos, valamint az ő ókori és újabbkori hívei szerint, mint minden más dolog, úgy a hő is atómokból áll, tehát a hő anyag.

Aristoteles a hőt a testek titokszerű tulajdonságának, titkos erőnek tartotta; a középkornak ez a nézet tetszett legjobban.

Verulami Baco szerint a hő a test részecskéinek a testet kiterjesztő, hullámzó mozgása. E nézetet arra a tapasztalatra alapította, hogy a meleg testek nem súlyosabbak, mint a hidegek, s hogy a hő által a testek rendszerint kiterjednek.

Descartes csatlakozott Baco nézetéhez, azonban a forrás kimagyarázására mégis egy hipothézises különös anyaghoz folyamodott.

Míg Baco a hő hatásai után indult, addig Boyle a hő keletkezését vette szemügyre. Mivel a testek ütés vagy súrlódás által is megmelegedhetnek, a nélkül, hogy velük más test hőt közölne, Boyle föltette, hogy az ily módon keletkezett hő, mint mozgás által előidézett, ismét csak mozgás lehet. De épen ama tapasztalatok késztették őt, hogy a mechanikai úton keletkezett hőt a chemiai uton keletkezettől megkülönböztesse: a tűz melegét már nem mozgásnak, hanem súlyos anyagnak tekinté.

23

Boyle után Hooke következik. Newton-nak eme híres vetélytársa Micrographiá-jában világosan kifejezi, hogy a hő nem egyéb, mint a testek molekuláinak igen élénk mozgása. Hooke szerint a folyós halmazállapotnak csakis a hő az oka: a molekulák mozgásuk miatt egymástól annyira eltávolodnak, hogy végtére egymástól függetlenül s mindenféle irányban mozoghatnak és a test folyóssá válik. Hooke ezt a felfogást többrendbeli analógiával igyekezett fölvilágosítani.

Hogy Newton nem idegenkedett a hőt s vele együtt a fényt valamely hipothézises anyag rezgő mozgásának tulajdonítani, erről már az illető helyen szólottunk. Bernoulli Dániel-nél a hőmozgás már dinamikailag konkrét alakot öltött, holott Euler, a mellett, hogy a fény hullámelméletének terjesztésén fáradozott, a hőt sajátságos tűzanyagnak tartotta.

Stahl hívei a hőt a tűzzel azonosítván, azt a flogisztonhoz hasonló súlyos anyagnak képzelték, mely anyagnak súlya esetleg negatív is lehetett. Black a hőt, persze más értelemben mint a flogisztonisták, szintén anyagnak képzelte, mely képzelet az olvadásnál és forrásnál eltünő hőre támaszkodott. Black szerint a hő épen úgy vegyűlhet a különféle anyagokkal, mint bármely más anyag: az anyagias felfogás Black-nél tetőpontját érte el.

Sokkal ideálisabbak voltak Macquer nézetei. Macquer szerint a fény-anyag elemi tiszta tűz, mely ha a testek egyik alkotó részévé válik, megkötött tűzzé változik át és a hő nem egyéb, mint eme tűznek, azaz tűz-anyagnak heves mozgása; Macquer tehát az anyagi és a mozgási hipothézist egyesítette. Crawford szintén az anyagi hipothézist fogadta el, de azután azt állította, hogy a hő nem vegyül a testekkel, legalább nem úgy, a mint Black képzelte, mert ha a hő a testekkel chemiailag vegyülne, a meleg testek melegségüket nem veszthetnék el, midőn azokat hideg testekkel egyszerűen érintjük. A rejtett hőt magyarázandó, azt mondá, hogy az olvadás és a forrás pillanatában a testek több hő-anyagot képesek fölvenni

24

a nélkül, hogy azt a hőmérőn jeleznék. Ez a föltevés nagyon önkényes, de még önkényesebb az égésről alkotott képzelete, melyet az akkoriban forgalomban volt többi furcsa hipothézissel együtt hallgatással mellőzhetünk.

Miután az anyagi hipothézis praeponderált, különös érdekű lehet Lavoisier-nek, a flogiszton-elmélet megdöntőjének nézete. Ő is az anyagi hipothézisből indúlt ki. Szerinte a hő-anyag, vagyis a kalória minden testet kivétel nélkül áthat s hol szabad, hol kötött állapotban fordúl elő, s elvetette Crawford említettük hipothézisét, (mert ha ez a hipothézis elég jól magyarázza is a folyadékok elpárolgását, annál kevésbbé alkalmazható akkor, midőn a szilárd testek megolvadásáról van szó. Valóban, ha valamely test légnemű állapotba megy át, térfogata sokkal nagyobb lesz, mint az előtt volt, tehát érthető, hogy molekulái között több kalória elférhet. De nem így áll a dolog, midőn a szilárd testek folyósakká válnak, nemcsak hogy mindegyiknek térfogata nem növekszik, sőt némelyiküké kisebbedni látszik: itt a kalória sem a mérsékletet nem emeli, sem a térfogatot nem terjeszti ki."[373]

Lavoisier a molekulai vonzás és az általános gravitáczió között analógiát állított föl. "Az az általános törvény, hogy a testek hevítés által kiterjednek, hűtés által pedig sűrűbbekké válnak, csak akkor magyarázható meg, ha fölteszszük, hogy a testek molekulái egymással nem érintkeznek, - hanem ellenkezőleg egymástól bizonyos távolságban vannak. Ha azonban a hő-anyag folytonosan törekszik, hogy a testek részecskéi közé hatoljon s ezeket egymástól eltávolítsa, miért nem engednek ezek ama törekvésnek? Miért nem szóródnak szét? S miképen lehetséges, hogy szilárd testek egyáltalában léteznek? Fel kell tehát vennünk valamely erőt, melynek hatásai az előbbeniektől ellentétesek, mely erő visszatartja és összekapcsolja a testek molekuláit, s ez az erő, bármi légyen rá az oka, nem egyéb, mint az általános gravitáczió."

25

Mindezekből kitűnik, hogy Lavoisier hőelmélete, mindamellett, hogy sokkal józanabb és természetszerűbb felfogásról tanúskodik, mint az akkori többi elméletek, sőt tartalmi emelkedettségénél fogva szerzőjének filozófiai érzékéről tanúskodik, még mindig nagyon messze állott attól, hogy a hőtüneményeket közös szempont alá vesse.

VIII.
Lavoisier tevékenysége adminisztratív pályáján.

Lavoisier 1792-ben azon volt, hogy szétszórt iratait összegyűjtse s ezeket tartalom szerint rendezze. A gyüjteménybe az addig még közzé nem tett tanulmányait, nem különben a mások által tett régibb és újabb fölfedezéseket is be akarta sorozni; az így összeállított mű a chemiának teljes kurzusát magában foglalta volna. Tervének kivitelére Armand Séguin-nel szövetkezett, a kinek társaságában a respiráczió- és transspirácziónak az új elmélet szerint magyarázandó tüneményeit vetette vizsgálat alá. Az első négy kötet már ki volt nyomtatva, midőn dicső életének a forradalom borzalmai véget vetettek. Azonban ő még börtönében is kevésbbé a reá várakozó s előtte már több mint valószínűnek látszó szerencsétlen sorsára, mint ama mű szerencsés befejezésére gondolt. De az előre tervezett 8 kötetből csak az első négy jelent meg, s ezek közül is a negyedik egészen, a harmadik pedig részben elveszett. Lavoisier neje a fönmaradt töredékeket összegyűjtötte és Mémoires de physique et de chimie czím alatt két kötetben kiadta.

Lavoisier szerencsétlen sorsa adminisztratív pályájának következménye volt. Mindenki tudja, hogy a franczia forradalomnak ama borzalmas időszakában, melynek Lavoisier is áldozatúl esett, nem kellett valakit szükségképen valamely hosszú bűnlajstrommal vádolni, hogy a büntetések legsúlyosabbját szenvedje. Név, származás, társadalmi állás, a személyes érdekek ocsmány cselszövevényei nélkül is elegendőek valának. Midőn tehát Lavoisier-nek a közügyek terén kifejtett

26

tevékenységét, melylyel épen annyi tehetséget és nemes buzgalmat tanúsított, mint tudományos pályáján, vázolni akarjuk, szinte tartanunk kell attól, mintha ennek az a látszatja volna, hogy a nagy férfiút a rajta elkövetett bűntény igaztalanságával szemben mentegetni akarjuk. Lavoisier ilyesmire nem szorúl, a mit mondandók leszünk, avval csupán a kiváló tudós életrajzát akarjuk kiegészíteni.

Említettük, hogy Lavoisier 1769-ben főhaszonbérlővé neveztetett ki. Senki sem kárhoztathatja azért, hogy ez állásból anyagi hasznot remélt húzni, mivel nemcsak összes szellemi, hanem vagyoni tehetségével is kívánta a tudomány érdekeit szolgálni. Hivatalos állásában kifejtett buzgalma csakhamar eloszlatta előítéletét azoknak, kik tudományos dolgozataiban akadályt láttak arra nézve, hogy a közigazgatás terén is megfeleljen hivatásának. Rövid idő alatt a főhaszonbérlői testület egyik legtevékenyebb tagjává lett s a legkényesebb ügyek vezetésével ő bizatott meg. Nézetei ezen a téren is helyesek voltak; átlátta, hogy a jövedelmek az élükre állított követelések által inkább fogynak, mint szaporodnak, s gyakran megesett, hogy nem élt olyan jogokkal, melyek a népre igen igen terhesek valának, a nélkül hogy az államnak valami kiváló hasznot hajtottak volna.

1776-ban Turgot a salétrom-termelést s evvel a puskapor-gyártást előmozdítani akarván, e czélra külön bizottságot alakított, a melynek Lavoisier, mint chemikus és ügyes adminisztrátor, legkiválóbb tagja volt. A bizottság 1779-ben a mesterséges salétrom-gyártást illető utasítást adott ki, ez az utasítás Lavoisier-nek saját költségein végrehajtott kísérletei alapján állíttatott össze. A franczia puskapor, mely azelőtt gyöngébb volt mint az angol, most emezt jóval fölülmulta, mint ezt az angolok az amerikai háború alkalmával nyiltan beismerték.

Lavoisier a földmívelés és a nemzetgazdaság érdekeit szóval és tettel egyaránt előmozdította. A Blois környékén fölállított gazdasága a földbirtokosoknak és gazdálkodóknak

27

mintául szolgált. Lavoisier földmívelési módszerének alkalmazásával 9 év lefolyása után a gabonatermelés megkétszereződött, a baromtenyésztésé pedig ötszörössé vált. Mint nagybirtokos 1787-ben az orleansi tartománygyülés tagjává neveztetett ki, s mint ilyen tanácsaival és munkálataival egyaránt megfelelt a hozzája kötött várakozásoknak.

Az 1788-iki kedvezőtlen időjárás miatt sok helyen éhség ütött ki. Lavoisier Blois városának gabona-vásárlásra 50,000 frankot előlegezett s az előlegezés módozait oly ügyesen állította föl, hogy a város az éhségtől s az ennek következtében igen sok városban beállott zavargásoktól megmenekült, a nélkül, hogy terhei szaporodtak volna.

A Lavoisier iránt való nyilvános elismerés érdemeivel együtt növekedett. Mindamellett, hogy a bankügyet tüzetesen sohasem tanulmányozta, ugyancsak 1788-ban a caisse d'escompte egyik adminisztrátorává neveztetett ki.

Az egyre romladozó közviszonyok a nemzetet már-már katasztrofával fenyegették. A veszélyt mindenki tudta és látta s a királytól kezdve a jobb gondolkozású egyszerű polgárig mindenki arra törekedett, hogy a kormányzat és a közigazgatás javíttassék. Az általános mozgalomtól Lavoisier sem maradhatott távol, s kötelességének ismerte, hogy a közjólét előmozdítására legjobb tehetsége szerint hozzájáruljon. Így keletkezett a Traité de la richesse territoriale de la France czímű híres műve, melyben kifejté a nemzetgazdaság helyes elveit. A művet az 1789-iki első nemzetgyűlés elé terjeszté; a gyűlés 1791-ben elrendelte a kinyomtatást. Ez a mű is csak kezdete volt egy terjedelmesebb munkának, melynek terve már készen s a hozzávaló anyag már összegyüjtve volt, mely azonban mint a jeles férfiú szellemének sok más terméke az utókorra nézve elveszett.

A nemzetgyűlésnek, miután a kincstár reorganizáczióját végrehajtotta, olyan emberekre volt szüksége, kik a roppant apparátust kellőképen igazgatni tudták. Hogy a pénzügyi bizottságba Lavoisier is beválasztatott, ezt az eddig felsorolt

28

érdemei után nagyon természetesnek fogjuk találni, valamint azt is, hogy átható szelleme ezen az új téren is épen úgy kitalálta a czélhoz vezető legegyszerűbb és legalkalmasabb eszközöket, mint a tudományos téren.

Az akkoriban Francziaországban divatozó különböző mérték-rendszerekből keletkezett zavarok felkölték a nemzetgyűlés figyelmét. Az újítási vágy, mely minden téren hathatósan nyilatkozott, a mértékek gyökeres reformját már 1788-ban sürgette. 1790-ben Talleyrand a nemzetgyűlésben azt az indítványt tette, hogy a gyűlés kérje föl a királyt, hogy az angol királyt a mérték-ügy reformjának megnyerje s őt angol biztosok kiküldésére fölkérje, hogy ezek a franczia biztosokkal egyetértőleg a normális egységet megállapítsák. Az akadémia a bizottságba Lavoisier-t is beválasztotta. Itt új alkalma nyílt gazdag tapasztalatainak érvényesítésére, azonban a bizottság munkálataitól, az ügynek nagy kárára, nemsokára visszavonúlt.

IX.
Lavoisier pöre és kivégeztetése. - Jelleme és családi viszonyai.

1793. okt. 10-én a nemzetgyűlés St. Just indítványára a forradalmi kormányt proklamálta.

E naptól kezdődött a forradalom legsötétebb és legvéresebb időszaka, melyben a szabadság köpönyege alatt a korlátlan uralomra törekvő lelketlen vezérek által fölizgatott szenvedélyeknek annyi jeles férfiú, a nemzetnek mindmegannyi dicsősége, áldozatúl esett. Ez időszak emberei siettek, hogy gyilkos terveikkel a főhaszonbérlők ellen fordúljanak. A fölizgatott nép roppant vagyont tulajdonított nekik, s ez elég volt arra, hogy belőle a legsúlyosabb s egyszersmind a leghitványabb vádakat kovácsolja.

Dupin volt a neve annak a képviselőnek, ki mindamellett, hogy a haszonbérlők irodájában sokáig kereste kenyerét és a kit Paulze, Lavoisier apósa (ki szintén főhaszonbérlő volt)

29

mindig különös pártfogásban részesített, elég alávaló volt, hogy a főhaszonbérlők ellen nyilvános vádat emeljen. A főhaszonbérlők rövid pöréről a hivatalos jelentés így hangzik:

"Meg lévén győződve arról, hogy ők szerzői vagy legalább bűnrészesei egy a Francziaország ellenségeinek sikereit előmozdító összeesküvésnek, különösen pedig arról, hogy a franczia népet mindenféleképen zsarolják és zaklatják: a dohány közé vizet és a pipázó polgárok egészségének ártalmas anyagokat kevernek; kaucziójuk valamint üzleteikhez megkívántató tőkéik érdekében hat és tíz perczentet vesznek, holott a törvény értelmében csak négyre vannak följogosítva; nyereségeikkel birtokában vannak oly tőkéknek, melyeknek a nyilvános kincstárba kellene befolyniok; a népet és nemzeti vagyont rabolják, hogy a nemzetet megfoszszák roppant összegektől, melyeknek a szövetséges despoták elleni háborúra kellene fordíttatniok, s ez összegeket az utóbbiaknak kiszolgáltatják: halálra ítéltettek." (Moniteur, II. év floréal 19. szám).

Látni való, hogy a haza ellenségeivel való czimborálásnak akkoriban divatos vádján kivűl mily hitvány argumentumok hozattak föl a hazája jólétén s a nemzete dicsőségén állhatatosan buzgólkodó férfiú ellen. Az érdem elhomályosúlt a törvény álláspontjára helyezkedett gyilkosok szemei előtt, s 28 főhaszonbérlővel együtt Lavoisier is halálra ítéltetett.

Lavoisier barátai remélték ugyan, hogy a tudományok iránti tiszteletnek talán még maradt annyi nyoma, hogy a jeles férfiú érdemei az ellene emelt ocsmány vádakat háttérbe fogják szorítani, hanem az iránta való jóindulatuk e hiú reményen túl tovább nem is terjedt. A köz-rémületben senki sem mert szót emelni; csak egy bátor férfiú akadt, a ki Lavoisier érdekében egy merész lépésre vállalkozott. Hallé, ez volt a derék férfiú neve, a művészetek liczeumába ment s ott jelentést tett Lavoisier rendkívüli érdemeiről; ez a jelentés a törvényszék elé került. Lavoisier maga is szót emelt; nem kegyelmet kért, hanem csak az ítélet végrehajtásának elhalasztását egy-

30

pár napra, "hogy az emberiség javára szolgáló megkezdett kísérleteit befejezhesse."

Valószínű, hogy a transpiráczióra vonatkozó vizsgálatait akarta befejezni, mivel ezek elfogatása miatt tényleg félbeszakíttattak. "Nincs többé szükség tudósokra" volt ama félelmetes törvényszék elnökének felelete s az ítélet 1794. május 8-án végrehajtatott. Paulze-ot, Lavoisier apósát, harmadiknak fejezték le.

Lavoisier kevéssel kivégeztetése előtt azt mondá Lalande-nak, hogy előre látja, hogy ha életének megkegyelmeznek is, minden vagyonától meg fogják fosztani, ő azonban dolgozni fog s mint patikárus fogja kenyerét keresni!

Egy elterjedt monda szerint a liczeum tagjai Lavoisier-nek, a kivégeztetése előtti napon, börtönében egy koszorút adtak át! Ha ily nagy bátorságuk valóban lett volna, azt Lavoisier érdekében praktikusabb módon is értékesíthették volna.

A nagy férfiú szerencsétlen vége fölötti fájdalmunk még élénkebbé lesz, ha meggondoljuk, hogy az itélet végrehajtásának elhalasztása őt megmenthette volna. Egy pár hét mulva a nyaktilók ledöntettek s Lavoisier meg lett volna mentve. Az akadémia tagjainak közös lépése e szerencsés eredményt talán létrehozhatta volna; nem is kellett volna Lavoisier-t a pártdüh vagy valamely specziális vád ellen védeniök, befolyásukat csak egy társadalmi áldozat érdekében kellett volna érvényesíteniök. Ez azonban elmaradt, minélfogva nagyon gyanús mentséget fejez ki Lalande-nak Lavoisier kollégáiról tett eme megjegyzése: "Szeretem hinni, hogy vesztét nem mozdították elő."

Lavoisier rendkívüli érdemeit szeretetreméltó jellemmel párosítá. Szelídség, igénytelenség, szolgálatkészség és jótékonyság voltak jellemző vonásai. 1771-ben nőül vette Paulze-nak 14 éves leányát (sz. 1758. Montbrisonban, megh. 1836. Párisban). E gondos nevelésű s alapos műveltségű nő méltó volt Lavoisier-hez. Férje munkálataiban tevékeny részt vett s mint már említettük a Chemia Elemei-hez a rajzlapokat ő készíté.

31

Ezen kívül lefordította (angolból) Kirwan egyik chemiai munkáját (Essai sur le Phlogistique, Paris, 1788, 8o), bár e tudósnak nézetei a férjeéitől nagyon eltérőek valának.

A boldog családi viszonynak véget vetett az 1794-iki katasztrófa. Lavoisierné rövid fogság után kiszabadúlt s egy hű cselédjének önfeláldozó szolgálatkészségével vagyonát is visszanyerte. 1805-ben Rumford grófhoz ment nőül, kitől azonban már 1809-ben elvált. Mindkét házassága meddő maradt.

Lavoisier összes műveinek kiadását a császári kormány 1862-ben rendelte el: Oeuvres de Lavoisier publ. par le Ministère Imperial, Paris, 1862-68, 4 kötet 4o.

Irodalom

Magasin Encyclopedique

, 1795, t. V. (J. Lalande czikke).

Fourcroy, Notice sur Lavoisier.

Figuier, Vie des savans illustres, III.

Biographie universelle

(Cuvier czikke).

Nouv. Biogr. générale

(Hoefer czikke).

Guizot, Mme de Rumford, Paris, 1841.

32

LAPLACE

Az ujabb asztronómia történetének legjelentősebb korszakai a Kopernikus, Kepler és Newton neveihez fűződnek. E három férfiú munkái az asztronómia alapjait vetették s valamennyi még meg nem oldott probléma megfejtésének kiinduló pontja ama három férfiú műveiben rejlik.

A Newton utáni korszaknak nem is maradt egyéb feladata, mint hogy az ég mechanikájának már kifejtett törvényei alapján a tünemények sokaságát biztos elméletekre visszavezesse. S e munkában, mint a megelőzőnek kiegészítőjében, ismét egy kiváló búvárral találkozunk, a kinek művei körül a még hátralevő nagy munkának majdnem mindegyik ágát csoportosíthatjuk. Ez a búvár Laplace volt. "Nem lehetne mondani, hogy neki, mint Archimedes-nek és Galilei-nek az a tehetség adatott volna, hogy egészen új tudományokat teremtsen; hogy a mathematikai tanokat, miként Descartes, Newton és Leibniz új és rendkívüli termékenységű elvekkel gyarapítsa, s hogy ezeket, miként ezt Newton tevé, a csillagos égre átvigye s a Galilei földi mechanikáját az egész világegyetemre kiterjeszsze: Laplace arra volt hívatva, hogy mindent biztosabb alapra fektessen, hogy minden korlátot tágítson, hogy megfejtse azt, a mit meg nem fejthetőnek lehetett volna gondolni. Ő befejezte volna az ég tudományát, ha e tudomány egyáltalában befejezhető volna."[374]

33

Fourier-től eredő eme jellemzés épen úgy ráillik Laplace fizikai műveire, mint a csillagászatiakra.

I.
Laplace élete.

Pierre Simon marquis de Laplace 1749 márczius 13-ikán, Alsó-Normandiában (jelenleg Calvados départ.) fekvő Beaumont en Auge faluban született. Szülei szegény földmívelők valának.

Laplace gyermekkoráról s iskoláztatásáról keveset tudunk, mert midőn már méltóságokra emelkedett, elég gyönge volt, hogy alacsony származásának körülményeit gondosan eltitkolja; csak annyit mondhatunk, hogy a beaumonti katonai iskolában mint bejáró tanult s rendkívüli emlékezőtehetsége által korán föltűnt.

Később ugyanennél az intézetnél mint tanító működött.

Laplace érezte, hogy a beaumonti iskola nem nyújt elegendő tért az ő tehetségeinek: elhatározta, hogy Párisba megy. Jóakarói több ajánló levelet intéztek d'Alembert-hez, s a mint Párisba érkezett, azonnal jelentkezett a híres encziklopedistánál, ki azonban őt fogadni nem akarta.

Az első lépés sikertelensége Laplace-t nem csüggeszté el, s arra a gondolatra jött, hogy talán legjobb volna, ha maga írná meg ajánló levelét. Ez a levél pedig a mechanikai elvekről irt értekezés volt.

D'Alembert, a mint az értekezést végig olvasta, azonnal átlátta, hogy nem közönséges kéregetővel van dolga; a tehetséges ifjút még az nap magához hívatta.

"Látja uram, így szólott d'Alembert, én nem sokat adok az ajánló levelekre. Önnek ezekre nem lett volna szüksége, ön sokkal előnyösebben mutatta be magát, s ez nekem elegendő; számítson támogatásomra."[375]

34

D'Alembert megtartotta szavát: néhány nap múlva Laplace az École militaire-hez a mathematika tanárává neveztetett ki. "E pillanattól kezdve, mondja Fourier, Laplace magát kizárólag választott tudományának szentelte s valamennyi munkáját állandó irányba, melytől soha el nem tért, terelte.... A mathematikai analizisnek akkor ismert határait ekkor már elérte és e tudomány legszellemesebb és leghatalmasabb eszközeinek birtokában volt és senki sem volt oly nagy mértékben hivatva, hogy e tudomány terjedelmét tágítsa, mint ő. Az elméleti asztronómiának egyik legfontosabb kérdését (a bolygók Naptól való középtávolságainak változásairól) megfejtette s minden törekvését e magas tudománynak szentelte, melyet egész terjedelmében felkarolt. Dicső tervét alaposan átgondolta s annak kivitelével egész életén át oly állhatatossággal foglalkozott, mely a tudományok történetében párját ritkítja. A tárgy rendkívüli terjedelme lángesze jogos büszkeségének csak hizelgett; hozzáfogott százada Almagest-jének megírásához; ez az az emlékoszlop, melyet az Ég Mechanikája czimmel hagyott ránk, s e halhatatlan műve a Ptolemaeus-ét annyival múlja fölül, a mennyivel a modern analizis az Euklides elemeit szárnyalja túl."[376]

Nehéz volna Laplace tudományos tevékenységét rendszeresen ismertetni, ha műveinek chronologiai sorrendjét akarnók követni, minélfogva, mielőtt feladatunknak ezt a részét fejtenők meg, a híres férfiú életének külső viszonyait fogjuk előterjeszteni. E viszonyok részint tudományos, részint pedig politikai tevékenységével függnek össze. Lássuk először az elsőket.

Laplace alig volt 24 éves, midőn az akadémiába mint membre adjoint fölvétetett. Ezután Bézout helyébe lépett mint a királyi tüzérség növendékeinek examinátora, s 1785-ben az akadémiában Leroy helyét foglalta el. 1810 óta majdnem valamennyi európai tudományos akadémia tagjává válasz-

35

tatott, sőt 1816-ban az Académie française kebelébe is fölvétetett.

Tanári tevékenységének új tere nyilt 1794-ben, midőn az École normale-hoz az analizis tanárává neveztetett ki. Nemsokára a Bureau des longitudes tagjává és elnökévé lett. 1816-ban XVIII. Lajos őt nevezte ki ama bizottság elnökévé, mely a politechnikai iskolát reorganizálandó volt.

Ily magas, vagy a nagy közönség szemei előtt még magasabbaknak látszó kitüntetéseket a politikai téren is nyert. Csakhogy ezeket szívesen elengednők neki. Politikai pályafutása tudományos szelleméhez nem illő köpönyegforgatásból áll; dicsvágya nélkülözte azt a szilárdságot, melynek a magasabb czélokra törekvő politikust jellemeznie kell. Igaz ugyan, hogy azok az idők, melyekbe az ő politikai pályafutása esik, alá voltak vetve rohamos változásoknak, melyek miatt könnyen megeshetett, hogy az, a ki bizonyos időpontban szilárdan ragaszkodott volna azokhoz az elvekhez, melyeket kevéssel az előtt mint politikai hitvallást hirdetett, az épen akkor uralkodó viszonyok között működésének talaját teljesen elvesztette volna, sőt a nép szemei előtt politikai különcz hírébe eshetett volna. E viszonyok kényszerítő hatalmának más kiváló férfiak is alá voltak vetve; ezek azonban mérsékelt és ildomos magatartásukkal a változások közepette is megőrizték azt a jellemszilárdságot, melyet a közügyeket vezető politikusnak minden körülmény között meg kell őriznie.

Laplace eleintén a legbuzgóbb republikánus volt. Ez nem akadályozta meg őt abban, hogy a döntő fordulat után az első konzul kezeiből a belügyminiszteri tárczát átvegye. Azonban hat heti minisztersége alatt valami kiváló államférfiú hírére épen nem tett szert. A kitűnő tudós a nehéz viszonyok között nagyon rossz adminisztrátor volt s helyét Bonaparte Lucián-nak kellett átengednie. Napoleon császár állítólag így nyilatkozott volt miniszteréről: "Laplace első rangú mathematikus létére a középszerűn alul álló adminisztrátornak bizonyult,

36

s csakhamar fölismertük, hogy csalatkoztunk benne. Laplace egy dolgot sem tekintett igazi szempontból, mindenben elmésségeket keresett s problematikus eszmékkel volt eltelve, s végre a végtelen kicsinyek szellemét az adminisztráczióba is átvitte."[377] Laplace később szenátor és a szenátus titkárává lett s mint ilyen az által tette magát föltünővé, hogy a republikánus kalendáriom eltörlését sürgette. Ezután, mint a becsület-légió főtisztje és a császárság grófja, aláírta az acte de déchéance-ot, végre a restauráczió alatt marquis-vá lett s mint ilyen a pairek kamarájában ülésezett, hol ismét csak a gúny tárgya volt. S a mi reputácziója érdekében még inkább sajnálandó, ezt az állhatatlanságot átvitte tudományos műveibe is. Az Exposition du Système du Monde első kiadását, melyet az ötszázak tanácsának ajánlott, így fejezte be: "Az asztronómiai tudományok legnagyobb jótéteménye abban áll, hogy szétoszlatták a természethez való igazi viszonyainknak nem ismeréséből eredő tévelyeket, melyek annyival is inkább kárhozatosak, mivel a társadalmi rendnek ama viszonyokon kell alapulnia. Jog és igazság, ezek megingathatatlan alapkövei. Távol legyen tőlünk az a veszélyes maxima, hogy néha hasznos, hogy az embereket boldogításuk érdekében tévútra vezessük és leigázzuk! Végzetes kísérletek minden időben bebizonyították, hogy e szentelt törvényeket soha sem lehet büntetlenül megsérteni."

Ezt a hangzatos beszédet 1824-ben a marquis következőképen módosította:

"Gyarapítsuk és őrizzük meg e magasztos ismeretek birtokát, a gondolkodó lények gyönyörét. Azok igen hasznos szolgálatokat tettek a hajózásnak és a geografiának, de a legnagyobb jótéteményt az által gyakorolták, hogy eloszlatták az égi tünemények okozta félelmeket s a természethez való igazi viszonyaink nem ismeréséből eredő tévelyeket, mely tévelyek és

37

félelmek csakhamar visszatérnének, ha a tudományok fáklyája kialudnék. "

Hogy Laplace tudományos életének egyéb fázisaiban sem járt el valami kiváló őszinteséggel, erről a következő anekdota tanúskodik:

Az akadémia állandó titkárát választották. Arago a jelöltségről előre lemondván, a szavazatok Fourier és Biot-ra estek. Későbbi viszályok elkerülése végett mindenki a legnagyobb titokban tartotta szavazatát. Laplace a két jelölt iránt egyenlő bizalmát avval akarta kimutatni, hogy két szavazó lapot töltött be; mind a kettőt összehajtotta, kalapjába vetette, összerázta és így szólott szomszédjához: "Ön bizonyára észreveszi, hogy két szavazólapot töltöttem be, az egyiket megsemmisítem, a másikat pedig az urnába teszem. Így magam sem tudom, hogy melyik jelöltre szavaztam."

Eme részrehajlatlan eljárásnak csak az volt az árnyékoldala, hogy a kiváncsi szomszéd a czédulákra kancsalított, midőn Laplace azokat kitöltötte, s világosan látta, hogy mind a két czédulára a Fourier nevet írta.[378]

Laplace mindezen gyöngeségei daczára a tudományos körökben, nevezetesen az arcueil-i társaságban osztatlan tiszteletnek örvendett; tudós társai a tudóst tisztelték benne. Különösen élénk viszonyban volt Berthollet-vel, kinek tőszomszédságában lakott. Biot bizonysága szerint ifjú tudósok iránt mindenkor a legnagyobb szivességgel viseltetett, s kész volt, hogy törekvésüket igazi baráti szeretettel előmozdítsa.[379]

Laplace rövid betegség után 1827 márczius 5-én, 87 éves korában, száz évvel Newton halála után, halt meg. Utolsó pillanataiban környezetéből valaki fényes fölfedezéseit említvén előtte, így szólott: "A mit tudunk, az vajmi kevés, a mit nem tudunk, az roppant sok."[380]

38

Laplace érdemeinek méltatásánál többé nem lesz szükségünk, hogy dicsőségével össze nem hangzó tényeket említsünk föl. Bízvást idézhetjük Fourier-nek még eme szavait: "Mi köze van ahhoz az utókornak, melynek annyi mindenféle részletet kell elfelejtenie, hogy Laplace egy nagy állam minisztere volt? A mihez köze van, ezek azok az örök igazságok, melyeket feltalált, a világ állandóságának meg nem ingatható törvényei, s nem pedig az a hely, melyet néhány éven át a fentartónak nevezett szenátusban betöltött."[381]

Mivel gyakran megesik, hogy Laplace egyik értekezését mathematikai művei közé ép oly jogosan lehetne sorozni, mint a csillagászatiak vagy fizikaiak közé, műveinek rendszeres csoportosítása igen nehézzé válik. Nagyobb műveinek és értekezéseinek száma mintegy 90-re rúg. Ezek között tisztán fizikai tárgyú három van.[382] Külön megjelent művei közé tartoznak:

Théorie du mouvement et de la figure elliptique des Planètes

, Paris, 1784, 4o;

Théorie des attractions des sphéroides et de la figure des Planètes

, Paris, 1785, 4o;

Exposition du système du monde

, Paris. 1796, 2 köt. 8o;

Traité de Mécanique Céleste

, Paris. 1799-1825, 5 köt. és suppl. 4o; 2-ik kiad. Paris. 1829-39, 5 köt. 4o;

Précis de l'histoire de l'Astronomie

, Paris. 1821, 8o;

Théorie analitique des probabilités

, Paris. 1812. 4o (3-ik kiad. Paris. 1820);

Essai philosophique sur les probabilités

, Paris. 1814, 8o, 6-ik kiad. Paris. 1840.

1842-ben Laplace munkáit már alig lehetett kapni s

39

maguk a francziák majdnem arra szorultak, hogy híres honfitársuk műveit egy kivonatos angol kiadásból kellendett olvasniok. Laplace özvegye, férje dicsőségének emlékeit megóvandó, összes műveit akarta kiadni. A költségeket födözendő, már azon volt, hogy a Pont l'Évêque közelében fekvő kicsiny birtokát eladja, azonban a képviselők háza az ügyet kezébe vette; Laplace műveinek kiadására 40,000 franc szavaztatott meg. Az özvegy a czélba vett vállalat terhei alól föl volt mentve, de férje emlékének megörökítéséhez mégis hozzá akart járulni: alapítványt tett, melynek kamataiból az akadémia minden évben a politechnikai iskolából kilépő legjelesebb növendéket a Laplace műveivel jutalmazza. A kormány rendezte kiadás (Oeuvres complètes, Paris. 1843-48, 4o) hét kötetből áll; az első öt kötetben Mécanique céleste, a 6-ikban az Exp. du Syst. du Monde, a 7-ikben pedig Théorie anal. d. probabilités foglaltatik.

Laplace összes műveinek teljes kiadása Gauthier Villars által (az akadémia auspiciuma alatt és felelőssége mellett) 1878 óta folyamatban van.

A Mécanique Céleste magában foglalja Laplace-nak legfontosabb vizsgálatait: e műben szellemi tevékenysége egész terjedelmében tükröződik vissza; e mű nagy híre kívánatossá teszi, hogy tartalmi berendezését is megismertessük. Az "ég mechanikája" két részből áll, a melyek összesen 16 könyvet és 4 toldalékot foglalnak magukban.

Első rész

.

I. könyv. A mozgásról és az egyensúly általános törvényeiről.

II. k. Az általános vonzás törvényéről s az égitestek súlypontjainak mozgásáról.

III. k. Az égitestek alakjáról.

IV. k. A tenger és a légkör oszczilláczióiról.

V. k. Az égitesteknek saját súlypontjuk körüli mozgásáról.

Második rész

.

VI. k. A bolygók mozgásainak elmélete.

VII. k. A Hold elmélete.

1-ső toldalék: a Jupiter és a Saturnus két nagy egyenlőtlenségéről.

VIII. k. A Jupiter, Saturnus és az Uranus holdjainak elmélete.

IX. k. Az üstökösök

40

elmélete.

X. k. A világrendszerre vonatkozó különböző kérdésekről.

E könyv a következő kilencz fejezetet foglalja magában:

1. Az asztronómiai sugártörésről. - 2. A csillagok fényének kialvásáról a légkörben, és a Nap légköréről. - 3. A barométeres magasságmérésről. - 4. A testek esése nagy magasságból. - 5. Bizonyos esetekről, melyekben az egymást vonzó testek rendszerének mozgását szigorúan meg lehet állapítani. - 6. Az eltérésekről, melyeket a bolygók és az üstökösök mozgásai szenvednek ama közegnek ellenállása miatt, a melyben mozognak, és a nehézség fokozatos transmissziója miatt. - 7. Második toldalék: a Hold, Jupiter és a Saturnus elméletéhez. - 8. A bolygók és a holdak tömegéről. - 9. Harmadik toldalék: a kapillaritás elmélete.

XI. k. A Föld alakjáról és forgásáról.

XII. k. A gömbök attrakcziójáról és repulziójáról s a rugalmas folyadékok mozgásának törvényeiről.

XIII. k. A bolygókat borító folyadékok oszczillácziójáról.

XIV. k. Az égitesteknek súlypontjuk körüli mozgásáról.

XV. k. A bolygók s az üstökösök mozgásáról.

XVI. k. A holdak mozgásáról.

Negyedik toldalék: A bolygók kölcsönös távolságát kifejező gyökérnek sorba fejtéséről.

II.
Az asztronómia állapota Laplace föllépése idejében.

Kopernikus halomra dönté az évszázados tant, mely szerint a Föld a mindenség középpontja volna, s Földünknek az égitestek között a planétának szerény szerepét jelölte ki.

Kepler, a Kopernikus kijelölte úton tovább haladva, levezette az égitestek mozgásának három törvényét, melyekkel az ég kinematikája meg volt alapítva. Még csak a mozgató erő hiányzott.

Ezt az erőt, sok éles elmének a dolog lényegét nagyon megközelítő fáradozása után, Newton találta meg. E találmánynyal a Kepler törvényei dinamikai alapot nyertek; ok és oko-

41

zat a legszebb összefüggésbe jött; az asztronómia épülete késznek látszott.

De a gravitáczió törvénye, míg egyrészről a Kopernikus és Kepler épületét betetőzte, addig másrészről egy másik épületnek alapjait vetette. Midőn Newton azt a tételt állította föl, hogy a bolygók nem csupán a Nap vonzó erejének hódolnak, hanem fordítva is, a Napra s egymásra is vonzó hatást gyakorolnak: az asztronómia problémáinak száma rendkívül megszaporodott.

Kepler törvényei teljes szigorúsággal többé nem állhattak; úgy látszott, hogy az a törvény, mely a világrend harmóniájának utolsó elemét hozta létre, egyszersmind általános rendetlenséget csinált. Ha nem kellett volna egyebet figyelembe venni, mint a Napnak a bolygókra gyakorolt vonzását, az asztronómia problémái meg lettek volna fejtve. De miután bebizonyult, hogy a Nap vonzotta bolygó még a bolygó-társai vonzásának is alá van vetve; hogy a holdaknak nemcsak a bolygójuknak, hanem még a Nap és esetleg a hold-társaik vonzó igényeinek is eleget kell tenniök: mindegyik feladathoz uj bonyodalmak járultak. Newton lángesze e bonyodalmak súlyát alaposan mérlegelte, de törvényeiket még nem vezethette le. Ama bonyodalmak megfejtése a Newton utáni korszak feladata volt. A feladat nehéz volt, de az emberi szellem végtére még is diadalmaskodott rajta. E diadalban az oroszlánrész Laplace-t illeti.

Midőn Laplace és híres kortársai az imént jellemzettük munkához fogtak, az ide vonatkozó észleleti törvények szép számával rendelkezhettek. Hipparchus fölfedezte az éjnapegyenlőség-pontok praeczesszióját, Kopernikus megmagyarázta e tünemény kinematikai okát. Most még csak az a kérdés maradt hátra, hogy a földtengely ingadozása, mint e tünemény előidézője, miféle okra vezetendő vissza? Newton átlátta, hogy ez az ok a földgömb lapultságában keresendő, s hogy tökéletesen gömbalakú bolygónál praeczesszió nem fordúlhat elő, de ezt a nézetet a kellő analizisi eszközök hiányában nem bizonyíthatta be. A megfejtés d'Alembert-re várt, a ki a Föld alakjából

42

s a gravitáczió törvényéből szigorúan bebizonyította, hogy a Föld tengelyének minden 26,000 év után ugyanazon állócsillag felé kell irányúlnia. Így az a probléma, melyet Hipparchus vezetett az asztronómiába, csak 18 évszázad után oldatott meg teljesen.

Ugyancsak d'Alembert-nek sikerült egy a praeczesszióval rokon, de sokkal újabb keletű tüneményt, azaz a Bradley feltalálta nutácziót kimagyaráznia. Kiindúlva ugyanazokból az elvekből, melyek őt előbbeni munkájában vezérelték, eme tünemények törvényeit is levezette; eredményei teljesen megfeleltek a tapasztalásnak.

Egy másik probléma, mely szintén csak a Newton utáni időkben volt megfejthető, a Föld alakjának elméleti meghatározása. volt. E feladattal már Newton és Huyghens is megpróbálkoztak, azonban az utóbbi számításaiban nagyon sok hipothézises elemre támaszkodott, Newton pedig az ő elméletét csak nagyon sok megszorítás alapján vezette le. A feladat teljes és általános megfejtése Clairaut-, d'Alembert- és Legendre-nak volt fentartva. A Földnek eredetileg folyós (máskülönben tetszés szerinti) állapotán s a ható erőkön kívül más föltevéseik nem valának s mégis sikerült a tapasztalással megegyező elméletet felállítaniok. Ugyancsak Clairaut-nak sikerült először a szintén Newton által fogalmazott háromtest-problémát megfejtenie.

Newton kimutatta, hogy az üstökösök, melyek az előtt az asztronómiai számítások körén kívül állottak, szintén Kepler törvényeinek hódolnak. Halley már bebizonyította, hogy pályáik zárt vonalak; megmutatta, hogy az 1531-, 1607- és 1682-ben megjelent üstökösök egy és ugyanaz az égi tünemény valának.

Ez évszámok összehasonlításából kiderül, hogy valamely üstökös keringés-ideje nem állandó, s hogy a keringés-idők különbsége majdnem két évre rúghat. Ez eltérés okának feltalálása s az okból való kiszámítása Clairaut dicsőségét vala szaporí-

43

tandó. Clairaut 1758-ban fogott a számításokhoz; fáradságos munkájának eredményéből kitűnt, hogy az említettük üstökösnek keringés-idejében levő különbségeket a Jupiter és Saturnus vonzása idézi elő, hogy a Jupiter a keringés-időt 518 nappal, a Saturnus pedig 100 nappal késlelteti, minélfogva az üstökösnek a következő (1759) évben újra meg kell jelennie. Clairaut számításai helyesek valának: az üstökös az előre meghatározott időben és pályán valóban megjelent. Az asztronómia a nagy közönség előtt ennél föltünőbb diadalt addig még nem aratott; itt már nem oly eredményről volt szó, mely csak évek hosszu során át válik szembetünővé, mint a praeczessziónál, vagy pedig csak nagyon gondos észleletek által deríthető föl, mint a nutácziónál, a fény aberrácziójánál vagy pedig a holdmozgásnál.

Hogy a Newton utáni időszak problémáinak természetével még közelebbről megismerkedjünk, csak még egy eredményt akarunk fölemlíteni.

Már az első embernek, ki fürkésző tekintetét az ég boltozatára vetette, föl kellett tünnie, hogy holdunk mindig ugyanazt az oldalát fordítja felénk, azaz, hogy a földkörüli keringésének ideje teljesen megegyezik a tengelykörüli forgásának idejével. Ez a teljes megegyezés bizonyára csak bizonyos okok közreműködésével jöhetett létre. Ehhez még másik két tünemény járult, a melyek között ugyanaz a mathematikai szigorúságú összhang van, mint az előbbeniek között. Cassini fölfedezte, hogy a Hold pályájának és aequatorjának síkjai teljesen összeesnek, továbbá, hogy e két síknak teljesen megegyező praeczessziója van. E tünemények összességét a Hold librácziójának nevezzük. Benső összefüggésük föltűnő, s valóban sikerült e tüneményeknek törvényeit a Hold sajátszerű alakjából levezetni. E nehéz feladat megfejtésének dicsősége a Lagrange névhez fűződik.

Ha akkor, midőn a Hold megszilárdúlt, közelében vonzó égitest nem lett volna, gömbalakot vett volna föl s legfeljebb

44

egyenlítője környékén dudorodott volna ki. Azonban a Föld vonzása következtében egyenlítője ellipszises alakot vett föl s középpontjával összekötő vonal irányában négyszerte nagyobb mértékben dagadt ki, mint az ezen vonalra függélyes irányban; ha valaki a Holdat oldalvást nézné, azt a Föld felé kinyúlt testnek látná. Ezek szerint a Holdat ingához hasonlíthatnók, mely ingának fölfüggesztés-pontja a kidudorodásnak tőlünk távolabb fekvő pontján van, és valamint az inga, ha ezt nyugalmi helyzetéből kilódítjuk, a Föld vonzása következtében, ismét a függélyes irányba térni törekszik, úgy a Holdat is, ha nagyobbik tengelye a Hold- és Földnek középpontjáig összekötő vonaltól eltér, a Föld vonzása az ebbe a vonalba való visszatérésre kényszeríti. S ugyanez az erő egyenlítette ki a Hold keringési s tengelykörüli forgásának ideje közötti különbséget, ha ilyen csakugyan volt: ugyanez az erő egyenlítette ki a Hold pályájának síkja s egyenlítőjének síkja közötti különbséget.

A Holdnak azt az alakját, melyen a tünemények magyarázata alapszik, a Földről nem lehet ugyan látni, azonban Lagrange elméletének eredményei annyira megegyeznek a tapasztalással, hogy ama föltevést el nem vethetjük, ha csak egyidejűleg az általános gravitáczió törvényében kételkedni nem akarunk.[383] Ilyenek valának a főbb feladatok, melyek az észlelő asztronómiának és Newton gravitáczió-mechanikájának kombinácziójából eredtek. Ily problémák körében működött Laplace szelleme; a következő sorok feladata lesz, hogy e működés eredményeit főbb vonásaiban előtüntesse.

III.
Az ár és az apály. - A praeczesszio. - A Hold librácziója.
- A Jupiter és Saturnus egyenletlenségei. - A Jupiter-holdak törvényei.

Az ár és apály fizikai föltételeit Laplace hozta először számításba. Ezzel lehetségessé vált a tüneményeket a legnagyobb

45

pontossággal előre meghatározni, minek a tengerparti hajózásra fontos gyakorlati következményei valának. Míg Galilei Kepler-nek azt a nézetét, mely szerint a Hold a tenger periódusos oszczilláczióira befolyással volna, képtelennek tartotta, másfél évszázad mulva Laplace ezt a nézetet nemcsak hogy szigorú elméleti alapra fektette, hanem ez elméletből váratlan következtetéseket is tudott vonni, mert az a szoros összefüggés, mely az ár és az apály tüneményei és a Hold meg a Nap vonzó ereje között fönnáll, Laplace-nak alkalmat adott a Hold tömegének meghatározására, melynél a bresti kikötőben 20 év óta tett megfigyelésekre támaszkodott.

Azonban Laplace a tüneményeket még egészen új szempontból, a tenger egyensúlyának és állandóságának szempontjából is vizsgálat alá vetette. Ha a tengerek vize, mely a földfelületnek 3/4 részét borítja, esékeny egyensúlyban volna, akkor valamely nagyobb megrázkódtatást előidéző tünemény, példáúl földrengés vagy valamely heves orkán elegendő volna, hogy a tengerek hullámait a kontinensekre vesse s a legmagasabb hegyek csúcsaira lódítsa. Azonban ily katasztrófától nem kell tartanunk: Laplace kimutatta, hogy a tengerek vize állékony egyensúlyban van; bizonyítása arra a föltevésre támaszkodik, hogy a víz sűrűsége kisebb mint a Föld belső folyós tömegének középsűrűsége, mely föltevést a Föld középsűrűségének meghatározásai hathatósan támogatják. Ha azonban a tengerek medenczéit a Földnél sűrűbb folyadék, példáúl kéneső töltené be, az állékony egyensúly megszűnnék, a hullámok medreikből kilépnének s a kontinenseket a legmagasabb régiókig elborítanák.

Laplace figyelme kiterjedt a légkör analog mozgásaira is. Ha a Hold apályt és dagályt légkörünkben is idézne elő, a barométernek e tünemény miatt ingadoznia kellene. Laplace kimutatta, hogy a Holdnak valóban lehet ilyen befolyása, csakhogy a légkörnek dagálya által előidézett nyomásnövekedés az egy milliméternyi kénesőoszlop 1/200 részének felel meg, a mi az észleleti hibák határán jóval belül fekszik.

46

A praeczesszió elméletét, mint már említettük, d'Alembert vezette le először. Ezt követte Euler-nek ugyane tárgyra vonatkozó munkája. Mind a két mathematikusnak dolgozatában hézag maradt, melyet Laplace töltött ki.

D'Alembert és Euler munkái után még az a kérdés maradt fönn, vajjon a Föld fölületét borító víznek és levegőnek mozgásai nem alterálják-e a földtengely és az egyenlítő irányát? Laplace megmutatta, hogy ilyes föltevésnek alapja nincs, mert a praeczesszió tüneményeinél a tengerek és a légkör úgy viselik magukat, mintha a kontinensek szilárd alkotó részei volnának.

Sőt mi több, Laplace bebizonyította, hogy, ha a földtengely iránya más okoknál fogva változást szenvedne, a tengerek mozgása a víz mozgékonyságánál és azon ellenállásnál fogva, melylyel az oszczillácziók a partokon találkoznak, elegendő volna, hogy a földtengelyt ismét állandó irányba terelje.

A Hold librácziójának elméletét Lagrange alaposan fejtette ugyan ki, de azért Laplace itt is kitölteni való hézagot talált. A Hold mozgása bizonyos háborgásoknak, az úgynevezett évszázados egyenletlenségeknek van alávetve; Lagrange ezeket elhanyagolta. Laplace bebizonyította, hogy ezek a háborgások idők folytán annyira növekednek, hogy a Hold pályájának felével, másfelével stb. maradna el attól a ponttól, melyben ama háborgások nélkül különben lennie kellene. Ebből már most az következnék, hogy évszázadok múlva a Hold más-más oldalával fordúlna felénk, de Laplace bebizonyította azt is, hogy a Föld is alá van vetve ilyen százados változásoknak, melyek a Hold változásaival lépést tartván, a Hold mégis ugyanazt az oldalát fordítja felénk.

Halley kiszámított egy holdfogyatkozást, mely Babylonban észleltetett s a melyről Ptolemaeus az Almagest-ben említést tesz. Ez a teljes fogyatkozás, mely a Juliánus naptárra vonatkoztatva Kr. e. 720-ban márcz. 9-én történt,[384] Ptolemaeus

47

szerint a Hold fölkelte után több mint egy órával kezdődött. Ez adatokból körülbelül meg lehet határozni a fogyatkozás közepét Babylonra nézve. Azonban Halley számítása, melyet legjobb tabellák szerint hajtott végre, azt mutatta, hogy a fogyatkozásnak a Hold múlt századbeli mozgása szerint három órával korábban kellett volna kezdődnie, vagyis a Hold mozgása azon idő óta jelentékenyen gyorsúlt. Ugyanazt az eljárást Ebn-Junis-nak Kairóban tett középkori észleletére alkalmazva, hasonló eredmény jött ki. Dunthorn, Lalande és Mayer számításaiból is ugyanazt a következtetést kellett vonni.

A régibb s az újabb észleletek összehasonlításából még az is kiderült, hogy a Jupiter mozgása is állandóan gyorsúl, holott a Saturnusé állandóan lassul. Mindezek az észleletek az elfogadott magyarázatok szerint azt jelentették, hogy a Hold és a Jupiter a megfelelő vonzás-czentrumhoz közelednek, a Saturnus pedig a czentrumtól távozik; tehát a Holdnak utóvégre a Földre, Jupiternek pedig a Napra kellene esnie, holott Saturnusnak oly messze regiókba kellene távoznia, hogy azt már a legerősebb messzelátóval sem lehetne észlelni. A naprendszer fölbomlása csak az idő kérdésének látszott lenni.

Az észleletekből kitünt ugyan, hogy e szélső állapot csak rendkívül hosszú idő múlva fog bekövetkezni, de azért a párisi akadémia, az igazság kiderítése érdekében, nagy díját négy éven át a Hold elméletére tűzte ki. A feladattal Euler és Lagrange is megmérkőztek, de fáradságuk sikertelen maradt, sőt Euler kijelenté, hogy az attrakczió a Hold százados egyenletlenségeinek oka nem lehet.

A feladat, melynek megfejtése Lagrange és Euler-nek nem sikerült, megfejthetetlennek látszott. Azonban Laplace egy sikertelen első kísérlet után most is föllelte az okokat, melyeknek figyelembe vétele nélkül a megfejtés nem sikerülhetett. A Föld a Nap körül ellipszisben kering ugyan, de ez az ellipszis a meglevő háborgások miatt a köralakhoz majd közeledik, majd pedig távozik, vagyis az ellipszis középpont-

48

kívülisége hol nő, hol fogy. A legrégibb észleletek ideje óta a középpontkívüliség fogy ugyan, de hosszú idő múlva be fog következni olyan időpont, melytől kezdve ismét növekedni fog.

Ez volt az a körülmény, melyet Laplace figyelembe vett. Megmutatta, hogy a Hold keringésének középsebessége lényegesen összefügg a földpálya geométriai alakjával. Ha ennek a középpontkívülisége fogy, a Hold keringésének gyorsúlnia kell; a fogyatkozásból a gyorsulás meghatározható.

Másképen áll a dolog a Jupiter és a Saturnus háborgásaival, melyeket csupán e két égitestnek egymásra gyakorolt hatásai idéznek elő. Laplace azt találta, hogy e háborgások a két égitest sebességei között fönnálló viszony miatt (a Saturnus ötszörös sebessége egyenlő a Jupiter kétszeres sebességével) oly természetűek, hogy a Jupiter mozgásának gyorsúlnia, a Saturnusénak pedig lassúlnia kell. E gyorsúlások és lassúlások, ámbár 900 éves periodusokban következnek egymásután, mégis csak periodusosak, tehát a naprendszer állandósága e tekintetben is biztosítva van. A feladatnak ilyetén megfejtése után nem volt többé helye Euler ama kételyének, mely szerint az általános gravitáczió valamennyi égi tünemény kimagyarázására nem látszik elegendőnek.

A Jupiter holdjainak, emez apró égitesteknek, az asztronómia történetében fontos szerep jutott. Galilei, Borelli és Römer vizsgálatai után Laplace-éi következtek.

Laplace meghatározta e holdak tömegét és ezután viszonylagos helyzetükre és sebességükre vonatkozó egyszerű törvényeket vezetett le.

IV.
A naprendszer állandósága. - A nehézségi erő szukczessziv terjedése.
- A Földnek a Naptól való távolsága. - A földgömb közép-lapúltsága. -
A Föld forgás-sebessége. - A Saturnus-gyűrűk.

Az Ég Mechanikájá-nak második része első sorban az asztronómiai tabellák tökeletesbítésének van szentelve. Itt

49

figyelembe vétettek a bolygók és az üstökösök napkörüli s a holdaknak a bolygójuk körüli mozgásainak háborgásai.

Ennél bonyolódottabb feladat ritkán oldatott meg. Maga Newton, midőn felsorolta azt a sok erőt, melyek az égitestek kölcsönhatásaiból erednek, a folytonos irány-, sebesség- és alakváltozásokban a bonyodalmak végnélküli sorát látta s megzsibbadt lélekkel állott az útvesztő kapuja előtt. Nem hihette, hogy naprendszerünk magában hordja a korlátlan időkbe nyúló állandóság elemeit, s a rend fentartását valamely felsőbb kéz közbenjárásától várta. Euler, bár a háborgások ismeretében Newton-t már messze túlszárnyalta, a naprendszer örökkévalóságában még sem bízott.

Az általánosnak látszó zűrzavarba Laplace hozott rendet. A mit Holdunk, a Saturnus, a Jupiter s ez utóbbi holdjainak elméletéből következtetett, mindez csak része volt ama nagy munkának, mely az örökös rendnek törvényeit tárta föl. Az általánosnak látszó rendetlenséget Laplace hosszú és beható vizsgálatai következő tényekre redukálták: a bolygók pályái folytonos változásoknak vannak alávetve; a nagytengelyek végpontjai a tért minden irányban befutják; a pályák síkjai, nem tekintve az ingó mozgásokat, eltolódást szenvednek s ennélfogva a földpálya síkjaival képezett metszési vonalaik minden évben más irányt vesznek föl. Azonban e látszólagos rendetlenségben van egy elem, mely az állandó rendről kezeskedik: mindegyik pálya nagytengelye s ennélfogva a keringés-idők is állandók maradnak, vagy legfeljebb csak igen kicsiny periodusos változásokat szenvedhetnek. "Ha az általános nehézség, mondja Arago, elégséges a naprendszer fentartására; ha ez az erő a naprendszert középállapotban, melytől csak igen kevéssé térhet el, megtartja; ha a változatosság nem von maga után rendetlenséget; ha a világban azt a tökéletességet és harmoniát látjuk, melyben maga Newton kételkedett: mindennek oka oly körülményekben rejlik, melyeket Laplace kalkulus útján puhatolt ki..... A bolygók ugyanabban az értelemben, kicsiny közép-

50

pontkívüliségű s egymáshoz kevéssé hajló pályákban mozognak; tegyünk ezek helyébe másokat, melyek ugyanezeknek a föltételeknek nincsenek alávetve, a világ állandósága újra kérdésessé válik; nagy a valószínűség, hogy a legborzasztóbb chaosz keletkeznék. Bár a szóban forgó munka megjelenése óta a bolygópályák nagytengelyeinek állandósága még tökéletesebb módon s még tovább kifejtett mathematikai approximácziókkal be lőn bizonyítva, az mégis az Ég Mechanikája szerzőjének legbámulatosabb műve marad."[385]

Laplace, még mielőtt a holdmozgás gyorsulásának okát a földpálya középpontkívűliségének fogyatkozásában feltalálta volna, megvizsgálta, vajjon e rejtélyes gyorsulásnak oka nem rejlik-e a nehézségi erő szukczesszív tovaterjedésében. Számításaiból kiderült, hogy e hipothézisnek némi valószínűsége lehet, sőt a háborgás a tovaterjedési sebességgel oly összefüggésben van, hogy az elsőt adottnak föltételezve, az utóbbi kiszámítható. Mivel azonban e háborgás problémája teljesen megfejtetett, a nélkül, hogy az okot a nehézségi erő tovaterjedési sebességében kellett volna keresni, a mathematikailag kiszámítható sebességnek épen csak mathematikai szempontból van lehetősége; különben is, ez a sebesség a fény sebességénél legalább is ötvenmilliószorta nagyobb.

A holdmozgás elmélete Laplace-ot még sok más fontos kérdés megfejtésére vezette. Elég lesz, ha ezek közül itt hármat említünk föl.

A Nap a Hold mozgásában háborgásokat idéz elő, melyek nagysága szorosan összefügg a Holdnak a Naptól való távolságával. Mivel pedig egyrészről a háborgás nagysága észlelet által meghatározható, más részről pedig a háborgás és a távolság közötti összefüggés mathematikailag kifejezhető, a két égitestnek egymástól való távolsága kiszámítható. E módszert Tobias Mayer alkalmazta először a Nap parallaxisának meghatározá-

51

sára s Laplace különös gondot fordított eme módszerre, mely nem ad ugyan oly pontos eredményeket, mint a Halley ajánlotta Vénus-átvonulások megfigyelése, de az a jó oldala van, hogy nem jár költséges és fáradságos expedícziókkal, mert a Földnek egy és ugyanazon a pontján hajtható végre.

A holdmozgásból vont második eredmény a földgömb lapultságának meghatározása volt. A Hold mozgása alá van vetve a Föld vonzásának; mivel pedig a Föld nem tökéletes gömb, lapultságának a holdmozgásra szükségképen befolyással kell lennie, szóval, ama mozgásban lesz olyas valami, ami a Föld alakját jellemzi. S valóban, Laplace kétféle olyan háborgást ismert föl, a melyek teljesen megfeleltek várakozásának. Nyilván való, hogy a háborgásokból kiszámított érték a Földnek általános vagy talán helyesebben mondva, középlapultságát adja, de épen ebben rejlik Laplace módszerének jó oldala, mert a fokmérésekkel meghatározott lapultságok épen csak arra a környékre vonatkoznak, melyen a mérés történt, s a némely feladatnál igen fontos középlapultság meghatározására számtalan mérés eredményét kellene ismernünk. Laplace módszerei szerint "a mathematikában jártas észlelő, ki dolgozószobáját sohasem hagyta volna el, ki sohasem látta volna másképen az eget, mint a szobája változatlan irányú szűk nyílásán át, azaz ama függélyes sík irányában, melyben az asztronómiai fontosabb műszerek mozognak: az észlelő, ki a feje fölött keringő csillagokról sohasem hallott egyebet, mint hogy egymást Newton törvénye szerint vonzzák: az analízis hatalmával mégis képes volna fölfedezni, hogy az ő szerény és szűk hajléka ellipszoidos lapultságú gömbön van, melynek egyenlítői tengelye a forgási tengelyét 1/306-dal múlja fölül; az észlelő, ki mindig el van zárva, ki mindig mozdulatlan, meghatározhatná, hogy milyen messzire van ő a Naptól."[386]

A harmadik eredmény, melyet Laplace a holdmozgásból

52

levezetett, az volt, hogy a Föld forgási sebessége, tehát a földi napnak hosszúsága is idők folytán állandó marad. Buffon és Bailly elméletei szerint a Föld gyors kihűlésnek van kitéve. A kihűlő test összehúzódik, s a mechanika törvénye szerint valamely forgó testnek, ha méretei kisebbednek, gyorsabb forgásnak kell indulnia. Ha tehát a Föld kihűl, a napok hosszának fogyatkozniok kell. Azonban Laplace kimutatta, hogy ősi idők óta, vagy legalább amióta csillagászati észleletek tétettek, a nap hosszúsága nem változott; ugyanis a különböző időkben tett észleletek arról tanúskodnak, hogy az az ív, melyet a Hold a Föld egy körülforgásának ideje alatt az égboltozaton leírt, mindenkor egyenlő volt, tehát a nap hosszúsága nem változott.

Arago szerint Laplace eme számításai Buffon és Bailly nézeteit "egy tollvonással" megsemmisítették, s hozzá teszi, hogy "a mathematika a tudományos regényeknek mindenkor engesztelhetetlen ellensége." Azonban az utóbbi állítás helyességét az első állítás nem bizonyítja. Ugyanis Cordier vulkános elmélete[387] szerint a Föld szilárd kérge a kihűlés miatt folytonosan összehúzódik s a Földnek belső, hevenfolyó tömegére szorító hatást gyakorol: innét erednek a földrengések és a láva-kitörések. Humboldt szerint is a vulkáni tünemények nem egyebek, mint a Föld hevenfolyó tömegének reakcziója a Föld szilárd kérgére. Cordier szerint a Föld nem csupán egyszerű kisugárzás, hanem a kitörő lávatömegek által is folytonosan hűl, tehát kétszeres okból is összehúzódik; tehát Cordier elmélete épen úgy ellenkezik Laplace számításaival, mint a Buffon nézetei. S Robert Mayer mégis elfogadja Cordier régóta mellőzött nézeteit s ezekkel együtt a Föld kihűlés-elméletét.

Miképen egyezteti össze a mechanikai hőelmélet megalapítója a kihűlés- és összehúzódás-elméletet Laplace számításaival?

53

Mayer, ki a Föld s a többi égitest melegét dinamikai eredetűnek tartja, azt a körülményt, hogy a Föld a kihűlés daczára sem indúl sebesebb forgásnak, az ár-apálynak tulajdonítja.[388] E tüneményeknek az ő megközelítő számításai szerint[389] elegendő erélyük van arra, hogy a Föld forgás-sebességét kisebbítve, a kihűlés gyorsító befolyását kompenzálják. Mayer a Föld forgás-idejében három nagy periodust különböztet meg: az első periodus a növekvő forgás-sebességé, midőn az izzó földtömeg kihűlésének hatása túlnyomta az ár-apály fékező hatását; a második periodus az egyensúlyé, midőn e két hatás már kiegyenlődött, a mely periodusban jelenleg is élünk; a harmadik periodus az lesz, midőn az ár-apály fékező hatása a kihűlést már túlnyomja, tehát a Föld forgása lassúlni fog.[390]

Laplace valamennyi vizsgálatának még a lehető legrövidebb taglalása is sokkal több tért venne igénybe, mint a mennyit feladatunk elénk szab; a legfontosabbakat már előterjesztettük. Még csak Saturnusra vonatkozó dolgozatairól fogunk egyetmást elmondani.

A Saturnus, mint naprendszerünknek egyik legkiválóbb jelensége, régóta foglalkoztatta a csillagászokat. Galilei, Hevel, Huyghens, Cassini és Herschel egyaránt kiváló figyelemmel voltak e csodálatos égitest iránt. Abban az időben, midőn azt Laplace tette vizsgálatai tárgyává, senkisem tudta, vajjon gyűrűi szintén forognak-e; az észlelők azokon semmi foltot vagy dudorodást, melyből afféle következtetést vonni lehetne, észre nem vettek.

54

Miféle mechanizmus miatt marad meg e "pillérek nélküli kolosszális híd" állandóan a bolygó körül? Ez volt a megfejtendő kérdés.

"Nem valószínű, mondja Laplace, hogy a megmaradás oka csupán a molekulák összetartása, mert az esetben a Saturnushoz közel eső részek a nehézség fokozódó hatásai miatt a gyűrűktől elváltak volna s a gyűrűk végtére elpusztúltak volna.... E gyűrűk tehát ellenállás nélkül s csupán az egyensúly törvényei következtében tartják fönn magukat; de hogy ez így lehessen, föl kell tételeznünk, hogy a Saturnus középpontján átmenő és síkjukra függélyes tengely körül forognak, hogy így a bolygó felé irányuló nehézségük a mozgás czentrifugális erejével egyensúlyoztassék."[391] Laplace eme nézeteit mathematikai alapra fektetvén, meghatározta a gyűrűk alakját, középsűrűségüknek a Saturnus sürűségéhez való viszonyát s forgássebességüket. A számításnak ez utóbbi eredménye teljesen összevágott Herschel-nek később rendkívül finom eszközökkel tett észleleti eredményeivel.

Laplace észrevette még azt is, hogy a gyűrűknek, a Saturnustól való különböző távolságaik miatt, a Nap hatása következtében különböző praeczesszióval kellene bírniok, tehát síkjaiknak egymáshoz hajolniok kellene, holott az észleletek azt mutatják, hogy a gyűrűk síkjai teljesen összeesnek. Ennélfogva kell, hogy bizonyos ok a Napnak hatását ellensúlyozza. Laplace valóban kimutatta, hogy ez az ok a Saturnus lapultságában keresendő, s a lapultság ismét a bolygó gyors forgásának eredménye. Laplace ez eredményeket 1789 febr. havában tette közzé; kilencz hónap múlva Herschel ama forgás jelenlétét kimutatta. "Látni való, hogy bizonyos esetekben a szellem szemei a leghatalmasabb teleskópot pótolhatják."[392]

55

V.
Laplace kozmogoniája - Az "Exposition du Système du Monde."

Laplace a merész és bizonytalan hipothéziseket legnagyobb óvatossággal kerülte, s mindig biztos számításoknak alávethető tények körében maradt. Csak egyszer lépett ki ebből a körből, mely a neki hevűlt képzeletet nehéz járom alá veti; csak egyszer tette félre az analízis eszközeit, hogy, úgyszólván, fegyvertelen kézzel arasson diadalt egy igen nehéz probléma fölött.

Laplace egy kozmogonia-tervet dolgozott ki. A tárgy Laplace szelleméhez egészen méltó volt, s bár a kidolgozott terv nem nyugszik szigorú dedukcziók alapján, mégis magán hordja a biztosan számító szellemi tevékenységnek jellemét. Laplace kozmogoniája, vagy ha úgy tetszik, ködhipothézise, már első megjelenése alkalmával népszerűvé vált, miért is elegendő lesz, ha Laplace elméletének csak főbb vonásait tűntetjük föl.

Naprendszerünknek egyik legnevezetesebb sajátsága az, hogy a benne előforduló mozgások ugyanabban az értelemben mennek végbe. Valamennyi bolygó nyugatról kelet felé kering a Nap körül; mindazok a bolygók és holdak, melyeknél tengely-körüli forgás észleltetett, ugyancsak nyugatról kelet felé forognak; végre, a Napnak tengelykörüli forgása is ugyanebben az irányban megy végbe.

Ha mindezeket az ugyanazon irányú mozgásokat összevetjük, nagyon közel fekszik az a gondolat, hogy e mozgások nem a véletlennek szüleményei, hanem hogy egy és ugyanaz a keletkezési módjuk van. Eme nézet a valószínűség-számítás elveivel mathematikailag megerősíttetik: négyezermilliót lehet tenni egy ellen, hogy a mozgásirányok megegyezése nem a véletlen szüleménye.

De hát miként keletkeztek a mozgások? Az ezen kérdésre adható felelet csak hipothézises jellemű lehet.

Laplace szerint a Nap ősi időkben mérhetetlen kiterjedésű s igen magas mérsékletű ködtömegnek fokozatosan gyara-

56

podó középponti magva volt. A hipothézis első sarkpontja már most az, hogy az egész ködtömeg nyugatról kelet felé forgott, a második sarkpontja pedig, hogy az egész ködtömeg fokozatosan lehűlt. A lehűlés következménye az összehúzódás, emennek pedig a gyorsabb forgás-sebesség volt. A forgó ködtömeg egyenlítőjének ama környékén, hol a tömeg középponti vonzása, a czentrifugális erővel egyensúlyban volt, az összesűrűsödött gőztömegek a többiektől elváltak s egyenlítői övet alkottak, a melynek forgás-sebessége az eredeti sebességtől eltért. Ilyen övek egymásra következő különböző időkben, tehát a középponttól különböző távolságokban keletkezhettek; mindezek az övek megközelítőleg egy síkban feküdtek s különböző sebességekkel voltak ellátva. Hogy e gyűrűk állandóan megmaradjanak, fizikai szerkezetüknek is változatlannak kellett volna maradnia. De az ily szabályosságnak nagyon kevés a valószínűsége, minélfogva föltehető, hogy az egyes gyűrűk szétszakadoztak egyes darabokra, melyek a mellett, hogy gömbalakot vettek föl, az eredeti forgás-irányt megtartották, hogy már most az egyes gömbök másokat arra kényszerítsenek, hogy körülöttük keringjenek, arra nem kellett egyéb, mint hogy az előbbeniek tömege az utóbbiakéhoz képest túlnyomó nagy lett légyen. Ezek után mindegyik különvált tömeggel, vagyis mindegyik bolygóval ugyanaz történt, a mi azelőtt az egész ködtömeggel történt: a bolygók középponti magva folyton gyarapodott s az azokat környező gőztömegekben ismét gyűrűk keletkeztek, melyek esetleg ismét szétszakadhattak. A mellékbolygók és a Saturnus-gyűrűk keletkezése ily módon ki volna magyarázva.

Ez elmélkedés által a naprendszer valamennyi jellemző tüneménye, az egyirányú mozgások, a lapultságok, a holdak és a Saturnus gyűrűk egységes keletkezés-módra vannak visszavezetve. A keletkezés módja két tényezőn sarkallik: az első tényező a kihűlés által folytonosan sűrűsödő és gyarapodó tömegeknek középponti vonzása: a második tényező pedig az egész ködtömegnek eredeti forgó mozgása. Az első tényezőt, a

57

középponti vonzást, a tömegek vonzásában jelenleg is feltaláljuk, s az eredetét illetőleg az anyaggal szorosan összefüggő tulajdonságnak tarthatjuk. Másképen áll a dolog a másik tényezővel. Az eredeti forgó mozgás nem lehetett a középponti vonzás eredménye, hanem inkább valamely oldalagos taszító erő eredményének látszik lenni. Honnét jött ez a taszító erő? E kérdésre a gravitáczió-mechanika nem ad feleletet, s teljesen indokoltnak látszik J. J. Rousseau-nak ez a híressé vált mondása: "Mondd meg nekünk Descartes, melyik fizikai törvény mozgatja az örvényeket; mutasd meg nekünk Newton, azt a kezet, mely a bolygókat pályáikon az érintő irányában tovalódította!"[393]

Úgy látszik, mintha Laplace Rousseau kívánságának is eleget akart volna tenni, még pedig olyformán, hogy megtámadta magát azt a nézetet, mely szerint "maga a puszta vonzás a világot csakhamar átalakítaná mozdulatlan tömeggé." Laplace azt állította, hogy ha három nyugvó test közül kettőnek sokkal nagyobb tömege van mint a harmadiknak, ezek csak kivételes esetekben fognak egy tömeggé egyesűlni; általában a nagyobbik két tömeg fog összeverődni, holott a harmadik a közös súlypont körül fog mozogni. E szerint az a hatás is, mely tisztán csak valamely taszító erő következményeinek látszik lenni, szintén az attrakczióra volna visszavezetve s a naprendszer keletkezése csak egyféle erőnek volna tulajdonítandó.

Laplace szerint az üstökösök eredetileg nem tartoztak naprendszerünkhöz. Ez égitestek úgy tekintendők, mint a térben kóborgó kisebb kiterjedésű gőztömegek, melyek a Nap vonzó hatásától eredeti irányaiktól eltéríttettek. Azok az üstökösök, melyek a nagy gőztömeg megsűrűsödése és a bolygók képződése alkalmával a Nap hatáskörébe jutottak, először a bolygók pályáit a Nap egyenlítőjének síkjától térítették el s végre spirálforma vonalakban a Napra zuhantak.

58

Az egyedüli elmélet, mely Laplace elmélete mellett figyelembe vehető volna, a Kant-é.[394] Mégis nagyon sajátságosnak kell tartanunk azoknak nézetét, kik a Laplace-féle és a Kant-féle kozmogoniát egyrangú elméleteknek tekintik. Előfordult még az az eset is, hogy a Kant nézeteit, a mennyiben ezek egyben-másban a Laplace-éival összevágnak, a Laplace elméletének támogatására hozták föl! Nem feladatunk, hogy avval a kérdéssel foglalkozzunk, vajjon a Kant mechanikai természetnézlete vagy általában mechanikai tudása a Laplace-é mellett mennyiben jöhet szóba, csak azt akarjuk jelezni, hogy a Kant nézetei a Laplace-éival annyiban összeegyeznek, a mennyiben az előbbeni is fölvesz ősi ködtömeget, melynek vonzódás- és tömörülés-törekvéseiből a bolygórendszer keletkezett, de a köd-tömegnek eredeti mechanikai állapotáról, a sűrűsödési folyamatokról, a mozgások létrejöttének mechanikai értelmezéséről a Kant elmélete bennünket föl nem világosít. Kant az általános nehézség mellett még kölcsönös akadályokat s ezek alapján a részecskék oldalagos eltérését tételezi föl, holott a gravitácziómechanika a vonzó erőkkel szemben föllépő akadályokat és oldalagos eltéréseket nem ismer, minélfogva Kant elmélete, nem tekintve a fogalmak szigorú összekapcsolásának hiányát, már alapjában sem vág össze a gravitácziós mechanikával, tehát a mechanikai kozmogoniának nélkülözhetetlen elemeit sem foglalja magában. Ily körülmények között a Laplace elmélete, mindamellett, hogy ez sem a közvetetlen észleleteknek vagy számításoknak eredménye, a Kant-éval szemben jól átgondolt s minden mechanikai tényezőt számba vevő alapos rendszerként tűnik föl. Laplace a nézeteit sohasem becsülte túl s maga is érezte, hogy igen sok kérdésre adós maradt a felelettel, de a mennyiben az ilyes feladat megoldhatósága egyáltalában szóba jöhet, akkoriban a lehető legjobb megoldást hozta létre.

Az Exposition du Système du Monde a következő öt könyvre

59

van fölosztva: I. k. Az égitestek látszólagos mozgásáról. - II. k. Az égitestek valódi mozgásáról. - III. k. A mozgás törvényeiről. - IV. k. Az általános nehézség elméletéről. - V. k. Az asztronómia történetének vázlata.

E műről Arago a következőképen ítél: "Az Exposition du Système du Monde nem egyéb mint a Mecanique céleste, megszabadítva az analizis formuláinak ama nagy készletétől, melyen át kell vergődnie minden csillagásznak, ki, Plato szavaival élve, tudni akarja, hogy mely számok kormányozzák a világot; e műből a mathematikában járatlanok tiszta és elegendő fogalmat meríthetnek szelleméről ama módszereknek, melyeknek a fizikai asztronómia bámulatos haladását köszönheti. Ezt a nemes egyszerűséggel, a leggondosabb szabatossággal s választékos kifejezésekkel írt művet befejezi az asztronómia történetének vázlata, melyet az egyhangú vélemény a franczia nyelv legszebb emlékei közé soroz."[395]

VI.
Hajcsövesség. - A hang terjedés-sebessége. - A valószínűségek elmélete.

Az elméleti asztronómia Laplace-nak legkedvesebb tárgya volt; azonban nemcsak az asztronómia és a mathematika, hanem a fizika is igen sokat köszönhet Laplace-nak.

Lavoisier-vel szövetkezve hőtani kísérleteket tett, a melyek mintegy előfutói valának ama szép eredményeknek, melyeket a kalorimétria később létrehozandó volt. A Laplace által egyedül végrehajtott vizsgálatokról, melyek a statikai elektromosság törvényeire, a refrakczióra és a barométeres magasságmérésre vonatkoznak, csak annyit akarunk megjegyezni, hogy itt is a meglevő elméleteket bővítette, szabatosabbakká tette és föltüntette a tüneményeknek ama sajátságait, melyek a megelőző búvárok figyelmét kikerülték, vagy figyelembe vehetők még

60

nem valának. Van azonban Laplace-nak olyan két dolgozata, melyekben szellemének feltaláló képességét kiváló mértékben ragyogtatta. E dolgozatok a hajcsövességre és a hang sebességére vonatkoznak.

A hajcsöves tünemények alapelvéűl Laplace a folyadék-részek egymás közötti, valamint a folyadékok és a velük érintkező szilárd testek részecskéi közötti vonzást vette föl. E vonzó erők csak mérhetetlen távolságokon át gyakorolnak mérhető hatást, s az erők eme sajátsága azonnal megérteti velünk a tárgy kényes természetét.

Valóban, a hajcsöves tünemények az ókoriaknál, bár előttük ismeretlenek nem lehettek, vizsgálatoknak vagy legalább alaposabb megfigyeléseknek tárgyai nem valának. E tüneményekre Leonardo da Vinci fordított először figyelmet; az első, ki azokat nem valami találó módon magyarázta, Borelli volt. Hooke és Bernoulli Jakab a víz emelkedését a légnyomás egyenletlenségeinek tulajdonították, azonban e nézet helytelenségét már a flórenczi akadémikusok megczáfolták. Carrée volt az első, ki figyelembe vette a folyadékok és a szilárd testek közötti molekulás vonzásokat (1705); Taylor már meghatározta hiperbola-alakját ama folyadékoszlopnak, mely vízbe mártott s egymáshoz csekély hajlású két üveglap között fölemelkedik.

E csekély előmunkálatok után annál nagyobb érdem illeti Clairaut-t, ki a szóban forgó tüneményeket mathematikailag először tárgyalta s kimutatta a molekulás vonzások szerepét.[396] Laplace Clairaut elveit újra figyelembe vette s azokhoz csatlakozva, az elméletet kifejtette.

A folyadékrészecskék közötti kölcsönös vonzás következtében a folyadékok fölülete sajátságos feszült állapotba jut. A folyadék belsejében azok a hatások, melyek valamely folyadékrészecskére gyakoroltatnak, e részecskét körülövező kicsiny gömbnek, a hatásgömbnek molekuláitól erednek, minélfogva a hatások

61

egymást lerontják. Ellenben a folyadék fölületéhez közel levő részecskékre gyakorolt hatásokat csak a hatásgömbnek kisebb-nagyobb részei idézik elő, a molekulás hatásoknak van bizonyos eredőjük, mely a molekulát az alsóbb rétegekhez szorítja. Ez a szorító erő a folyadék fölületén levő részecskéknél a legnagyobb, azonban lényegesen függ a fölület alakjától; legnagyobb, ha ez az alak domború, legkisebb, ha homorú, sík fölületnél pedig bizonyos középértéke van.

A szorító erőnek a folyadékfölület alakjától függő eme különböző értékei már elegendők, hogy velük a homorú fölületű folyadékok emelkedését és a domború fölületűek sülyedését a szűk csövekben kimagyarázhassuk. Csak még az a kérdés fejtendő meg, hogy honnét ered a fölületeknek homorú vagy domború alakja? Laplace magyarázata szerint ezek az alakok az edény és a folyadék részecskéinek kölcsönhatásából erednek. Ha e hatások statikai eredményét vizsgáljuk, azt látjuk, hogy ott, a hol az edény falai a folyadékkal érintkeznek, az utóbbinak fölülete homorú, sík, vagy domború a szerint, a mint az egynemű folyadékrészecskék vonzása kisebb, egyenlő, vagy nagyobb az edény és a folyadék különnemű részecskéi közötti vonzásoknál.

Laplace kigondolt egy rendkívül egyszerű kísérletet, melylyel be lehet bizonyítani, hogy a folyadékok emelkedése vagy sülyedése a hajcsövekben csakugyan nem függ egyébtől, mint a folyadékfölületek alakjától. E kísérlet azóta minden tankönyvben le van írva.

Laplace az elméleti úton kapott eredményeknek kísérleti igazolására Gay-Lussac-ot kérte föl. Gay-Lussac kísérletei első sorban a fölemelt folyadékoszlopok magasságaira vonatkoznak s az elmélettel teljes összhangzásban vannak. Ez eredmények a Méc. cèleste X-ik könyvéhez vannak csatolva.

Laplace elméletének csak egy hibája van. Laplace a folyadék sűrűségét mindenütt egyenlőnek tételezte föl. Már pedig könnyű belátni, hogy ott, a hol a folyadékrészecs-

62

kékre nagyobb hatás, példáúl valamely szilárd faltól eredő vonzás gyakoroltatik, ott a molekulák is összeszorúlnak, tehát a folyadék sűrűbbé válik. E sűrűbb rétegek a szomszédos rétegekre ismét nagyobb hatást gyakorolnak mint a közönséges sűrűségű rétegek, tehát a szomszédos rétegekben is sűrűségnövekedés áll be, és így tovább. E sűrűségváltozásokat Poisson vette először figyelembe[397] s ez által a Laplace elméletét szabatosabbá tette.

Laplace fizikai munkáiról szólva, alig említhetnénk föl érdekesebbet, mint a hang terjedés-sebességére vonatkozó dolgozatát. Laplace-nak ez a munkája, hozzá véve az ugyane tárgyra vonatkozó többi elméleti és kísérleti vizsgálatot, a fizika történetének egyik igen érdekes fejezete. Itt lehet a legjobban látni, hogy az igazság földerítése néha mennyi munkába és fáradságba kerül, de egyszersmind látni lehet azt is, hogy a természeti erők kölcsönhatásai néha oly sajátságos jelenségekben nyilvánúlnak, hogy a kölcsönösség fölismerése a legkiválóbb szellemek munkáját igényli.

Newton meghatározta a hang sebességét elméleti úton. Levezetésénél csak mechanikai elvekre támaszkodott, a levegő fizikai konstitucziójára nézve pedig föltette, hogy az szorosan követi a Mariotte törvényét.

A sebesség kísérleti meghatározásával igen sok fizikus foglalkozott. A régebbi, valamint a Newton idejében tett kísérletek eredményei egymástól mindannyian eltértek, de abban az egyben mindannyian megegyeztek, hogy nagyobb számot adtak, mint a mekkora a Newton formulájából következik. Ily ellenmondó eredmények között nehéz volt eligazodni. Voltak olyanok, kik nem bíztak a Newton elméletének. helyességében; Mairan azt állította, hogy a levegő különböző rugalmasságú részecskékből van összetéve s a részecskék mindegyike csak bizonyos magasságú hangot képes továbbvezetni, mert

63

különben hogy terjedhetne a levegőben egyidejűleg oly sokféle hang!

Ily körülmények között a teljesen megbízható kísérleti eredményeknek kétszeres fontossága volt. A párisi akadémia a kisérletek megtételére 1738-ban külön bizottságot küldött ki. E bizottság tagjai Cassini de Thury, Maraldi és Lacaille valának. A valamennyi megelőzőnél pontosabb kísérletek eredményűl 1038 párisi lábat adtak.

Ez a szám is kelleténél nagyobb volt. Talán a levegő mérsékletének van valamely különös befolyása? E fontos kérdés fölvetését is az elmélet és a tapasztalás közötti ellenmondás eredményezte.

Bianconi 1740-ben Bolognában, Condamine pedig 1747-ben Quitoban és Cayenne-ben csakugyan kimutatták, hogy a levegő magasabb mérséklete a hang terjedését gyorsítja, de e kísérletek sem hozhatták létre a régóta keresett összhangot. Most már világosan látszott, hogy egyszerű kísérletek nem segítenek s hogy a kérdés megfejtését csak elméleti vizsgálatoktól lehet várni. Az experimentátorok átengedték a tért a mathematikusoknak.

A genfi Gabriel Cramer volt az első, a ki a Newton elméletét revizió alá vetette, de ellenvetései találóak épen nem valának. Utána Euler következett. A híres mathematikus azt állította, hogy a Newton elmélete, addig míg csak egy impulzusról van szó, helyes ugyan, de az egymásután következő impulzusok a hang sebességét gyorsítják.[398] E nézet helytelensége szembetűnő: e nézet szerint a magasabb hangoknak, melyeknél az impulzusok gyorsabban következnek egymásután, gyorsabban kellene terjedniök, mint a mélyeknek. Euler ezt belátta, s később e nézetét vissza is vonta.

Ezután történt, hogy a kérdést a lángeszű Lagrange vette

64

föl s a homályban egyszerre világosság kezdett derengeni. Lagrange volt az első, ki a baj elevenjére tapintott. Az e tárgyról írt értekezéseinek[399] másodikában ama nézetének adott kifejezést, hogy az eltérés oka csakis a Mariotte törvényében keresendő, és hogy az ellenmondás megszűnik, ha fölteszszük, hogy a levegő kisebb mértékben nyomható össze, mint a Mariotte törvénye kívánja. E megjegyzésnek, bár egészen helyes volt, hasznos következményei még sem valának, mert először is ki kellett volna mutatni, hogy a levegő csakugyan a mondott irányban tér el Mariotte törvényétől, másodszor pedig, hogy ez az eltérés épen akkora, mint a mekkorának az ellenmondás kiegyenlítése megkívánja. Az utóbbit Lagrange maga sem hitte, miért is az eltérést ismét csak a kísérleti eredmények hibás voltának tulajdonította. Azonban e megjegyzésnek az utolsó kísérletekkel szemben semmi alapja nem volt, mert ha e kísérletek hibásak voltak is, a hiba az egész érték 1/6 részére még sem rúghatott. A kérdést Lagrange sem tisztázta; de legalább megjelölte azt a pontot, melynél a korrekczió alkalmazandó volt.

Laplace a szóban forgó feladat megfejtésével 1816-ban foglalkozott. Éles elméje átlátta, hogy itt egy eddigelé elhanyagolt hatónak, a hőnek szerepét kell figyelembe venni.

A hang longitudinális hullámokban terjed, az anyagi részecskék rezgés-iránya összeesik a hullám tovaterjedés-irányával; oldalagos kitérés nincsen. A hullám folytonosan egymásra következő sürűsödésekből és ritkulásokból áll.

Midőn a levegőt sűrítjük, még pedig összenyomás által sűrítjük, a levegő, mint minden más szorított test, megmelegszik. Ha az összenyomás csak lassan történik, a keletkező hőnek, mint mondani szokták, elég ideje van, hogy a környezet által elvezettessék. Ellenben a gyors összenyomásnál a hő a

65

levegőben megmarad, a levegő oly magas fokra hevűl föl, hogy könnyen gyújtható anyagok benne szikrát fognak. A hirtelen összenyomott levegőnek rugalmassága nemcsak a fokozott nyomás, hanem a fokozott mérséklet miatt is növekszik; a mérséklet állandóságát föltételező Mariotte-féle törvényt többé nem lehet alkalmazni. Már pedig a hanghullámok terjedésénél a levegőrészecskék igen gyors sűrítéseknek vannak alávetve, tehát megmelegednek s épen a sűrítések nagy gyorsasága miatt melegségüket még akkor sem veszíthetnék el, ha a levegő jó hősugárzó volna.

A hullám sűrített részei mellett vannak a ritkítottak. Itt meg épen az ellenkező történik: a levegő a hirtelen tágulásnál lehűl, rugalmassága kisebb lesz, mint a mekkorának a Mariotte törvénye megkívánná.

A hullám terjedés-sebessége annál nagyobb, mennél nagyobb a hullám sűrű és ritka részei rugalmasságának különbsége. Ez a különbség pedig a sűrűbb részek megmelegedése és a ritkább részek lehűlése által egyaránt öregbíttetik. Ez az a körülmény, melyet Newton s a későbbiek figyelembe nem vettek.

Laplace a sebesség levezetésénél nem a Mariotte törvényét alkalmazta, hanem figyelembe vette a levegő hőállapotának az imént előterjesztett változását, s azt találta, hogy a Newton levezette értéket még meg kell sokszorozni a levegőnek állandó feszítő erő melletti fajhevéből és az állandó térfogat melletti fajhevéből alkotott hányados négyzetgyökével. Evvel az elmélet és a tapasztalás között fönnálló eltérés, mely a Laplace idejéig paradoxonnak látszott, ki volt egyenlítve.

Midőn Laplace a hangsebesség képletét levezette, a levegő két fajhevének viszonyát még nem ismerte, tehát a sebességet ki nem számíthatta. Laplace megfordította a dolgot: a sebességnek kísérletileg meghatározott értékéből a két fajhő viszonyát határozta meg. E viszony az 1.42 szám által volt kifejezve. Látjuk tehát, hogy Laplace tulajdonképen nem a hang sebességének, hanem egészen más nagyságnak számbeli értékét hatá-

66

rozta meg. De épen ez az indirekt eredmény a tünemények benső összefüggésére a legtisztább fényt vala derítendő.

Robert Mayer fölismerte, hogy az a hőfölösleg, melyre szükségünk van, ha a levegőt nem állandó térfogatnál, hanem állandó nyomásnál melegitjük, a levegő kiterjedésénél végrehajtott munkára fordíttatik. E hőtöbbletből kiszámította a hő mechanikai egyenértékét. Számításánál a hőfölöslegnek azt az értékét használta, melyet kortársai nem épen pontos kísérletek útján határoztak meg, minélfogva az elméleti szempontból helyesen levezetett egyenérték a kísérleti adatok hiányossága miatt szabatos nem lehetett. Könnyű belátni, hogy abban az esetben, ha a hő mechanikai egyenértékét kísérletekkel pontosan meghatározhatnók, a Mayer számítását megfordíthatnók s a hő mechanikai egyenértékéből a mondott hőtöbbletet s ebből a levegő két fajhevének viszonyát határozhatnók meg. A hő mechanikai egyenértékét Joule többféleképen variált pontos kísérletekkel valóban meghatározta. Ha már most a Joule-féle értékből a Mayer számítása alapján a két fajhő viszonyát kiszámítjuk, eredményül az 1.42 számot, tehát egészen ugyanazt az értéket kapjuk, a melyet Laplace a hangsebesség képletéből számított ki.

Látni való, hogy a fizikai elméletek helyességének támogatására néha a legkülönbözőbb útakon kapott eredmények működnek közre.

Az észlelet a természet helyes fölismerésének egyik leghatalmasabb eszköze. Mennél pontosabbak az észleletek, annál biztosabb alapon állanak ismereteink. Abszolut pontosságú észleleteket, bármennyire javítsuk és tökélyesbítsük is műszereinket, már csak az észlelőnek egyéni gyarlóságai miatt sem kaphatunk, azonban a tudománynak vannak segédeszközei, melyekkel a valóságot, a mennyire csak lehet, megközelíthetjük s egyúttal kijelölhetjük a határokat, melyek között a valóságtól eltérhetünk. E segédeszközöket a valószínűségi számítás elveiben bírjuk. Laplace-nak Théorie analytique des Probabilités

67

czímű munkája e számítás elveit taglalja s a körébe vágó problémák megfejtésével foglalkozik. Ez az első mű, mely a fölvett kérdéseket alaposan és kimerítőleg tárgyalja, s a haszon, melyet nem csupán a természettudományoknak, hanem még a gyakorlati életnek is hajtott, Laplace-nak a legtágasabb körben elismerést szerzett.

Irodalom

Fourier, Éloge historique de Laplace (Revue Encycl. Par. 1829, t. XLIII. pp. 290-304).

Biographie nouvelle des Contemporains

, Paris, 1820-25.

Biogr. universelle

.

Arago, Rapport presenté à la chambre des députés au nom de la Commission chargée de l'examen du projet de loi rélatif à la réimpression des Oeuvres de Laplace, Moniteur univ. 1842 (máj. 18. szám);

Not. Biogr

., III.

Nouv. Biogr. générale

.

68

RUMFORD

I.
Rumford ifjúsága. - Katonai és politikai pályafutása.

Sir Benjamin Thompson, később Rumford gróf, 1753 márcz. 26-án Massachusetts észak-amerikai államnak Woburn községében született. Ősei Woburn-nak első gyarmatosai valának.

Benjamin még csecsemő volt mikor atyját elveszíté, s e csapás súlyos következményeket vonhatott volna maga után, mert anyja, Ruth Simonds, egy szomszédos telepítvényesnek leánya, újra férjhez ment s gyermekével mit sem törődött. Azonban Benjamin nagyatyja után maradt örökség az anyai gondozást - legalább anyagi tekintetben - fölöslegessé tette. Benjamin először a község iskolájába járt, hol írni, olvasni s valamicskét a latin nyelvből is tanult; később egy lelkésznél a mathematika és az asztronómia elemeit tanulta.

Tizenhárom éves korában a szintén Massachusetts-ben fekvő Salem-be ment s egy kereskedőhöz szegődött; azonban a gyarmatok és az anyaország között kitört viszályok következtében e várost már három év mulva oda kellett hagynia.

A tizenhat éves ifjú szülővárosába tért vissza s télen át iskolát nyitott. E mellett a tudományokkal buzgón foglalkozott s oly szép előmenetelt tett, hogy megengedték neki, miszerint a cambridgei (Massachusetts-ben) Harwards-college-ben az előadásokat hallgathassa. 1770-ben meghívatott Rumfordba

69

(jelenleg Concord), hogy az ottani iskolát vezesse. E községben megismerkedett Rolfe asszonynyal. Thompson szép arcza, ragyogó kék szemei, fekete haja és karcsú termete épen úgy megnyerték a gazdag özvegyet, mint egyszerű és nemes magatartása és sokoldalú ismeretei. Thompson megkérte az özvegy kezét s 1772-ben nőül vette.

Thompson pályafutásának mindeddig semmi határozott iránya nem volt. Miután házassága által tetemes vagyonnak birtokába jutott, elérkezettnek látta az időt, hogy tágasabb körű szereplés terére lépjen, mire az akkori mozgalmas időkben az alkalom nemsokára kínálkozott. A milicziához őrnagygyá kineveztetvén, e kitüntetést a legnagyobb készséggel fogadta s 1774-ben a bostoni angol sereghez csatlakozott.

Thompson buzgó royalista volt, s ez elég ok volt arra, hogy helyzete az ellenkező áramlattal szemben egyre súlyosodjék. Gyakori érintkezései az angol tisztekkel, nem különben arisztokrata hajlamai 1775-ben majdnem nagy veszélybe ejtették. Ez évben Concordban tartózkodott, a honnét a fellázadt nép haragja elől oly sietséggel kellett menekülnie, hogy nejét és újszülött leányát is ott hagyta. Leányát csak húsz év múlva, nejét pedig soha többé nem látta. Ugyanabban az évben Woburnban elfogták és törvényszék elé állították; mint gyanús egyént fogságba vetették, de szabadságát csakhamar visszanyerte.

Hogy a honfiak bizalmát újra megnyerje, maga is beállott a lázadók seregébe s Boston ostromában, valamint a lexingtoni ütközetben tényleges részt vett. Azonban még e tényleges csatlakozással sem háríthatta el az ellene fölébredt gyanút, s midőn a seregben főtiszti rangot kért, kérelme kereken visszautasíttatott. Thompson látta, hogy a fölkelők körében semmikép sem boldogulhat, s midőn már életét sem érezte elegendő biztosságban, mindenét eladta s egy királyi fregatton titkon Bostonba szökött, hol 1775 okt. 15-kén megérkezve, Gage tábornok által kitüntetéssel fogadtatott.

70

Az angolok ügye mindinkább rosszra fordult; 1774 márcz. 20-án már Bostont is kiürítették. Thompson megbízatott, hogy e kellemetlen hírt Londonba vigye. Mivel már amúgy is régebben óhajtotta Európát látni, e küldetést szívesen elvállalta.

Londonba érkezve, a forradalom állapotáról kimerítő jelentést tett s e mellett annyi szakismeretet árult el, hogy lord Sackville, a gyarmatügyek minisztere, kit kellemes modorával teljesen megnyert, őt hivatalba fogadta s 1780-ban szakminisztériumában másod-államtitkárrá nevezteté ki.

Mindamellett hogy Thompson hivatalos teendőivel nagyon el volt foglalva, még sem mulasztotta el fizikai tanulmányokat tenni. Figyelmét különösen a testek kohéziójára és a lövegek sebességének tanulmányozására fordította.

Thompson dicsvágya a gyors előléptetéssel sem volt kielégítve, s már azon volt, hogy hivataláról lemondjon, midőn 1782-ben lord Sackville miniszteri hivataláról lemondani kényszerülvén, lemondása előtt híveit minden lehető kegyben részesíté; így a többi között Thompson-t egy amerikai angol dragonyos-ezredhez ezredessé nevezte ki.

Thompson 1782-ben Amerikába ment, hol a lovasságot szervezte s magát több alkalommal, különösen pedig Jamaika védelménél kitűntette. Azonban már a következő évben, tehát még a béke megkötése előtt, elhagyta szülőföldjét s Európába tért vissza.

II.
Rumford Bajorországban.

A háború befejeztetvén, Thompson nem remélhette, hogy az angol hadseregben valami nagyobb tevékenységet fejthessen ki, s ez oknál fogva szolgálatait föl akarta ajánlani a német császárnak, ki ekkor a török ellen hadakozott. Thompson Németországba útazott s tervét bizonyára megvalósította volna, ha egy véletlen esemény további pályafutásának egészen más irányt nem ad vala.

71

Midőn Strassburgon keresztül útazott, bemutatta magát Miksa zweibrückeni herczegnek (a későbbi bajor királynak), ki akkoriban e városban egy ezredet vezérelt. Thompson modora és sokoldalú ismeretei annyira megtetszettek a herczegnek, hogy ez neki hivatalt ajánlott, sőt Karl Theodor bajor választófejedelemhez intézett ajánlólevéllel látta el, mire Thompson gyorsan visszatért Londonba, hogy a királytól engedélyt kérjen bajor szolgálatba léphetni. III. György nemcsak e kérelmét teljesíté, hanem még baronet-rangra emelte s megengedte, hogy katonai rangjával járó fizetésének felét ezután is élvezhesse.

Thompson Münchenben a lehető legkedvezőbb fogadtatásra talált. A bajor választófejedelem művelt és szellemes férfiú volt, ki a tudományokat és a művészeteket, általában mindazt, a mivel uralkodói nagyságát előmozdíthatni vélte, kiváló kegyben részesítette. E mellett abszolut uralomra törekedett; az ő szemei előtt egy tökéletes uralkodónak eszményképe XIV. Lajos volt. Thompson politikai elvei teljesen megfeleltek a fejedelem nézeteinek, s ennélfogva a fejedelem bizalmát teljesen megnyerte. Az első hivatalok, melyeket Thompson kapott, nem igen feleltek meg dicsvágyának, mindössze is a fejedelem hadsegédévé és udvari kamarássá neveztetett ki, azonban nem sokára a kitüntetések hosszú sora következett: Thompson először is general-major és államtanácsossá, később pedig a hadsereg főparancsnokává és hadügyminiszterré lett. Mivel pedig úgy látszott, hogy hiúsága még mindig nincs kielégítve, a fejedelem 1790-ben, élve avval a joggal, mely őt, mint a birodalom helytartóját megillette, kedvenczét Rumford grófjává nevezte ki.

Ezek után méltán kérdezhetjük, hogy Thompson, azaz most, már Rumford gróf, mit mívelt e sok kitüntetés fejében?

Bár e kitüntetések jó része csak hiúsága kielégítésének volt szánva, meg kell vallani, hogy Bajorországnak oly sok és oly kitünő szolgálatokat tett, hogy ezekhez képest a fejedelmi kegynek nyilvánulásai csak gyönge jutalmak valának.

72

Néhány év alatt Bajorországot teljesen átalakította: a hadsereget, melyben számos visszaélés harapódzott el, újjá szervezte; a katonák fegyverzetén és ruházatán czélszerű átalakításokat hajtott végre; az előléptetés módját szabályozta; a katonák elárvult gyermekei részére nevelő-intézeteket alapított; állandó helyőrségeket szervezett és Mannheimban gyárakat alapított, a melyekben a hadsereg összes kellékei előállíttattak. E mellett a társadalmi téren ép oly üdvös reformokat léptetett életbe, mint a katonain. A renyheség előidézte elszegényedés mindinkább terjedt, elannyira, hogy akkoriban Münchenben több koldus volt, mint Velenczében. Rumford e baj elhárítása fölött sokáig gondolkodott, de a mint terve készen volt, ezt a legnagyobb szigorral hajtotta végre. 1790 jan. 1-én rendeletet bocsátott ki, a melylyel a koldulást szigorúan eltiltotta s a munkaképes koldusokat önkéntes aláírások útján felállított dologházba vitette. E dologháznak az első hetekben 2500 lakója volt, kik a kellő szerszámokkal és anyagokkal ellátva, részint a hadsereg szükségleteit elégítették ki, részint pedig egyéb czikkeket gyártottak, mely czikkek eladásából befolyó összeg nemcsak a dologház költségeit födözte, hanem még évenként mintegy 10,000 forint hasznot hajtott. De ez az anyagi haszon elenyészik az erkölcsi mellett; mivel a munkások jó bánásmódban részesültek s még munkájukkal arányos fizetést is kaptak, belátták, hogy a becsületes munka minden körülmény között a legtisztességesebb foglalkozás s a javulás útjára tértek. E humánus intézet által pár év mulva száz meg száz munkás kezet nyert a társadalom.

Azt hiszszük, hogy senki sem fogja rossz néven venni, ha akkor, midőn egy kiváló fizikus életviszonyairól szólunk, kissé részletesebben előadjuk a humanitás előmozdításával szerzett érdemeit. A ki a tudománynak bármely ágát műveli, a humanitás érdekeit közvetve mozdítja elő, s ha e mellett a tudomány eredményeit az emberiség javára még közvetetlenül értékesíti, akkor elismerésünket annál nagyobb mértékben vívja

73

ki. Rumford-nál még avval a különös esettel találkozunk, hogy tudományos vizsgálatainak nagy része a szegény sorsúak helyzetének javítása iránti törekvéséből keletkezett. Hogy a dologház lakóit rendes és takarékos táplálékkal és ruházattal ellássa, az ide vágó kérdéseket tüzetesen tanulmányozta, s így sikerült bebizonyítania, hogy azok az anyagok, melyeknek rostjaiban sok levegő van, rossz hővezetők; hogy a szabad lángok a fűtésre nem alkalmasak; hogy a vízgőz rossz hővezető; hogy a hő a folyadékokban áramlás, azaz a részecskék kavargó mozgása által terjed. A kályhák és a kürtők új berendezésével a gyakorlati életnek kiváló szolgálatokat tett, a fényre vonatkozó vizsgálatai sem maradtak gyakorlati eredmények nélkül.

III.
Rumford hőtani vizsgálatai.

Rumford-nak a hő- és fényre vonatkozó kísérletei a gyakorlati térről átvitték őt az elméletire.

Midőn Rumford a fizikai vizsgálatok terére lépett, a hő és a hőtünemények élénken foglalkoztatták az elméket. A gőzgép tökéletesbítése, a fajhő feltalálása s a Lavoisier chemiai új elmélete oly tényezők valának, melyeknek a figyelmet okvetetlenűl a hőre kellett vonniok.

A hő mellett az elektromosság lépett előtérbe. E két erőnek beható tanulmányozása a XVIII. század végén megindult hatalmas szellemi mozgalom korszakával kezdődik. Rumford tevékenysége csak a hőnek és a fénynek alapos tanulmányozására irányult; az elektromosság, mely rövid idő alatt a fizika tartalmát rendkívüli arányokban vala kibővítendő, Rumford-ban igen kevés érdeklődést keltett. "A hőre vonatkozó kísérletek végrehajtása, mondja Rumford, régóta a legkedvesebb foglalkozásaim egyike volt. E tárgy már akkor vonta magára figyelmemet, midőn 17 éves koromban Boerhave-nak De igne czímű iratát olvastam.... Sok év óta szokásom, hogy a környezetem-

74

ben előforduló tüneményeket, ha a hővel s ennek hatásaival csak a legtávolabbi összefüggésben látszanak lenni, azonnal a legnagyobb gonddal megvizsgálom; eme szokásnak köszönhetem mindazon kísérletek eszméit, melyeket e tárgyra vonatkozólag végrehajtottam."[400]

Rumford idejében a hő anyagi elmélete praeponderált. A hőanyag volt bázisa a sokféle elmélet mindegyikének; a hőanyag fizikai magatartására és hatásformáira vonatkozó mellék-gondolatok csak a különböző hőtüneményeknek könnyebb kimagyarázhatósága kedvéért szülemlettek. Ennélfogva azt látjuk, hogy mindezeknek az elméleteknek jellemző vonásai attól függnek, hogy az azokat felállító autorok a hőtünemények melyik csoportjára fektettek különös súlyt. Nem hiányzottak ugyan egyesek, kik az antimateriális hipothéziseknek itt-ott engedményeket tettek, de a hőanyag hipothézise sokkal mélyebb gyökereket vert, semhogy döntő, s hogy úgy mondjuk, kézzelfogható kísérleti tények nélkül nézeteiktől eltántorodtak volna. E döntő kísérletek végrehajtása Rumford legfőbb érdeme, s midőn Davy Rumford nyomdokain haladva, a még hiányzó kísérleti bizonyítékokat is végrehajtotta, az anyagi hipothézis jogosúltsága fölött vitatkozni többé nem lehetett s a kérdés csak az maradt, hogy a régi alkotmány helyébe miféle újat kell állítani.

Az ütésnél, nyomás és surlódásnál keletkezett hőt az anyagi hipothézis szerint úgy magyarázták, hogy e mechanikai folyamatok alatt a testek fajheve csökken, azaz, hogy az ütés, nyomás stb. befolyása alatt a testekben meglevő hő a testeket a közönségesnél magasabb mérsékletre képes emelni. A nyomásnál, különösen pedig a levegő összenyomásánál eme magyarázatnak helyessége szembetünőnek látszott; a testek összeszoríttattak, tehát a bennük levő hőanyag is kisebb térre szorult, s mi sem természetesebb, hogy az ugyanazon

75

mennyiségű hőfolyadék kisebb térben nagyobb hatást idéz elő. Az anyagi elmélet szerint a testekből a hőt csak úgy lehetett kifacsarni, mint a szivacsból a vizet.

Eleintén Rumford is az uralkodó nézetet fogadta el, a nélkül, hogy az anyagi elméletek bármelyik árnyalatához szorosan csatlakozott volna. A surlódás okozta nagy mennyiségű hőben annak bizonyítékát látta, hogy a hő nem lehet olyas termék, mely chemiai vagy mechanikai folyamatok által hozható létre, hanem ellenkezőleg, hogy a hő ősanyag, s az említett folyamatok által csak ez ősanyagnak melegítő, tehát érezhető hatásai tűnnek elő.

De ezt a nézetét csakhamar megváltoztatta. A müncheni arzenálban felügyelete alatt végrehajtott ágyúfúrások alkalmával a surlódásnál fejlődő hővel két óra és 20 percz alatt 2 1/2 gallon[401] vizet forralt föl; ha az ágyúcső vízzel nem érintkezett, a fémtömeg a víz forrópontjánál sokkal magasabbra hevült föl. Honnét ered ez a rendkívüli mennyiségű hő? Talán a lefejtett fémforgácsokból? Ezt föltételezve, a rejtett hő elvei szerint a kifúrt forgácsok fajhevének csökkennie kellett volna, még pedig oly nagy mértékben, hogy a fajhő csökkenéséből a keletkezett összes hőt ki lehessen magyarázni. Azonban Rumford bebizonyította, hogy a fém fajheve egyáltalában nem változott. Ugyanis a fúrás által lefejtett forgácsokat s fűrészelés által lemetszett ugyanakkora súlyú fémdarabkákat a víz forrópontjának mérsékletére hevített föl s azokat egyenlő mennyiségű és mérsékletű hideg vízbe vetette. Mind a két víztömegben a kiegyenlődés mérséklete ugyanaz volt. Rumford-nak még az a gondolata támadt, hogy talán a levegő közreműködése miatt fejlődik az a sok hő. Azonban a fémforgácsok az oxidácziónak nyomát sem mutatták s különben is egy külön kísérletnél gondoskodott arról, hogy a fúró a külső levegőtől el legyen zárva.[402]

76

Hogy a surlódás által hő keletkezik, ez annyira mindennapi dolog, hogy jelenleg talán különösnek tünhetnék föl, hogy Rumford indíttatva érezte magát a hőnek ezen az úton való előállítására. Azonban ő úgyszólván a közvéleménynyel akart szembeszállani, tehát csak az ily nagy mértékben végrehajtott hőfejlesztéssel volt képes az ellenkező nézetűeket meggyőzni vagy legalább is megingatni.

Rumford megelégedhetett volna e kísérletekkel; az anyagi hipothézis ellen keményebb támadás mindakkoráig nem intéztetett. Azonban itt nem valamely egyszerű véleménynek, hanem egy általánosan elterjedt elméletnek megdöntéséről volt szó, s épen ezért Rumford czélszerűnek tartotta ez elmélet ellen még egyéb kísérletekkel is szembeszállni.

A hőanyag súlyos vagy nem súlyos voltának kérdése az anyagi hipothézis legérzékenyebb oldalainak egyike volt. Hipothézises anyagról lévén szó, könnyű volt azt mondani, hogy a hőanyag súlytalan. Azonban a hőtünemények bizonyos csoportjából a hőanyagnak súlyos volta, egy másik csoportjából pedig a könnyű volta, vagyis a negatív súlya látszott következni. Mind a két felfogásnak voltak hívei, különösen akkor, midőn a hőtüneményeket a flogisztonos elmélettel kellett összhangba hozni. Minthogy akadtak olyanok is, kik direkt kisérletekkel bebizonyították, azaz vélték, hogy bebizonyították, hogy a víz fagyás által súlyosabbá válik,[403] Rumford indíttatva érezte magát, hogy a kérdést kísérletileg eldöntse.

Két egyenlő üvegpalaczk egyikét vízzel, a másikat ugyanannyi gyönge borszeszszel töltötte meg. A légmentesen bedugaszolt s jól megtörült palaczkokat igen jó mérleg karjaira függesztette s az egész készüléket egy szobában, melynek mérséklete állandóan 60° F. volt, fölállította; midőn mind a

77

két palaczk fölvette a szoba mérsékletét, mind a kettőt újra megtörülte s pontosan egyensúlyozta s 12 óráig e szobában hagyta. Ez idő alatt a legkisebb változás sem mutatkozván, a készüléket egy 29° F. mérsékletű szobába vitte s 48 óráig ott hagyta. A víz megfagyott s eredeti súlyának 1/36000 részével csakugyan nehezebb lett!

Rumford e súlynövekedést egészen helyesen az üvegre tapadt nedvességnek tulajdonította, s ebbeli nézete még inkább megszilárdult, midőn ugyanazt a kísérletet vízzel s ugyanakkora súlyú kénesővel ismételte. Most a víz a hideg szobában sokkal több hőt veszített mint a kéneső, s a mérleg-karok mégis tökéletes egyensúlyban maradtak. Világos volt, hogy a kihűlő testeknek súlya nem növekszik, vagyis, hogy a hőanyagnak, ha egyáltalában létezik, negatív súlya nincs.[404]

Rumford e kísérleteket többféleképen variálta. Kimutatta azt is, hogy az izzó fémgolyók súlya csak az oxidáczió miatt növekszik; általában kiderítette, hogy mindazok, kik a testek melegedésénél vagy kihűlésénél súlyváltozásokat tapasztaltak, kísérleteiket nem a kellő gonddal hajtották végre.

Mindezeket csak azért hoztuk föl, hogy föltűntessük, mily sok gondot és fáradságot fordított Rumford az anyagi hipothézis megbuktatására. S valóban, feladatának ezt a részét meg is oldotta, mert pontosabb, döntőbb és meggyőzőbb kísérleteket addig még senki sem hajtott volt végre, s később Davy híres kísérleteivel szintén csak a Rumford nyomdokain járt. Azonban a feladatnak másik, a kényesebb része még megfejtendő volt.

Itt Rumford csak annyit tehetett, hogy csatlakozott a régi fölfogáshoz, mely szerint a hő mibenléte a részecskék mozgásában keresendő. A mozgásnak súlya nincs, s a hatások egy bizonyos nemét csak a mozgásnak egy bizonyos neme idézheti elő: ezek oly képzeletek, melyek az anyagi hipothézis elvetése után ön-

78

ként előtérbe nyomulnak, a mint már előtérbe nyomultak akkor is, mikor a hő mibenlétéről alkotott hipothézisek vita tárgya még nem valának. A hőmozgás közelebbi meghatározása (a mennyiben nem a sugárzó hőről van szó) Rumford-ra nézve ép oly kényes kérdés volt, mint akár a régebbi, akár pedig a jelenkori fizikusokra nézve.

Rumford első értekezésében egy híressé vált hely fordul elő. Szerző azt mondja, hogy a fúrásnál végrehajtott munkát két ló végezvén, a lovak erejét végtére élelmi szerek főzésére lehetne felhasználni, a mi azonban mindenkor sokkal hátrányosabb volna, mint a lovaknak szánt takarmány elégetése által keletkezett hőnek felhasználása.

Látni való, hogy Rumford az állatok erejének forrásául a takarmányt tekintette, azonban az állati erő és a takarmány erélye között fennálló okozatos összefüggést még korántsem mondotta ki. Nem is szükséges, hogy egyes kiváló tehetségek találó észrevételeiben mindig a későbbi időkben kifejlődött tanok alapköveit lássuk. Hozhatunk föl egy még régibb példát, melyben az elégés miatt fejlődött erélynek a tüzelő anyagban lappangó (helyzeti) erélylyel való egyenértékűsége már világosan föl van tüntetve. Bernoulli Dániel Hydrodynamiká-jában a következő figyelemre méltó hely fordul elő: "Meg vagyok győződve, hogy ha mindaz az eleven erő, mely egy köbláb szénben lappang, ebből elégetés által kiűzetve, valamely gép mozgatására czélszerűen alkalmaztatnék: többet lehetne nyerni, mint nyolcz, vagy tíz embernek napi munkájából."[405]

E sorokban nyíltan ki van fejezve a Rumford által megjelölt folyamat (a munkának hőre való átváltozása) megfordításának lehetősége. Ha a régi szerzők műveiből egyes helyeket szakítunk ki, könnyen rátalálhatunk oly nézetekre, melyek a modern felfogásnak egészen megfelelnek; ha azonban nem csupán az egyes helyekből, hanem az egész munkán átvonuló

79

felfogásból ítélünk, akkor csakhamar meggyőződhetünk, hogy a régi szerzők korántsem előlegeztek a modern tanoknak annyit, mint a mennyit egyes elmés megjegyzéseikből következtetni lehetne. Az elvek fejlődése nem egyes megjegyzésekből, hanem a szellem összes tevékenységének jelleméből ítélendő meg. Így fogva föl a dolgot, világos, hogy Rumford-nak a hőelmélet körül szerzett érdemei ama nagyszámú és rendkívüli gonddal végrehajtott kísérletekben állanak, a melyekkel az anyagi hipothézis megbuktatására hathatósan közreműködött. Hogy aztán Rumford a hőt mozgásnak tartotta, az abszolut hideget a lehetetlenségek közé sorozta, sőt a mozgást az anyag lényeges tulajdonságának ismerte föl, s hogy ennek következtében a világegyetemben nyugvás nem lehet: mindezt úgy kell tekintenünk, mint határozottabb körvonalozását ama mechanikai természetnézletnek, melynek jellemző elemei már Baco, Boyle, Hooke stb. felfogásában nyilvánultak. Már itt kell fölhívnunk a figyelmet arra, hogy a hőelmélet a mechanikai helyes természetnézletnek megfelelő alakot csak a hő mechanikai egyenértékének feltalálása után nyerhetett. Ez a találmány nyilván föltüntette a hő erélyének a mechanikai erélylyel való egyenértékűségét, hogy aztán a hő erélye épen a részecskék mozgására (eleven erejére) vezetendő-e vissza, ez oly kérdés, melyre hogy igenlő feleletet adjunk, szükségképen az eddigelé ismert hőtünemények egyike sem kényszerít.

Mivel az eddig mondottakból eléggé kitűnik, hogy Rumford mily viszonyban van a jelenlegi hőelmélethez, fölösleges volna a puskapor hatásaira vonatkozó kísérleteit s az ezekből vont következtetéseket tüzetesebben ismertetni. Át fogunk térni a testek hővezetésére vonatkozó nevezetes vizsgálataira.

Régi tapasztalás, hogy a testek a velük közlött hőt hosszabb vagy rövidebb ideig tartják meg. E tapasztalással karöltve járt az a nézet, hogy a sűrűbb testek a hőt jobban vezetik, mint a ritkábbak: azonban e tárgynak kísérleti és elméleti tüzetesebb megvizsgálása az újabb kor vívmánya.

80

Richmann vette először észre a kéneső nagy vezetőképességét. A többi fémet is megvizsgálta; a fémekből golyókat készített; ezekbe hengeres lyukakat vájt s e lyukakba, miután ezeket ugyanavval a folyadékkal megtöltötte, hőmérőket állított. Ezután a golyókat egyenlő mérsékletekre fölhevítette s a levegőben fölfüggesztette. A kihűlés gyorsaságából azt következtette, hogy a legjobb hővezető az ólom, utána következik a czinn, a vas, a réz és a sárgaréz.[406] Hogy a kihűlés gyorsaságához a golyókban levő hő mennyiségének is van köze, azt persze Richmann nem vette figyelembe.

Franklin azt a nevezetes észleletet tette, hogy a jó elektromosságvezetők egyszersmind jó hővezetők, vagyis, hogy a fémek igen gyorsan melegednek meg s ugyanily gyorsan le is hűlnek, holott a különböző fa-nemek s még inkább az üveg lassan melegednek s lassan hűlnek.[407] Az eljárás, mely szerint Ingenhouss a testek vezetőképességét meghatározta, szintén Franklin-tól ered. Ez az eljárás, mint tudva van, abban áll, hogy különböző anyagból készült vékony, de máskülönben egyenlő pálczákat viaszszal bevonunk s végeiket forró vízbe vagy meleg olajba mártjuk; a viasz leolvadása megmutatja a sebességet, melylyel a hő a pálczában terjed. Ingenhouss kísérleteiből kitűnt, hogy a fémek között az ezüst és a réz legjobb vezetők, ellenben az ólom legrosszabb, s ez észleletek valóban megfelelnek Franklin észrevételének, mely szerint a testek annál jobb hővezetők, minél jobb elektromosság-vezetők.

Mindezek a kísérletek csak egyes esetekre vonatkoznak s csak Rumford vetette a tárgyat tüzetes vizsgálat alá. Fokozatosan tökéletesbített kísérletei az elmélet és gyakorlatra nézve egyaránt fontos eredményekre vezettek.

Rumford mindenekelőtt a fémek vezetőképességét vizs-

81

gálta meg. A szerves anyagok megvizsgálására a következő módszert alkalmazta. Egy lombikba hőmérőt állított, úgy, hogy a hőmérő golyója a lombik közepén volt; a hőmérő és a lombik falai közötti tért a megvizsgálandó anyaggal töltötte ki. Az egész készüléket forró vízben megmelegítette s ezután jég és víz keverékében lehűtötte. A kísérlet utóbbi részénél megfigyelte az időt, mely megkívántatik, hogy a hőmérő bizonyos fokra leszálljon; a vezetőképességet evvel az idővel fordított arányban levőnek vette. Kísérleteinek legközelebbi czélja az öltözetekül feldolgozandó anyagok megvizsgálása volt, s kimutatta, hogy a vezetőképesség nemcsak az anyagi minőségtől, hanem még a strukturától is függ, különösen pedig hogy a rostok között levő levegő a vezetőképességet nagy mértékben csökkenti, tehát a melegtartó-képességet növeli; végre kimutatta, hogy a vízgőz, továbbá a száraz és a nedves levegő a hőnek egyaránt rossz vezetői.

Különösen érdekesek Rumford-nak ama nagyszámú kísérletei, melyekkel kimutathatni vélte, hogy a víz, az olaj, általában a folyó testek - még a kénesőt sem véve ki - nemcsak hogy rossz vezetők, hanem a hőt egyáltalában nem vezetik. Valamennyi ide vonatkozó kísérleténél a folyadékok áramló mozgását vette észre s a helyett hogy ezt az áramlást valódi mechanikai okoknak tulajdonította volna, azt a helytelen tételt állította föl, hogy a folyadékrészecskék vezetik ugyan a hőt, a mennyiben ezt különnemű más testektől átvehetik, de egyik részecske sem képes a már fölvett hőt egy szomszédos részecskével közölni. Ezt a nézetet később a gázakra is kiterjesztette. Egyes kísérleteknél tapasztalta ugyan, hogy a felülről melegített folyadékokban lefelé is terjed a hő, azonban annyira meg volt győződve arról, hogy a folyadékok a hőt vezetni képtelenek, hogy a hőnek lefelé terjedését inkább az edény falainak tulajdonította, sőt ezt a nézetét direkt kísérletei által bebizonyítottnak vélte. Ha Rumford gondos kísérleteit végig nézzük, azt a tanul-

82

ságot meríthetjük, hogy a folyadékok és a gázok a hőt rosszul vezetik s hogy e testekben a hő rendszerint nem vezetés, hanem mechanikai okokra visszavezethető áramlás által terjed. A második tanulság pedig az, hogy Rumford, ki az anyagi hipothézist oly hathatósan czáfolta s ismételve kifejezést adott ama nézetének, hogy a hő mozgás, még a legegyszerűbb hőtüneményeket sem volt képes a mozgás-hipothézissel összhangba hozni. Valóban, alig képzelhető egymással nagyobb ellenmondásban levő két állítás, mint azt mondani, hogy a hő mozgás, azután pedig, hogy bizonyos anyagok, melyeknek részecskéiről a legnagyobb mozgékonyságot kell föltételeznünk, a hőt egyáltalában nem vezetik. Már Rumford kortársai, kik előtt a mozgás-elmélet analizises tárgyalása majdnem egészen ismeretlen volt, különféle támadásokat intéztek Rumford nézetei ellen. Deluc, ki az atómos elméletnek buzgó híve volt, kimutatta, hogy Rumford elmélkedései sem az anyagi, sem pedig a mozgás-hipothézissel össze nem egyeztethetők.

Midőn a hő mozgás-elméletének analizises tárgyalása újabb időkben szőnyegre került, a gázok csekély hővezetőképessége, mint természetszerű ellenmondás, ismét szóba jött. Az ellen-mondást egyszerűen avval a hipothézissel vélték megszüntethetni, hogy a gázok mechanikai berendezése egészen más, mint az egy sorba rakott rugalmas golyóké, s hogy a rezgő mozgás tovaterjedésének törvényei a gázmolekulák zűrzavaros mozgása miatt jelentős módosulásokat szenvednek. Persze ott, a hol a mozgásban a legnagyobb zavar uralkodik, alkalom adtán (midőn példáúl a Gay-Lussac és Mariotte törvényének levezetéséről van szó) mégis a legszebb rend áll be. Mindezt csak azért hoztuk föl, hogy annál világosabban föltűntessük, miszerint Rumford mily kevéssé volt áthatva a mozgás-elmélet dinamikai jelentősségétől; mert midőn azt látjuk, hogy a mozgás-elmélet jelenlegi képviselői mennyit fáradoztak, hogy a gázok csekély hővezetőképességét az elmélettel összhangba hozzák, annál föltűnőbbnek kell lenni, hogy az a fizikus, kit némelyek a mozgás-

83

elmélet alapítójának tartanak, a gázok és folyadékok vezető-képességét kereken tagadta. Rumford-nak elvitázhatatlan érdemei - nem tekintve eredményei gyakorlati értékét - itt is csak abban állanak, hogy gondos kísérleteivel további kutatások útját egyengette.

IV.
Fotométria.

A praktikus irány, mely Rumford hőtani munkáit jellemzi, ép oly világosan kitűnik ama munkáiból is, melyekről most fogunk szólani s a melyek jóval kevesebb absztrakt fejtegetést igényeltek. Rumford kiváló érdemeket szerzett a fotométria tökéletesbítése által. Helyén lesz, hogy e fontos tárgy történetét áttekintsük.

A fény erősségének mérésével Huyghens foglalkozott először, midőn a Nap fényét a Siriuséval összehasonlította.

Franciscus Maria párisi kapuczinus a Nouvelles découvertes sur la lumière, Paris 1700. czímű művében a fotométriát arra a helytelen tételre alapította, hogy a fény erőssége többszörös visszaverődés vagy törés után számtani sor szerint fogy.

Buffon a saját elmés kísérleteiből azt következtette, hogy a fény minden egyes visszaverődés után erősségének felét elveszti.

Celsius a fény erősségét ama távolság szerint ítélte meg, melyből valamely megvilágított tárgyat többé már nem lehetett tisztán látni.

Bouguer volt az első, ki e gyarló kezdeményezések után arra törekedett, hogy a fotométriát tudományos színvonalra emelje. Első kísérleteit az Essai d'Optique sur la gradation de la lumière, Paris 1729, 12. czímű könyvecskéjében tette közzé. Bouguer e tárgyat egészen 1758-ban bekövetkezett haláláig tanulmányozta s egy alaposabb művet is írt, azonban az amerikai fokmérés által e mű kiadásában megakadályoztatott s idetartozó dolgozatait csak halála után adhatta ki Lacaille, a megtalált kéziratok alapján.

84

Bouguer egymáshoz tompa szög alatt hajló s egy-egy kerek nyílással ellátott két deszkát összeerősített s a nyílásokat olajozott, vagy pedig áttetsző vékony papirral befödte. A megvizsgálandó lángok elseje az egyik deszkát, a másodika pedig a másik deszkát világította meg, s hogy a lángok fénye ne keverődjék, a két láng közé egy harmadik deszkát állított. A lángok távolságait addig igazította, míg a két nyilás egyformán volt megvilágítva s ekkor a lángok fényerősségét a nyílásoktól való távolságaik négyzetének egyenes arányával hasonlította össze. Ezen kívűl még többrendbeli eljárást gondolt ki a direkt és a visszavert fény összehasonlítására, a visszaverődés és törés okozta gyöngülés meghatározására s az égitestek fényerősségének mérésére.

Bouguer művével majdnem egyidejűleg jelent meg a német Lambert-nek (sz. 1728, megh. 1777) következő munkája: Photometria, sive de mensura et gradibus luminis, colorum et umbrae, Aug. Vindel. 1760, 8o.

Lambert arra törekedett, hogy a fotométriát bizonyos alapelvekre fektesse; megkülönböztette a fényforrás intenzitását a megvilágított test fényének (illuminatio) intenzitásától, nemkülönben a szemmel látott világosságot (claritas visa) az abszolut vagyis a látóérzéstől független fénytől. Miként Bouguer, úgy ő is minden lehető analizises eszközt felhasznált, hogy a kísérleti eredményeket, különösen pedig, hogy a fénynek a többszörös visszaverődés és törés okozta gyengüléseit bizonyos törvényekre vezesse vissza. A kísérleti eszközök, melyeket a fotométriának ez a két úttörője használt, elég jók valának ugyan, de mind a ketten figyelmükön kívül hagyták a fénynek ama sajátságos tulajdonságait, melyekre az a többszörös visszaverődés és törés után szert tesz. - Szinte csodálkozni lehetne azon, hogy e két szorgalmas észlelő és számító a polározódás nyomára nem jött; de az ő figyelmük csak a fényerősség kérdésének mathematikai megoldására irányult; a fényerősség quantitatív meghatározása annyira elfoglalta őket, hogy e mellett a fénynek

85

ama fizikai tulajdonságaira, melyek épen az intenzitás-változásokban nyilvánúlnak, gondot nem fordítottak.

Midőn Rumford a vezetése alatt álló dologház termeinek kivilágítására a legelőnyösebb eszközöket kereste, az addig alkalmazott fotométeres mérések hiányai arra késztették őt, hogy az addigiaknál tökéletesebb fotométert állítson össze. Rumford készülékének elve az volt, hogy a lángok egyenlő erővel világítanak meg valamely áttetsző ernyőt, ha az előtte álló pálczák árnyékai egyenlő sötétek. A készülék, melynek kivitelében még a legapróbb részletekre is kiváló gond fordíttatott, az addigiaknál jóval pontosabb eredményeket adott ugyan, de a fotométria problémáját ép oly kevéssé oldotta meg, mint Ritchie, Foucault, Bunsen stb. később szerkesztett és Rumford-énál tökéletesebb készülékei. Az újabb fotométerek különben is a régibb készülékek elveire támaszkodtak, sőt Rumford fotométere is csak Lambert hasonló szerkezetű készülékének tökéletesbített mintája volt.[408] A sugárzó erély mérésére szolgáló kitünő módszerek nem számíthatók a szorosabb értelemben vett fotométeres módszerekhez.

V.
Rumford érdemei a tudományok terjesztése körül.
- Visszavonulása a nyilvános élettől. - Halála; jelleme.

Rumford-nak a hőtan és az optika körül szerzett érdemeit az eddigiekben előterjesztvén, most még azt kell fölemlítenünk, hogy a fizika ez ágainak fejlesztésére nemcsak maga fordított kiváló gondot, hanem arra másokat is serkentett. A többi között alapítványokat tett, melyek kamataiból a Royal Society és a philadelphiai filozófiai társaság a fény- és hőre vonatkozó legjelesebb vizsgálatok jutalmazására évenként két díjat voltak kiosztandók.

A londoni Royal Institution megalapításában (1800) őt

86

illeti a főérdem. Ez intézet feladata volt, hogy az exakt tudományok eredményeit népies előadásokkal ismertesse s ezen az úton a közművelődés és a gyakorlati élet javára értékesítse.

Miként Angolországnak legtöbb tudományos intézete, úgy a Royal Institution is nem állami, hanem magán-intézmény. Az alapítók között volt III. György király is, innét eredt az intézet királyi elnevezése. Tagjai között a legelőkelőbb körök és a tudományok legkiválóbb képviselői vannak s a tett czélszerű intézkedésekkel ez intézet a tudományosság terjesztésének hathatós eszközévé vált.

Rumford időközönként gyakran tartózkodott Londonban. Midőn 1796-ban Münchenbe visszatért, második hazáját nagyon kényes helyzetben találta. A francziák és az osztrákok az országot, semlegessége daczára, egyidejűleg elárasztották. Ily körülmények között csak Rumford erélye óvhatta meg az országot nagyobb bajtól. A fejedelem távollétében, mint az államtanács feje, három hónapon át vezette az ország ügyeit s kitűnő szolgálatai fejében a rendőrség főigazgatójává neveztetett ki. Két év mulva, mint teljhatalmú miniszter, az ország képviseletére Londonba küldetett, de mivel az angol kormány a saját alattvalóit idegen hatalom képviseletében nem tűri, ez állásról, bármily nehezére esett is, le kellett mondania. A választófejedelem 1799-ben elhalálozván, Rumford hatalmas pártfogóját elvesztette, minek következtében Bajorország megszűnt rá nézve nagyobb szabású tevékenység színhelye lenni.

A fejedelem utóda, Miksa herczeg, a Rumford-éitól egészen eltérő politikai elveket vallott s bár a gróf érdemei iránt a legnagyobb elismeréssel volt, őt tanácsosai körébe fogadni nem akarta. Rumford az országot odahagyta s csak az amiensi béke után 1801-ben tért vissza, remélvén, hogy régi hatalmát és befolyását visszanyerendi. A bajor tudományos akadémia reorganizáczióját is keresztűl akarta vinni, azonban csakhamar észrevette, hogy reményei meghiusúltak, minélfogva Bajorországot mindenkorra odahagyta s miután Svájczot beutazta s Genfben

87

hosszabb ideig tartózkodott, Francziaországban telepedett le; nyári tartózkodása helyéül a Páris melletti Auteuil-t választotta. Az első konzul őt kitüntetőleg fogadta; 1803-ban az Institut-be is beválasztatott.

Rumford 1814 aug. 21-én 62 éves korában, Auteuil-ben halt meg. München lakói a város egyik nyilvános terén neki már 1795-ben emlékszobrot állítottak.

Rumford, mindamellett hogy nyugtalan és türelmetlen természetű volt, nagyon rendes életmódot követett. Azonban ifjukori kedélyessége egészen kiveszett belőle; ehhez járúltak a kor szellemével össze nem férő politikai elvei, melyek épen nem voltak alkalmasak arra, hogy nagyobb körben népszerűségre tegyen szert. A köznépet oly gépnek tekintette, melyet csak azért kell táplálni, hogy a rá szabott munkát elvégezhesse s a nemzetek kormányzásában is a dologházi rendszert óhajtotta volna meghonosítani. A humanitás érdekeit előmozdító s kétségen kívül nagyon üdvös intézkedéseiben oly politikai motivumokból indúlt ki, melyek még eme társadalmi tevékenységére is árnyékot vetnek.

1805-ben másodszor nősült meg s Lavoisier özvegyét vette el. Azonban ez a frigy nem volt szerencsés. A házastársak még a legcsekélyebb okok miatt is folytonosan pörlekedtek; Rumford magatartása nejére nézve egészen tűrhetetlenné vált. Neje a házassági szerződésben kikötötte, hogy a Lavoisier nevet ezután is megtartja s ez a kikötés volt minden viszálynak kiinduló-pontja, míg végre 1809-ben a tényleges elválás következett be.

Mindamellett a grófné szalonja előkelő társaság gyülekező helye maradt; a politika, irodalom s a tudomány kitünőségei különös szeretettel látogatták a XVIII-ik század ez utolsó szalonját. Rumford grófné rövid betegség után 1836. febr. 10-én halt meg.

Rumford mintegy negyven fizikai értekezést írt; dolgozatai a Phil. Transactions- és az Institut emlékirataiban jelentek meg; értekezéseinek egyik részét külön is kiadta. Összes művei

88

a következő czím alatt adattak ki: The complete Works of Count Rumford; published by the american academy of arts and sciences, Boston, 1870-74, 3 kötet, 8o.

Irodalom

Cuvier, Éloge, Jamesons's Journal, VIII. 1830.

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

Duyckinck, Cyclopaedia of American litterature, II. New-York, 1856.

J. Sparks, American biography, 2. ser. V.

George E. Ellis, Memoir of Sir. Benj. Thompson, Count Rumford, with notices of his daugther, Philadelphia s. a. XVI. 8o.

Berthold, i. m.

89

GAY-LUSSAC

I.
Gay-Lussac ifjúsága és tanulmányai. - Chemiai első munkái.

Joseph Louis Gay-Lussac 1778 decz. 6-án az Auvergne határán fekvő St. Léonard városkában született; atyja államügyész és Pont-de-Noblac-ban bíró volt.

Az elemi oktatásban szülővárosában részesült s egy ugyanott lakó lelkész vezetése alatt a latin nyelvet tanulta. Mindamellett, hogy igen szorgalmas tanuló volt, az ifjúság zajos örömeiről nem mondott le; néha egész napokat játékkal töltött, azonban az éj jó részét tanulással töltvén, a mulasztottakat lelkiismeretesen kipótolta. Arago különösen kiemeli, hogy az érett korában oly komoly magatartású Gay-Lussac ifjú korában lármás és heves természetű és vakmerő volt. Gay-Lussac maga beszélte el Arago-nak a következő esetet.

Gay-Lussac lakását a nagybátyjáétól, egy tiszteletreméltó lelkészétől, csak egy igen kicsiny udvar választá el. A lelkész az udvarra nyíló szobájában gyümölcsöt tett el, melyet az ifjú Gay-Lussac annyira megkívánt, hogy meg nem állhatta, hogy abból néhány szép darabot birtokába ne kerítsen. Szobája ablaka s a gyümölcsös kamara ablaka közötti tért egy rúddal áthidalván, egy bottal, melynek végére késpengét erősített, fölfegyverkezett, a rúdon nyargalva átmászott, egy ablaktáblát bezúzott s a legszebb gyümölcsöt lándzsája hegyére tűzve, a zsákmánynyal ugyanazon az úton visszatért. E veszélyes expe-

90

dícziót többször egymásután ismételvén, végre szülei a dolog nyomára jöttek s őt, valamint a vele egy szobában lakó öcscsét a lelkész elé vezették. Gay-Lussac először tagadásra fogta a dolgot, azonban a bizonyítékok világosak voltak s a hazugság kiderült. Gay-Lussac e fölötti szégyenében erősen fogadta, hogy az igazság ösvényéről többé semmi szín alatt nem fog letérni. Fogadását egész életén át híven megtartotta.

Gay-Lussac atyja az 1793-iki eseményeknek majdnem hogy áldozatúl esett. Mint gyanús egyént elfogták s börtönbe vetették. Gay-Lussac atyja iránti gyermeki aggodalomtól sarkalva, mindennap elment a helységben gyülekező klubba, hogy itt atyjának sorsáról tudomást szerezzen. A pártvezérek a bátor és erőteljes ifjút a Vendée ellen küldött seregbe akarták sorozni, de Gay-Lussac, bár a katonaélettől legkevésbbé sem félt, atyja iránti szeretetből a törvényre hivatkozott, mondván: hogy a 15 éves ifjak nem hadkötelesek. Ezután többé nem zaklatták.

Gay-Lussac atyja a rémuralom bukása után szabadságát visszanyerte. Első gondja az volt, hogy hát, kinek tehetségeit hamar fölismerte, Párisba, a Savouret intézetébe küldje. Az 1795-ben beállott drágaság miatt ezt az intézetet tulajdonosa bezárta, minek következtében Gay-Lussac Sensier-nek a Párison kívül fekvő Passy-ban levő intézetébe lépett. Az általános drágaság miatt ez intézet tulajdonosa is elküldte növendékeit s csak Gay-Lussac-ot tartotta meg, a kinek szülei neki titokban lisztet küldöttek. A végső szükségben Sensier neje naponként Párisba ment, hogy itt két tehene tejét eladja, s mivel a közbiztonság igen gyönge lábon állott, Gay-Lussac őt hosszú karddal fölfegyverkezve kísérte. A visszatérés nappal történvén, Gay-Lussac a nagyobb biztonságot arra használta föl, hogy a kocsi szalmáján heverve az algebrát és geométriát tanulja s így magát a politechnikai iskolának fölvételi vizsgálatára előkészítse.

1799 decz. 31-én Gay-Lussac a vizsgálatot fényes sikerrel kiállotta, s ez időtől fogva az intézet legjelesebb növendékeinek egyike volt. Kötelességeinek teljesen megfelelt s e mellett

91

szabad idejét magántanítással töltötte. Az ezen az úton befolyt jövedelmet hozzácsatolván ama 30 franc-nyi fizetéshez, melyben az első politechnikai iskola mindegyik növendéke részesült, képes volt megélni a nélkül, hogy szüleit új áldozatokkal terhelte volna.

Midőn a híres Berthollet Bonaparte tábornok társaságában Egyptomból visszatért, a politechnikai iskolától egy növendéket kért, kit chemiai vizsgálatainál segédűl akart alkalmazni. E kitüntető állomásra Gay-Lussac-ot jelölték ki. Az ifjú növendéknek Berthollet laboratóriumában bő alkalma nyílt oly munkálatok végrehajtására is, a milyeneket asszisztenstől rendszerint nem várnak. Berthollet nem kevéssé volt meglepve, midőn egy alkalommal a Gay-Lussac-ra bízott munkálatnak egészen más volt az eredménye, mint a milyent előre várt; segédje fényes jövőjét azonnal fölismerte s büszke volt, hogy tanítója lehetett.

Gay-Lussac, a nélkül, hogy a Berthollet-nél betöltött állomásáról le kellett volna mondania, a Fourcroy kurzusai mellé repetítorrá neveztetett ki. Berthollet-nél a kitünő tudósnak, Fourcroy-nál pedig a kitűnő tanárnak pályájára lépett.

II.
Gay-Lussac légutazásai.

A gondolat, hogy az ember a göröngyök fölé emelkedve, geométriai helyzeténél fogva is magasabb álláspontot foglaljon el egyéb teremtmények fölött, ép oly régi, mint a mily új e gondolatnak tudományos segédeszközökkel véghez vitt megvalósítása, Daedalus és Ikarus mondája s az Archytas galambja oly dolgok, melyek legalább is arról tanúskodnak, hogy "a magasabb régiókba" való törekvés eszméje a reális törekvések terén épen úgy, mint a képzeletek világában, egyaránt régi.

Roger Baco olyan repülő gép eszméjével foglalkozott, "melylyel az ember ép oly könnyen mozoghatna a levegőben

92

mint a madár." Azonban a puszta gondolat még nagyon messze esik a pozitív tervtől s még messzebb a megvalósulástól. A megvalósulás egészen az újabb kor érdeme.

A gépekkel való repülés eszméjének kivihetetlensége csakhamar nyilvánvaló lett mindazon fizikusok és mechanikusok előtt, kik e tárgygyal foglalkoztak. A rendkívüli türelemmel és sok elmésséggel végrehajtott kísérletek gyakorlati eredmény nélkül maradtak. A feladat gyakorlati megfejtését nem dinamikai, hanem egyszerű hidrostatikai elvek alkalmazásától lehetett várni. Ez utóbbi irányban a XVII-ik században Lana bresciai jezsuita a XVIII-ikban pedig Galien dominikánus léptek föl először határozott, de kivihetetlen tervekkel. Az utóbbinak az e tárgyról írt művét zavart elme szüleményének tekintették.[409]

1783 jun. S-én történt, hogy Montgolfier testvérek Annonay-ben az első kísérleteket tették. Az ő léggömbjük papirral áthúzott vászonból készült, 110 láb kerületű és 35 láb magasságú ballon volt, melynek alsó nyílásán szalmatüzet raktak. A tűz melege által kitágított levegő a ballon ránczait kisimította, s a ballon oly erővel kezdett emelkedni, hogy 8 ember alig volt képes visszatartani. A mint eleresztették, rohamosan emelkedett s 10 percz lefolyása után mintegy 1000 toise-nyi magasságra szállott föl; végre Annonay-től 4 kilométernyire leereszkedett.[410]

Az annonay-i kísérlet sikerének híre Párisba eljutván, az akadémia a Montgolfier testvéreket Párisba hívta, hogy itt a kísérleteket ismételjék. De mire az ifjabb Montgolfier Párisba ért, Charles fizikus a kísérletet a Mars-téren már végrehajtotta

93

volt, még pedig egy firniszes szövetből készített s hidrogénnel megtöltött ballonnal. Montgolfier találmányát 1783 szep. 10-én Versailles-ban a király s az udvar előtt mutatta be; ugyanazon év nov. 21-én Pilatre de Rozier a léggömbbel először szállott föl, decz. 1-én pedig Charles a Robert társaságában Rozier kísérletét ismételte. E pillanattól kezdve a léghajózások sűrűn következtek egymásután. Az új találmány hadi czélokra a fleurusi-i csatában szerepelt először.

A tudomány a léghajózásoktól sok fontos eredményt várt. Robertson és Lhoest vállalata (1803 jul. 18-án Hamburgban) volt az elseje ama csekély számú tudományos légutazásoknak, melyek tényleges eredményt mutattak föl. Ez a két légutazó azt tapasztalta, hogy a Földnek a mágnestűkre gyakorolt irányító ereje nagy magasságban csökken. Mivel már Bénédict de Saussure, midőn 1787-ben a Mont-Blanc-ot megmászta, hasonló észleletet tett, az Institut elhatározta, hogy döntő észleletek tételével erre vállalkozó két fizikust fog megbízni. A választás Biot- és Gay-Lussac-ra esett, kik a megbízásnak ép oly készséggel, mint a mily ügyességgel és bátorsággal feleltek meg.

Ily vállalat, melynek résztvevői, nem törődve az őket minden pillanatban érhető veszélylyel, a légkör legfelsőbb régióiba emelkednek, hogy itt hidegvérrel és a laboratoriumában dolgozó tudós nyugalmával észleleteket tegyenek, elismerést érdemel, még olyan korban is, melyben a léghajózás sok tapasztalás és sikeres kísérlet után épen nem tartozik a rendkívüli dolgok közé.

1804 aug. 24-én a két fizikus kellő eszközökkel fölszerelve a Conservatoire des arts et métiers kertjéből fölszállott. Emelkedés közben a magukkal vitt állatokkal tettek kísérleteket.

A ballon kicsinysége miatt 4000 méternél nagyobb magasságra nem emelkedhettek; e magasságban hozzáfogtak ahhoz, a mi az utazásuk főczélja volt, a mágnestű észleléséhez, azonban a ballon forgó mozgása miatt megbízható eredményeket nem kaptak; mindössze is csak öt lengés idejét észlelhették.

94

Gay-Lussac nem volt az az ember, a ki fél úton megállott volna. Elhatározta, hogy újra, még pedig egyedül fog fölszállani. Biot beléegyezett, hogy szükség esetén a kísérleteket szintén ismételni fogja. Gay-Lussac szept. 9-én d. e. 9 óra 40 perczkor, ismét a Conservatoire kertjéből, egyedül szállott föl. Rövid idő alatt Páris fölött 6977 m, a tengerszíne fölött pedig 7019 m magasságot ért el. Ezt a magasságot a hegymászók soha,[411] a légutazók közül pedig csak Barral és Bixio érték el s csak Glaisher multa fölül.[412] Utazásának fiziológiai hatásait Gay-Lussac imígy adta elő:

"Midőn az emelkedés legmagasabb pontját elértem, lélekzésem megnehezűlt, de még korántsem éreztem magamat oly rosszúl, hogy magamat a leszállásra indíttatva éreztem volna. Pulzusom és lélekzésem nagyon meggyorsúlt; mivel rendkívül száraz levegőben lélekzettem, nem kellett meglepetve lennem az által, hogy a torkom annyira kiszáradt, hogy alig bírtam kenyeret nyelni."[413]

E második utazás fontosabb eredményei a következők valának.

Midőn a hőmérő a 7016 m magasságban -9.5 fokot mutatott, a párisi obszervatórium északi oldalán az árnyékban fölállított hőmérő +27.1 fokot jelzett, tehát Gay-Lussac a d. e. 10 órától d. u. 3 óráig tartó időközben 37 foknyi mérsékletváltozásnak volt kitéve. Gay-Lussac thermométeres észleleteiből az következik, hogy a magasság növekedtével a mérséklet gyorsabban fogy a magasabb régiókban mint a Föld színéhez közelebb eső rétegekben. Azonban Gay-Lussac észleletei nem

95

voltak teljesen megbízhatók, mivel a ballon gyors fölszállása miatt a hőmérőnek nem volt elég ideje, hogy a környezet mérsékletét fölvegye; továbbá az a formula, melylyel Gay-Lussac a magasságokat a légnyomás csökkenéséből meghatározta, a mérsékletnek a magassággal való egyenletes változását tételezte föl. Ilyes észleletekből csak akkor lehetne hibátlan következtetéseket vonni, ha kellő műszerekkel ellátott észlelők a ballon szukczesszív magasságait háromszögtanilag meghatároznák.[414]

A Saussure-féle higrométernek az egész utazás alkalmával nem volt ugyan szabályos járása, azonban Gay-Lussac ez eszköz adatait a hőmérő adataival összehasonlítván, mégis konstatálhatta, hogy a levegő gőztartalma a magasság növekedtével igen gyorsan fogy.

Gay-Lussac 6366 m magasságban levegőt gyűjtött össze, s ezt leszállása után eudiométerrel elemezvén, azt találta, hogy a levegő ama magasságban alkotórészeit, az oxigént és a nitrogént, ugyanabban az arányban tartalmazza mint a Föld színén, s evvel megerősíté a Theodor de Saussure elemzését, melyet e tudós a Col du Géant-ról (Mont-Blanc csoport) magával hozott levegővel hajtott végre. Hogy a különböző szélességi fokok alatt, de a Föld színétől számított csekélyebb magasságokban levő levegőben az oxigén és a nitrogén állandó arányban fordulnak elő, ez már a Cavendish, Davy és Berthollet vizsgálataiból is kiderűlt.[415]

Gay-Lussac továbbá kimutatta, hogy a magával hozott levegőben a hidrogénnek nyoma sem volt, s evvel megdöntötte Berthollet elméletét, mely szerint a villámlás és dörgés tüneményei a magas régiókban levő oxigén és hidrogén exploziójából erednek.[416]

A mi a Gay-Lussac utazásának főczélját, azaz a mágnességi

96

megfigyeléseket illeti: az észleletek nagyobb számúak és pontosabbak valának, mint az első utazás alkalmával. Azt tapasztalta, hogy a mágnestű, mely a Föld színén 42.2 mpercz alatt 10 lengést tett, 4808 m magasságban ugyanannyi lengést csak 42.8 mpercz, 5631 m magasságban 42.5, végre 6884 m magasságban 41.7 mpercz alatt végzett. Mivel e számok valami szabályos változást nem mutatnak, s a megfelelő inklináczió-megfigyelésekkel összekapcsolva nem valának, Gay-Lussac azokat a mágneses erő fogyatkozásaira vonatkozólag bizonyító erejűeknek nem tekintette, hanem inkább csatlakozott Biot-nak szintén észleletekből vont ama nézetéhez, mely szerint a mágneses erő minden hozzáférhető magasságban állandó. A mérséklet-változásnak a mágnestűre gyakorolt befolyása ekkor még nem volt ismeretes.

A mondottakból kitűnik, hogy Gay-Lussac második utazása sem vezetett döntő eredményekre. Világos, hogy erről Gay-Lussac mit sem tehet. Azonban őt illeti az érdem, hogy első volt, ki a tudományos légutazásoktól várható eredményeket kijelölte s efféle vizsgálatok útját törte. Barral és Bixio, valamint Glaisher eredményei fényesen tanúskodnak arról, hogy mily értékes dolgokkal gyarapodhatik a fizika Gay-Lussac vállalatának szakavatott ismétlésével.

Gay-Lussac, miután észleleteit megtette, d. u. 3/4 5 órakor Rouen és Dieppe között a St. Gourgon majornál, Páristól 20 mérföldnyire, leszállott.

III.
A gázok kiterjedése.

A chemiának az a korszaka, mely számos új gáz fölfedezése és a gázok tulajdonságainak megvizsgálása által vált emlékezetessé, s a melyet ez oknál fogra méltán nevezünk a pneumatikus chemia korszakának, figyelmét a gázok fizikai tulajdonságaira is kiterjesztette.

97

A gázok fizikai szerkezetének megítélésében első sorban, s egészen helyesen, a hőnek a gázokra gyakorolt hatásai vétettek vizsgálat alá.

A levegőnek hőokozta erős tágulása oly szembetűnő tény, melyet már Galilei értékesített. Priestley a pneumatikus chemia legkiválóbb művelője, volt az első, ki a gázok tágulásának számbeli törvényeivel foglalkozott. Azonban a feltalált tényeket a legutolsó ízükig megvizsgálni, nem volt Priestley tudományos jellemvonása. A félbehagyott munkát Roy, B. de Saussube és Prieur vették föl. Prieur kísérleteiből azt következtette, hogy a gázok mindegyike a tágulás alkalmával külön-külön törvénynek hódol. Mivel a franczia fizikusok legjelesebbjei, különösen pedig Laplace, e következtetést helytelennek tartották, Gay-Lussac-ot megbízták, hogy alapos vizsgálatokkal a kérdést eldöntse.

Gay-Lussac ugyanazon a módon járt el, mint elődei. A megvizsgálandó gázt thermométeres edénybe, azaz hosszú csővel ellátott üveggolyóba vezette, s a külső levegőtől a csőbe tett kénesőcseppel elzárta. A vízszintesen fektetett készüléket először olvadó jégbe, azután pedig forró vízbe tette; a kénesőcsepp elmozdulásaiból, figyelembe véve magának az üvegnek kiterjedését, meghatározta a gáznak térfogat-növekedését a 0° és 100° határok között, s azt találta, hogy a megvizsgált gázok (levegő, oxigén, nitrogén, hidrogén) a mondott határok között, ha mérsékletük 1 celsiusi fokkal növekszik, eredeti térfogatuknak 1/267 részével terjednek ki.[417] A különböző gázoknál mutatkozó eltérések oly csekélyek valának, hogy Gay-Lussac a különböző gázok kiterjedését, legalább igen nagy megközelítéssel, állandónak tekinthette.

Kevéssel Gay-Lussac kísérletei után Davy hasonló eredményre jutott: kimutatta, hogy a gázok, bármily nyomásnak

98

vannak alávetve, ugyanazon mérsékleti határok között egyformán terjednek ki. Itt a gázok kiterjedése különböző nyomásoknál tulajdonképen az állandó térfogat melletti feszítőerő-növekedésre vonatkozott, tehát Davy kísérleteiből az tűnt ki, hogy a feszítő-erő-növekedés ugyanazon mérsékleti határok között állandó.[418] Gay-Lussac Davy eredményeit az időközben ismételt kísérletek eredményeivel egybevetvén, 1807-ben a következő két tételt állította föl:

Valamennyi gáz az eredeti térfogat 1/276 részével terjed ki, ha mérsékletüket 1 fokkal növesztjük;

A gázok kiterjedése független a nyomástól.

E két törvényt azóta Gay-Lussac első, illetve második törvényének nevezzük; helyesebb volna az első törvényt kiterjedési, a másodikat pedig feszítési törvénynek nevezni.

Itt nem hallgathatjuk el, hogy a híres Dalton, Gay-Lussac kísérleteivel egyidejűleg, de egészen függetlenül szintén meghatározta a gázok kiterjedését s ezt 0.392-nek találta. Gay-Lussac nem ismerte Dalton kísérleteit, mert különben az e tárgyra vonatkozó értekezésének históriai részében, melyben a megelőző vizsgálatokat tüzetesen fölsorolja, Dalton vizsgálatairól is említést tett volna. Ugyane tárgygyal Volta is foglalkozott s a kiterjedést 0.38-nak találta. A fizikusok a kiterjedés értékéűl a Gay-Lussac által 1807-ben talált számot (0.375) fogadták el.

Gay-Lussac kísérleteivel a vizsgálatok még korántsem voltak befejezve. A fizikusok sok ideig azt vélték, hogy Gay-Lussac törvényei szigorúan állanak s e mellett a Mariotte-féle törvény teljes szigorúságát föltételezve, azt következtették, hogy a gázok - legalább a mi a kiterjedést illeti - ugyanazoknak a fizikai törvényeknek hódolnak. Azonban Rudberg svéd fizikusnak

99

újabb meghatározásai szerint[419] a kiterjedési együttható 0.3646. Magnus Berlinben és Regnault Párisban folytatták a Rudberg kezdeményezte fölülvizsgálatot s Rudberg eredményeitől igen kevéssé eltérőket kaptak. Egy szóval, kitűnt, hogy a Gay-Lussac száma mintegy 1/36-dal nagyobb a valódi értéknél.

Gay-Lussac az elődei által elkövetett hibákat annak tulajdonította, hogy a levegő, melynek kiterjedését meghatározták, nem volt teljesen száraz, vagy legalább is a készülék belső falain higroskópos víz volt; a melegítésnél a víz elpárologván, a gőzök feszítő ereje a levegőt öregbítette s így esett meg, hogy Dalton és Volta kelleténél nagyobb számot kaptak. De épen ezt a hibát követte el maga Gay-Lussac is, mert a Rudberg vizsgálataiból kiderült, hogy Gay-Lussac sok, de nem elegendő gondot fordított a gázok megszárítására.

A Gay-Lussac után tett gondos kísérleteknek elvi jelentőssége tulajdonképen abban áll, hogy hathatósan támogatták némely fizikusnak azt a nézetét, mely szerint minden gázt külön-külön kiterjedési együttható illet meg, holott Gay-Lussac ellenkező nézetet vallott, mondván, hogy e szám, legalább azon határok között, melyeken belül kísérleteit tette, állandó. Azonban a gondosabb kísérletek kiderítették, hogy a különböző gázoknak csakugyan különböző kiterjedésük van, s hogy az eltérések annál nagyobbak, mennél kevésbbé tökéletesek az illető gázok, azaz mennél könnyebben lehet azokat folyósítani. Regnault vizsgálataiból továbbá kitűnt, hogy Gay-Lussac második törvénye sem áll szigorúan, azaz, hogy a feszítési együttható nem egyezik meg egészen a kiterjedésivel s ezen fölül még szintén függ a gázok molekulás szerkezetétől.

100

IV.
Gay-Lussac és Humboldt. - Utazásuk Olasz- és Németországban.

Humboldt-nak párisi második tartózkodása alatt jött létre közötte és Gay-Lussac között az a benső baráti viszony, mely Gay-Lussac tudományos pályafutására sok tekintetben kiváló befolyást volt gyakorlandó.

Humboldt amerikai híres utazásából visszatérve, 1804 aug. 3-án kötött ki Bordeauxban. Azóta, hogy Francziaországot elhagyta, itt a viszonyok teljesen megváltoztak; csak egy tekintetben talált mindent a régi rendben: a tudományos köröknek iránta való szívességét, melyet most még expedícziójának sikere fölötti öröm fokozott; legnagyobb volt az öröm abban a kicsiny körben, mely Berthollet-nek arcueil-i lakásán szokott volt összegyülekezni.[420]

Itt ismerkedett meg Gay-Lussac Humboldt-tal, bár a nem személyes ismeretségük már jóval régibb keletű, de nem a legkellemesebb emlékezetű volt. Ugyanis midőn Humboldt elutazása előtt különféle előtanulmányokat tett, a többi között eudiométeres vizsgálatokkal is foglalkozott, de a sietségben nyert eredmények valami pontosak nem valának, Gay-Lussac a hibákat észrevette s a Humboldt munkáját kissé hevesen megtámadta. Eme föllépés más valakivel szemben állandó idegenkedés kútfejévé válhatott volna, de Humboldt-tal szemben épen az ellenkező hatást szülte, mert a mint Gay-Lussac-al Berthollet-nél először találkozott, ő maga közeledett hozzá s barátságát meleg hangon kérte.

101

Az első munka, melyet Gay-Lussac Humboldt-tal közösen végrehajtott, a Volta-féle eudiométerrel elérhető pontosság meghatározása volt. Az e tárgyról közzétett értekezésben számos találó észrevételen kívül azt az igen fontos megjegyzést tették, hogy a víz képződése alkalmával mindig 100 térfogat rész oxigén 200 térf. rész hidrogénnel egyesül.[421]

Gay-Lussac, mint már említettük, Fourcroy kurzusainak repetitora volt. Ez állomást, Berthollet baráti közbenjárására egy évre szabadságot kapván, elhagyta, hogy Humboldt társaságában Olasz- és Németországban nagyobb utazást tegyen.

A két tudós, meteorológiai és a földmágnesség megfigyelésére szolgáló eszközökkel ellátva, 1805 márcz. 12-én indúlt el Párisból. Az első nagyobb állomást Lyonban tartották, hol a magukkal vitt eszközökkel észleleteket tettek. Az Alpesek vidékén hasonló czélból több állomást tartottak. Ez a hegyi utazás s az ekkor már gazdag tapasztalatokkal bíró Humboldt társasága Gay-Lussac ismeretkörének tágítására a legjobb hatással volt.

Miután a Mont-Cenis-n át Olaszországba érkeztek, először Génuába, innét pedig Rómába mentek; az utóbbi városban Humboldt Vilmos-nak, Gay-Lussac útitársa bátyjának vendégei valának. Humboldt Vilmos 1801 óta Rómában Poroszország miniszter-rezidense volt, palotája az akkoriban Rómában tartózkodó híres művészeknek (Thorwaldsen, Rauch stb.) rendes gyülekező helye volt. E művészek társasága, valamint az örök város műkincseinek szemlélete fölkelté Gay-Lussac-ban a szépművészetek iránti érzéket s ízlését fejleszté.

Gay-Lussac római rövid tartózkodása a chemiára nézve sem volt haszon nélkül. Miután Morichini a laboratoriumát rendelkezésére bocsátotta, kimutatta, hogy a halak gerinczében a foszforsavon kívül még fluorsav is van; ezután a tolfai timsókövet elemezte.

102

Gay-Lussac és Humboldt 10 napi tartózkodás után (1805. jul. 15-én) Rómát odahagyták s az ekkor még fiatal, de már is híres Buch kíséretében Nápolyba mentek. "Az akkoriban nyugalmas Vezuv, mondja Arago, egyszerre mintha a három, híres észlelő szerencsés megérkeztét akarta volna ünnepelni, rendkívüli kitöréseket tett: volt ott hamú-eső, lávafolyam, elektromos tünemény, szóval semmi sem hiányzott."[422]

E szokatlan tünemények, melyekhez borzasztó földrengés is járult, más utazóban félelmet gerjeszthettek volna, azonban Gay-Lussac-nak, ki már bebizonyította volt, hogy a természet-törvények kutatásához nem csak ügyessége, hanem ha kell, bátorsága is van, épen kapóra jöttek: a tűzhányót tanulmányozandó, azt hatszor egymásután megmászta. Fönmaradó többi idejét a nápolyi gyűjtemények átvizsgálásával s chemiai vizsgálatokkal töltötte. Az akkori általános felfogással szemben kimutatta, hogy a tenger vizében levő levegő nem 21 perczent oxigént tartalmaz mint a körlég, hanem 30-at.

A három utazó visszament Rómába s rövid tartózkodás után szept. 17-én Flórenczbe indúlt. A nocerai híres fürdők útbaejtése Gay-Lussac-nak ismét egy hiba földerítésére adott alkalmat. Ugyanis Morichini elemzése szerint ama fürdő vizében elnyelve levő levegő 40 perczent oxigént tartalmazott volna s a víz gyógyító erejét az oxigén e nagy mennyiségének tulajdonította. Gay-Lussac kimutatta, hogy ebben a levegőben is csak 30 perczent oxigén van, tehát körülbelül annyi, mint minden más forrás vizétől elnyelt levegőben. "A mithológia korszakában, mondja Arago, a görög költők ünnepelte hősök elhagyott vidékeken vándoroltak, hogy a rejtőzködő utonállókat és állati szörnyeket agyonverjék; a mi utazóinknak az a föladatuk látszott lenni, hogy útközben kiirtsák ama tévedéseket és előítéleteket, melyek gyakran több áldozatot követeltek mint a Hercules, Theseus, stb. által agyonvert szörnyek."[423]

103

A három tudós szept. 22-kén Flórenczbe érkezett, hol Fabbroni, a gyűjtemények igazgatója, őket a legnagyobb előzékenységgel fogadta. Azonban Gay-Lussac-ra rossz benyomást tett az igazgatónak az a nyilatkozata, hogy a nagyherczeg fizikai gyűjteményében levő szép készülékeket még senkinek sem volt szabad használnia, mert a fémeket borító máz lekophatott volna!

Bolognai útjok alkalmával útba ejtették a híres Pietra Mala-t, hogy a tüzes hegyet (monte di foco) megvizsgálják. Az e hegyből kitörő lángok (i fuochi), melyek különösen éjjel meglepő látványt nyújtanak, már régóta magukra vonták az utazók figyelmét, azonban csak Volta vetette azokat tudományos vizsgálat alá s kimutatta, hogy ama lángok, valamint a Pietra Malatól 1/4 órányira fekvő acqua bujo-ból fölszálló buborékokból eredő lángok a levegőn meggyulladó mocsárlég eredményei.

Bolognában megismerkedtek Zambeccari gróffal, kinek egy légutazása alkalmával léghajója meggyuladván, a veszélyt kikerűlendő, kötélen leereszkedett, még pedig oly szerencsétlenül, hogy hat ujját veszíté. A grófot ez a szerencsétlenség újabb vállalatoktól nem riasztotta vissza s a kivitel módozatai fölött Gay-Lussac-kal értekezett. Azonban az új vállalat még szerencsétlenebbül végződött; a gróf a ballont hidrogénnel töltötte meg s ezt lámpákkal melegítette. A szerencsétlen légutazó az előre látható explózió áldozatává lett.

Gay-Lussac meglátogatta Pellegrini Savigny-t, a chemia tanárát, ki azonban nem a legjobb benyomást tette rá. Gay-Lussac a tudomány méltóságához nem illő dolognak tartotta, hogy Savigny a chemiai tankönyvében azt is előadta, hogy miképen kell jó leveseket készíteni!

Okt. 1-én utazóink Milanóba érkeztek. Rájuk nézve itt a legfontosabb személyiség Volta volt, kit azonban nagy nehezen találhattak meg. Itt vették először hírét Configliacchi állítólagos találmányának, mely szerint a víz sósavból és nátronból van összetéve! Midőn megkérdezték Volta-t, hogy miféle véleménynyel volna a Configliacchi kísérleti találmányáról, imígy

104

válaszolt: "Láttam a kísérletet, de nem hiszek neki." E szavakkal kifejezte azt az óvatosságot, melylyel az ily rendkívüli dolgokat minden körülmény között fogadni kell.

A három utazó okt. közepén ment át a Szt. Gothárdon; útjokat egyenesen Göttingának vették; november 16-án pedig Berlinbe érkeztek. Itt Gay-Lussac az egész telet Humboldt házában töltötte s a város legjelesebb férfiainál előzékeny fogadtatásra talált; a legtöbbet Klaproth chemikussal s Erman fizikussal érintkezett.

1806 tavaszán Gay-Lussac hírét vette, hogy Brisson halálával az Institut-ben egy hely megürült. Remélve, hogy sikerülni fog magát e helyre megválasztatni, Berlint gyorsan odahagyta és sietve visszautazott Párisba. "Ha most vizsgáljuk, úgy mond Arago, Gay-Lussac ama kortársainak munkáit, kik e megürült hely elnyerését kétségessé tehették volna, csodálkozni lehetne a fölött, hogy a pályázat sikere érdekében Gay-Lussac-nak múlhatatlanúl jelen kellett lennie; azonban nem kell felednünk, hogy a XVIII-ik század végén s a XIX-iknek elején igazi fizikusnak csak azt tekintették, kinek igen szépen faragott, csinosan lakkozott s az üvegszekrények egész sorában elhelyezett készülékekből álló gazdag gyűjteménye volt. Csak nagy fáradsággal sikerült Gay-Lussac-nak, ki csak vizsgálatokra szánt kevés eszközzel rendelkezett, az efféle előítéleteket legyőznie."[424] Gay-Lussac még 1806-ban megválasztatott az Institut tagjává.

V.
Dalton atómos elmélete. - Gay-Lussac-nak a gázok egyesülésére vonatkozó törvénye.

A flogisztonos elmélet bukása után a vegyületek összetételének és szétbomlásának törvényei, a mennyiben ezek az anyagok minőségére vonatkoztak, az új chemia egyedüli alaptörvé-

105

nyei valának. A chemiai összetételek számviszonyainak törvényei még hiányzottak; de a chemia rohamos fejlődése mellett e hézag is csakhamar kitöltetett. E szép feladat megoldása Dalton- és Gay-Lussac-ra maradt.

Dalton a megalapítója az atómos elméletnek. Mint minden fontos elméletet, úgy ezt is, bizonyos nézetek és megfigyelések előzték meg, a melyek rendszeresítésének és észszerűsítésének már is az új elméletre kellett vezetniök.

Az atómok eszméje ősrégi. Demokritos és Epikur ez eszmére egész filozófiai rendszert alapítottak, mely rendszer híveivel évszázadok lefolyása után is találkozunk. Az atómos felfogás különösen Gassendi-nél és Boyle-nál lépett előtérbe. Az utóbbi szerint a chemiai egyesülés a testek legkisebb részecskéinek szoros összeilleszkedéséből ered.

A kísérleti tények e felfogást mindinkább érlelték. Lavoisier volt az első, ki a vegyületek szétbomlásánál az alkotórészek súlyviszonyait megfigyelni kezdette s fölismerte, hogy két elem többféle, de meghatározott viszonyban egyesűlhet; de a dolgot behatóbban nem vizsgálta meg. Richter (1762-1807) kimutatta, hogy az alkáliák ama súlymennyisége, mely valamely savnak bizonyos súlymennyiségét semlegesíti, más savnak más, de szintén állandó súlymennyiségét telíti. E tényből fölismerte, hogy a kellő kísérleti adatok segítségével ki lehet számtani azt a viszonyt, melyben a különféle alkáliák a savakkal egyesülnek. A chemikusok figyelmét a flogisztonos elmélet ellen vívott harcz annyira igénybe vette, hogy a Richter megfigyeléseit érdem szerint nem méltatták.

Proust (1755-1826) később kimutatta, hogy ha két elem többféle viszonyban egyesül, példáúl ha a fémből több oxid képezhető, az alkotórészek mennyiségei bizonyos állandó viszonyban vannak; de vizsgálatai nem voltak eléggé pontosak, minélfogva a többszörös arányok törvényét, melynek feltalálásához már oly közel járt, tényleg föl nem találhatta.

Berthollet az Essai de statique chimique, Paris 1803 czímű

106

híres művében megkísérlette, hogy a chemiai tünemények nagy változatosságát az anyagnak bizonyos változatlan alaptulajdonságaira vezesse vissza; továbbá kijelölte a végső czélt, melyre a chemiának törekednie kell: a mechanika elveihez hasonló általános alapelvek felállítását. De mivel abból a föltevésből indúlt ki, hogy a chemiai változások csakis mechanikai törvények által tételeztetnek föl, nem ismerhette el, hogy az egyszerű testek határozott súlyviszonyok szerint egyesűlnek.[425] Épen az általánosságra való törekvés vezette tévútra Berthollet-t, ki ama nézet fölött Proust-tal élénk vitába keveredett.

Ez a vita még élénken foglalkoztatta az elméket, midőn Dalton (1766-1844), nem törődve a mások nézeteivel, hanem egyedül a saját kísérleteire támaszkodva, 1801-ben a többszörös arányok törvényét felállította. Eme nevezetes törvényre őt a szén-hidrogén és a szén-oxigén vegyületek vizsgálata vezette. Nem maradt egyéb hátra, mint hogy e törvénynek elméleti alapot szerezzen s így annak helyes értelmet adjon. Spekulatív szellemének sikerült oly elméletet fölállítani, mely a chemiai vizsgálatokat új, s azóta folyvást követett irányba terelte.

Elmélkedéseinek kiinduló pontja valószínűleg az atómok klasszikus eszméje volt. Dalton föltette, "hogy az anyag mindegyik fajának vagy az elemi testeknek változatlan súlyú atomjaik vannak s hogy a különböző fajú anyagok vagy elemi testek egyesülése nem az anyaguk áthatolásából, hanem atómjaik egymásra rakodásából ered."[426] Ez elmélettel a többszörös arányok törvénye világossá válik; ha példáúl két elemnek bizonyos vegyületében az egyik elem minden egyes atómja a másik elemnek csak egy-egy atómjával egyesül, egy másik vegyületben pedig az első elem egyes atómjai a második elemnek két-két atómjával egyesülnek: nyilván való, hogy az utóbbi vegyü-

107

letben a második elem kétszer akkora súlyviszonyban fog jelen lenni, mint az elsőben.

Dalton az atómos elméletet 1803-ban egy, a gázok abszorpczióját tárgyaló értekezésben terjesztette a manchesteri természetvizsgáló társaság elé. Ez értekezésben közzétette a testek legkisebb részecskéinek súlyviszonyait előtüntető táblázatot, melyet a saját vizsgálatai alapján állított össze. Adatai, melyeket maga is többszörösen kiigazított s kétségeseknek jelentett ki, legtöbbnyire hibásak voltak. A chemikusok akkor még nem rendelkeztek pontos elemzések végrehajtására szolgáló eszközökkel s valóban csodálnunk kell Dalton átható szellemét, hogy a hiányos eredményekből is képes volt a chemia legfontosabb elméleteinek egyikét fölállítani. Föntebb mondottuk, hogy Dalton valószínűleg az atómok klasszikus eszméjéből indúlt, mert eszmemenetét soha sem árulta el. Dalton eleintén mathematikával és fizikával foglalkozott, s lehetséges, hogy mathematikai elmélkedések vezették az elmélet felállítására. Vizsgálataiban, bár nem tartozott az első rangú experimentátorok közé, csak a saját kísérleteire támaszkodott; maga mondá, hogy a mások eredményei gyakran tévútra vezették.

Dalton a súlyviszonyok törvényét feltalálván, a feladatot csak az egyik irányban oldotta meg. Dalton csak az elemeknek s az ezeket alkotó atómoknak súlyviszonyait vette figyelembe, a térfogat szerinti egyesülés törvényét Gay-Lussac szellemének köszönhetjük.

Gay-Lussac és Humboldt már 1805-ben találták, hogy midőn az oxigén a hidrogénnel vízzé egyesül, az előbbeninek egy térfogati része az utóbbinak két térfogati részével egyesül. Ez volt az az észlelet, mely Gay-Lussac kezei között egy általános törvény kiinduló pontjává lett. Az értekezés, melyben ez a tény mint egyszerű megjegyzés szerénykedik, Gay-Lussac és Humboldt közös munkája volt, s ennélfogva mi sem látszik természetesebbnek és jogosúltabbnak, mint hogy az első lépés érdemét e két tudós között egyenlően oszszuk meg. Hogy

108

azonban az érdem főrésze mégis Gay-Lussac-ot illeti meg, ez a legvilágosabban kitűnik Arago-nak következő megjegyzéseiből.

"Tudományos folyóiratainkban sok értekezés két egyesült szerző neve alatt jelen meg. Az egyesülés e nemének, mely más nemzeteknél ritkábban fordúl elő, megvannak a maga rossz oldalai. Ha azt a ritka esetet, midőn mindegyik munkatárs része a közös leírásban nyíltan ki van tűntetve, kiveszszük, akkor a közönség egyáltalában nem hajlandó, hogy a két munkatársnak egyenlő részt tulajdonítson..... Az egyiktől egészen megvonja a szellemi tulajdon jogát és tevékenységét csak a kísérletek gépies kivitelére szorítja. A közös publikácziók eme rossz oldalai elmaradnak, ha az egyik munkatárs vonakodás nélkül lemondván arról a részről, mely a másikat illeti meg, elhatározza magát, hogy a közönséget előítéletes s gyakran rosszakaratú megjegyzésektől megóvja. A sors így akarta, hogy Gay-Lussac ilyen munkatársra akadt. Ugyanis Humboldt egyik jegyzetében a következő helyre találtam: Állapodjunk meg egy kissé ez értekezésnek ama megjegyzésénél, mely szerint 100 térf. oxigén a telítésre 200 térf. rész hidrogént kíván. Már Berzelius emlékeztetett arra, hogy ez az észlelet a határozott viszonyokra vonatkozó fölfedezések csírája, azonban a teljes telítés tényét egyedül Gay-Lussac éles elméjének köszönhetjük. A kísérletek eme részénél közreműködtem ugyan, de egyedül ő ismerte föl az eredmény elméleti fontosságát."[427]

Gay-Lussac az első fölfedezés után nem sokára az általános törvénynyel lépett föl. 1808-ban az arcueil-i társaság emlékirataiban közzétett dolgozatában kimutatta, hogy nemcsak az oxigén és hidrogén, hanem más egyszerű gázok egyesülésénél is a térfogatok egyszerű viszonyban vannak, azaz hogy az egyik gáznak egy térfogata a másik gáznak 1, 2, 3 térfogatával, vagy pedig az egyik gáznak két térfogata egy másik gáznak 1, 2, 3 térfogatával, és így tovább, egyesülhet.

109

E törvényt Gay-Lussac kísérletei teljesen igazolták. Ő azonban még tovább ment. Ugyanis azt találta, hogy ha két egyszerű gáz egyesüléséből eredő vegyület ismét gázalakú, akkor a vegyület térfogata is az eredeti térfogatokkal igen egyszerű viszonyban van. Két térfogat hidrogén és egy térfogat oxigén két térfogat vízgőzt, egy térfogat chlór és egy térfogat hidrogén két térfogat sósavat alkot és így tovább.

Gay-Lussac eme törvényének elméleti fontossága szembetűnő. A belőle folyó első következmény az, hogy egy gáz adott térfogatában levő atómok számának egy másik gáz ugyanakkora térfogatában levő atómok számával (föltéve, hogy a nyomás és a mérséklet ugyanaz) egyszerű viszonyban kell lennie. Nyilván való volt, hogy e viszony feltalálása az atómos elmélet betetőzése volna.

E feladat, a dolog természete szerint, csak valamely szerencsés hipothézisben lelheti megoldását. A legegyszerűbb s amint látszik az egyedül helyes hipothézist 1811-ben Amadeo Avogadro állította föl.[428] E hipothézis szerint a különböző gázok egyenlő térfogatában a legkisebb részecskék egyenlő számmal vannak, akár egyszerű a gáz, akár pedig összetett. E tételből következik, hogy az egyszerű gázok legkisebb részecskéi nem állhatnak egyes atómokból, hanem legalább is kettőből vannak összetéve. Mert tegyük föl például, hogy a hidrogén bizonyos térfogatában 100 részecske van, akkor ugyanakkora térfogatú chlórban szintén csak 100 részecske lehet. Mivel pedig a két gáz egyesüléséből két térfogat hidrochlór keletkezik s ebben 200 részecskének kell lennie, továbbá mivel a keletkezett gáz mindegyik részecskéje hidrogénből és chlórból áll, nyilván való, hogy a hidrochlór keletkezésénél a hidrogén és chlór mindegyik részecskéjének két részre kellett szakadnia, tehát a hidrochlór molekulái egy hidrogén- s egy chlóratómból állanak. Hasonlóképen könnyű belátni, hogy a víz képződésénél mindegyik oxigén-részecske két atómra oszlik.

110

A mondottakból kitűnik, hogy Gay-Lussac törvényéből a gőzsűrűség elméletileg meghatározható. Ha példáúl a hidrogén bizonyos térfogatának súlyát egységül veszszük, az oxigén ugyanakkora térfogatának súlyát 16-nak találjuk; két térfogat hidrogén egy térfogat oxigénnel két térfogat vízgőzzé egyesűlvén, nyilván való, hogy egy térfogat vízgőz súlya (2+16)/2 = 9 leend. Gay-Lussac ily módon nemcsak a tulajdonképeni gőzöknek, hanem több szilárd testnek is, mint példáúl a szénnek, jódnak stb., melyek bizonyos légnemű vegyüléknek alkotórészei, a gőzsűrűségét meghatározta. A későbbi kísérletek Gay-Lussac eredményeinek helyességét teljesen megerősítették.

A gőzsűrűségnek s evvel együtt a molekula-súlynak kísérleti meghatározására Gay-Lussac külön eljárást gondolt ki. A gőzsűrűség alatt rendszerint azt a számot értjük, mely megmutatja, hogy hányszor nagyobb a gőz súlya az ugyanakkora térfogatú, mérsékletű és nyomású levegő súlyánál. Mivel azonban a levegő súlyát közvetetlenűl csak 0 fok mérséklet és 760 mm nyomásnál ismerjük, ezt a súlyt a gőz mérsékletével és nyomásával összhangba kell hoznunk. Tehát a Gay-Lussac által megfejtendő feladat a következő volt: oly készüléket összeállítani, melylyel a gőz térfogatát, nyomását, mérsékletét és sulyát meghatározni lehessen. Gay-Lussac készüléke mindezeknek a követelményeknek megfelelt; a kívánt adatok a készülék által pontosan meghatározhatók, csak a gőz súlyát kell az elpárologtatandó folyadék súlya által előzetesen meghatározni.[429] Gay-Lussac e készülékkel a vízgőz sűrűségét 0.62-nek találta, mely szám, ha ezt a hidrogén sűrűségére vonatkoztatjuk, az elméleti úton talált számmal (9) megegyezik.

111

VI.
Gay-Lussac a politechnikai iskolán tanár. - Egyéb chemiai találmányai.

A gázok fizikai és chemiai törvényei, melyekkel Gay-Lussac a tudományt gazdagította, oly jelentősek valának, hogy szerzőjük dicsőségének megörökítésére teljesen elegendők lettek volna. E munkálatok után Gay-Lussac tudományos értéke iránt többé kétség nem lehetett. Gay-Lussac neve a tudományos világ köreiben ünnepeltté vált, a franczia nemzet őt egyik büszkeségének tekintette. Ha Gay-Lussac-nak tudományos tevékenysége még valami kívánni valót hagyott hátra, ez nem lehetett egyéb, mint hogy gazdag ismereteit a jövendő nemzedék számára értékesítse. Az erre szolgáló alkalom 1809-ben adatott meg neki, a mikor is a politechnikai iskolához, melynél, persze csekélyebb hatáskörben, már eddig is kiváló sikerrel működött, a chemia tanárává neveztetett ki.

A kutatások, melyeket ez időtől fogva végrehajtania bővebb alkalma volt, a fizikát és chemiát egyaránt jelentős tényekkel gazdagították. A chemia történetének egyik kiváló fejezetét kellene megírnunk, ha Gay-Lussac találmányait fejlődésük okozatos összefüggésében és következményeik súlya szerint előtűntetni akarnók.

Semmi sem tüntette föl világosabban ama nagy eredményeket, melyeket a tudomány Volta találmányától várhat, mint az elektromos elemzések. Az idevágó találmányok sorozatát Nicholson és Carlisle nyitották meg a víz felbontásával. A tudományos világ beható érdeklődése Napoleon császárra is átszállott. Napoleon egy hatalmas elektromos oszlop összeállítására jelentékeny összeget bocsátott a politechnikai iskola rendelkezésére. Az oszlop összeállításával Gay-Lussac és Thénard bízattak meg. Az első eredmény a kálium és nátriumnak nagy mennyiségben való előállítása volt, s ez által újabb vizsgálatokra szolgáló eszköz birtokába jutottak. A bór feltalálása az ezen az úton elért eredmények között az első helyet foglalja el.

112

A chlórt Scheele állította elő először 1774-ben (sósavból és barnakőből) s az akkori nézeteknek megfelelőleg deflogisztált sósavnak nevezte. Berthollet, támaszkodva Lavoisier elméletére, 1785-ben kimutatta, hogy ez az anyag a sósav és az oxigén vegyületének, vagyis oxidált sósavnak tekintendő. Minthogy Lavoisier szerint az oxigén minden savnak nélkülözhetetlen alkotórésze, Berthollet csatlakozott Lavoisier-nek ama nézetéhez is, mely szerint a közönséges sósav az oxigénnek és valamely még ismeretlen különös anyagnak vegyülete.

Gay-Lussac és Thénard a chlórt körülményesen megvizsgálván, azt találták, hogy azt egyszerű testnek lehetne tartani, azonban a mutatkozó tüneményeket jobban ki lehet magyarázni, ha az oxidált sósav az összetett testek közé számíttatik. E nézetük kifejezésében őket nem annyira meggyőződésük sugallata, mint inkább öreg mestereik (Berthollet, Fourcroy, Chaptal) iránt való tiszteletük vezérelte; az utóbbiak vallásos kegyelettel csüggtek Lavoisier elméletén. Hogy a chlór valóban egyszerű test, ezt 1810-ben Davy mutatta ki.

Gay-Lussac a szerves elemzés módszerét tetemesen javította.

A jódra vonatkozó vizsgálatait a chemiai vizsgálatok mintaképének kell tekintenünk. Ezt az elemet 1811-ben Courtois, salétromkészítő, a tengeri növények hamujából előállított szódának anyalúgjában találta. Courtois találmányát Clement és Desormes-mal közölte, a kik idevonatkozó vizsgálataikat 1813-ban az akadémia elé terjesztették. Az ekkor Párisban tartózkodó Davy Clement által az új anyaggal megismerkedvén, ezt vizsgálat alá vetette. Gay-Lussac erről értesűlvén, nehogy az új anyag tanulmányozásának dicsősége idegen tudósra essék, azonnal elment Cs-hoz s a tőle kapott csekély mennyiségű anyagot tüzetesen megvizsgálta. Gay-Lussac kimutatta, hogy ez az anyag egyszerű test, melyet gőzeinek ibolya színe miatt jódnak nevezett. Ezután megmutatta, hogy a jód a hidrogénnel is alkot savat s ez által egy újabb példával bebizonyította, hogy az oxigén nem az egyedüli savnemző elem; ezelőtt

113

csak a sósavra és a kéksavra lehetett hivatkozni. E hamarosan végrehajtott vizsgálatokat kibővítette s az e tárgyra vonatkozó híres értekezését[430] 1814. aug. 1-én az akadémia elé terjesztette. A XVIII-ik század elején feltalált berlini kék chemiai megvizsgálásával számos franczia chemikus foglalkozott. De összevágó eredményre nem jutottak.

Scheele már 1782-ben kimutatta, hogy a vérlúgsónak kénsavval való lepárlása alkalmával könnyen illó és gyúlékony, különben pedig vízben oldható anyag képződik, mely anyag alkáliával és vasvitrióllal kezelve ismét kékszínűvé válik, s azt berlini kéksavnak vagy röviden kéksavnak nevezte. Berthollet kimutatta, hogy a vérlúgsó kéksavon és alkálián kívül még vasat is tartalmaz, s hogy a kéksav szénből, nitrogén- és hidrogénből áll. Ez az észlelet a mások kísérletei által is megerősíttetett, azonban Gay-Lussac-nak volt fentartva, hogy a kéksavnak és sóinak összetételére világosságot derítsen. Először is tiszta kéksavat állított elő, a mi elődeinek nem sikerült. Ezután megmutatta, hogy miként lehet a savnak gyökerét, a cziánt, különválasztani. Ez megtörténvén, bebizonyította, hogy a czián szénből és nitrogénből áll; hogy a kéksav nem egyéb, mint e gyökérnek és a hidrogénnek összetétele s megmutatta a kéksavnak különböző egyszerű s összetett anyagokra gyakorolt reakczióit s a cziánnak chlórvegyületét állította elő. Azonban a chemia fejlődésére nézve a legfontosabb az volt, hogy a czián, bár összetett test, hidrogénnel és a fémekkel egyszerű test módjára egyesül, a mi akkor, midőn e tényt földerítette, egyedüli esetként állott. Ebből kitűnik, hogy ama nevezetes tételt, mely szerint némely összetett test sok tekintetben egyszerű testként szerepelhet, Gay-Lussac-nak köszönhetjük.

Eme nevezetes vizsgálatok ez eredményeit 1815. szept. 16-án terjesztette az akadémia elé.[431] Az érdemet, melyet velük

114

szerzett, annál nyomósabbnak fogjuk tartani, ha meggondoljuk, hogy a cziánhidrogén, mindamellett hogy olyan anyagokból áll, melyek magukban véve egészen ártalmatlanok, a legveszedelmesebb mérgek egyike, minélfogva Gay-Lussac a legkisebb vigyázatlanság által tudományos buzgalmának áldozatúl eshetett volna.

VII.
Gay-Lussac meteorológiai vizsgálatai. - Tevékenysége a gyakorlati téren.

Gay-Lussac, ki annyi bonyolódott tüneménynek okaira fényt derített, a meteorológia legnehezebb kérdéseitől sem rettent vissza. Persze, az itt megvizsgálandó dolgokat már nem tehette retortájába s közvetetlen kísérletek által nem győződhetett meg nézetei helyességéről; mégis, elmélkedéseinek eredményei kitűnő spekulatív szelleméről tanúskodnak.

Gay-Lussac a vízgőzök lebegését nagy magasságokban az alulról fölfelé irányuló légáramoknak tulajdonította; a vízgőzök képződése és szétterjedése a levegőben s légüres térben, elmélkedéseinek fontos tárgya volt. A zivataros felhőkben és az égiháború tüneményeiben csupán a légköri elektromosság hatásait látta: a nedves levegőben szétszórt elektromosság a felhőkben konczentrálódik s ha a felhők eléggé sűrűk, az elektromosság, miként a szilárd testeknél, csak felületükön gyűl össze, s itt oly nagy feszültséget érhet el, hogy a levegő ellenállását legyőzve, hosszú szikrákban más felhőkbe vagy a földbe csap.

Gay-Lussac figyelme még a vulkáni tüneményekre is kiterjedt. Véleménye szerint e tünemények első sorban a víz, nevezetesen a tenger vize gyulékony anyagokra gyakorolt hatásának tulajdonítandók. A Föld belső, középponti melegének hipothézisét elvetette. A vulkáni tüneményeket Gay-Lussac elmélkedései nem fejtették ugyan meg, de nézetei, különösen a mennyiben a vulkáni hatásokat a tenger vízének tulajdo-

115

nítja, nagyon találóak,[432] és szorgalmas észleletek tételére utalván, egészen helyesen kijelölte azt az útat, melyen eme rejtélyes feladat megfejtésének birtokába juthatunk.

Gay-Lussac hordozható barométere, különösen a Bunten által végrehajtott javítás után, a meteorológiának közvetetlen szolgálatokat tett s nagy elterjedésnek örvendett.

Könnyű belátni, hogy Gay-Lussac tudományos munkáinak a gyakorlati életre üdvös befolyással kellett lenniök. Gay-Lussac a chemiát fejleszté, s hogy eme fejlődésnek mily nagy befolyása van az ipari és technikai tevékenység minden egyes ágára, ennek bizonyítgatására fölösleges volna szót vesztegetni. Azonban Gay-Lussac nemcsak közvetett úton fejleszté a gyakorlati élet segédeszközeit; éles elméje, ha kellett, ép oly ügyesen megfejté a gyakorlatias irányú feladatokat, mint a tudományosakat. Hogy tevékenységének ezt az irányát a jólét és az anyagi haszonra való törekvés jelölte ki, ebben csak az láthatna a nagy férfiú tudományos működéséhez nem illő szellemi irányzatot, a ki elfeledné, hogy az anyagi jólét nemcsak az egyesek, hanem egész nemzetek boldogításának s bizonyos tekintetben a szellemi fejlődésnek is alapföltétele.

A kormány bizalma Gay-Lussac iránt már 1804-ben nyilvánult, midőn őt a művészetek és a kézműipar bizottságának tagjai közé választotta. A kormány, hogy Gay-Lussac ismereteit az állam javára minél nagyobb mértékben értékesítse, őt a puskaporgyártás érdekében működő bizottságba is kinevezte. Vauquelin halála után a fémjelző hivatal vezetése is reá bizatott s alig voltak technikai szakbizottságok, melyek Gay-Lussac hathatós tanácsait igénybe nem vették volna. A kereskedelmi czikkek hamisításának fölismerésére szolgáló eljárásai, a kénsav-gyártás javítása, saját találmányú alkoholométere s az ezüst-réz ötvények elemzése mind oly dolgok, melyekkel a tudomány eredményeit a közjó javára értékesítette.

116

VIII.
Gay-Lussac tanári működése. - Magánélete. - Halála.

Említettük, hogy Gay-Lussac 1809-ben a politechnikai iskolához a chemia tanárává neveztetett ki. Azonban tanári működése nem szorítkozott csupán csak erre az állomásra; hosszú időn át a Sorbonne-ban fizikai, a Jardin des Plantes-ban pedig chemiai előadásokat tartott. Így a tudományszomjas ifjúságnak többféle alkalma volt, hogy a nagy mester szellemi tőkéjéből a magáét gyarapítsa. Tanári működését benső barátja és akadémikus kollégája, Arago, a következőképen jellemzi: "Gay-Lussac minden alkalommal kitüntette a dagályos frázisok iránti ellenszenvét, holott első czímzetes tanára, méltó hírneve daczára, azokkal gyakran élt s így aztán az ammoniak, szén, nitrogén stb. műkifejezések mellé a legfellengősebb szavak kerültek. Nyelvezete és stílusa józan, szabatos és erőteljes volt..... Miként mások, úgy ő is bámulatba ejthette volna auditoriumát, ha írott jegyzetek nélkül lépett volna föl, így azonban kitehette volna magát annak, hogy hibás adatokat közölt volna, már pedig a pontosság volt az az érdem, melyre első sorban fektetett súlyt. Az idegen, nevezetesen az angol, olasz és német nyelvben való jártassága folytán előadásainak eredeti forrásokból merített, igazán tudományos tartalmuk volt...."[433]

A veszélyeket, melyek a chemikust fenyegetik, midőn ismeretlen hatású új anyagokkal dolgozik, Gay-Lussac sem kerülhette el. 1808-ban az új módszer szerint készített kálium által szemein súlyosan megsérült s szeme világát csak egy hónap múlva nyerte vissza. Szemei egész életén át vörösek és gyengék maradtak. Egy másik alkalommal egy szén-hidrogéngázzal megtöltött ballon ismeretlen okból oly hevesen robbant föl, hogy az üvegtörmelékek, mintha csak puskából lőtték volna

117

ki, a laboratoriumban levő üvegedényekbe repedés nélküli éles lyukakat vágtak. Gay-Lussac ez alkalommal a karján kapott súlyos sebet, melyből csak hosszú orvoslás után épült föl.

Gay-Lussac munkálkodásának súlypontja abba az időbe esik, melyben a chemia gyökeres átalakulásokon ment át. Nem csoda tehát, hogy tudományos viták mellett a prioritás kérdéseit illető személyes vitákba is keveredett. Ellenfelei, mint például Davy, Dalton, Berzelius stb. hozzá méltók valának. A vitákban, tekintet nélkül az érdekelt személyekre, rövideden és szigorúan ítélte meg a tárgyat; önmaga iránt sem volt kíméletesebb, ha az igazság érdeke úgy kívánta, hogy kevésbbé pontos meghatározásai fölött ítéletet mondjon.

Gay-Lussac különös szeretettel ragaszkodott szülőföldjéhez. Ez a szeretete annyira ment, hogy sohasem ment a színházba, midőn Molière Pourceaugnac-ját játszottak, mert e darab ügyetlen hőse limoges-i születésű volt. Annál nagyobb volt öröme, midőn Scribe Az új Pourceaugnac czímű bohózatot írt; e darabnak szintén limoges-i születésű hőse, Roussignac, valamennyi többi szereplőt szellemes tréfáival faggatta.

Hogy mily szíves vonzalommal viseltetett Gay-Lussac barátai iránt, ez kitűnik a következő esetből:

Magasabb helyen elhatározták, hogy Arago, szabadelvű érzülete miatt, a politechnikai iskolától eltávolítandó. Miután ellene, mint tudós és tanár ellen, a legcsekélyebb kifogást sem lehetett tenni, politikai okokat kellett szerepeltetni. Az irodalom egyik tanára az oktatásügyi tanácsban felhozta, hogy az olyan emberre, ki a corsicai usurpator ügyét bármi módon támogatta, az ifjúság szellemi vezetését bízni nem lehet. Arago azon volt, hogy felszólaljon, de Gay-Lussac hirtelen felállott s kijelenté, hogy barátja bűnét ő is elkövette[434] s hogy a jövőben is bármiféle

118

kormányt, még a Robespierre-ét is támogatni fogná, ha a haza határait külső ellenség fenyegetné, s ha ama hazafias intencziókon kívül egyéb vádat nem lehet felhozni, kezdjék meg a purifikácziót a saját személyén. E nyílt beszéd megtette a kellő hatást, a vádló azonnal átlátta, hogy indítványa oly következményeket vonna maga után, melyek az előre kijelölt határokat messze túllépnék, s a dolog el volt intézve.

A ki csupán Gay-Lussac tudományos komoly életét ismeri, talán azt hihetné, hogy magánélete minden regényes vonás híján volt. Hogy e föltevés helytelen volna, kitűnik a következő elbeszélésből, melyet szintén Arago után közlünk.

Az első forradalom kitörésekor Auxerre-ben egy zenész élt, ki a város négy czéhében s tanintézetében kereste kenyerét. Midőn 1791-ben ez intézeteket feloszlatták, a tiszteletre méltó családapa szorúlt helyzetbe jutott. Hogy családja jövőjét biztosítsa, elhatározta, hogy nejének csekély vagyonát tanítónékká kiképezendő három leánya nevelésének fogja szentelni. Azonban a legidősebb leány, tekintettel a szülei által hozandó áldozat nagyságára, mindenáron egy párisi kereskedésben akart alkalmazást nyerni s mindaddig ott maradni, míg testvérei a kitűzött czélt el nem érik. Így történt, hogy Josephine, ez volt a leány neve, egy párisi vászonkereskedésbe jutott.

Gay-Lussac egy ízben e kereskedésbe vetődvén, észrevette, hogy egy 16 éves leányka nagy érdeklődéssel olvas egy előtte fekvő könyvből. A leányhoz intézett kérdésre azt a feleletet kapta, hogy ez az érdekes olvasmány - chemiai tankönyv.

A leány Josephine volt, s az ismeretség első pillanatától fölkelté Gay-Lussac érdeklődését. A híres fizikus többrendbeli fölösleges bevásárlás után, melyek a kölcsönös vonzalmat még inkább élesztették, a leányt nőül kérte. Hogy leendő élettársának nevelését befejezze, különösen pedig hogy az olasz és angol nyelvben kiképeztesse, először egy nevelő-intézetbe járatta s csak később vette nőül. Gay-Lussac választása szerencsés volt; neje, ki egy nagyvilági nőnek s a jó családanyának

119

minden jó tulajdonságával ékeskedett, őt negyven éven át boldogította.

Még csak Gay-Lussac politikai működéséről akarunk néhány szót szólani. Polgártársainak bizalmából 1830 óta a képviselők kamarájának tagjává több ízben megválasztatott. Azonban a sok párt közül egyik sem dicsekedhetett avval, hogy Gay-Lussac-ot hívei közé számíthatta volna. Ritkán lépett a szószékre, s ekkor is csak azért, hogy egyes szakkérdésekhez szóljon. Politikai vitákba sohasem keveredett; jól tudta, hogy a politikai ármányok a csendes munkálkodáshoz szokott tudósnak tevékenységére nincsenek jótékony befolyással.

Berthollet a császárság idejében szenátorrá, a restauráczió alatt pedig Francziaország pair-jévé lett. Kardját, mint a pairek díszöltözetének egyik kiegészítő részét, 1822-ben bekövetkezett halála előtt Gay-Lussac-ra testálta. Ez a tény általános föltünést keltett, azonban Berthollet intencziója világos és tiszta volt: nem akarta, hogy az állam első testülete ne számítsa tagjai közé egy képviselőjét ama tudománynak, mely Francziaország jólétének és hatalmának egyik leghathatósabb tényezője volt; választása az akkori chemikusok legjelesebbjére, barátjára, Gay-Lussac-ra esett. A hagyományozónak emez intencziója után mi sem lett volna természetesebb, mint ha Gay-Lussac az elődje által neki szánt méltóságot minél előbb elnyerte volna. Azonban a megérdemlett kitüntetés, mindamellett, hogy a hozzá való kellékekből, hír és dicsőségből, társadalmi állásból, sőt még vagyonból sem hiányzott semmi, sokáig késett. Gay-Lussac barátai csak hosszas tudakozódás után jöttek e megfejthetetlennek látszó késedelem okára, mely abból állott, hogy a híres fizikus naponként elment a fémjelző hivatalba, hogy itt az állam jólétét keze munkájával mozdítsa elő. Mivel pedig az intéző körök a munkának ezt a nemét a pairi méltósággal összeférőnek nem tartották, Gay-Lussac csak több évi halasztás után léphetett Berthollet örökségébe.

1850-ben Gay-Lussac egészsége mindinkább roszra fordult.

120

Midőn végét már közellevőnek érezte, meghagyta fiának, hogy a chemia philosophiája czímű befejezetlen művét elégesse. A javulás pillanataiban e tettét megbánta, mert remélte, hogy e művét, valamint másokat is, melyeket tervezett, be fogja fejezhetni. E reménye meghiusúlt ugyan, de művének elégettetése által mindvégig szilárdan megmaradt amaz elvénél, hogy félmunkával nem lép a nyilvánosság elé.

Gay-Lussac 1850 máj. 9-én Párisban halt meg. Temetése a tudományos világ rendkívüli részvéte mellett ment végbe.

Befejezésül még Arago-nak következő szavait akarjuk ide iktatni:

"Gay-Lussac jó családapa, kitünő polgár, az élet minden viszonya között nemes ember, éles elméjű fizikus s párját ritkító chemikus volt. Francziaországot morális tulajdonságaival s az akadémiát találmányaival tisztelte meg. Nevét mindazokban az országokban, melyekben a tudományokat művelik, csodálattal és legnagyobb tisztelettel fogják említeni. Végre az ünnepelt akadémikus örökké fog élni szívében mindazoknak, kik oly szerencsések valának, hogy barátságát élvezhették. "[435]

Irodalom

Quérard, La France littéraire, Par. 1827.

Biogr. universelle

(Fargeaud czikke).

Arago, Not. Biogr., III.

Biot, Notice sur la vie et les travaux de Gay-Lussac.

Biogr. univ. et portative des Conteimporains

, Supplém.

Nouv. Biographie générale

. (Hoefer czikke.)

121

DAVY

I.
Davy ifjúsága. - Chemiai első munkája.

Sir Humphry Davy 1778 decz. 17-én a Cornwallisban fekvő Penzanceben született. Robert nevű atyja, kinek Varfellben kis földbirtoka volt, fametsző mesterséget űzött. Humphry Davy a falu iskolájában nevelkedett; kiváló tehetségei az iskola vezetőjének, dr. Cardew-nek csakhamar föltűntek.

Eleintén szépirodalommal foglalkozott, s maga is több ódát, balladát s egyéb verset írt. A költemények, melyek szintén nagyhírű öcscsének, John Davy-nek birtokában maradtak, igazi költői érzületről tanúskodnak.

Tizenhat éves korában atyját elveszítvén, további nevelésének gondjai öt gyermekkel megáldott anyjára súlyosodtak. A fönmaradt vagyon a gyermekek fölnevelésére aligha lett volna elegendő; anyjának keresetforrások után kellett látnia. Eleintén egy kicsiny fűszeres boltot, később a Boye regényes vidékét látogató touristák számára fogadót nyitott.

A természeti szépségekkel megáldott Cornwallis az ifjú Davy lelkében csakhamar fölkelté a természet iránti szeretetet, mely idők folytán annyira fokozódott, hogy nem az irodalmi pályára, melyre tehetségei nagy mértékben képesítették volna, hanem a természettudományi pályára lépett.

Pályafutása nagyon szerény körülmények között kezdődött; 1795-ben egy penzance-i chirurgus és patikárushoz ment inas-

122

nak. De ez a szerény iskola elegendő volt arra, hogy megkedveltesse vele ama tudományt, melynek később kiváló művelőjévé vált.

Egy kedvező eset törekvéseinek nagy hasznára volt. Történt, hogy a híres James Watt-nak egyik fia, Gergely, mell-betegsége bajait enyhítendő, orvosi tanácsra Penzance-be jött lakni s Davy anyjának fogadójába szállott. Az ifjú Davy azonnal átlátta, hogy a Watt fiával való ismeretség neki sok tekintetben hasznára lehetne; de miképen közeledjék egy szegény inas egy híres és vagyonos férfiúnak szintén nagy tekintélyű fiához? Ezt a kérdést Davy úgy oldotta meg, hogy elővette Lavoisier chemiájának angol fordítását s ezt oly buzgalommal olvasta, hogy két nap múlva az egész könyvvel tisztában volt. Miután ez által magát Watt társaságához méltónak ítélte, magát mint leendő chemikust bemutatta s ily módon chemiai diskussziókra alkalmat szerzett.

Lavoisier elmélete akkor még nem örvendett általános elismerésnek. Az ellene s a mellette felhozott érvek az ifjú Davy előtt sok kétséget hagytak fönn, minélfogva az önálló munkálkodás utáni vágya mindinkább fokozódott. A tervezett önálló kísérletek tételére szolgáló eszközök teljesen hiányzottak ugyan, de Davy tudott magán segíteni. Első készülékeit egy házaló barométerkereskedőtől vett üvegcsövekből s ócska pipaszárakból állította össze; nagy segítségére volt még egy fecskendező, melyet gazdája egy hajótörést szenvedett franczia bárkáról szerzett.

Davy 18 éves volt, midőn némely tengeri növény hólyagocskáiban foglalt gázokat megvizsgálta. Ez volt az első kísérlete, melyből kitűnt, hogy a tengeri növények épen úgy mint a szárazföldiek, a levegő szénsavát elnyelik, s ezután a fény behatása alatt megbontják, a szenet visszatartják s az oxigént kilehelik. Vizsgálatainak eredményeit dr. Beddoes-al közölte, a ki azokat az általa kiadott folyóiratban (Contributions to physical and medical knowledge) közzétette. John Davy bátyjá-

123

nak e munkájáról így nyilatkozott: "E kísérletek egy önálló és vállalkozó szellemnek első termékei: magukon viselik az ifjúságnak és az éles elmének minden vonását, mindkettőnek hibáival és jó tulajdonságaival."[436]

Davy első munkája által Beddoes-al közelebbi viszonyba lépett. E kiváló tudós annak előtte az oxfordi egyetemen a chemia tanára volt s Lavoisier-vel élénk levelezést váltott. Tanszékéről lemondván, Bristolban mint gyakorló orvos működött s ugyanott egy Pneumatical institute czímű gyógyító-intézetet alapított. Ez intézetben némely betegséget, különösen pedig a tüdősorvadást, különféle gázokkal gyógyította. Davy munkája annyira megtetszett neki, hogy Davies Gilbert nevű barátját - ki később Humphry Davy után a Royal Society elnökévé lett - megbízta, hogy a penzance-i patikárust a Davy-val kötött szerződés felbontására bírja, hogy ezután a tehetséges ifjút saját intézetében alkalmazhassa.

A patikárus, bár Davy legkisebb panaszra sem adott okot, a kérelembe szívesen beléegyezett, sőt örült, hogy a "szegény ördög" -től megszabadúlhatott.

II.
A nitrogén-monoxidra vonatkozó vizsgálatok.
- Davy a Royal Institution tanárává és a Royal Society tagjává lesz.

DAYY, alig hogy Beddoes intézetébe lépett, egy sajátságos vizsgálattal máris magára vonta a tudományos világ figyelmét.

Prestley 1772-ben először állította elő a nitrogén-monoxidot. Mivel az intézet, melynél Davy működött, a gázokkal való gyógyítást tűzte ki czéljáúl, nem lephet meg bennünket az a körülmény, hogy Davy némi tekintetben hivatásának tartotta, hogy a különféle gázokat önönmagán sorba megpróbálja. Az első próbát a nitrogén-monoxiddal tette; az eredmények oly

124

feltűnőek valának, hogy azokat egy külön munkában[437] való közzétételre méltóknak találta.

E munkában előadta, hogy ama gáz beszívása után először is izmai váltak mozdulatlanokká, azután pedig elájult, de a körülötte történteket mégis látta és hallotta; lelki szemei előtt sajátságos képeket látott elvonulni, s szellemével a legmagasabb képzeletekig emelkedett. Végre, midőn egyik barátja, komoly baj bekövetkezésétől tartván, a veszélyes italt tőle elvette, csakhamar magához tért s a következő ideális tételt ejtette ki: "A gondolaton kívül semmi sincs; a világ csak a gyönyör és fájdalom képzeletéből áll."

Ez a leírás megtette a maga hatását. Mindenki meg akarta próbálni e titokszerű anyag hatásait; némelyek elandalító deliriumokba estek, mások jókedvükben hangosan kaczagtak; ez oknál fogva némelyek ez anyagot kéjgáznak, mások pedig nevetőlégnek nevezték.

Davy e találmányával egyszerre híressé vált. Bizonyára csak rendkívüli buzgalmának kell tulajdonítanunk, hogy e veszélyes kísérleteket tovább folytatta. A nitrogén, szénsav, szénhidrogén s más gázok hatásait önönmagán lelkiismeretesen kipróbálta. Némelyek abban a véleményben voltak, hogy Davy gyarló egészségét, melynek egész életén át alá volt vetve, egyedül eme túlbuzgalomnak köszönhette.

Davy, ki pályáján már eddig is gyorsan haladt, kedvező körülmények összeműködésével most egyszerre igen nagy lépést tett előre. Ugyanis Rumford gróf, alig hogy a Royal Institutiont megalapította, szeszélyes természete miatt Garnett doktorral, a chemia tanárával összeveszett, minélfogva Garnett az állomást elhagyta. Valaki Davy-t úgy emlegette Rumford előtt, mint a legalkalmasabb egyént, ki a Garnett helyét betölthetné, Rumford azt hitte, hogy egy fiatal emberrel, kinek meggyőző-

125

dése még nem szilárdúlt meg, könnyebben elbánhat s Davy-t magához hívatta. - A fogadás nem volt valami kedvező; Davy gyermekies arczkifejezése, pórias modora, különösen pedig félénksége Rumford-ra nem tettek jó benyomást. Azonban úgy látszik, hogy a tanszéket minden áron be akarta tölteni, mert Davy az állomást mégis megkapta.

A kik Davy-t közelebbről nem ismerték, tanári működésétől nem sokat vártak. Davy egy kicsiny szobában kevés hallgató előtt kezdette meg előadásait. Azonban tanári hírnevét már első előadásával (1801 apr. 25-én) megalapította; élénk modorával s világos fejtegetéseivel hallgatóit teljesen megnyerte; a következő tanórákban a szűk szoba a mindig nagyobb számmal jelentkező hallgatókat már nem volt képes befogadni. Előadásai valóságos lelkesedést idéztek elő.

A 23 éves tanár híre eme sikeres működés által teljesen meg volt alapítva; a legelőkelőbb tudományos körök megnyíltak előtte, s abban a korban, melyben más valaki tudományos pályafutásának kezdetén áll, ő már Angolország legtekintélyesebb tudományos intézetének, a Royal Societynek tagjává választatott.

III.
Davy vizsgálatai az elektromos oszloppal.

A múlt század vége s a jelen század eleje a fizika történetében a legnevezetesebb időszakok egyike. A fény, hő, elektromosság s a chemiai egyesülések tüneményei a kísérlet s a spekuláczió terén egyaránt impozáns szellemi mozgalmat idéztek elő. A fényes fölfedezések hosszú sorozata nagyobb önállóságra és fokozott tevékenységre buzdította még azokat is, kik a legnagyobb szívóssággal ragaszkodtak a tradicziókhoz, a forradalom szelleme az emberi tevékenységnek minden ágában útat tört magának.

Az elektromos oszlop feltalálása oly időszakba esett, melyben az elektromosság tüneményei amúgy is élénken foglalkoz-

126

tatták a fizikusokat. Miként annak idején a légszivattyú indító okúl szolgált, hogy a tünemények a rendesektől eltérő körülmények között, azaz légüres térben vizsgáltassanak meg, Úgy most a tünemények az elektromárammal kombináltattak. A remény, hogy e kombináczió az új eredmények egész csoportjára fog vezetni, teljesen alaposnak bizonyúlt be.

Az első fontos fölfedezés, mely az imént jelzett irányzatnak szüleménye volt, 1800-ból ered. Ezen év apr. 30-án Sir Anthony Carlisle és az araeométeréről szélesebb körben ismert William Nicholson az elektromos oszlop sarkaihoz erősített drótok végeit vízbe mártották, tehát az áramot vízen vezették keresztűl. Az eredmény várakozásuk körén egészen kívül esett: a legnagyobb meglepetéssel tapasztalták, hogy a drótok végeinél számtalan buborék emelkedik föl; úgy látszott, mintha a víz pezsegne. A fejlődő gázokat megvizsgálván, azt tapasztalták, hogy a pozitív sarkon oxigén, a negatív sarkon pedig hidrogén fejlődik; e mellett az egyik sarkon a víz kissé savas hatásúvá, a másikon pedig alkáliás hatásúvá vált.[438]

Ugyanebben az évben Ritter Németországban e kísérleteket némi módosítással hajtotta végre s ugyanazokat az eredményeket kapta, s ezekből azt a következtetést vonta, hogy az oxigén és hidrogén nem egyebek, mint a víznek vegyületei a különnemű két elektromossággal. E magyarázatnak, mely az elektromosság anyagi hipothézisének folyományáúl tekintendő, az ezután következő vizsgálatoknál is kijutott a maga szerepe. Az experimentátorok azt tapasztalták, hogy, midőn az áram állati nedves rostokon vezettetik át, a pozitív sarkon sósav válik ki, s ebből némelyek azt következtették, hogy a sósav a hidrogénnek valamely alsóbb rendű oxigén-vegyülete.

E specziális találmányok 1803-ban általánosabb szempont-

127

alá kerültek. Ez évben Hisinger és Berzelius kimutatták, hogy az áram vegyületbontó hatása valamennyi összetett testre kiterjed, s hogy a pozitív sarkon mindig a savak, a negatív sarkon pedig az alkáliák válnak ki.

Davy mindezeket a kísérleteket élénk figyelemmel kísérte és a legnagyobb gonddal ismételte. Ismételve végrehajtott kísérleteiből, melyekhez hatalmas és sokféleképen módosított telepeket használt, kitűnt, hogy a tiszta víz felbontása csak oxigént és hidrogént ad, még pedig abban az arányban, melyben az elemek a vizet alkotják; a netalán kiváló savak és alkáliák pedig csak a víz tisztátalanságának eredményei. Miután Davy számos más testet is felbontott, azt a tételt állította föl, hogy a chemiai rokonság nem egyéb, mint az ellentett elektromosságok erélye. E vizsgálatokat 1807-ben a Phil. Transactions-ben az On some chemical agencies of electricity czímű értekezésében írta le.

A franczia Institut 3000 frank jutalomdíjat tűzött ki annak, ki a galvanizmus terén legtöbb haladást mutat föl. E díjat az imént nevezett értekezés alapján Davy nyerte el.

E szép eredmények csak kezdetei valának ama nagyszámú és kiváló fölfedezéseknek, melyeket Davy az elektromárammal tett.

Lavoisier már 1789-ben kifejezte azt a nézetet, hogy az alkáliás földek, mint példáúl a mész, valószínűleg nem egyebek mint fémoxidok, melyek a közönséges módszerek segítségével nem redukálhatók. A chemikusok e nézetet az úgynevezett fix-alkáliákra (káli és nátron) is kiterjesztették s e nézet erős gyökereket vert, midőn Berthollet az illó alkáli (ammoniak) alkotórészeit meghatározta.

E fontos kérdés eldöntésére Davy vállalkozott. Avval a meggyőződéssel, hogy a módszer, melylyel sikerült a vizet felbontani, tágasabb körű vizsgálatokra is alkalmas, hozzáfogott a munkához. Először a marókálit vízben oldotta föl s az oldatot akarta fölbontani. A kísérlet nem sikerűlvén, gyengén meg-

128

nedvesített kálidarabokat használt. A mint a telepet működésbe hozta, a pozitív sarkon erős pezsgést vett észre, a negatív sarkon pedig ezüstfényű, kénesőhöz hasonló apró golyócskák mutatkoztak. Davy a pezsgő légben s e golyócskákban a bomlás termékeit ismerte föl; a mi az elsőt illeti, kimutatta, hogy az nem egyéb mint oxigén, tehát már ismeretes test; a másik termék addig ismeretlen új test, a kálium volt. Davy észrevette, hogy e káliumgolyócskák a levegőn csakhamar fehér réteggel húzódnak be; könnyű volt kimutatnia, hogy e réteg nem egyéb, mint a káliumnak és a levegő oxigénjének vegyülete, tehát ugyanaz az anyag, melyet az áram azelőtt felbontott, továbbá a vízre vetett golyócskák a híres görög tűz tüneményeit idézték elő: a vízen úszva maradtak, hirtelen lángra kaptak és tetemes hőkifejtés mellett vörös lánggal elégtek; az égés kis durranással végződött. Most a kálium a víz oxigénjével vegyűlt, a szabaddá vált hidrogén meggyuladt, a chemiai folyam eredménye ismét csak káli volt. Hasonló eredményekre vezetett a nátron felbontása, csakhogy a nátrium a vízen sárga lánggal égett.

Most csak az a kérdés maradt hátra, hogy a kálium s a nátrium a testek mely csoportjába sorozandók. A kísérletek, különösen ez anyagok égés-tüneményei oly meglepők valának, hogy eleintén sokan azt hitték, hogy ez anyagoknak okvetlenül valamely gyulékony elemet, szenet, hidrogént, kell tartalmazniok. Azonban Davy kimutatta, hogy az új testek ismét alkáliákká változnak, ha bármi módon oxigénnel vagy oxigéntartalmú anyagokkal érintkeznek, s hogy e czélra nem kell azokat szükségképen vízen elégetni; végre kimutatta, hogy ez anyagok oxigénmentes folyadékban, példáúl kőolajban akármeddig eltarthatók. Nem lehetett többé kétséges, hogy a káli és nátron oxidok, s mivel akkoriban csakis fémoxidokat ismertek, Davy a kalium- és a nátriumot a fémek csoportjába sorozta.

E nevezetes fölfedezést 1807 nov. 12-én és 19-én közölte a Royal Society-vel; e tárgyra vonatkozó értekezése a következő czím alatt jelent meg: On some new phenomena of chemical chan-

129

ges produced by electricity, particularly the decomposition of the fixed alkalies and the exhibiton of the men substances which constitue their bases

(Phil. Trans., 1808, XCVIII; innét valamennyi tudományos folyóiratba átvétetett).

Davy fölfedezései által a chemiai vizsgálatoknak egészen új tere nyílt. Az első gondolat az volt, vajjon nem lehetne-e az alkáliás földek oxidjait is szétbontani. E kérdéssel Berzelius tüzetesen foglalkozott, s több sikertelen kísérlet után arra a gondolatra jött, hogy talán czélszerűbb volna a tiszta fémek helyett azok amalgámjait előállítani. Davy a Berzelius utasításai szerint a szétbontandó földeket kissé megnedvesítette és kénesőoxiddal keverte, s e keveréket kénesőcseppekkel hozta érintkezésbe. A földes keveréket az egyik, a kénesőt pedig a másik záródróttal összekötvén, az illető fémek analgámjait kapta, s desztilláczió által a kénesőt elűzvén, tiszta fémeket állított elő. A bárium, stronczium, kalczium és magnézium föltalálása volt ez eljárásnak eredménye. Davy megmutatta, hogy e fémek a víznél sűrűbbek, tiszta állapotban ezüstös fényük van s az oxigénnel oly mohón egyesülnek, hogy magas mérsékleteknél még az üveg oxigénjét is magukhoz ragadják.

Davy ennyi külső sikerrel teljesen meg lehetett volna elégedve, azonban fürkésző elméje az áram hatásait mint ilyeneket is közelebbi vizsgálat alá vetette.

Mivel mindegyik szétbontásnál a negatív sarkon hidrogén, fém vagy alkáliák, a pozitív sarkon pedig oxigén vagy savak váltak ki, meg akarta tudni, vajjon az illető kiválások csak a sarkokon vagy pedig a szétbontandó test egész tömegében történnek-e? Az utóbbi esetben az egyik alkotórésznek a pozitív, a másiknak pedig a negatív sarkhoz kellene vándorolnia.

A kérdés eldöntésére egy edényt kénsavas nátrium oldatával, egy második edényt ibolyalével festett vízzel, s egy harmadikat tiszta vízzel töltött meg. A festett vizet tartalmazó edényt középsőnek téve, mind a hármat nedves aszbeszttel egymással vezető összeköttetésbe hozta, s rajtuk erős áramot

130

vezetett át. Ekkor az első edényben alkáli, a harmadikban pedig sav vált ki a nélkül, hogy a festett víznek színe megváltozott volna, tehát a középső edényen sav át nem mehetett.

Az áramnak e sajátságos hatása összhangban van a vízfelbontásnak Grotthus által 1803-ban felállított hipothézisével, mely szerint az áram megindulásának pillanatában a vízmolekulák oxigénes oldalaikkal a pozitív, hidrogénes oldalaikkal pedig a negatív sark felé fordúlnak; midőn pedig az áram már kering, a pozitív sark mellett levő vízmolekulának oxigénatómja kiválik, hidrogénatómja pedig a szomszédos vízmolekula oxigénatómjával egyesül; az utóbbi molekulának hidrogénatómja ismét a szomszédos molekula oxigénjével egyesül és így tovább, míg végre az utolsó vízmolekulának hidrogénatómja a negatív sarkon kiválik s ezután az egész folyamat újra kezdődik s addig tart míg az áram kering.

Miután Davy fölfedezései a chemiát rendkívüli mértékben gazdagították s további vizsgálatokra majdnem kiapadhatatlannak látszó forrást nyitottak, szívesen elnézzük, hogy Davy, fölfedezései messzeható következményeinek öntudatában, alaptalan konjekturákra vetődött, midőn a vulkános tüneményeket, a földrengéseket, a hullóköveket, a földkéreg képződését s hasonló kozmikus tüneményeket az elektromos elemzésnél kapott fémek szerepének tulajdonította. Utolsó művében (Consolation in travel) e merész hipothézist maga is visszavonta.

IV.
Az ammoniak-amalgám. - A chlór. - A gyémánt elégetése. - Biztosító lámpa.

Az elektromos elemzés módszere Davy kezei között a fölfedezések valóságos kincses bányája volt. A különböző fémek előállítását egy másik nevezetes találmány követte.

Davy a kénesőt konczentrált ammoniakoldattal érintkezésbe hozván, rajta az áramot keresztül vezette. Ekkor azt vette észre, hogy a kéneső az ammoniakot elnyeli, s mindamellett hogy az

131

elnyelt gáz súlya a kéneső súlyának csak mintegy 1/230 részét tette, a kéneső tömöttségének 3/4 részét elveszítette. Davy e kísérletből következtette, hogy az ammoniak a fémekkel az oxidokhoz hasonló vegyületeket alkothat.

A fémek előállítása az alkáliákból s a földekből erélyesen biztatta a chemikusokat, hogy az addig összetetteknek tartott testek elemeit vagy legalább is egyszerű vegyületeit kutassák. A savak gyökeinek kiválasztása eme vizsgálatok kiváló csoportja volt. Gay-Lussac és Thénard személyes tekintetekből ama nézetet fejezték ki, hogy az oxidált sósavat (chlórt) egyszerű testnek is lehetne tekinteni. Davy-t az ilyes tekintetek nem korlátozták; 1808-ban kimutatta, hogy a kálium, ha sósavval érintkezik, hidrogén-fejlődés kíséretében a kalium-chloriddal teljesen megegyező anyaggá változik. Mivel pedig az oxidált sósav a kálival egyesülve ugyanazt a vegyületet alkotja, a nélkül, hogy hidrogén, oxigén vagy más anyag kiválnék, Davy 1810-ben ama határozott meggyőződésre jutott, hogy az annyira komplikáltnak képzelt oxidált sósav egyszerű anyag, mely hidrogénnel egyesülve, a sósavat alkotja. Ez anyagnak, sárga színe miatt, chlorine nevet adott, mely név később a rövidebb chlór-ral cseréltetett föl.[439]

Lavoisier savnemző elmélete meg volt döntve, s ez által sok tünemény, melynek magyarázata rendkívüli nehézségekbe ütközött, teljesen érthetővé vált; nem lehetett többé kételkedni, hogy az égéshez, azaz a hő- és fénytünemények által kísért chemiai folyamokhoz nem kell szükségképen oxigén, s hogy savak (hidrosavak) és sók (haloid-sók) is képződhetnek oxigén nélkül. Azonban e világos és döntő tények daczára Lavoisier elméletének még mindig voltak hívei: újabb bizonyítéka annak, hogy a tekintélyekhez való ragaszkodást a tudományok roha-

132

mos haladása sem képes megingatni. Gay-Lussac-nak a jódra vonatkozó vizsgálatai nagyban előmozdították ugyan Davy nézeteinek elterjedését, de a régi elmélet mégis mintegy tíz évig tartotta magát.

A gyémántot Averani és Targioni égették el először (1694 és 1695-ben). E nevezetes kísérlet, melyet I. Ferencz császár 1751-ben kisebb gyémántdarabok összeforrasztása czéljából ismételtetett, a chemikusok figyelmét a Newton állítólagos sejtelmei daczára sem vonta magára. Tudományos szempontból csak 1766-ban ismételte Darcet e kísérletet s azt találta, hogy a gyémánt, porczellán-égető kemenczében (sőt tégelyekben is) izzítva, elillan, de midőn a kísérletet a párisi akadémia megbízásából újra végrehajtotta, azt tapasztalta, hogy a gyémánt, ha zárt edényben izzíttatik, változatlan marad. Macquer vette észre először (1771), hogy a gyémántot elillanásakor láng veszi körül s később Lavoisier és Cadet-vel együttesen kimutatta, hogy a gyémánt valóban elégethető anyag. Lavoisier 1773-ban több jeles chemikussal egyesűlve, a gyémántot kénesővel elzárt üvegharangban gyújtó üveg segítségével égette el s azt tapasztalta, hogy az égésnél szénsav fejlődik.

A gyémántot ezentúl a szénnel azonos anyagnak tartották, különösen amióta Smithson Tennant bebizonyította (1796); hogy egyenlő súlyú szénből és gyémántból ugyanannyi szénsav keletkezik. Az e tárgyra vonatkozó utolsó kísérletet Davy hajtotta végre Flórenczben; ugyanazt a gyújtó üveget használta, a melylyel a kísérletek 1694-ben hajtattak végre. Davy pontosan kimutatta, hogy egyenlő mennyiségű gyémánt, szén és grafit elégésénél ugyanannyi szénsav keletkezik, s hogy a gyémántból keletkező szénsav egészen tiszta és vízmentes, tehát a gyémánt nem tartalmaz hidrogént, mint ezt némelyek hitték.[440]

Davy chemiai egyéb vizsgálatai, melyeket tüzetesen ismer-

133

tetni czélunk nem lehet, rendkívül számosak. A foszfor-, kén-, fluór- és jód-vegyületekre, valamint a lángra, tehát a közvetetlen égésre vonatkozó vizsgálatait mellőzve, csak még biztosító lámpájáról akarunk szólani.

Régóta ismert dolog volt, hogy az aknák néha bizonyos gázokkal telnek meg, mely gázok lánggal érintkezve, ép oly hevesen elrobbannak, mint a hidrogénnek és a levegőnek keveréke. A fellingi kőszénbányákban 1812-ben borzasztó robbanás történt, melynek száznál több munkás esett áldozatúl s a mely mindenkit elriasztott a bányászatnak amúgy is terhes mesterségétől. Ez esemény után a bányatulajdonosok külön bizottságot alakítottak, melynek feladata volt, hogy hasonló szerencsétlenségek elhárítására óvószerekről gondoskodjék.

E bizottság Davy tudományától várt segélyt. A feladat megfejthetetlennek látszott: mindamellett hogy e veszélyes gázok a világosságot árasztó lánggal érintkeznek, az explóziót meg kell akadályozni! Azonban Davy a biztos siker reményével fogott a nehéz munkához. Először is tüzetesen megvizsgálta a robbanó gázokat; meghatározta, hogy mily arányban kell a levegővel keveredniök, hogy robbanás létrejőjjön. Ezután megvizsgálta, hogy mi módon lehet a lángok tovaterjedését megakadályozni s azt találta, hogy a lángok fémdrótokból készült sűrű szöveteken nem csapnak át, mivel e szövetek jó hővezetők lévén, a másik oldalukon levő gáz meggyújtására megkívántató hőt elvezetik.[441] Ez utóbbi találmánynyal a feladat meg volt fejtve: Davy a bányamécset drótszövettel övezte körül. A láng fölé egy platinadrót-spirálist függesztett, hogy abban az esetben, ha a lámpába behatoló gázok a lángot hirtelen kioltanák, a spirális továbbizzása által áraszszon annyi világosságot, melynél a bányászok elmenekülhessenek. Ez a lámpa feltalálása óta (1815) ezer meg ezer munkásnak életét mentette meg.

E fényes siker után Davy tekintélye oly magas fokra hágott,

134

hogy nem is hitték, hogy valamely feladat ő előtte megfejthetetlen volna; "nála úgy rendelték meg a találmányokat, mint másoknál valamely szerszámot."[442]

V.
Az elektromos oszlop elmélete. - Az elektromos fény. - Hőtani vizsgálatok.

Az elektromos oszlop Davy kezei között nem csak bizonyos kísérletek tételére szolgáló puszta eszköz volt, hanem mint fizikai készülék is már tudományos pályája elején alapos vizsgálatoknak tárgyává lett.

Az érintkezés-elméletnek hívei, hogy a különböző fémek érintkezésénél föllépő elektromosságnak különböző mennyiségeit érthetővé tegyék, azt a tételt állították föl, hogy az elektromosság mennyisége az érintkező fémek vezetőképességének különbségével arányos. Davy ezt a tételt az egész érintkezés-elmélettel együtt elvetette s a chemiait fogadta el. E tárgyra vonatkozó vizsgálataihoz külön telepet állított össze; ismételve végrehajtott kísérleteiből azt következtette, hogy az áram létrehozására két különböző fémnek érintkezése nem okvetetlenűl szükséges s hogy egy fémmel is lehet áramot előállítani, ha e fém egyik fölülete oly folyadékkal érintkezik, mely a fémet oxidálja, másik fölülete pedig egy másik folyadékkal érintkezik, mely a fémet nem oxidálja.[443] Davy ezek után az érintkezési elméletet tarthatatlannak képzelte. Hogy mit kell tartanunk az érintkezési és a chemiai elmélet fölött keletkezett vitákról, melyek mindamellett hogy kiváló fizikusok vettek bennük részt, eléggé meddőek valának, azt már Volta biografiájában terjesztettük elő.

Nicholson vette észre először, hogy valahányszor egy erős

135

telepnek záródrótja megszakíttatik, a megszakítás helyén mindannyiszor élénk szikra ugrik át. Ez a tünemény, melynek helyes magyarázata csak később találtatott meg, fölkelté Davy figyelmét. Kísérleteiből kiderült, hogy bármily erős légyen is a telep s bármennyire közelíttessenek is a záródrót végei egymáshoz, szikra még sem ugrik át; ha azonban az áram úgy szakíttatik meg, hogy a drót végei a megszakítás után egymáshoz igen közel maradnak, akkor nemcsak hogy egy szikra jő létre, hanem az elektromosság a megszakítás helyén át mint fényív folytonosan áramlik. E közben azt a tapasztalatot tette, hogy a fényív annál élénkebb s annál hosszabbra nyujtható, mennél könnyebben égnek el a fémek, melyekből a záródrót készítve volt. Ez a tapasztalat arra a gondolatra vezette őt, hogy czélszerű volna a fémeket szénnel helyettesíteni. Két, 3 cm hosszú és 4 mm átmérőjű szénpálczát egy 2000 elemből álló telep sarkaival drótokkal összekötött, s miután a pálczák csúcsait érintette, azokat lassan széthúzta. Most a fényív még akkor is megmaradt, mikor a széncsúcsok egymástól már 10 centiméternyire állottak el. Légritkított térben a kísérlet még jobban sikerült, 6 mm nyomásnál egy 18 cm hosszú bíborvörös lángot állított elő. Az így előállított fényívek intenzitása minden addig ismert fényforrásét fölűlmúlta.

Látjuk tehát, hogy az elektromos fény, mely messzire ható gyakorlati fontosságot a legújabb kor találmányai által nyert, a Davy találmánya, még pedig a szó szoros értelmében a legfényesebb találmánya. A vakító fényű lámpákat, melyek napjainkban a világító tornyokat, gyárakat, nyilvános helyeket stb. fényükkel elárasztják, a történelmi jog alapján épen úgy nevezhetnők Davy-lámpáknak, mint ama szerényebb fényű mécseket, melyek a bányamunkás élete fölött őrködnek.

Davy, ki minden munkájára az előretörekvésnek bélyegét sütötte, nem mulaszthatta el, hogy a hőelmélet vitás kérdéseinek tisztázásában közvetetlen részt ne vegyen.

Davy két téglaalakú jégdarabot, melyek a fagyópontnál

136

valamivel hidegebbek valának, vasrudakhoz erősített s e rudakat alkalmas gépezettel összekapcsolván, a jégdarabokat egymáshoz erősen dörzsölte. A kísérlet eredménye az volt, hogy a jég egészen elolvadt s a keletkező víz mérséklete egypár fokkal a fagyópont fölött állott.

Második kísérleténél a légszivattyú harangja alatt megindítható óraművet használt. Az óramű külső kereke egy vékony fémlaphoz dörzsölődött: a fémlap megmelegedett. Hogy bebizonyítsa, hogy a fémlap ezt a melegséget nem a környezettől vette, a készüléket egy zérus fokú jéglapra állította, melynek felső felületébe vésett csatornájába kevés vizet öntött s az óraművet a jéglappal együtt a légszivattyú harangja alá tette. Miután a harangból a levegőt teljesen eltávolította, az óraművet megindította s azt tapasztalta, hogy a fémlap most is megmelegedett, a nélkül, hogy a jéglapra öntött víz megfagyott volna, holott ha a gépezet a jégtől meleget vont volna el, a víznek meg kellett volna fagynia, mert a kísérlet ilyetén berendezése mellett a gépezet csakis a jégtől vehette volna melegét.[444]

Mit akart Davy e kísérletekkel elérni?

Rumford vizsgálataiból kiderült, hogy a mechanikai munka a hőnek majdnem kiapadhatatlan forrása, ha tehát a hő anyag volna, anyagot a semmiből lehetne teremteni, mivel a munka anyaggá nem változhatik. Azonban az anyagi hipothézis híveinek ez nem volt elég. Azt állították, hogy a súrlódásnál a testek oly fizikai átalakuláson mennek át, melynél fogva a bennük foglalt hő változatlan tömegüket magasabb hőfokra hevíti. E nézetet félig-meddig már Rumford is megczáfolta, azonban teljes megdöntése Davy-nek volt föntartva.

Davy első kísérletéhez semmi kétség sem férhetett. A jég fajheve csak félakkora mint a vízé: ha tehát a kaloristák nézete alapos lett volna, a súrlódásnál nemcsak hogy nem lett volna

137

szabad víznek keletkezni, hanem a jégnek még alacsonyabb mérsékletre kellett volna lehűlnie.

Davy első kísérletének eredménye oly döntő volt, hogy makacsság nélkül már senkisem állíthatta a fajhőnek csökkenését. Azonban az anyagi hipothézis hívei még mindig nem adták föl ügyöket s így okoskodtak: ha a testek fajheve nem csökken is, egyáltalában nincs kizárva az az eset, hogy a testek a környezettől hőt föl ne vegyenek, vagy ha a környezet még oly hideg volna is, a fejlődő hő forrása a levegővel való érintkezés, tehát az oxidáczió. Ez utóbbi két ellenvetés megdöntése volt a második kísérlet czélja. E kísérletnél a súrlódó testek oxigénnel nem érintkezhettek, de a környezettől sem vehettek föl hőt, mert ekkor a jéglapra öntött víznek meg kellett volna fagynia.[445]

Davy kísérletei - a mennyiben a vita kísérletileg egyáltalában eldönthető volt - az anyagi hipothézist teljesen megdöntötték. Hogy e hipothézis némely híve a régi nézetekhez még ezután is szilárdan ragaszkodott, ez az események további folyására befolyással már nem lehetett. Jóval fontosabb kérdés az, hogy a megdöntött elmélet romjain miféle új elmélet keletkezett, s hogy az új elmélet miképen állotta meg helyét a tapasztalással szemben.

Davy-nek, döntő kísérletei után, szükségképen a dolog elméleti oldalát kellett fejtegetnie. Ide vonatkozó kijelentései, melyekből Tyndall hőtani művében terjedelmes helyeket közöl,[446] tulajdonképen semmi újat sem mondanak. A hőmozgást illetőleg a Rumford álláspontján marad, mely álláspontban a még régibb mozgás-hipothézisekkel szemben csak annyiban van új fordulat, hogy az egy ellentétes hipothézis leküzdésére hasz-

138

náltatik föl; a mi pedig a hőmozgásnak mechanikai általánosabb jellemzését illeti, e tekintetben ismét Lavoisier álláspontján marad, illetve a Lavoisier-féle felfogást, mely minden ingadozása daczára nagyjában az anyagi hipothézisre támaszkodik, a mozgás-elmélethez közelíti. S mindamellett hogy Davy már egy határozott irány felé tartott, a hő hipothézises hatásformáiban épen úgy ingadozott mint Lavoisier. Elméletének szilárd magva abban a felfogásban rejlik, hogy a hőnek mint mechanikai hatónak mechanikai hatásaival szoros összefüggése van. Hogy a hő a molekulás vonzások ellenére a testek részecskéit távolítani törekszik s ennélfogva a hő mintegy mechanikai föltétele a halmazállapotnak, ez volt a leghelyesebb következtetés, melyet a hőnek mechanikai okokra visszavezető felfogásából vonhatott. Hogy aztán a szétválasztó törekvés "mozgás vagy rezgés" vagy pedig "taszító erő", ez már oly hipothézis, melynek a hő hatásformáihoz szükségképen köze nincs.

Mindezekből kitűnik, hogy az anyagi hipothézis helyére Davy sem tudott szilárd alapelveken nyugvó hőelméletet állítani, sőt a jelenlegi mechanikai hőelmélmélet közvetetlen előkészítéséhez sem járult, mert ez az elmélet nem a hőmozgás hipothéziséből vagy általában hipothézises elemekből, hanem a Lavoisier-féle égési elmélet fonalán keletkezett.

VI.
Davy hivatalai és kitüntetései. - Chemiai művei. - Utazásai. - Jelleme; halála.

Davy alig volt 23 éves, midőn tanári működését egy előkelő tudományos intézetnél megkezdé. Rövid idő alatt elért fényes eredményei megnyitották előtte a Royal Society ajtait: s már 1806-ban átvette e híres társaság titkári ügyeinek vezetését, 1820-ban pedig, Bancks halála után, az elnöki tisztségre választatott.

Hogy a külföld mily elismeréssel viseltetett Davy érdemei iránt, erről hangosan tanúskodik az a tény, hogy a franczia

139

Institut a galvanizmus fejlesztésére kitűzött díjat 1807-ben, tehát oly időben, midőn az angol-franczia háború a leghevesebben folyt, neki ítélte. Tíz év múlva ugyanez az intézet őt külső tagjává választotta. Davy kitüntetései ép oly arányban növekedtek mint tudományos érdemei. A siker, mely minden munkáját koszorúzta, személyes értékének öntudatát mindinkább érlelte, s nem is titkolta, hogy személyes tekintély és czímek után vágyódik. Először lovaggá, 1812-ben pedig baronetté neveztetett ki.

Davy a chemiát nemcsak a Royal Institutionben, hanem annak alkalmazásait a földmívelési intézetben (Board of agriculture) is tanította. Mezőgazdaságtani chemiája, az Elements of agricultural chemistry in a course of lectures for the Board of Agriculture 1813-ban jelent meg Londonban.[447] Ez a mű az addig megjelent e nembeli művek között első helyen állott s értékét még a későbbi időkben is sokáig föntartotta. Davy a mezőgazdaságtani chemiával már kora ifjúsága óta foglalkozott; első vizsgálata is a növények életműködésére vonatkozott. 1799 óta kimutatta, hogy a gabonaneműek, a sásfélék és a füvek epidermisében és rostjaiban kovasav van s egyszersmind kimutatta ez anyagnak szerepét; 1802-ben pedig kimutatta, hogy a trágyának leginkább termékenyítő alkotórészei egyszersmind a legillóbbak, s módját találta, hogy miként lehet ez alkotórészeket megkötni. Általános chemiai műve Elements of chemical Philosophy, Lond. 1812. czím alatt jelent meg.

Davy 1812-ben tanári állomásáról lemondott. Ez évben nőül vette Apreece gazdag özvegyét s ez idő óta a kontinensen gyakori utazásokat tett. 1813-ban Napoleon császárnak kivételes engedélye alapján utazott Francziaországon keresztül 1818-ban az uralkodó herczeg (a későbbi IV. György) megbízásából Nápolyba utazott. A herczeg a Herkulanumban talált kéziratok

140

iránt különösen érdeklődött, s azok kigöngyölítését Davy tudományától várta; azonban a kigöngyölítés a tekercsek megkeményedése miatt nem sikerült. Utazása még sem maradt tudományos eredmény híján: a régi falfestmények néhány lekapart darabját elemezvén, kimutatta, hogy az ókori festők majdnem ugyanannyiféle festéket használtak mint a jelenkoriak, s hogy e festékek is az ásványországból vétettek s kifogástalan módszerek szerint készíttettek. A Vezuv közelsége alkalmat adott neki, hogy a vulkáni tüneményeket megfigyelje s ezekről, valamint a földgömb kezdeti állapotáról új nézeteket állítson föl.

Davy egyéniségében sok oly vonást találunk, melyekkel a közfelfogás honfitársait - persze sokszor a kellő motívumok nélkül - fölruházza. A laboratoriumon kívüli foglalkozások között, különösen élete vége felé, legkedvesebb volt előtte a horog-halászat és vadászat. Midőn halászni ment, tetőtől-talpig zöld ruhába öltözött, hogy a mint ő maga egészen komolyan mondá, a parti növények között a halak előtt kevésbbé föltünővé váljék. Ellenben midőn vadászni ment, tetőtől-talpig vörösbe öltözött. A horog-halászatról külön munkát is írt eme czím alatt: Salmonia or days of fly-fishing, in a series of conversations, London, 1823.

Már mondottuk, hogy Davy gyermekkorában különös szeretettel foglalkozott a költészettel. Költői hangulatát mindvégig megtartotta. E jellemvonása élénken nyilatkozik utolsó műveiben, melyekben a természet szépségeit írja le, vagy pedig metafizikai spekulácziókba mélyed. Sőt midőn szelleme alkotó-erejének teljes birtokában volt, még ekkor is kirítt a chemikusból a poéta; iratai némelykor a tárgyalt tudományos kérdésekkel össze nem hangzó virágos stílusban vannak tartva; ugyanez áll előadásairól is; egyik hallgatója csak azért járt el azokra, hogy metafora-gyűjteményét gazdagítsa. Ezek után azt hihetnők, hogy a poézissel benső összefüggésben lenni látszó szépművészetek iránt is különös hajlama volt: azonban a zene, a műfestés és szobrászat remekei reá semmi hatással sem voltak; a muzeu-

141

mokat meglátogatta ugyan, de csak azért, hogy elmondhassa, hogy ott volt.

Davy egészsége már kevéssel 1818 után hanyatlani kezdett. Olaszországot még két ízben látogatta meg s Flórenczben és Rómában hosszabb ideig tartózkodott, remélve, hogy állapota jobbra fog fordúlni; azonban a várt javulás nem következett be. Szellemi tevékenysége, persze most már egészen más irányzatban, testi szenvedései daczára élénk maradt. Utolsó művében, mely Consolations in Travels or the last days of a philosopher London, 1830. czím alatt csak halála után jelent meg, s a melyet biografusai egy elaludni készülő fáklya utolsó lobbanásának és a haldokló Plato művének neveztek, már a tudomány általános kérdéseivel, az emberi nem haladásával, a csillagok rendeltetésével s hasonló dolgokkal foglalkozik.

Davy 1829-ben vissza akart térni hazájába, azonban alig hogy Genfbe érkezett, rövid szenvedés után máj. 29-én neje és John öcscse karjai között, 51 éves korában, elhunyt.

Sírját, mely a genfi temetőben a M. A. Pictet-é mellett van, egyszerű kő jelzi, Spero fölirattal. Ez volt a haldoklónak utolsó szava. Davy neje, férje emlékét megörökítendő, a genfi akadémián alapítványt tett, a melynek kamatai minden 10 év után a legjelesebb chemiai vizsgálatok jutalmazására fordítandók. Davy-nek John nevű öcscse az angol hadseregben orvos s 1814 óta a Royal Society tagja volt s szintén chemiai vizsgálatokkal foglalkozott. John a bátyja értekezéseit (számra nézve mintegy ötvenet) és nagyobb műveit összegyűjtötte és kiadta: The collected Works of Sir Humphry Davy, London 1839-41, 10 kötet.

Irodalom

The annual Biography and obituary

, Lond. 1830.

G. Cuvier, Éloge de S. H. Davy, Mém. de l'Institut, XII. 1830 és Revue de Paris, 1832, decz. füzet.

John Davy, Memoirs of the life of S. H. Davy, London, 1830.

Ashton, Life of S. H. Davy, London, 1821, 2 köt.

Revue encyclopédique

, XLII. 1829.

Kirelwsky, Histoire des Législateurs chimiques, Francf., 1845.

J. A. Paris, Life of S. H. Davy, Lond., 1881.

Collected Works of S. H. Davy

. az 1-ső kötetben.

142

WOLLASTON

William Hyde Wollaston 1776 aug. 16-án East-Derehamban (Norfolkshire) született. Atyja, Francis Wollaston, először east-derehami, azután chislehursti, végre pedig londoni lelkész, a Royal Society tagja s a tudományokban, különösen pedig az asztronómiában jártas férfiú volt. Asztronómiai művei közül némelyek nagy hírre vergődtek.

Francis Wollaston, ki 1815-ben 84 éves korában halt meg, tizenhét gyermekkel volt megáldva; ezek között a mi Wollaston-unk a második volt. Legidősebb fia, Francis John Hyde, ki szintén lelkész és a Royal Society tagja volt, meteorológiai észleletei által tűnt ki.

Látjuk, hogy Wollaston már gyermekkorában tudományos körbe jutott. Első tanulmányait a cambridge-i Cajus College-n végezte; ezután az orvosi pályára készült. Az orvosi diplomát 1793-ban nyerte el.

Wollaston mint gyakorló orvos először Bury St. Edmondban működött; később Londonba ment, de az orvosi praxissal már 1800-ban félbenhagyott, hogy ezentúl mint magánzó kizárólag a tudományoknak éljen. Ez elhatározásának okát némelyek annak tulajdonítják, hogy orvosi működése szerényebb körben mozogván, ambícziójának nem felelt meg, s midőn a londoni Szt. György-kórház főorvosi állomására pályázott, mellőztetett s helyette egyik vetélytársa, Pemberton neveztetett ki, a mi annyira bántotta, hogy az orvosi pályáról véglegesen

143

lelépett. Bármi lett légyen is a lemondás oka, az a tudományra nézve mindenesetre haszon volt, mert ez időtől fogva hajtotta végre nagyszámú kísérleteit, melyek a fizikát és chemiát nagyon értékes eredményekkel valának gazdagítandók. A pályaváltoztatás Wollaston-ra nézve még tetemes anyagi haszonnal is járt, mivel találmányai gazdag jövedelméből nemcsak hogy kényelmesen megélhetett, hanem még tetemes vagyont is szerezhetett, mi által ismét képes volt nagykiterjedésű vizsgálatainak költségeit fedezni.

Wollaston tudományos műveit az eredmények szigorú szabatossága jellemzi. Az eredmények gyakorlatias értékesítésére kiváló gondot fordított, de nem gondolt azok rendszeresítésével vagy elméleti fejtegetésével. Kortársai gyakran panaszkodtak, hogy találmányait elrejti vagy hozzá nem férhetőkké teszi, de e panaszok inkább Wollaston tartózkodó modora miatt keletkezhettek, mert vizsgálatainak eredményeit rendszerint nyilvánosságra hozta; magában a Phil. Transacions-ben 38 értekezést tett közzé s egyetlen egy találmányáról sem lehetne elmondani, hogy az utókorra nézve elveszett volna. Azon leszünk, hogy e találmányok legnevezetesebbjeit a következőkben megismertessük.

A platina-kovácsolás Wollaston gyakorlati találmányai között a legfontosabb. Az a szívósság, melylyel a platina minden alakításnak ellenállott, e fontos anyag használatát majdnem lehetetlenné tette. Wollaston eljárása abban állott, hogy az izzó fémet izzó ezüstlemezhez forrasztotta s ezután a tömegnek a kívánt alakot adta s végre az ezüstöt salétromsavval eltávolította. Emez eljárás szerint hajszálnyi vékonyságú platinadrótokat készíthetett. Mivel e találmány igen sokat jövedelmezett, nem csoda, hogy akadtak olyanok, kik Wollaston eljárását egészben vagy részben a magukénak vallották. Thomas Cock nevű fémgyáros azt állította, hogy Wollaston az eljárás elvét tőle tudta meg. Wollaston elég szerény volt, hogy megengedje, hogy az eljárás elvét talán mások is fölismerték, de egy-

144

szersmind utalt arra a körülményre - melynek az ilyen esetekben döntő fontossága van - hogy ő volt az első, ki az eszmét megvalósította. A platina-kovácsolásnak eredménye, hogy csak a legfontosabbat említsük, az volt, hogy ez anyagból nagy üstöket lehetett készíteni, a melyekben a kénsav konczentráltatott. Ily nagy üstöket Sandmann chemiai gyárában használtak először.

Wollaston vizsgálta meg először a platinának a többi fémhez való rokonságát, minek kapcsolatában két új fémet, a palládiumot és rhodiumot, fedezte föl. Különben e fémeket vele majdnem egyidejűleg (1804 vagy 1805-ben) Tennant is fölismerte. Wollaston 1809-ben kimutatta, hogy a tantálium, a melyet új fémnek tartottak, azonos a Hatchett által nem rég feltalált kolumbiummal. A chemiában még kiváló érdemeket szerzett a határozott súlyviszonyok és a többszörös arányok elméletének fejlesztése által.[448]

Wollaston a fény visszaverődésének egyszerű törvényére egy szögmérő műszert (goniométer) alapított.[449] E műszer segítségével a testek síma lapjainak hajlás-szögei ép oly egyszerűen mint a milyen pontosan meghatározhatók, minélfogva e műszer a krisztallografia fejlődésére a leghathatósabb befolyással volt. Különben megjegyzendő, hogy Wollaston e műszerrel csak a Lambert eszméjét valósítá meg.

A fény teljes visszaverődésének szintén egyszerű elve alapján Wollaston a róla elnevezett világos kamarát (camera lucida) szerkeszté. E rendkívül egyszerű eszköz segítségével a tárgyakat a kevésbbé gyakorolt rajzoló is a legnagyobb szabatossággal lerajzolhatja; ugyancsak evvel a készülékkel a mikroskópban látott képeket papirra vethetjük.

Wollaston a fény teljes visszaverődését még egy másik szempontból is értékesítette. A teljes visszaverődés egy és ugyan

145

azon anyagra nézve állandó beesés-szög, az úgynevezett határszög alatt következik be, s e szög és az illető anyag törés-mutatója között igen egyszerű összefüggés van. Ez összefüggés alapján Wollaston meghatározta a különböző anyagok törés-mutatóját. A fénysugarakat egy derékszögű és egyenszárú prizma egyik befogós lapjára vettette; a megtört sugarak az átfogós lapon teljes visszaverődést szenvedtek s a másik befogós lapon át újra megtörettek. E berendezésnél csak a prizmára eső sugarak beesés-szögét kell megmérni, és e szögből a törés-mutató számítás útján meghatározható.

E módszer termékenysége azonnal szembe tűnik, ha meggondoljuk, hogy a határszög megváltozik, ha a prizma átfogós lapja nem levegővel, hanem a prizmánál kisebb, de a levegőnél nagyobb törékenységű más anyaggal érintkezik. Ha tehát a prizma törés-mutatója már meg van határozva, akkor a jelzett eljárás segítségével más anyagok törés-mutatója is meghatározható. S valóban, Wollaston ugyanavval a prizmával számos anyag törés-mutatóját határozta meg. Sőt azt tapasztalta, hogy a határszög akkor is megváltozik, ha a prizma átfogós lapja átlátszatlan anyagokkal érintkezik, a mi módot nyújtott arra, hogy az átlátszatlan anyagok törés-mutatóját is meghatározza. Ez paradoxnak látszik ugyan, de épen a határszög megváltozása jogosít föl bennünket arra, hogy az átlátszatlan anyagoknak is tulajdonítsunk bizonyos törést, annyival is inkább, mivel elegendő vékonyságú lemezek alakjában az átlátszatlan testek is átlátszók.

Wollaston a kettős törésnek a fizikusok által rég elhanyagolt tüneményeit is tanulmányozta s a teljes visszaverődésen alapuló módszerével a Huyghens-féle alaptörvényeket kísérletileg bebizonyította[450] s vizsgálatai közben a mészpátban látható szingyűrűket találta föl.[451]

Egy másik nevezetes tünemény is Wollaston szemei előtt

146

tárult föl először. A nap színképét vizsgálgatván, észrevette, hogy az nem folytonos, hanem néhány sötét csíkkal át van hasgatva (Phil. Trans. 1802). Azonban e tüneménynek, valamint a mészpát gyűrűinek pontosabb megfigyelése másoknak volt fentartva.

Wollaston jégtartó (kryofor) nevű készülékével megmutatta, hogy a párolgáshoz megkívántató hő elvonása által a vizet meg lehet fagyasztani a nélkül hogy közvetetlenűl hűtenők.[452]

Wollaston észrevette, hogy a Volta oszlopa úgy eredeti alakjában mint edényes elemekből összeállított telep alakjában az áram keringése ellen nagy ellenállást fejt ki. E bajt elhárítandó, az egyes elemekhez sík czinklapokat vett, s ezeket kétszer akkora rézlapokkal oly formán vette körül, hogy a rézlapokat a közepükön visszahajtotta, tehát a czinklap két párhuzamos rézlap között függött. Ez az átalakítás számos módosításra adott alkalmat, mi által e nevezetes készülék mindinkább hatásossá vált. Wollaston is elvetette az érintkezéselméletet, sőt még a dörzsölésbeli elektromosságot is tisztán chemiai hatásoknak tulajdonította.

Wollaston kiváló gondot fordítván a pontos meghatározásokra, a chemiai elemzés módszereit is tökéletesbítette. A fizikát eleintén csak mint experimentátor művelte s mint ilyen a fizikai vizsgálatokban ép oly finom érzéket tanusított mint a chemiaiakban. Optikai vizsgálataira később tett mathematikai tanulmányai képesítették. Azonban az egyes kísérleti tények elméleti összefűzésében mindig nagyon óvatos volt s az általános következtetéseket, a mennyire csak lehetett, kerülte. A tudomány fejlesztése érdekében igen sokat tett ugyan, de arra a tudományos magaslatra, melyen nagyhírű kortársai állottak, nem bírt fölemelkedni. A mi azonban tudományos működésének anyagi sikerét illeti, e tekintetben kortársait jóval túlhaladta. A platina-kovácsolásból évenként 30,000 font sterling jövedelme volt.

147

Idejével nagyon gazdálkodott s minden pillanatot felhasznált, hogy a kísérleti módszereket tökéletesbítse. Szelleme még halálos ágyán is, a legnagyobb szenvedések közepette tevékeny volt: akkor diktálta le az addig ki nem adott találmányainak egy részét. Említettük már, hogy Wollaston találmányait nem titkolta; azonban annál nagyobb féltékenységgel őrizte kísérleti módszereit és laboratóriumát. Ez utóbbi házának legfélreesőbb részében volt elhelyezve s abba senkit sem eresztett be. Történt egyszer, hogy egyik látogatója a laboratórium őrizetével megbízott szolga távollétében e tudományos szent helybe tévedett. A mint Wollaston őt megpillantotta először hallgatott, azután pedig egész komolyan ezt a kérdést intézte hozzá: "Látja-e ön azt az üstöt?" - "Igen," felelé a látogató. - "Akkor üdvözölje alázatosan, mert legyen meggyőződve, hogy most először és utoljára látta."

Bármennyire féltette is tudományát és laboratóriumát, más tekintetben annál bőkezűbb volt. Munkái igen sokat jövedelmeztek, de még sem annyit, hogy fösvénynyé lett volna. Egyik barátja anyagilag tönkre menvén, egy közigazgatási hivatal elnyeréseért folyamodott s nagyobb siker érdekében pártfogását kérte ki. Wollaston a kérelmét megtagadta ugyan, de e helyett barátjának 10,000 font sterlinget küldött, mely összeg jóval meghaladta a kért hivatal értékét.

Wollaston már 1798-ban a Royal Society tagjává választatott. Később e társaság titkárává s erre egy pár év mulva (1820-ban) elnökévé választatott. Ezen kívül tagja volt az Astronomical Societynek és a Board of Longitudenek.

Wollaston 1828 decz. 22-én halt meg. Utolsó kívánságához képest minden pompa nélkül temettetett el a chislehursti temetőben. Halála előtt a Royal Society-n 10,000 font sterling alapítványt tett olyanok segélyezésére, kik fizikai vizsgálataikban anyagi segélyre szorúlnak.

Irodalom

Memoirs of the Royal Astronomical Society,

London, 1822-62.

Biogr. universelle.

148

DULONG

I.
Dulong ifjúsága és tanulmányai. - Chemiai munkái.

Pierre Louis Dulong 1785 febr. 12-én Rouen-ban, Corneille és Fontenelle szülőföldjén született. Szülei szegények valának. Atyját 4 éves korában elveszítvén, nevelésének gondjai anyjára súlyosodtak, a ki e gondokat csak néhány távoli rokon segítségével viselhette.

Dulong pályafutásának kezdete nehéz időkbe esett. A forradalom épen kitörőben volt, a kollégiumok és líczeumok, melyeket rendszerint papok vezettek, zárva voltak. Dulong szegényes községi iskolára szorúlt. Miután az elemieket, melyeket ilyen iskola nyújthat, elsajátította, saját erejéből kellett felküzdenie magát arra a fokra, melyet a politechnikai iskolába felveendő ifjaktól megkívántak. Dulong minden segítség nélkül elsajátította a megkívántató előismereteket; a fölvételi vizsgálatot kiállotta s 16 éves korában ama híres iskolának növendéke volt.

Dulong oly hévvel fogott a tanuláshoz, hogy a második évfolyam végével a sok dologtól beteg lett s tanulmányait félbe kellett szakítania.

A mint egészsége helyre állott, súlyos anyagi viszonyainak nyomása alatt megkezdett tanulmányait abba hagyta s az orvosi pályára szánta el magát. Akkoriban e pályára rövid idő alatt s a legkevesebb fáradsággal lehetett előkészülni, már pedig

149

Dulong-nak az volt a főczélja, hogy mentül rövidebb idő alatt kenyérkeresethez jusson.

Dulong az orvosi oklevelet nemsokára elnyervén, azonnal az orvosi praxis terére lépett. Mivel takarékosságból Páris legszegényebb negyedében ütötte föl tanyáját, betegei is mindannyian a szegény osztályból valók valának, s mivel mindemellett betegeit a leggondosabb bánásmódban részesítette, azok folyvást nagyobbodó számmal sereglettek hozzá. Dulong lelkiismeretéhez nem férő dolognak tartotta, hogy betegei számára olyan orvosságokat rendeljen, melyek a mellett hogy nagyon költségesek, esetleg talán nem is használtak volna, miért is az orvosságokat maga vette meg s a szűkölködők között ingyen osztotta szét.

E nagylelkű eljárásnak az lett a következménye, hogy anyagi helyzete nem jobbra, hanem még rosszabbra fordúlt, elannyira, hogy végre az orvosi praxissal fölhagyott s hazájába tért vissza.

Itt eleintén botanikával foglalkozott s Normandiának flóráját tanulmányozandó, sok kirándulást tett. Azonban az akkori élénk szellemi mozgalom csakhamar eltéríté a botanika csendes tudományától. Legélénkebb volt a mozgalom a chemia körében; nem csoda tehát, ha ez a rohamosan fejlődő tudomány Dulong-ra kiváló vonzalmat gyakorolt; a botanikusból chemikus lett, olyan chemikus, kinek a chemia ujjáalkotásában dicső része van.

Dulong alig hogy a Collège de France-ba Thénard, Fourcroy utóda mellé mint praeparator belépett, máris egypár jelentős vizsgálattal tünteté ki magát. A kezdő chemikusból csakhamar ügyes analizátor lett; az oldható és az oldhatatlan sók szétbontásával, a foszfornak oxigénvegyületeivel és a chlórnitrogén feltalálásával az új tudomány történetében díszes helyet vívott ki magának.

A chlórnitrogén feltalálása (1811 okt. hóban) majdnem hogy a feltaláló életébe került. Dulong meleg szalmiakoldatba

150

chlórt vezetett s a veszélyes anyag cseppekben vált ki. Tudva van, hogy a chlórnitrogénnek bizonyos anyagokkal való érintkezése elegendő, hogy a leghevesebb robbanással járó bomlás létrejjön; nem kell tehát csodálkoznunk, hogy a feltaláló, az új anyag veszélyes természetét még nem ismervén, szerencsétlenül járt. A robbanás oly heves volt, hogy a laboratóriumban levő majdnem valamennyi készülék összetörött, Dulong pedig egyik szemét és két ujját veszíté. Azonban e veszélyes sérülések nem riasztották vissza, mert a mint fölépült, ismét hozzáfogott a chlórnitrogén megvizsgálásához, míg végre a veszélyes anyag urává lett.[453]

1815 és 1816-ban a nitrogénnek és a foszfornak oxigén vegyületeit vizsgálta meg. Addig a foszfornak csak két oxigén vegyületét ismerték, Dulong még két újat talált föl.

II.
Dulong és Petit. - A testek kiterjedése és kihűlése.

Dulong miután a chemiát már szép eredményekkel gazdagította volt, a fizikával tüzetesebben kezdett foglalkozni. Munkái, melyek egyrészt a fizikai elméleteket gazdagították, másrészről pedig gyakorlati igényeknek feleltek meg, sohasem fognak elévülni. A tudomány haladásával Dulong egyik-másik módszere javításokon és átalakításokon ment ugyan át, de első szerzőjüknek alapgondolatán mit sem lehetett változtatni. Fizikai munkái nem sokoldalúak s majdnem mindannyian a hőtanhoz tartoznak. De épen az által érhette el azt, hogy a hőtant oly tényekkel gazdagította, melyek nélkül a fizikának ez az ága mindvégig hézagos maradt volna.

Dulong kísérleteinek jelentékeny részét Petit-vel szövetkezve hajtotta végre. Fájdalom, e nemes szövetségnek rövid idő

151

mulva véget vetett Petit-nek kora halála. E veszteség nagyságát csak akkor ítélhetjük meg, ha a két tudós által elért eredményeket szemlélve, elgondoljuk, hogy egyesült munkájuk még mennyi jeleset termelhetett volna.

Alexis-Therèse Petit 1791 okt. 2-án Vesoulban született és 1820 jun. 21-én, tehát 29 éves korában, Párisban halt meg. Első ismereteit a besançoni iskolában szerezte, s 16 éves korában a politechnikai iskolába vétetett föl; tanulmányainak befejeztével azonnal az analízis repetítorává neveztetett ki. 1810-ben a fizika repetítorává s a Bonaparte-líczeumon ugyane tudomány tanárává lett; 1815-ben pedig a politechnikai iskolát reorganizáló bizottságba neveztetett ki. Rövid, de eredményekben gazdag életének mellbetegség vetett véget.

A két fizikus első munkája a testek kiterjedésére vonatkozott.[454] A szilárd testek kiterjedését közvetetlen lemérés által határozták meg, azonban módszerük legalább is egy anyag kiterjedésének előzetes ismeretét tételezte föl. Eljárásuk hasonló volt Ramsden-éhez (1784), csakhogy az utóbbié nem tételezi föl valamely anyag kiterjedésének előzetes ismeretét.

A folyadékok kiterjedésének mérésére annak előtte a dilatométer használtatott: egy hosszú és szűknyakú lombikban a kiterjedés közvetetlenűl méretett le s az eredményt csak az edény kiterjedése miatt kellett kijavítani. Ez a módszer, melyet a kéneső kiterjedésére Cavendish, Lavoisier és Laplace használtak, igen egyszerű ugyan, de nem pontos. Dulong és Petit egészen más útat követtek. A hidrostatikának ama tételéből indúltak ki, hogy a közlekedő edényekben a különböző sűrűségű folyadékok egyensúlyban vannak, ha magasságaik fordított viszonyban vannak sűrűségeikkel. A kénesőt igen szűk csővel közlekedő két csőalakú üvegedénybe

152

öntötték; az egyik edényt olvadó jéggel, a másikat pedig forró vízzel vették körül. A kéneső különböző mérséklete miatt sűrűsége is megváltozott, tehát a közlekedő edény két szárában különböző magasságokban állott. Mivel e magasságok a kéneső sűrűségével fordított, tehát térfogatával egyenes viszonyban vannak, a kéneső kiterjedése a magasságok különbségéből kiszámítható. Dulong és Petit a kivitelnél igen nagy gondot fordítottak a kéneső mérsékletének pontos meghatározására s ezért a közönséges kénesőhőmérőkön kívül még a léghőmérőt s az általuk feltalált súlyhőmérőt használták. Regnault e módszert később módosította s a kéneső kiterjedését rendkívüli pontossággal határozta meg.

Ha valamely folyadék kiterjedése már ismeretes, akkor az edény kiterjedése a benne levő folyadék látszólagos kiterjedéséből pontosan meghatározható. Dulong és Petit ezen az úton az üveg kiterjedését kénesővel határozták meg s egyszersmind kimutatták, hogy az üveg magasabb mérsékleteknél erősebben terjed ki. Midőn pedig már az üveg kiterjedését pontosan ismerték, más szilárd testek kiterjedését is meghatározták. A megvizsgálandó testeket egyik végén beforrasztott üvegcsőbe tették, a cső másik végét hajcsővé kihúzták s az egészet kénesővel megtöltötték. A készülék összes súlyából a megvizsgálandó testnek és az üvegnek súlyát levonván, a kéneső súlyát kapták. Ha most az egész készülék bizonyos fokra hevíttetett, a szűk csövön a kéneső egy része kifolyt, a kifolyt kéneső súlyából s az üveg és kéneső ismeretes kiterjedéséből az illető test kiterjedése is meg volt határozható.

Dulong és Petit emez eljárásai világosan mutatják, hogy a kísérleti vizsgálatok szabatosításában mennyi kölcsönösség rejlik.

A testek kiterjedésére vonatkozó vizsgálataikat még be sem fejezték s máris egy nem kevésbbé fontos másik feladat megfejtéséhez, a kihűlés törvényeinek levezetéséhez fogtak. Ide

153

vonatkozó dolgozatuk,[455] mely 1818 márcz. 16-án az akadémia díját nyerte, a kísérleti fizikai vizsgálatok mintaképének tekinthető.

Eljárásuk a következő volt. Állandó mérsékletű olajjal megtöltött rézkádba belső fölületén jól bekormozott ballont tettek: a ballonnak a kádból kinyúló nyakára köszörült üveglapot illesztettek. E lapnak közepe át volt lyukasztva, hogy azon hőmérőt lehessen keresztül dugni; az üveglapra még egy csappal ellátott üvegharangot állítottak, hogy esetleg az egész készülékből a levegőt ki lehessen szivattyúzni. A megvizsgálandó test a hőmérő golyója volt, mely épen a ballon közepéig ért; a kihűlés gyorsaságát a kísérlet előtt megmelegített hőmérő közvetetlenül megmutatta.

E készülékkel a kísérletet minden lehető módon variálták; máskülönben egyenlő körülmények között megváltoztatták a hőmérő golyójának tartalmát, fölületét (a mint ezt korommal, ezüsttel stb. bevonták); megváltoztatták az olajfürdő mérsékletét, vagyis a mérsékleti túlmányt, végre a ballont különféle gázokkal töltötték meg. E változtatások sorozata által minden befolyás figyelembe vehetövé vált.

Ezek után az előbbeni kísérlet-sorozatokat légüres térben hajtották végre, ez volt kísérleteik második főrésze. A kísérletek első sorozata a sugárzás és vezetés okozta kihűlés törvényeit, ellenben a második sorozata csak a sugárzás okozta kihűlés törvényeit állapította meg. Könnyű belátni, hogy e kísérletek mind a két sorozata által a vezetés okozta kihűlés is meg volt határozható. Hogy a kísérleti sorozatokból a kihűlési törvényeket absztrahálhassák, jelentős előzetes munkát kellett végrehajtaniok, azaz egy képletet kellett felállítaniok, mely a kihűlést csupán az idő függvényében fejezi ki. Eleintén Newton kihűlési törvé-

154

nyét használták (mely törvényen Fourier hőelmélete is alapszik), azaz föltették, hogy ha az idő számtani sor szerint növekszik, a testek mérsékleti túlmánya mértani sor szerint fogy. Azonban csakhamar észrevették, hogy e törvény, különösen a nagyobb mérsékleti túlmányoknál nem alkalmazható, minélfogva egy másik, kissé komplikáltabb képletet állítottak föl, mely azonban képes volt a kísérleti eredményeket visszaadni.

A kísérleti eredmények azt mutatták, hogy ha a kihűlő testnek méretei vagy anyaga (a hőmérőgolyó beltartalma) változnak meg, akkor a kihűlés törvényét kifejező képletnek csak az állandói változnak meg, tehát maga a törvény változatlan marad. Ellenben, midőn a kihűlő fölület változott meg, maga a törvény is lényeges módosulásokat szenvedett.

Ezek után meghatározták az alakját ama függvénynek, mely pusztán a sugárzás okozta kihűlést fejezi ki; a függvény állandóit ismét a kísérleti eredményekből számították ki. Végre az első kísérleti sorozat eredményeiből levonván a második sorozat eredményeit, meghatározták a hővezetés befolyását s itt arra a nevezetes eredményre jutottak, hogy a vezetés okozta kihűlés sebessége független a testek fölületétől; ha tehát a kihűlés-törvény az első kísérleti sorozatnál a fölületek megmásítása miatt megváltozott, ez csakis a sugárzásnak tulajdonítandó.

Dulong és Petit képletei egészen szabatosak azokra a mérsékleti hatásokra nézve, melyek között a kísérletek végrehajtattak. Azonban ők nem vették figyelembe a testek alakját, pedig Péclet kimutatta, hogy a kihűlés sebessége eme tényezőtől is függ; továbbá nem vették figyelembe azt, hogy a különböző törékenységű hősugarak mennyisége a mérséklettől különböző törvények szerint függ. Már pedig a Dulong-féle kihűlési törvények abból az alapföltevésből indúlnak ki, hogy a kihűlő test kilövelte sugarak s a lombik falazata által visszalövelt sugarak egyneműek, tehát a mind a két esetben kisugárzott hő a

155

mérsékletnek ugyanaz a függvénye. Dulong és Petit törvényeit tehát úgy kell tekintenünk, mint igen szabatos tapasztalati törvényeket, melyek eredeti értelmükben lesznek használandók mindaddig, míg a különböző törékenységű sugarak sugárzási törvényei kellőleg tanulmányozva lesznek.

III.
A szilárd testek és a gázok fajheve. - Dulong és Petit törvénye.
- A gázok hirtelen térfogat-változására vonatkozó törvény.

Dulong és Petit mutatták meg először, hogy a szilárd testek fajheve nem állandó, azaz hogy a hőmennyiségek, melyek ugyanazt a testet 0°-ról 1°-ra, 49°-ról 50°-ra, 99°-ról 100°-ra stb. hevítik, egymástól különböznek. Kísérleteiknek hat fémet vetettek alá s mindegyiknél tapasztalták, hogy magasabb mérsékleteknél a fajhő nagyobbodik, hasonló eredmény mutatkozott az üvegnél is. Később Regnault Dulong és Petit észleleteit megerősítette s a fajhő növekedését a folyadékoknál is kimutatta.

A Dulong és Petit által bebizonyított tény abban leli magyarázatát, hogy a magasabb mérsékleti határok között a hőnek nem csupán melegítő szerepe van, hanem a testek molekulás szerkezetét is megváltoztatja, a halmazállapotot lazítja, tehát az olvadásra, illetve a forrásra mintegy előkészíti. Miután Regnault és más experimentátorok még azt is kimutatták, hogy ugyanannak az anyagnak ugyanazon mérsékleti határok között különböző fajheve lehet, a szerint a mint molekulás szerkezete változik, általában be volt bizonyítva, hogy a fajhő nem állandó, hanem a testek mérséklete vagy molekulás szerkezete szerint változik.

A gázok fajhevének pontos ismerete a hőelmélet fejlődésére kiváló befolyást vala gyakorlandó. A gázok mechanikai szerkezete a legegyszerűbb, a nyomás, mérséklet- és térfogat-változások egyszerű és biztos törvényeknek vethetők alá s ez oknál fogva

156

könnyű átlátni, hogy az ily testek melegítés-viszonyai a fizikusokat mindenkor kiválóan érdekelték.

Ha valamely gázt melegítünk, ez erősen kiterjed; azonban a kiterjedés ereje nem oly nagy, hogy a gáz kiterjedését meg ne lehetne akadályozni. Tehát két esetet kell szem előtt tartanunk: a gáz a melegítésnél szabadon kiterjedhet, tehát feszítő ereje állandó; vagy pedig kiterjedését megakadályozzuk, tehát térfogata állandó. Könnyű átlátni, hogy a két esetben ugyanazon mennyiségű gáznak különböző mennyiségű hőre van szüksége, hogy mérséklete egy fokkal emelkedjék, vagyis a gázoknak két fajhevük van, az egyik állandó feszítő erőre, a másik pedig állandó térfogatra vonatkozik. Efféle megkülönböztetést a szilárd és folyós testeknél nem kell tennünk, mert a hő okozta térfogati növekedésük aránylag igen csekély.

A gázok fajhevére vonatkozó legrégibb kísérleteknél a feszítő erő mindig állandónak vétetett. Lavoisier és Laplace jégkalorimétert használtak, melynek belsejében a megvizsgálandó gázokat kigyódzó csöveken át vezették. Clement és Desormes hasonló eljárást követtek. Leslie a levegő és a hidrogén fajhevét meghatározván, arra a következtetésre jutott, hogy e két gáz egyenlő térfogatának ugyanaz a fajheve van. Gay-Lussac, a Leslie kísérleteit ismételvén, sokkal tovább ment. Ugyanis azt állította, hogy a levegőnek, hidrogénnek, oxigénnek, szénsavnak s valószínűleg valamennyi gáznak ugyanazon térfogat mellett és ugyanazon nyomás alatt egyenlő fajhevük van. Minthogy az elméleti nézetek Gay-Lussac állítását megerősíteni látszottak, a franczia Institut a kérdést eldöntendő, a fizikai díjat 1811 jan. 7-iki ülésen a különböző gázok fajhevének meghatározására tűzte ki. A díjat 1813-ban Delaroche és Bérard emlékirata nyerte el. E két fizikus egy állandó és mérhető sebességű gázáramot vízfürdőben megmelegített s kaloriméterben lehűtött. Az ő kísérleteik valának az elsők, melyek megbízható eredményeket adtak; kísérleteikből csakugyan kitűnt, hogy a levegő, hidrogén, nitrogén és oxigén egyenlő térfogatai ugyanannyi hőt igényel-

157

nek, ha mérsékletüket egy fokkal növelni akarjuk, ellenben a többi gáznál az egyenlő térfogat szerinti fajhő különböző; továbbá kitűnt, hogy valamennyi gáz között a hidrogénnek van a legnagyobb súlyszerinti fajheve (háromszor akkora mint a vízé). Ha valamely gázt állandó feszítő erő mellett hevítünk, a kiterjedő gáz a külső nyomást legyőzi. A nélkül, hogy a kiterjedésnek mechanikai körülményeit közelebbről vizsgálnók, könnyű belátni, hogy a gázok melegítésének ez a módja nem tünteti elő a hő közvetetlen, azaz melegítő, mérséklet-emelő hatását. A gázok igazi, azaz minden mellékkörülménytől ment fajhevét tehát csak akkor fogjuk kapni, ha a gázokat állandó térfogat mellett hevítjük. Azonban e fajhő direkt meghatározása már csak azért is lehetetlen, mivel bizonyos edénybe zárt gáznak súlya az edény súlyához képest elenyésző, tehát a gáz hevítésére megkívántató hő az edény hevítésére megkívántató hőhöz képest szintén elenyésző, elannyira, hogy egy gázzal megtöltött edény hevítésére majdnem ugyanannyi hőre van szükségünk mint egy légüres edény hevítésére. Azonkívül a hevítésnél az edénynek s evvel együtt a benne levő gáznak is kiterjedését megakadályozni nem lehet. Itt tehát indirekt módszerekhez kellett folyamodni, vagyis a szóban forgó fajhőnek az állandó feszítő erőre vonatkozó fajhőhöz való viszonyát kellett meghatározni.

A hirtelenül összenyomott levegő megmelegszik, rugalmassága nemcsak a növekedő nyomás, hanem még a növekedő mérséklet által is fokozódik, tehát a Mariotte törvénye többé nem alkalmazható. Poisson bebizonyította, hogy ez esetben az összenyomás törvénye akként módosúl, hogy a térfogatoknak a feszítő erőkhöz való fordított viszonyát a két fajhő viszonyával hatványozni kell.

Mariotte törvényének ez a módosítása már kijelölte azt az útat, melyet a két fajhő viszonyának kísérleti meghatározásánál követni kellett: meg kellett mérni a gáznak egy bizonyos térfogatához (vagy sűrűségéhez) tartozó feszítő erőt a hirtelen

158

összenyomás előtt és után. Ezt az útat először Clement és Desormes, később pedig Gay-Lussac és Welter és más experimentátorok követték.

Azonban az ilyen kísérletek, bármily nagy gonddal hajtassanak is végre, a ki nem küszöbölhető hibaforrások miatt teljesen megbízható eredményeket nem adhatnak. Van azonban a meghatározásnak egy másik módja, melyet akkor ismertettünk, midőn a hangsebesség képletének Laplace-féle korrekcziójáról szólottunk. E másik mód szerint eljárva, csak a hangsebességnek pontos értékét kell ismernünk. A levegőre nézve ez az érték a legpontosabban Regnault által határoztatott meg, s a szóban forgó viszony legvalószínűbb értéke (1.4011) a Regnault s a többi experimentátor adataiból számíttatott ki.

Elérkeztünk ahhoz a ponthoz, melynél a szóban forgó meghatározásokban Dulong is jelentős részt vett. A két fajhőnek viszonyát más gázokra nézve is ki lehet számítani a hangsebesség képletéből, ha a sebességet az illető gázokban ismerjük. E sebességek a legpontosabban a Chladni módszere szerint, azaz sípokkal határozhatók meg. Azonban a pontosabb kísérletekből kiderült, hogy a sípok hangjai rendszerint mélyebbek, mint az elméleti úton kiszámított értékek, azaz hogy az elméleti értékek a valóságnak megfeleljenek, a képletben a sípok hosszúságát valamivel nagyobbnak kell venni. Dulong ezt a nagyobbítást kísérleti úton meghatározta,[456] mi által lehetővé vált a hang sebességét a különböző gázokban a lehető legnagyobb pontossággal meghatározni, s az így kapott értékekből a fajhőviszonyt kiszámítani.[457]

Dulong és Petit az egyszerű testek fajheveit vizsgálgatván, arra a nevezetes eredményre jöttek, hogy az egyszerű testek fajheveinek és atómsúlyainak szorozmánya, vagyis az atómhő,

159

állandó mennyiség. Ha az elemek atómsúlyait a hidrogénére mint egységre vonatkoztatjuk, akkor ez állandó mennyiség értéke nagy megközelítéssel 3.[458]

E törvényből a gázokra nézve azonnal fontos következtetést vonhatunk. A gázok atómsúlyai arányosak sűrűségeikkel; ha tehát a Dulong és Petit törvénye érvényes, kell hogy a fajhő és sűrűség szorozmánya állandó legyen. Mivel pedig ez a szorozmány azt a hőt fejezi ki, mely megkívántatik, hogy a gáztérfogat egységének mérséklete egy fokkal növeltessék, következik, hogy a gázoknak a térfogat-egységre vonatkozó fajhevei egymással egyenlők, mely következtetésnek a nehezen sűríthető gázok valósággal meg is felelnek.

Dulong és Petit törvénye a tudományos világban méltó föltűnést keltett, s mivel a chemiát nagyon közelről érdekelte, kiterjedt vizsgálatokra adott alkalmat. Mivel a törvény helyességét csak az atómsúlyok pontos meghatározása által lehetett szembetünővé tenni, a figyelem első sorban eme meghatározásokra terjedt ki; Neumann pedig megvizsgálta, vajjon az összetett testekre nézve nem lehetne-e analóg törvényt felállítani. S valóban, Neumann a törvényt oda általánosította, hogy az egyenlő chemiai szerkezetű összetett testeknél is a fajhő s az atómsúly szorozmánya állandó, s e törvényt a fémek némely oxidjaira, a fémek kénvegyületeire és a vízmentes kénsavas és szénsavas sókra kiterjesztette.

A törvény alaposabb kifejtésére Dulong és Petit maguk adtak alkalmat, midőn kimutatták, hogy a fajhő nem állandó, hanem általában a mérséklettel növekedő mennyiség. Mint sok más alkalommal, úgy most is Regnault experimentátori tehetsége vetett a szóban forgó törvényre legtöbb világosságot. Regnault kiterjedt vizsgálataiból kiderült, hogy az atómhő nem abszolut állandó ugyan, de az eltérések oly szűk határok

160

közé szorúlnak, hogy a Dulong és Petit törvényét érvényesnek tekinthetjük. Azonban 11 egyszerű testre[459] nézve az az eltérés mutatkozott, hogy atómhevük körülbelül kétszer akkora mint a többi egyszerű testé, minek folytán Regnault azt az ajánlatot tette, hogy ez elemek atómsúlyai akkoráknak vétessenek, hogy a Dulong és Petit törvényének megfeleljenek, azaz hogy megfeleztessenek. Ez az ajánlat fölöslegessé vált akkor, midőn a chemikusok az Avogadro törvényére támaszkodó jelenleg elfogadott atómsúlyokat vették a számítások alapjáúl. Különben is a foszfor és a kén kevésbé jelentős eltéréseit nem tekintve, a bór, szén és sziliczium annyira eltérnek Dulong és Petit törvényétől, hogy abban az esetben, ha e testeknek más atómsúlyokat tulajdonítani nem akarunk, ama törvényt általános érvényességűnek el nem ismerhetjük. De épen, mivel ez öt testnek atómsúlyai igen biztosan határoztattak meg, Dulong és Petit törvényét, mindaddig, míg ez aránylag csekély számú eltérések okai kellőképen fölismertetni nem fognak, csak az egyszerű testek túlnyomó többségére érvényes tapasztalati törvénynek kell tekintenünk, holott a törvénynek Neumann-féle általánosítása a későbbi vizsgálatok alapján teljes érvényességűnek bizonyúlt be.

A gázok hirtelen térfogatváltozásánál megkötött vagy szabaddá váló hőre vonatkozólag Dulong a következő általános törvényt állította föl: ha az egyenlő mérsékletű s egyenlő nyomás alatt levő különböző gázok egyenlő térfogatát a térfogatnak ugyanavval a részével hirtelen összenyomjuk vagy kitágítjuk, mindannyian ugyanannyi hőt fejlesztenek vagy nyelnek el s az innét eredő mérsékletváltozások fordított viszonyban vannak az illető gázoknak állandó térfogat szerinti fajhevével.

Ez a nevezetes törvény, melyből a gázok fizikai szerkezetére vonatkozó fontos következtetéseket vonhatunk, föltű-

161

nést nem keltett. Elvi jelentősségét később Robert Mayer ismerte föl.

IV.
Mariotte törvénye. - A vízgőzök feszítő ereje. - Sugártörés a gázokban.

Mariotte törvénye elméleti és gyakorlati kiváló fontosságánál fogva mindenkor élénken foglalkoztatta a fizikusokat. A kik abban a nézetben voltak, hogy a természet tüneményei mindig igen egyszerű törvényeknek hódolnak, azokra nézve a Mariotte törvényének kétszeres érdeke volt, mert ha ez a valóban egyszerű törvény egészen szigorúnak bizonyúlt volna be, akkor ama nézetet hathatósan támogatta volna.

Már Bernoulli Daniel vizsgálataiból kitűnt, hogy elméleti szempontból a Mariotte törvénye csak bizonyos megszorító föltételek mellett állhat. A múlt század közepén Muschenbroek, Sulzer és Robison e törvényt kísérleti úton vizsgálták meg s eltéréseket konstatáltak ugyan, de ez eltérések természetét még nem ismerhették föl.

E kísérletek után hosszú szünet állott be, míg végre a jelen század elején Oersted és Schwendsen a kérdést újra fölvették. Kísérleteik első sorozatánál Mariotte módszerét használták, persze tökéletesebb eszközökkel; a második sorozatnál pedig a levegőt edénybe szorították, sűrűségét súlyméréssel, nyomását pedig emeltyűs biztosító szeleppel mérték meg. E fizikusok 1826-ban közzétett eredményeikből azt következtették, hogy a Mariotte törvénye a levegőre nézve 68 atm. nyomásig szigorúan áll, ellenben a többi gázok eltérnek, még pedig annál inkább, mennél könnyebben folyósíthatók. Miután Despretz kísérletei is hasonló eredményt adtak, sőt azokból még kiderült, hogy a levegő sem követi szigorúan Mariotte törvényét, a párisi akadémia Dulong és Arago-t döntő kísérletek tételére szólította föl.

E kitűnő fizikusok a levegő összenyomását 27 légköri nyomásig vizsgálták meg. Módszerük elvben teljesen megegye-

162

zett ugyan a Mariotte-éval, de a készülék pontos szerkezete és a lehető legnagyobb gonddal végrehajtott mérések mellett oly eredményeket adott, melyek szabatosság és megbízhatóság tekintetében a megelőzőket mind fölülmulták.[460] Az eljárás egyedüli tökéletlensége (melyet Regnault 1845-ben kiküszöbölt) csak az volt, hogy a készülék rövidebb zárt csövébe mindig 1 atm. nyomású levegőt tettek, s ezt kénesővel fokozatosan 27 atm. nyomásig összeszorították; ez eljárásnál a levegő térfogata végre oly kicsiny lett, hogy a pontos mérés majdnem lehetetlenné vált. A nyert eredményekből kitűnt, hogy a levegő térfogata mindig kisebb volt, mint a mekkorának a megfelelő nyomások alatt a Mariotte törvénye szerint lennie kellett volna; de mivel az eltérések csak igen csekélyek valának, Dulong és Arago azt következtették, hogy a Mariotte törvénye szigorúan érvényes. Csakhogy azt figyelmükön kívül hagyták, hogy az eltérések mindig ugyanabban az irányban következtek be, tehát az észleleti hibáknak betudhatók nem valának.

A későbbi kísérletek, melyek fokozott gonddal hajtattak végre, kétségen kívülivé tették, hogy a Mariotte törvénye csakugyan nem szigorúan érvényes, de az eltérések észszerű magyarázata csak az úgynevezett állandó gázok (levegő, oxigén, nitrogén, hidrogén) folyósítása után vált lehetővé.

Arago és Dulong vizsgálataikat a többi gázra is ki akarták terjeszteni, de tervük kivitelét megakadályozta a kormány, elvonván tőlük a helyiségeket, melyekben a készülékek föl voltak állítva.

Egy nem kevésbbé jelentős s gyakorlati szempontból még fontosabb másik vizsgálat az volt, melyet Dulong szintén a híres Arago társaságában a vízgőzök feszítő erejére vonatkozólag hajtott végre.

A gőzök feszítő ereje a térfogatváltozással a gázokéhoz hasonló módon változik. Ha azonban egy bizonyos mérsékletű

163

gőzt fokozatosan összeszorítunk, végtére oly ponthoz érkezünk, a melyen túl minden összeszorítás fölöslegessé válik, mert a helyett hogy a gőz feszítő ereje növekednék, egy része folytonosan lecsapódik s a feszítő erő az adott mérsékletnél állandó marad. E pontnál a gőz telítve van, azaz az adott mérsékletnél a gőz által kitöltött térben több gőz már nem fér el; e gőz sűrűsége maximumát érte el. Ha a gőz feszítő erejét ama telítési pontnál növelni akarjuk, a gőzt melegítenünk kell, de ekkor azt tapasztaljuk, hogy ennél a magasabb mérsékletnél nem érte el feszítő ereje maximumát, azaz a nélkül hogy a gőz mérsékletét növelnők, új gőzök hozzávezetése által feszítő erejét mégis növelhetjük. Látjuk, hogy a gőz minden lehető mérsékletnél a sűrűségnek s a feszítő erőnek bizonyos maximumát érheti el, azaz telítve lehet. Tehát a telített gőzök feszítő ereje csakis a mérséklettől függ.

Ha a gőz folyadékkal folytonosan érintkezik, akkor telítve van, mert az esetleg hiányzó, de a sűrűség maximumához megkívántató gőzök a folyadék párolgása által folyton keletkeznek. Nyilván való, hogy a gőzgépek kazánjai telített gőzökkel vannak megtöltve, miből belátható, hogy telített gőzök feszítő ereje és mérséklete közötti összefüggésnek kiváló gyakorlati fontossága van.

A feszítő erő meghatározása szorosan összefügg a forrás tüneményeivel. Mivel egyrészről a bizonyos nyomás alatt forró folyadékból zárt edényben telített gőz keletkezik s a folyadékra a gőz nyomásán kívűl más nyomás nem gyakoroltatik, másrészről pedig, mivel a gőz mérséklete a forró folyadékéval azonos, nyilván való, hogy a telített gőz feszítő ereje szorosan összefügg a forrás-mérséklettel. Ha tehát a különböző mérsékletű telített gőzök feszítő erejét meg akarjuk határozni, két út áll előttünk: vagy a bizonyos mérsékletű telített gőzt állítjuk elő, s megmérjük nyomását, vagy pedig a vizet ismeretes nyomás alatt forraljuk s megfigyeljük az ehhez a nyomáshoz tartozó forrás-mérsékletet.

164

A régibb észlelők kivétel nélkül az első módszert követték. Ziegler (1759) a Papin-féle fazék belsejébe kénesővel megtöltött edényt s ebbe mindkét végén nyilt s a fazék fedőjében légzáróan illesztett csövet állított. A gőzök fölemelte kénesőoszlopnak magassága, hozzáadva a légkör nyomását, a feszítő erőt mérte; a mérsékletet az edénybe illesztett hőmérőn kellett leolvasni.

Watt a nagyobb feszítő erők mérésére hasonló eljárást követett, ellenben az egy légköri nyomásnál kisebb feszítő erők meghatározására két barométert használt. Az egyik barométer Torricelli-féle ürébe vizet vezetett s ezt vízfürdővel melegítette; a keletkező gőzök a kénesőt lenyomták s nyomásuk egyenlő volt a két barométerállás különbségével. Csakhogy Watt azt a hibát követte el, hogy nem az egész gőztért melegítette. Watt eljárását Southern is alkalmazta, de Watt hibáját ő is elkövette.

E hibát Dalton elkerülte ugyan, a mennyiben a barométert egész hosszúságában melegítette, de mivel nem sikerült a vízfürdő valamennyi rétegét ugyanarra a hőfokra hevítenie, eredményei teljesen megbízhatók nem valának. Végre Ure e barométeres méréseket úgy módosította, hogy mind a Watt és Southern, mind pedig a Dalton elkövette hibák kiküszöböltettek. Különben Dalton használta először az eljárás második módját; a vizet légszivattyú harangja alatt vagy más térben ismeretes nyomás alatt forralta s a megfelelő forrás-mérsékletet észlelte. De mivel a nyomást nem bírta úgy szabályozni, hogy az mindig állandó maradjon, most is csak megközelítő eredményeket kaphatott.

A régibb kísérletek közül különös figyelmet érdemelnek a Gay-Lussac-éi, mivel ezek által a 0°-nál alacsonyabb mérsékletű gőzök feszítő ereje határoztatott meg. Gay-Lussac eljárása azon a kísérletileg is bebizonyítható tételen alapult, hogy abban az esetben, ha a folyadékkal érintkező gőzök által betöltött térnek különböző részei különböző mérsékletűek,

165

akkor a gőz feszítő ereje egyenlő ama telített gőzével, mely a tér leghidegebb helyét töltené be. Gay-Lussac egy barométernek felső végét visszagörbítette s hideg keverékbe mártotta, egyébként pedig úgy járt el mint a többi experimentátorok.

A kéneső fölé tett folyadék a cső visszagörbített szárába átpárolgott s bizonyos idő mulva a gőz feszítő ereje leszállott a visszagörbített szár mérsékletének megfelelő feszítő erőre.

Mindezek a kísérletek csak alacsonyabb nyomásoknál hajtattak végre s Ure is csak 140°-ig ment. Voltak ugyan csupán csak technikai czélokra szánt egyes meghatározások, melyek magasabb mérsékletekig terjedtek, de ezek csak megközelítő pontosságúak valának. Hogy végtére az elmélet és gyakorlat igényeinek egyaránt megfelelő pontos adatok állapíttassanak meg, a párisi akadémia megbízta Dulong és Arago-t, hogy a gőzök feszítő erejét a lehető legmagasabb mérsékleti határokig határozzák meg.

Dulong és Arago a megbízásnak eleget tettek s a gőzök feszítő erejét 100° és 214° határok között, tehát mintegy 24 légköri nyomásig határozták meg.[461] A vizet kazánban forralták s a gőzöket zárt kénesőmanométerbe vezették, hol azok a kénesőre nyomást gyakorolván, a levegőt a Mariotte törvénye szerint összeszorították. De mindamellett hogy minden mellékkörülményre kiváló gondot fordítottak, az eljárásnak lényeges hibája volt. Ugyanis Dulong és Arago a gőz mérsékletét a kazánban, feszítő erejét pedig a kazánnal összekötött, de mégis különálló manométerben mérték. Már pedig a gőznek a manométerben alacsonyabb volt a mérséklete mint a kazánban, minélfogva a manométer ennek az alacsonyabb mérsékletnek megfelelő nyomást mérte.

Néhány évvel később egy amerikai bizottság is meghatá-

166

rozta a feszítő erőket magasabb mérsékleteknél s lényegében véve a Dulong és Arago eljárását követte. De épen ez oknál fogva az amerikai adatok is a kelleténél kisebbek voltak, s hogy a követett módszer különben sem volt kifogástalan, már onnét is kitűnik, hogy az amerikai adatok a francziáktól némely mérsékletnél tetemesen elértek.

Mindezek a hiányok arra késztették Regnault és Magnus-t hogy a feszítő erő kérdését kifogástalan kísérletekkel eldöntsék. E híres experimentátorok majdnem egyidőben (1843), de egymástól függetlenül fogtak a munkához s mindamellett hogy különböző módszereket követtek, teljesen összevágó eredményeket kaptak s így a vízgőz feszítő erejének értékeit véglegesen megállapították.

Biot és Arago a gázok sugártörését megvizsgálván, arra az eredményre jöttek, hogy ugyanannak a gáznak törőképessége arányos a sűrűségével.

Dulong e törvény alapján a gázok törés-mutatóját a legnagyobb pontossággal határozta meg s az eredményekből azt következtette, először hogy a különböző gázok törés-képessége nem függ sűrűségeiktől; másodszor, hogy az összetett gázok törőképessége csak akkor egyenlő az egyes gázok törőképességének összegével, ha az egyes alkotórészek egymásra chemiai hatást nem gyakorolnak;[462] Biot és Arago idevonatkozó törvénye tehát csak a gázok keverékére vonatkozik.

V.
Dulong és Berzelius. - A gázok sűrítése fémek által.
- Égési és állati hő. - Dulong mint tanár. - Halála.

Dulong a Petit halála után egyidőre felhagyott a fizikai kísérletekkel s ismét a chemiával foglalkozott. Most Berzelius

167

sal, a híres svéd chemikussal szövetkezett. A két tudós kimutatta, hogy a víz chemiai összetétele eddigelé nem határoztatott meg szabatosan: szerintük a víz 8 súlyrész oxigén és 1 súlyrész hidrogénből van összetéve. E munkálatot a szénsav pontos elemzése követte.[463]

Döbereiner jénai tanár azt találta, hogy a platinaszivacs a hidrogént megsűríti és meggyújtja. Dulong és Thénard e meglepő kísérletet az akadémiának bemutatták, s azt találták, hogy a platina tulajdonságával még a palladium, rhodium és iridium is bír, sőt kimutatták, hogy a fémeken kívül még más testek is, különösen a szén, megsűrítik a gázokat.[464]

A vegyülési hőre vonatkozó kísérletek oly régiek mint maguk a kaloriméteres vizsgálatok. Crawford, Lavoisier, Dalton és Rumford egyaránt foglalkoztak e feladattal.

Lavoisier és Rumford kísérleteiből az látszott következni, hogy a hőmennyiségek, melyek a különböző testek oxidácziójánál fejlődnek, egymással egyenlők vagy legalább is egymáshoz egyszerű viszonyban állanak, föltéve, hogy a testek egyenlő mennyiségű oxigént fogyasztanak. Ezt a nézetet Welter határozottan kifejezte, de helytelenségét már Despretz pontosabb kísérletei kitüntették. Azonban a teljesen megbízható első kísérleteket Dulong hajtotta végre. Sajnos, hogy e munkáját már nem fejezhette be teljesen; eredményeit hátrahagyott irataiból Cabart nevű asszisztense állította össze.[465]

Dulong kalorimétere kicsiny fémkamara volt, melyet vízzel megtöltött nagyobb edénybe állított. A kamarába az égéshez megkívántató oxigént csővel vezette be; az égés-ter-

168

mékek a kaloriméter vizébe tett kígyódzó csövön szállottak el. Dulong a kamarában gázokat, folyadékokat és fémeket égetett el. Hogy a hősugárzás zavaró befolyását kiküszöbölje, a Rumford által először használt fogást alkalmazta: a kalorimétert a kísérlet elején ugyanannyival hűtötte a környezet mérséklete alá, mint a mennyivel a kísérlet végén a környezet mérsékletét fölülmulta. Dulong eredményeiből Welter következtetésének helytelensége nyilván kitűnt, Dulong azonban azt gyanította, hogy az égési hő és a fajhő között bizonyos egyszerű összefüggésnek kell fönállania.

Favre és Silbermann kiterjedt kisérleteiknél szintén a Dulong kalorimeterét használták; lényeges változtatást azon nem tettek.

Dulong kaloriméteres kísérletei közül nagy hírre vergődtek az állati hőre vonatkozók, melyek a Despretz-éivel együtt az állati hő elméleti tárgyalásánál kiváló szerepet játszottak.

Dulong a különféle melegvérű állatokat belülről fűzfa-vesszőkkel bélelt rézkamarába zárta s ezt vízzel megtöltött kádba helyezte. A szekrénybe vezetett légáram által az állatok a megkívántató friss levegőt kapták s egyszersmind a respiráczió termékei kivezettettek. Az utóbbiak (szénsav és víz) mennyiségét Dulong pontosan meghatározta s kiszámította, hogy ugyanannyi szénsav és víz direkt előállításánál (szénből, illetve hidrogénből) mennyi hő fejlődnék. Dulong (valamint Despretz is) azt hitte, hogy e hőmennyiség egyenlő az állati test által kiadott hővel. E mellett azonban nem volt figyelemmel arra, hogy az állati testben nem tiszta szén és hidrogén oxidálódik; tehát neki az élelmi szerek elégetése által fejlesztett hőt kellett volna meghatároznia.

Dulong és Despretz kísérletei, a mellett hogy a chemiának elméleti irányban való fejlődését előmozdították, még az erő megmaradása elvét is kísérletileg támogatták. A régi fiziológiai felfogás az állati hőt egy külön erő, az "életerő" hatásának tulajdonította. Sőt még 1842-ben is akadtak olyanok, kik az állatok

169

melegét az anyától örökölt valamelyes dolognak tekintették. E felfogás ellen Liebig hathatósan kikelt. Mivel némelyek Dulong és Despretz kísérletei által az életerő elméletét nem megczáfoltnak, hanem inkább megerősítettnek látták. Robert Mayer is elmésen, még pedig az általa felállított természeti törvény szempontjából küzdött ama felfogás ellen. "A neveztem természetvizsgálók (Dulong és Despretz) kísérletei, mondja Mayer, nemcsak hogy az ex nihilo nil fit alaptételt meg nem czáfolják, sőt ellenkezőleg, a megtámadott igazságot tapasztalati úton megerősítik. E kísérletek arra tanítanak, hogy az állati hő fejlesztésével egy chemiai proczesszus, az elégés, párhuzamosan halad, és a kiválasztott hő a szén és a hidrogén oxidácziójának majdnem teljesen megfelel; de nem tanítanak arra, hogy a fejlődött hő a valóságban nagyobb volna, mint a mekkorát a chemiai proczesszus előállítani képes, a hőnek az életfolyam által teremtett quotáját pedig legkevésbbé sem ismertetik föl."[466]

Miután Dulong tudományos műveit, a mennyire lehetett történelmi összefüggésben, előterjesztettük, róla még mint tanárról s magánemberről kell szólanunk. Vizsgálatainak eredményei, munkatársainak fényes nevei előre gyaníttatják velünk, hogy a legfelsőbb tanhatóságok nem mulasztották el, hogy a tudós fényes tehetségeit a tanuló ifjúság javára értékesítsék. Először az École normale-hoz (mint maitre de conférences) neveztetett ki, később a Faculté de sciences és az alforti iskola chemiai tanszékére hivatott meg. Petit halála után a politechnikai iskolán a fizika tanárává lett s 1830-ban, néhány nappal a juliusi forradalom kitörése után, Arago indítványára ugyanahhoz az intézethez a tanulmányok igazgatójává (directeur des études) neveztetett ki s e tisztet haláláig töltötte be. Az akadémiának már 1823 óta tagja volt.

Dulong magatartása kissé hideg volt s akik barátság-

170

talan arczkifejezése után ítélték volna meg, könnyen félreismerhették volna. Azonban ha külső megjelenése nem is volt nagyon megnyerő, belsőleg annál gyengédebben érzett; szívessége nem modorából, hanem eljárásából és cselekedeteiből tűnt ki. Midőn saját munkáiról szólott, rendkívül szerény volt, ellenben a mások munkáiról mindenkor legnagyobb elismeréssel beszélt; irigység vagy féltékenység lelkét sohasem szállotta meg. A tudományt önmagáért művelte s a tudomány érdekeinek személye érdekeit teljesen alárendelte; vizsgálatainál sohasem gondolt arra, hogy azokból esetleg anyagi hasznot húzzon. Kitüntetéseket nem keresett, ezek őt keresték föl. Midőn X. Károly egyízben a politechnikai iskolát meglátogatta, észrevette, hogy a fogadásra összegyűlt tanárok közül csak egy nem volt dekorálva. A király értesűlvén, hogy ez Dulong, egy szalagot személyesen tűzött a szerény tudós gomblyukába. Ez a ritka czeremónia Dulong egyéni jellemén mit sem változtatott; barátaihoz való viszonya ép oly szíves maradt mint a milyen azelőtt volt.

Dulong keveset beszélt; csak családi és baráti körben élénkült föl. Az ékes és hangzatos beszédnek nem volt barátja s előadásaiban sem lehetett feltalálni a franczia professzorok jellemző elegancziáját; minden szót, melyre okvetetlenül szüksége nem volt, időveszteségnek tekintett. Innét volt, hogy előadásaiban mindig csak az észhez szólott s a tárgy iránt igazi lelkesedést nem tudott előidézni s ezért mint tanár nagyobb népszerűségre nem vergődött. Mindamellett hogy csak az exakt igazságokra fektetett súlyt, nagy barátja volt a költészetnek és a zenének.

Dulong, mint már említettük, az égési hőre vonatkozó vizsgálatai közben halt meg, 1838 jul. 19-én. Halálát fájdalmas gyomorbaj okozta s különben is meg volt törve a túlságos munkától.

Dulong halála barátai és nagyszámú tanítványai körében mély fájdalmat idézett elő; temetése a legnagyobb részvét mellett ment végbe s Arago-nak mint az akadémia állandó titká-

171

rának s Dulong benső barátjának búcsúztató szavai sokakat könyekre indítottak. "Mindannyian tudtuk, mondá Arago, hogy mily önzetlen volt a mi barátunk, hogy mennyi gépet és készüléket készített. Tudtuk azt is, hogy valamely hasznos igazság fölkeresésétől sem pénzáldozatok, sem exploziók vissza nem riasztották, ez utóbbiak még akkor sem, miután már egyik szemét és jobb kezének két újját a tudomány szolgálatában elveszíté; de azt még csak nem is gyanítottuk, hogy az oly nagyszámú bámulatra méltó vizsgálatai vagyonát fölemésztették, nem tudtuk, hogy hű és szeretetre méltó nejének és jeles gyermekeinek dicső munkái emlékén kívűl egyéb örökséget nem hagyott hátra. Csak tegnap nyíltak meg szemeink. De rögtön hozzá kell tennünk, s ez mindenkinek megnyugvással fog tudomására lenni, hogy a mint a közoktatásügyi miniszter aggodalmainkról értesült, sietett, hogy Dulong özvegyének a tudomány és az ország adóját lerója."[467]

Látjuk, hogy Dulong, ki a tudományt annyi kincscsel gazdagította, szegényen halt meg. Kollégái rögtönzött aláírás utjan állítottak neki síremléket.

Dulong három fia közül az egyik mint genie-tiszt, a második mint ügyes rajzoló tűnt ki.

Irodalom

Biogr. univ. et portat. des Contemporains

, V.

Notice sur Dulong, Journ. d. Débats

, 1838 jun. 21.

É. Arago, Dict. de la conversation.

Lebreton, Biographie normande, Rouen, 1857-61.

Biogr. universelle

(Nicault czikke).

172

YOUNG

A tudományok történetében, valamint általában az emberi értelem fejlődésének történetében, nem ritkán találkozunk avval az esettel, hogy a nagyeszű reformátorok művei, méltó, hogy az értelmi fejlődés történetében korszakot alkossanak, korai megjelenésük miatt az értelmetlen korra vagy befolyás nélkül maradtak, vagy pedig a törvényerőre emelkedett szokások és a tekintély hatalomszavának súlya alatt hosszú időkön át szunnyadoztak, hogy a kellő idő elérkeztével megnyissák azt az új korszakot, melyet hogy megnyissanak, évszázados hivatásuk vala.

Ilyen esettel találkozunk az optikának, nevezetesen a fény hullámelméletének történetében. A Grimaldi, Hooke és Huyghens eszméi, melyek a newtoni tekintély zsibbasztó súlya alatt egy évszázadon át szunnyadoztak, s a melyek az Euler szózata által csak néha-néha kértek igazságot: a jelen század elején egy ritka tehetségű búvár vizsgálatai által természetes jogaikba visszahelyeztetvén, rövid idő alatt a tekintély bástyáit ledöntötték s az emberi tudást a legszebb eredményekkel gazdagították.

Ez a ritka tehetségű búvár Young volt, a ki az interferencziák elvének fölállításával az optika új korszakát nyitotta meg.

I.
Young ifjúsága. - Tanúlmányai, rendkívüli tehetségei. - A látás elmélete.

Thomas Young 1773 jun. 13-kán Milvertonban, Somersetshireben született; szülei a quäkerek felekezetéhez tartoztak.

173

Gyermekkora első éveit nagyatyjánál Minehead-ban töltötte. E férfiú gazdag kereskedő volt, s a mi kereskedőnél ritkaság, különös szeretettel foglalkozott az ó-kori klasszikusokkal. Young tehát intelligens ember kezei közé került. Nagyatyja egy Minehead melletti falusi iskolába küldötte, hol a hosszú óraközöket angol és latin költemények betanúlásával töltötte, s ily módon már négy éves korában egy csomó latin verset bírt fölmondani a nélkül, hogy a nyelvet értette volna. Hat éves korában egy bristoli tanár iskolájába lépett, de mivel a tanár lassú és nehézkes tanmenete szellemét ki nem elégítette, kiváló tehetségeit önképzés útján fejlesztette.

A Young korai és gyors szellemi fejlődése méltán feljogosíthatta azokat, kik az ily körülményekben kedvező események előjeleit látják, hogy a gyermeknek fényes jövőt jósoljanak. Young eddigelé csak is az irodalmat tanúlmányozta s bizonyosan az irodalmi pályára lépett volna, ha egy véletlen körülmény szellemét egészen más irányba nem tereli. A 8 éves Young egy ügyes földmérő szomszédságában lakott, s ez annyira megkedvelte, hogy megengedte neki, hogy műszereivel játszadozzék s ünnepnapokon a gyermeket magával vitte. A méréseknél előfordúló föladatok az ifjú Young-öt annyira érdekelték, hogy ezentúl a mathematikát is, ezt az eddig elhanyagolt tárgyat, tanúlmányai körébe vonta.

Kilencz éves korában Thomson nevű tanárnak Comptonban, Dorsetshire-ben levő iskolájába lépett, hol 5 éven át csak a nyelvekkel foglalkozván, az ó-kori klasszikusokkal hegyéről-tövére megismerkedett. Az olasz és franczia nyelvet csak azért tanúlta meg, hogy egyik iskolatársának Párisból kapott s ama nyelveken irt könyveit megérthesse, a héber nyelvet pedig azért tanúlta, hogy a bibliát eredetiben olvashassa. Egyszer az intézet társalgó termében a tanúlók a fölött vitatkoztak, vajjon a keleti nyelvek között is van-e olyan eltérés, mint az európaiak között. Young hogy a vitás kérdést eldöntse, a perzsa s az arab nyelvet tanúlta meg. Mivel e nyelvek mellett, mint kötelező tárgyat,

174

a németet is tanúlta, 14 éves korában kilencz nyelvnek birtokában volt.

A nyelvek tanúlásában kifejtett rendkívüli szorgalma mellett még a botanikával is foglalkozott, a mi őt ismét a differencziális számítás megtanúlására vezette. Úgy látszik, mintha e két tudománynak semmi köze sem volna egymáshoz, azonban Young megtalálta az összekötő hidat. A botanikusnak mikroskópra van szüksége, s mivel Young-nek ilyen eszköze nem volt, elkészítéséhez maga fogott hozzá. Young a készülék leírása után indúlt, s mivel az abban előfordúló algebrai formulák között előtte érthetetlen fluxió-jelek is előfordúltak, a helyett hogy tervéről lemondott volna, inkább az egész felsőbb kalkulust tanúlta meg. Azonban e rendkívüli erőfeszítéseknek majdnem áldozatúl esett; súlyosan megbetegedett s csak rokonai rendkívüli gondos ápolásának köszönhette hogy fölépült.

David Barclay, Youngsbury-ben, unokája mellé udvarmestert (tutor) fogadott s ugyanekkor az uralkodó szokás szerint unokája mellé még egy tehetséges tanúlótársat keresett. Választása a 14 éves Young-re esett, kinek tehetségeit avval akarta kipróbálni, hogy másolás végett egy angol kéziratot adott neki; meg akarta tudni, van-e szép kézírása. Barclay tehát nem sokat tartott Young-ről, de annál nagyobb volt meglepetése, midőn Young a kéziratot nemcsak szépen lemásolva, hanem még 9 nyelvre lefordítva nyújtotta át!

Young Youngsbury-ben eredeti forrástanúlmányok alapján a görög filozófusok rendszereiről terjedelmes értekezést írt, mely azonban kiadatlan maradt. E tanúlmányai által a quakerek alapelvei iránt bizalmatlanná lett, de azokat csak néhány év múlva vetette el teljesen.

Young tanulótársával és a tutorral gyakran megfordúlt Londonban, hol télen át néhány hónapot töltött s a híres Higgins által a chemiába vezettetett be. Young anyai ágról való nagybátyja, Broklesby doktor, London leghíresebb orvosainak egyike volt. Ennek házában alkalma volt, hogy előkelő férfiak

175

kal megismerkedjék, kik rendkívüli tehetségeit fölismervén, különféle hivatalokat ajánlottak neki. Richmond herczeg, a tüzérség intendánsa, másodtitkárrá akarta tenni, ellenben Burke és Windham alsóházi tagok a jogi pályára akarták terelni. De az ifjú Young a fényes kilátások és biztatások által el nem kapatta magát s saját hajlamainak engedve, a szerényebb orvosi pályát választotta.

Orvosi tanúlmányait Londonban Baillie és Cruickshank vezetése alatt kezdé meg, s Edinburgban nem kevésbbé híres mesterek vezetése alatt folytatta. Már ekkor kitűnt egypár jeles értekezése által; 1793-ban, tehát 20 éves korában a látás elméletéről a Royal Societynek egy terjedelmesebb munkát (Observations on vision) adott be, mely munka ugyanabban az évben a Philos. Transactions-ben meg is jelent.

Young e műben a szem alkalmazkodó képességének problémáját akarta megfejteni. Fínom észleletei és mérései után arra a következtetésre jutott, hogy a kristálylencsének sajátszerű izomrendszere van, mely által alakváltozásokra képes. Egy hollandi természetbúvár erősen nagyító mikroskópok segítségével az izomszálakat még látni is vélte. Azonban egy híres anatómus, Sir Everard Home, s egy még nagyobb hírű optikus és mechanikus, Ramsden, pontos méréseikre támaszkodva azt állították, hogy a szemlencse alakja teljesen változatlan marad.

Ily tekintélyekkel szemben Young nem akart ellenkezni s elég szerény volt, hogy elméletét visszavonja. Azonban a meggyőződés sugallata mégis hatalmasabb volt, mint a tekintély szava, s egypár év múlva (1800) Young ismét visszatért elméletéhez. Mikroskópos kísérletekkel kimutatta, hogy sem a szarúhártya görbűltsége, sem pedig az egész szem méretei nem változhatnak, hogy az alkalmazkodó képesség csakis a lencse alakváltozásaiból ered.

Young elmélete nagyjában egészen helyes, azonban az újabb vizsgálatok kiderítették, hogy a kristálylencsének olyan alakváltozásai, mint a milyeneket Young fölvett, nincsenek.

176

Langenbeck, Cramer és Helmholtz egymástól független, de eredményben megegyező vizsgálatai szerint a kristálylencsének csak az előlapja görbül, mi által a szaruhártyához majd közeledik, majd pedig ettől távolodik, de a hátlapja változatlan marad; hasonlóképen kimutatták, hogy a lencsének izomszerű szerkezete nincs.

Young orvosi tanulmányait Göttingában fejezte be, hol is 1795-ben doktorrá avattatott.

II.
Az interferencziák elve.

Huyghens, a hullámelmélet megalapítója, csak azt a hullámot vette figyelembe, melyet a közegnek egyetlen egy megrendűlése szűl. Az e hullám előtt levő s az utána következő hullámok között semmi szabályszerű összefüggést föl nem tett s csak annyit mondott, hogy a hullámok egyenlő sebességgel terjednek s hogy tulajdonságaik azonosak. Könnyű belátni, hogy a hullámok egymás után való következésének figyelembe vétele nélkül épen azok a fénytünemények, melyek az egymásután következő hullámok kombinácziójából erednek, megfejthetők nem lehettek. E hézag betöltése volt Young föladata, melyet az interferencziák elvének fölállítása által teljesen megfejtett.

Miben áll ez az elv? Ha valamely rugalmas testet mondjuk a levegőt, akár közvetetlenül, akár pedig más rugalmas anyag közvetítésével megrendítünk, rezgések keletkeznek, melyek fülünkre a hallás érzését gyakorolják. E rezgések sorozatát úgy képzelhetjük, mintha félrezgéseknek egymásután való következéséből állana, még pedig olyformán, hogy egy félrezgés idejének eltelte után a levegőrészecskék sebességei egyenlők, de ellenkezőek. Ha már most két ilyen rezgés (melyek ugyanabból a forrásból erednek, tehát egyenlő időtartamúak) különböző hosszú de közelítőleg párhúzamos útakat befutván, egy pontban

177

találkozik, egymást erősíti vagy gyengíti a szerint, a mint a forrástól számított tovaterjedésük ideje közötti különbség a félrezgés idejének páros vagy páratlan többese. Ha a találkozási pontig befutott útak közötti különbség nem nagy, akkor a rezgések intenzitása majdnem egyenlő, s ha ilyenkor ellenkező sebességű félrezgések találkoznak, teljes nyugalom fog beállani.

Ez a nevezetes elv, mely homályos körvonalakban már Grimaldi szemei előtt is lebegett, az akusztikára nézve nem volt újság, mert Sauveur már 1700-ban fölismerte a hanghullámok találkozását, s elég elmés volt, hogy a tüneményt a rezgési számok meghatározására értékesítse. S valóban, Young is csak akkor jött a fény s a hang analógiájára, midőn az emberi hang-szervet, a sípokat s általában az akusztikát tanúlmányozta. Első munkájában a látásról tisztán csak a fiziologiai és a geometriai optikát illető kérdéseket vitatott, de a mint megbarátkozott az akusztikai elméletekkel, azonnal fölébredt benne az emisszió-elmélet iránt való bizalmatlanság. Ez az elmélet, mely akkoriban rendíthetetlen tekintélynek örvendett, mindegyik tüneménynél külön-külön segítő-hipothézisre szorúlt s Young csakhamar átlátta, hogy a fénytünemények oly sokféle s oly önkényes hipothézisek komplikácziójának eredményei nem lehetnek. A mint a fényhullámokat általában elfogadta, az interferencziák elvéhez már csak egy lépést kellett tennie, mert bizonyára azt kellett magától kérdeznie, vajjon összetehetők-e a fényhullámok úgy, mint a hanghullámok, s hogy ez az összetétel nem eredményez-e a fény intenzitásában fölváltva egymásra következő maximumokat és minimumokat? Azok a hangrezgések, melyekből az ütések erednek, nem származnak ugyan ugyanabból a forrásból, s nem is egyenlő időtartamúak, de épen mivel a rezgési idők csekély különbsége a tünemény létrejöttének az egyedüli kedvező föltétele, közel feküdt az a gondolat, hogy e különbség teljes megszűntetése által a föltétel kedvező volta a szélső határig fokozható. Ez a körűlmény bizonyára nagy mértékben megkönnyítette Young munkáját, s a nélkül hogy Gri-

178

maldi eszméit túlbecsűlni akarnók, el kell ismernünk, hogy e kiváló fizikus a kellő akusztikai ismeretek hiányában sokkal rögösebb úton járt, mint Young. Ha Grimaldi előtt Sauveur eredményei ismeretesek lettek volna, elmélete bizonyára nem maradt volna ingadozó alapon.

Young az interferencziák elvét először az On the Theory of Light and Colours (Phil. Trans. 1802) czímű értekezésében fejezte ki, de már egyik megelőző értekezésében[468] figyelmeztetett a színgyűrűk és a fedett sípok törvényei között fönálló analógiára. Az idők és a körülmények, melyek között Young föllépett, eléggé igazolják azt az eljárást, hogy a Newton-ellenes tan hirdetése alkalmával is Newton tekintélyéhez folyamodott. Ugyanis Newton a Halley által a Chinai tengerben észlelt abnormális apály- és dagály-tüneményeket a vízhullámok interferencziája segítségével magyarázta,[469] s Young inkább Newton-nak elvileg ugyan ide tartozó, de az optikától igen messze fekvő propozicziójához folyamodott, semhogy érveit a sokkal közelebb fekvő akusztikai tüneményekre alapította volna. Newton, ha ő maga is a hullámelmélet híve lett volna, az ár- és apályra vonatkozó magyarázatával az interferencziák elvét mintegy előlegesen szentesítette volna, de mivel Newton épen az emisszió-elmélet megalapítója volt, Young-nek, hogy a hullámok hipothézisét történelmileg igazolja, még egy angol tekintélyre kellett hivatkoznia. E tekintély Hooke volt, a ki ily módon a hullámelmélet megalapításának hírébe esett. Young csak azután mondotta ki az interferencziák elvét teljes általánosságtan s hozzá tevé azt is, hogy a különböző színű sugarak rezgésidei különbözők s hogy e miatt a fehér sugarak találkozásából nemcsak világosság és sötétség, hanem még színes képek is

179

keletkeznek s hogy a színek egymásra következése és ismétlődése állandó törvényeknek van alávetve.

Az elv ki volt mondva, még csak a kísérleti direkt bizonyíték hiányzott. De ez nem sokára váratott magára. Young 1804-ben tette közzé az Experiments and Calculations relative to physical Opticks (Phil. Trans.) czímű értekezését, melyben a még hiányzó kísérleti tényeket előterjeszté. Young egy szűk nyílás világította hajszálnak árnyékát figyelmesen szemlélvén, az árnyék közepén két sötét csík között egy világos élénk csíkot vett észre. Ezután a hajszál helyébe egy igen kicsiny és átlátszatlan négyszöget tett, s most meg a négyszög árnyékában mutatkoztak a világos és sötét csíkok; a középső csík fehér volt és két sötét csík által környeztetett, az ezen kívül még mutatkozó világos csíkok már színesek valának, még pedig annál színesebbek, minél távolabb estek az árnyék közepétől. Midőn pedig egy közbetett átlátszatlan ernyővel a négyszög egyik széle mellett elmenő sugarakat fölfogta, az árnyék belsejében levő csíkok eltűntek, miből biztosan következtette, hogy a csíkok valóban a négyszög átellenes két széle mellett elmenő sugarak találkozásából eredtek. Még csak azt kellett megmagyaráznia, hogy honnét van az, hogy a fény egyáltalában behatolhat a geométriai árnyék belsejébe. E kérdésre a Newton-féle inflexióhipothézissel felelt meg, mely hipothézis szerint a testek szélein megsűrített levegő a sugarakat erősebben törvén, ezek eredeti irányuktól az árnyék belseje felé eltéríttetnek.

Három év múlva Young egy még inkább döntő kísérletet tett közzé az A course of lectures on Natural Philosophy, Lond. 1807 (2 köt. 4o) czímű művében. E kísérlet lényegében véve Grimaldi egyik kísérletének ismétlése volt; Young egy elsötétített szoba ablaktáblájának szűk nyílásán fénynyalábot eresztett be s ezt egy sötét ernyő két szűk nyílásán vezette át s végre a diffrakczió, vagy az akkori nézet szerint az inflexió által szétnyújtott s egymást részben átható két kúpos nyalábot egy második ernyőn fölfogta. Ott, a hol a két fénykúp egymást áthatotta, élénk csíkok

180

keletkeztek, mely csíkok annál keskenyebbek valának, mennél távolabb volt egymástól az első ernyőnek két nyílása. A csíkok azonnal eltűntek, ha az első ernyő egyik nyílását befödte, vagy ha nem keskeny nyalábot, hanem közvetetlen napfényt vezetett az első ernyőre.

Young kísérletei, bármily szembetűnően mutatták is a fényhullámok kombináczióját, bizonyos tekintetben mégis kifogásolhatók valának. Ugyanis a fény, melylyel Young a csíkokat létrehozta, már nem volt természetes, hanem inflexió által módosított fény, tehát az emisszió-elmélet hívei e tüneményeket némi joggal az inflexió különlegességeinek tarthatták. S valóban, az interferencziák elve csak akkor nyert minden kétséget kizáró kísérleti alapot, midőn Fresnel híres kísérleteivel, különösen pedig tükör-kísérletével kimutatta, hogy nem csupán az inflexió által eredeti irányuktól eltérített sugarak, hanem a közönséges módon visszavert és megtört sugarak is interferálhatnak.

Ha Young kísérleteivel az interferencziák elvének helyességét nem tüntette is föl a kellő világosságban, mégis az elv termékenységét számos példában kimutatta s az elv és a tünemények között levő összhang földerítése által majdnem ugyanannyit ért el, mint ha az elv helyességét közvetetlen kísérlettel minden kétséget kizáró módon bizonyította volna be. Az elv alkalmazásait három értekezésben[470] rendszeresen összeállítva a már említett Natural Philosophy-jében adta elő.

Első helyen a színgyűrűkről kell szólanunk. Young magyarázata sokkal egyszerűbb volt, mint Newton-nak segítő hipothézisekkel megterhelt elmélete. Young először is a visszavert fényben mutatkozó gyűrűket (függélyes vagy közel függélyes beesés mellett) magyarázta. A vékony lemez első és második

181

lapja által visszavert sugarak találkoznak; útkülönbségük egyenlő a lemez vastagságának kétszeresével, s ha ez a különbség a félhullámhossz páros többese, a sugarak erősítik egymást és világos gyűrűk keletkeznek, ha pedig a félhullámhossz páratlan többese, a sugarak gyengítik egymást és sötét gyűrűk keletkeznek. Ez volna a tünemény elméleti törvénye, melyet úgy is fejezhetünk ki, hogy a szerint, a mint a lemez vastagsága a negyed hullámhossz páros vagy páratlan többese, világos, illetve sötét gyűrűk keletkeznek.

Ez a törvény bizonyára igen egyszerű, csak az a főbenjáró hibája van, hogy a tapasztalással ellenkezik. E törvény szerint ott, a hol a lemez vastagsága zérus (a hol a két üveglap érintkezik), világosságnak kellene lennie, holott a kísérlet teljes sötétséget mutat, s általában mindenütt, hol a törvény világos gyűrűket követel, a kísérlet sötéteket ad.

Ezt az ellenmondást megszüntetendő, Young egy igen elmés, s a mint látni fogjuk nagyon is indokolható segítőhipothézishez fordúlt. Ugyanis föltette, hogy a két visszaverődés közül az egyiknél a rezgések sebessége ellenkezőre változik, a mi az eredményre nézve ugyanannyit tesz, mintha a sugarak útkülönbsége egy félhullámhoszszal gyarapodott volna. E föltétel után a tünemény elméleti törvénye olyformán módosúl, hogy a kísérleti törvénynyel, tehát a tapasztalással teljesen megegyezik.

Young-nek most még csak a segítő hipothézist kellett kellőképen indokolnia. Young azt mondotta, hogy a két visszaverődés közül az egyiknél a sebesség ellenkezőre változik, azaz jelváltozással jár; már most az a kérdés, hogy a kettő közül melyik szenved ilyes módosúlást?

Ha valamely rugalmas golyó kemény falba ütközik, akkor ellenkező sebességgel pattan vissza. Young a golyó és a fény visszaverődését analóg tüneményeknek tekintvén, azt mondá, hogy a rezgések sebessége ellenkezővé változik, ha a sugarak oly közeg fölületén verődnek vissza, melyben az éternek nagyobb a sűrűsége, mint abban a közegben, melyben a sugarak tova-

182

terjednek; a színgyűrűknél tehát a szóban forgó módosúlást a vékony levegőréteg alsó lapja idézi elő, a hol ugyanis a levegőben terjedő fény az üveg fölűletéről verődik vissza. De hát honnét tudta Young, hogy az éter az üvegben sűrűbb, mint a levegőben? Young a fény terjedését a hangéhoz hasonlította, már pedig a hang sebessége fordított viszonyban van a közeg sűrűségének négyzetgyökerével, tehát a fény terjedési sebessége is annál kisebb, mennél nagyobb az éter sűrűsége. Mivel pedig Huyghens hullámelméletéből következik, hogy valamely közeg annál erősebben töri a fényt, mennél lassabban terjed ez amabban, nyilvánvaló, hogy az üvegben, mint az erősebben törő közegben az éter sűrűsége nagyobb mint a levegőben.

Young-nek ezt az elméleti indokolását az áteresztett fényben mutatkozó gyűrűk hathatósan támogatták. Itt a levegőrétegen egyenest átmenő sugarak olyanokkal találkoznak, melyek az üveg fölületén kétszer verődtek vissza, tehát rezgéseik sebessége az egymásutáni két visszaverődés által tulajdonképen nem változott. Ez pedig az eredményre nézve ugyanannyit tesz, mintha az útkülönbség egy egész hullámhoszszal rövidült volna, a mi az interferenczia föltételén mit sem változtat.

Hogy a segítő hipothézis jogosúltságát még inkább kitűntesse, Young egy igen elmés kísérletet gondolt ki. A visszavert fényben mutatkozó színgyűrűk előállítására egy flintüveg-lapra egy crownüveg-lencsét, a két üveg közé pedig szasszafraszbalzsamot tett. Ekkor a középpontban világos gyűrű keletkezett, mert a balzsam a crownüvegnél optikailag sűrűbb közeg lévén, nemcsak az alsó, hanem a felső visszaverődés is jelváltozással ment végbe.

Már Euler állította, hogy a fényrezgések ideje annál nagyobb, mennél gyengébben töretik a fény. Ezt a nézetet, melyet Euler később visszavont, az interferencziák elve közvetetlenűl megerősítette.

Young látván, hogy a középponttól számított első ibolyagyűrűnek átmérője kisebb, mint az első vörös gyűrűé, azonnal

183

következtette, hogy a kék sugarak hullámhossza a legrövidebb, a vöröseké pedig a legnagyobb. Young megmérte a különböző színű gyűrűknek megfelelő lemezvastagságokat s ezekből a hullámhosszak számbeli értékeit is meghatározta. Végre avval a föltétellel, hogy a különböző színű sugarak a levegőben ép oly sebesen haladnak, mint az ürben, a hullámhosszakból kiszámította a rezgési időket.

Mindezekből kitűnik, hogy Young a színgyűrűk tüneményét az interferencziák elvének támogatására teljesen kizsákmányolta s ez által a hullámelmélet fejlődésére rendkívüli befolyást gyakorolt. Azonban Young figyelme kiterjedt a többi interferenczia-tüneményre is. így az egymáshoz igen kicsiny szög alatt hajló vastag lemezek színtüneményeit, melyek föltalálását Newton-nak tulajdonítják, úgyszintén a kevert lemezek színeit, melyek akkor állanak elő, ha az üveglap és a lencse közé két össze nem keverődő folyadékot teszünk, szintén az interferencziák elvével magyarázta. Végre kiegészítette a szivárvány elméletét. Az első szivárványon belül és a második szivárványon kívül mutatkozó fényíveket az interferencziának tulajdonította. Young szerint ama fénysugarak, melyek a szivárványt előidéző sugarak fölött vagy alatt haladnak a vízcseppben, ebből megközelítőleg párhuzamosan lépnek ki s mivel különböző hosszuságú útakon haladtak, interferencziát eredményeznek.

Ennyi érdemmel szemben szívesen elnézzük a hézagokat, melyeket Young a fény hullámelméletében kitöltetlenül hagyott. Míg némely részekben, mint példáúl a színgyűrűk elméletében, a dolgok legutolsó szálait is kifürkészte, addig más részeknél a hullámelmélet következményeivel kevesebbet törődött s megelégedett általános megjegyzésekkel, melyek gyakran többrendbeli hibával voltak terhelve. Mindamellett, hogy az interferencziák elvének fölállítása által a hullámok egymásutániságát figyelembe vette, a visszaverődésnek és törésnek Huyghens-féle elméletén mit sem változtatott s csak annyit tett hozzá, hogy a burkoló hullámon a rezgések megegyezők, holott minden más fölűleten,

184

melyre a sugarak különböző idők alatt érkeznek, a rezgések meg nem egyezők. A diffrakczió tüneményeit is csak annyiban magyarázta helyesen, a mennyiben a csíkok keletkezését az interferencziának tulajdonította; hogy aztán miért keletkeznek csíkok az árnyék belsejében, e kérdésre, mint már említettük, a Newton-féle inflexió hipothézissel felelt; az árnyékon kívül mutatkozó csíkokat pedig a direkt és a test széle által visszavert sugarak interferencziájának tulajdonította, de elmulasztotta, hogy e nézetet kísérleti úton igazolja. Végre még szemére lehetne vetni, hogy nem ragaszkodott oly szilárdan a hullámelmélethez, mint ezt az optikának egyik reformátorától elvárhatnók. Így példáúl azt jegyezte meg, hogy az interferenczia-tüneményeket az emisszió-elmélettel kimagyarázni nem épen lehetetlenség; mert ha fölteszszük, hogy az egyes sugarakon levő fénymolekulák egymástól egyenlő távolságokban vannak, tehát a látóideget egyenlő időközökben ütik meg; továbbá ha fölteszszük, hogy mindegyik fénymolekula hatása egyenlő és ellenkező reakcziót szül, akkor Young szerint két fénysugár összhangzó vagy széthangzó lehet, azaz egymást erősítheti vagy gyöngítheti. Nyilván való, hogy ez az elmélkedés nem egyéb, mint a hullámelmélet szellemében fogalmazott interferencziák elvének subjektivizálása, s értékét azonnal elveszíté, a mint Arago bebizonyította, hogy a fény interferencziája egészen objektív tünemény. Midőn Malus a visszaverődés és törés okozta polározódást föltalálta, Young ismét egy kevéssé ingadozott s az emisszió-elmélet hívei nem is mulasztották el, hogy e körülményt a saját javukra kiaknázzák. Azonban Young munkái e gyengeségek daczára is rendkívüli haladást jeleznek, a mi kitűnik abból, hogy a későbbi vizsgálatok kiindúló pontjai valának. Még a híres Fresnel is Young nyomdokain járt eleintén a diffrakczió elméletében. Az interferencziák elvének termékenysége csak akkor tűnt föl egész terjedelmében, midőn a visszaverődés és törés okozta polározódás tüneményeinek föltalálása által a fizikai optikának egészen új mezeje nyílott. Nem

185

fogjuk elmulasztani, hogy alkalmas helyeken Young-nek a tünemények eme csoportjával szemben elfoglalt álláspontját, nevezetesen a transverzális hullámok elvére vonatkozó nézeteit előterjeszszük.

III.
Young különböző művei. - Orvosi pályája és hivatalai. - Jelleme. - Halála.

Young az interferencziák elvének fölállítása által úttörő szellemnek bizonyúlt be. Azonban nemcsak az optikában, hanem más tudományokban is annyi eredetiséget és oly sokoldalú ismereteket árult el, hogy méltán elcsodálkozhatunk, ha látjuk, hogy az emberi ismereteknek alig van ága, melyben éles elméjét próbakőre nem tette volna. Nem lehet czélunk, hogy Young különféle műveit elemezzük, legyen elég, ha fölemlítjük, hogy a mathematikát az epiczikloisos görbék elméletével gazdagította; hogy az asztronómia számos problémájával, mint a hold atmoszferájával, a hold- és napfogyatkozással, a gravitáczió okaival, a föld sűrűségével, az asztronómiai súgártöréssel, az ár- és apálylyal stb. foglalkozott; hogy a legfontosabb technikai kérdéseket, mint példáúl a hidak szilárdságát, a vasgyárak berendezését, a gépalkotórészek súrlódását, a sorhajók megerősítését stb. vizsgálatai körébe vonta; hogy számos értekezést írt a botanika és zoológia köréből; hogy grammatikai és archaeológiai kérdéseket vitatott; hogy a zenéről és a műfestésről alapos tanúlmányokat írt. Arago szerint az ember Young munkáinak csak a czímeit hallva, azt hihetné, hogy nem egy ember, hogy többrendbeli akadémiának munkáiról van szó.

Young még oly téren is működött, melyen az orvosokat vajmi ritkán látjuk: Young az egyptomi hieroglifák megfejtésével is foglalkozott. Az ó-kori írók több megjegyzéséből kitűnik, hogy az egyptomiak legalább is kétféle typust (a szent vagy az egyiptomi hieroglifásat és a népies vagy demotikusat) használtak. E kétféle írásmód közül az egyik szimbolumos volt; Horapollon némely szimbolumnak az értelmét is följegyezte. A szim-

186

bolumok teljes megfejtése majdnem lehetetlennek látszott, midőn 1799-ben Boussard franczia genie-tiszt Rosette mellett egy ásatás alkalmával egy nagy követ talált, a melyen ugyanaz a fölirat görög nyelven, hieroglifás szimbolumokban és az egyiptomi népies nyelven volt bevésve. Midőn a francziák Egyiptomot odahagyták, a kő az angolok birtokába, a Brit Muzeumba került. A népies tipusok 1802-ben Sylvestre de Sacy és mások összhangzó vizsgálatai által megfejtettek ugyan s csak a hieroglifás jelek megfejtése maradt hátra. Young a föladatnak evvel a legnehezebb részével foglalkozott; vizsgálatainak eredményeit Arago a következő három pontban foglalja össze: Young először is fölfedezte, hogy az ellipszises vonalba kerített jelek a görög fölirat tulajdonneveinek felelnek meg, másodszor, hogy ilyenkor a kerítésben levő egyes jelek betűket jelentenek; harmadszor, kijelölte az egyes hieroglifáknak megfelelő betűket; ez utóbbi fölfedezésre őt a kövön levő "Ptolemaeus" s egy másik emléken levő "Berenice" szavak elemzése vezette. Azonban az első két pontban Young-öt már megelőzték, főérdeme tehát a harmadik pontban, azaz egy alfabét-töredéknek összeállításában áll. De ez a töredék is sok tekintetben hiányos és zavaros; néha a jeleknek csak egyes betűket, máskor már egész szótagokat tulajdonít, minélfogva Young rendszerét az említettük két tulajdonnéven kívül más szavak olvasására nem igen lehet alkalmazni. Young e harmadik pontban Jean François Champollion-ban hatalmas vetélytársra talált; Champollion fölállított egy következetes alfabétes rendszert, mely szerint több szó, melyeket Young egészen félreismert, megfejthetővé lett. Nem föladatunk, hogy a Young és ellenfelei közötti vitát csak nagyjában is előtüntessük; az eredmény az, hogy Young, mindamellett hogy a hieroglifák kérdését, a mennyiben ennek megfejtése egyáltalában szóba jöhetett, nem fejtette ugyan meg, de sok fölvilágosító észrevétel által nagy mértékben tisztázta.

Young-öt e vizsgálatok a polémia terére vitték, de itt is, valamint többi nagyszámú recenziójánál, mindig megtartotta

187

az igazán tudományos polémia hangját, bár szükség esetén nem mulasztotta el, hogy hevességeket hasonlóval toroljon vissza.

Young irodalmi működésének jelentékeny részét képviseli meg az a 63 czikk, melyekkel az Encyclopaedia Britannica supplementumát gazdagította.

Ha e biografiában Young életének s tevékenységének irányzatát választott hivatása szempontjából kellett volna előterjesztenünk, akkor Young-ről mint orvosról kellett volna először szólanunk. Két évvel doktorrá avatása után nagybátyjának, Brocklesby-nek vagyonát örökölvén, mint tudományokkal foglalkozó magánzó Cambridge-ben és Bristol-ban tartózkodott. Az orvosi praxist 1800-ban kezdé meg Londonban, s azt még akkor sem szakította félbe, midőn 1801-ben a Royal Institution-en a fizika tanárává lett, mely hivataláról azonban már 3 év múlva lemondott. 1809-től kezdve 2 éven át a Middlessex-kórháznál mint előadó (lector), 1811-től kezdve egészen haláláig a St. Georges-kórháznál mint orvos működött. Látjuk tehát, hogy rendkívül sokoldalú tudományos tevékenysége mellett választott hivatásához nem lett hűtelen. Különben praxisa nem volt valami kiterjedt, minek oka az angol viszonyokban keresendő, mert Angolországban csak az az orvos örvendhet a közönség állandó bizalmának, ki az orvosi tudománytól távol eső szakokkal nem foglalkozik. Az előítélet ellen Young egy ideig úgy védelmezte magát, hogy iratait álnév alatt tette közzé. Mivel azonban ismerősei körében munkássága gyümölcseit nem igen rejtegette, csakhamar köztudomásúvá lett mindaz, mit különben Young maga sem akart állandó titok leplébe burkolni. Egyébiránt köztudomású volt, hogy Young a Royal Institution-en a fizikát adja elő; hogy Humphry Davy-vel tudományos folyóiratot ad ki; hogy az orvosi szakokból tartott előadásaiban legkevésbbé sem titkolta, hogy az orvos nagyon sok esetben csak szerencsét próbálgat. Ehhez járúlt még a betegekkel szemben tanúsított tartózkodó magaviselete. Sokoldalú ismereteinél fogva a gyógyítás folyamában minden eshetőséget a számítás körébe

188

akarván vonni, eljárása mindig határozatlanságot árúlt el, mit a közönség az orvossal szemben mindig a rosszabb oldaláról fog föl. A tétovázás még orvosi munkáiban is kitűnt. Ha már most mindezeket az itt fölsorolt körülményeket figyelembe veszszük, érthetővé válik, hogy e lángeszű férfiú épen választott hivatása terén aránylag a legkevesebb külső sikert mutatta föl.

1818-ban Young a Board of Longitude titkárává neveztetvén ki, az orvosi praxissal egészen fölhagyott. Ezentúl mint a Journal of the Royal Institution munkatársa és mint a Nautical Almanac szerkesztője első sorban asztronómiai kérdésekkel foglalkozott. Ezen időtájban írta a Laplace főmunkáját értelmező híres művét: Elementary illustration of the celestial mechanics of Laplace, Lond. 1821. Titkári hivatala a Board of Longitudeben, mellőzött egyének személyes támadásai miatt, igen sok keserűséget okozott neki. Tudományos pályáját még egyéb kellemetlenségek is megnehezítették. Említettük, hogy, midőn az interferencziák elvét előterjesztette, különös gondot fordított arra, hogy a newtoni tekintélylyel a mennyire csak lehet összeütközésbe ne jöjjön. De Young tanának következményei sokkal világosabbak valának, semhogy a newtonisták az emisszióelmélet bukását előre nem gyaníthatták volna. A híres lord Brougham, az Edinbourgh Review egyik munkatársa, Newton iránti bámulatában hivatva érezte magát, hogy az új tan hirdetőjét, mint mathematikust és experimentátort egyaránt hevesen megtámadja. A közönségnek nagyon tetszett ez a szenvedélyes hang, hiszen arról volt szó, hogy egy évszázados tekintélynek s a nemzet büszkeségének megtámadója útasíttassék rendre! Young-öt ez a támadás nagyon bántotta s a Review-ban közzétett megjegyzései világosan mutatták, hogy elvei igazsága iránti meggyőződését a közönség részrehajló magatartása mélyen sérti.

A Young érdemei iránt való méltó elismerésnek nyílt hangoztatása még sem maradt el: nem Angolországnak, hanem

189

Francziaországnak fizikusai valának azok, kik az angol közönség visszautasító magatartását a kiváló tudós iránt való elismerésükkel kompenzálták.

Ha végig tekintünk Young tudományos tevékenységén, könnyen arra a téves gondolatra jöhetnénk, hogy a kiváló tudós összes idejét dolgozó szobájában visszavonúlva töltötte. Pedig Young nemcsak hogy a társas élettől vissza nem vonult, hanem ellenkezőleg, igen gyakran megfordúlt a londoni legelőkelőbb társaságokban, melyekben szellemes és előkelő modorú társalgása, valamint sokoldalú ismeretei miatt mindenkor nagyon kedvelt egyén volt. E mellett idejét a művészeteknek szentelte. A műfestést Németországban, különösen pedig a drezdai képtárban tanúlmányozta; ismerte a híresebb művészek kiváló tulajdonságait és hibáit, műveikben nyilatkozó fejlődési fokozatot, modorukban beálló változásokat stb. Míg a műfestés terén csak az elmés műértőnek fokára emelkedett, addig a zenével közvetetlenül is foglalkozott s a divatozó hangszerek mindegyikén ügyesen játszott. A zene elméletét már korán elsajátította s az e tárgyra vonatkozó értekezései azt mutatják, hogy itt is ép oly mélyen hatolt a dolog szellemébe, mint a tudományos kérdések megvitatásánál. Sokoldalúságánál csak alapossága volt nagyobb, s az alaposságban néha a túlságig ment, miről az a körülmény tanúskodik, hogy midőn Edinburgban először vett tánczórát, a leczke után a padlóra vonalzóval és körzővel külön féle görbe vonalakat rajzolt, hogy kikeresse a tánczoló párok által végrehajtandó legalkalmasabb fordulatokat.

Young, mint említettük, a quäkerek felekezetéhez tartozott, s bár később e felekezet elveihez már nem ragaszkodott, némely sajátosságától még sem szabadúlhatott meg. Így például állhatatosan vallotta azt az elvet, hogy minden ember ugyanazt tehette volna, a mit bármely más ember tett, mely elve valószínűleg abból a quäkeres fölfogásból fejlődött, mely szerint a gyermekek szellemi képessége eredetileg majdnem egyenlő s csak a nevelés és fejlődés módozatai folytán nyer sajátos irány-

190

zatot. Amaz elv alapján elhitette magával, hogy mindarra, mit más emberek tesznek, ő is képes, s végtére is meg kellett győződnie amaz elv helyes voltáról, mert, ha elhatározta magát, hogy a mások képességeit elsajátítja, addig nem nyugodott, míg czélját el nem érte. Midőn egyízben Barclay unokájának társaságában lovagolt, a lovász egy korláton átugratott; Young azonnal ugyanezt akarta tenni. Az első kísérlet után lováról lebukott; erre újra fölült s újra lebukott, míg végre a harmadik kísérlet sikerült. Edinburgban a kötéltánczolásban képezte ki magát; Göttingában pedig a műlovaglásban, miután erre provokáltatott, annyira vitte, hogy egyszerre két ló hátán állva lovagolt, tehát önmagán igazolta azt a tételt, mely szerint a kellő körülmények között ugyanaz az ember mindenre képes.

Hogy Young neje volt Angolországban az első személy, ki az interferencziák elvét kellőképen méltányolta, ez kitűnik az Arago által elbeszélt következő anekdotából.

1816-ban, mondja Arago, tudós barátommal, Gay-Lussac-kal, Angolországba útaztam. Fresnel épen akkor a diffrakczióról írt értekezésével tudományos pályafutását a legfényesebben kezdette meg. Természetes, hogy ez az értekezés, mely a mi nézetünk szerint olyan alapkísérletet tartalmazott, melylyel szemben Newton fényelmélete többé meg nem állhat, a Young-gel való társalgásunk első tárgya volt. Nagyon csodálkoztunk a sok kifogás fölött, melyekkel dicséretünket korlátozta, míg végre kijelenté, hogy azt a kísérletet, melylyel mi oly nagyra vagyunk, ő már az 1807-iki Natural Philosophy-jében leírta. Ezt az állítását nem találtuk eléggé alaposnak s fölötte hosszas és körülményes vita keletkezett. Young neje is jelen volt, s úgy látszott, hogy a vita iránt közönyös maradt; de mivel tudtuk, hogy az angol nők a tudákos nő czímétől igazi gyermekes félelemmel rettegnek, s ennélfogva az idegenek előtt nagyon tartózkodóak: udvariatlanságunkat csak akkor vettük észre, midőn Young neje hirtelen távozott. Épen azon voltunk, hogy férje előtt bocsánatot kérjünk, midőn őt, hóna alatt egy hatalmas quart-kötet-

191

tel visszatérni láttuk. Ez a Natural Philosophy első kötete volt, melyet az asztalra tett, a 787-ik oldalt fölütötte, s az újjával egy figurára mutatott, a melyben a diffrakczió-csíkok görbevonalú menete elméletileg meg volt állapítva."[471]

Young a Royal Societynek tagja s 1802 óta e társaság külső ügyeinek titkára volt; 1827-ben a franczia Institut külső tagjává választatott.

Young-öt sem tudásának rendkívüli terjedelme, sem a kitüntetések elbizakodottá soha sem tették. Barátai tanúsága szerint gyakran élt eme szólással: "Mikor gyermek voltam, férfiúnak képzeltem magamat; most hogy férfiú vagyok, látom, hogy bizony csak gyermek vagyok."[472]

Young kedélyét 1827 óta testi szenvedések egészen megtörték. 1828-ban egészségének helyreállítása végett Genfbe útazott, azonban a várt jó eredmény elmaradt; a következő évben visszatért Angolországba. Young rendkívüli léleknyugalommal nézett elkerülhetetlen sorsa elé. Meghalt 1829 máj. 10-kén, 50 éves korában. Még halálos ágyán is egyiptomi szótárával foglalkozott; e mű épen akkor volt a sajtó alatt.

Young halála Angolországban különös részvétet nem keltett. A nemzet legjelesebb fiainak egyike, ki persze nem volt baronet, a Westminster dicsőségében nem részesülhetett. Hamvai neje családi sírboltjában, Farnborough falu mellett nyugosznak.

Young vegyes műveit G. Peacock adta ki: Miscellaneous Works of the late Th. Young, London 1855, 3 köt. 8o.

Irodalom

Journ. of the Royal Inst

. II.

Knight, English Cyclop. Lond. 1856-58.

Memoir of Th. Young

, Lond. 1831, 8o.

Nouv. Biogr. gén

.

Arago, Not. Biogr., I.

G. Peacock, Life of Th. Young, 1855, 8o.