409

V.
Ampère jelleme. - Halála.

A nagy közönség egy része mindig hajlandó arra, hogy az exakt, nevezetesen a mathematikai tudományok művelőit a szó olyan értelmében vett tudósoknak tekintse, mint a kik szellemi életének folyását a kalkulus rideg törvényein kívül az érzelmek és a kedély világába tartozó egyéb motívumok nem irányozzák. Ez a téves felfogás nem a megítéltek egyéni jellemére van alapítva, hanem inkább az ítélők egyoldalú, mondhatnók félszeg, fölfogásából ered. A kik nem röstellik a fáradságot, hogy a mathematikai tudományok kiváló művelőinek élettörténetébe bepillantsanak, számtalan esetből bizonyára azt a meggyőződést meríthetik, hogy az exakt tudományok művelése sohasem zárja ki a gyöngéd érzelmek ápolását.

Ampère költői lelkülete a mondottakról világosan tanúskodik. Az elektrodinamika megalapítója már kora ifjúságában szomorújátékot írt Hannibal haláláról, s midőn már Bourgban a fizika tanításával foglalkozott, tudományos buzgalmát nem akadályozta meg, hogy költői kompozícziókkal foglalkozzék; versei érzelmekben oly gazdagok s oly bájosak, hogy Arago érdemeseknek találta azokat arra, hogy velök a szerzőjük fölötti akadémiai emlékbeszédet ékesítse.

Ampère költői hangulata mellett megőrizte még mindazokat a tulajdonságokat, melyeket nevelése és ifjúsága külső körülményei által már kora ifjúságában fölvett. A párisi légkör, a tudomány első rangú művelőivel való gyakori és élénk érintkezés szokásain és modorán nagyon keveset változtatott. Némelyek hajlandók voltak arra, hogy Ampère-nek előadásaiban vagy társas érintkezéseiben tanusított modorosságát magános és elzárkózott nevelésének tulajdonítsák. Azonban kiváló férfiak jellemző szokásaiból a magános vagy nyilvános nevelés

410

befolyásaira következtetni nagyon bajos volna; lehetne idéznünk számos tudóst és művészt, kik tudományos vagy művészies foglalkozásuk közepette vagy testi magatartásukban vagy különködőknek látszó egyéb szokásaikban sokkal feltűnőbb viseletet tanusítottak mint Ampère, a nélkül, hogy ifjú korukat az ifjúság köréből kizárva töltötték volna.

Ampère egyik különös sajátsága az állati mágnességbe vetett hite volt. "Gyönge látása, testi ügyesség hiánya, nagy őszintesége nem tették alkalmassá arra, hogy fölismerje azokat a cseleket és fortélyokat, melyeknek a mágnesség ezt a nemét a szemfényvesztők mesterségeül kellett föltüntetni."[589] Ha figyelembe veszszük, hogy a régi időkben épen úgy mint az újabbakban, sőt a jelenkorban is, egészen tiszteletre méltó egyéniségek, kiknek tudományos komolyságát senki sem vonhatja kétségbe, az állati mágnességben elég realitást találnak arra nézve, hogy az idetartozóknak mondott tüneményeket a szemfényvesztés alacsony kategóriájából tudományos kérdés méltóságára emeljék, akkor Ampère tudományos jellemének e sajátszerű vonását bizonyára senki sem fogja kárhoztatni. Az élettani újabb vizsgálatok kiderítették, hogy ama sajátszerű hatások, melyeket az állati mágnességnek tulajdonítanak, bár a mágnességhez semmi közük nincs, eléggé nevezetesek, hogy a legkomolyabb búvárok figyelmét magukra vonják.

Ampère szokásai és sajátságai talán kevésbbé tűntek volna föl, ha ez a kiváló férfiú fölfedezéseinek újságával és rendkívüli jelentősségével a közfigyelmet amúgy is magára nem vonta volna. Akadnak mindig olyan emberek, kik nem lévén képesek a tudományos konczepcziók magaslatára emelkedni, figyelmüket első sorban nem a dolgok érdemére, hanem holmi aprólékosságokra fordítják. Így eshetett meg, hogy Ampère-t az efféle megfigyelők különös színben tudták föltüntetni. Ha Ampère társaságból haza menve, a saját kalapja helyett egy papnak

411

háromszögletes kalapját vitte el, vagy ha hasonló, de fokozott szórakozottságból ebéd alkalmával azt hitte, hogy otthon van s nemcsak az ételeket becsmérelte, hanem nővérét is megrótta, a miért olyan ügyetlen szakácsnékat tart: ez elegendő volt, hogy némelyek Ampère szórakozottságát hallatlannak tüntessék föl.

Ampère nemcsak szórakozottságáról volt híres, hanem még hiszékenységéről is. A politikai és a szellemi világnak a fölcsigázott képzelet szülte eseményeit egyaránt elhitte. Pedig nála a hiszékenységet az értelem hiányának ép oly kevéssé lehetett tulajdonítani, mint a szellemi renyheségnek, mely a dolgok valódi mibenlétének kifürkészését röstelli. Ampère hiszékenységének valódi oka a közömbösségnél egyéb nem lehetett; szellemének folytonos elfoglaltsága közben nem sokat törődött a vele közölt események lehetőségével, bár a politikai események folyása kedélyére rendkívüli hatással volt.

Ampère-nek gyakran meggyűlt a baja a vallásos kételkedésekkel. Nevelése, mely vallásos szigorú elvekre volt fektetve, állandó nyomokat hagyott lelkében, s midőn a tudományok magaslatára emelkedve, a világ sorát nem látta olyannak, a minőnek a szent írók előadásai szerint lennie kellene, a vallásos kétségek gyötrelmeit ki nem kerülhette. Mennyire félt attól, hogy kétkedései a vallásos iránytól nagyon messzire terelik, kitűnik a következő esetből.

Bourg-i tanár korában Ampère egy munkát írt a chemia jövőjéről. Míg a munka készült, a vallásos kétségek nem bántották, de a mint sajtó alá akarta adni, egyszerre rejtélyes fölhevülésbe jött; vétkesnek hitte magát, mert elég bátor volt levonni a leplet oly dolgokról, melyeket pozitív eredményekként fölmutatni csak a jövő századok vannak hivatva; munkáját ördögi sugalmazásnak tekintette s tűzbe vetette. Ampère e tettét később, a vallási kétségek kevésbbé gyötrő pillanatában, nagyon is megbánta.

Ampère-t a politikai események tudományos foglalkozásai

412

közepette gyakran megzavarták. Az akkori mozgalmas idők eseményei közül egyik sem hozta oly nagy izgatottságba mint Napoleon visszatérése Elba szigetéről. Ez eseménynek előre nem látható következményeitől függött hazája sorsa, a félelmek és remények egész özöne Ampère érzékeny lelkületét annyira fölrázta, hogy lyoni barátai előtt állapotát tarthatatlannak festette. De a mint Ampère visszatért mathematikai munkálkodása körébe, lelki nyugalma azonnal helyre állott.

Ampère egy negyed évszázadnál hosszabb időn át a francziaországi főbb collège-k főszámvevője volt. Ez a hivatal, a mellett hogy egyéniségének legkevésbbé sem felelt meg, tudományos tevékenységére legkárosabb hátráltató befolyással volt. Az év három vagy négy hónapját folytonos utazással kellett töltenie, s midőn Párisba visszatért, a tapasztalt eredményekről pontos számot kellett adnia. Nem is volt ez a hivatal sehogysem ínyjére. Hogyan lehetett tehát az, hogy Ampère oly hosszú időn át viselte ezt a terhes hivatalt? Mert kényelmesebbet és jövedelmezőbbet nem kapott. Ampère pedig oly anyagi körülmények között volt, hogy e hivatal jövedelmeit is meg kellett becsülnie. A családföntartás gondjai, a kellő határokat túllépő jótékonysága, nyomtatási költségek, új eszközök és készülékek beszerzése folytonosan igénybe vették a tőkékkel nem rendelkező tudós tárczáját. Így esett meg, hogy Ampère a szerény jövedelmekkel kecsegtető hivatalt sem vethette meg.

A tudományok érdekében e terhes anyagi körülményeknél még inkább fájlalhatjuk azt a szellemi állapotot, melybe az elektrodinamika alapítója élte utolsó éveiben jutott. Az a férfiú, ki ifjúkorában a könyveket, mint mondani szokták, mohón nyelte, terhesnek találta, hogy a legkitünőbb művekbe és értekezésekbe csak be is pillantson; gyakran megelégedett avval, ha a beküldött füzetet fölvágta. A tudományok osztályozásán kívül semmi sem érdekelte; mindaz, a mi erre a tárgyra nem vonatkozott, rá nézve teljesen közömbös volt. Ekkori állapotára világos fényt vet az Arago-tól elbeszélt következő eset.

413

Fresnel időnek előtte meghalt, s halálával óriási űrt hagyott maga után. Az optika fejlődéseért lelkesülő fizikusok Ampère-t szemelték ki, hogy a lángeszű fizikus szellemi örökségét átvegye; benne bíztak, hogy a nagy űrt méltóan kitölthetné. Nem is mulasztották el, hogy Ampère előtt a dicsőséget, mely már amúgy is majdnem európai híréhez járulna, élénk színekkel ne fessék. A kísérlet eredménytelen maradt. Ampère-t egy majdnem hihetetlennek látszó nehézség tartóztatta vissza; mert, úgymond, ha a neki fölajánlott munkára vállalkoznék, Poisson-nak a hullámelméletre vonatkozó két értekezését végig kellene olvasnia![590]

Fájdalom, ezt a hanyatlást is csak az anyagi gondok rovására kell visszavezetni. Ha Ampère egy komoly tevékenységgel eltöltött nap után napi munkájára visszatekintett, s összehasonlította azt, a mit tett, avval a mit tehetett volna, keserűség fogta el szívét s egy kedvezőbb kor iránti reménye egészen megtörött.

Ampère folytonosan hanyatló egészsége helyreállítására 1836-ban Marseille-be utazott. Ez a város egyszer már a legüdvösebb hatást gyakorolta súlyos mellbajára; barátai legjobb reménynyel voltak eltelve utazásának eredménye iránt. Bredin, a lyoni állatgyógyító intézet igazgatója, Ampère elé utazott, de barátjának aggasztó állapota csakhamar fölismertette vele annak nemsokára bekövetkező végét. Ampère Marseille-ben a leggondosabb ápolásban részesült; mivel a beszélést az orvosok megtiltották neki, senkisem merte figyelmét az őt akkor még érdeklő tárgyra, a tudományok osztályozására és az emberiség sorsának javítására fölhívni. Midőn Bredin egy ízben a tudományok osztályozására vonatkozó kritikai megjegyzéseket tett, Ampère a legnagyobb hévvel fejtegette az elveket, melyek a tudományokat összekapcsolják; fölhevülése a lelkesedésig fokozódott.

414

Ampère nyugodtan nézett sorsa elé. A marseille-i kollégium sekrestyésének sürgető intéseire ezt felelte: "Köszönöm, abbé uram, köszönöm; mielőtt útra keltem, valamennyi keresztényi kötelességemnek eleget tettem." Súlyos mellbajához heves láz járult, mely dicső életének 1836 jun. 10-én véget vetett.

Ampère maga választotta meg e síriratát:

Tandem felix!

Irodalom

Sainte-Beuve et Littré, Jeunesse, études diverses, etc. de M. Ampère

(Revue de deux Mondes, 1877. febr. 15.).

Arago, Not. Biogr. II.

Galerie des contemporains illustres

, t. X.

Querard, La France littéraire.

Biographie universelle

(E. Arago czikke).

Nouv. Biogr. gén

.

415

SEEBECK

I.
Seebeck ifjúsága. - Optikai munkái.

Thomas Johann Seebeck 1770 ápr. 9-én Revalban született. Atyja gazdag kereskedő volt, s nem mulasztotta el, hogy fia gondos nevelésben részesűljön, s mindazoknak az ismereteknek, melyek a szülővárosában megszerezhetők valának, birtokába jusson.

Seebeck elemi tanulmányainak bevégezte után szülővárosának gimnáziumába lépett. Már az alsóbb osztályokban kitűnt a természettudományok iránt való hajlamai által; midőn a gimnázium idősebb növendékei összegyűltek, hogy az iskolában látott kísérleteket ismételjék, az ifjú Seebeck társaságukba lopódzkodott s valamely sarokba meghúzódva rendes szemlélője volt a fiatal experimentátorok műveleteinek. Tizenhét éves korában a gimnáziumot elvégezte, s hajlamainak engedve, a berlini egyetemre ment, hogy ott magát az orvosi tudományokban kiképezze. Miután az orvosi és a sebészeti tudományokban már szép ismereteket szerzett, Göttingába ment, hol alaposan tanulmányozta a fülbetegségeket, s ezekről külön munkát is akart írni.

A mint látjuk, Seebeck eleintén egészen az orvosi tudományokra szánta magát. Azonban az a kor, melyben tudományos pályafutását megkezdette, fizikai új eredményekben oly gazdag volt, hogy ő sem állhatott ellen a fizikai tudományok

416

iránt való általános lelkesedésnek, mely akkoriban annyi törekvő szellemet eme tudományok művelésére serkentett. Az elektromosság és a fény tüneményei, s az e tünemények elmélete körül megindult szellemi mozgalom Seebeck-et is a kísérleti vizsgálatok mezejére terelték.

Az első kísérletek sikere Seebeck hajlamait egész a lelkesedésig fokozta; az orvosi pályáról véglegesen lemondott, hogy életét egészen a kísérleti vizsgálatoknak szentelje. Kedvező anyagi körülményei ez elhatározásának kivitelét tetemesen megkönnyítették; neki nem kellett megküzdenie azokkal a nehézségekkel, melyek annyi kiváló búvárnak tevékenységére zsibbasztólag hatottak; a megszerkesztendő eszközök beszerzéseért nem kellett az államhoz, akadémiákhoz vagy egyéb társulatokhoz folyamodnia, minélfogva eszméinek gyors megvalósításának útjában semmi sem állott.

Seebeck szellemi tevékenységének mindenekelőtt alkalmas középpontot keresett: választása Jénára esett. Ez a város a jelen század elején sok híres férfiú kedvelt gyűlőhelye volt; Knebel, Schelling, Hegel, Thibaud, Ritter, Oken stb. egyidejű ott tartózkodása a kicsiny, de régóta híres várost tudományos középponttá tette. Seebeck is, mint a tudományoknak élő magánzó, 1802-ben ide tette át lakóhelyét.

Seebeck eleintén az elektromosság terén hajtotta végre önálló vizsgálatait, melyek a mint ezt előre gondolni lehet, a Volta oszlopával elért eredményekhez fűződtek. A Humphry Davy híres találmánya, a káli és a nátron fölbontása, alig jött Seebeck tudomására, s e kitünő experimentátor azonnal feltalálta az új fémek előállításának egy czélszerűbb módját, azaz az illető fémeknek nem közvetetlen, hanem amalgámjaiknak előállítását, mely találmányával Davy-t, illetve Berzelius-t, megelőzte.

Az illető amalgámok előállításával Seebeck képes volt nagyobb mennyiségű nátriumot, káliumot, báriumot és cal-

417

cziumot termelni.[591] Ugyancsak neki sikerült 1808 tavaszán először az ammoniák gyökének kéneső-kombináczióját is előállítania.[592]

Seebeck Jenában Goethé-vel találkozott A híres költő épen ekkor javában foglalkozott optikai vizsgálataival, melyek, a mint hitte, Newton színelméletét megdöntendők valának. A két kiváló férfiú között csakhamar szíves viszony fejlődött, s e viszonynak lehet tulajdonítani, hogy Seebeck a nagyhírű költő tudományos irányzatához csatlakozott: Seebeck elektromos kísérleteit abba hagyta s kizárólag az optikai vizsgálatokra adta magát. Goethé-t gyakran meglátogatta Weimarban, a híres költő házában heteket, sőt néha egész hónapokat töltött. A két tudós a színek tüneményeire vonatkozó számos kísérletet hajtott végre, s együttes munkájuk eredménye experimentális alapja volt a Farbenlehre-nek, ama nagy munkának, melyre Goethe valamennyi munkája között a legnagyobb súlyt fektette.

Nem tartjuk a Seebeck tudományos hírneve érdekében valónak, hogy különösen föltüntessük azt a részt, mely őt a Goethe-féle színelméletben megilleti. Sőt sajnálnunk kell, hogy az a kiváló egyéniség, ki a Seebeck fizikai kutatásainak egészen új irányt adott, nem állott az akkori optika magaslatán. Ha Goethe az új iránynak ép oly buzgó képviselője lett volna, mint a minő makacsúl vitatta a semmiféle tény által kellőképen nem indokolt nézeteit, akkor bizonyára Seebeck is arra az utra tereltetett volna, mely úton az optika elsőrangú művelői elévülhetetlen dicsőséget vívtak ki maguknak. Mindazonáltal Goethe befolyása bizonyos tekintetben nagyon is üdvös volt, mert annak köszönhető, hogy Seebeck figyelmét egyáltalában az optika felé fordította, s a mint az első lépéseket megtette, optikai vizsgálataival csakhamar kilépett Goethe tevékeny-

418

ségének egyoldalú köréből, s oly térre lépett, melyen fölfedezéseinek fontossága és nagy száma által egyaránt méltán sorakozik az optika kiváló művelői közé.

Seebeck már 1810 óta foglalkozott a foszforosság tüneményeivel, s földerített oly tényeket is, melyeknek a fény elméletére nézve elvi jelentősségük van.

Albertus Magnus (a XIII-ik században) már beszélt a gyémánt foszforos tulajdonságairól, de a tünemény csak akkor keltett nagyobb figyelmet, midőn 1602-ben Vincenzio Cascariolo nevű czipész e tulajdonságot az úgynevezett bolognai világítókövön[593] (lapis solaris, bolognai foszfor) észlelte. A tünemény nem sokára több anyagon észleltetett, elannyira, hogy Dufay már 1730-ban azt állította, hogy kellő kezelés mellett minden test foszforossá válik.

Midőn Seebeck a tárgygyal foglalkozni kezdett, egyes észleletek már igen nagy számmal tétettek; de arról, hogy az észleletek ugyanarra az alapelvre vezettettek volna vissza, szó sem volt. Boyle a gyémánttal végrehajtott kísérleteivel megmutatta, hogy a foszforosság és az elektromosság szükségképen nem függnek össze. Dufay a foszforosságot az égés egyik különös nemének tartotta. Lemery föltette, hogy a testek a fény iránt épen úgy viselik magukat, mint a hő iránt, azaz hogy a fényt először abszorbeálják, aztán ismét kisugározzák.

Eustachio Zanotti bolognai csillagász (1709-1772) a bolognai foszfort a színkép különböző sugaraival megvilágítván, arra a sajátságos eredményre jutott, hogy a színes sugarak épen úgy mint a fehér fény a foszfort vöröses-sárga fényben ragyogtatják; Beccaria ellenben azt állította, hogy mindegyik sugár a saját színét közli a foszforos anyaggal, s ez a vélemény nagyon is tetszett az emisszió-elmélet akkoriban még nagy számú híveinek. Hogy is lehetne az emisszió-elmélet szerint

419

megérteni, hogy példáúl a kék fény sárgává változzék a nélkül hogy a foszforos anyag chemiai szerkezete megváltoznék? Beccaria később megváltoztatta ugyan nézetét, de az emisszióelmélet hívei mégis megmaradtak a mellett, hogy csakis Beccariá-nak lehetett igaza, s hogy Zanotti mindenesetre csalódott.

Seebeck a kérdést kísérleti döntő vizsgálat alá vetette,[594] s minden lehető módon variált kísérleteivel megmutatta, hogy Zanotti-nak igaza volt, a mennyiben a foszforos fény, bár a különböző testekre nézve különböző, általában véve a színkép kevésbbé törékeny sugaraival egyezik meg, s független az azt előidéző sugarak színétől. Még föltünőbb volt Seebeck egy másik eredménye, mely a hullámelmélet mellett még hangosabban bizonyít: a mész és a barit keverékéből kilövelt fény intenzitása függ a megvilágító sugarak színétől; az intenzitás maximuma az ibolya, a minimuma pedig a vörös sugaraktól ered. Sőt mi több, ha valamely fény a foszforosságot egyszer már előidézte, a vörös sugarak behatása azt egyszerre megszünteti. Könnyű átlátni, hogy az egyik mozgás egy másik mozgássá átalakulhat s hogy az egyik mozgás a másikat egészen megszüntetheti, de alig lehet elképzelni, hogy valamely fényanyaghoz adott másik fényanyag teljes sötétséget idézzen elő. A vörös sugaraknak ez a negatív hatása nagyon jelentős tény, melynek kellő értékét csak akkor ismerték föl, midőn mintegy harmincz évvel Seebeck fölfedezése után ugyanezt a tényt Edmond Becquerel is önállóan feltalálta s vizsgálatait a mérsékletre és a színkép láthatatlan hősugarainak befolyására is kiterjesztette.

Seebeck még megmutatta, hogy kellőképen megválasztott körülmények között az ezüstchlorür a megvilágító sugár szinét veszi föl; továbbá azt vette észre, hogy a sugarak chemiai

420

hatása nem pillanatnyi, hanem, úgy mint a foszforosság, mérhető ideig tart. Ugyancsak a fény chemiai hatásaira vonatkozólag Seebeck azt a nevezetes észleletet tette, hogy a kevésbbé törékeny fénynek chemiai hatása, épen úgy mint fluóreszkáló hatásai, sokkal csekélyebbek mint az erősebben törékenyé. Seebeck szerint vörös vagy sárga sugarak a chlórezüstöt csak igen kevéssé feketítik meg.

Seebeck 1819-ben a kísérletek egy másik csoportjával foglalkozott: ki akarta mutatni, hogy miképen van a hő a nap színképében szétosztva.

Már az e tárgyra vonatkozó legrégibb vizsgálatokból kitűnt, hogy a fénysugarakat egyenlő törékenységű hősugarak kísérik, csakhogy a hősugarak mennyisége a színkép különböző részeiben különböző, nevezetesen, nagyobb mennyiségben vannak jelen a színkép kevésbbé megtört részeiben mint az erősebben töröttekben. Landreani a mérséklet maximumát a színkép sárga részébe helyezte, Rochon a sárga és a vörös közé, Senebier pedig a vörösbe.

Az idősebb Herschel volt az első, ki azt a nevezetes észleletet tette, hogy a napsugarakat nem világító hősugarak is kísérik. Hogy a színkép tetszés szerinti részének mérsékletét kényelmesen megvizsgálhassa, a színkép sugarait szűk nyíláson vezette át, s az áteresztett sugarak útjába igen kicsiny s érzékeny hőmérőt tett. Ekkor azt tapasztalta, hogy a színképnek a vöröshez közeledő részeiben a mérséklet folytonosan nagyobbodik, a hőmérő nemcsak a vörös szélén, hanem még azon túl is emelkedett, még pedig sokkal erősebben mint a színképnek bármely látható részében, holott az ibolyán túl levő sugarakban a melegítésnek nyomai sem mutatkoztak.[595]

Herschel e kísérleteiből jogosan következtethette, hogy a Nap fénye különböző törékenységű sötét sugarakat tartalmaz,

421

s hogy e sugarak maximuma nem a látható színképbe, hanem a vörösön túl levő térbe esik. Newton egyszerű színképe három színkép összetételévé vált: a fényszínképhez a chemiai színkép és a hőszínkép járult.

Herschel szép találmánya, mint minden új dolog, nem talált mindjárt kellő hitelre. A régibb nézetek hívei még mindig ragaszkodtak, most persze már csak történeti jogaikhoz. Seebeck e téren is döntő kísérleteket tett: megmutatta, miszerint a hő maximumának helyzete lényegesen függ ugyan a használt prizmák anyagi minőségétől, de egyszersmind kétségen kívülivé tette, hogy a Nap sugarait mindig sötét hősugarak kísérik.

Melloni később megmutatta, hogy figyelembe kell venni még a prizmák vastagságát is, mit Seebeck a rendelkezésére álló kevésbbé tökéletes eszközökkel észre nem vehetett. Seebeck, ha a megkívántató eszközökkel bővebben el lett volna látva, Melloni-t híres találmányaiban aligha meg nem előzte volna.

Az 1811 óta tett optikai észleletek között alig volt egy is, melyet Seebeck alaposan nem tanulmányozott volna. E közben számos új észleletet tett; de mivel a fizikusok figyelmét az Arago feltalálta tünemények nagy mértékben magukra vonták, némelyek közülök a Seebeck eredményeit önállóan találták föl, s ez által Seebeck a feltaláló, azaz tulajdonképen csak az egyedüli feltaláló hírétől elesett, mely körülmény azonban tudományos érdemeinek megítélésénél csökkentő befolyással semmiesetre sem lehet. Lássuk a Seebeck fontosabb észleleteit.

1813 febr. 21-én, Brewster-től függetlenül, feltalálta a szorított és a gyorsan hűtött üvegek kettőstörését. Seebeck kísérleteit sokféleképen variálta: kerek, három- és négyszögletes lapok a polározó és analizáló között más-más alakot mutattak. Seebeck e színes figurákat entoptikai figuráknak nevezte.[596] Mindamellett hogy Seebeck e tüneményeket kísérleti

422

szempontból a legbehatóbban tanulmányozta, a dolog elméleti magyarázatában - nem tekintve azt, hogy a tüneményeket egészen helyesen a közegek molekulás változásainak tulajdonította - elfogadható eredményekre nem jutott.

Seebeck továbbá kimutatta az ég kék színének polározódását, a főtengelyükkel párhuzamosan hasított turmalinlemezek okozta polározódást és észrevette a főtengelyükre merőlegesen metszett mészpátlemezek színgyűrűit, a nélkül, hogy az Arago, Biot és Wollaston e tárgyakra vonatkozó észleleteit ismerte volna.

A polározódás síkjának forgatása is azok közé a tények közé tartozik, melyeket Seebeck fürkésző szelleme alapjaikban önállóan fölismert. Az a körülmény, hogy a kitűnő búvárt e tárgyban is megelőzték mások, nem akadályozhat meg bennünket abban, hogy érdemeiről kellő elismeréssel meg ne emlékezzünk. Hogy mennyi önállóságot és mennyi szorgalmat fejtett ki Seebeck az oly tárgyak kifürkészésében, melyek rendszerint más feltalálók neveivel hozatnak kapcsolatba, legjobban kitűnik a Biot-hoz Nürnbergből 1816 febr. 26-iki kelettel intézett következő soraiból:

"A vízben feloldott czukor a sötétre beállított üveglemez-oszlopok átlátszóságát helyreállítja, még pedig annál nagyobb mértékben, mentül több czukor van az oldatban s egyszersmind csökkenti a párhuzamos helyzetű oszlopok átlátszóságát. Ha a czukoroldat elé terpentinolajjal megtöltött üveget állítunk, a két folyadék együttesen a sötétre beállott oszlopok között már nem átlátszó..... Megelőző leveleim egyikében említést tettem többféle olajról, melyek az átlátszóságot visszaállítják, ha az olajok egyikét, példáúl a borsosmenta-olajat a terpentinolajjal együttesen alkalmazzuk..... Hasonló eredményt idéz elő a terpentinolajjal kombinált czédrusolaj. Ezek az olajok úgy hatnak tehát, mint a terpentinolaj, mely a látómezőt vastagságával arányosan világosítja meg. Az olajok némelyikének hasonló hatása van, mások pedig nem állítják helyre a világosságot;

423

ez utóbbiakhoz tartoznak az izsop-, a majorána., az ánizs-, a démutka-, a cziczkóró-, a kömény-, a kajeput-, a bergamot-, a lavandula-, a fekete ribiszke-, a kapor- s a gyökönkeolaj."

Seebeck e soraiból világosan kitűnik, hogy már megelőzőleg közölte Biot-val némely folyadék polározatlanító tulajdonságát. Hogy mikorról keltezte Seebeck ezt a levelet, azt nem lehetett megtudni. Biot, ki az említett levelek közül hármat gondosan megőrzött és nyilvánosan is közzé tett, erről a negyedik levélről így nyilatkozik: "Seebeck ugyane tárgyakra vonatkozólag egy negyedik levelet is intézett hozzám ... de azt oly személynek adtam, ki nincs többé s a kinek papírjai közt azt feltalálni nem lehetett; valószínű, hogy ez a levél más valakinek kézirataival cseréltetett föl."[597] Már pedig ez a levél kétségtelenül eldöntötte volna azt a vitát, mely a polározódás síkja forgatásának feltalálása körül megindúlt. Tény az, hogy Herschel és számos más fizikus oda nyilatkozott, miszerint úgy látszik, hogy Biot és Seebeck ezt a szép észleletet egyidejűleg tették. Ezt azonban Biot nem akarta elismerni, s nyíltan kijelentette, hogy a Seebeck első észlelete négy hónappal későbbi keletű mint az övé, melyet az akadémiával 1815 november vége felé közölt. Ha azonban az elveszett levél négy vagy öt hónappal korábbi keletű, mint az idézett levéltöredék, akkor a prioritás kérdése aligha nem a Seebeck javára dőlne el. Annyi bizonyos, hogy a czukor forgató képességét Seebeck találta föl először, bár Biot-nak köszönhetjük azokat az elveket, melyek e találmány ipari alkalmazását lehetővé tették, Seebeck-ről meg kellene emlékezniök mindazoknak, kik a sacchariméter által nyújtott előnyöknek örvendenek.

II.
A hőelektromos oszlop. - Seebeck egyéb dolgozatai.

Oly tárgyhoz érkeztünk, melynek története egyenest a Seebeck nevével kezdődik, s mely tárgy feltalálásának dicső-

424

ségét Seebeck senkivel sem tartozik megosztani. A hőelektromosság szintén egyike azoknak a kiváló tényeknek, melyek a Volta alapvető találmányának nyomán a fizikai tudományban messzire ható elméleti vizsgálatok forrásaivá lettek.

1822-ben történt, hogy Seebeck fürkésző szellemétől vezéreltetve, arra a gondolatra jött, hogy megvizsgálja azokat az elektromos hatásokat, melyeket a hő a különböző fémek forrasztó helyein netalán előidézhetne. Egy bizmúthenger két alapsíkjához derékszög alatt kétszer meghajtott rézlemeznek két végét forrasztotta s az ily módon előállított egyenköz közepén mágnestűt függesztett föl. Midőn az egyik forrasztás-helyet hevítette, a tű azonnal kitért s eredeti irányára merőlegesen helyezkedett el.[598]

A hőelektromosság föl volt találva, s Volta oszlopát egy új oszlop, a hőelektromos oszlop követte. Az elektromosság forrásai egygyel szaporodtak: a Seebeck találmánya világosan mutatja, hogy a hő közvetetlenűl átalakúlhat nemcsak elektromossággá, mint a turmalinnál, hanem egyszersmind folytonos elektromos árammá is. E tény jelentőssége megérteti velünk azt az általános lelkesedést, melylyel a Seebeck találmánya fogadtatott; a fizikusok a találmány értékéről azonnal meggyőződvén, siettek a hőelektromosságot, a fizikának ez újszülött ágát, minden irányban alaposan tanulmányozni.

Seebeck maga is azok közé tartozott, kik az első sikeres lépés dicsőségével meg nem elégedve, találmányuk természetét a legutolsó részletekig kifürkészni igyekszenek. Seebeck azonnal észrevette, hogy nemcsak a rézből és a bizmútból alkotott elem ad áramokat, ha a két forrasztó helynek különböző mérséklete van, hanem hogy bármely más különnemű két fém összeforrasztásával hasonló hőelektromos elemek, és ez utóbbiak kombinácziójából hőelektromos oszlopok állíthatók elő. E mellett azt

425

tapasztalta, hogy a mágnestű kitéréseinek iránya függ az alkalmazott fémek mineműségétől, de ugyanazon két fémnél az áram iránya állandó, s csak akkor válik ellenkező irányúvá, ha az egyik forrasztás-hely, a helyett hogy melegíttetnék, lehűttetik. Seebeck továbbá azt tapasztalván, hogy ugyanaz a fém különböző irányú áramokat eredményezhet, a szerint a mint azt egyik vagy másik fémmel forrasztotta össze, azonnal átlátta, hogy a fémeket bizonyos sor szerint lehet elrendezni, mely sor mindegyik tagja az előző tagok valamelyikével összeforrasztva, negatív, a következő tagok valamelyikével összeforrasztva pedig pozitív elektromossá lesz. Seebeck összeállította ezt a sort, melynek a Volta-féle feszítő sorral analog tulajdonságai lévén, azt hőelektromos feszültségi sornak nevezte. Hogy mily szorgalommal dolgozott Seebeck, azonnal szembetűnik, ha megemlítjük, hogy nem kevesebb mint harmincznégy tiszta fémet és ötvözetet helyezett a feszültségi sorba, melynek első (negatív) tagja a bizmút, utolsó (pozitív) tagja pedig a tellur volt.

Seebeck később megmutatta, hogy a hőelektromos áram előidézésére nem kell szükségképen két különnemű fémet összeforrasztani, mert egyik kísérletében az áramot egy egyedüli bizmút rúd bizonyos helyeinek hevítésével idézte elő. Hasonló eredményt talált később Becquerel is, azonban Magnus 1851-ben kimutatta, miszerint igaz ugyan, hogy áramot egy fémmel is elő lehet idézni, de ilyenkor a hevített helyen a fémtömeg egyes részeinek okvetetlenűl különböző fizikai tulajdonságaik vannak.

A hőelektromos oszlop a legszebb észleletek hosszú sorát nyitotta meg. Peltier a készülék egyszerű átalakításával az egész tudományos világ legnagyobb bámulatára megmutatta, hogy bizonyos körülmények között az elektromos árammal hidegséget lehet előidézni: a Volta-féle elektromosság, mely eddig rendkívüli hevítő hatásairól volt híres, egyszerre a hidegség forrásává lőn. A Nobili és Melloni kezei között a hőelektromos oszlop a galvanométerrel kombinálva véghetetlen érzékenységű

426

hőmérővé vált; a legcsekélyebb hőforrás sem kerülhette ki többé, hogy a hőelektromos oszloppal fölfegyverkezett búvár előtt a számbavehető hatók sorába ne helyeztessék; e készülékkel a legcsekélyebb hőforrások, mint példáúl a rovarok mérséklete vagy pedig bizonyos anyagok lassú oxidácziója nemcsak kimutathatóvá, hanem egyszersmind pontosan mérhetővé vált. Ugyanevvel a készülékkel Melloni földerítette a sugárzó hő addig ismeretlen természetét, kimutatta az addig azonosaknak tartott sugarak közötti különbségeket. Végre a hőelektromosság, tekintet nélkül a tudományra nézve véghetetlenűl hasznos alkalmazásaira, Hankel, Thomson, Becquerel, Wiedemann stb. kezei között egész tudománynyá nőtte ki magát, mely tudomány az elektromosság tanának egyik legszebb ága, mert a természeti tünemények lényeges összefüggésének addig számos homályos kérdéseire a legtisztább fényt veti.

Ha fontolóra veszszük, hogy e nagy eredmények a Seebeck alapvető találmányában gyökereznek, lehetetlen, hogy e kiváló férfiút az elektromosság tanának első rangú alkotói közé ne sorozzuk; hogy midőn az emberi ismeretek eme messzire kiható ágának megalapításáról van szó, nevét a Volta, Davy, Oersted, Arago, Ampère és Faraday nevei mellett föl ne említsük.

Az eddigiekkel elég világosan mutattuk meg, hogy Seebeck méltó és jogos igényt tarthat az első rangú fizikus nevére. Mégis, érdemei képének lehetőleg teljessé tétele tekintetéből, mulasztást követnénk el, ha föl nem említenők, hogy Faraday-t jóval megelőzte a mágnességre és a diamágnességre vonatkozó híres vizsgálataiban.[599] Seebeck valósággal fölismerte, hogy egy erős mágnesnek kinyújtott sarkai közé tett különböző anyagok különbözőképen viselik magukat; némelyek a sarkoktól von-

427

zattak s a mágnesi tengely irányában helyezkedtek el, mások pedig a sarkoktól taszíttattak s a tengelyre merőleges irányban állapodtak meg, végre a testek egy harmadik csoportja a mágnesség iránt egész közönyös maradt. Seebeck továbbá először mutatta meg, hogy az aczél, ha fokozatosan a vörös izzásig hevíttetik, nagyobb mértékben mágnesezhető mint hideg állapotban, de egyszersmind azt tapasztalta, hogy kihűlés alkalmával ismét az eredeti mágnességet nyeri vissza: a vörös izzáson túl hevített mágnesek ereje pedig tetemesen gyengül.

Végre Seebeck volt az első, legalább fia tanúsága szerint, ki a hangmagasság emelkedését és csökkenését mozgó hangforrásoknál (a hegyekről lecsúszó szánkók füttyein) észlelte.

III.
Seebeck élete. - August Seebeck.

Seebeck azok közé a tudósok közé tartozik, kiknek életfolyása anyagi gondok s a politikai és társadalmi élet viszontagságos mozgalmaitól nem zavarva, egyedül tudományos tevékenységben s az ez elé gördülő tudományos nehézségek leküzdésében oszlott meg.

Seebeck 1810-ben hagyta el Jénát s két évet utazással töltvén, hosszabb ideig Bayreuth-ban maradt; e városból állandó tartózkodásra Norimbergába költözött. Itt hajtotta végre optikai vizsgálatainak legnagyobb részét, s a munkái sikere fölötti öröm elegendő ok volt arra, hogy napjait kellemesekké tegye; a külső elismerést és népszerűséget sohasem kereste. Mindazonáltal mégsem kerülhette ki a tudományos társulatok elismerését. A párisi akadémia Brewster-rel egyidejűleg levelező tagjáúl választotta meg.

Az 1818-iki év a Seebeck életmódjában jelentékeny változásokat idézett elő. Ugyanis ez évben a berlini akadémia rendes tagjává választatván, norimbergai kedvelt lakóhelyét a porosz főváros zajával kellett fölcserélnie s akarata ellenére is nyil-

428

vánosan szereplő egyéniséggé kellett válnia. Mindazonáltal Berlinben is lehetőleg a régi maradt, a társaságok zajába csak ritkán elegyedett s napjait tudományos vizsgálatainak és családi örömöknek szentelte.

Seebeck a tudományra nézve áldásos életét 1831 decz. 10-én Berlinben rövid betegség után fejezte be.

Seebeck fia, August (sz. 1805 decz. 27-én Jénában), atyja dicső nyomdokain haladva, kiváló fizikus rangjára emelkedett. 1829-től 1832-ig a berlini gimnáziumokon s a berlini katonai iskolán a fizika tanáraként működött, 1831-től egyetemi magántanár volt, 1843-ban Drezdába ment, hogy az ottani technikai intézet igazgatóságát átvegye. Kevéssel halála előtt a lipcsei egyetemhez a fizika rendes tanárává neveztetett ki.

August Seebeck különösen akusztikai vizsgálatai által vált nevezetessé. A húrok rezgéseit, a rezgések összetételét, különösen pedig a hang interferencziáját alaposan tanúlmányozta s az ide vonatkozó tanokat figyelemre méltó eredményekkel gazdagította. Ép ily figyelemre méltók optikai kutatásai, melyekkel addig szigorúan be nem bizonyított törvényeket szilárdabb alapokra fektetett. Miután Fizeau és Foucault a hősugarak diffrakczióját kísérletileg bebizonyították, A. Seebeck még tovább ment, s a hősugarak diffrakcziós színképét is előállította. A. Seebeck 1849 márcz. 19-én Drezdában halt meg.

Irodalom

Poggendorff, Abhandl. d. Acad. zu Berlin, 1839.

Biogr. Univers

.

429

MELLONI

I.
Melloni ifjúsága. - A sugárzó hő története. - Melloni munkái.

Macedonio Melloni 1798 ápr. 11-én Parmában született. Az észleletek iránti hajlama korán fejlődött s már gyermekkorában kezdett a napsugarak melegítő hatása fölött elmélkedni s egyszersmind a Nap és a földi hőforrásoktól kilövelt hő között analógiákat és különbségeket egybevetni. Ez az egy bizonyos pont felé irányuló törekvés, melyet Melloni már kora ifjúságában tanusított, a fizikát később a legszebb eredményekkel vala gazdagítandó. "A természet látványa, mondja Melloni, volt rám nézve is, mint sok annyi másra, az a forrás, melyből a gyermekkor legélénkebb gerjedelmei fakadtak. Szerettem a mezőt, a síkot, az erdőt, a hegyet; bámultam a növényzet gazdagságát, melyben pompáznak, az élőlények sokaságát, melynek lakást adnak. De semmi sem lepte meg annyira képzeletemet, mint az a benső kapocs, mely az élet jelenségeit égboltunk ragyogó Napjához fűzi."[600]

Az ifjú Melloni a sugárzó hőre vonatkozólag oly kérdéseket intézett magához, melyekre a feleletet egykönnyen meg nem találhatta, s mely kérdésekre a tudomány akkori állapotában a felelettel a legjelesebb fizikusok is adósak maradtak volna. E nehézségek, melyeket Melloni önmaga elé gördített,

430

nemhogy fürkésző kedvét lankasztották volna, hanem ezt még inkább élesztették, s alig várhatta, hogy oly helyzetbe jöjjön, melyben régóta tervezett kísérleteit végrehajtsa. Az alkalom nem sokáig váratott magára, mert Melloni már 1824-ben, "alig hagyva el az iskola padját," a pármai egyetemhez a fizika tanárává neveztetett ki.

Melloni most elérkezettnek látta az időt, hogy eszméit kísérleti úton ellenőrizze. Azonban a mező, melyet művelni óhajtott, majdnem egészen új volt; csakhamar meggyőződött, hogy új eszmék megvalósításához új eszközök kellenek. Ilyenekkel pedig nem rendelkezvén, egyidőre más tárgyra fordította figyelmét. Melloni tudományos pályafutását a higrométriára vonatkozó kísérletekkel kezdette meg; e kísérletek világosan elárulták experimentátori ügyességét.

Melloni nemsokára megismerkedett egy jeles fizikussal, Leopoldo Nobili flórenczi tanárral, s vele szorosabb baráti viszonyba lépett. E viszonynak köszönhető, hogy Melloni csakhamar visszatérhetett kedves eszméinek megvalósításához.

Nobili a Seebeck feltalálta hőelektromosságban alkalmas eszközt látott a hő jelenlétének kimutatására. Ha a hőelektromos elemben áram kering, akkor bizonyos, hogy az egyik forrasztó hely melegebb mint a másik. Ez volt az az alapelv, melyet Nobili a hő mérésére alkalmasnak talált. Az elv egyszerű, azonban a kivitel, mint sok más hasonló esetben, nehéz volt. Az áram jelenlétét a mágnestű mutatja, csakhogy az áram erősségének jelentékenynek kell lennie, hogy a vízszintesen felállított közönséges mágnestűt eltéríthesse. Ezt a körülményt már Biot, Savart és Ampère is figyelembe vették, midőn kísérleteiknél a mágnestűket úgy állították föl, hogy a Földnek reájok gyakorolt irányító ereje hatástalanná tétessék. E tűk, melyeket Ampère méltán nevezett asztatikus tűknek, az elektromágnességi vizsgálatoknál jó szolgálatokat tehettek ugyan, de a Nobili czéljainak nem feleltek meg. Először is a hőelem áramá-

431

nak erőssége a Volta-féle áram erőssége mögött messzire elmarad, másodszor pedig az alkalmazandó hőforrások oly gyengék valának, hogy a megfelelő áramok erőssége még a legkedvezőbb esetben sem lett volna elegendő arra, hogy a mágnestűre észlelhető hatást gyakoroljon.

Az első nehézségen Nobili úgy segített, hogy egy hőelektromos elem helyett egy egész hőelektromos oszlopot oly módon állított össze, hogy valamennyi páros vagy páratlan számú forrasztó helyet egyszerre melegíthette vagy hűthette. Hogy a készüléket lehetőleg érzékenynyé tegye, oly fémeket választott, melyek a Seebeck-féle feszültségi sorban egymástól lehetőleg távol állottak; vékony bizmút- és antimon-rudacskákat forrasztott össze, azokat kellőképen összehajtotta s egy tokba szorította.

Ez az oszlop tetemes erősségű áramokat adott ugyan, de mégsem oly erőseket, hogy gyenge hőforrások alkalmazása mellett a tűre jelentős hatást gyakorolhattak volna. Nobili-nak tehát a mérőeszköz második alkotórészét, a mágnestűt kellett érzékenynyé tennie. 1825-ben szerkesztette az úgynevezett multiplikátort, mely készülékben a mágnestűt az által tette asztatikussá, hogy igen finom és egyformán mágnesezett két tűt egymással párhuzamosan úgy erősített össze, hogy a tűk különnevű sarkai egymás fölé estek. Az elszigetelt drótot, melyen az áram elvezetendő vala, többszörösen a tűk körül tekerte, még pedig oly módon, hogy a tekercsben keringő ellenkező irányú áram-részek a két tűre ugyanabban az értelemben forgatólag hatván, a két tűre gyakorolt hatás összegeződött. Ez a készülék, melyet Nobili a hőelektromos oszloppal kombinálva hőmultiplikátornak nevezett, a föntebb jelzett mind a két nehézséget legyőzte. Nobili találmányát Melloni-val közölvén, ez utóbbi azon még néhány lényeges javítást tett, a mint ezt Nobili maga is nyilvánosan beismerte. A két tudós ily módon oly érzékeny hőmérő birtokába jutott, hogy a hőelektromos oszloptól 30 cm távolságban levő kéztől kisugárzott hő hatása

432

elegendő volt arra, hogy a galvanométer tűje 20-25 fokkal kitéríttessék.

Ugyancsak evvel a készülékkel sikerült Melloni-nak egy már többször hasztalanúl megkísérlett kérdést eldöntenie, a holdsugarak melegségét kimutatnia. A legnagyobb gonddal és elővigyázattal végrehajtott kísérletek a galvanométer tűjén 3-4 foknyi kitérést eredményeztek. (V. ö. Tyndall, A hő, p. 443.)

A thermomultiplikátor igen érzékeny eszköz volt ugyan, de pontossága sok kívánni valót hagyott fönn. Ugyanis az áram erőssége a tű kitéréseivel nem áll egyszerű arányban, hanem azt a törvényt, mely szerint az áramerősség a tű kitéréseivel változik, minden egyes galvanométerre nézve külön-külön kell levezetni. Melloni egyszerű és kényelmes módszert talált föl e törvény fölkeresésére s ez által a multiplikátort épen oly pontos mint érzékeny eszközzé tette.

Most már ismerjük lényegét ama fontos eszköznek, melylyel Melloni képes volt a sugárzó hőnek tulajdonságait és természetét oly alaposan tanulmányozni, mint ezt előtte senkisem tehette. Mégis, mivel a történelmi folytonosság elvétől eltérni nem akarunk, mielőtt a Melloni munkáit ismertetnők, röviden át fogjuk tekinteni azokat az eredményeket, melyeket a tudomány a szóban forgó téren a megelőző időkben fölmutatott.

Archimedes óta tudva volt, hogy a homorú tükrökre eső napsugarak fénye és melegsége egy pontba gyűlik össze.

1682-ben Mariotte tükör segítségével földi tűznek sugarait gyűjtötte össze s megmutatta az összegyűjtött sugarak föltűnő hatásait; midőn a tükör és a gyújtópont közé üveglapot tett, a gyújtópont hevítő hatásai megszűntek.[601] Ez utóbbi észleletről Mariotte nem tudott számot adni, de a gyújtópont hevítő hatásai a hő visszaverődéséről világosan tanúskodtak.

A tulajdonképeni sugárzó hőről Scheele szólott először, ki egyszersmind megmutatta, hogy a hősugarak is a katoptrikai

433

törvények szerint veretnek vissza.[602] Lambert volt az első, a ki világító és sötét hősugarakat különböztetett meg.[603] A genfi Pictet két homorú tükröt egymástól 24 lábnyi távolságban állított föl s az egyik tükör gyújtópontjába izzó szenet tett; a két tükör együttes hatása miatt a másik tükör gyújtópontjába tett könnyen gyulékony anyagok meggyúladtak. Ez a kísérlet, mely a sugárzó hő és a fény analógiáját még világosabban mutatta ki, a fizikusok körében nagy föltűnést keltett, bár legtöbben abban a véleményben voltak, hogy a nevezett hatást a fényes hő idézte elő, s csak egyedül Lambert tulajdonította az eredményt a sötét sugaraknak.

A sötét hősugarak létezését minden kétséget kizáró módon Bénédict de Saussure mutatta ki. Kísérleteit Pictet készülékével s Pictet-vel együttesen hajtotta végre. Az egyik homorú tükör gyújtópontjába izzó szén helyett majdnem a vörös izzásig hevített vasgolyót, a másik tükör gyújtópontjába pedig hőmérőt tett: a hőfokok gyors emelkedése csakis a visszavert sötét hősugarak eredménye lehetett.

Pictet ezt a kísérletet megfordította, tehát lényegileg a flórenczi akadémikusok kísérletét ismételte. A gyujtópontba meleg vasgolyó helyett jég és salétromsavból álló hideg keveréket tett, s a legnagyobb meglepetésére azt tapasztalta, hogy a másik tükör gyújtópontjába tett hőmérő néhány fokkal a fagyópont alá szállott. E föltűnő eredmény után azt vélte, hogy nemcsak hő-, hanem hidegsugarak is vannak, s hogy ez utóbbi sugarak az előbbeniektől teljesen függetlenek. Azonban Pierre Prevost a tünemény okát helyesebben ismerte föl, a mennyiben az eredményt csak úgy tekintette mint a különböző mérsékletű testek hevének kicserélődését.[604]

434

E véleménykülönbség élénk, de eredmény nélküli vitákra adott alkalmat.

A Nap melege, épen úgy mint fénye, mielőtt légkörünkhöz érkeznék, üres térben halad. Ez a tény azt látszik mutatni, hogy a hősugarak az üres téren is áthatolnak, s valóban Rumford ezt a következtetést földi hőforrásokkal s mesterségesen előállított légüres térrel direkt kísérletekkel megmutatta, s evvel a sugárzó hő és fény közötti analógiát újabb bizonyítékkal támogatta.

Mindezek a kísérletek csak a sugárzó hő visszaverődésére és terjedésére vonatkoztak. Herschel, kinek idevonatkozó kísérleteiről már szólottunk, volt az első, ki a hősugarak törését, még pedig különböző törését megmutatta s ez által a hőszínképet fedezte föl. Azonban Herschel üvegprizmákat alkalmazott; minthogy pedig az üveg a hősugarak legnagyobb részét elnyeli, a hőszínkép kiterjedését pontosan meg nem határozhatta. Ugyancsak az üveg e tulajdonsága miatt nagyon alkalomszerűek és találóak valának a Seebeck kísérletei, melyekből kitűnt, hogy a színképi hő maximumának helyzete függ a prizma anyagi minőségétől.

Dulong és Petit a kihűlési kísérleteikben, mindamellett hogy a hősugárzást is figyelembe vették, első sorban a kihűlés mathematikai törvényének levezetését tűzték ki czéljokúl, minélfogva a sugárzó hő fizikai természetét csak nagyon is egyoldalúlag tűntethették föl.

Így állottak a sugarzó hőre vonatkozó ismeretek, midőn Melloni korszakalkotó vizsgálatait megkezdette. Melloni első kísérletei a hő áthatolására vonatkoztak, de mivel munkáinak összessége rendszeres egészet alkot, nem szükséges, hogy művei ismertetésénél keletkezésük chronológiai rendjét szigorúan kövessük.

Lássuk először a sugárzó hő terjedésére vonatkozó észleleteit.

A fény és a sugárzó hő egyszer már fölismert analógiája

435

miatt közel volt az a gondolat, hogy a sugárzó hő is épen oly sebesen terjed mint a fény, s hogy intenzitása szintén a távolság négyzetével fogy.

Az első összeegyezést azon egyszerű kísérletek, melyekben valamely világító hőforrás hő- és fénysugarai igen érzékeny hőmérőre egyszerre kezdenek hatni, kétségen kívülivé teszik; e kísérleteket már Pictet is végrehajtotta, persze a hőmultiplikátornál sokkal kevésbbé érzékeny léghőmérőkkel.

A sugárzó hő intenzitásának fogyása külön kísérleti bizonyítékot látszott igényelni. Mint a Lambert Pyrométriá-jából kitűnik, e fizikus már 1777-ben bebizonyította, még pedig tekintve az általa használt hiányos eszközöket, mondhatni igen pontosan bizonyította be azt, hogy a hő intenzitása a fényével megegyező módon fogy. Lambert egy parázstartótól különböző távolságokban öt hőmérőt állított föl s bizonyos idő ejtette után a mutatott hőfokokat észlelte.

Melloni a Lambert kísérleteit a hőmultiplikátorral ismételte; hőforrásul borszeszlámpától hevített platinaspirálist használt. Az eredmények a Lambert levezette törvényt a legnagyobb szigorúsággal erősítették meg. Különben Melloni ezt a törvényt a Leslie-féle különbségi hőmérővel is bebizonyította, még pedig az által, hogy két fémkoczkát, melyek közül az egyiknek négyszer akkora oldallapjai valának mint a másiknak, a hőmérő egy-egy golyójára sugároztatott. A hőmérőben a folyadék nyugton maradt, ha a nagyobbik koczka kétszer oly nagy távolságban volt fölállítva mint a kisebbik.

Melloni ez utóbbi kísérletével megczáfolta a Leslie-től levezetett ama szabályt, miszerint a sugárzó hő a távolsággal egyszerű fordított viszonyban fogy. Leslie e szabály levezetésére csak egy fémkoczkát használt s ezt a hőmérőtől különböző távolságokban állította föl; de e mellett nem vette figyelembe a különböző szögeket, a melyek alatt a hősugarak a hőmérőt találták, s ez annál föltünőbb, mivel Leslie volt az első, a ki bebizonyította, hogy a ferdén beeső hősugarak inten-

436

zitására nézve ugyanaz a törvény áll, mint a fénysugarakéra nézve.[605]

Leslie-nek ez utóbbi észleletét Melloni a hőmultiplikátorral megerősítette s egyúttal oda bővítette ki, hogy az intenzitás ez utóbbi törvénye független a sugárzó fölület minőségétől. Fourier-nek ez utóbbi eredményre vonatkozó elméleti fejtegetései Melloni-nak ismét alkalmat adtak, hogy a fölületek minőségének a kisugárzott hő mennyiségére való befolyását tanulmányozza.

A hősugarak visszaverődését a Melloni idejében bebizonyítottnak lehetett tekinteni. A régibb kísérletek gömbi tükrökkel hajtattak végre; Melloni a kísérleteket síktükrökkel ismételte s közvetetlenül kimutatta, hogy a katoptrikai törvények a sötét hősugarakra is érvényesek. Hogy e kísérleteket kényelmesen végrehajthassa, a hőelektromos oszlopot és a visszaverő fölületet a megkívántató szögmérésekre alkalmas állványra erősítette; a hőforrásokat, valamint a sugányalábok átmérőjét korlátozó ernyőket külön állványokra erősítette, ez állványok ismét egy beosztott sín mentén egymástól tetszés szerinti távolságba valának felállíthatók. Ez az a készülék, mely a kellő módosításokkal a sugárzó hőre vonatkozó valamennyi kísérletre alkalmas, s Melloni készüléke néven valamennyi fizikai gyűjteményben található.

A hősugarak visszaverődésének bebizonyítása után a törés kísérleti kimutatása következik. Melloni-nak előzetesen meg kellett mutatnia, hogy a hősugarak is a fénysugarak módjára bizonyos testeken áthatolhatnak, még pedig a nélkül, hogy azoktól teljesen feltartóztatnának. Melloni idevonatkozó vizsgálatai legérdekesebbek és legfontosabbak: semmi sem mutatja a hő- és a fénysugarak fizikai analógiáját oly világosan mint a Melloni kísérleti eredményei.

437

Nem hagyhatjuk azonban említetlenűl, hogy a testek hőátbocsáthatósága Melloni idejében, sőt mondhatjuk, igen régi idők óta, persze csak részben, ismeretes volt. A gyűjtő lencsék gyújtó hatásának ismerete egykorú a lencsék ismeretével; a hősugarak összegyűjtése a lencsékkel csakis a törés útján történhetett. Néhány fizikus, különösen de la Roche, észrevette, hogy a hősugarak némely átlátszó testen, példáúl az üvegen a fény módjára pillanatnyilag áthatolhatnak a nélkül, hogy az üveget megmelegítenék; még pedig annál nagyobb mértékben hatolhatnak át, mentül magasabb a hőforrás mérséklete, elannyira, hogy a napsugarak majdnem semmi gyöngülést sem szenvednek. Ez az észlelet érthetővé tette a lencsékkel összegyűjtött napfény rendkívüli hőhatásait.

De ezek a régibb észleletek csak a fényes hősugarakra vonatkoztak, a sötét sugarak törését még senkisem tanulmányozta.

Melloni első kisérleteiben az üveget vizsgálta meg. Ezután mintegy harminczhat különféle szilárd testből körülbelül 2.5 mm vastagságú lemezeket készített s ezeket a hősugarak útjába állította. Hasonlót tett huszonnyolcz különböző folyadékkal; továbbá négy különböző hőforrást, nevezetesen forró vízzel megtöltött koczkát, 400 fokra fölhevített rézlemezt, izzó platinadrótot, végre olajlámpát (Locatelli-lámpa) használt. E forrásokat a hőelektromos oszlop elé úgy állította föl, hogy a galvanométerben mindegyik ugyanazt a hatást idézze elő, tehát a leghevesebb forrás a legnagyobb, a leggyengébb pedig a legkisebb távolságban volt. E szerint az oszlopra eső hősugarak mennyiségre nézve egyenlők, de minőségre nézve különbözők valának, mert különböző hőforrásoktól származtak. Az ernyők módjára közbetett anyagok egyike sem bocsátotta át ugyanazon hőforrás sugarait egyenlő mértékben, sőt ugyanaz a lemez a különböző hőforrásokból kilövelt sugarakat nagyon is különféle arány szerint eresztette át. Csakis a kősó volt az egyedüli kivétel; a kősó bármely hőforrás alkalmazása mellett a kisugárzott hőnek mindig 92 perczentjét eresztette át.

438

Melloni nagyszámú kísérleteiből világosan kitűnt, hogy a hősugarak épen úgy viselik magukat mint a fénysugarak, melyek a különbözőképen színezett ernyőkön majd kisebb, majd nagyobb mértékben hatolhatnak át. Melloni szerint "ha tapintásunk is olyan érzékeny volna mint szemünk, valószínű, hogy épen úgy a mint a különböző fénysugarak az érzésnek különböző nemeit, melyeket színeknek nevezünk, költik föl: épen úgy a különböző hősugarak különböző érzéseket keltenének föl. Mi a hőre nézve olyanok vagyunk, mint a milyenek a fényre nézve volnának azok, kik a színeket egymástól nem különböztethetnék meg s csakis a fénysugarak kisebb-nagyobb erőssége iránt volnának érzékenyek." A Melloni eredményeiből még kitűnt, hogy a fényre nézve legátlátszóbb testek a hőre nézve nem mindig átlátszóak. Így példáúl a víz, a jég, a timsó stb. nagyon átlátszó testek, holott a sötét sugaraknak csak nagyon kicsiny részét eresztik át; ellenben a fekete csillám vékony lemezei, mindamellett hogy teljesen átlátszatlanok, a kisugárzott hőnek 40-60 perczentjét eresztik át. Hasonló különbségek a folyadéknál is fordúlnak elő; azonban Melloni-nak a folyadékra vonatkozó kísérletei nem döntőek, mert a folyadékokat üveg lemezek közé zárván, a hőáteresztés az üveg által módosíttatott. Ez oknál fogva Tyndall a folyadékokat kősó-lemezek között vizsgálta meg.[606]

Melloni vizsgálataival a fény és a sugárzó hő közötti hasonlóságok és különbségek világosan föl voltak tüntetve; nem maradt egyéb hátra, mint hogy az új dolgok új neveket kapjanak. Melloni a testeket diathermánoknak és athermánoknak nevezte el, a szerint, a mint a hősugarakat átbocsátják vagy nem; ez az elnevezés megfelel az átlátszóságnak és az át nem látszóságnak az optikában. Továbbá, valamint az átlátszó testek egy része színes, tehát csak bizonyos színű sugarakat bocsát át, úgy a diathermán testek egy része is csak bizonyos minőségű

439

hősugarakat ereszt át; Melloni ezt a tüneményt diathermanziának vagy hőszínezésnek (thermochrözis) nevezte el.

Melloni mármost azon volt, hogy a különböző testek hőszínét meghatározza. A kék üveg csak a kék, a vörös üveg pedig csak a vörös sugarakat ereszti át, tehát a kék üveg a vörös üvegen átment sugarakból semmit sem ereszthet át, s teljes sötétséget idéz elő. Ugyanez áll a különböző hőszínezetű testekre is: a timsón átment hősugarak többé nem mennek át a kvarczon, holott más anyagokon áthatolhatnak. A különböző testeket egymásután állítván, Melloni meghatározta a testek viszonylagos hőszínét.

E vizsgálatokból a fény és a sugárzó hő analógiája annyira meg volt állapítva, hogy már csak ez analógiából vonható következtetéseket kellett még kísérleti úton igazolni.

Melloni a sötét hősugarak törékenységét, még pedig különböző törékenységét kősóprizmával közvetetlenűl bebizonyította; azonban a törés törvényeit, nevezetesen a törés-mutatót nem vezette le. Később Forbes a különböző színű hősugarak mutatóját a Wollaston-féle totálreflexiós módszerrel meghatározván, ezt a hiányt teljesen pótolta.

Melloni továbbá bebizonyította, hogy a hősugarak is, épen úgy mint a fénysugarak, szétszórt (diffúz) visszaverődést szenvedhetnek. Fizeau és Foucault bebizonyították a hősugarak interferencziáját, A. Seebeck a diffrakczióját, Bérard, Melloni, Forbes és Knoblauch pedig a különféle módon előidézhető polározódását. Melloni észleleteinek továbbfejlesztésében kiváló érdemeket szereztek még Masson, Jamin, Tyndall, de la Provostaye és Desains. Tyndall 1860-ban feltalált egy igen érzékeny módszert, melylyel a gázoktól átbocsátott és elnyelt hőt meghatározta;[607] kísérleteiből azt következtette, hogy az egyszerű gázoknak s ezek keverékeinek (mint péld. a levegőnek) hőnyelő képessége nincs, de ez a képesség az összetett gázok

440

némelyikében igen nagy, s általában függ a molekulás szerkezettől. Ugyancsak Tyndall azt észlelte, hogy a legkevésbbé diathermán folyadékoknak gőzei is a legtöbb hőt nyelik el, minélfogva a vízgőzöknek, mint a legkevésbbé diathermán anyag gőzeinek, valamennyi gőz között legnagyobb hőnyelő képességük van; Tyndall megmutatta, hogy a földtől kisugárzott sötét sugarak visszatartóztatására elég ha a levegő négy vagy öt méternyi rétegében egy félperczentnyi gőztartalom van s azonnal átlátta e ténynek meteorológiai rendkívüli fontosságát. "Ha a Földet hőforrásnak tekintjük, mondja Tyndall, úgy hevéből a földfölülettől mért 10 lábnyi magasságig már legalább 10 százaléknak le kell tartatnia..... Könnyen elillanhatna a hő a Föld fölületéről, úgy mint a magasban lévő gőztömegekből, ha vízgőz nem lenne a levegőben. A sugárzó hő átbocsátását illetőleg, a légkör főtestének (azaz magának a levegőnek) valóban olyan a magaviselete, mintha jóformán üres volna."[608]

Tyndall-nak imént idézett soraiból mindenki átláthatja, hogy valamely alapvető észlelet mily nevezetes eredmények forrásává válhat. Nem akarjuk azonban még tovább fűzni sorát azon kiváló eredményeknek, melyek Melloni munkáiban gyökeredznek, lássuk e helyett e munkák elvi jelentősségű következményeit.

Ezek legföltűnőbben akkor nyilvánúltak, midőn a sugárzó hő törvényei már minden irányban megállapíttattak. A hősugarak magaviseletéből következik, hogy azoknak a fénysugarakéval megegyező fizikai szerkezetük van; az interferencziás és diffrakcziós kísérletek a hő hullámmozgása mellett tanúskodnak, a hősugarak kettőstörése és polározódása e hullámmozgás nemét, tranzverzálitását kétségtelenül meghatározta. Egész csoportja a nyomós okoknak, melyek a fény és sugárzó hő azonosságának föltevésére késztetnek! A Nap színképének thermoszkopikus tanúlmányozása kétségen kívülivé tette, hogy a fény és

441

a sugárzó hő közötti különbség nem e két hatónak fizikai természetében, hanem csupán ugyanazon törvényeknek különböző értékek szerinti quantitatív megfelelésében, és a ránk gyakorolt szubjektív hatásokban rejlik. Ezt az utóbbi különbséget, bár ez hátráltatta és nehezítette az azonosság fölismerését, kritikai szempontból lényegesnek nem tarthatjuk, s ha még figyelembe veszszük az újabb kísérleti eredményeket, melyek szerint a világító sugarak hőhatásai fényhatásaiktól el nem választhatók, akkor a kétféle hatót bízvást azonosnak mondhatjuk.

A sugárzó hőre vonatkozó vizsgálatok tehát két hatónak objektív azonosságát kimutatván, a természeti erők összefüggéséről való ismereteinket igen nevezetes adattal gyarapították. Ehhez az első eredményhez a következtetések nevezetes lánczolata fűződik. A sugárzó hő a fénynyel azonos dolog lévén, az erélynek, nevezetesen a sugárzó erélynek egy bizonyos faja. A természeti erőknek, nevezetesen a hőnek anyagiasságáról alkotott képzeletek az új vívmányokkal szemben még tarthatlanabb helyzetbe jutottak, s a sugárzó hőre vonatkozó észleletek nagy befolyással voltak a vezetés útján terjedő hőre, vagyis a közönséges értelemben vett hőre vonatkozó általános képzeletekre. A sugárzó hő legközelebbi hatása a melegítő hatás, a sugárzó hő átváltozik a közönséges, mondjuk statikai hővé. Ez utóbbi kifejezéssel csak azért éltünk, hogy megkülönböztessük a testekben tényleg meglevő, s esetleg vezetés által tovább közölhető hőt attól a hőtől, melyről jogosan föltehetjük, hogy valamely hipothézises anyagnak mozgásától származik (mely tehát dinamikai hőnek volna nevezhető). Mármost mindamellett, hogy a sugárzó hő lényegétől az általános hő-konczepczióig nagy ugrás van, mi sem fekszik közelebb, mint az a már évszázadokon át táplált eszme, hogy általában a hő nem egyéb, mint a mozgás egyik neme. S valóban, a Melloni fölfedezései a leghathatósabb impulzust gyakorolták a hőelméletnek mechanikai, vagy mondjuk inkább kinematikai konczepcziójára. Azonban itt is újra ki kell fejeznünk azt a már többször hang-

442

súlyozott körülményt, hogy a hőelméletnek igazán mechanikai alapját nem a hipothézises képzeletek, hanem egy a hőt a mechanikai erőkkel egyenértékesítő elméleti tény vetette.

II.
Melloni élete és iratai. - Jelleme. - Halála.

Melloni, mint említettük, 1824-ben a pármai egyetemhez a fizika tanárává neveztetett ki, s ezt a tisztét hét éven át töltötte be egyfolytában. Ez időszak alatt Nobili-val együttesen tett vizsgálatai eredményét mindössze csak egy értekezésben tette közzé,[609] mely értekezés azonban már előre sejteté ama behatóbb eredményeket, melyeket a tudomány Melloni-nak köszönhet.

Az 1831-iki politikai események Melloni csendes működését hirtelen megzavarták. A Közép-Olaszországban kitört forradalom hullámai átvetődtek a pármai herczegség határain s február közepén nyílt lázadás tört ki; forradalmi kormány alakúlt s Mária Lujzának menekülnie kellett. A mozgalmak vezetésében Melloni-nak kiváló szerepe lévén, annak elnyomása után Parmát elhagynia s Francziaországba kellett menekülnie. Dole-ban tanszéket kapott; de ez az állomás tudományos törekvéseinek legkevésbbé sem felelvén meg, csakhamar Genfbe ment s itt egy évig maradt; Pierre Prevost és August de la Rive a menekült tudóst legnagyobb előzékenységgel fogadták, s de la Rive tudományos eszközeit és gyűjteményét készséggel rendelkezésére bocsátotta. Melloni Genfben gyűjtötte össze az anyagot ahhoz az első értekezéshez, melyet a szilárd és folyós testeken áthatoló hősugarakra vonatkozólag 1833-ban

443

közzétett.[610] E munkát az értékes vizsgálatok és közlemények tekintélyes sora követte.

Melloni Genfből Párisba ment, hogy munkáit az akadémiával közölje, s kísérleteit oly testület előtt hajtsa végre, mely azok értékét fölismerni és méltányolni tudja. Melloni csalódott; az akadémikusok részéről hidegen fogadtatott, s csakhamar átlátta, hogy egy akadémiai kedvező jelentés reményéről is le kell mondania. Azonban e kedvezőtlen kilátások Melloni erélyét épen nem csökkentették, s elhatározta, hogy vizsgálatai eredményeit emlékiratokban fogja közzétenni. Ezen az úton elérte czélját; a tudományos világ legnagyobb elismeréssel volt Melloni iratai iránt; a Royal Society Faraday előterjesztésére és indítványára a pármai fizikust a Rumford-éremmel tüntette ki és Biot a franczia akadémiához nagyon kedvező jelentést nyújtott be. Ennek folytán Melloni a híres testület levelező tagjává választatott.

E kitüntetések nem feledtették el Melloni-val hazáját. Honvágyát a tudományok szeretete növelte, mert bármily előzékenységgel fogadtatott is mindenütt, oly helyzetbe még sem jött, hogy tervezett kísérleteit végrehajthatta volna. Arago levelet intézett Metternich herczeghez, s abban Melloni kiváló érdemeit élénk színekkel ecsetelvén, a herczeg személyesen járt közbe a pármai herczegnőnél, hogy a száműzött tudós Itáliába visszatérhessen.[611]

Melloni hazájába visszatérvén, kizárólag a tudományoknak élt. 1839-ben a Két-Sziczilia királya őt a nápolyi ipar- és művészeti múzeum és a vézuvi meteorológiai intézet igazgatójává (5000 lira évi javadalmazással) nevezte ki.

Az 1848-iki események Melloni-t ismét a politikai küzdelmek terére hívták, azonban a végeredmény most sem volt

444

kedvezőbb mint a 31-iki forradalomban. Melloni nem számüzetett ugyan, hanem hivatalait és javadalmazásait elveszíté, és semmi nyilvános funkcziója többé nem lehetett. Melloni Portici-ba vonúlt vissza s a nélkül, hogy tudományos tevékenysége csökkent volna, a nyilvános szerepléstől egészen visszavonúlt.

Melloni iratai - a sugárzó hőre vonatkozókon kívül - a hősugárzás kozmikus tűneményeire,[612] a Nap színképére, a szem fiziológiájára, a fotografiára stb. vonatkoztak; mindegyik dolgozatában éles megfigyelő tehetsége és helyes ítéletével tűnt ki. A Nápoly melletti capri-i azur-barlang tanulmányozása után azt a nézetét fejezte ki, hogy a tenger tiszta és mély vizei az azur színű sugarakat visszaverik, ellenben a többieket elnyelik, mely nézeteket direkt kísérletekkel törekedett támogatni.[613] Halála előtt egy hónappal az indukczióra vonatkozó vizsgálatai eredményeit A. de la Rive-vel közölte.[614]

Melloni-t a nagyszámú formai kitüntetések ép oly kevéssé kapatták el, mint az egész tudományos világ elismerése. Dicsősége tetőpontján sem hitte, hogy lerótta minden adóját, melylyel a tudománynak és hazájának tartozott. A tudomány érdekein kívül csak a hazájáéit ismerte; Itáliának szétszaggatottsága, politikai szerencsétlen helyzete mint annyi nemes hazafinak úgy neki is szívét keserűséggel töltötte el. Hazája boldogságának előmozdítása, ez volt az a motívum, mely őt a politikai küzdelmek hálátlan terére szólította, mely téren a sikernek pálmája nem koszorúzta hazaszeretet sugallta nemes törekvéseit, sőt balsorsa tudományos pályájára is káros visszahatással volt. Annál fényesebbek voltak a tudományos téren kivívott eredményei, melyek nevét, mindaddig míg a tudományok és

445

a független gondolkodás iránt való tisztelet élni fog, dicsőséggel fogják körülövezni.

Melloni 1854 augusztus 11-ikén Porticiban, kolerában halt meg.

Irodalom

Rendiconto dell' accad. Napoli

. 1854.

Bibliothéque univ. de Genève

, 1854. okt. (de la Rive czikke).

Biogr. univ

.

Nouv. Biogr

.

Term. tud. Értekezések

, Budapest, 1875. pp. 325-337.

446

OHM

Georg Simon Ohm 1787 márcz. 16-án Erlangen-ben született. Atyja lakatos volt, s őt is erre a mesterségre szánta, azonban látván az ifjú gyorsan fejlődő tehetségeit, annak tudományos pályája elé akadályokat nem gördített. Ohm oly nagy szorgalommal tanult, hogy már 16 éves korában szülővárosának egyetemébe léphetett.

Ez időtől kezdve Ohm minden törekvése oda irányult, hogy magát a mathematikai és fizikai szakokban lehetőleg teljesen kiképezze. Egyetemi tanulmányait befejezvén, és doktorrá avattatván, kenyérkereset után kellett látnia. Először Nidau-ban (a berni kantonban) a mathematika tanítója volt, ezután hasonló minőségben Neufchatel-ban és 1815 óta a bambergi reáliskolán működött. Mindezek az állomások nem valának alkalmasak arra, hogy Ohm tudományos törekvéseinek táplálékot nyújtsanak; az irodalomban is csak nehezen tájékozhatta magát, azokkal a segédeszközökkel pedig, melyeket a kísérleti vizsgálatok igényelnek, egyáltalában nem rendelkezett. E tekintetben helyzete valamivel javúlt, midőn 1817-ben a kölni jezsuita-collégium gimnáziumához a fizika tanárává neveztetett ki. Már a következő évben közzétette geométriai tanulmányainak eredményeit[615] s búvárlatait a fizika megoldatlan kér-

447

déseire is kiterjesztette; kölni tanár korában vetette alapjait azon híres vizsgálatoknak, melyekkel nevét a fizikában megörökítette. De a tér, melyen Ohm működött, sem ambiczióját nem elégítette ki, sem pedig a tudományos vizsgálatokra megkívántató eszközökkel el nem láthatta. Ohm törekvéseinek megfelelőbb állomást keresett, s ilyet egyelőre a berlini katonai iskolánál elnyert tanszékben talált, mely állomását 1826-tól 1833-ig töltötte be.

Ohm is azon fizikusok közé tartozott, kik a Volta találmánya és az ez által rövid idő alatt kivívott váratlan eredményektől elragadtatva, egyik legfőbb czéljokúl a dinamikai elektromosság tanainak fejlesztését tűzték ki. Midőn Ohm az önálló búvárkodás mezejére lépett, Volta oszlopának chemiai és hőhatásai már ismeretesek valának. E hatásokhoz járultak 1821-ben az Oersted feltalálta mágnességi hatások, mi által a dinamikai elektromosság tüneményei már elég változatosak voltak arra, hogy a különféle hatásformák erélye részint egymás között, részint pedig magával a Volta oszlopával való közvetetlen összefüggésükben alapos vizsgálatok kiinduló pontjai lehessenek.

A fizikusok egyik főtörekvése volt, hogy az oszlop hatásait erősítsék. E törekvés következtében a Volta találmányának külső formája csakhamar lényeges változásokon ment át; de a mióta az oszlop chemiai hatásai ismeretesek valának, azonnal föltünt, hogy az elektromos áram erősségének kérdése a fémek és folyadékok kombinácziója által helyesen csak úgy oldható meg, ha magában a telepben végbemenő hatások kellő figyelembe vétetnek. E tekintetben Ritter, a másodrendű oszlop feltalálója, igen sokat fáradozott, de a nélkül, hogy biztos megállapodásra juthatott volna. Minden körülmény között az mutatkozott, hogy az oszlop erélye nemcsak a használt alkotórészek chemiai minéműségétől, hanem egyszersmind az oszlop berendezésének módjától függ; bizonyos hatásokat kevés számú, de nagy fölületű elemmel lehetett sikeresen előidézni, s kitűnt,

448

hogy az elemek számának szaporítása nagyon keveset használ; ellenben másutt a hatások annál erélyesebbek valának, mennél nagyobb volt az elemek száma. Hogy e különbségek oka nemcsak az elemek fizikai természetében, hanem még az elektromos áram haladására befolyással lehető körülményekben keresendő, arra még senki sem gondolt; egy szóval, az oszlop mathematikai elmélete, mindamellett hogy a kísérleti tények már szép számmal voltak, még hiányzott.

E hézagnak betöltése volt az a feladat, melyre Ohm vállalkozott, s a melyet fényesen meg is fejtett. A körülmények, melyek között Ohm a kérdés megfejtéséhez fogott, mint már említettük, lehetőleg kedvezőtlenek valának. Azonban Ohm fölismerte a hiányok mibenlétét, látta, hogy hol kell segíteni, egyszóval, tisztában volt a megfejtendő kérdéssel; mely körülmény, tekintettel arra, hogy a jól föltett kérdés már félig meg is van fejtve, nagyban elősegítette a kérdés gyors és sikeres megoldását. Az experimentális eszközök hiányát önerejéből pótolta, s nagy segítségére volt ritka kézi ügyessége, melyre még gyermekkorában apja műhelyében tett szert, s ily módon képes volt szerény eszközökkel is igazolni elméleti nézeteit. A kísérlet és spekuláczió egyidejű alkalmazása képesítette Ohm-ot, hogy az elektromos áram tüneményének alaptörvényét levezethesse.

Ohm átlátta, hogy az oszlop mathematikai elméletéről addig szó sem lehet, míg az anyagok vezetőképességének törvényei nem ismeretesek. Első törekvései erre a pontra irányultak, s már 1825-ben közzétette a vezetés törvényét,[616] melyet az elektromos oszlop működésével szerves összefüggésbe hozván, csakhamar feltalálta az áramerősség kísérleti törvényét.[617] Nem

449

maradt egyéb hátra, mint hogy ezt a törvényt elméleti alapra fektesse. A megelőző nagyszámú kísérleti eredmények által a tények állásáról kellő tájékozást szerezvén magának, a munka ezen részének befejezése nem sokáig váratott magára. 1827-ben önálló műben[618] tette közzé a galván-láncz mathematikai elméletét. Lássuk először vizsgálatainak kísérleti részét.

Ohm eleintén egy Wollaston-féle oszloppal dolgozott. Emez oszlop áramának erőssége változó ugyan, azonban Ohm e hátrányt az által mellőzte, hogy az áramot hosszabb időn át keringtette, míg végre majdnem egészen állandóvá lett s valamennyi kísérletét úgy hajtotta végre, hogy az áramot sohasem kellett megszakítania. Ezen az úton Ohm némely fém vezető képességét oly módon határozta meg, hogy megkereste az egyenlő keresztmetszetű drótok azon hosszúságait, melyeket az áramba iktatván, a galvanométerben ugyanazt a kitérést idézték elő. Továbbá kimutatta, hogy az egyenlő minőségű drótok aequivalensek, ha hosszúságuk arányos keresztmetszetükkel. A hidro-elektromos oszlop változandósága a behatóbb vizsgálatok elé jelentékeny akadályokat gördített, midőn azonban Poggendorff a hőelektromos oszlop áramának állandóságára figyelmessé tette, Ohm a többi kísérleteit a hőelektromos oszloppal hajtotta végre. Ohm egy bizmút-réz elemet használt; az egyik forrasztó helyet forró víz gőzével, a másikat pedig olvadó hóval vette körül, mi által teljesen állandó áramot kapott.

Ohm galvanométere tulajdonképen torzió-mérleg volt.

Finom fonálra hosszú és vékony mágnespálczát függesztett föl, s az egészet úgy rendezte be, hogy a meg nem sodrott fonálon függő pálcza a mágnesi délkör irányába esett. A pálcza alatt csekély távolságban kifeszített egy drótot, melyen az áramot vezette át. Midőn az áram zárva volt, a tű kitért a mágnesi

450

délkörből, de a földmágnesség és a fonál torziójának hatása miatt arra törekedett, hogy az eredeti helyzetbe visszatérjen. A fonál kellő elcsavarása által a pálczát visszavezette az eredeti helyzetbe; ekkor az áram a tűvel párhuzamos, tehát hatása a tűre merőleges s a torzióval egyensúlyban volt. Az áram erősségének mérésére a torzió szöge szolgált. Ez a módszer kényelmetlen, de igen pontos volt s valóban Ohm kísérletei voltak az elsők, melyekkel az áram erőssége pontosan határoztatott meg; mert a Davy és más fizikusok kísérletei alig nyújtottak megközelítő pontosságot.

A pontos kísérletek hosszú sorával Ohm megállapította azt a törvényt, hogy az áram intenzitása (vagy a mint ő nevezte: nagysága) arányos egy, az oszlopot jellemző állandóval s fordított viszonyban van az ellenállásokkal. Ez az eredmény vezette az oszlop mathematikai elméletének levezetésére, melyet Die galvanische Kette czímű művében tett közzé.

E munka előszavában a szerző a következőket mondja: "A körülmények, melyek között eddigelé éltem, nem voltak alkalmasak arra, hogy kedvemet, ha ezt a köznapi élet ridegsége megrontással fenyegette, újra föléleszszék, sem pedig arra, a mi pedig mégis csak elkerülhetetlenül szükséges, hogy engem a hasonló művekre vonatkozó irodalomnak egész terjedelmével megismertessenek; ennélfogva próbaszerepemhez olyan darabot választottam, melynél a konkurrencziától legkevésbbé kellett tartanom."[619]

Mivel ez a "próbaszerep" megállapította a galván-láncz elméletét, helyén lesz, hogy a szerző gondolatmenetének főbb vonásaival megismerkedjünk.

Az egész munka három alaptörvényre van fektetve. Az első törvény az elektromosságnak a test belsejében való elterjedése módját fejezi ki. Ohm abból a föltevésből indult ki, hogy az elektromosság a test egyik részecskéjéről a mellette fekvőre

451

közvetetlenül megy át, továbbá, hogy ez átmenet nagysága egyébként egyenlő körülmények között arányos a szomszédos két elemben levő elektromos erők különbségével. E föltevések azonosak a hővezetés elméleti alapelveivel.

A második törvény az elektromosságnak a levegőbe való szétszóródására vonatkozik; e törvény nem egyéb, mint a Coulomb-féle szétszóródási törvény, melynek az áramló elektromosságnál egyébiránt nagyon kevés szerepe jutott.

A harmadik törvény az érintkező elektromosság keletkezés-módjára vonatkozik s Ohm által következőképen fejeztetett ki: Ha a különnemű testek egymással érintkeznek, az érintkező helyen az elektroszkópos (azaz az elektroszkóp által kimutatható) erőiknek egy és ugyanazon különbségét állandóan megtartják.

Látjuk tehát, hogy ezek az alapelvek, a mennyiben a másodiknak csak alárendelt szerep jutott, függetlenek a statikai elektromosság elveitől, s az egész tárgyat a hő elméletével párhuzamba állítják. Ez alapelvekkel vezette le Ohm az elektromosság mozgásának törvényeit, melyek bizonyos pontig, a kiinduló pontok azonossága miatt, a hővezetés törvényeihez hasonlók valának. De épen az alapelvek emez analógiája adott később alapos ellenvetésekre alkalmat, s ha mégis az Ohm elméleti eredményei a tapasztalással összhangzásban voltak, ez azt mutatta, hogy a használt elvek, legalább az Ohm által felhasznált alakban, elméleti szempontból jogosúltak valának. Annyi bizonyos, hogy Ohm teljesen meg volt győződve a hőmozgás és az elektromosság mozgásának analógiájáról. "Az ily módon kapott differencziális egyenletek alakja és tárgyalása, mondja Ohm, a hőmozgásnak Fourier és Poisson által felállított képleteihez annyira hasonlók, hogy már ebből, ha egyéb okok nem volnának is jelen, egészen jogos következtetést vonhatnánk a két természettünemény bensőbb összefüggésére, s mennél bővebben puhatoljuk ki az azonosságnak ezt a viszonyát, annál szembetűnőbbé válik az."[620]

452

Midőn Ohm az általa kitűzött feladat megfejtéséhez fogott, az elektromos áramnak kétféle előállítás-módját kellett figyelembe venni. Az elsőt, a Volta-félét, chemiai hatások komplikálták; a második, a Seebeck által feltalált mód, az áram keletkezését és áramlását lehető legegyszerűbb színben tüntette föl. Ohm elméleti fejtegetéseit az utóbbi esettel kezdette meg. A hőelektromos elem egyszerűsége lehetővé tette, hogy Ohm fejtegetéseivel egy legegyszerűbb esetből kiindulhasson, s fokozatosan átmehessen azokra az esetekre, midőn a zárt láncz több különnemű vezetőből van összetéve s abban több elektromótoros erő működik, a mi közvetetlenűl rá vezette a hidroelektromos oszlop elméletére.

Ohm az áram tüneményét először egy mindenütt egyenlő vastag homogén gyűrűben vizsgálta meg. Föltette, hogy a gyűrűnek csak egyik keresztmetszetében van elektromos feszültség, tehát csak egy helyen indíttatik meg az elektromosság mozgása. Az első és harmadik alapelv segítségével megmutatta, hogy az egész gyűrűn át az elektromos erő egyenletesen változik, s csak a megindító helyen van egy a feszültséget előidéző hirtelen, de állandó ugrás. Ezután áttér arra az esetre, midőn a zárt láncz két különnemű, de egyenlő vastag vezetőből van összetéve, a hol tehát két helyen van elektromos feszültség. Az elektromos erő változását szemléleti módszerrel tünteti elő, s azt az egyenessé kinyujtva képzelt vezetőhöz hajló egyenes vonallal tünteti föl, mely vonal ordinátái megfelelnek az illető helyen levő elektromos erőnek, s ott, a hol az elektromosság megindíttatik, ez a vonal hirtelen megtörik s egy a vezetőre merőleges vonalba megy át. Ez a szemléleti módszer az elektromos erők változását az egyenes vonal hajlása vagy esése által tüntetvén elő, Ohm az áramlás erélye vagyis az esés alatt olyan ordináták különbségét érti, melyek egymástól a távolság egységében vannak. A több vezetőkből összetett láncznál többféle esésnek kell

453

előfordulnia, mert az elektromos erők változása a feszültséget előidéző okok folytonos működése miatt az időtől független levén, a vezető bármely keresztmetszetéhez az egyik irányban annyi elektromosság jő, mint a mennyi a másik irányba elfolyik, a mi a különféle szerkezetű vezetőből összetett láncznál csak úgy lehetséges, ha az áramlás gyorsasága a különböző vezetőképességekből eredő különbségeket kiegyenlíti.

Ohm ezután meghatározza az esés nagyságát a vezetők szerkezetéből, s arra az eredményre jut, hogy az egynemű vezetőknél az esések fordított viszonyban vannak a keresztmetszetekkel, egyenlő keresztmetszetű, de heterogén vezetőknél pedig fordított viszonyban vannak a vezetőképességekkel; mely eredmények általánosítása már nem jár semmi nehézséggel.

Miután Ohm ily módon az elektromosság szétosztásának módját megállapította, a vezető bizonyos pontjában működő elektromos erő abszolut értékét határozza meg. Az áram intenzitását vagyis a keresztmetszet-egységen átmenő elektromosság mennyiségét Ohm a vezető képesség és az esés szorozmányával fejezi ki, miből a keresztmetszet figyelembe vételével az egész keresztmetszeten átáramló elektromosságot vagy az áram nagyságát számítja ki. Az eredmény, mely az áram nagyságának a láncz mindegyik helyén való állandóságát már alakjánál fogva is fölismerteti, azt mondja, hogy "Valamely galván lánczban az áram nagysága arányos a feszültségek összegével, s fordított viszonyban van az egész láncz redukált hosszúságával, hol a redukált hosszúság alatt a láncz homogén részeihez tartozó valódi hosszúságokból és a megfelelő vezetőképességek és keresztmetszetekből alkotott hányadosok összege vagyis az összes ellenállás értendő."[621]

Ez a törvény, melyre Ohm már kísérleteiből következtetett, a dinamikai elektromosságnak a lánczok mindkét nemére egyaránt érvényes legfőbb törvénye. Hogy mily módon fejti meg ez a törvény az áram sajátságos tüneményeit, azt Ohm számtalan esetre mutatta ki. E törvényben az elektromos oszlop

454

elektroszkópos tüneményei, melyeket Ohm előtt már több fizikus észlelt, egyszerű magyarázatukat lelik; ez a törvény azt mutatja, hogy az áram nagysága a galvánláncz mindegyik helyén ugyanakkora s csupán csak az elektromosság szétosztó módjától függ, tehát változatlan marad, ha az elektromos erőt a láncz valamely pontján érintés által vagy más módon megváltoztatjuk, mely eredmények már a Becquerel és Bischof kísérleti vizsgálataiból kitűntek; elektromosságnak hozzávezetése vagy elvezetése a láncz áramát, mindaddig, míg a hozzávezetés vagy elvezetés a láncznak csak egy egyedüli pontjára hat, nem változtatja.

Az általános törvényből folyó legérdekesebb következmények azok valának, melyek a láncz különféle berendezéséből eredő hatásokra vetettek világosságot.[622] Az Ohm törvényéből azonnal kiderült, hogy a feszűltségekben és a redukált hosszúságokban, tehát a vezetők valódi hosszúságában, a vezetőképességben és a keresztmetszetben előidézett változások az áram nagyságát változtatják, s Ohm törvényeiből a változások nagysága pontosan meg volt határozható. Az elektromos oszlopnak az előtt érthetetlen sajátszerűségei egyszerre magyarázatukat lelték. Látni való volt, hogy a láncz állandó redukált hosszusága mellett az elemek alkotórészeinek különös berendezése, mindaddig, míg a feszültségek ugyanazok maradnak, az áram erősségére befolyással nincs.

Az áram erőssége változatlan marad akkor is, ha a feszültségek és a redukált hosszúságok ugyanabban az arányban változnak. Innét van, hogy valamely láncz, melyben a feszültségek összege egy másik láncz feszültségeihez képest igen csekély, mégis a másik láncz áramával egyenlő erősségű áramot adhat, ha benne a redukált hosszúságok megrövidítése által a feszültségek hiánya pótoltatik, mely körülmény a legélesebben föltüntette a hidroelemek és a hőelemek között való

455

különbséget. Az előbbeniekben a nagyobb feszültséggel a folyós vezető nagy ellenállása, tehát jelentékeny redukált hosszúsága áll szemben, holott az utóbbiban, mivel ez csupa fémes vezetőkből áll, a feszültségnek nem kell jelentékenynek lennie, hogy a hidroelem áramával egyenlő erősségű áramot hozzon létre; a mint azonban mind a két lánczon ugyanazt a változtatást hajtjuk végre, például ha mind a két lánczba ugyanakkora ellenállást iktatunk, akkor ez a hőelektromos láncz ellenállását a hidrolánczéhoz képest, mely már amúgy is igen jelentékeny, aránytalanúl nagyobbítja, tehát a hidroláncz e változtatás után is még tetemes hő- és chemiai hatásokat hozhat létre, holott a thermoláncz e hatásokra nézve teljesen elgyengűlt. A hidroelemekben a folyadékok ellenállása a fémekéhez képest rendkívül nagy lévén, a fémek ellenállása elhanyagolható, miből az a fontos eredmény következik, hogy egyenlő feszültségű hidroelemekben az áram erőssége a folyós vezető keresztmetszetével növekszik, a mi azonban csak addig áll, míg a fémek ellenállása a folyadékokéhoz képest csakugyan elhanyagolható. Mivel továbbá bizonyos ellenállások kiiktatása és új ellenállások beiktatása által az összes ellenállás és a feszültségek változatlanok maradhatnak, tehát az áram erőssége is változatlan maradhat, nyilván való, hogy a be- és kiiktatott részek ellenállásai egyenlő keresztmetszet mellett valódi hosszúságaikkal arányosak, mely szabály segítségével a vezetők ellenállása igen pontosan meghatározható. Ezt a módszert Ohm és Becquerel számos fém ellenállásának meghatározására tényleg felhasználták. Mivel továbbá tetszésszerinti új ellenállások beiktatása után csak az áram erőssége változik, de az elemben a feszültség és a folyós vezetők ellenállása, vagyis a belső ellenállás változatlan marad, két kísérlet által, ha az áram erőssége megméretik és a beiktatott ellenállás eleve ismeretes, mind az elektromótoros erő, mind pedig a belső ellenállás meghatározható, mely módszer szintén Ohm-tól ered.

Ohm-nak a törvénye segítségével sikerült kimutatnia, hogy

456

az elemek összekapcsoló módja az áram erősségére, mint eredményre nézve egyáltalában nem közönyös, s megmutatta, hogy a lánczolatos összekapcsolás csak akkor hasznos, ha a fémes vezetők ellenállása jelentékeny, különben pedig az egész oszlop csak annyit ér, mint egy magányos elem; ellenben a nagylapú összeköttetés csakis akkor hasznos, ha a fémes vezetők ellenállása a belső ellenálláshoz képest igen csekély, s egyszersmind levezette azt a szabályt, mely szerint több elem kombinálandó, hogy az áram erőssége a maximumot elérje. Az összekapcsoló módokból eredő különbségek nem ismerése, mint ezt Ohm megmutatta, volt oka annak, hogy a különböző észlelők adatai egymástól eltértek. A kísérleti vizsgálatok érdekében hasonló szolgálatokat tett Ohm az által, hogy földerítette az okokat, melyeknél fogva egy és ugyanazon multiplikátor a különböző lánczokban vagy különböző multiplikátorok ugyanabban a lánczban sajátszerűleg változó hatásokat mutatnak.

Egy igen szép alkalmazása az Ohm-féle törvénynek, az áramok szétágaztatására, szintén a törvény feltalálójától ered. Az áramok szétágaztatása, melynek később a dinamikai elektromosság tanában kiváló szerep jutott, Ohm idejéig alig vétetett figyelembe. Ohm elméleti úton levezette az áram erősségét az egyes ágakban s az eredményeket kísérletileg ellenőrizvén, az elmélet és tapasztalás között teljes összhangot talált. Poggendorff és Kirchhoff később a szétágazás különböző eseteit értékes vizsgálatokra alkalmazták.

Az által, hogy Ohm az áram erősségét állandónak, tehát az időtől függetlennek tételezte föl, továbbá hogy a vezetést csak az egyik méret irányába vette figyelembe, lehetséges volt a galvánláncz elméletét egészen elemies módon tárgyalnia. Előadásának egyszerűsége és szemléleti módszereinek kézzelfoghatósága a legalkalmasabb eszköz arra, hogy a kezdőt az elektromos oszlop mathematikai elméletébe vezesse, s tárgyalása az értékéből soha sem fog veszíteni. Mindazonáltal Ohm nem mulasztotta el, hogy elméletét szigoru analitikai úton is kifejtse.

457

E kifejtés alkotja a galvanische Kette czímű művének második részét.

Az Ohm elméletének magva az állandó áramokra vonatkozik; a változó elemeket csak annyiban vette figyelembe, a mennyiben ezeknél az áramból kiinduló chemiai hatások az áramra ismét visszahatnak. Munkájának ebben a részében is mindenütt alapos felfogásról és éles ítéletről tesz tanubizonyságot, csakhogy akkor még az elektrochemia elvei nem állottak olyan biztos alapon, hogy a kort elérkezettnek láthatta volna arra, hogy eme sokkal komplikáltabb kérdés tanulmányozásába mélyebben merüljön. S mégis sikerült az elmélet ezen nehezebb részeinek szolid alapját vetnie, s akkoriban a kapott eredményekről méltán elmondhatta, hogy azok "megfelelnek minden kérdésre, melyek a chemiai szétbontásra és az elektromos áramnak ez által okozott változására vonatkozólag fölvehetők s ennek következtében biztos alapjai e tünemények egy elméletének, melynek befejezése már csak a kísérletek új hozzájárulására vár, nehogy egy egész rakás problémás anyagnak felhalmozása által filozófiai ürességbe tévedjen."[623]

Ohm az áram előidézte chemiai változásokat az elektromos erőnek a lánczban való sajátszerű eloszlódásának tulajdonította. Ha valamely láncz valamelyik keresztmetszetében olyan lap van, mely az elektromos vonzásoknak és taszításoknak enged s melynek mozgását mi sem akadályozza, akkor Ohm szerint a zárt lánczban annak félre kell tolatnia, mert e vonzások és taszítások a folyton változó elektromos erő következtében a két oldalán különbözők. Ohm számítás által meghatározza a félre toló erő nagyságát. Hogy már most ne csak a lap térbeli helyváltozásairól, hanem magáról a chemiai szétbontásról számot adjon, az elektrochemiai nézeteknek megfelelőleg fölteszi, hogy amaz egyoldalú nyomás az összetett test különböző alkotórészeire nemcsak különböző erővel, hanem a legtöbb esetben

458

még ellenkező irányban is hat, mi az alkotórészek egymástól való eltávolodását eredményezi. Ohm a galvánláncznak ezt a tevékenységét szétbontó erőnek nevezi, s azon volt, hogy az erő nagyságát az egyes esetekre meghatározza. A meghatározásnál az elektromosságnak az anyagi részecskékkel való összefüggését oly módon képzeli, hogy az elektromosság a testek által betöltött térben a tömeg aránya szerint ömlik szét, mely föltevésből arra a nevezetes következtetésre jut, "hogy a láncz szétbontó ereje egyenes viszonyban van az áram erősségével s azonkívül még egy, az alkotórészek természetéből s keverés-arányukból kifejezendő tényező által határozandó meg".[624] Látni való, hogy Ohm elméleti úton állította föl a Faraday elektrochemiai fölfedezéseinek programmját.

Bár az Ohm levezette törvények a tapasztalásnak teljesen megfeleltek, az egész elmélet ellen kifogásokat mégis lehet tenni. Az alapelvek, melyekből Ohm kiindult, nem tekintve a szétszóródásnak itt nem jelentős törvényét, függetlenek az elektrostatikának Coulomb-féle alaptörvényeitől. Elvégre itt is azt lehetne mondani, hogy minden hipothézis mindaddig jó, míg a tapasztalati törvények egyikével sem ellenkezik, s az Ohm eredményei, mint est a későbbi behatóbb kísérleti vizsgálatok teljesen igazolták, a tapasztalással minden esetben a legszebb összhangban vannak, mégis, mivel az elektromosság mechanikai alaptüneményei tapasztalati úton megállapíttattak, már az első pillanatra is a dolog természetétől távol fekvőnek látszik az az eljárás, mely a természeti hatók egy egészen másik fajához, a hőhöz folyamodik, hogy az áramló elektromosság törvényeit amannak alapelveiből vezesse le. Coulomb bebizonyította, hogy az elektromos tömegek a távolság négyzetével fordított viszonyban vonzzák vagy taszítják egymást, s a kísérletekből kitűnt, hogy az elektromosság csak a testek fölületén székel s ezen bizonyos, mathematikailag megállapítható törvények

459

szerint van szétosztva. Egészen rendjén valónak látszik tehát, hogy az elektromos áram elmélete az elektromosság alaptüneményeire vonatkozó emez alapelvekből indúljon ki, vagy hogy az elmélet ez alaptörvényekkel legalább is szerves összefüggésbe hozassék. De mindezeket az Ohm elmélete nem teszi. Szükségesnek látszott tehát, hogy az Ohm eredményei az elektrostatika alapelveiből kiinduló elméletből vezettessenek le. E feladat megfejtése a Kirchhoff érdeme; e kiváló fizikus megmutatta, hogy az áramokra vonatkozó törvények levezethetők oly alapelvekből, melyek a statikai elektromosság törvényeivel semmi ellenmondásban nincsenek, sőt bebizonyította azt is, hogy mind a nyílt, mint pedig a zárt áramban az elektromosság csakis a vezetők fölületén székelhet. Ugyancsak Kirchhoff az Ohm elméletét kiterjesztette olyan vezetőkre, melyeknek két jelentős méretük van, azaz vékony lapokra, s Smaasen e vizsgálatok eredményeit kiterjesztette az olyan testekre is, melyeknek mind a három mérete figyelembe veendő.

Az Ohm eredményei még kísérleti szempontból is szigorúbb megállapításra vártak. Az Ohm kísérleteinek magukban véve elegendő bizonyító erejük volt ugyan, de mivel csak hőelektromos elemekkel - akkoriban más állandó elemek nem voltak - hajtattak végre, általános bizonyító erőre teljes igényt nem tarthattak. De az Ohm eredményeinek ebből a szempontból való általános és teljes igazolása szintén csak az idő kérdése volt.

Az Ohm elméletének egyik fényoldala, hogy az áram mechanikai szerkezetét a vezető egész hosszúságában világosan szemlélhetővé teszi. A kísérleti igazolásnak egyik módja abban áll, hogy az áram szerkezete, tehát elektromos feszültségek kiegyenlődése, vagyis az elektromosság esése, kísérletileg megállapíttatik. Ilyen kísérleteket Ohm is hajtott végre, de Ohm előtt már Ermann is kimutatta, hogy az áramot záró vezetőn nemcsak szabad elektromosság van, hanem azt is, hogy a szabad elektromosság ereje a sarkoktól való távolsággal arányosan

460

fogyatkozik, s a vezető közepén semleges pont van. Azonban ilynemű pontosabb mérések csak akkor váltak lehetőkké, midőn Kohlrausch a torzió-elektrométer és a kondenzátor segítségével igen csekély mennyiségű elektromosságok pontos mérésének módját találta fel. E készülék segítségével Kohlrausch az Ohm elméletét teljesen igazolta.

A kísérleti igazolásnak második módja az elmélet eredményének, vagyis az áramerősség, az elektromindító erő és az ellenállások között való összefüggés bebizonyításában áll. Ezt az útat Fechner követte,[625] kinek vizsgálatai az Ohm törvényének általános elismerést szereztek. Fechner nem használt ugyan állandó elemeket, de nagyszámú és minden lehető eszközökkel módosított kísérleteit annyi gonddal s olyan bámulatra méltó pontossággal hajtotta végre, hogy Ohm elméletének vagy legalább is az elmélet eredményének szigorúságában többé senki sem kételkedhetett. Midőn Daniell 1836-ban az állandó elemeket feltalálta, Ohm törvényének kísérleti bebizonyítása a második módszer szerint épen olyan könnyen vált kivihetővé, mint például a milyen egyszerű módon valának kimutathatók a szabadesésnek kezdetben oly merészeknek látszó törvényei a lejtő vagy az esés-gép által.

Ha figyelembe veszszük, hogy az Ohm elmélete az elektromos áramnak addig oly rejtélyes tüneményeire egyszerre teljes világosságot vetett, hogy ez az elmélet aránylag rövid idő alatt kísérleti úton is minden irányban fényesen igazoltatott, azt kellene hinnünk, hogy az rövid idő alatt általánosan elterjedt és általános elismerésben részesült. Ez azonban nem történt meg. Igaz ugyan, hogy azok a fizikusok, kik nem röstelték a fáradságot, hogy az Ohm munkáját alaposan tanulmányozzák, azonnal fölismerték, hogy Ohm a dinamikai elektromosság legfontosabb törvényét fedezte föl, de az ilyen fizikusok száma

461

csekély volt, a mi annyival is inkább föltűnő, mivel az elektromosság terén rövid idő alatt tett nagyszámú találmányok a közfigyelmet a fizika emez ágára vonták. Különösen pedig a franczia fizikusok egészen ignorálták az Ohm elméletét, s vele a galvanische Kette megjelenése után csak nagy későn foglalkoztak, a mikor is Pouillet az állandó elemek segítségével az Ohm eredményeit kísérleti úton levezette. Ez a máskülönben kitünő fizikus, tekintet nélkül az Ohm vizsgálatai óta eltelt 18 évi időszakra, - hogy keményebb kifejezést ne használjunk, - elég tájékozatlan volt arra, hogy a fölfedezés elsőbbségét magának vindikálja, s Ohm-ról a következőképen nyilatkozzék: "Ő volt az első, a ki a kérdést föltette, s a nélkül, hogy tudtam volna, hogy ő azt föltette, én voltam az első, ki azt megfejtette. Ő az eredményt a kalkulus segítségével tapogatódzva mutatta meg, holott én azt tisztán láttam s a kísérletezés által valósítottam meg."[626] De az Ohm fölfedezése saját hazájában sem járt jobban. Itt ugyan nem akadtak utólagos fölfedezők, azonban mindamellett, hogy a német fizikusok egy része azon volt, hogy az Ohm törvényének teljes elismerést szerezzen, találkoztak tudományos (?) körök, melyek az Ohm munkáját a badarságokkal egy kategóriába sorozták.[627] Angolország ismerte el először Ohm kiváló érdemeit: a Royal Society 1841-ben őt a Copley-éremmel, az elsőrendű munkák számára fentartott kitüntetéssel jutalmazta meg. Ugyanez évben jelent meg a galvanische Kette angol fordításban,[628] míg a franczia fordítás (Gaugain-től) csak 1860-ban (Párizsban) jelent meg.

A mellőzés, melyben Ohm részesült, e kitűnő férfiú munkakedvét és a tudomány iránt való szeretetét nem csökkentette. Hogy tevékenységének alkalmasabb tért szerezzen, berlini állomásáról lemondott; 1833-ban a norimbergai politechnikai

462

iskolánál kapott tanszéket, melyet 1849-ig töltött be. Az elektromosság ezentúl is kedves tárgya maradt, de a fizika többi ágait is jelentős vizsgálatokkal gazdagította. Ezek közül első helyen említendők az akusztikára vonatkozó értekezései,[629] melyekkel az elméleti akusztikai vizsgálatok új sorát nyitotta meg. Ohm még két optikai dolgozatot[630] s egy mechanikait tett közzé, és Beiträge zur Molekular-Physik czím alatt egy nagyobb munkát akart írni, de e műnek csak az első bevezető része (Elemente der anal. Geometrie im Raume am schiefwinkl. Coordinatensystem, Nürnberg, 1849. 4o) jelent meg. Írt ezen kívül még egy fizikai tankönyvet is (Grundzüge der Physik, Nürnberg, 1854.).

Ohm-nak sokat kellett a fizika érdekében tennie, míg végre egyetemi tanszékhez juthatott. Csak 1849-ben neveztetett ki a müncheni egyetemhez a kísérleti fizikának rendkívüli, 1852-ben pedig rendes tanárává. Ez állomásán való működésének csakhamar véget vetett 1854-ben jul. 7-én Münchenben bekövetkezett halála.

Ohm öcscse, Martin Ohm (sz. 1792. Erlangenben) eleintén szintén a lakatos-mesterséget tanulta, de később a tudományos pályára lépett, 1824-ben a berlini egyetemen a mathematika tanárává lett. Martin Ohm nem annyira eredeti vizsgálatai, mint inkább mathematikai kitűnő tankönyvei által vált híressé.

463

FARADAY

I.
Faraday ifjúsága. - Alkalmazása a Royal Institution-ben. - Első kísérletei.

A fizika elsőrangú művelői között kevés olyan egyént találunk, ki szintén csak önereje segítségével a tudomány magaslatára emelkedve, eszméi gazdagsága, kísérletező ügyessége s az ezt nyomban követő nagyszámú és fényes fölfedezéseivel a fizika tartalmát annyira kibővítette és a tudományos új kutatásoknak annyi fényes mezejét megnyitotta, mint Faraday. Élettörténete nem egyéb, mint hosszú sora a legszebb fölfedezéseknek, melyek egy része a fizikát új ágakkal gyarapította, s ezt figyelembe véve, bátran mondhatjuk, hogy élettörténete egyszersmind a fizika történetének egyik legjelentősebb fejezete.

Michael Faraday 1791 szept. 22-én a London közelében fekvő Newington-ben született; atyja, ki kovács volt, épen úgy mint az anyja s a többi elődei, igen szigorú vallásos elveknek hódolt, de valami különös tehetség által nem tűnt ki. Faraday egyszerű származásának megfelelt a nevelése; ő maga mondá a következőket: "Nevelésem a legközönségesebbek közé tartozott s csak az írás, olvasás és a számolásnak egy népiskolában elsajátított elemeire szorítkozott. Szabad óráimat otthon vagy pedig az utczán töltöttem."[631]

464

Tizenhárom éves korában Riebau-hoz, egy londoni könyvkereskedőhöz (a Blandford Street-en), ki egyúttal könyvkötő is volt, inasnak állott be, hogy a szokásos hét évet a mesterség teljes elsajátítására fordítsa. Faraday jól választotta meg mesterségét: az a kevés idő, melyet a könyvkötő munkája vagy kevés szabad ideje alkalmával a bekötendő könyvek lapjainak megtekintésére fordíthat, Faraday-nak elegendő volt, hogy az iskolai képzés hiányát, legalább részben, pótolja. Maga Faraday mondá: "Inas koromban nagyon szerettem a kezembe került tudományos könyveket olvasni, s ezek közül a Mrs. Marcet Beszélgetései a chemiáról és az Encyclopaedia Britannica értekezései az elektromosságról különösen megtetszettek. Az olyan egyszerű kisérleteket, melyek költségeit néhány pence-nyi heti jövedelmemmel födözhettem, végrehajtottam; úgy szintén egy elektromos gépet, először üvegpalaczkból, később valóságos czilinderből, valamint több e fajta elektromos eszközt készítettem."[632] Faraday ily módon, a mellett hogy a mesterséget tökéletesen elsajátította, elegendő ismereteket szerzett arra nézve, hogy kiváló szelleme diadalmas pályafutását a legelső kedvező alkalommal azonnal megkezdhesse. Az ifjú Faraday önképző módjáról még meg kell jegyeznünk. hogy az üzletbe véletlenül került könyvekből szerzett ismereteit, a mennyire lehetett, rendszeresítette, mint erről egy terjedelmes kézirata, melyet inas korában szerkesztett, világosan tanúskodik.

Faraday plakátok útján tudomást vett egy Tatum nevű fizikusnak a saját házában, a Dorset Street-en tartott előadásairól. Gazdája engedelmével s Robert nevű bátyjának segítségével (ez fizette meg a belépti díjat) az esti órákban eljárhatott a Tatum előadásaira, melyek közül mintegy tizenkettőt hallgatott. Faraday ekkor 20 éves volt.

A leendő fiatal fizikus, ki időközben geométriai tanúlmányokkal is foglalkozott, sokkal többet ízlelt már a tudomány-

465

ból, sem hogy leghevesebb vágyának, mely a tudományos pályára késztette, ellenállhatott volna: a szorgalmas és iparkodó könyvkötő megutálta mesterségét s csak kedvező alkalomra várt, hogy a tudományok szolgálatába szegődhessék. Faraday ekkor már oly készülékeket állított össze, melyek messze túlhaladták a kezdő primitív kísérleteit. Tatum házában megismerkedett két fiatal emberrel; az egyik, Huxtable orvosnövendék, a másik Benjamin Abbott kereskedősegéd volt. Ez a két tudománykedvelő ifjú Faraday vágyait még inkább élesztette, ezekkel közölte Faraday a legkorlátoltabb körülmények között végrehajtott kísérleteinek eredményeit.

1812-ben Dance, a Royal Institution egyik tagja, ki Faraday gazdájával üzleti összeköttetésben volt, Faraday-t bevezette a S. Humphry Davy utolsó négy előadására. Faraday szerényen meghúzódott a karzaton, s az előadásokhoz jegyzeteket és rajzokat készített. "A vágy, hogy tudományos dolgokkal foglalkozzam, ezt jegyzé föl később Faraday, a világgal való ismeretlenségemmel és kedélyem együgyűségével arra késztetett, hogy még inas koromban Sir Joseph Banks-nek, a Royal Society elnökének írjak. A portásnál a felelet után tudakozódtam, persze hiába."[633] Mégis, a Dayy előadásai voltak azok, melyek Faraday-t véglegesen a tudományos pályára vezették. Ugyanis Faraday jegyzeteit megküldötte Davy-nek, még pedig avval a kéréssel, hogy eszközölné ki neki, hogy a Royal Institution-en valami alkalmazáshoz juthasson. Davy azonnal fölismerte az ifjú rendkívüli tehetségeit, s 1812 decz. 24-én levélben megigérte neki, hogy a következő év január végével, a mikorra utazásából vissza fog térni; személyesen ki fogja hallgatni, s iparkodni fog, hogy kívánságának lehetőleg eleget tegyen.

Ezt megelőzőleg a Faraday tanuló-évei leteltek s 1812 okt. 8-án mint könyvkötősegéd gazdát cserélt. Új gazdája annyira

466

zaklatta a segédeit, hogy Faraday csakhamar átlátta, hogy sokáig nála nem maradhat. Pedig a gazdája nagyon fényes igéretekkel marasztalta, sőt azt is igérte, hogy, mivel gyermekei nincsenek, vagyonának egyedüli örökösévé őt fogja megtenni. Faraday a Davy igéretére várakozva, gazdájánál maradt, s esténként el-eljárt a Tatum házában összegyülekező City philosophical Society-be. Ez a társaság a közép és az alsóbb osztályokból való 30-40 tagból állott, a tagok minden második szerda estéjén összegyűltek, hogy különféle tudományos kérdéseket megvitassanak; a közbeeső szerdákon pedig felváltva nyilvános előadásokat tartottak; a társaság igen szerényen lépett ugyan föl, de tevékenysége a tagjaira nézve nagy haszonnal volt. Tatum 1812-ben Faraday-t a társaság tagjáúl beiratta.

Végre megérkezett Davy, s miután Faraday neki kijelentette, hogy régi szándéka mellett híven megmaradt, őt a Royal Institution laboratóriumába asszisztensül fogadta. Faraday természetben való lakást és hetenként 25 shilling fizetést kapott.

Faraday egyelőre elérte vágyai netovábbját: állandó alkalma volt, "hogy a természetet műveiben szemlélje, s hogy azt az okot-módot, melylyel a világ rendjét és összefüggését vezérli, figyelemmel kísérje."[634]

Davy 1813 őszén Olaszországba utazandó volt, s fölszólította Faraday-t, hogy mint "természettudományi segéd" útjában kísérné. Miután Faraday-t biztosította, hogy visszatérése alkalmával az asszisztensi állomást számára fentartja, Faraday engedett a kérésnek s az ekkor már nagyhírű tudóssal Francziaországon, Svájczon és Tirolon át Olaszországba utazott.

Faraday, ki az előtt London környékén túl nem volt, ez utazásból igen nagy hasznot merített. Míg maga az utazás szellemi látókörét tágította, addig a Davy-val való szorosabb érintkezés tudományos ismereteinek fejlődésére a legjótékonyabb befolyással volt. Faraday sűrűn írt anyjának, kihez gyermeki benső

467

szeretettel ragaszkodott és Abbott barátjának; azonkívül naplót vezetett, még pedig csak azért, "hogy a látott dolgokat a jövendő időkben szelleme elé idézhesse."[635]

Faraday 1815 ápril végén tért vissza Londonba s a Royal Institution elnöke által újra alkalmaztatott. Faraday most, különösen a chemiában, igen nagy haladást tett, s már képes volt a Davy-től reá bízott könnyebb elemzéseket végrehajtani. Első közleménye a Royal Institution által kiadott The Quarterly Journal of Science czímű folyóiratban jelent meg, s a Montrose herczegnő által Davy-nek küldött toscanai kausztikus mészkő elemzését tárgyalta.

1816 jan. havában Faraday a City Philosophical Societyben egy 17 chemiai előadásból álló cziklust kezdett meg. Ugyanebben az évben Brande tanár előadásainál is asszistensként működött, miáltal teendői, nem is említve önálló kutatásait, rendkívül megszaporodtak. A Royal Institution, tekintettel a Faraday rendkívüli elfoglaltságára, évi fizetését 100 font sterlingre emelte.

Faraday 1818-ig több kisebb értekezést tett közzé: 1818-ban a zengő lángokra vonatkozó kísérleteket hajtott végre, s vizsgálatai oly alaposak valának, hogy az eredményekből de la Rive-nek e lángokra vonatkozó elméletét hiányosnak tüntethette föl.

Egyes kisebb dolgozatokat a következő években is tett közzé, bár főtörekvése oda irányúlt, hogy az előljáróitól reá bízott teendőket elvégezze és a saját ismereteit gyarapítsa. 1820-ban egy értekezést írt a chlór és a szén két új vegyületéről és a jód, szén és hidrogén egy új vegyületéről; ez az értekezés a Royal Society előtt fölolvastatott s első dolgozata volt, mely abban a megtiszteltetésben részesült, hogy a Philosophical Transactions-be fölvétetett.[636]

468

Faraday 1821-ben Brande tanár távollétében, a Royal Institution házának és laboratóriumának felügyelőjévé neveztetett ki. Ugyanez évben (jun. 12-én) megnősült. Előzetesen engedélyt kért, hogy nejével a Royal Institution-ben lakhassék. Faraday az engedélyt megkapta s nejével abba a lakosztályba költözött, melyet az előtt Young, Davy és Brande foglaltak el.

E helyen nejével negyvenhat éven át boldogan élt.

II.
A mágnesek és az áramok forgása. - A gázok megsűrítése. -
Egyéb dolgozatok. - Faraday kitüntetései.

Midőn Oersted és Ampère fölfedezéseinek híre Angolországba jutott, az angol fizikusok figyelme első sorban a tárgy experimentális része felé fordúlt. Wollaston arra törekedett hogy a mágnestűnek az áram okozta kitéréseit folytonos forgássá alakítsa át, s fordítva is, a mágneseknek az áramokra gyakorolt hatása az áramok folytonos forgását idézze elő. Wollaston ez eszméinek megvalósítását 1821 elején Davy és Faraday jelenlétében a Royal Institution laboratóriumában kísérlette meg. Faraday, kinek figyelmét a tárgy azonnal magára vonta, most az elektromágnesség tüneményeit kezdette tanulmányozni. A mondott évben Thomson Annals of Philosophy czímű folyóiratában több értekezést tett közzé az elektromágnesség történeti fejlődéséről, s e műveivel tényleg rá lépett arra a térre, melyen később annyi dicsőséget volt aratandó.

Faraday azonnal átértette a Wollaston eszméit s iparkodott, hogy a mágneses forgásokat kísérletileg önállóan megvalósítsa. Nem lesz érdektelen, ha megismerkedünk Faraday-nak e tárgyra vonatkozó és a mathematikai mechanikai felfogástól eltérő sajátszerű felfogásával. Faraday a forgások lehetőségét nem a vonzások és taszítások okszerű kombinácziójának, hanem az áram közvetetlen forgató hatásainak tulajdo-

469

nította, a mint ez a de la Rive-hez 1821 szept. 12-én intézett levelének következő soraiból kitűnik:

"A mágnestűnek a vezető drót előidézte közönséges vonzásait és taszításait csalódásoknak tekintem; e vonzások tényleg sem vonzások vagy taszítások, sem pedig valamely vonzó vagy taszító erő eredményei, hanem inkább hatásai egy, a drótban levő erőnek, mely a helyett hogy a tű sarkát a dróthoz közelíteni vagy ettől eltávolítani törekednék, azt inkább egy körben folytonosan forgatni törekszik, míg az elektromos oszlop működik. Sikerült e mozgás jelenlétét nemcsak elméleti, hanem kísérleti úton is kimutatnom, és sikerült elérnem, hogy tetszés szerint egy drót egy mágnessark körül, vagy pedig egy mágnessark egy drót körül forogjon. A forgás törvénye, melyre a tű és a drót egyéb mozgásai visszavezethetők, egyszerű és szép. Képzeljen ön egy drótot, mely az északi sarkot a délivel oly formán köti össze, hogy az északi vége valamely telepnek pozitív, a déli vége pedig a negatív sarkával van összekötve, akkor egy mágneses északi sark folytonosan a körül forogna, még pedig fölül a Nap látszólagos iránya szerint keletről nyugatra, alúl pedig nyugatról keletre. Ha a teleppel való összeköttetést megfordítjuk, a sark mozgása ellenkező. Vagy pedig ha a forgató erő hatásának a déli sarkot teszszük ki, ennek mozgásai az északi sarkéival ellenkező irányúak lesznek. "

"Ha a drótot engedjük a sark körül forogni, a mozgások az említettekkel megegyeznek...... Abban a helyzetben voltam, hogy e mozgást, a mint ez az Ampère spiráldrótjai stb. által előtüntetve van, a különböző formáiban figyelemmel kísérhessem s mindegyik esetben megmutathassam, hogy különnevű sarkok taszítanak is meg vonzanak is, s hogy egynevű sarkok vonzanak is meg taszítanak is, minek folytán azt hiszem, hogy a spiráldrót és a közönséges mágnesrúd közötti analógiát világosabban mutattam meg mint azelőtt. S mégsem fogadtam el azt a nézetet, mely szerint a közönséges mágnesben elektromos áramok vannak. Nem kételkedem abban, hogy

470

az elektromosság a spiráldrót köreit ugyanabba az állapotba teszi, mint a miképen a köröket a mágnesrúdban elképzelni lehet, de nem vagyok biztos abban, vajjon ez az állapot közvetetlenűl az elektromosságtól függ-e, vagy pedig hogy más erők által is nem idézhető-e elő, s azért az Ampère elméletében mindaddig fogok kételkedni, míg az elektromos áramok jelenléte a mágnesekben a mágneses hatásoktól eltérő hatásokkal kimutatva nem lesz."[637]

1821 karácsony napján sikerült Faraday-nak egy áram átfutotta drótot a Föld mágneses sarkaival is folytonos forgásba hoznia. E találmányok fölötti öröme rendkívül nagy volt, azonban ugyane találmányok többféle kellemetlenséget okoztak neki. Wollaston és a Royal Society más tagjai Faraday-t többé-kevésbbé nyíltan vádolták, hogy a Wollaston eszméit elsajátítván, illetlenséget követett el már avval is, hogy a kísérleti megvalósítást nem Wollaston-nak engedte át, és egyáltalában elmulasztotta a Wollaston eszméit forrásokúl megnevezni. Faraday-t e vádak nagyon bántották, s bár az eszmék tisztázása végett Wollaston-nal közvetetlen érintkezésbe lépett, az ügy kellemetlen utóíze sokáig megmaradt, sőt még Faraday-nek a Royal Society-be való fölvételét is megnehezítette.

Faraday 1823-ban a chlórhidrátot elemezte. Davy azt a tanácsot adta neki, hogy a hidrátot nyomás alatt zárt üvegcsőben hevítse. Ez megtörténvén, a hidrát megömlött s a csövet sárga gőz töltötte be; e gőz két különböző folyadékra vált szét. Midőn Faraday a cső végét lereszelte, a cső tartalma explodált s az olajnemű folyadék eltűnt. Ez a folyadék nem volt egyéb, mint a nyomás által folyósított chlór. Faraday ezután ugyanazt az elemet szivattyúval sűrítette meg.[638]

Davy a gázok saját nyomásuk okozta megsűrítését a sósavgázra is alkalmazta. Faraday folytatta e kísérleteket és sikerült

471

több gázt, melyeket addig állandóknak tartottak, folyósítania. Egyik kísérleténél explózió miatt tizenhárom üvegszálka vágódott a szemébe, de komolyabb baja nem esett. 1844-ben újra hozzáfogott a vizsgálatokhoz, s a folyósítható gázok számát tetemesen szaporította. Vizsgálatai utóbbi sorában több gázt az által sűrített meg, hogy azokat közönséges nyomás mellett rendkívül lehűtötte; hűtőszerűl a szilárd szénsav és az éter keverékét használta. Ily módon sikerült a cziánt, az ammoniakot, a kénhidrogént, az arzénhidrogént, a jódhidrogént, a brómhidrogént, sőt még a szénsavat is folyósítania s egyúttal ez anyagok gőzeinek nyomását alacsony mérsékleteknél meghatároznia.

Faraday nagyszámú kísérleteiből világosan kitűnt, hogy a gázok nem egyebek, mint igen alacsony mérsékleteknél forró folyadékok gőzei. E kísérletek, melyek az úgynevezett állandó gázoknak a legújabb időkben történt megsűrítésével betetőztettek, a legalaposabban világosítanak föl a testek molekulás szerkezetéről.

Faraday 1825-ben feltalálta a benzolt, mely az anilin festékek gyártása által újabb időkben igen nagy fontosságra tett szert. A következő évben ismét a fizikához tért vissza: a párolgás hatásait fürkészte. Faraday alapos és biztos vizsgálataiból azt következtette, hogy még a kéneső párolgásának is van határa s annál biztosabban hitte, hogy a földi légkör mit sem tartalmaz a Föld szilárd alkatrészeiből. A híres experimentátor itt oly konjekturákba bocsátkozott, melyek a teljes bizonytalanság jellegéből még jelenleg sem vetkőztek ki.

A Royal Society 1825-ben egy bizottságot küldött ki az optikai czélokra gyártott üvegek megvizsgálására és eshetőleg javítására. A bizottság tagjai Faraday, John Herschel és Dollond valának. A bizottság működése négy éven át tartott; 1827-ben Faraday a Royal Institution udvarán felállított olvasztó-kemenczében tett kísérleteket és sikerült is igen nagy sugártörésű üveget előállítania, azonban az üveg nagyon lágy

472

volt. Faraday e kutatások eredményét 1829-ben a Royal Society-nek három fölolvasásban mutatta be.[639]

Faraday 1831-ben a hangfigurák egy különös nemének elméletét tette közzé. Ugyanis tapasztaltatott, hogy igen könnyű testek, példáúl a boszorkányliszt, a zengő lapoknak nem a csomóvonalain, hanem a rezgő részein gyűlnek össze, holott a homok mindig a csomóvonalokon torlódott össze. Faraday kimutatta, hogy a könnyű testek a lap rezgő részei fölött keletkező kicsiny forgó szelektől ragadtatnak el, holott a súlyosabb homokszemekre e szeleknek befolyásuk nincs.[640]

Faraday tudományos dolgozatai, melyek közül csak a legfontosabbakat említettük, szerzőjük nevének a tudományos világban osztatlan tiszteletet vívtak ki. Az elismerés már 1823-ban többrendbeli kitüntetésben nyilvánúlt: ebben az évben történt, hogy Faraday a franczia akadémia levelező tagjává, a flórenczi Accademia de georgofili tagjává, a Cambridgei Philosophical Society és British Institution tiszteletbeli tagjává megválasztatott. Ugyanebben az évben történt, hogy Faraday a Royal Society huszonkilencz tagja által e híres társaságba való fölvételre ajánltatott. Azonban Faraday megválasztatása nem ment oly simán végbe; irigyei annyira vitték a dolgot, hogy a híres fizikusnak maga Davy, a társaság elnöke ajánlotta, hogy a megválasztásra tett ajánlatot vonja vissza, illetőleg vonassa vissza. Faraday e kényes ügyben oly szilárd és oly nemes magatartást tanusított, hogy végre ellenfelei is beszűntették cselszövényeiket s Faraday 1824 jun. 8-án a Royal Society tagjává megválasztatott.

Mindazonáltal Faraday eddigi munkássága csak előjátéka volt ama nagyszabású tudományos tevékenységnek, mely a fizikai tudományt ép oly meglepő, mint következményeikben legmesszebb ható eredményekkel gazdagította. Úgy látszott,

473

mintha a természet csak a Faraday experimentátori elmésségére várt volna, hogy addig rejtegetett titkait egyszerre kinyilatkoztassa.

III.
Az indukált áramok.

Faraday nagyszabású fölfedezéseit, melyekkel a vizsgálatoknak egészen új mezejét nyitotta meg, túlnyomó számmal az elektromosság terén tette.

A nagy eredmények, melyek Faraday előtt ezen a téren a jelen században elérettek, a következők valának:

az elektromos oszlop;
az elektromos áram chemiai hatásai;
az elektromos áramnak a mágnestűre gyakorolt hatása;
az elektromos áramok kölcsönhatásai;
az elektromos áram mágnesező hatásai;
a forgás-mágnesség;
a hőelektromosság.

E fölfedezések és az ezeket nyomban követő jelentős tények mind egymás közötti szoros kapcsolatuknál, mind pedig sokoldalúságuknál fogva a tények alapos és biztos ismeretét kívánták meg attól, ki avval a merész szándékkal lépett az elektromos kutatások terére, hogy az eddigi nagy eredményeket újakkal, még pedig az eddigiekhez méltókkal gyarapítsa. Ez ismeretekkel Faraday bőven rendelkezett. Tudományos képességeit Tyndall a következőképen jellemzi: "1831-ben szellemi nagysága tetőpontján találjuk őt; negyven éves volt, telve ismeretekkel és teremtő erővel. Tanulmány, előadások és kísérletek által az elektromosság egész mezejét a magáévá tette, áttekintette, hogy hol homályos még ez a mező, és hogy mely pontokban látszott lehetségesnek ismereteinek bővítése."[641]

Az indukczió tüneményei ily pontok valának. Tudva volt,

474

hogy valamely elektromos testnek jelenléte elegendő, hogy egy másik testet megelektromozzon; tudva volt, hogy a mágnes jelenléte elegendő, hogy a vasat megmágnesezze: nagyon természetesnek látszott tehát, hogy az elektromos áram jelenléte is elegendő, hogy egy zárt vezetőben áramot idézzen elő.

Azonban az utóbbi pontra nézve az experimentátorok kísérletei hajótörést szenvedtek; a zárt vezetők közelében levő áramok a vezetőkben új áramokat nem hoztak létre. Faraday-nak tudomása volt e kísérletek balsikeréről. Mindazonáltal ő csak akkor hitt valamely kísérlet sikertelenségében, ha erről személyesen meggyőződött s ez oknál fogva nem röstellette, hogy a mások által sikerteleneknek talált kísérleteket 1831 őszén ismételje.

Faraday egy fahenger körül két dróttekercset csavart, az egyiket egy teleppel, a másikat pedig egy érzékeny galvanométerrel kötötte össze. Az áram keringett, de a galvanométer tűje nyugodtan maradt. Faraday az oszlop tíz eleméhez még száztíz elemet csatolt. Midőn az áram keringett, hatás nem mutatkozott ugyan, de Faraday figyelmét nem kerülte el egy mellékkörülmény, mely tulajdonképeni várakozása körén kívül esett: valahányszor az áramot zárta, a tű mindannyiszor kitért, hogy az áram folytonos működése után nyugalmi helyzetébe ismét visszatérjen; valahányszor az áramot megszakította, a tű ismét mindannyiszor kitért, még pedig az előbbenivel ellenkező irányban.

Faraday e tüneményekből azt következtette, hogy az áram megindításánál és megszakításánál a zárt vezetőben pillanatig tartó áramok keletkeznek, s azonnal kimutatta hogy ez áramoknak elseje az oszlop áramával ellenkező, a másodika pedig az oszlop áramával megegyező irányú. Az indukált áramok föl voltak találva.

Faraday eleintén abban a nézetben volt, hogy a galvanométerrel összekötött tekercs, mindamellett hogy az oszlop áramának teljes megindítása után a tű nyugodtan maradt, nem

475

volt természetes állapotban, mert a természetes állapotba való visszatérését az oszlop áramának megszakítása után a mágnestű jelezte. Eddigi kutatásai fonalán továbbá fölfedezte még azt is, hogy elegendő egy zárt vonalba összetekert drótot egy árammal átfutott dróthoz közelíteni vagy tőle távolítani, hogy a semleges vezetőben pillanatnyi áramok keletkezzenek, mely áramok a közelítésnél az oszlop áramával ellenkező, a távolításnál ugyanavval megegyező irányúak valának.

Mindezek a fölfedezések a Faraday öntudatos törekvéseinek eredményei valának; a véletlen játékának semmi szerep sem jutott. Faraday indukált áramokat keresett, s azokat, persze várakozásától eltérő alakban, meg is találta. Azonban Faraday kombináló szellemének sikerült e tünemények csoportját tetemesen kibővítenie. Faraday tudta, hogy a vas az elektromos árammal mágnesezhető, s a hatások kölcsönösségébe vetett erős bizalommal fogott e hatás megfordításának kísérleti bebizonyításához. Egy vasgyűrűre két szigetelt drótot úgy tekert fel, hogy a tekercsek végei a gyűrű szemben fekvő részein feküdtek. Az egyik tekercset az elektromos oszloppal, a másikat pedig a galvanométerrel kötötte össze. Abban a pillanatban, midőn a gyűrű az egyik tekercs hatása miatt mágnessé vált, a másik tekercscsel összekötött galvanométer tűje oly hevesen lódult meg, hogy többszörös körülforgásokat tett. Ugyanilyen s az előbbenivel csak irányra nézve ellenkező hatás mutatkozott abban a pillanatban, midőn a vas megszűnt mágnessé lenni.

Miután ez a tény meg volt állapítva, Faraday fürkésző szelleme könnyen megtalálta az általánosításokat. A gyűrűt egyenes rúddal helyettesítvén, ugyanazokat a hatásokat találta. Ezután a lágyvasat nem árammal, hanem aczélmágnessel megosztás által mágnesezte; az eredmény mindig ugyanaz volt. Végre a vasat teljesen mellőzte, s az indukált áramokat egyszerűen az által hozta létre, hogy egy dróttekercsbe egy állandó aczélmágnesnek egyik sarkát dugta, vagy ezt a tekercsből kihúzta.

476

Evvel be volt bizonyítva, hogy a mágnesek elektromos áramokat épen úgy indukálhatnak, mint maguk az áramok. Ez a tény Faraday-t egy oly tünemény okainak földerítésére vezette, mely tünemény, mindamellett, hogy már hét év óta ismeretes volt, a fizikusok előtt meg nem fejtett rejtvényként állott. Arago feltalálta a forgás-mágnességet, mely abból állott, hogy egy fémkorong fölött lengő tű gyorsabban jött nyugalomba, mint máskülömben, továbbá, hogy a tű alatt gyorsan forgó fémkorong a kezdetben nyugvó tűt a forgás irányában tovaragadta. Arago, Ampère, Poisson, Babbage és Herschel minden irányban megvizsgálták e tüneményeket, a nélkül, hogy kielégítő elméleteket felállíthattak volna. Babbage és Herschel Arago kísérletét megfordították, a mennyiben egy vízszintes korongot egy alatta felállított s középvonala körül gyorsan forgatott patkó-mágnes hatásai által lassú forgásba hoztak; azonban a hatások kölcsönösségén kívül egyebet ez a kísérlet sem derített föl.

Faraday az indukczió fölfedezése után elérkezettnek látta az időt, hogy a tünemény elméletét fölállítsa. A forgó mágnesség valamennyi tüneményét a mágnesek által a vezető tömegben indukált áramoknak tulajdonította, s az indukcziónak kísérletileg megállapított törvényeiből könnyű volt a bekövetkezett hatásokat megmagyaráznia. Az elmélet és a tapasztalás közötti összhangot semmi ellenmondás sem zavarta meg; azonban a híres experimentátor az elméletek dolgában ép oly óvatos volt, mint a forgás-mágnesség feltalálója s mindaddig nem nyugodott meg az elméletben, míg a mozgó korongokban levő áramok jelenlétét közvetetlenűl meg nem mutatta.

Faraday egy rézkorong tengelyét és karimáját egy galvanométer drótjaival összekötvén, a korongot a Royal Society gyűjteményében levő nagy patkómágnesnek sarkai között gyorsan forgatta, s valóban, a galvanométer tűjének a forgás irányától föltételezett kitérései állandó áram jelenlétéről tanúskodtak.

Ez a kísérlet az elméletet egészen biztos tapasztalati alapra

477

fektette. De Faraday azon volt, hogy az áramok keletkezésének elméletét lehetőleg szabatossá tegye, s ez oknál fogva még egy újabb vizsgálatot tett. A mágnesek sarkaira tapadó vasreszelék bizonyos vonalakban csoportosúl; Faraday e vonalakat mágnesi erővonalak-nak nevezte el, s megmutatta, hogy az indukált áramok keletkezésének szükséges, de egyszersmind elegendő föltétele az, hogy a vezető tömegek ezeket az erővonalakat kellő irányban átmessék.

Faraday e szép fölfedezéseit 1831 nov. 24-én terjesztette a Royal Society elé.[642] Már a következő év elején ugyanezen tárgyra vonatkozó újabb eredményeket mutatott be. A Földet mágnesnek tekintve, kigondolta, hogy miképen lehetne a Földdel áramokat indukáltatni. Egy dróttekercsbe vaspálczát dugott, s midőn a pálczát az inklináczió-tű irányába emelte, a tekercsben áram keringett; ugyanez történt akkor is, midőn a tekercset az inklináczió-tűvel párhuzamosan felállította s csak ezután dugta be a pálczát. Hogy a Föld okozta indukcziót még közvetetlenebbűl kimutassa, rézkorongot vízszintes síkban úgy forgatott, hogy a korong a földmágnesség erővonalait átmesse; most a galvanométer folytonos áram jelenlétét mutatta. Midőn a korong a mágnesi déllőben, vagy az inklináczió-tűn átvezetett bármely más síkban forgott, a galvanométer tűje nyugodtan maradt. Faraday továbbá megmutatta, hogy azok a mágneses hatások, melyeket Barlow-nak Herschel ajánlatára tett kísérleteiben egy gyorsan forgatott vasgolyó mutatott, a Föld által indukált áramokra vezetendők vissza, s hogy a golyónak nem kell szükségképen vasból lennie, s elegendő, hogy az elektromosságot vezesse.

478

Faraday a Barlow kísérleteit sárgaréz golyóval még föltünőbb eredménynyel ismételte. Ezután az a gondolata támadt, hogy a sárgaréz golyót magával a földgömbbel helyettesítse: drótból kört készített s ezt merőlegesen felállította, a kör közepébe pedig mágnestűt függesztett föl. Midőn a drótot kelet felé lehajtotta, a tű északi sarka nyugat felé tért ki, s ellenkező kitérés történt, midőn a drótot nyugat felé hajtotta le. Ezután egy mágnesrudat merőlegesen állított föl, a rúd egyik sarkát s a közepét egy galvanométerrel kötötte össze; midőn a rúd tengelye körül gyorsan forgott, a galvanométer tűje állandó áram jelenlétét mutatta.

E kísérletek szép sikere Faraday-t még merészebb konczepczióra bátorította föl: bebizonyíthatónak vélte, hogy a Föld tengelye körüli forgása által áramokat indukál. Azonban az idevonatkozó kísérletei, bár experimentátori összes elmésségét vétette latba, eredménytelenek maradtak. Mindazonáltal Faraday annyira meg volt győződve következtetései helyességéről, hogy elméleti szempontból szükségképen való következménynek tartotta, hogy legalább is ott, hol nagyobb víztömegek folynak, áramoknak kell képződniök.

A mondottakból világosan kitűnik, hogy egy magánosnak látszó tény, az áramok okozta indukczió, a Faraday kezei között mennyi alapos következtetést s e következtetések alapján mennyi új fölfedezést eredményezett. De az indukczió tüneményeinek sora még nem volt kimerítve. Tapasztaltatott, hogy az áram megszakításánál a záródrótok között élénk szikra ugrik át, s ha a záródrótba emberi test van iktatva, a test heves ütést érez. Faraday átlátta, hogy e tünemények nem lehetnek az áram közvetetlen hatásai, s egyszersmind megtalálta a dolog magyarázatát. Ugyanis megmutatta, hogy az áram a zárásnál és a megszakításnál a saját vezetőjében pillanatnyi áramokat indukál, még pedig a zárásnál a főárammal ellenkező irányút, a megszakításnál pedig megegyező irányút; az első a főáramot egy pillanatra gyöngíti, az utóbbi pedig erősíti. Faraday az

479

ilyen áramokat extra-áramoknak nevezte s azokat 1835 elején ismertette.

Az indukczió feltalálásával a vizsgálatok hosszú sora nyílt meg, de a Faraday feltalálta tények elvi jelentőségű új találmánynyal nem szaporodtak. Az experimentátorok legközelebbi törekvése az indukált áramok erősítése volt. A feladat két részre oszlott: az elektromos és a mágneses indukczió fokozásara. A feladat első részének megfejtése előbb sikerült: s Ruhmkorff gépe a fizika legbecsesebb eszközei egyikévé vált. De a mágneses indukczió tökéletesítése is csak idő kérdése volt.

Miután Faraday megmutatta a módját, hogy miképen lehet a mágnesekkel pusztán csak a kellő mozgások előidézésével áramokat létrehozni, a mechanikusok és fizikusok által már csak az a probléma volt megfejtendő, hogy mily módon lehet a mechanikai munkát elektromossággá a legczélszerűbben átalakítani. Eleintén az ellenkező átalakítás foglalkoztatta az elméket: az elektromos áramok mágnesező hatásait ügyes mechanikusok folytonos mozgások előidézésére, elektromágneses mótorok szerkesztésére használták föl. Azonban e gépeknek csak akkor lehetett gyakorlati hasznuk, ha az alkalmazott erőforrás olcsóság tekintetében a többi erőforrással a versenyt kiállhatta volna; de mind a kísérleti, mind pedig az elméleti vizsgálatok kiderítették, hogy az elektromágneses gépek gazdasági hatásának növelése csakis az áram erősítésétől várható, már pedig az elektromos oszlopokkal előállított erős áram minden körülmény között nagyon költséges erőforrás, minélfogva az elektromágneses gépek azon fizikai eszközök körében maradtak, melyeknek gyakorlati jelentősségük nincs. Az indukczió feltalálása új irányt jelölt ki: az áram előállítása mechanikai munkából, ez volt az a probléma, melynek megfejtése sokkal több gyakorlati eredménynyel kecsegtetett. S valóban, a legnagyobb elmésséggel és kitartással végrehajtott kísérletek nem maradtak fényes eredmény nélkül; igaz, hogy az indukczió feltalálása után negyven év telt el, míg a feladat teljesen kielé-

480

gítő módon fejtetett meg, de ez a negyven évi időköz annál fényesebben tanúskodik arról, hogy az emberi szellem elvetette nemes mag előbb-utóbb meghozza áldásos gyümölcseit. Az indukált áramok, melyek az indukczió csecsemőkorában csak a Faraday galvanométerének tűjét térítették ki, jelenleg az emberiség jólétének egyik leghatalmasabb tényezőivé váltak: a ki az indukcziós telegráf jótéteményeit élvezi, vagy a ki az indukált áramok gyógyító hatása által testi szenvedéseitől szabadúl meg, annak ép oly hálás tisztelettel kell viseltetnie Faraday emléke iránt, mint a hullámoktól hányatott hajósnak, kit a világító tornyokon lobogó elektromos tűz biztos révpartra vezet. Faraday teljes öntudatában volt annak az áldásos eredménynek, melyet a jövendő idők találmányából teremni fognak, s mégis, Faraday volt az az ember, kiről egyik barátja elmondhatta, "hogy fölfedezéseit inkább meg se tette volna, ha szellemét a gyakorlati haszonra való tekintet nyugtalanította volna".[643] Faraday a haszonélvezet legkecsegtetőbb kilátásai mellett is csak a tudomány szolgája maradt, s megelégedett a kezdeményezés dicsőségével. "Kivánatosabbnak látszott előttem, ezt írta 1831-ben, hogy a mágnes-elektromos indukcziótól függő új tényeket és vonatkozásokat kutassak föl, sem mint hogy a már meglevőknek hatásait fokozzam, abban a szilárd meggyőződésben, hogy az utóbbiak teljes kifejlődése a későbbi időkben nem fog elmaradni."[644]

IV.
Faraday elektrochemiai fölfedezései. - Az elektromos áram, a vezetés, és az indukczió elmélete.

Faraday még be sem fejezte az áramok és a mágnesek kölcsönhatásaira vonatkozó vizsgálatokat, s az elektrochemiát már is szép eredményekkel gazdagította. Valamint az induk-

481

czióra vonatkozó vizsgálatai, úgy az elektrochemiaiak is nem forogtak egy különálló tény körül, hanem a tünemények egész csoportjára terjeszkedtek ki. Faraday-nek az a törekvése, hogy az igazságot a természet működésének mindegyik ágazatában a legutolsó részletekig földerítse, azt eredményezte, hogy azt a tért, melyre fürkésző szellemével lépett, csak akkor hagyta el, midőn minden lehető irányban alaposan átkutatta.

Faraday első elektrochemiai vizsgálatai a vegyületeket szétbontó áram quantitatív meghatározásaira vonatkoztak.[645] E meghatározásokban arra törekedett, hogy az áramot statikai mértékre vezesse vissza. Eleintén a dörzsölési elektromosság és a Volta-féle áram chemiai hatásait hasonlította össze, azaz megvizsgálta, hogy az elektromos gép korongjának hány körülforgást kell tennie, hogy a fejlődő elektromosság chemiai hatásai a bizonyos ideig működő áraméival egyenlők legyenek. Ezután ugyanavval a dörzsölő elektromossággal leydeni palaczkokat töltött meg s azt kereste, hogy avval mekkora fölületű fegyverzeteket lehet a sűrítésig megtölteni; ez által az áram erejét bizonyos számú palaczkokban megsűrített elektromosság mennyiségével hasonlította össze. Ily módon azt találta, hogy az az elektromosság, mely egy grán víz felbontására megkívántatik, egyenlő 800,000 leydeni palaczkban összegyűjtött elektromossággal, vagyis, hogy e nagyszámú palaczkok kisütései által egy grán víz volna felbontható. Ha e kisütéseknek hatásai egy kisütéssel egyesíttetnének, akkor az egyesített hatás egy villáméval érne föl, s Faraday megmutatta, hogy négy grán czink oxidácziójának erélye ugyanannyi elektromosságot ad, mint a mennyi egy ily hatalmas villám előidézésére megkívántatnék. Faraday maga is egy kissé megütközött a mérés aránytalannak látszó eredményén, azonban Buff, Weber és Kohlrausch-nak a bizonyos chemiai hatásokat előidéző elektro-

482

mosság mennyiségére vonatkozó mérései Faraday eredményeit teljesen igazolták.

Faraday ezután mindinkább bele merűlt az áram chemiai hatásainak vizsgálatába. A vegyületek szétbontásának oka, a szétbontás módja, mind oly dolgok valának, melyek természetére a többé-kevésbbé valószínű hipothézisek, melyek az ideig felállíttattak, kevés világosságot vetettek. Faraday remélte, hogy a chemiai hatások kísérleti beható tanulmányozásával sikerülend a homályt eloszlatnia.

Nagyon el volt terjedve az a nézet, hogy a szétbontás oka a sarkoknak, vagy a vezető ama részeinek, melyeken az áram a szétbontandó folyadékba be- és kilép, a folyadék alkotó-részeire gyakorolt specziális vonzásainak tulajdonítandó. Faraday megmutatta, hogy a szétbontáshoz a sarkok vonzásainak semmi köze, mert nagyszámú kísérleteinek egyik csoportjában a sarkokat egészen mellőzte, a nélkül, hogy a szétbontás megszűnt volna. Ugyanis a szétbontandó só oldatával lakmusz- és kurkuma-papirszeleteket megnedvesített, ezeket üveglapra helyezte s egymásfelé fordított kihegyesített végeiket vagy nedves vezető zsinórral kötötte össze, vagy pedig összekötést nem is használt, hanem a dörzsölő elektromos gép elektromosságát a papircsúcsok között egyszerűen a levegőn ugratta át. Mindegyik esetben a papirszeletek végeinek színváltozásai a létrejött szétbontásról kétségtelenül tanúskodtak, tehát a sarkok állítólagos vonzó hatása szóba sem jöhetett. Ezt az eredményt az elektrochemiai szétbontás új terminológiájának kiinduló pontjává tette: ő és Whewell a közösen megállapított új műkifejezéseket 1834 elején a Royal Society elé terjesztették. A sarkok elnevezés helyét az elektródok foglalták el; a szétbontandó anyagot elektrolit-nek, s a szétbontó folyamatot elektrolizis-nek nevezték. A többi kifejezések általános elterjedést nem nyertek ugyan, de a fogalmak tisztázására jótékony befolyással voltak. Faraday-nak az a törekvése, hogy a Grotthuss hipothézisét, mely a Davy vizsgálataiban jelentős támogatásra

483

talált, a dolog lényegét világosabban föltüntető elmélettel helyettesítse, sikertelen maradt. Faraday maradandó becsű kísérletei e kényes kérdés alapos megvitatására értékes anyagot szolgáltattak ugyan, de a dolog benső lényegével, az elektromos áram fizikai természetével számot nem vethetvén, a hipothézisek helyébe pozitív törvényt nem állíthattak.

Valóban, ha a Faraday elektrochemiai fölfedezéseiről van szó, mindenek előtt azok a törvények ötlenek szemünkbe, melyek az áram előidézte szétbontás tényleges eredményeit tapasztalati igazságokként tüntetik föl, melyek többé semmi hipothézises elemet magukban nem foglalnak. Faraday átlátta e törvények termékenységét, s további törekvései az elektrolizis kísérleti törvényeinek megállapítására irányultak.

Közönségesen három törvénybe foglaljuk össze az eredményeket, melyeket Faraday e munkájával elért.

Az első törvény azt mondja, hogy az áram által csak vezető folyós testek bonthatók szét. E törvény érvényességét az egyes esetekben már más experimentátorok is fölismerték, sőt ez a törvény bizonyos tekintetben axioma-szerűnek látszik, mert ha valamely testen az áram vagy általában az elektromosság nem hatolhat át, egészen természetszerűnek látszik, hogy az az illető test, mint az elektromosságra nézve egészen közönyös, az áram által chemiai változásokat nem szenvedhet. Azonban Faraday ez alapigazságot fizikailag is megállapította, s ebben rejlik a törvényszerűség. Faraday vizsgálatai szerint szükséges, hogy a felbontást a molekulák poláros elrendezkedése előzze meg, s ha az illető test az utóbbira képtelen, egyszersmind a felbontásra sem alkalmas. Faraday az 1833-ban közzétett egyik értekezésében megmutatta, hogy ugyanazon testek, melyek folyós állapotban az elektromosságot vezetik; szilárd állapotban nem vezetik. A víz vezető, a jég pedig szigetelő; e körülmény okát abban találta, hogy a szilárd testek rideg állapota megakadályozza a részecskék poláros elrendezkedését. Hasonlóképen megmutatta, hogy az oxidok, a chlór-, jód- és kén-vegyületek,

484

melyek szilárd állapotban szigetelők, folyós állapotban vezetők, a hogy az elektromosság vezetése a folyóssá tett anyagok egy részének felbontásával múlhatatlanúl össze van kapcsolva. Faraday tehát a vezetést és a felbontást fizikai összefüggésbe hozta s ebben rejlik törvényének elvi jelentőssége.

Mindazonáltal Faraday a szokott óvatosságával nem ment annyira, hogy azt is állította volna, hogy az elektromosságnak igen csekély mennyisége nem mehetne át felbontás nélkül az összetett folyadékon, minélfogva a vezetés és a felbontás szükségképeni összefüggése egy ideig nyilt kérdés maradt. Azonban de la Rive kiterjedt vizsgálatai alapján mint kísérletileg bebizonyított tényt tűnteté föl, hogy az elektromosság áthatolása valamely testen szükségképen egyenértékű felbontással jár.

Faraday második törvénye az elektromosság és az elektrolizises hatás quantitatív összefüggését fejezi ki: a testnek bizonyos idő alatt felbontott mennyisége az átáramlott elektromosság mennyiségével egyenes arányban van.

E törvény levezetésére Faraday-nek alkalmas mérő eszközről kellett gondoskodnia, s ez eszközt az áramnak chemiai hatásaiban találta föl. Ugyanabba az áramba egymástól különböző méretű több vízbontó készüléket iktatott s a fejlődő gázokat összegyűjtötte. Azt tapasztalta, hogy a különböző vízbontókon felfogott gázok mennyiségei tökéletesen egyenlők; mivel pedig valamennyi vízbontón csak egy bizonyos erősségű áram ment át, azt következtette, hogy az egyenlő erősségű áramok egyenlő idők alatt egyenlő mennyiségű vizet bontanak föl.

Ezután az áram vezetőjébe csak egy vízbontót iktatott, de az ebből kimenő áramot két részre ágaztatta, s mindegyik ágba egy vízbontót iktatott. Mivel most mind a vezető drót ágai, mind pedig a három vízbontó teljesen egyenlők valának, föltehette, hogy az utóbbi két vízbontó mindegyikén csak félannyi elektromosság megy át, mint az első vízbontón;

485

s valóban az áram ágaiba iktatott vízfelbontókban egyenlő mennyiségű gáz fejlődött, még pedig a kettőben együttvéve annyi, mint az első vízbontóban egymagában.

Faraday e kísérleteket erős és gyenge áramokkal ismételte, s a felbontandó víz savtartalmát, tehát vezetőképességét is változtatta, s mindig az előbbeniekkel összhangzó eredményeket kapott. Mindezekből azt következtette, hogy az elektrochemiai szétbontás nagysága független az elektródok nagyságától és az oldat tömöttségétől, s csakis az oldaton átáramló elektromosság mennyiségétől függ, vagyis az elektromosság mennyisége arányos a chemiai hatással.

Faraday e törvényre alapította a voltamétert, mely az áram erősségét az időegységben fejlődő gázok mennyiségével méri.

E megelőző vizsgálatok által a kellő ismeretek birtokában lévén, Faraday az elektrolizis harmadik törvényének, s egyszersmind az egész elektrochemia alaptörvényének levezetéséhez fogott.

Faraday ugyanazon áram vezetőjébe több felbontó készüléket iktatott; az egyikbe kénsavval savanyított vizet, a többiekbe chlorhidrogént, jódhidrogént és brómhidrogént tett. Az elektromos oszlop bizonyos ideig működvén, azt tapasztalta, hogy a hidrogén mennyisége mindegyik felbontóban ugyanakkora, miből azt következtette, hogy a többi alkotórészek a chemiai összetétel arányában váltak ki. Faraday ez eredménynyel nem elégedett meg; ugyanazon áram vezetőjébe ismét egy vízbontót és egy czinnchloriddal megtöltött üvegcsövet iktatott. Megelőző kísérleteiből tudta, hogy a szilárd czinnchlorid az áramot nem vezeti, tehát az elektrolizisre képtelen, minélfogva ezt a testet a csőben megolvasztotta; negatív elektródúl a csőbe forrasztott s gömbben végződő platinadrótot, pozitív elektródúl pedig széncsúcsot használt. Midőn az áram már elegendő mennyiségű durranó gázt fejlesztett, e gáz mennyiségét, valamint az üvegcsőben a platinán egyidejűleg kivált czinn mennyiségét meghatározta; az előbbenit 0.4972-nek, az utóbbit

486

pedig 3.2 gránnak találta. A víz ismeretes chemiai összetételéből meghatározta, hogy a fejlődött durranó gáz a víz chemiai aequivalensének hányad részét teszi s ekkor ismét azt tapasztalta, hogy a kapott viszony egyszersmind a kiválott czinn mennyiségének a czinn aequivalenséhez való viszonyát fejezte ki, tehát az elektromosságnak az a mennyisége, mely a vízmolekulákat alkotórészeire felbontotta, egyszersmind a czinnchlorid molekuláit is felbontotta.

Ez eredménynyel az aequivalensek szerint való felbontás törvénye új megerősítést kapott, azonban Faraday a voltaméter adataival még számtalan anyag felbontásának eredményét hasonlította össze. E mellett különös figyelemmel kellett lennie az elektrolizisnél föllépő másodrendű hatásokra. Igen sok esetben kiválott elemek vagy az elektróddal, vagy pedig az elektrolittel új chemiai összeköttetésbe lépnek; Faraday e másodrendű hatásokat a felbontás közvetetlen eredményeitől gondosan szétválasztotta; sőt szántszándékosan választott oly eseteket, melyekben a másodrendű hatások a felbontás közvetetlen eredményét komplikálják, s maga keresett oly eseteket, melyek a törvénytől netalán eltérő eredményeket adhatnának, de minden önmaga okozta nehézségen diadalmaskodva, a chemiai aesquivalensek szerint való felbontás törvénye a legszigorúbb igazság fényében tűnt elő.[646]

Faraday nagy érdeme épen abban a körülményben rejlik, hogy a másodrendű hatásokat a közvetetlenektől gondosan megkülönböztetni tudta. Nem szenved kétséget, hogy az aequivalensek szerint való felbontás törvénye a chemiai hatások bővebb tanulmányozása után előbb-utóbb önkénytelenül is előtérbe tolakodott volna, mert az elektrolizisnek már első eredménye is mintegy előre sejttette ezt a törvényt. A vízbontásnál kelet

487

kező hidrogén- és oxigén-mennyiségek nyiltan utaltak az elektrolizis alaptörvényére, bár itt is az oxigénnek az ozonképződés okozta kontrakcziója mint másodrendű hatás az eredmény átlátszóságát zavarta. Oersted megmutatta, hogy a semleges sók felbontásánál a savak és alkáliák a telítés-arányban válnak ki, de éppen mivel a másodrendű hatásokat figyelembe vette, a sók szétbontásának lényeges törvényére nem következtethetett. Faraday elmésségének volt fentartva, hogy e tünemények komplikácziójában a dolog lényegét fölismerje s a tüneményeket törvényszerű alapra fektesse.

Faraday elektrochemiai vizsgálataival a Volta-féle áram elméletére vonatkozó vizsgálatai természetszerű összefüggésben vannak.

Volta az elektromos oszlop chemiai hatásait nem ismervén, az áram forrásának a puszta érintkezést tartotta. A chemiai hatások ismeretével a Volta elméletében való hit erősen megrendült: a fizikusok nagy része az áram forrását a chemiai hatásokban találta. Olaszországban Fabbroni, Angolországban pedig Wollaston védelmezték ezt a felfogást, mely a Becquerel és de la Rive beható vizsgálatai által mindinkább terjedt; csak Németországban örvendett az érintkezés-elmélet általános elterjedésnek.

Faraday is a vitába keveredett, s föllépése az eszmék tisztázására jótékony befolyást vala gyakorlandó. 1834-ben terjesztette a Royal Society elé e tárgyra vonatkozó első iratát, melyben, mint ezt tőle várni lehetett, a chemiai elmélet partját fogta. Faraday az áramot fémes érintkezések nélkül is előállította s olyan folyadékokat talált, melyek az elektromosságot vezetik ugyan, de mindaddig, míg föl nem bontattak, áramot előidézni képtelenek valának; evvel bebizonyította, hogy az elektromos és chemiai hatások szoros összefüggésben vannak, s megelőző vizsgálatai alapján e hatások kölcsönös arányosságáról is meg volt győződve.

Faraday-nek e vizsgálata azért is nevezetes, mert ez által

488

indíttatott meg ama kérdés eldöntése, vajjon a Volta-féle elektromosság a levegőn átáramlik-e? Faraday azt hitte, hogy sikerült neki ezt az áramlást, még mielőtt a záródrótok érintkeztek volna, már egy elemmel is létrehoznia. E tévedését később belátta s meggyőződött, hogy a mondott eredmény csakis az oszlop elektromindító erejének rendkívüli növelése által volna elérhető. Mivel a különféle elektromosságok azonosságának bebizonyítása érdekében nagyon kívánatosnak látszott, hogy ez a kérdés eldöntessék, Gassiot, Faraday egyik barátja, egy 4000 elemből álló telepet állított össze, s e teleppel az elektromosságnak mérhető levegőrétegen váló átáramlását előidézte.

Faraday látván, hogy első irata az érintkezés-elmélet híveire kevés hatással volt, 1840-ben egy második értekezést tett közzé. Ebben az érintkezés-elméletet a beható ellenvetések és a czáfoló kísérletek egész halmazával támadta meg. S valóban a várt hatás most már nem maradt el: az érintkezés-elmélet hívei szívósan ragaszkodtak ugyan nézeteikhez, de a tények hatalmával szemben elméletük fizikai jellemét meg kellett változtatniok. Azonban ez a szívósság a tudománynak csak hasznára vált: mert tudnunk kell, hogy Faraday, épen úgy mint őt megelőző elvtársai, nemcsak az áramot, hanem az áram keletkezésének, vagyis megindításának okát is a chemiai hatásokban kereste. Az érintkezés-elmélet hívei (vagy legalább is ezek nagyobb része) a Faraday által felhozott tényekkel szemben feladták ugyan azt a nézetet, hogy az áram forrása a puszta érintkezés, de az áram keletkezésére nézve szilárdan megmaradtak az érintkezés-elmélet mellett. Miután Kohlrausch 1849-ben, később pedig Sir William Thomson minden kétséget kizáró módon kísérletileg bebizonyították, hogy a puszta érintkezés az elektromosságok különválasztására elegendő, az érintkezéselmélet oda módosúlt, hogy az áram megindítását az érintkezés eszközli ugyan, de az áram további erélyének forrása a chemiai hatásokban rejlik, s az áram forrásainak ez az elmélete e fizikusok túlnyomó részétől el is fogadtatott.

489

Faraday 1840-iki irata egy elvi ellenvetést is hoz föl, s ez az ellenvetés hivatva lett volna, hogy a vitás kérdést azonnal eldöntse, ha jelentősségét kellőleg átértették volna. "Az érintkezés-elmélet, mondja Faraday, fölteszi, hogy az az erő, mely képes legyőzni hatalmas ellenállást, példáúl a jó vagy rossz vezetőkét, melyeken az áram átmegy, vagy az elektrolízises hatásét, mely által a testek felbontatnak, - hogy ilyen erő a semmiből jöhet létre; továbbá, hogy a ható anyagokban végbemenő csere és valamely hajtó erő fogyasztása nélkül oly áram keletkezik, mely bizonyos állandó ellenállással szemben folytonosan működik, vagy pedig, mint a Volta-féle elemben, csak azon akadályok által fékeztetik, melyeket önmaga gördít útja elé. Ez valóban annyi volna, mint valamely hajtóerőnek teremtése semmiből. Vannak különféle folyamatok, melyeknél az erő megjelenésének módja olyformán változhatik, hogy az egyik erőnek egy másik erővé való látszólagos átalakulása jő létre. Ily módon chemiai erőket elektromos árammá, vagy pedig ezt chemiai erővé átalakíthatjuk. Peltier és Seebeck szép kísérletei a hő és az elektromosság kölcsönös átmenetét mutatják, s az Oersted által, valamint az általam végrehajtott más kísérletek az elektromosságnak és mágnességnek azt a képességét mutatják, mely szerint kölcsönösen átalakúlhatnak. De semmi esetben, még az elektromos ángolnánál és rájánál sem fordúl elő az elektromos erő teremtése vagy nemzése a nélkül, hogy más valami el ne fogyasztatnék."[647]

Ez a megjegyzés, mely az akkori érintkezés-elmélet ellen tétetett, világosan tanúskodik arról, hogy mily magas fokban volt megérlelődve az erély megmaradásának eszméje, de épen az a körülmény, hogy ez eszme jelentősségét egész terjedelmében akkor még nem ismerték föl, világosan mutatja azt is, hogy a döntő fordulat az átalakulások quantitatív meghatározásától függött.

490

Két évvel a Faraday iratának megjelenése után az az igazság, melyet Faraday egy specziális elmélet támogatására hozott föl, a J. R. Mayer alapvető értekezésében már az összes tüneményekre kiterjedő általános természeti törvényként szerepelt.

Faraday-t az elektromos áram elméletére vonatkozó vizsgálatai az elektromosság vezetésére és az indukczióra vonatkozó általános elmélkedésekre vezették. Ezen a téren gyakran letért a kísérletek által ellenőrizhető tények mezejéről, még pedig azon egyszerű oknál fogva, mivel oly kérdéseket vitatott, melyek már az emberi tudás szélső határainál feküsznek. Faraday érezte a nehézségeket, melyeket a tapasztalati alap hiánya ily esetekben okozott; s ha mégis az abstrakt spekulácziók terére lépett, akkor ezt csak az igazság utolsó szálainak földerítésére irányuló törekvésének kell betudnunk. Szellemének tudományos irányzatát ily esetekben sem tagadta meg: az oly tényeket, melyek földerítését mindenkor a hipothézis világában kell keresnünk, Faraday a szemlélhető valósághoz, a mennyire csak lehetett, közelebb hozni törekedett.

Faraday 1837-ben tette közzé első értekezését a dörzsölésbeli elektromosságról. Azt a kérdést vitatta, vajjon az elektromos és a mágneses hatások csak a testek között levő médiumok jelenlététől jöhetnek-e létre. Itt az erőknek a távolságba gyakorolt hatásait kellett figyelembe vennie, s ezen hatásokról alkotott nézetei, habár ezeket a kísérletek által megerősítetteknek vélte, a szigorú kritikát nem igen állják ki. Így példáúl azt állította, hogy az elektromos és mágneses erők bizonyos esetekben görbe vonalak mentén is hatnak, holott nem kételkedett abban, hogy a nehézség okozta vonzalom mindig egyenes irány szerint hat és sohasem fordúl meg valamely sarok körül. Ez említett nézetét arra kísérletre alapította, hogy valamely testet indukczió útján akkor is meg lehet elektromozni, ha közötte és az indukáló test között széles ernyő van; ily esetben tehát az erő mintegy megkerüli az ernyő széleit!

491

E mellett még megmaradt az a kétsége, vajjon a közbetett ernyő nem gyakorol-e az elektromosság indukáló hatásaira közvetetlen befolyást. E kérdés eldöntésére egy sajátszerű leydeni palaczkot állított össze: egy gombos nyéllel ellátott és elszigetelt fémgolyót egy másik fémgolyóval vett körül; a két golyó között mintegy másfél hüvelyknyi köz maradt. Faraday két ilyen készüléket állított össze, s az elsőt megtöltvén, az összegyűjtött elektromosságot a másodikkal közölte, a fönmaradó elektromosságokat pedig a Coulomb mérlegével megmérte. Faraday azt tapasztalta, hogy az első készülék elektromossága felét adja át a másodiknak, ha mindkettőben a két fémgolyó között levegőréteg volt, ha ellenben az első készülékben a két golyó között sellak, kén, vagy más dielektrikum volt, akkor az az elektromosságának felénél többet tartott vissza, tehát a dielektrikum az elektromosság egy részét abszorbeálta. A készülék teljes kisütése után a gombban az elektromosságnak nyoma sem volt, de bizonyos idő múlva, a mint a dielektrikumból visszatért, mérhető mennyiségben gyűlt össze.

Faraday ezekből azt következtette, hogy az elektromosság a különböző szigetelőkbe különböző mértékben hatolhat, s ezt a folyamatot úgy képzelte, hogy a szigetelő részecskéi egymást indukczió által megelektromozzák. Ennek következtében a vezetők és szigetelők közötti különbséget, mint az illető anyagokra jellemzőt, elvetette, s azt mondotta, hogy mivel a vezetésnek bizonyos mértékben még a legjobban vezető anyag is ellen áll, a vezetők és szigetelők közötti különbség csak abban állhat, hogy az elsőkben a részecskék indukczió okozta elektromozása sokkal gyorsabban terjed tova mint az utóbbiakban. A vezetés a részecskék egymás után következő indukcziójából áll, s ha a részecskék kisülése igen lassan megy végbe, akkor a vezetés szigeteléssé válik.

Ilyenféle következtetésektől vezettetve, Faraday végre minden elektromozást úgy tekintett, mint az indukczió egyik nemét. Szerinte lehetetlen valamely testet csakis egyféle elek-

492

tromossággal megtölteni. Azonban az ilyen föltevések nem világosak mindenki előtt, mert az elektromosság benső természetét sokkal mélyebb homály borítja, sem hogy olyan egyes tényeknek a kedveért, melyek valamely hipothézist valószínűvé tenni látszanak, az ezen hipothézisen alapuló föltevéseket is elfogadjuk. "Faraday, mondja Tyndall, minden szigetelt vezetőt valamely leydeni palaczk belső fegyverzetének tekint. Valamely szigetelt golyó a szoba közepén ő rá nézve ilyen belső fegyverzet. A falak alkotják a külső fegyverzetet, s a kettő közötti levegő az a szigetelő, melyen át a megtöltés indukczió útján történik. Faraday szerint a falaknak a golyóra gyakorolt reakcziója nélkül a golyót ép oly kevéssé lehetne megtölteni, mint valamely leydeni palaczkot, melynek külső fegyverzetét eltávolítottuk. A távolság ő rá nézve közönyös. Az a képessége, mely szerint mindent általános alapvonalakra vezet vissza, lehetővé teszi neki, hogy a nagyság fogalmát háttérbe szorítsa; s ha a szoba falait - vagy akár az egész Földet - eltávolítanók, akkor a Napot és a bolygókat tenné meg a leydeni palaczk külső fegyverzetéül. Nem merem állítani, hogy Faraday ezekben az értekezésekben valamennyi elméletét mindig teljesen bebizonyította. Azonban ez iratain egy filozófiai ér vonúl át; az elektromos kisülésre vonatkozó kísérletei és végső következtetései maradandó becsűek."[648]

V.
A mágnesség hatása a polározott fényre.

Az 1840-ik év után Faraday tudományos tevékenységében rövid szünet állott be. Szellemének rendkívüli megerőltetése nem maradt káros következmények nélkül, s magát nem egy alkalommal teljesen kimerűltnek érezte. 1841-ben állapota még rosszabbra fordúlván, a nyugalom elkerülhetetlen

493

volt. Faraday a keresett nyugalmat Angolországban alig találta volna meg; laboratóriumának közelsége bizonyára arra csábította volna, hogy nagy mértékben megfogyatkozott erejének végső megfeszítésével is a tudomány iránt való adóját rójja le. Faraday tehát Svájczba utazott, s itt a természet magasztos tüneményeinek nyugodt szemléletével enyhítette fáradt szellemének bajait.

Az üdülésnek ez a neme Faraday lelkületének egészen megfelelt, s nemsokára újult erővel fogott legszebb tervei egyikének megvalósításához, a mágnesek fényre gyakorolt befolyásának kísérleti bebizonyításához.

Faraday nagyon jól tudta, hogy a polározott fény a legfínomabb és a legérzékenyebb eszköz a testek fizikai szerkezetének megvizsgálására. Miután az izotróp közegek molekulás szerkezetük változtatásával mesterséges úton kettőstörő közegekké átalakíthatók valának, Faraday meg volt győződve, hogy abban az esetben, ha az elektromosság a molekulás szerkezetet változtatja, a polározott fény ez átalakulás jelenlétét meg fogja mutatni. A polározott fényt 1834-ben az átlátszó elektrolitekre, 1838-ban pedig a dielektrikumokra alkalmazta. Egy üvegkoczkának szemben fekvő két lapját staniol-lemezekkel bevonta, az egyik bevonatot egy hatásos elektromos géppel, a másikat pedig a Földdel kötötte össze, s a polározott fénynyel megvizsgálta az elektromos megosztás behatása alatt álló üveg szerkezetét. Mindamellett, hogy a kísérlet eredménytelen maradt, Faraday meg volt győződve, hogy alkalmas eszközök felhasználásával a siker el nem maradhat.

Midőn Faraday Svájczból visszaérkezett, négy év előtt félbehagyott kísérleteit újra megkezdette. Mivel nem remélte, hogy az elektromosság közvetetlen hatásaival szembetűnő eredményt érhetne el, az a szerencsés gondolata támadt, hogy az elektromosság helyett a mágnességet alkalmazza. Hogy a következtetések miféle lánczolatával jött erre a gondolatra, azt világosan soha sem fejezte ki, mely körülmény támogatni lát-

494

szik azt a föltevést, hogy "inkább inspiráczióból, mint a logikából fakadtak." Faraday csak annyit mondott, hogy a természeti erők közös forrásáról régóta meg volt győződve, s hogy ezek az erők, mint közeli rokonságban levők, kölcsönösen átalakúlhatnak s hatásaikra nézve aequivalenseik vannak, s ezt a meggyőződését kiterjesztette a fényre is.

Faraday fölfedezését 1845 november havában A fény mágnesezése és a mágneses erővonalak megvilágítása sajátszerű czím alatt tette közzé.[649] Kísérleteinél azt a súlyos üveget használta, melyet optikai eszközök javítása czéljából gyártott. E czélra az üveg alkalmatlan volt ugyan, de az itt leírandó fölfedezés által fényesen megjutalmaztatott Faraday-nek az a fáradsága, melyet ez üveg gyártására fordított. Ebből az üvegből, mondja Faraday nevezett értekezésben, egy körülbelül két hüvelyk területű és félhüvelyk vastagságú darabot, melynek oldallapjai csiszolva valának, diamagnetikum gyanánt az elektromos áramtól még nem mágnesezett sarkok közé úgy helyeztem el, hogy a polározott fény az üveg hossza mentén átfuthatott; az üveg úgy hatott, mint a hogy a levegő, víz, vagy más átlátszó anyag hatott volna. Ha az okulár oly helyzetbe hozatott, hogy a polározott sugarat kioltotta, vagy inkább hogy az általa létrehozott kép láthatatlanná vált, akkor az üveg közbetétele e tekintetben semmi változást sem idézett elő. E körülmények között az elektromágnes ereje az által indíttatott meg, hogy az elektromos áram a tekercsein átvezettetett, s a lámpa lángjának képe azonnal láthatóvá vált, s mindaddig, míg a mágnesség fentartatott, látható maradt. Az elektromos áram megszakítása s ennek következtében a mágneses erőnek megszűntetése után a fény hirtelen eltűnt. E tüneményeket minden pillanatban lehetett ismételni s minden alkalommal az ok és a hatás ugyanazt azt az összefüggést mutatták."[650]

495

Ez az ok pedig nem volt egyéb, mint az, hogy a sarkok közé tett üveg a sarkok hatása miatt forgató képességre tett szert, azaz a polározódás síkját bizonyos szöggel elfordította; az izotróp üvegnek tehát oly tulajdonságai voltak, mint a minőkkel némely kristályos anyagok és szerves folyadékok már természetes állapotukban el vannak látva.

Faraday a nélkül, hogy a tünemény optikai természetét ismerte volna, annak lényegét a fény és a mágnesség kölcsönhatásaiban kereste. Innét eredt értekezésének sajátszerű czíme. Azonban a fődolog, e kölcsönhatás bebizonyítása, el volt érve s most már csak azon volt, hogy a tünemény kísérleti törvényeit megállapítsa.

Faraday kimutatta, hogy a polározódás síkjának forgásiránya függ a mágnes-sarkok helyzetétől s a sarkok felcserélésével ellenkezővé válik; továbbá bebizonyította, hogy a forgatás a legnagyobb akkor, ha a polározott sugár iránya összeesik a mágnes tengelyével, s hogy a forgatás egészen megszűnik, ha a sugár a mágnes tengelyére merőleges. Végre bebizonyította, hogy a mint a polározódás síkjának közönséges forgatásánál, úgy itt is a forgatás arányos a sugár által átfuttatott üveglap hosszúságával. Ezután üveg helyett folyadékokat és mintegy 150 féle oldatot vizsgált meg, a forgató képességet mindegyikben feltalálta, azonban a gázok minden igyekezete daczára sem mutattak észlelhető eredményt.

Faraday megkísérlette azt is, vajjon a forgató hatás elérhető-e a puszta árammal, azaz mágnesek alkalmazása nélkül. Az eredmény megfelelt várakozásának, mert az elektromágnes tekercsébe tett üvegdarabok és folyadékok a polározódás síkját forgatták, még pedig mindig az áram irányában. Egyszersmind azt is tapasztalta, hogy ily esetekben a kioltott sugár világossága maximumát egy pillanat alatt éri el, holott az elektromágnesek alkalmazása mellett a maximum rövid, de mégis mérhető idő múlva áll elő, mely késedelem okát annak tulajdonította, hogy

496

az elektromágnes csak bizonyos idő eltelte után éri el mágneses ereje maximumát.

Miután a tünemény természetét ily sokféle kísérlettel megvilágosította, Faraday az elektromágneses és a közönséges forgatás között való összefüggés megállapításához fogott, s e téren is föltűnő eredményekre jutott. Először is megmutatta, hogy a terpentinolajban a forgatás nagysága független attól a szögtől, melyet a polározott sugár a mágnes tengelyével, vagy a mint ő mondotta, a mágnesi erővonalak irányával bezár. Még föltünőbb volt a következő különbség: a terpentinolajat tartalmazó csőnek bármelyik végén ejtsük is be a polározott sugarat, a terpentinolaj a polározódás síkját mindig jobbra forgatja; ellenben a mágneses forgatásnál a forgatás iránya attól függ, hogy melyik sarok felől esik be a fény.

Faraday ezt az utóbbi különbséget felhasználta ama tétel kísérleti szigorú bebizonyítására, hogy a forgatás nagysága arányos a polározott sugártól befutott úttal, s azt hitte, hogy sikerülend a gázok forgató képességét is bebizonyítania, de ez utóbbi czélból végrehajtott kísérletei eredménytelenek maradtak.

VI.
A diamágnesség. - A kristályok, a lángok és a gázok mágnessége. - A légköri mágnesség.

A régi felfogás csak a vasnak és az aczélnak tulajdonított mágneses erőket. Később, midőn a kísérleti ismeretek fejlődése mellett hathatósabb mágnesek készítése lehetővé vált, kiderült, hogy a mágnesek nemcsak az aczélt és vasat, hanem még egyéb testeket is vonzanak. Coulomb ez utóbbiakra nézve a kísérletek egész sorát hajtotta végre, sőt torziós módszerével az ezen testekre gyakorolt erő nagyságát is meghatározta.

Mindazonáltal a vas és az aczél a testek között elfoglalt kiváltságos helyzetüket megtartották, mert alig kételkedett valaki abban, hogy a különböző testek vonzása a kisebb-

497

nagyobb vastartalomnak tulajdonítandó. Mégis, a múlt század végén tett egyes észleletek, a mágneseknek némely testekre gyakorolt hatásairól világosan tanuskodtak. Így példáúl a hollandi Brugmanns, ki a megvizsgálandó testeket a víz vagy a kéneső fölületére tett papirdarabkákra illesztette, azt tapasztalta, hogy a kénesőn úszó bizmút az erős mágnes sarkaitól taszíttatik. Hasonló észleleteket tettek még Becquerel, le Baillif, Saigy és Seebeck. Azonban mindezek az észleletek egyedül állók valának, e tünemények általánosításáról vagy rendszeres csoportosításáról szó sem volt.

Faraday-nak e régibb szórványos észleletekről tudomása nem volt. Vizsgálataira a természeti erők kölcsönösségére vonatkozó nézetei indították, s a biztos siker reményében véghez vitt munkája őt egy fizikai általános törvénynek felállítására vezette: bebizonyította, hogy minden test alávethető a mágneses hatásoknak. Lássuk kutatásai főbb mozzanatait.

Faraday diamagnetikum-nak olyan testet nevezett, "melyen a mágneses erővonalak áthatnak s mely az utóbbiak hatásaitól nem tér a vas vagy a mágneskő közönséges mágneses állapotába,"[651] Azonban a mágneseknek a súlyos üvegre s a folyadékokra gyakorolt s optikai tüneményekben nyilvánuló hatása arról győzte meg, hogy a kellő eszközök alkalmazása mellett egyéb mágneses hatásokat is elő lehetne idézni. Már régebben megpróbálta, vajjon az erős aczélmágnesek vagy elektromágnesek sarkai nem gyakorolnak-e a hozzájuk közelített különböző testekre vonzó vagy taszító hatást, de mindig eredménytelenül. Faraday azonban mindaddig nem nyugodott, míg a rendelkezésére álló eszközök mindegyikét föl nem használta, minélfogva elhatározta, hogy kísérleteit rendkívüli erős mágnesekkel fogja ismételni. S valóban, midőn a súlyos üveg egy kicsiny darabkáját egy hatalmas elektromágnes egyik sarka előtt fölfüggesztette, azt vette észre, hogy a mint a mágnesség

498

előidéztetett, az üveg a sarktól távozott, tehát a sarktól taszíttatott. Midőn az üvegdarabot két sark között függesztette föl, az eredmény az volt, hogy az üveg aequatoriális helyzetet vett föl, vagyis a sarkokat összekötő vonalra merőlegesen helyezkedett el. Ellenben a sarkok között függő közönséges mágneses test helyzete mindig axiális, vagyis a sarkokat összekötő vonal irányába eső volt. E kísérleti eredmények után a diamagnetikum kifejezést más értelemben vette s diamágnesieknek az olyan testeket nevezte el, melyek a mágnesektől taszíttattak, a többieket pedig mágnesieknek nevezte. Később a mágnesi kifejezést valamennyi testre alkalmazta, s a vonzó vagy taszító hatásra való tekintettel a testeket a paramágnesi és diamágnesi testek csoportjába osztotta.

Faraday ezt a fölfedezést 1845 végén közölte a Royal Society-vel.[652] Ha kísérleteit csak egy-két testtel hajtotta volna végre, akkor nagyon valószínű, hogy az ő észleletei is az elődei észleleteinek sorsára jutottak volna. Azonban Faraday az első eredményektől buzdíttatva, vizsgálatait a legkülönbözőbb testekre terjesztette ki: sók, savak, alkáliák, alkoholok, különféle oldatok, üveg, foszfor, gyánta, zsírok és olajok, állati és növényi szövetek egyaránt mutatták az erős mágnesek hatásait.

Miután Faraday nagyszámú kísérleteivel valamennyi testnek mágnességét bebizonyította, azon volt, hogy e tünemények sajátságait a kísérletek módosításával behatóan tanulmányozza. Törekvéseit siker koronázta, mert bebizonyította, hogy az Archimedes elve a mágnesség terén is érvényes, vagyis bebizonyította, hogy a paramágnesi anyagok a náluk erősebben mágnesi folyadékokban fölfüggesztve, aequatoriális helyzetet vesznek föl, tehát diamágnesi testekké válnak, s fordítva is, a diamágnesi anyagok a náluk erősebben diamágnes folyadékokban paramágnesi anyagok módjára viselik magukat.

499

Ezután azt a kérdést vetette föl, vajjon a diamágnesi hatások valóban egy taszító erőnek, vagy pedig az illető testeket netalán környező mágnesi médium még erősebb vonzásának tulajdonítandók-e? Kísérleteit légüres térben ismételte, azonban jelentős különbség nem mutatkozott, minélfogva kénytelen volt a diamágnesi tüneményeket valóságos taszításnak, nem pedig az eshetőleges vonzások különbségének tulajdonítani. A taszításról elméletileg úgy akart számot adni, hogy föltette, miszerint az erős mágnes sarkai a paramágnesi anyagokban különnevű, a diamágnesi anyagokban pedig egynevű sarkokat, diamágnesi sarkokat indukálnak. Szokott óvatosságát ez alkalommal sem tagadta meg, mert miután egy kísérleti tény sem látszott az ellentett polárosság mellett bizonyítani, föntebbi magyarázatát később maga is elvetette, s helyette egy másikat, a megosztásbeli elektromosságról alkotott nézeteinek megfelelőbbet fogadott el. Mindazonáltal a diamágnesi sarkok jelenlétét s evvel a taszítás okát nemsokára Reich, Tyndall, Poggendorff és W. Weber közvetetlenül megmutatták, és Weber a diamágnesi polárosságot elméletileg is megállapította.

Ha az elektromos áramot bizmút-pálcza körül vezetjük, a pálcza sarkainak helyzete ellenkező lesz avval a helyzettel, melyet ugyanazon áram mellett a vaspálcza sarkai vettek volna föl. Ugy látszik, hogy ez a föltűnő jelenség, valamint a diamágnesség tüneményei általában, az Ampère mágnesség-elméletét alapjaiban ingatják meg. Nem marad egyéb hátra, mint hogy vagy azt vegyük föl, hogy az Ampère elmélete csakis a mágneses testekre érvényes specziális elmélet, vagy pedig hogy az ellenmondást a diamágnesség elméleti kellő megállapításával eloszlassuk. S valóban a Faraday által fölfedezett annak a ténynek, hogy az Archimedes elve a mágnesség terén is érvényes, Edmond Becquerel beható vizsgálatai szerint eléggé döntő ereje van ahhoz, hogy az ellenmondást eloszlassa. A diamágnesi polárosság kimagyarázására az éternek erősebben mágnesi hatásainak föltétele elegendő. E föltétel jogosúlt, mert ha

500

föl vagyunk jogosítva arra, hogy az étert a sugárzó erély médiumának tartsuk, nincs ok arra nézve, hogy miért tekintsük azt a mágnesi hatásoknak alá nem vethetőnek, annál is inkább, mivel a mágnesi hatások és a sugárzó erély kölcsönösségét Faraday egyik fölfedezése kísérletileg kimutatta.

A diamágnességre vonatkozó vizsgálatai közben Faraday egy érdekes tüneményt észlelt. Midőn egy ízben a két sark közé egy réz darabot függesztett föl, a réz a fonálnak sodorlata miatt keringett, de ez a forgás azonnal megszűnt, a mint az elektromágnest megindította. Ezután a tüneményt szánt-szándékosan idézte elő: egy rézkoczkát vett, s a fölfüggesztésre szolgáló fonalat erősen megsodorta. A fonál a rajta a csüggő koczkával együtt gyorsan visszatekerődzött, de a mint az áram az elektromágnes körül keringeni kezdett, a koczka mozgása hirtelen meglassúlt mintha csak valamely szívós folyadékba mártotta volna. Faraday e tünemény okait az indukczióra vezette vissza. A mágnes sarkai a koczka vezető tömegében olyan irányú áramokat indukáltak, hogy ez áramok és a mágnessarkok kölcsönhatásai miatt a koczka mozgása meglassíttatott. Faraday e kísérlettel a forgás-mágnesség tüneményeit egy érdekes észlelettel gyarapította, s a sarkok között forgó vezető tömegek megmelegedésére vonatkozó érdekes vizsgálatokra adott alkalmat.

A diamágnességre vonatkozó vizsgálatai után Faraday a kristályok mágnességével foglalkozott.

A kristályoknak a mágnesi erővel szemben tanúsított különös magatartását Poisson, elméleti nézetei által vezéreltetve, előre jelezte, s Plücker tényleg fölfedezte.

A különböző anyagok a mágnes sarkai között vagyis a mágnesi mezőben vagy axiális vagy aequatoriális helyzetet vesznek föl. Ez azonban csak addig áll, míg a mágnesi vagy diamágnesi indukczió miatt előidézett vonzó vagy taszító erőknek a test egyik mérete szerint nagyobb forgató képességük van mint egy másik mérete szerint. Tegyük föl, hogy a test gömb-alakú: a forgató képesség egyik irányban sem lehet nagyobb,

501

mint egy másik irányban, minélfogva a gömbalakú testek semmi különös irányító erő hatásának alávetve nincsenek.

Plücker azonban bebizonyította, hogy ez a tétel a kristályos anyagokra nézve nem érvényes; a kristályokból készített gömbök a mágneses mezőben bizonyos irányban helyezkednek el, sőt az egyik irányban nagyobb kiterjedésű kristálydarabok is más helyzetet vesznek föl, mint a minőt az anyaguk mágnesi szerkezetéből elvárni lehetne.

Nemsokára Plücker észleletei után Faraday a kristályos bizmúton, antimónon és arzénen hasonló észleleteket tett.

A mágnessarkok közé tett hosszúkás bizmút-darabkák, mindamellett hogy a bizmút diamágnesi test, néha ferdén, sőt néha mágnes-sarkok irányában helyezkedtek el. Midőn Faraday egy szépen kifejlődött kicsiny bizmút rhomboédert tett a sarkok közé, a krisztallografiai főtengely axiális helyzetet vett föl.

Faraday észleletei eredményeit 1848 decz. 7-én közölte a Royal Society-vel. A kristálynak azt a tengelyét, mely a körülmények szerint majd axiális, majd aequatoriális helyzetet vesz föl, mágnes-kristályos tengelynek nevezte, s emez elhelyezkedés okát új erőnek, melyet "a kényelem kedvéért" mágnes-kristályos erőnek nevezett, tulajdonította.

Plücker kiterjedt vizsgálataiból kiderült, hogy a szabályos rendszerbe nem tartozó valamennyi kristálynak ilyen mágnes-kristályos tengelye van, mely tengely a négyszöges és hatszöges rendszerben a krisztallografiai főtengelylyel vagy az optikai tengelylyel összeesik. A gyorsan hűtött mágneses üvegnél Plücker az optikailag egytengelyes kristályoknak megfelelő eredményeket észlelt; Tyndall továbbá megmutatta, hogy a fakoczka a mágnesi mezőben úgy helyezkedik el, hogy a rostok iránya aequatoriális legyen. Knoblauch és Tyndall még megmutatták, hogy az egyik irányuk szerint összeszorított testek ezen irány szerint aequatoriális helyzetbe jutnak. Végre Plücker bebizonyította, hogy az optikailag kéttengelyes kristályoknak szintén két mágnes-kristályos tengelyük is van.

502

E pontosan és minden egyes részleteikben tüzetesen megállapított eredmények Faraday-t a tünemény okainak fölkeresésére késztették. Kísérleteinek és spekuláczióinak eredményeként arra a következtetésre jutott, hogy a mágnes-kristályos erő sem vonzó, sem taszító erő nem lehet, s mind a mágnesi, mind pedig a diamágnesi erőtől lényegesen különbözik; ezen erőnek működése abban áll, hogy a hatásának alávetett testeknek bizonyos irányt ad; azonban másrészről ez az erő szoros összefüggésben van a kristályok strukturájával s ennélfogva avval az erővel is, mely a kristályok molekuláit kristályos tömeggé csoportosította, Faraday e mágnes-kristályos erőt egyáltalában nem tekintette egy bizonyos erőnek, hanem "a kristályok mágneses és molekulás ereje kölcsönös reakcziójának."[653] Faraday e következtetések mindegyik pontját gondos vizsgálatokkal törekedett megerősíteni, s nézeteit csakis a kísérleti eredményekre alapította, de végre maga is kissé megütközött azon a következtetésen, hogy valamely test bizonyos irányt vegyen föl a nélkül, hogy valamely vonzó vagy taszító hatásnak alávettetnék. Faraday itt is a tudás szélső határainál dolgozott, s ennek a körülménynek kell tulajdonítanunk, hogy azt a világosságot, melyet a tünemények eme csoportjára deríteni akart, el nem érhette.

Hogy mily mértékben bővítették a diamágnességre s az evvel kapcsolatos mágnes-kristályos erőre vonatkozó észleletek a testek molekulás szerkezetéről való ismereteket, s hogy a jövőben mily eredményekre nyújtanak kilátást, ezt Faraday a mágnes-kristályos erőre vonatkozó első értekezésének záró szavaiban imígy fejezte ki: "A vizsgálatoknak ezt a sorozatát nem hagyhatom a nélkül, hogy meg ne jegyezzem, hogy mily gyorsan növekedett a molekulás erők ismerete, mily gyorsan fejlődik minden új találmány fontossága, mily nagy vonzó erőt nyer a tanulmány minden új tárgya. Még néhány

503

év előtt a mágnességet csak kevés testre ható rejtett erőnek tekintettük, most bebizonyúlt, hogy ez az erő valamennyi testre befolyással van; hogy az elektromossággal, hővel, chemiai hatással, fénynyel és kristályozó erővel s ez utóbbi által a testek összefüggését eldöntő erővel is szoros összefüggésben van; és a jelenlegi körülmények között kell hogy magunkat erőfeszítéseink megújítására buzdíttatva érezzük, avval a biztató reménynyel, hogy még a mágnesség és a nehézség-erő között is az összekötő fonalat megtaláljuk."[654]

A kristályok mágnességi tulajdonságainak, megvizsgálása után Faraday a lángokat vizsgálta meg. A lángok diamágneses magatartását Bancalari találta föl; Faraday e találmányról Zantedeschi által értesült. A lángokról áttért a gázokra s 1847-ben közzétette a lángokra és a gázokra vonatkozó vizsgálatai eredményeit. A gázokkal végrehajtott kísérletek eleintén nem sikerültek, s valóban ez a tárgy nagyon sok ügyességet, türelmet és elővigyázatot igényelt. Ha a kísérletek a levegőben hajtatnak végre, úgy a nehézség szembetünő, mert ha a levegő mágneses vagy diamágneses, akkor legfeljebb csak azt lehet kimutatni, vajjon a többi gázok nagyobb vagy kisebb mértékben vannak-e ama tulajdonságokkal ellátva. Mindazonáltal sikerült Faraday-nek, s vele egyidejűleg Plücker-nek a gázok mágnesi tulajdonságait kimutatniok. Plücker színes gázokat vizsgált meg; Faraday a színtelen gázokra is kiterjesztette kísérleteit, még pedig oly formán, hogy a csövet, melyből a gázok kiáramlottak, a mágnesek sarkai alá tette s a cső nyílásába kevés sósavval megnedvesített papírt tett, minélfogva a kiáramló gázok kevés sósav-gőzt vittek magukkal. A sarkok fölé, ezektől csekély távolságra fölfogó csöveket tett; e vékony s mind két végükön nyílt csöveket függélyesen állította föl, még pedig mind az axiális, mind pedig az aequatoriális vonal végeire egyet-egyet. A csövek alsó végeit ammoniakkal megned-

504

vesítette, minélfogva abban az esetben, ha a sósav-gőzt tartalmazó gáz valamelyik fölfogó csövön átment, a sósav és ammoniak kombinácziója miatt a csőben fehér gőzök keletkeztek; ha a gáz mágnesi volt, akkor a gőzöknek az axiális csövekben, ha pedig diamágnesi, akkor az aequatoriális csövekben kellett létrejönniök, Faraday ezután gázokkal megtöltött szappanbuborékokat használt; először is meggyőződött arról, hogy a szappanos víz diamágneses, mert a levegővel megtöltött buborékok eltaszíttattak. Ha tehát a buborékban olyan gáz volt, mely a levegőnél mágnesiebb, akkor annak kevésbbé, ha pedig a levegőnél diamágnesiebb gáz volt benne, akkor erősebben kellett taszíttatnia.

Ily módon Faraday-nak sikerült eldöntenie, hogy a gázok közül csak az oxigén mágnesi, tehát mágnesiebb a levegőnél; a többi gáz, valamint a víz és a kéneső gőzei diamágnesiek. Faraday most arra törekedett, hogy a levegő oxigénjét nitrogénjétől "mágneses elemzés" útján szétválaszsza; mindazonáltal eme kísérletei ép oly kevéssé sikerültek, mint azok, melyekben a megolvasztott bizmútot a mágnes sarkai között akarta kristályosítani, még pedig avval a várakozással, hogy a mágnes-kristályos erő a képződő kristályok alakjára befolyással leend.

A torziós módszerrel összehasonlította az oxigén mágnességét a vasgálicz-oldatéval, s az eredményből arra a fontos következtetésre jutott, hogy a légkör mágnessége sokkal jelentősebb, semhogy az a földmágnesség tüneményeire befolyással ne volna; sőt miután az oxigén sűrűségének a mágnesi állapotára való befolyását külön kísérletekkel igazolta, a földmágnesi erő irány és intenzitás szerint való változásait egyenest a légkör oxigénjének mérséklet- és sűrűség-változásainak tulajdonította. Faraday továbbá reménylette, hogy ez a "légköri mágnesség", ha bővebb tanúlmánynyal alaposabban megvizsgáltatnék, nemcsak az északi fény tüneményeire vetne világosságot, hanem még eddig ismeretlen hatások fölismeréséhez is vezetne.

Faraday 1850 vége felé a légköri mágnességről két terje-

505

delmes értekezést terjesztett a Royal Society elé.[655] E dolgozataiban a melegnek és hidegnek a légkör mágnességére gyakorolt hatásait, s a mérsékletnek a mágnestűre való befolyását tüzetesen fejtegette. A Föld mágnesi erővonalainak irányváltozásaiból kimutatta, hogy a mágnesség eloszlódására a légkör jelentős befolyással van; hasonlóképen magyarázta a mágnestű napi és évi változásainak okait.

Faraday érvelései, melyeket Humboldt föltétlen helyesléssel fogadott, jelentősségükből sokat veszítettek, a mióta a napfoltok száma és a deklináczió-változások közötti összefüggés fölismertetett. Mégis, kiváló természetbúvárok oda nyilatkoztak, hogy az oxigénnek, mint olyan mágnesi anyagnak, mely a mérséklet évi és napi változásainak alá van vetve, kell, hogy a földmágnesség tüneményeire befolyása legyen. Valóban, úgy látszik, hogy a mágnestűn és a barométeren tett újabb észleletek összehasonlítása ezt a föltevést alaposan igazolja.

VII.
Faraday egyéb művei. - Tudományos jelleme.

Faraday nagy fölfedezései négy kiváló tény körül, az indukczió, az elektrolízis, a polározódás síkjának forgatása a mágnesek által, végre a diamágnesség körül csoportosúlnak. Ezek között ismét, akár az eredmények meglepő újságát, akár pedig az elméleti következményeket tekintsük, első helyen áll az indukczió. Vizsgálatainak ez a csoportja, épen úgy mint a többi csoport valamelyike, elegendő lett volna nem csupán arra, hogy bármely fizikusnak nevét megörökítse, hanem arra is, hogy a föltalálónak egész életén át ugyanabban a csoportban a további kutatásokra bő anyagot nyújtson. Faraday pedig mindegyik csoportban annyit tett, a mennyit csak egy kísérletező elmésségben, fáradhatatlan tevékenységben és ernyedetlen

506

kitartásban egyaránt jeleskedő férfiú tehet. S mégis, Faraday vizsgáló figyelmét nem kerűlte ki a fizikának egyetlen olyan kérdése sem, melynek eldöntése az általános igazságokra világosabb fényt vala derítendő; mindazok a kérdések, melyek megoldását a kísérleti módszerektől lehetett elvárni, Faraday mesteri kezei között csakhamar a tényleges eldöntés fóruma elé kerűltek.

Faraday tisztán chemiai vizsgálatai, melyek legkiválóbb eredménye a benzol fölfedezése volt, a chemiát jelentős tényekkel gazdagították. A gázok megsűrítésére vonatkozó vizsgálatai a chemiára és fizikára nézve egyaránt fontos elméleti következmények előzményeiül tekintendők. Lássuk még azokat a tárgyakat, a melyekről való ismereteink a Faraday kezei által tetemesen bővűltek.

Faraday bebizonyította, hogy a mérséklet tetemes növelése a mágnességet maradandóan megszünteti, s hogy az a mérséklet, melynél eme veszteség bekövetkezik, jóval alatta áll annak a mérsékletnek, melynél az illető testek mágnességet fölvenni már nem képesek.[656]

Az elektromos feszültségi sort (a dörzsölési elektromosságra nézve) tökéletesítette és megbővítette.

Döntő kísérletekkel megmutatta, hogy a statikai elektromosság csakis a vezetők fölületén székel.

Bebizonyította, hogy a víz párolgása az elektromosságnak nem forrása, s hogy az az elektromosság, melyet a kiáramló gőz fölvesz, s melyet Armstrong egy hatályos gőzelektromos géppel nagy mennyiségben állított elő, a nedves gőz és a vezető cső surlódásából ered.[657]

Faraday megmutatta, hogy az elektromos szikra hosszú-

507

sága és színe függ a minőségétől ama gázoknak, melyeken átugrik.[658]

Keir már 1790-ben azt az észleletet tette, hogy a tömény salétromsavba mártogatott vas passzív-vá válik, azaz híg salétromsav által többé föl nem oldatik. Schönbein azt tapasztalta, hogy ugyanaz az eredmény elérhető akkor is, ha a vasat a vízbontóban pozitív elektródul használjuk, vagy pedig ha azt a levegőn egyszerűen izzítjuk. Faraday bebizonyította, hogy a vasnak, valamint még némely más fémnek passzivitása a fölületén keletkező, szemmel nem látható vékony oxidrétegnek tulajdonítandó.[659]

Faraday megvizsgálta a Gymnotus nevű hal elektromos szerveit és az ezek által kifejtett elektromos erő irányát.[660]

1850-ben fölfedezte az összefagyódást, mely tünemény, mindamellett hogy nagyon is mindennapi, kikerülte a megelőző búvárok figyelmét. Azóta ez a tünemény, a fagyás és olvadás kísérleti és elméleti törvényeivel kellő összhangba hozatván, világosságot vet a jég idomíthatóságára s az evvel összefüggő, a glecserek képződésében és mozgásában nyilvánuló nagyszerű természeti tüneményekre.

Mindezek fölemlítésével a Faraday által kivívott eredmények képét ha teljessé nem tettük is, de legalább kiegészítettük. Szólanunk kellene még ama nagyszámú kísérletekről, melyekkel a már ismeretes fizikai elveknek igazságát a legszembetűnőbb alakban demonstrálta; azonban a már mondottakból is eléggé kitűnik, hogy a fizika története nem mutathat föl még egy olyan férfiút, ki az experimentális fizikát annyi új és oly fontos tényekkel gazdagította volna, mint Faraday. S épen ez a

508

körülmény kiváló érdekűvé teszi a Faraday szellemi műhelyébe, eszméi világába való pillantást.

Faraday a szó szoros értelmében autodidakta volt. Oly szegényes körülmények között nevelkedett föl, hogy csak a legelemiesebb oktatás jótéteményeiben részesülhetett. Láttuk, miként erőlködött, hogy e korlátolt nevelés hiányait pótolja, hogy korán fejlődő tehetségeinek tudományos táplálékot nyújtson. Szellemi fejlődése történetében egyedüli szerencsés körülményül azt lehet fölhozni, hogy Humphry Davy-ben elég jókor hathatós pártfogóra talált: az alárendelt állomás, melyet ez a kitünő pártfogó neki szerzett, elegendő volt, hogy fölsegítse a legfényesebb pályára, melyet experimentális fizikus valaha befutott.

Faraday szellemi fejlődésének ez a módja nem lehetett hátrányok nélkül, de abban bizonyos előnyöket sem lehet félreismernünk. Faraday szelleme nem volt elméleti nézetek által már előre is bizonyos meghatározott irányba terelve, a tünemények reá sokkal közvetetlenebbül hatottak, mint arra, ki előzetes tanulmányainál fogva minden új jelenséggel szemben mindenekelőtt arra gondol, hogy miként lehetne s miképen kellene a szemlélteket egyik-másik kész elmélet testére szabni. Ez a korlátozottság sok esetben megakadályozta volna Faraday-t a tünemények reális természetének fölismerésében s ez által az egynemű tények egész csoportjának fölfedezésében. A hátrányok főképen a mathematikai gondolkodás-mód hiányában nyilvánúltak.

Faraday-t igen sokan tisztán csak induktív búvárnak tekintették; azonban ezt a nézetet maga Faraday tudományos munkássága alaposan megczáfolja. Így példáúl Tyndall tanúsága szerint, Faraday, midőn a legnagyobb fölfedezését tette, egészen el volt telve Ampère elektrodinamikai elméletével és száz meg száz kísérletet csak azért hajtott végre, hogy az ebből az elméletből vonható dedukcziókat megvizsgálja. Ampère elmélete volt az, mely Faraday-nak a természeti

509

erők kölcsönösségéről alkotott szilárd meggyőződését az elektromosság és mágnességre vonatkozólag arra a fokra érlelte, hogy öntudatosan és biztos siker reményével foghatott a kölcsönösség kísérleti demonstrácziójához. Persze, az elméleti téren Faraday egészen más magatartást tanúsított, mint a kellő elméleti előképzettséggel rendelkező többi kiváló fizikus. Az imént említett eset a legalkalmasabb arra, hogy közötte és példáúl Ampère között párhuzamot vonjunk. Ampère-t jó eleve mathematikai spekulácziók vezérelték; a mágnesek konstitucziójára vonatkozó elmélete az áramok kölcsönhatásának mathematikai tanúlmányozásából származó eredmény volt. Másképen áll a dolog Faraday-vel: elmélkedései kiinduló pontjai az érzékileg észlelhető eredmények valának; főtörekvése abban állott, hogy az eredmények okait is, mintegy - ha szabad e kifejezéssel élnünk - megérzékiesítse. Az elektromosság vezetéséről, az elektrolízisről s az elektromos és mágneses megosztásról alkotott képzeletei egyaránt tanúskodnak arról, hogy mindig arra törekedett, hogy a tünemények lefolyásának benső lényegét tekintet nélkül a bizonyos tényezőkkel okozatosan összefüggő erők mikénti működésétől, egyedül a végeredménynyel tapasztalati összhangban álló elemi proczesszusokra vezesse vissza. Sok kísérletét csakis elméleti nézeteinek igazolása végett hajtotta végre, s ha Faraday az elméletekkel csínján bánt s aránylag igen csekély elmélettel lépett föl, ezt csak annak kell tulajdonítanunk, hogy minden olyan nézetet, mely a kísérleti próbákat ellenmondás nélkül ki nem állotta, elvetett. Faraday-ben számos elmélet és hipothézis fogamzott meg, s ha ezek a tudományos világ tudomására nem jutottak, ez csak azt bizonyítja, hogy igazolásuk czéljából tett kísérletek sikertelenek maradtak. S mivel még akkor is, midőn a kísérletek sikere várakozásait igazolta, elméleti nézeteit nem mindig terjesztette elő, sőt gyakran az elméleti utólagos megállapításoknak is ellenszegült: úgy látszott, mintha kiváló fölfedezéseinek jelentős része inkább valamely szerencsés inspirácziónak,

510

mint bizonyos előre megállapított alapelvek öntudatos és következetes alkalmazásának eredménye lett volna. Faraday az elméleti nézetek alkotására szüntelenül törekedett, e törekvés nélkül nem hozhatta volna létre sokoldalú s természeti tünemények ezerféle változataira kiterjeszkedő kísérleti eredményeit. S ha egyszer valamely kísérleti ténynek birtokába jutott, a tény sokáig elszigetelve nem maradt, mert éppen a spekulácziói által vezéreltetve, csakhamar fölismerte a ténynek a tünemények egész csoportjára kiterjedő jelentősségét. "Kísérleteinek szellemére gyakorolt hatását, mondja Tyndall, néha-néha összehasonlítottam valamely nagyon gyulékony anyaggal, melyet az olvasztókemenczébe vetünk; minden új ténynek hozzájárulása abban azonnal hőt és fényt fejlesztett. A fény a szellemből fakadt s oda segítette őt, hogy a tények határán túl messzire tekinthessen, a hő pedig kedélyéből fakadt s arra biztatta őt, hogy az újonnan föltárt tért egészen meghódítsa. De mindamellett hogy képzelő tehetsége határtalan volt, azt mégis erőteljes lovag módjára megfékezte s soha sem engedte meg neki, hogy értelmét a nyeregből kivesse. Élénk fantáziájából eredő eme tágas látókörével a legcsekélyebb kezdetektől fölemelkedett a legmagasztosabb czélokig."[661]

Még csak néhány olyan esetet akarunk előterjeszteni; melyekből világosan kitűnik, hogy Faraday elméleti konczepczióiban mily szigorúan ragaszkodott a pozitív fogalmakhoz s mily állhatatosan törekedett arra, hogy az elméleti nézeteket a legcsekélyebb részletekig is érzékileg fölfoghatóvá tegye.

Faraday 1844-ben a Royal Institutionban tartott esti előadásaiban megtámadta és elvetette Dalton atómos elméletét. Faraday nem arra gondolt, hogy ez az elmélet a chemia tényeit teljesen kimagyarázza, s ennélfogva mint elmélet épen olyan jogosúlt, mint példáúl a gravitáczió elmélete, mely a bolygók mozgásának tényeit kimagyarázza, hanem előtte az

511

elmélet és a valóság objektív lehetőségének kérdése lépett előtérbe. Az a föltevés, hogy az anyag nem folytonos, hanem részecskéi bizonyos közökkel választatnak el egymástól, szerinte az elektromosság alaptüneményeit kimagyarázni képtelen. Az atómos elmélet szerint az anyagi tömegeknek egyedüli összefüggő része a tér; Faraday mármost kimutathatni vélte, hogy ez a föltevés teljes ellenmondásban van az anyagok vezető képességével: mert ha a szigetelőkben, példáúl a sellakban maga a köztér vezető volna, akkor valamely finom fémes szövethez kellene hasonlítania, mely szövet a sellakot minden lehető irányban áthatja, holott a tapasztalás szerint a tér hasonlít a fekete pecsétviaszban levő viaszhoz, mely a pecsétviaszban szétosztott szénrészecskéket körülveszi és elszigeteli; tehát a tér a sellakban szigetelő. Ellenben ha a tér a fémekben is, melyeknek részecskéit szintén körülveszi szigetelő volna, az elektromosság nem mehetne át atómról-atómra, mivel pedig az átmenet tényleg megvan, következik, hogy a tér a fémekben vezető.

Ilyen nézetek, melyeket minden egyébtől eltekintve, Faraday saját megosztás-elméletével lehetne megczáfolni, Faraday előtt elég nyomósaknak látszottak arra nézve, hogy az atómos elmélet helyébe az anyag folytonosságának elvét, s az atómok helyébe az erőczentrumokat tegye. Ez által elejtette a tömeg és a tehetetlenség fogalmát, melynek az elektromosság és a mágnesség körében nincs ugyan értelme, de a melyet a dinamika nem nélkülözhet.

Faraday nemcsak az anyagról, hanem még az erőkről is a többi fizikusokéitól egészen eltérő képzeleteket alkotott. Szerinte az erő olyas valami, a mi azon az egyenes vonalon, melynek irányában működik, tényleg megvan; a nehézség-erő is a teren át egyenes vonalakban működik, mely vonalak a Naptól a Földig húzódnak. Úgy látszik, hogy Faraday emez erővonalak fogalmát a mágnes-sarkok körül bizonyos vonalak mentén összecsoportosuló vasreszelék elrendezkedéséből merí-

512

tette; annyi bizonyos, hogy a mágnesi erővonalak hipothézisét a vasreszelék közvetetlen szemléletére alapította. A mágnesség tanában ez erővonalaknak bizonyos tekintetben észszerűségük van, bár az ilyen erő-konczepczió, mely elvégre az erőhatások összetételében gyökeredzik, a mechanikai elveken kívül más föltételekre nem szorúl. Azonban Faraday evvel a sajátszerű erőkonczepczióval az elektromosság és mágnesség tüneményei körében egészen otthonosan mozgott, s azt a mágnesség, a diamágnesség, a kristályok mágnessége, főképen pedig az indukczió tüneményeivel okozatos összefüggésbe hozta. Faraday úgy vélekedett, hogy az erővonalak segítségével az éter hipothézisét fölöslegessé teheti: szerinte a fény és sugárzó hő ezeknek a vonalaknak megrendüléséből áll, s a hullámelméletet ebben az értelemben fogadta el. Különben Faraday az ilyen sajátszerű konczepcziókhoz makacsúl nem ragaszkodott, s mindig kész volt azokat megváltoztatni, vagy teljesen abba hagyni; több ízben nyíltan bevallotta, hogy azokat csak bizonyos szellemi benyomások alatt hozta létre s nem kívánja, hogy valaki azokat valamely biztos megállapodás eredményeiként tekintse.

Látnivaló, hogy Faraday összes tudományos tevékenységén az elméletek és spekulácziók hosszú lánczolata vonúl át, s hogy folytonosan a realitás felé törekvő filozófiai szellemi irányzata mellett méltán kívánhatta, hogy a fizika a természetfilozófiának, s a fizikus pedig a filozófusnak nevét megtartsa.

VIII.
Faraday magánélete, jelleme. - Halála.

Faraday 1827-ben a Royal Institutionen, mint Brande utóda, a chemiai tanszéket nyerte el. Egyéb hivatala nem is volt; s mindamellett hogy a külföld őt kitüntetésekkel elhalmozta, saját hazájában a legmagasabb tudományos méltóságot, a Royal Society elnöki tisztét, nem viselte. Faraday a formai kitüntetésekre s a hír külső jeleire mentül kevesebbet adott,

513

pedig a legmagasabb kitüntetéshez vezető út előtte nyitva állott; csak akarnia keltett volna, s honfitársai kitüntető bizalma őt méltóságokkal elhalmozta volna. Midőn lord Wrottesley lemondása után a Royal Society-ben az elnöki szék betöltendő vala, a társaság bizottságának egy küldöttsége fölkérte Faraday-t az elnöki tisztség elfoglalására. De ő minden sürgető kérelemnek ellenállott; barátai rábeszélése hasztalan volt. "Egyszerűen Faraday-nek kell maradnom," ezt felelé ő a biztató Tyndall-nek, s hozzá tette "csak azt akarom önnek mondani, hogy ha azt a kitüntetést, melylyel a Royal Society engem fölruházni akar, elfogadnám, nem bízom magamban, hogy szellemi erőm csak egy évig is megtöretlen maradna."[662]

Northumberland herczeg halála után a Royal Institution mit sem óhajtott forróbban, mint azt, hogy Faraday ez intézetnek elnöke legyen, hogy pályafutását úgy végezze be mint elnöke azon intézetnek, melybe egy félszázad előtt heti zsolddal lépett. De Faraday erről a hivatalról sem akart hallani. A nyugalom és a szellemi függetlenség utáni vágya most sem hátrált a kitüntetés csábító ingere elől.

Faraday nemcsak a kitüntetések, hanem e földi javak iránt is közönyös volt, s csak annyival akart bírni, a mennyiből családját tisztességesen föntarthatta. Mégis, midőn szorúlt anyagi körülmények közé jutott, a mi ugyan csak egyszer történt meg, nem átallotta, hogy tudományát üzleti szempontból értékesítse. 1830-ban barátja, Richard Phillips számára elemzéseket hajtott végre, mely munkája jövedelmét mintegy 1000 font sterlinggel szaporította. Ez a mellékjövedelem a következő két évben fokozódott, s csak akarnia kellett volna, és könnyű szerrel évi 5000 fontnyi mellékjövedelemre tehetett volna szert. Csakhogy ekkor le kellett volna mondania arról, hogy idejének legnagyobb részét tudományos vizsgálatoknak szentelje, már pedig ez a gondolat távol maradt tőle, s ha látjuk, hogy

514

három éven át tudományos, rendkívüli elfoglaltsága mellett is jövedelmei szaporításán fáradozott, ezt csakis szorúlt viszonyainak kell tulajdonítanunk, a melyekben saját szavai szerint "végleg el kellett magát határoznia, hogy a pénzszerzést, vagy pedig a tudományt tűzze-e ki élete czélpontjáúl." Faraday mellékjövedelmei 1832 óta figyelemre alig méltó összegekre apadtak le, s csak 1845-ben, midőn a haswell-i kőszénbányákban történt robbanás megvizsgálásával bízatott meg, rúgtak 112 fontra. "Ha élete folyását szemléljük, mondja Tyndall, látjuk, hogy ez a kovácsfiú és egykori könyvkötő-segéd szabadon választhatott egy részről 150,000 font str. vagyon és másrészről a fejletlen tudomány között. Ő az utóbbit választotta s mint szegény ember halt meg."[663]

1835-ben Sir Robert Peel, a híres államférfiú és akkori kormányelnök Faraday-nek penziót akart felajánlani, azonban még mielőtt szándékát végrehajthatta volna, a kormányról lelépett. April 20-án Faraday Sir James South részéről értesült a híres államférfiú dugába dőlt tervéről. Faraday erre a levélre írt válaszában (melynek elküldését azonban apósa megakadályozta) a következőket mondotta: "Reménylem, hogy ön nem fogja azt gondolni, hogy önnek irántam tanúsítandó jóságát nem ismerem el, vagy önnek érdekemben tett fáradozásait nem méltánylom, ha kijelentem, hogy én penziót mindaddig, míg képes vagyok életszükségleteimet megkeresni, el nem fogadhatok. Ne tessék ebből nézeteimre hamaros következtetést vonni. Ellenkezőleg, úgy hiszem, hogy a kormánynak teljesen igaza van, ha a tudományt megjutalmazza és támogatja. S azt is szívesen elhiszem, hogy szerény törekvéseim ilyen elismerésre méltóak, mivel ilyet nekem szántak, s azt gondolom, hogy a tudomány férfiai helyesen járnak el, ha efféle penziókat elfogadnak; mindazonáltal nem akarok fizetést elfogadni olyan szolgálatokért, melyeket valósággal nem tettem, midőn még képes vagyok az életföntartásomra valót megszerezni."[664]

515

Lord Melbourne, Peel utódja, Faraday-t látni kívánta. Melbourne Faraday előtt furcsa nyilatkozatokat tett, a többi között a tudósoknak és íróknak szánt penzió-rendszert humbugnak nevezte. Faraday még az nap írt a nemes lordnak, s a neki szánt penziót szépen megköszönte. A kormányelnök először tréfára vette a dolgot, de később nagyon megrestelte botlását. Egy előkelő hölgy, ki Faraday-nek és az elnöknek egyaránt jó ismerőse volt, a dolgot ki akarta egyenlíteni, de Faraday hajthatatlan maradt, s olyan kívánságot fejezett ki, melynek teljesítését "sem nem várhatta, sem nem követelhette." Mindazonáltal a kívánság teljesíttetett, mert a lord Faraday-t őszintén megkövette.

Faraday rendkívüli önzetlenségével rend- és igazságszeretete, polgári és családapai erényei egyaránt vetekedtek. Irigység soha sem fért hozzá; más tudósok érdemes műveit nemcsak hogy a legnagyobb elismeréssel fogadta, hanem a mások, különösen az ifjabb búvárok vizsgálatait tanácscsal és tettel támogatta. Még él Angolországban egy olyan tudományos nemzedék, mely a Faraday-vel való tudományos és baráti érintkezést legfőbb büszkeségei közé számítja.

Faraday származását sohasem tagadta meg, sőt ifjúkori emlékei előtte mindig kellemesek valának. 1841 aug. 2-án svájczi tartózkodása alkalmával ezt írta naplójába: "A czipőszögek gyártása itt eléggé jelentős, s kellemes ezt a munkát nézni. Szeretem a kovácsműhelyt s mindazt, a mi a kovácsmesterségre vonatkozik. Apám kovács volt."[665]

Lássuk még Faraday-nek a természettudományi oktatásra vonatkozó nézeteit. 1862-ben a nyilvános iskola-bizottság tagjainak e tárgyban hozzá intézett kérdésére, a többi között a következőket felelte: "Hogy a természettudományi ismeretek, melyekben a világ az utolsó ötven évben oly bőségesen részesült, úgyszólván érintetlenek maradtak; hogy nem tétetnek elegendő kísérletek arra nézve, hogy azok a felserdülő ifjúsággal közöltessenek, hogy az ifjúság e dolgokba bevezettessék: mindez

516

előttem olyan különösnek látszik, hogy alig vagyok képes megérteni. Mindamellett, hogy a látszat szerint az oppozíczió fogyatkozó félben van, azt mégis bajos lesz leküzdeni. Hogy annak mégis le kell küzdetnie, ebben semmiféleképen sem kételkedem." Faraday azt szokta volt mondani, hogy "húsz évi munka kell ahhoz, míg fizikai dolgokban az ember férfiúvá érlelődik, mindaddig csak a gyermekkor állapotában marad." E nyilatkozatával összhangban van az a felelete, melyet a bizottság ama kérdésére adott, hogy melyik kor a legalkalmasabb a fizikai tanulmányok megkezdésére: "Úgy hiszem, mondá Faraday, hogy e kérdésre csak több évi tapasztalat után lehet felelni. Részemről csak annyit mondhatok, hogy az ifjuság számára karácsonykor tartott előadásaim alkalmával sohasem találtam olyan gyermeket, mely nagyon fiatal lett volna arra, hogy azt, mit neki mondottam, meg ne értse. Közülök sokan az előadás után oly kérdéseket intéztek hozzám, melyek mutatták, hogy a dolgot értették." "A természettudományok tanúlmányát, mondá még Faraday, a szellem pompás iskolájának tartom. Ama törvények mellett, melyeknek a teremtő minden teremtett lényt alávetett, s az anyagnak és az anyag erőinek egysége és változhatatlansága mellett az értelem nevelésére jobb iskola nem lehetséges."[666]

1866 telén Faraday testi ereje teljes fogyatékán volt. Csak a Holtz-féle elektromos gép iránt tanúsított élénk érdeklődést, az utolsót azok közül, melyeket eredményekben gazdag életében oly sokszor tanúsított. A következő év tavaszán teljesen elgyengült, közbe-közbe félre beszélt; a végkimerülés még ugyanazon tavaszon állott be.

Faraday 1867 aug. 25-én, Hampton-Court-ben 76 éves korában halt meg. Életének legszebb emléket barátja, John Tyndall állított biografiájával.

517

ROBERT MAYER

A következőkben meg fogjuk ismertetni életét s műveit annak a férfiúnak, ki a fizikának legfontosabb és legáltalánosabb elvét állította föl, kinek eszméi által több-kevesebb öntudatossággal már évszázadok óta kutatott igazság testesűlt meg.

Egy oly törvénynek a fölkeresése, melynek szigora alól egy természeti tüneményt sem lehet kivonni, a legméltóbb tárgya lehetett az olyan tudománynak, mint a milyen a fizika. Hogy ez a tárgy, mely most, miután feltaláltatott, olyan nagyon egyszerűnek látszik: mégis egyike volt a legnehezebbeknek, arról meggyőzően tanúskodik az a körülmény, hogy feltalálása csak a fizika egyes ágainak nagy kifejlődése után sikerült, hogy e találmányt a tünemények benső összefüggését kimutató experimentális és raczionális búvárlatok nagyszámú specziális eredményeinek kellett megelőzniök.

Az erő megmaradása elvének felállítása a Mayer halhatatlan érdeme. Ez az elv, mely nem csupán a fizikára, hanem a természettudományok valamennyi ágára új fényt vala derítendő, egyike a legnagyobb tényeknek, melyekkel a fizika Galilei óta gazdagodott, mert míg egyrészt ezen elv által az ismert tények elvies jelentősségű törvényei általános igazságnak alárendelt, de egymással - épen ez általános igazság következményei által - szorosan összefüggő tagjaivá lettek, másrészt ez az elv maga is a specziális búvárlatok új mezejét

518

nyitotta meg, oly mezejét, mely emez alapigazság nélkül, mint a föltétlen kiinduló pont nélkül, eddig sem vala, s ezután sem lett volna átkutatható. A Mayer megnyitotta mezőnek teljes megmívelése még sok nemzedék munkáját fogja igénybe venni.

Az ily nagy dolgok létrehozás-módja rendesen megfelel a tárgy fontosságának. Valóban, a Mayer elvének szülője oly igazság volt, mely egymagában elegendő volt arra, hogy a fizika egyik ágában korszakot alkotott légyen. A hő mechanikai egyenértékének feltalálása volt a Mayer-féle elv igazolásának talpköve. Azt, a mit az általános elv a raczionalitás szempontjából az igazolásra igényelt, szintén Mayer találta föl, még pedig oly tényben, mely egymagában véve új tudományt alapított. Mindazonáltal a hő mechanikai egyenértéke maga nem volt az elv általános képviselője, sőt ellenkezőleg, mint igazoló tény annak egyszerű logikai következménye volt, mert a mint látni fogjuk, Mayer egészen általános konczepczióból indult ki s csak ennek alkalmazásával mint következményt állította föl a hő mechanikai egyenértékének tételét, bár másrészt az is igaz, hogy a hőnek a többi természeti erőhöz való közvetetlen viszonya volt az, a mi az általános konczepczióra legközelebbi alkalmat adott.

Azon férfiúnak élete, ki a természettudományokat ily nagy ténynyel gazdagította, bizonyára nagy érdekű volna még akkor is, ha külső eseményekben még oly szegény volna is. De Mayer életét nem csupán a tudományos nagy eredmények teszik érdekessé, hanem még a külső viszontagságok is, melyek az újabb kultura-viszonyoknak meglepő, még pedig nem örvendetesen meglepő képét tárják föl. Mayer külső életében egyetlen egy kiváló mozzanat van, de ez az egy mozzanat szellemi életével s műveivel a legszorosabban összefügg; ez a kapcsolat azt mutatja, hogy ha az úttörő szellemek üldözéseinek kelletlen tanúi akarunk lenni, korántsem kell a Galilei vagy épen a Roger Baco koráig visszamennünk; továbbá mutatja, hogy

519

az igazi érdemnek, persze egészen más motivumokból mint a Galilei korában vagy általában a régibb időkben, még a "fölvilágosodás századában" is keserű méltatlanságokkal kell megküzdenie.

I.
Mayer ifjúsága; tanulmányai s ezek irányzata. - Orvosi pályája. - Utazása Jáva szigetére.

Julius Robert Mayer 1814 novemb. 25-én Heilbronnban, a würtembergi királyságban született. Atyja a természettudományokban, különösen pedig a chemiában jártas gyógyszerész volt.

Robert a heilbronni gimnáziumba járt, de az oktatás-rendszer követelményeinek nem igen tett eleget, mert a görög és latin nyelv egyáltalában nem volt ínyére; mivel pedig a fősúly ezekre a tárgyakra volt fektetve s a gimnáziális felfogás minden képességet a szellemnek a grammatikai kaptafához való idomíthatósága szerint osztályozott, Robert hivatalból a rossz tanulók között maradt. A gimnázium épen nem volt alkalmas arra, hogy Robert szellemét abba az irányba terelje, melyben később leghíresebb munkáját végrehajtotta, s bízvást elkallódhatott volna, ha a házi nevelés a gimnáziális félszegségeket nem kompenzálja. Robert-et, valamint Frigyes nevű hat évvel idősebb bátyját, atyja által vezette be a modern chemiába, s hogy ez a házilag kezelt tudományos nevelés semmi kívánni valót nem hagyott, erről élő tanúságot tesz az a körülmény, hogy Robert még későbbi éveiben is chemiai dolgokban bátyja ismereteihez folyamodott, s a kellő fölvilágosítást mindig föllelte.

Mielőtt egyetemi tanulmányait megkezdette volna, három évet a schönthali theologiai szemináriumban töltött. Mindamellett hogy az itt uralkodó rendszer szellemi irányzatának még kevésbbé felelt meg, bizonyos tekintetben mégis döntő

520

befolyással volt: itt fogamzott meg benne a vallásos elvekre fektetett világnézlet, mely későbbi elhagyatottsága és üldözései közepette mindinkább erősödő gyökereket vert, tudományos tevékenységére pedig csakis korlátozó befolyással volt. De ez a szellemi látókört mód nélkül megszorító szemináriumi oktatás még sem volt képes Mayer szellemének mozgékonyságát fékezni s Mayer az érettségi vizsgálat letétele után oly pályát választott; melyen a természettudományok iránt való hajlamainak elég tágas tere nyílott: 1832-ben a tübingai egyetem orvosi fakultásába iratkozott be. Itt nyolcz féléven át kizárólag az orvosi tudományokkal foglalkozott; a filozófiai kurzusokkal mentül kevesebbet törődött s a fizikát csak futólagosan hallgatta; mivel pedig nem volt az a természete, hogy az olyan ismereteket, melyeket legbiztosabban a természet szemléletéből és kísérleti úton lehet elsajátítani, a könyvekből merítse, inkább a tanulmányozandó tárgyak közvetetlen szemléletébe merült el. Ez az eljárás őt önállóságra szoktatta s arra képesítette, hogy spekuláczióit az iskoláztatással kisebb-nagyobb mértékben mindig együttjáró elméleti korlátok nélkül a tünemények közvetetlen szemléletére fektethesse. Valóban, nagy fölfedezésének kiinduló pontja egy önmaga tette fiziológiai észlelet volt, melyet a hő mechanikai egyenértékével összefüggésbe hozni csakis önálló gondolkodása segítségével tudhatott. Mayer az ő czéljaira nézve a mathematikát csak eszköznek tekinté s csak később, a gyakorlati szükségtől kényszeríttetve, tanulmányozta magán úton a felsőbb kalkulus elemeit.

Mayer-nek egyetemi tanulmányai egy évi megszakítást szenvedtek, minek oka egy konzilium abeundi volt. Mayer egy burschenschaft élén állott; mivel pedig az efféle egyesületek, mint politikai szempontból veszélyesek üldöztettek, veszélyes pozicziónak tette ki magát. Hogy mi adott a Mayer eltávolítására legközelebbi alkalmat, ezt jelenleg már nehéz volna kitudni; tény az, hogy Mayer a konziliumot megelőzőleg karczerbe vettetett, melyből azonban már a büntetés idejének letelte előtt

521

kiszabadúlt, mert a rajta elkövetett igazságtalanság tudatában a passzív daczoláshoz folyamodott: nem vett magához táplálékot, és így végre ki kellett ereszteni. Mayer Münchenben és Bécsben folytatta tanulmányait, de 1838-ban engedélyt kapott, hogy Tübingába visszatérhessen s az orvosi diplomát hazájában szerezhesse meg.

A fiatal orvos szülővárosában telepedett le, hogy itt mint gyakorló orvos működjék; de mivel atyja azt óhajtotta, hogy bővebb ismeretek szerzése végett a nagyvilágban körülnézzen (miként ezt fiatal korában ő maga is tette), nagyobb utazásra szánta el magát.[667] Az erre szolgáló alkalmat a hollandiaknál könnyen megtalálhatta; 1839-ben egy magántulajdonosnak kereskedelmi hajóján hajóorvosi minőségben Rotterdamból elindulva, Jáva szigetére utazott.

Könnyen érthető, hogy ez a nagy út a természet közvetetlen szemlélete iránt fogékony Mayer-nek szellemére nem maradhatott tartós befolyás nélkül. Mintegy négy hónapig tartó utazása alatt ideje volt a természet tüneményeinek rendkívüli változatosságában gyönyörködni. Magányában nem is tehetett volna egyebet, mert a hajón senki sem betegedett meg, szórakozása pedig nem volt. Mindazonáltal nem a nagy természet szemlélete volt az, mi őt a termékeny spekulácziók útjára terelte, hanem Jáva szigetére megérkezve, orvosi kötelességeinek teljesítése közben jött azokra a gondolatokra, melyek bővebb kifejtése őt a természet egyik legnagyobb törvényének felállítására vezette.

Minthogy mindig nagyon érdekes ismerni azt a forrást,

522

melyből valamely nagy igazság fakad, nem mulaszthatjuk el, hogy eszméinek keletkezését ne idézzük.[668]

"1840 nyarán, mondja Mayer, a Jáva szigetére újonnan megérkezett európaiakon végrehajtott érvágásoknál azt tapasztaltam, hogy a kar vénájából eresztett vérnek majdnem kivétel nélkül föltünően vörös színe volt."

"Ez a jelenség magára vonta teljes figyelmemet. Kiindulván a Lavoisier égés-elméletéből, mely az állati hőt égés-folyamatnak tulajdonítja, azt a kettős színváltozást, melyet a vér a kicsiny és a nagy körfutás hajszáledényeiben szenved, úgy tekintettem, mint a vérrel végbemenő oxidácziónak érzékileg észrevehető jelét, látható reflexusát. Az emberi test állandó mérsékletének megtartására kell, hogy annak hőfejlesztése a hő veszteségével, tehát a környező médium mérsékletével is szükségképen bizonyos értékviszonyban álljon s ennélfogva kell, hogy mind a hőtermelés és az oxidáczió-folyamat, mind pedig mind a két vérnemnek színkülönbsége a forró égöv alatt egészben véve kisebb legyen mint a hidegebb vidékeken."[669]

Mayer ezután a fiziológia ismeretes tényeiből kiindúlva, a táplálkozás eredményét szintén a test által elhasznált alkotórészek pótlásában és a hőfejlesztésben látja. Ez utóbbi ismét kétféle lehet: vagy az állati testben közvetetlenűl fejlesztett s ezután a környezetnek átadott hő, vagy pedig a test által mechanikai úton, például surlódás által közvetve fejlesztett hő. Mármost azt kell tudni, "vajjon egyedül a közvetetlenül fejlesztett hőt, vagy pedig a közvetetlen és a közvetett úton fejlesz-

523

tett hőmennyiségek összegét kell-e az égés-folyamatnak felróni?"[670]

E kérdésre a feleletet Mayer az égés-elmélet amaz alaptételében találta, mely szerint bizonyos anyag elégetésénél keletkező hőmennyiség változatlan, azaz az égést kísérő körülményektől független nagyság, tehát a tüzelő anyagok chémiai hatásának nagysága az életfolyamat által sem szenvedhet váltózást, vagyis az élő organizmus hőt semmiből nem teremthet. Ha pedig maga az organizmus hőt nem teremthet, akkor az sem tehető föl, hogy az organizmus termelte hő a chémiai hatásnál nagyobb lehetne; tehát az organizmus fejlesztette összes hőmennyiség az égés-folyamat hatásával egyenlő.

"Ebből mármost ép oly szükségképen következik, hogy az élő test fejlesztette mechanikai hőnek az erre fordított munkával változatlan értékviszonyban kell lennie. Mert ha például a hőtermelésre szolgáló mechanikai készülékek különböző szerkezetéhez képest és változatlan organikus égés-folyamat mellett ugyanazon munkával különböző hőmennyiségeket lehetne kapni, akkor ugyanazon anyagfogyasztás mellett a termelt hőmennyiség hol nagyobb, hol kisebb lenne, a mi a föltétellel ellenkezik. Minthogy pedig az állati test mechanikai munkája és más anorganikus munkafajok között qualitatív különbség nincs, következik, hogy a hő és a munka között fönnálló változatlan értékviszony a fiziológiai égés-elméletnek posztulátuma."

"Miután általánosságban a jelzettem irányban haladtam, mondja tovább Mayer, főfigyelmemet végtére is a mozgás és a hő között fönnálló fizikai összefüggésre kellett fordítanom."[671]

Mayer előadásából világosan kitűnik tehát, hogy őt a mechanikai egyenérték feltalálására, legalább közvetetlenűl, nem a raczionális mechanika elvei, sem pedig a hő mibenlétére vonatkozó régibb hipothézisek vagy kísérletek, hanem pusztán

524

a fiziológiai égés-elméletnek az állati test kifejtette munkára való alkalmazása vezette.

Mayer azonnal fölismerte következtetéseinek rendkívüli jelentősségét. A hő mechanikai egyenértékének létezéséről meggyőződvén, most még csak ezt az egyenértéket kellett kiszámítania. Az elmélet fővonásaiban készen volt, csak a részleteket kellett még kidolgozni. Mayer azon volt, hogy hazájába minél előbb visszatérhessen, mert Jávában nem rendelkezett munkája véghezvitelére megkívántató adatokkal. Négy havi keletindiai tartózkodás után visszament szülőföldjére, melytől, az utazást beleértve, egy évig volt távol.

II.
A hő mechanikai egyenértéke.

Mivel Mayer további életviszonyai amúgyis szorosan összefüggnek tudományos munkálkodásával, amazok elbeszélését egyelőre félbeszakítjuk s először szellemi tevékenységét fogjuk ismertetni. Mayer visszatérése után nemsokára abba a helyzetbe jutott, hogy elmélkedéseinek gyümölcsét teljesen megérlelje s az általa felállított igazságot a természettudományoknak valamennyi ágára alkalmazza. Legfontosabb iratai, melyek az elmélet s az alkalmazás főpontjait már magukban foglalják, az 1842-től 1848-ig terjedő rövid időközben jelentek meg.

Mayer 1842-ben a Wöhler és Liebig által kiadott Annalen der Chemie und Pharmacie czímű folyóirat májusi füzetében (XLII. köt. p. 233) tette közzé Bemerkungen über die Kräfte der unbelebten Natur czímű első értekezését, mivel ez a Poggendorff évkönyveinek szerkesztősége részéről, mint a közzétételre nem méltó, megelőzőleg visszautasíttatott. Így esett meg, hogy a jóakarói iránt mindig hálás Mayer-nek később különös köszönetét kellett kifejeznie Liebig-nek, hogy "igény-

525

telen" munkájának egy tekintélyes szakközlönyben helyet juttatott![672]

Az említettük rövid értekezés, mely záradékúl már a hő mechanikai egyenértékét kifejező számot is előterjeszti, magában foglalja Mayer-nek az erők elpusztíthatatlanságára vonatkozó alapgondolatait a hozzátartozó erőformulázással együtt. A dolog természete kívánja meg, hogy először az értekezés elvi oldalával foglalkozzunk.

Mayer értekezésének czélja, mint a szerző maga mondja, az, hogy megpróbáljon megfelelni ama kérdésre, hogy mit értünk erők alatt s hogy ezek egymással miképen függnek össze; Mayer arra törekszik, hogy az erő fogalmát ép oly szabatossá tegye mint az anyagét.

"Az erők okok; ennélfogva azokra a következő alapelvet alkalmazhatjuk: causa aequat effectum. Ha valamely c oknak hatása e, akkor c = e; ha ismét e oka az f-nek, akkor e = f, és így tovább c = e = f = c. Az okok és hatások lánczolatában, miként ez valamely egyenlet természetéből kitűnik, valamely tag vagy valamely tagnak része soha sem válhatik zérussá. Valamennyi oknak ezt az első alaptulajdonságát elpusztíthatatlanságuknak nevezzük."[673]

Mayer evvel meghatározta az erők első főtulajdonságát; mármost abból, hogy ugyanazok az okok más okokká átalakúlhatnak, az következik, hogy azok különféle alakokat vehetnek föl, minélfogva Mayer az erőket elpusztíthatatlan, átváltozó (wandelbar) és az anyaggal való ellentét kedvéért imponderabilis objektumoknak nevezi.

Az imént előrebocsátottakat Mayer a következőképen értelmezi: "Bizonyos ok, mely valamely tehernek fölemelését eredményezi, erő; tehát a hatása, a fölemelt teher, szintén erő; mit általánosabban így fejezhetünk ki: súlyos tárgyak térbeli kü-

526

lönbsége erő

; mivel ez az erő a test esését eredményezi, esés-erőnek nevezzük. Az esés-erő és az esés, vagy még általánosabban, az esés-erő és a mozgás erők, melyek úgy vannak egymáshoz mint ok és hatás; erők, melyek egymásba átmennek, ugyanannak a tárgynak különböző két tüneményformája.

Például: a földön nyugvó teher nem erő; sem a mozgásnak, sem pedig valamely más teher fölemelésének nem oka, de ezzé válik abban a mértékben, melyben azt a földről fölemeljük; az ok, vagyis a teher távolsága a földtől, és a hatás, vagyis a létrehozott mozgásmennyiség, mint ezt a mechanika tanítja, állandó egyenletben vannak."[674]

Látni való, hogy Mayer szerint az erőnek csak a térrel kapcsolatban van határozott értelme; hogy valamely test essék, oda nem elég a nehézség, hanem megkívántatik, hogy az előbb fölemeltessék, tehát az esést nem tulajdoníthatjuk magának a nehézségnek.

A mechanika megállapítja az esés-erő s az esés között való összefüggést; mi történik mármost akkor, ha az esés-erő átváltozott eséssé, de az esés, vagyis a mozgás, mint erő, megszűnik? Miféle harmadik erővé változik át az esés-erő? Mayer, támaszkodva a közönséges tapasztalásra, különösen pedig a surlódás előidézte hőtüneményekre, az erő harmadik formájául a hőt ismeri föl, de hozzáteszi, hogy az ide vonatkozó tapasztalatoknál különös figyelemmel kell lennünk arra, vajjon a hő pusztán csak a mozgásból keletkezett-e? Ha a test olyan anyagra esnék, mely ütés által fölrobban, akkor a robbanásnál fejlődő hőt bizonyára nem lehet csupán a test mozgásából keletkezettnek tekinteni.

Hogy mily módon történik a mozgásnak hővé való átalakulása, azaz hogy milyen a mozgás és hő között való átmenet, továbbá, hogy milyen a hőnek fizikai konstitucziója, e kérdéseket, mint a dolog hipothézises oldalát, Mayer nem vitatja;

527

de már az első értekezésben is ellene van a hő mozgás-hipothézisének. "A thermikus vibráczió-hipothézis, mondja Mayer, hajlik ugyan ahhoz a tételhez, hogy a hő a mozgásnak hatása, de ezt a kauzális viszonyt egész terjedelemben nem méltatja, hanem a fősúlyt kelletlen (unbehaglich) rezgésekre fekteti. "Sőt a Mayer elmélkedéséből inkább az következik, hogy a mozgás csak akkor alakulhat át hővé, ha a mozgás, legyen az akár egyszerű, akár pedig rezgő (fény, sugárzó hő), mint olyan megszűnik.[675]

Mayer a legtöbb gondot csak arra fordítja, hogy az esés-erő, a mozgás és a hő között való összefüggést világosan föltüntesse. Ha valamely test részecskéit közelebb hozzuk, vagyis a test sűrűségét növeljük, akkor hő fejlődik. A mi a részecskékre és a közöttük levő kicsiny távolságokra áll, Mayer szerint a mérhető távolságokban levő nagy tömegekre is áll. Ha valamely teher a földre esik, a föld térfogata kisebbedik, a keletkező hő e kisebbedéssel összefüggésben van; minden zuhanásnál a hő keletkezése a földtérfogat kisebbedésének rovandó föl. Valamint az esés-erő s a mozgás átalakulhat hővé, épen úgy a hő átalakulhat mozgássá, térfogatnöveléssé és teheremeléssé. Az átalakulások lánczolatát az azóta híressé vált következő hasonlattal világosítja föl: "A lokomotív a hozzája csatolt vonattal lepárló készülékhez hasonlít; a kazán alatt alkalmazott hő átmegy mozgásba s ez ismét a kerekek tengelyén hő alakjában rakódik le. "[676]

A tárgy fontosságától áthatott Mayer mindezeket a fejtegetéseket szükségeseknek tartotta, hogy annál jogosabban föltehesse a kérdést, vajjon mily magasra kell fölemelni bizonyos testet, hogy esés-ereje ugyanakkora súlyú víznek 0°-ról 1°-ra való melegítésével egyenértékű legyen. Mayer a rövid értekezés zárószavában megadja a következő feleletet:

"A felállított tételeket a gázok térfogat- és hőviszonyaira

528

alkalmazván, azt találjuk; hogy valamely gázt sűrítő kénesőoszlopnak sülyedése egyenlő a sűrítés fejlesztette hőmennyiséggel, miből - a levegő állandó nyomás és állandó térfogatra vonatkozó fajheveinek viszonyát 1.421-nek véve - arra jutunk, hogy valamely súlyrésznek körűlbelül 365 cm magasságról való esése ugyanakkora súlyrész víz mérsékletének 0°-ról 1-ra való hevítésének felel meg."[677]

Az egyenértéket kifejező szám tette föl a Mayer eszméire a koronát. Eszméi annyira találóak s érvelései oly meggyőzőek, hogy azok helyességében nem lehet kételkedni, de ama szám nélkül az egész elmélkedésnek igazán exakt jelleme alig lett volna, s ama szám nélkül "az erők egységéről és megmaradásáról még évszázadokon át lehetett volna vitatkozni, a nélkül, hogy valakit véglegesen meg lehetett volna győzni."[678]

Mayer az első értekezésében nem jelölte ki körülményesen azt az utat, melyen e szám birtokába jutott. Három évvel később a Die organische Bewegung in ihrem Zusammenhange mit dem Stofwechsel czímű iratában,[679] melyet főmunkájának kell tekintenünk, az egész levezetést közzétette.

Mayer a feladat megfejtése végett kiszámítja azt a hőt, mely megköttetik, midőn valamely gáz nyomás alatt terjed ki; e közben a gázt olyan gépnek tekinti, mely a vele közlött hőnek egy részét a külső nyomás legyőzésére, tehát munkának végrehajtására fordítja. Mayer levezetése rövid, egyszerű és világos; a tárgy alapvető természetére való tekintetből azt e helyen változatlanúl közöljük.

"Legyen x az a hő, melyet valamely gáz fölvesz, ha állandó térfogat mellett t°-ra hevítjük, x+y pedig az a hő, melyet a gáz állandó nyomás mellett ugyanakkora mérsékletnövelésre kíván meg; legyen továbbá P az utóbbi esetben fölemelt súly, h pedig ennek magassága, akkor y = P×h."

529

"Egy köbcentiméternyi levegő 0.76 m barométeres nyomásnál 0.0013 grammot nyom; ha a levegőt állandó nyomásnál 1°C-ra hevítjük, térfogatának 1/274 részével terjed ki s ennélfogva 1 □cm alappal s 76 cm magassággal bíró kénesőoszlopot 1/274 centiméternyi magasságra emel föl."

"Ez oszlop súlya 1033 gramm. A légköri levegőnek fajheve állandó nyomásnál, a vizét 1-nek véve, Delaroche és Bérard szerint 0.267; ennélfogva az a hőmennyiség, melyet a mi köbcentiméternyi levegőnk fölvesz, hogy állandó nyomásnál 0°-ról 1°-ra jusson, egyenlő avval a hővel, mely 0.0013×0.267, vagyis 0.000347 gramm vizet egy fokra hevít. Dulong szerint, kit e tekintetben a fizikusok többsége követ, az a hőmennyiség, melyet a levegő állandó térfogatnál vesz föl, úgy viszonylik az állandó nyomásnál fölvetthez, mint 1:1.421-hez; e szerint számítva az a hőmennyiség, mely a mi köbcentiméter levegőnket állandó térfogatnál 1°-ra hevíti föl = 0.000347/1.421 = 0.000244. Következésképen az (x+y)-x különbség, vagyis y = 0.000347-0.000244 = 0.000103 lesz az a hő, mely által a P=1033 grammnyi súly h=1/274 cm magasságra emeltetett. E számok redukcziója után azt találjuk, hogy 1 foknyi hő[680] = 1 grammnak fölemelése 367 m magasságra."[681]

E számítás helyessége a körül fordul meg, hogy ez az y hőmennyiség tisztán és egészen a P súly fölemelésére fordíttatik-e. E föltétellel Mayer egészen tisztában volt, mert, mint említettük, Mayer különösen kiemelte, hogy általában figyelemmel kell lenni arra, vajjon az átalakulásnál a hő pusztán csak mozgásból, s fordítva is, a mozgás pusztán csak hőből keletkezik-e; a mi pedig különösen a gázok közvetítette átalakulást illeti, e tekintetben támaszkodott a Gay-Lussac

530

s a Dulong kísérleteire. Gay-Lussac a levegőt ballonból ugyanakkora légüres ballonba hagyta áramlani; a kiegyenlődött gáztömeg mérséklete végtére épen akkora volt mint az eredetié, mi világosan mutatja, hogy ha a gáz nyomás legyőzése nélkül terjed ki, hőt nem fogyaszt, vagy legalább a gázmolekulák szétszórására rendkívül csekély erő kell.[682] Dulong pedig megmutatta, hogy a gázok összenyomásánál a nyomásnak megfelelő hő válik szabaddá, miből következik, hogy ha maga a gáz győz le bizonyos nyomást, akkor a nyomásnak megfelelő hőmennyiség fogyasztatik el.

A hő mechanikai egyenértékét kifejező föntebbi szám nem pontos, de magától értetődik, hogy az a körülmény, melynél fogva Mayer első dolgozataiban csak a kevésbbé pontos kísérletekkel meghatározott számértékeket (nevezetesen a Delaroche és Bérard-ét) használhatta, a dolog érdemén mit sem változtat.

III.
Mayer elveinek bővebb kifejtése és alkalmazása a természettudományok különféle ágaira.

Mayer meg lévén győződve elvei helyességéről s a számbeli meghatározás által arra képesíttetvén, hogy elmélkedéseit exakt alapra fektethesse, azon volt, hogy az új természettörvényt minden irányban kifejtse s a természettudományok különféle ágaira alkalmazza.

Mayer-nek eme tevékenysége által tűnt ki csak igazán az új törvény rendkívüli értéke. A különállóknak látszó egyes tények szoros kapcsolatba léptek, a természetnek valamennyi tüneménye harmóniás egészszé olvadt össze. Bár Mayer az általa megvitatott kérdések mindegyikét nem fejtette meg az utolsó részletekig, annyi mégis kitűnt, hogy számos kérdés, melyek megfejtésének a természettudományokra nézve első-

531

rendű fontossága van, észszerűen csak az új természettörvény szigorú figyelembe vételével fejthető meg.

Mint már említettük, Mayer Die organische Bewegung czímű iratát 1845-ben tette közzé. Hogy eszméi első értekezésének közzététele óta lefolyt három év alatt nem törtek utat, ez már onnét is kitűnik, hogy az imént nevezett munkájának közzétételét a tudományos folyóiratok megtagadták, minélfogva Mayer azt saját költségén nyomatta ki. Mayer iratának tartalma sokkal többet nyújt, mint a mennyit a czíme igér, mert az iratban az új irány következményeit a természeti erők egész sorozatára kiterjeszté s általában érintve van benne mindazoknak a kérdéseknek lényege, melyeket később tüzetesebben megvitatott. Mayer törekvéseit világosan jelezi a következő szavaival:

"A mit a chémia az anyagra vonatkozólag tesz, ugyanazt kell a fizikának az erőre vonatkozólag tennie. Az erőnek a különféle formáiban való megismerése s metamorfózisai föltételeinek kipuhatolása az egyedüli feladata a fizikának, mert valamely erőnek teremtése vagy megsemmisítése az emberi gondolkodás és tevékenység körén kívül fekszik. Hogy a nagyszámú chemiai elemnek egymássá való átalakítása s csekély számú elemre vagy épen valamelyes ősanyagra való visszavezetése valaha sikerülni fog-e, ez több mint kétséges. De ugyanez a mozgás okaira nézve nem áll. A priori bebizonyítható s a tapasztalással mindenütt igazolható, hogy a különféle erők egymássá átalakíthatók. A valóságban csak egyetlen egy erő van. Örök változásban kering az, a holt természetben épen úgy mint az élőben. Az erő formaváltozásai nélkül sem ott, sem itt nincs tünemény."[683]

Miután Mayer a mozgást mint erőt és az esés-erőt ismételve értelmezi, áttér a harmadik erőnek, a hőnek, s az ezen erő létesítette hatásoknak tüzetesebb ismertetésére. Megmutatja,

532

hogy a gőzgépek kazánja alatt elégetett szén hevének még a legjobb esetben is csak 5-6 perczentje alakúl át sikeres munkává, holott az ágyúknál a puskapor szenének már 9 perczentje idézi elő a mechanikai hatást. Hogy az utóbbi esetben a hő egy része csakugyan mechanikai erővé alakul át, erről tanúskodik az a tapasztalat, mely szerint az éles töltéssel kisütött ágyú kevésbbé melegszik meg mint a vakon töltött.[684] Ezután kimutatja, hogy állandó erő, azaz olyan erő, mely hatást gyakorolna a nélkül, hogy fogyatkoznék, nincs. Úgy látszik, hogy a nehézség-erő kivétel, mert mindamellett hogy Newton figyelmeztette a fizikusokat, hogy a nehézség nem fizikai, hanem mathematikai ok (Phil. nat. I. def. VIII.), Newton követői mégis a nehézség-erőt vagy a gyorsulás okát egyszersmind a mozgás okának tekintették, tehát a mozgást erőfogyasztás nélkül keletkeztették, vagyis a kisebb magasságokból való mozgást valamely állandó erő hatásának tekintették. Mayer kikel e felfogás ellen, mert ha az erő állandó volna, avval tetszésszerinti nagyságú sebességet lehetne előidézni, holott annak a sebességnek, melyet a földre eső valamely test elérhet, maximuma (12,000 m) van, mely maximális sebességből kiszámíthatjuk, hogy az összes esés-erőnek hányadrésze fogyasztatott el akkor, midőn a test korlátlan távolságból bizonyos távolságig esett; ha például valamely test korlátlan távolságból a földfelülettől számított 15 lábnyi távolságra esett, az összes esés-erőnek csak 1/1300000 része marad hátra, mely csekély rész szintén csak az aránylag csekély 30 lábnyi sebességet idézheti elő. A szabad esés tehát nem kivétel amaz axiómás tétel alól, hogy mozgás csakis erőfogyasztás árán hozható létre.

A fizikai erő negyedik formájának Mayer az elektromosságot tekinti s ezt az erőt az általános törvénynek azonnal alárendeli: a dörzsölésbeli s a megosztásbeli elektromosság csakis

533

valamely mechanikai hatásnak fogyasztásával idézhető elő. Példa gyanánt az elektrofort hozza föl. Föltéve, hogy az elektrofor fedőjének súlyát le-fölmozgása közben valamely teherrel ellensúlyozzuk, a surlódást stb. nem tekintve, a fedőt minden mechanikai hatás kifejtése nélkül le-fölmozgathatjuk, akár elektromos a gyántalepény, akár nem, de csakis avval a föltétellel, hogy a fedőtől elektromos hatásokat el nem vonunk. Ha a lepény elektromos, akkor a lefelé mozgó fedőt vonzza, tehát mechanikai hatást kapunk, minélfogva a fölemelésnél e hatásnak megfelelő erőt kell fogyasztanunk. Mivel pedig a kapott hatás épen akkora mint a vesztett, egészben véve mechanikai hatást még sem kell kifejtenünk. Midőn a fedő a lepényen van, attól bizonyos elektromos hatást vonhatunk el, de ez által a vonzás még nagyobb lett, tehát a fedő fölemelésére még nagyobb ellensúly kell, azaz most már kell mechanikai hatást kifejtenünk. A fölemelt fedőtől újra elvonhatunk elektromosságot s mivel ezt a műveletet számtalanszor ismételhetjük a nélkül, hogy a lepény elektromosságából valamit veszítene, de másrészről a kapott elektromosságok semmiből nem keletkezhettek s a fölemelésnél elfogyasztott erők sem válhattak semmivé, nyilván való, hogy a kapott elektromosságok a fogyasztott mechanikai hatásokból keletkeztek.

A dörzsölésbeli elektromosság is mechanikai hatásból keletkezik, mert az illető testek az érintkezés által elektromosakká lesznek, tehát egymáshoz tapadnak; ha mármost elektromos hatásokat akarunk kapni, a testeket szét kell választanunk, e czélra pedig bizonyos erő fogyasztandó el. Valamint az éles töltésű ágyú a vakon töltöttnél kevésbbé melegszik meg, úgy a surlódásnál is kisebb a hőfejlődés akkor, midőn a surlódás elektromosságfejlődéssel jár. A mágnesség tüneményei az elektromosságéinak teljesen megfelelnek.

Az ötödik erő a chémiai különlétel ereje. Mayer ezt az erőt ilyen formán értelmezi: Valamint a tömegnek térbeli távollétele, különös esetben pedig a földtől való távollétele erő, s valamint

534

ez az erő először mozgássá alakulván át, végre hővé alakulhat át, épen úgy bizonyos anyagoknak chémiai egyesülése hőt termel, tehát ez anyagok szétválasztottsága vagy különlétele szintén erő. Ha 1 gramm szén 2.6 gramm oxigénnel egyesül, ez az egyesülés körülbelül 1/2 gramm tömegű bármely testnek a földdel való egyesülésével egyenlő, mert az első esetben 8500, az utóbbiban pedig (midőn 1/2 gramm tömeg korlátlan távolságból esik a földre) 7400 hőegység keletkezik.

Hasonló példák után Mayer a földi anyagok köréből áttér a világegyetemre. A Föld 93,700 lábnyi középsebességgel mozog; ha e mozgást szén elégetésével kellene létrehozni, akkor a Föld súlyánál 13-szor akkora súlyú szenet kellene elégetni; az így keletkező hő ismét elegendő volna, hogy a Föld súlyával egyenlő súlyú vizet 110,000°-ra hevítsen. Ha ellenben a Földdel egyenlő súlyú tömeg a Nap fölületén feküdnék, akkor, hogy e súly abba a távolságba emeltessék, melyben a Föld jelenleg van, s hogy itt 93,700 lábnyi sebességet kapjon, még 429-szer akkora erő kívántatnék meg, vagyis a Földnél 5557-szer akkora súlyú széntömeg volna elégetendő.

Az a körülmény, hogy egyrészről a chémiai erők ilyen hatások előidézésére elégtelenek, másrészről pedig, hogy az égitestek mozgásának hővé való átalakulása oly gazdag hőforrást képviselne, a milyent chémiai úton alig lehetne előállítani, megérlelte Mayer-ben a Nap hevéről alkotott meteoros elméletet, melyet három évvel később Beiträge zur Dynamik des Himmels czímű művében tüzetesen kifejtett.

Valamint a chemiai különlétel, úgy bizonyos esetekben a chemiai összetétel is képviselhet erőt, mert némelykor, mint például a chlornitrogénnél, a felbomlás hő és mechanikai hatások fejlesztésével jár. Csakhogy az ilyen vegyületek soha sem keletkeznek egyedül, hanem mindig kapcsolatban oly chemiai folyamokkal, melyek hőt fejlesztenek s e hő egy része átmegy az explodáló vegyületbe. Mayer ezt az esetet is egy elmés analógiával világosítja föl: valamint a fölemelt teher erő, épen úgy

535

lehet a Föld színén fekvő teher is erő, ha bizonyos mechanikai hatás felhasználásával egy erős rúgót szorít össze, mely rúgó az ellenállás eltávolítása után a testet ismét fölvetheti. Csakhogy a vegyületnél a rúgót s az ellenállást nem ismerjük, mert a szabaddá váló chlórnak és nitrogénnek rugalmassága a rúgó feszültségéhez nem hasonlítható, a mennyiben ez a rugalmasság a felbomlásnál keletkező erőnek nem oka, hanem eredménye.

Mayer a chemiai erőt szoros kapcsolatba hozza az elektromos árammal. Az érintkező fémek elektromosakká válnak s az elektromosságok szétválasztására mechanikai erő kell. Az elektromos oszlopban a mechanikai erőt a chemiai erő helyettesíti s az oszlop hatásai a chemiai különlétel árán jönnek létre. "Az emeltyű segítségével, mondja Mayer, egy adott esés-erőt átváltoztathatunk egy másik esés-erővé; feláldozunk bizonyos térbeli távolságot, hogy egy másik ilyen távolságot kapjunk. A chemikusnak bámulatra méltó emeltyűje a galván-telep; a hő és a mechanikai hatások fejlesztése, a redukczió tüneményei, melyeket a galván-telep hatásaiként látunk föllépni, eredetüket bizonyos erőfogyasztásnak, a fém és az oxigén, a sav és a só között való távolság elfogyasztásának köszönhetik."[685] Látni való, hogy a telep fizikai elmélete csak a Mayer elvei által válhatott észszerűvé; ezek által a chemiai és az érintkezési elmélet között való versengés az utóbbinak javára véglegesen eldőlt.

Az eddigiekben ismertetett taglalások után Mayer elmélkedései foglalatjaként felállítja az erők schémáját, mely az ismertetett öt erőt, úgymint az esés-erőt, a mozgást, a hőt, a mágnességet és elektromosságot, végre a chémiai különlételt foglalja magában. Mayer az ismeretes erők mindegyikét ez öt erő csoportjába osztja be. A mozgást ismét két csoportra, az egyszerű s a rezgő mozgások csoportjára osztja; a hőt, a mágnességet s az elektromosságot (az árammal együtt) az úgynevezett imponderábiliák közé számítja s ezen kívül az áramló

536

elektromosságot s a chemiai különlételt (az együttlétellel) általában chémiai erőnek nevezi.

A további feladat mármost abban áll, hogy az öt erőnek lehető huszonöt átalakulása kísérletek által bebizonyíttassék.

Mayer előterjeszti a huszonöt esetnek megfelelő legfontosabb átalakulásokat, de ezek közé a közvetett átalakulásokat is beszámítja.

A Mayer-féle erőket jelenleg más, de a Mayer-étől csak alakilag különböző rendszer szerint szokták felosztani. Már a Mayer rendszerében is a mechanikai elv az irányadó, s a későbbi fizikusok a mechanikai elvet még inkább előtérbe tolták. A Mayer-féle erőket jelenleg a Thomas Young által csak az eleven erőre alkalmazott erély (energia) szóval szokták jelölni, s az erélyfajok száma már nem ötre, hanem nyolczra tétetik. De ez a nagyobb szám korántsem jelenti az erőfajok szaporodását, mert már Mayer-nél is megvolt valamennyi erőfaj, csakhogy az osztályozásban külön szerep nem mindegyiknek jutott. Így például a hő átalakulását mechanikai hatássá a gőzgépben az átalakulás egyik esetéül tünteti föl, a nélkül, hogy külön tekintettel volna arra, hogy a hő egy része, a víz párologtatására fordított hő (rejtett hő) a vízmolekulák különlételének erejévé (a molekulák helyzeti erélyévé) fordíttatik. A mechanikai felfogás a jelenleg divatozó fölosztásban abban kulminál, hogy az erélyek általában helyzeti erélyre (a Mayer-féle esés-erő általánosítása) s mozgás-erélyre osztatnak föl. Mindazonáltal az új fölosztás, mely különösen a hő mozgás-hipothézisét akarja megszilárdítani, a dolog lényegét tekintve, a Mayer-énál többet nem mond. A látható és láthatatlan erélyekre való fölosztásnak pedig épen a mechanikai szempont miatt jelentőssége nincs.

Úgy hiszszük, hogy alig kell külön kiemelnünk, hogy Mayer a hő és az elektromosság anyagiasságát határozottan elvetette. "Nagyon is érezzük, mondja Mayer, hogy meggyökerezett s nagy auktoritások által kanonizált hipothézisekkel keltünk

537

harczra; hogy az imponderabiliákkal Görögország isteneinek utolsó maradványait vetettük ki a fizikából; de tudjuk azt is, hogy a természet a maga egyszerű igazságában nagyobb és pompásabb, mint az emberi kéznek bármely alkotása vagy a teremtett szellemnek minden illuziója."[686]

Mayer-nek második irata eddig tisztán a fizika körében mozog; mindazt, a mit az irat nyomán eddigelé előterjesztettünk, annak czíme nem igérte. A dolgozatnak második, s az előbbeninél jóval terjedelmesebb részében Mayer az alapelvét - ex nihilo nil fit, nil fit ad nihilum - a szerves világra terjeszti ki; alapul felhasználja mindazt, mit a szervetlen természet erőire vonatkozólag az első részben megállapított.

A Mayer fejtegetései a fizikai erők kiapadhatatlan forrásának, a Napnak tevékenységéből indulnak ki. A Nap a földi tevékenységek fentartója; a Nap melege nélkül a Föld a világűrbe kisugárzott melegét nem pótolhatná s teljesen kihülő holt tömeggé merevednék meg; a Nap melege emeli föl a vizeket s ez által előidézi a víz áramlásait; a szél- s a vízi malmok kerekeinek surlódása által előidézett hő abból a rezgő mozgásból ered, melyet a Nap a Földre küld.

A természet a Földet olyan szervezetekkel látta el, melyek a Nap fényét magukhoz ragadják s ezt a természeti erőt más erőnek alakjában egy reservoirban felhalmozzák. E szervezetek a növények.

A fák levelei a levegő szénsavát elnyelik és a Nap fénye segítségével a szénsavat alkotórészeire bontván, az egyik alkotórészt, a szenet, visszatartják. A fák (valamint a többi növény) az anyagot nem teremtik, hanem csak átalakítják.

Másrészről az elfogyasztott napfénynek csak erőformája változott meg, a napfényből a szén és az oxigén chémiai különlétele keletkezett. A növény az elégetésénél ugyanazt a világosságot és hőt, mely a szénsav redukcziójára fordíttatott, hiány

538

nélkül visszaadja; a Föld belsejében levő szén a Nap erejét évezredek óta híven megőrizte. Mivel pedig a tapasztalás azt mutatja, hogy fény nélkül nincs növényi élet, a növények útján előállított chemiai különlétel nem lehet valamely más erőnek, például a hőnek vagy elektromosságnak eredménye, de semmi esetre sem keletkezhetett valamely specziális életerőből. Mayer erélyesen kikel az akkoriban divatos hipothézisek ellen, melyeket az úgynevezett vitálisták hoztak forgalomba s a melyek szerint az állatok s a növények összes életműködése bizonyos életerők eredménye. "Az életerő ilyen hipothézises akcziójának fölvételével minden további kutatásnak eleje vétetik s az exakt tudományok törvényeinek az életjelenségek tanára való alkalmazása lehetetlenné válik; e hipothézis hívei a zabolátlan képzeletjátékok zűrzavarába vezettetnek vissza.... Az életfolyamat alatt mind az anyagnak, mind pedig az erőnek csak átalakulása történik, de az egyiknek vagy másiknak teremtése soha."[687]

A növényekben felhalmozott fizikai erőnek egy része átmegy a velük táplálkozó állatokba. Az élő állat, mely táplálékát vagy közvetetlenűl vagy közvetve, de mindig a növény-országból veszi, elégethető anyagokat vesz magába, hogy ezeket a levegő oxigénjével újra egyesítse, mely folyamattal párhuzamosan halad egy az állati életet jellemző másik folyamat, úgy mint mechanikai hatások és mozgások létesítése, terhek emelése stb.; holott e másik folyamatnak a növények életében csak egészen alárendelt szerepe van.

Mayer arra törekszik, hogy ezt az általános elvet lehetőleg pontos számításokkal tüzetesen megalapítsa. De mivel az állatok táplálkozása által kifejtett hőre vonatkozó elegendő kísérleti adatokkal nem rendelkezett, fejtegetései alapjául a tiszta szén elégetését vette föl.

Dulong szerint 1 gramm szén elégetésével 8558 hőegységet kapunk. E hővel 3,600,000 grammnyi súly 1 m magas-

539

ságra emelhető. Föltéve mármost, hogy egy ló 1 percz alatt 4400 kilogrammot 1 m magasságra emel, akkor a ló e hatás létesítésére 1 percz alatt 1.2 gr., 1 óra alatt 72 gr. s egy nap alatt (egy napra 8 munkaórát számítva) 580 gr. szenet használ föl; az 1/7 lóerejű munkás egy napi munkája 83 gr. szén elégetésének felel meg. Egy tekéző, ha egy 4 kgr. súlyú golyót 10 m sebességgel elhajít, erre a munkára 6 milligramm szenet fordít. Egy ember, ki 72 kgr. súlyú testét 5 m magasságra emeli, e czélra 0.1 gr. szenet fogyaszt, s ha egy 3000 m magas hegyre mászik föl, akkor e munkája - nem számítva a minden egyes lépésnél a rugalmatlan ütközés miatt elveszített mechanikai hatást - 60 gr. szenet igényel.

De az állatok az elfogyasztott tüzelőszert nemcsak mechanikai czélokra használják föl, mert a mechanikai hatásokhoz járul még az állati testben fejlesztett hő. A táplálószerek chemiai ereje tehát két erőnek forrása: a hőnek és a mozgásnak. E két erő összege egyenlő a táplálószerek chemiai erejével; ha az állat kifejtette munkát összegyűjtjük s ezt surlódás útján vagy más módon hővé változtatjuk, s e hőhöz a test által közvetetlenűl fejlesztett hőt adjuk, pontosan megkapjuk a tisztán chémiai folyamatnak megfelelő hőt. Mayer kimutatja, hogy Dulong és Despretz-nek az állati hőre vonatkozó vizsgálatai e következtetést, teljesen megerősítik; továbbá, támaszkodva Boussingault-nak a pihenő s a dolgozó lóra s Liebig-nek a pihenő s a dolgozó emberre vonatkozó kísérleti meghatározásaira, kimutatja, hogy a dolgozó állat fogyasztotta tápláló-szernek többlete valóban megfelel a mozgások létrehozásához megkívántató erőnek, bár ilyenkor a többlet nem fordíttatik csakis a kifejtett munkának fedezésére, hanem a fokozott hőfejlesztésre is.

Mayer iratának többi része közvetetlenül a fiziológiára vonatkozik. Mayer az élet tüneményeit kapcsolatba hozza a fizikai okokkal s az exakt tudományok terén kapott eredményeket a fiziológiai tételek megállapítására használja föl. Követ-

540

keztetései közül mind a tárgy újságára, mind pedig fontosságára nézve első helyen áll az a tétel, hogy "az izom csak az erők átváltoztatására szolgáló eszköz, de nem a hatások létrehozására elfogyasztott anyag."[688] Ha az az ember, ki mechanikai hatások létrehozására naponként 82 gramm szenet fogyaszt és a kinek száraz és elégethető izomanyaga csak 75 kilogrammra rúg, ha ez az ember a hatások létrehozására izmait fogyasztaná, akkor 13 hét múlva izomanyaga teljesen elfogyna. A dedukczió még föltünőbb a szív munkájánál. Az emberi szív napi munkája 49,200 mkgr. = 115,800 hőegység, a mi megfelel 13.5 gr. szén elégetésének. Mivel pedig a szívnek száraz alkotórészei csak 115 grammot nyomnak, a szív, ha a munkájához megkívántató szenet maga szolgáltatná, 9 nap alatt teljesen elfogyna; ha pedig csak a két ventrikulus súlyát hozzuk számításba, akkor ez izomtömegek már 4 nap alatt teljesen elpusztulnának. Mivel pedig az izmoknak e gyors fogyasztásnak megfelelő gyors helyrepótlása a fiziológia tényeivel merőben ellenkezik, nyilván való, hogy a hatások előidézésére szolgáló tüzelőszernek túlnyomó része nem az izomtömegből ered.

Az a kérdés merűl föl tehát, hogy az állati testnek melyik része az, mely a táplálószerek erejét az állati mozgás erejévé közvetíti? Alapos és beható vizsgálatok után Mayer arra az eredményre jut, hogy a testnek ez a része a vér; a hatásképesség nem az izom tömegével, hanem az átkeringő vér tömegével arányos. A vér oxidáczió-folyamatának tűzhelye a véredényrendszer ürege, "de a vér, ez a lassan égő folyadék, az élet lángjának olaja".

A fiziológiának legfontosabb kérdése, az idegek működésével előidézett hatások, észszerűen a Mayer dolgozatában világosíttattak meg először. Az idegek működésével oly hatások idézhetők elő, melyek maguknak az idegeknek munkájával semmi arányban sem állanak. "Az idegrostok, mondja Mayer,

541

s vér metamorfózisára hatalmas befolyással vannak, oly befolyással, mely az oxidáczió erélyét növeli. Mindenki tudja, hogy számos esetben a chemiai akcziót bizonyos anyagok puszta jelenléte tételezi föl a nélkül, hogy a végbemenő változásokban részt vennének. Ha valamely konstatált ténynek okvetetlenül nevet akarunk adni, akkor azt a szerepet, melyet az ilyes folyamatoknál s változatlanúl maradó anyag játszik, érintkező befolyásnak nevezhetnők." Az idegek befolyása Mayer szerint nem lehet valamely specziális erő, mert az erő csupán "valamely mérhető hatással arányos ok;"[689] az idegek olyan formán működnek, mint a szélroham, vagy a madár szárnycsapása, mely a lavina gördülését megindítja s ez által rendkívüli hatásokat szül.

Mayer itt elérkezett az általa felállított természettörvény következményeinek szélső határához; úgy látszik, mintha merész kézzel ő maga akarná széttörni a korlátokat, melyek közé a saját törvénye az exakt gondolkodást szorítja. Mennyit tehetett volna itt Mayer, ha eszméit nem értelmetlen talajba veti, ha szellemi tevékenységét üldözések nem bénítják! E tárgyra élete utolsó éveiben Die Torricellische Leere und über Auslösung 1876. czímű iratában[690] még egyszer visszatért s eszméit még bővebben ki akarta fejteni, de már csak kiinduló pontokat jelölhetett meg.

Nem lehet czélunk, hogy a Mayer fiziológiai fejtegetéseinek elemzésébe tovább bocsátkozzunk. Az eddigiekből is meg lehet ítélni, hogy Die organische Bewegung műve mily roppant nagy haladást jelez a természettudományok történetében. De Mayer eszméinek gazdagsága mindezekkel még nem volt kimerítve. A földi élet körén fölülemelkedve, az új törvényt az ég dinamikájára is alkalmazta.

542

IV.
Az ég dinamikája.

Mayer 1848-ban, tehát már hat évvel legelső értekezésének megjelenése után, fejezte be Beiträge zur Dynamik des Himmels, in populärer Darstellung czímű iratát, melynek, mint valamennyi többi műveinek alapgondolatát, az előbbeni fejezetben ismertettük művében már kifejtette volt.

W. Herschel a Nap kiapadhatatlan hevét "nagy titok"-nak nevezte. S valóban, a Mayer idejéig csakugyan az is volt, mert a hőanyag hipothézisével vagy a rezgés-hipothézissel mit sem lehetett végezni. Minthogy e kérdésnél a hő forrásáról van szó, könnyen érthető, hogy a dolog Mayer figyelmét nagy mértékben vonta magára. Mayer vizsgálatai által a nagy titoknak nevezett dolog nagyságából mit sem veszített ugyan, sőt inkább nyert, de titokszerűségét, ha nem is egészen, de legnagyobb részben elveszítette.

Már mondottuk, hogy Mayer a Föld haladó mozgásának, valamint egy, korlátlan távolságból a Földre hulló tömeg mozgásának hőbeli egyenértékét kiszámította. Az egyenértéket kifejező számok rendkívüli nagysága feltárta előtte annak lehetőségét, hogy a Nap kisugárzott ereje a fölületére hulló meteoroknak hővé átalakuló mozgásával pótoltassék. Ez az alapeszméje a napmelegség meteoros elméletének. Elmélkedései két dologra támaszkodnak: az egyik a hő mechanikai egyenértéke, a másik pedig az égitestekre korlátlan távolságból eső tömegnek végsebessége, melyet úgy tekinthetünk mint az illető égitest gravitácziójának összes hatását, tehát mint az illető égitestet mechanikailag jellemző állandót.

Mayer jól tudta, hogy elmélkedéseinek csak akkor lehet igazi értékük, ha azokat biztos számításokkal exakt alapra fekteti. Ennélfogva először is meg kellett határoznia a Nap által kisugárzott összes hőmennyiséget. Támaszkodva Pouillet-nek a pirheliométerrel végrehajtott vizsgálataira, melyek szerint a

543

Föld a Naptól 1 percz alatt átlagosan 2247 billió hőegységet kap, kiszámítja, hogy a fölülete annak az üres gömbnek, melynek sugara akkora mint a Földnek a Naptól való középtávolsága, a Naptól perczenként 12,650 millió nagykalóriát kap.[691]

A kisugárzás eme rendkívüli nagysága mellett a Napnak gyorsan ki kellene hűlni, ha a kisugárzás valamelyes úton-módon nem pótoltatnék. A Nap fajhevét a vízével egyenlőnek téve, Mayer kiszámítja, hogy az 5000 évi történelmi idő alatt is a Nap 9000 fokkal hűlt volna le, nem is tekintve azt, hogy a Nap felületén legelőször lehűlő tömegek a Napot hidegebb réteggel öveznék körül, mely réteg a további kisugárzásra gátlólag hatna.

Mayer szerint s Nap hővesztesége chémiai erőkkel nem pótolható; mert ha például s Nap egész tömege kőszén volna, akkor e széntömeg égése - ha a megkívántató oxigén-mennyiség is csakugyan jelen volna - a kisugárzott hőt csak 4600 éven át pótolhatná. Épen ilyen tarthatatlan az a hipothézis, mely szerint a sugárzás oka a Napnak tengelykörüli forgása volna. A Napnak forgás-sebessége sokkal kisebb, sem hogy a megkívántató föltételeknek eleget tehetne. A Jupiter egyenlítője hatszor, a külső Saturnus-gyűrű pedig tízszer oly sebesen forog mint a Nap egyenlítője, s még sem észlelhetünk sem a Jupiteren, sem a Saturnuson keletkező hő- vagy fénytüneményeket. Még tarthatatlanabb az a hipothézis, mely szerint a Nap hevét surlódás idézi elő, mert - nem tekintve egyebet - a surlódáshoz legalább két test kell.

Ezeket előrebocsátva, Mayer hozzáfog a saját elméletének előterjesztéséhez. Egyrészről az üstökösnemű tömegek és az aszteroidák nagy számából, továbbá az állatövi fény-anyag jelenlétéből, másrészről pedig valamely ellenálló éternek létezéséből szükségképen következik, hogy a Nap fölületére folytonosan

544

súlyos anyagok érkeznek. A hatás, melyet e tömegek ott kifejtenek, a végsebességüktől függ. A végsebesség legnagyobb, ha a tömeg korlátlan távolságból esik a Napra; a végsebesség maximuma 630,400 méter. A végsebesség minimuma akkor áll elő, ha a planétanemű test közvetetlenűl a Nap közelében keringve esik a Napra; ez a sebesség 445,750 méterre rúg. Ezek szerint a Napra zuhanó aszteroidának ütközése által kifejtett hő 24 millió és 48 millió hőegység között változhatik, s ez a hőmennyiség megfelel egy az aszteroida tömegénél 4000-8000-szer akkora tömegű kőszén elégetésének. E rendkívüli hőmennyiségek keletkezése által a Nap melegének problémája meg van fejtve; s zuhanásnál még netalán föllépő chémiai hatások az eredményt számbavehetőleg nem növelhetik.

Az elmélet kiegészítéseül Mayer-nek még azt kellett kiszámítania, hogy a Nap hevének ilyetén pótlására mennyi tömegnek kell perczenként a Napra esnie. Számításai szerint e tömegek 100,000-200,000 billió kilogrammra rúgnak, mi által a napfelület minden egyes négyszögmétere perczenként 17-34 grammal gyarapodik.

Mármost az a kérdés, hogy miféle változásoknak kell beállaniok a naprendszerben a Nap tömegének emez állandó gyarapodása miatt? Mayer a biztos kézzel felállított elméletének következményeitől nem retten vissza; megmutatja, hogy s Nap látszólagos átmérőjének 1 ívmásodperczczel való növelésére a tömegeknek 28,500-57,000 év alatt kellene s Napra esniök, tehát s térfogatváltozás észlelő képességünk körén kívül esik. Máskép áll a dolog a Nap súlyának gyarapodásával; mivel s bolygók keringés-idei állandó középtávolság mellett a Nap tömegének négyzetgyökével arányosak, következik, hogy a Föld keringés-idejének évenként 7/8 - 1/2 másodperczczel fogyatkoznia kellene. De mivel az asztronómiai észleletek efféle fogyatkozásokat nem mutatnak föl, Mayer abban a nézetben van, hogy a Nap által rezgő mozgások alakjában kiadott erő karöltve jár a rezgő anyagrészeknek tovatolásával; Mayer szerint a fény és

545

a sugárzó hő hullámelmélete csak úgy magában foglalja a Nap tömegének sugárzás okozta kisebbedését, mint az emisszióelmélet; "a Nap sugárzása egy czentripetalis mozgással egyenértékű czentrifugális akczió". Végre még fölemlítjük, hogy Mayer elméletének, ha nem is bizonyító erejű támogatására, de legalább is valószínűbbé tételére a napfoltokat is a meteoros tömegek hullásával hozza kapcsolatba.

A meteoros elméletnek az a következménye, hogy a Föld keringés-idejének fogyatkoznia kell, az elméletnek gyenge oldala, melyet Mayer sem támogathatott kellőképen. De van ennél még nagyobb baj is, mert itt még az a fontos kérdés merül föl, vajjon lehet-e tapasztalati úton igazolni, hogy a Nap felületére valóban annyi meteor esik, mint s mennyit a Mayer elmélete megkíván. S ekkor ismét oly fogyatkozás előtt állunk, a melyről Mayer, bár azt jól ismerte, számot nem adhatott. Mert ha a Föld fölületéről észlelhető meteorok számából a Napra hullókat még az elméletre nézve legkedvezőbb konjekturákkal határoznók is meg, korántsem jön ki annyi hevítő anyag, mint a mennyit a meteoros elmélet megkíván.[692] Mindazonáltal az egész elméletnek megvan az a kiváló érdeme, hogy biztos és alapos számításokon nyugszik, a minek az ilyen kényes feladatoknál döntő fontossága van. Minthogy a Mayer elmélete ellen tett kifogások nagy része épen abban szenved hiányt, a miben a Mayer elmélete bővelkedik, t. i. a biztos számításokban: elvégre, ha Mayer elmélete a kényes feladatot nem oldotta is meg, a megoldásnak mi módon való lehetőségét világosan megmutatta s kétségtelenül bebizonyította. Az elméletet találóan jellemzik Tyndall eme szavai: "A meteoros elméletnek, legyen ez igaz vagy sem, annyi becse mindig lesz, hogy bebizonyította, hogy a Nap és a csillagok fényét hideg bolygónemű anyag lezuhanása is létrehozhatja és fentarthatja."[693]

546

Mayer bebizonyította, hogy a Nap sugárzása végső oka a Föld fölületén levő minden erőnyilvánulásnak s egyszersmind számot adott a sugárzó erő fentartásáról. Mindazonáltal vannak a Naptól független erőhatások is. Ezek pedig az ár és apály meg a Föld belső melege által előidézett hatások, melyek elemzésével Mayer szintén asztronómiai iratában foglalkozik.

Az ár és apály csökkenti a Föld forgás-sebességét

. Ez az a tétel, melyet Mayer szintén az ég dinamikájára vonatkozó vizsgálatainak egyik fontos eredményeűl kapott. A tételt oly röviden és egyszerűen bizonyítja be, hogy bizonyítását itt változatlanúl közölhetjük.

"A Hold és a Nap vonzásának befolyása által a Föld fölületén levő mozgékony részek egyensúlya oly formán zavartatik meg, hogy a tenger vizei a felé a pont vagy déllő felé törekszenek, mely fölött vagy alatt a Hold kulminál. Ha a vízrészeknek tökéletes és ellenállás nélkül való mozgékonyságuk volna, akkor a felső s az alsó hullámhegy csúcsai pontosan beleesnének abba a déllőbe, melyben a Hold áll, s ily körülmények között eleven erő nem fogyasztatnék. De mivel valóságban a vízrészek mozgásukban ellenállásra találnak, ez által az ár késedelme idéztetik elő, elannyira, hogy az ár a nyílt tengeren a Hold kulminácziója után átlagosan 2 1/2 órával következik be."

"Mivel a vizek keletről és nyugatról a Hold alatt levő déllőbe törekszenek, de a vízállás az említettük okból keleten mindig nagyobb mint nyugaton, következik, hogy a tengervíz keletről nyugat felé erősebben szorúl s erősebben áramlik, mint nyugatról kelet felé. Tehát az ár és apály a vízrészeknek nemcsak váltakozó emelkedéséből és sülyedéséből, hanem még keletről nyugat felé - bár lassú - haladásából áll."

"Mivel ez áramlásnak iránya a Föld forgásának irányával épen ellenkező, a tenger vize a mindenütt föllépő surlódás és a szilárd partokhoz való ütközés miatt a Föld forgó mozgása

547

ellen állandó ellenállást gyakorol s ez által e mozgásnak eleven erejét csökkenti."[694]

Az ár hajtotta vizikerekek a folyamok vize által hajtottaktól a Mayer megjegyzése szerint abban különböznek, hogy eleven erejüket, melylyel dolgoznak, emezek a Nap sugárzó hatásának, amazok pedig a Föld forgó hatásának köszönhetik.

Mayer az ár és apály hatásait még statikai törvényekkel is levezeti. Azonkívül figyelembe veszi a Napnak, valamint a légkör s a tenger áramainak állandó hatásait. Az utóbbiak egyidejűleg működvén, egymást lerontják, tehát a Föld forgássebességére, legalább figyelembe vehető hatást nem gyakorolnak; azonban Mayer, a Laplace ide vonatkozó számításaira támaszkodva, megmutatja, hogy a légköri ár és apály, kisebb mértékben ugyan, de épen abban az irányban hat, mint a tenger vize, tehát a Föld forgásának lassítását elősegíti.

Mayer hozzávetőleges adatok alapján kiszámította, hogy a lassúlás miatt 2500 év múlva a Föld forgás-ideje, vagy a nap tartama 1/16 mperczczel nagyobb lesz. Azonban ezt a növekedést kiegyenlíti egy szintén nem a Naptól eredő másik erő: a Föld összehúzódása. Mayer, mint ezt már Laplace biografiájában említettük, elfogadja a Föld kihűlés-elméletét, melynek következtében a Föld forgásának gyorsulnia kell, minélfogva a napok tartama rövidűl, bár a fogyatkozások csak jelentéktelenek lehetnek. E szerint a Föld belső melege, a mellett hogy számos egyéb erőhatás forrása, az ár és apály szülte hatásokkal bizonyos tekintetben ellentétes viszonyban van.

Mayer-nek a Föld belső melegére vonatkozó fejtegetéseivel kapcsolatban van egy előadása, melyet jóval később (1870) Ueber Erdbeben czím alatt tartott. Ez előadásában a Föld belső melegének hatásaival az újabb észleletek eredményeinek alapján foglalkozik.

Az eddigiekben előterjesztettük lényegét amaz iratoknak,

548

melyekben Mayer mind a fizikában, mind pedig a fizikával összefüggő tudományokban, tehát az egész világnézletünkben is egészen új irányt jelölt ki. Mayer szerint tulajdonképen csak egy erő van. Ha figyelembe veszszük, hogy a földi hatások túlnyomó része a Nap hevétől ered, s ez a hő a Mayer eszméi szerint az általános vonzalom eredménye; továbbá, hogy a Naptól független hatások szintén a gravitáczió eredményei, mert Mayer a Föld belső melegét is a Földet alkotó tömegrészek egykori összeverődésének vagy összeszorúlásának tulajdonítja; végre, ha még figyelembe veszszük Laplace-nak amaz eszméjét, mely szerint az égitestek mozgása csupán a gravitáczió eredménye lehet: akkor a természet összes jelenségeit előidéző erőt - legalább a közvetetlen látszat szerint - a gravitáczióban fölleltük. Ennél nagyobb és általánosabb lépést a fizikai-mechanikai világnézlet eddig még nem tett. Az olvasó megítélheti, hogy milyen rangot foglal el Mayer a természettudományok művelőinek sorában. Ha visszagondolunk arra, hogy Mayer az előterjesztettük nagy eredményeket hat év lefolyása alatt s aránylag igen csekély tudományos segédeszközökkel hozta létre, lehetetlen, hogy megtagadjuk eme kiváló búvár éles elméje és szellemének gazdagsága, valamint a tudományok érdekében kifejtett áldásos működése iránt való legnagyobb elismerésünket.

Mayer az eddig nem említett többi iratában[695] lényegileg új eszméket nem hirdet s csak arra törekszik, hogy elveinek következményeit minden lehető irányban a legszélsőbb határokig űzze; de eme törekvésében is épen annyi elmésséget, mint eredetiséget árul el. A mennyiben ez iratok a még ezután előterjesztendőkre vonatkoznak, még vissza fogunk térni rájuk.

549

V.
Mayer elvének történelmi előzményei.

Mayer-nek a mechanikai hőelmélethez való viszonyát a megelőző biografiákban több ízben akként tűntettük föl, hogy őt illeti ez új tudományszak megalapításának érdeme. Ugyancsak több ízben utaltunk arra is, hogy a régibb búvárok, kik a mai hőelmélet alapgondolataihoz többé-kevésbbé közeledtek, mindannyian távol maradtak a valóban alapvető igazságtól, a hő és a mechanikai erők, vagy általában az erők egymás közötti állandó értékviszonyának alapgondolatától. Az egyes búvároknak sikerült ugyan a természeti erők között okozatos összefüggést találniok, sőt ezt a tünemények egész csoportjaira kiterjeszteniök, hiszen a kísérlet és a tapasztalás ez összefüggést félre nem ismerhetővé, sőt mintegy kézzelfoghatóvá tette; de egy nagy hézag, az összefüggésnek számbeli egyenértékekre való visszavezetése, Robert Mayer koráig kitöltetlen maradt.

Mayer, a mint láttuk, a követelményeknek minden irányban teljesen megfelelt. Először is a lehető legáltalánosabban megmutatta a természeti erők közötti okozatos összefüggést s kifejezte az erők qualitatív változékonyságának s quantitatív állandóságának törvényét; e mellett a fizikai erő fogalmát úgy formulázta, a miként ezt az új törvény elvi jelentőssége megkívánta. Másodszor pedig az egyenértékűséget kifejező szám feltalálásával a törvényt reális alapra fektette.

Mint minden új elméletnek vagy általában bármely új tárgynak történelmi megvitatásánál, úgy a szóban forgó kérdésnél is mindenek előtt avval kell tisztába jönnünk, hogy mit tekintünk az uj dolog lényegének. Ha a mechanikai hőelmélet alapgondolatáúl azt fogadjuk el, hogy a hő a mozgásnak egyik neme, akkor nagyon messzire mehetünk vissza; akkor Baco, Boyle, Bernoulli Dániel, Rumford, Davy - hogy a sok közül csak ezeket említsük - mindmegannyian az új irány közvetetlen előkészítőinek tekinthetők. De nem ez a dolog lényege.

550

A mechanikai hőelmélet alapgondolata a hő és a mechanikai erők között fönnálló egyenértékűség; a hő az erőnek bizonyos neme, hogy aztán miként képzeljük ezen erőnek formáját, ez a mechanikai hőelméletre nézve, legalább bizonyos messzefekvő határig, közönyös marad. Így fogva föl a dolgot, az alapítás érdemére csak az tarthat igényt, ki tekintet nélkül a hő formai mibenlétére, amaz alapgondolatot biztos kézzel kifejtette.

Mayer irataiból kiderül, hogy őt Rumford, Davy stb. eszméi nem vezérelték. Mayer e fizikusokat - bár nem tehető föl, hogy dolgozataikat nem ismerte - az új irány előkészítőiként sehol sem említi. De nem is említhette. Ő csak annyiban haladt velük egy úton, a mennyiben ő is tagadta a hő anyagiságát, a mi különben nagyon természetes, mert midőn kimondotta, hogy a hő erő, okvetetlenül tagadnia kellett, hogy a hő még más valami is, például anyag, lehessen.

Mayer-t, a mint láttuk, az első spekuláczióban egy fiziológiai észlelet vezérelte. Mégis, föltétele annak a lehetőségnek, hogy Mayer minden előzmény feltalálása nélkül dolgozott, nem tekintve a történelmi folytonosság törvényeinek megsértését - már magában véve fonákság volna. Különben is a fiziológiai észlelet csak az első indító ok volt. Mayer, mint ez első gondolatainak fejlődésére vonatkozó saját előadásából is világosan kiderül, rögtön a mechanikai-fizikai álláspontra helyezkedett. Mayer az eleven erő megmaradásának elvére támaszkodott. Ez az elv, melynek eredete a fizika megalapításának korára vezethető vissza, s a melyet Huyghens formulázott, világosan mutatja, hogy ha bizonyos esetekben a mozgás megszűnik, mégis marad valami hátra, a mi a mozgással egyenértékű. Ez a fönmaradó valami, a helyzeti erély, vagy Mayer szerint az esés-erő; ez az, ami a Mayer elmélkedéseiben kiváló szerepet játszik. Annak lehetőségét, hogy a látható tömegek eleven ereje a helyzet képviselte más erővé változhatik át, átvitte a mechanikai térről a fizikaira s az esés-erőnek egy új nemét, a chemiai különlétel erejét állapította meg. Így az eleven erő

551

megmaradásának (mechanikai) elve előkészíté az erő megmaradásának sokkal általánosabb (fizikai) elvét.

Különben nem lehet félreismernünk, hogy az erőmennyiség állandóságáról alkotott nézetek az újabb időkben mindinkább konkrét alakot öltöttek. A testek ütközésénél, kivéve a tökéletesen rugalmasoknak képzelt testek ütközését, az eleven erők, mint ilyenek, részben elvesznek. Valóban, Lagrange inkább azt az esetet tekintette kivételesnek, midőn tökéletesen rugalmas testek ütközése alkalmával az eleven erők összege állandó marad. Carnot arra törekedett, hogy meghatározza az ütközés okozta eleven erő veszteségét s hogy ez által kimutassa az ütközés előtti s az ütközés utáni mozgás-viszonyok összefüggését. Eredményűl a következőképen kifejezhető tételt kapta: Az eleven erőbeli veszteség egyenlő a vesztett sebességeknek megfelelő eleven erők összegével.[696] Ez a tétel, mely az eleven erők elvét mintegy kiegészíti, arra utal, hogy a természeti erők egymáshoz való viszonya ezentúl behatóbban vizsgálandó meg. Mivé lesz az elveszített eleven erő? Ez az a kérdés, mely a Carnot tétele után előtérbe lép. Mivel a tétel a veszteség nagyságát szabatosan meghatározza, Carnot-nak még csak az erők fizikai átalakulását kellett volna figyelembe vennie s a feladat, legalább elvben, meg lett volna fejtve. Azonban Carnot csak a tisztán mechanikai állásponton maradt; képzeleteit híven előtüntetik Arago-nak következő szavai: "Nem kell hinnünk, hogy valamely erőt, vagy ennek bizonyos részét a szó szoros értelmében meg lehetne semmisíteni; mindaz, mit sem a gép szülte hatásban, sem pedig a gépnek működése után még megtartott képességében föl nem találunk, a gépnek megrázkódását és megrontását idézte elő."[697]

Már Leibniz mondotta, hogy az, a mi az ütköző testek összes erejéből elvész és részecskék által elnyeletik, a világ-

552

egyetemre nézve korántsem veszett el; e tételt az eleven erők elvének logikai következményeként állította föl, de nézete már csak azért sem nyomhat sokat a latban, mivel az erőket metafizikai értelemben anyagoknak tekinté.[698]

Thomas Young, hogy az eleven erő fogalmának metafizikai fölfogásokra alapított elnevezését mellőzze, az eleven erőt erélynek s a vele egyenértékű mechanikai hatást munkának nevezte. Poncelet, a szinthézises geométria megalapítója, egyik mechanikai iratában[699] a mechanikai munka fogalmát, valamint e munkának s az eleven erőnek kölcsönös átalakulásait a gyakorlati, különösen pedig a technikai irányban egészen otthonossá tette. Mindazonáltal a mechanikai fogalmaknak a közfelfogásnak inkább megfelelő interpretácziójával az erőmennyiség állandóságának fizikailag is általános elve még nem szülemlett meg; a döntő fordulat csak a Mayer vizsgálataival állott be.

Mind az itt, mind pedig a már más helyen elmondottakból kitűnik, hogy a Mayer-t megelőző korban senki sem volt, ki Mayer-től a prioritást elvitathatná. Azonban rövid idővel Mayer föllépése után fölléptek más fizikusok is, kik egypár évvel későbbi keletű munkáik alapján a prioritásra jogot formáltak, sőt Mayer-t egyideig kiszorították. Ezek közül különösen kettő vonja magára figyelmünket. Az első James Prescott Joule, salfordi serfőző, jogtudor s a Royal Society tagja, a második pedig a híres Helmholtz. Mivel e fizikusoknak a szóban forgó tárgyban való részvétele Mayer tudományos jogaival szorosan összefügg, azt Mayer további életviszonyait előtüntető következő fejezetben fogjuk megismertetni.

553

VI.
Mayer életviszonyai. - Tudományos jogaiért vívott küzdelme s ennek közvetetlen eredményei.

Eddigelé Mayer-rel csak mint természettudóssal foglalkoztunk. Láttuk, hogy hat év lefolyása alatt közzétett három iratával a fizikát s az evvel összefüggő természettudományokat egészen új alapra fektette. Eme tevékenysége mellett életviszonyai közönyösek s ha csak a tisztán tudományos szempont volna irányadó, Mayer életrajzát már befejezettnek tekinthetnők.

Egészen másképen áll a dolog, ha a búvárnak külső harczait szemléljük. Új és nagy igazságoknak jellemző vonásához tartozik, hogy csak súlyos küzdelmek árán arathatnak teljes diadalt. Mayer, mint ilyen igazságok képviselője, nem kerülhette el, hogy a küzdelmet fölvegye s evvel kapcsolatban magát minden eshetőségnek kitegye. Robert Mayer úgy járt mint Galilei; a különbség nem a dolog lényegében, hanem csak a változott időviszonyoknak megfelelő külsőségekben áll. Miként Galilei-t, úgy őt is pörbe, persze egészen más természetű pörbe fogták, a melynek azt kellett volna eredményeznie, hogy az általa védelmezett igazságokat vonja vissza. Minthogy a jelen században az inkviziczió morális eszközeit, nevezetesen az esküvel való visszavonást már nem lehetett alkalmazni, más eszközhöz, a szellemi megbélyegzéshez kellett nyúlni, hogy ily módon az esküvel való visszavonás nyomatéka egyenértékűvé tétessék. Galilei nem nyilatkozhatott pöréről, melynek egyes részleteit még jelenleg is homály borítja, mert szavát az inkvizicziónak tett eskü fogta el. Mayer sem nyilatkozhatott pöréről, mert szavát a szégyen, jellemének passzív iránya s újabb bajoktól való félelem fogta el. Galilei Kopernikus-ért, Mayer önmagáért szenvedett s ez a körülmény teljesen kiegyenlíti a szenvedés morális nagyságát, ha netalán azt hozhatnók föl, hogy Galilei-nek nagy és hatalmas, mondhatnók világtörténelmi,

554

Mayer-nek pedig csak kicsinyes, társadalmi ellenféllel kellett megküzdenie.

Midőn Mayer Jáváról visszatért, az orvosi praxis mellett első gondja volt, hogy eszméinek híveket szerezzen. Szülővárosában bátyján kívül hiába keresett volna valakinél az új tárgy nagyságának megfelelő értelmet, minélfogva heidelbergi és tübingai tanárokhoz fordult. Ezek azonban őt, mint a fizikához nem értő dilettánst, avval igazították útba, hogy eszméi téves voltának belátása végett valamely fizikai tankönyvben keressen fölvilágosítást. Mayer-t, mindamellett hogy nagyon sokat adott a mások véleményére s a mások tanácsának előzetes kihallgatása nélkül jóformán semmihez sem fogott, az efféle vélekedés nem ingatta meg, s azon volt, hogy eszméit a nyilvánosságra hozza, részint azért, hogy azoknak elismerést szerezzen, részint pedig, hogy elsőbbségi jogait biztosítsa. Mondottuk már, hogy nagy nehezen talált folyóiratot, mely első munkáját fölvette.

Ez 1842-ben történt. Ugyanez az év Mayer-re nézve még más tekintetben is nevezetes. Ebben az évben nősült meg, azaz házasították meg. Az ilyen aktus más embernek rendszerint csak a családi szerencséjére s esetleg vagyoni és társadalmi állására van befolyással. Így volt ez Mayer-nél is, csakhogy nála a dolognak még tudományos életére is befolyással kellett lennie. Egyelőre csak annyit jegyzünk meg, hogy neje egy jómódú kiskereskedőnek leánya volt s miként szülei s többi rokona - nem tekintve, hogy a férje tudományos eszmei iránt érzéke épen nem volt - csak Mayer-nek társadalmi állására s jövedelmező praxisára fektetett súlyt s Mayer-nek egyéb foglalkozásait valami nagyon fölösleges dolognak tartotta, morális tulajdonságai pedig olyanok valának, hogy netalán bekövetkezhető családi konfliktus esetén a férjnek kellett a rövidebbet húznia.

Mayer e változott viszonyok közepette is szorgalmasan dolgozott eszméi bővebb kifejtésén, minek eredménye a szerves mozgást s az ég dinamikáját tárgyaló 1843-iki, illetve 1848-iki

555

iratai valának, melyeknek nyomtatási költségeit maga fizette meg. Valamint első irata, úgy ez utóbbiak sem részesűltek elismerésben. Mindazonáltal ezen általános közöny közepette előadta magát két tudományos esemény, melyek a Mayer tevékenységével szorosan összefüggnek. Megelőzőleg még csak egy, a Mayer külső életviszonyaira vonatkozó eseményt akarunk elbeszélni. Mayer, ki a fizikában új irányokat jelölt ki, nagy buzgalommal csatlakozott nemzetének 1848-iki mozgalmaihoz; de midőn a nép valódi érdekeit már megsértetteknek vélte, azoktól visszavonult, holott két fivére Bádenben insurgens-vezetőként működött. Mayer 1849-ben Frigyes bátyjának nejét, ennek saját kérelmére, Bádenbe kísérte, hogy bátyját visszatérésre bírják. Mayer a lázadók kezébe került s kevésbe múlt, hogy őt mint szökésre csábítót, főbe nem lőtték. Mayer ezután a politikától véglegesen visszavonúlt, bár több alkalommal nyilván föltűntette, hogy az ellenzéki irányhoz hajlik.

Térjünk vissza a föntebb jelzettük tudományos eseményekhez. 1843-ban, tehát egy évvel Mayer első dolgozatának közzététele után történt, hogy James Prescott Joule, ki az elektromos áram hőhatásaira vonatkozó vizsgálatairól a fizikusok nagyobb körében már ismeretes volt, az elektromágneses hőhatásokra vonatkozó kísérletei kapcsolatában kísérleti úton meghatározta a hő mechanikai egyenértékét, s az e tárgyról közzétett iratában[700] a hő s a mechanikai erők kölcsönös átalakulásait fejtegette. Joule eredménye a tudományos világ figyelmét, bár szintén nem azonnal, de mégis előbb vonta magára mint a Mayer-é. Még nagyobb figyelmet költött Joule-nak két évvel később közzétett értekezése,[701] melynek már a czímében is föltüntette, hogy a hőt bizonyos erőformának kell tekinteni. Azonban az új eszmék elterjedésére legnagyobb befolyással

556

voltak a folyadékok surlódására vonatkozó kísérletei,[702] melyekkel a hő mechanikai egyenértékét a kísérletek egész sorozatával újra s meggyőző pontossággal határozta meg.

Föltéve, hogy Joule csakugyan önállóan dolgozott, úgy a dolog érdemére nézve az egy évi időkülönbség elvégre nem volna ok arra, hogy az érdemet közötte és Mayer között meg ne oszszuk. Persze a prioritásnak az időrend eldöntötte formai joga minden esetre a Mayer részén van s Joule-t csak az az érdem illetheti meg, hogy a hő mechanikai egyenértékét közvetetlen kísérletekkel állapította meg. Ez azonban minden körülmény között érdem marad, mert mindamellett hogy a Mayer számításában a felhasznált adatok kísérleti úton meghatározottak valának, s a mi még fontosabb, a számítás elve is kísérletileg igazolt volt, tehát az egész számításban a kísérleti bizonyítás impliczite benfoglaltatott: mégis a közvetetlen kísérleti bizonyítéknak e tárgynál is ugyanaz az értéke van, mint bármely más elméletnél, mely elvégre is a tapasztalásra támaszkodik. Másképen áll a dolog a kérdés elvi oldalával; itt a Joule s a Mayer első iratai között - mert csak ezek jöhetnek szóba - lényeges különbség van: míg Mayer az erőmennyiség állandóságát elméletileg állapította meg, még pedig nemcsak a hő és a mechanikai erőkre való tekintettel, hanem a természetben működő összes erők belevonásával, addig Joule, bár az általánosabb felfogásnak félre nem ismerhető jeleit nyilvánította, megmaradt abban a szűkebb körben, melybe őt a mechanikai erők és a hő közötti összefüggésre vonatkozó vizsgálatai vezették. Ha még a későbbi iratokat is figyelembe akarnók venni, akkor ez a különbség még szembetűnőbbé válik; mert míg a Joule főtörekvése oda irányúlt, hogy az egyenértéket kísérleti úton minél pontosabban megállapítsa s 1850-ig a dolog elvies tovább fejlesztésére alig tett néhány lépést, addig Mayer

557

1848-ban, sőt mondhatjuk már 1845-ben, mert főmunkája ekkor jelent meg, az új törvény következményeit már a legszélsőbb határokig űzte.

Mindezek a párhuzamok természetesen csak addig jöhetnek szóba, míg megmaradunk azon föltevés mellett, hogy Joule csakugyan önállóan dolgozott. Azonban bizonyos körülmények ezt a föltevést, ha nem is döntik meg, de legalább is nagyon kétségessé teszik. Ugyanis Joule a párisi akadémia kiadványában, a Comptes Rendus 28-dik kötetében (1848) azt állította, hogy Mayer-nek 1842-iki értekezése "nem érdemelte meg a tudósok figyelmét", mert az ő (Joule) kísérletei előtt senki sem tudhatta, hogy a fajhő a sűrűséggel nem változik. Mayer a következő 29-dik kötetben (1849. nov. 12. szám) elég udvariasan figyelmezteté Joule-t, hogy a fajhő eme tulajdonságát már a Gay-Lussac kísérletei kétségtelenül eldöntötték. Joule itt mindenféleképen nagy hibát követett el, mert nemcsak hogy a Mayer számítása ellen fölhozott kifogása volt alaptalan, hanem még formai hibát is követett el, mert a helyett hogy önállóságának védelmére szorítkozott volna - publikácziójának későbbi kelete miatt ennél egyebet nem lett volna szabad tennie, - még Mayer-t támadta meg. De Joule még tovább ment. 1850-ben a tárgy történelmi fejtegetésébe bocsátkozott;[703] az egyenértékűség eszméjének fejlődésére döntő fontosságuaknak ismerte el azokat a régibb kísérleteket, melyek a surlódás okozta hőfejlődés közvetetlen bebizonyításával a hő anyagi hipothézisét megingatták. E szempontból megemlékszik Mayer-ről is, ki a víznek rázás okozta megmelegedését már első dolgozatában fejtegetései támogatására hozta föl! De azt egészen elhallgatta, hogy Mayer az egyenértéket tényleg meghatározta, holott erről 1848-ban tudomása volt. Mayer-nek ezt a mellőzését 12 évvel később, midőn Tyndall a figyelmet Mayer érdemeire fölhívta, avval akarta jóvá tenni, hogy azt állította, hogy a Mayer

558

iratait 1850-ben közelebbről nem ismerte. Ez pedig annál furcsább, mivel 1848-ban az értekezést oly közelről ismerte, hogy a Mayer számításának képzelt hiányait is észrevette!

Joule-nak ez a magatartása önállóságát nagyon kétségessé teszi. De mivel nincsenek közvetetlen bizonyítékok, melyek önállóságát kétségtelenül megdöntenék, Joule-ra nézve legkedvezőbb ítélet a következőkbe foglalható össze: Joule kísérleti úton meghatározta a hő mechanikai egyenértékét, miután Mayer ugyanezt elméleti úton, a hozzá tartozó általános természeti törvénynyel együtt már megalapította volt. A prioritás ennélfogva egyedül Mayer-t illeti.

A második tudományos esemény Helmholtz-nak 1847-iki, Ueber die Erhaltung der Kraft czímű irata volt. Helmholtz e munkával csak akkor lépett föl midőn Mayer-nek első két dolgozata már a nyilvánosság elé volt bocsátva s midőn Joule munkái által a figyelem az új tárgyra volt fordítva. Ez a körülmény fölöslegessé teszi a dolog további megvitatását s nem szükséges, hogy behatóan előtüntessük, hogy Helmholtz a Mayer törvényét inkább csak filozófiai diskussziók alá vetette, még pedig épen nem előnyös variácziókkal, de a dolog lényegére nézve semmi újat nem mondott s csak az elv alkalmazásaira (az indukcziós tüneményekre, az elektrochemiára, a hőelektromos áramokra) vonatkozólag tett néhány új megjegyzést. Mégis a Helmholtz tekintélye s az a körülmény, hogy iratában Mayer-t egyáltalában nem említette,[704] odahatottak, hogy ő is az erő megmaradása elvének felállítói közé soroztatott, mely vélemény később, midőn az ügy tisztúlni kezdett, oda módosúlt, hogy Helmholtz szerzett az elvnek általános érvényt!

Midőn a figyelem Joule és Helmholtz munkái révén az új tárgyra fordúlt, Mayer méltán elvárhatta, hogy most már ő

559

is törekvéseinek megfelelő elismerésben részesíttessék. Mayer csalódott; mert a németek a tárgy fontosságát elismerték ugyan, de elismerésüket első sorban Joule-nak tartották fönn. Ennélfogva szükségesnek tartotta, hogy jogai érdekében nyilvánosan szót emeljen. 1849. máj. 14-én prioritását az Augsburger Allgemeine Zeitung-ban reklamálta. Az eredmény az volt, hogy 8 nap múlva a fizikának egy tübingai magántanára, a würtembergai egyetemi körök képviselőjeként szerepelve, ugyane lapban közzétett egy nyilatkozatot, melyben a mellett hogy a fizika elemeiben való saját járatlanságát fényesen dokumentálta, a közönséget intette, hogy óvakodjék Mayer-től, mint a dologhoz nem értő s az angol eszméktől messze elmaradó dilettánstól, kinek képzeletes fölfedezéseit a tudományos körök már amúgy is elítélték. E durvasággal szemben Mayer mit sem tehetett; mert mindamellett hogy az említett újságból, mely tudományos irányczikkei miatt Németországnak minden tudományos köre előtt ismeretes, a Mayer ügyéről mindenkinek tudomása lehetett, Mayer védelmére senki sem kelt, a szerkesztőség pedig magától Mayer-től semmi nyilatkozatot többé föl nem vett. Mayer az udvariasabb - s ez esetben mondhatjuk tisztességesebb - francziáknál keresett helyet védelmére s így jelent meg a Comptes-Rendus-ben a Joule igényei ellen közzétett említettük nyilatkozata. De ez Mayer-nek nem volt elég; ő jogait behatóan akarta megvitatni; mivel pedig előle minden más út el volt zárva, arra kényszerült, hogy védelmét tudományos dolgozataiba tegye át. 1850 végén hozzáfogott a Bemerkungen über das mechanische Aequivalent der Wärme czímű iratának szerkesztéséhez, mely iratban nyomatékosság kedvéért eszméinek már idéztük első menetét is előadja, s a mellett, hogy a Joule experimentátori érdemei iránt való elismerését őszintén kifejezi, a következőket mondja: "Az új tárgy nem sokára fölkeltette a tudósok figyelmét. De mivel azt úgy a bel- mint a külföldön kizárólagosan idegen találmányként tárgyalták, arra kényszerűltem, hogy prioritási igenyeimet érvényesítsem. Mert habár

560

a közzétettem dolgozatok, melyek a mindennap fölmerülő nyomtatványok árjában majdnem nyomtalanúl eltűntek, már az alakjukkal is azt bizonyítják, hogy hatást nem vadászok, evvel még sem akarom abbeli hajlamomat nyilvánítani, hogy a dokumentált tulajdonjogról lemondjak."[705]

Mayer eme reklamácziójának nyugodtsága és nagyon szelid hangja fölött csak csodálkoznunk lehet, ha meggondoljuk, hogy ellenségei mily durva támadásokat intéztek ellene. De ez a szelid, bár a méltatlanságok iránt nagyon fogékony lelkülete nem óvhatta meg a még rosszabbnak bekövetkezésétől. Érdemeinek kicsinylése, kétségbe vonása, sőt eltagadása kedélyére sujtó hatással volt. Az augsburgi újság vagy inkább az e mögött álló tudományos körök részéről ellene intézett irodalmi elnyomás s annak tudata, hogy ügye érdekében mit sem tehet, s jogainak igazságáról a közönséget nem győzheti meg, a szentimentalitásra való hajlamai mellett elannyira hatottak kényes érzéki szervezetére, hogy ideglázba esett. E betegségben az a szerencsétlenség esett meg rajta, hogy egy delíriuma alkalmával - nem lévén kellő fölügyelet alatt - egy második emeleti ablakból kiugrott. Ez az ugrás nem került ugyan életébe, de a lábain maradandó sérülést okozott, minek nyomai életének hátralevő 28 évén át járásán észrevehetők valának. Mayer meggyógyult s befejezte a föntebb említettük reklamácziós iratát, mely 1851-ben meg is jelent.

VII.
Családi és társadalmi intrigák, melyek miatt Mayer az őrültek házába kerül.
- Mayer ez ügygyel kapcsolatos magatartása s nyilatkozatai. - További tevékenysége.
- Jogainak elismerése. - Halála.

Mindaz, a mit az előbbeni fejezetben elmondottunk, csak előjátéka volt Mayer szomorú sorsának. Tudva van, hogy Mayer az őrültek házába került, honnét mintegy 15 havi kúra

561

után "gyógyulva" távozott. Ez történelmi tény, melynek körülményei hangosan tanúskodnak arról, hogy századunk kulturája nem elég hatalmas arra, hogy a fölvilágosodásnak egy kiváló és igazi bajnokát az irigység, rosszakarat és magánérdekekből folyó üldözések elől oltalomba vegye.

Ha Mayer csakugyan megtébolyodott volna, akkor ez a tény magában véve csak annyiban lehetne meglepő, a mennyiben egy éles eszű s magas gondolatokkal eltelt, különben pedig nagyon is nyugodt, csendes és béketűrő természetű tudós elméjének elhomályosodása egyáltalában meglepő lehet. Ha Mayer-rel ez az emberi dolog valóban megesik, a legcsekélyebb ok sem forogna fönn, hogy azt szellemi életére megbélyegzőnek tekintsük, s az eset szándékos szépítgetése vagy épen eltagadása merő fonákság volna. De mivel az azóta földerített körülmények határozottan oda mutatnak, hogy a Mayer őrültségi esete nem az ő szellemének tényleges megzavarodásából, hanem csak az ennek látszatját mutató tényezők szántszándékos összeműködtetéséből áll, azaz, világosabban szólva, hogy Mayer-t erőszakosan tették meg bolondnak: az egész eset, mely csak intézőinek jellemét szennyezte be, nem egyéb, mint az irigység, rágalom, ravaszság és durva erőszakoskodás folyománya.

Bajos dolog volna a maga valóságában föltüntetni ez esetet, melynek körülményeit az intézők jónak látták kellő homályba burkolni, Mayer halála után pedig megmásítva s elferdítve hozni a nyilvánosságra. De szerencsére Mayer maga gondoskodott - persze már élte végső napjaiban, midőn a méltatlanságok színe-javát már kiállotta - hogy ügyének valódi mibenléte a nyilvánosság elé kerüljön s arról a jelen- s az utókor ítélhessen. Ő maga csak közvetetve lépett föl, mert ügyének személyes előterjesztése rá nézve nagyon kínos lett volna, de annál inkább óhajtotta, hogy a dolog más valaki által kerülne nyilvánosság elé, s ez oknál fogva a megkívántató adatokat készségesen bocsátotta az illetőnek rendelkezésére. Szándéká-

562

nak megvalósítására barátját, a híres Dühring-et kérte föl. Dühring, ki Mayer tudományos jogait már egypár év óta élő szóval s írott művekben behatóan és a legerélyesebben védelmezte s érdemelnek méltatását hathatósan előmozdította, 1877 aug. havában Mayer-rel Wildbadban találkozott s e személyes érintkezés útján alapos és beható informácziókat szerzett. Dühring az ügynek jellemző részleteit már 1877-ben nyilvános előadásokban s 1878-ban Neue Grundgesetze zur rationellen Physik und Chemie czímű iratának 4-ik fejezetében tette közzé, tüzetesen pedig a Mayer életét és tudományos jelentősségét tárgyaló Robert Mayer czímű munkájában (1880) ismertette. Minthogy Dühring előterjesztéseivel szemben eddig még - legalább tudtunkkal - számbavehető ellenvetések nem tétettek s a dolog természete szerint nem is valószínű, hogy tétetni fognak s ezenkívül még Dühring 1877-iki előadásai Mayer helyeslésére és tetszésére találtak: a következőkben a Mayer ügyét Dühring-nek említettük munkái nyomán fogjuk ismertetni.

Mayer-re az augsburgi újságban fölhozott rágalmak s az ezeket követő irodalmi elnyomás, a lázbetegségében megesett szerencsétlensége, végre az élőszóval terjesztett rágalmak, melyek egészen a közvetetlen környezetéig jutottak, annyira leverőleg hatottak, hogy a búskomorság egy nemébe esett. A tübingai professzorok, kik az augsburgi támadásnak is intézői valának, most elérkezettnek látták az időt, hogy Mayer-re a nagyzás hóbortját tukmálják. Ez a ráfogás Heilbronnak kisvárosi társadalmában s a kicsiny Würtemberg egyéb köreiben köztetszésre talált. Írigy orvosok és nyilvános egészségügyi hivatalnokok mérgelődtek, hogy egy ilyen heilbronni gyakorló orvos, ki még csak udvari tanácsos sem volt, egy fizikai nagy fölfedezést akart volt tenni. A filiszteres gondolkodásmód bornirtsága megtette a magáét, hogy a geniális férfiú életét súlyossá tegye s a hő mechanikai egyenértéke Mayer-nek többé nem az érdeme, hanem a rögeszméje volt. Végre - s ez volt a dologban a leggonoszabb - a családját, különösen pedig az apósát, tehát olyan

563

személyeket, kiknek a nagyzás hóbortjáról vagy egyenértékűségi rögeszmékről sejtelmük sem volt, szintén az intrigákba vonták. Mayer különösen apósát jelölte meg mint olyant, ki családját izgatta. Ez az ember, ki a vagyonszerzésnek nemzetgazdasági szempontból hazafias kötelességét egyszersmind az ember egyedüli és legfőbb kötelességének tekintette, nagyon boszankodott, hogy Mayer, a helyett hogy vagyonra és méltóságokra törekednék, idejét inkább tudományos búvárlatokra, tehát olyas dolgokra fecsérli, melyeket nézete szerint mértékadó körök már régen a hóbortok országába soroztak. Az após nézetei, mindamellett hogy Mayer a hivatásával járó kötelezettségeit legkevésbbé sem mulasztotta el, sőt nagy praxisnak örvendett, Mayer nejénél termékeny talajra találtak; az asszony férjét oly egyénnek tekinté, ki abban a rögeszmében szenved, hogy nagy dolgot talált föl. Ily módon Mayer bolondnak hírébe esett még mielőtt őrültségét szakértő doktorok konstatálták volna. Mayer ismerősei, orvosok és papok, nem tartották érdemesnek, hogy tudomást vegyenek arról, hogy a Mayer hóbortjai, persze mint a mások találmánya, a tudományos világot már bejárni kezdik, s ennélfogva erélyesen biztatták Mayer-t, hagyna föl az olyan hóbortokkal. Mivel pedig Mayer állhatatosan ragaszkodott rögeszméjéhez s mivel elég türelme volt, hogy a méltatlanságokat elviselje, de nem volt elég erélye, hogy ezeket visszautasítsa s "barátait" nyakáról lerázza, helyzete mindinkább tűrhetetlenné vált. Halála után rokonai, tehát az érdekelt felek, nagy kegyesen megengedték ugyan, hogy semmi erőszakoskodást nem követett el s nem voltak rohamos kitörései, melyek következtében szigorú rendszabályokhoz kellett volna fordúlni, azaz magyarán szólva, hogy nem volt kötözni való bolond, hanem azt igenis megtette, hogy néha órákig, sőt félnapokig szobájában hevesen járkált le-föl s néha oly beszédeket hallatott, melyek már csak gyermekei nevelése érdekében is kívánatossá tették, hogy a házból eltávolíttassék!

Mayer, kit már a tudományos világban tett tapasztalatok

564

amúgy is elkeserítettek, a társadalmi, de leginkább a családi mizériák miatt még komorabb hangulatba jutott. Végre a saját elhatározására csakugyan elhagyta házát. Mayer üdülést keresett. Semmi rosszat nem gyanítva, a göppingeni vízzel gyógyító-intézetbe ment. Mivel az idegbajok gyógyítására berendezett intézetek gyakran elmegyógyító-intézetekkel vannak összekapcsolva, Mayer-nek a hely megválasztásában nagyon óvatosnak kellett volna lennie; mivel továbbá már csak az udvariasság és formaiság kedvéért is az intézeti orvost konzultálnia kellett, a mint az ilyen intézetbe lábát betette volt, már is annak a veszélyes eshetőségnek tette ki magát, hogy a családja által annyira óhajtott nagyzáshóbort elleni kúra rajta foganatba vétetik. Mayer később maga is beismerte, hogy búskomorságban szenvedett, hiszen ez okból keresett üdülést, de őrültségről, melynek valóságát a sajnos eset után búskomorság nélkül átélt 25 éven át orvos létére mégis csak megítélhette volna, szó sem volt.

A legkevésbbé sem gyanakodó Mayer csakhamar tapasztalta, hogy az apósa s a neje által befolyásolt orvosok folytonosan találmányait emlegetik s ez annyira bántotta őt, hogy végre surlódások keletkeztek. Az orvosok most odahatottak, hogy Göppingenből Winnenthalba, azaz - a mint azonnal látni fogjuk, - csőből csurgó alá menjen. A winnenthali orvosokra családjának még nagyobb befolyása volt s ez a körülmény a többit érthetővé teszi. Neje és apósa nem is gondoltak arra a szomorú eshetőségre, hogy megbélyegzése orvosi hivatására, társadalmi állására, tehát anyagi helyzetére is a legrosszabb befolyással lehet. A kívülről élesztett szenvedély hangja még a magánérdekeket is elnyomta. Elég az hozzá, hogy Mayer egyszerre csak azon vette magát észre, hogy szabadságától meg van fosztva s hogy a nagyzás hóbortja ellen rendszeres kúrának van alávetve. E kúra, melynek vezetője Zeller egészségügyi tanácsos volt, azt lett volna eredményezendő, hogy Mayer fölfedezéseit vonja vissza. Mayer nagyon csendesen viselte magát s csak annyit kért, engedjék meg neki, hogy szülővárosából

565

valakinek látogatását elfogadhassa s ily módon sajátságos helyzetének okairól fölvilágosítást kérhessen. De ekkor már szobába zárva tartották. Hogy valakit magához hívjon, levetett csizmájával szobája ajtaját döngette. Ez a borzasztó cselekedet, mint az őrültségi rohamoknak kétségtelen ismertető jele, szigorúbb eljárást tett szükségessé. S ez volt a leggonoszabb, mert ugyanaz a Zeller, ki a Mayer szellemét a tébolyból kigyógyítani akarta, testét különféle műszerekkel a legbarbárabb módon kínoztatta. Midőn Mayer a kényszerszékbe szorítva ült, Zeller, kit Mayer-nek a szerves mozgásról írt műve különösen boszantott, így kiáltott reá: "Ön az iratában olyan körnégyszögesítés-félét akart feltalálni!" Mayer nem erőszakoskodott, de annál élesebb hangon kelt ki e durva bánásmód ellen, mi által azonban csak még durvább eszközök alkalmazásának tette ki magát. A gépek izmait egészen a csontokig zúzták össze; e sebekből s a hátgerincz erőszakos összepréselésének következményeiből csak évek során át gyógyulhatott ki. Végre a teste már annyira össze volt törve, hogy orvosa is megszeppent egy kissé s magára nézve is komoly bajok bekövetkezésétől tartva, a majdnem halálra kínzott embert szabadon bocsátotta (1854).

E sajnos s csakis az intézőire nézve szégyenletes esemény Mayer-nek további életfolyására döntő befolyással volt. A mélyen megalázott férfiú visszament ugyan Heilbronnba, de az orvosi praxisnak vége volt. Mayer - legalább egy ideig - tétlenségre volt kárhoztatva, mert hogy orvosi praxisát újból megkezdhesse, nyilatkozatot kellett volna közzétennie, hogy tébolyából immár kigyógyult, ezt pedig semmi áron sem akarta tenni, mert ez által a rátukmált őrültséget maga is elismerte volna. Legjobban szerette volna az egész ügyet a nyilvánosság előtt a maga rideg meztelenségében feltárni és megvilágosítani, de az eddigi tapasztalatok után a legkevesebb kilátása sem volt, hogy ezen az úton sikert arathasson, nem is tekintve azt, hogy bizonyos orvosi köröknek most már a saját tekintélyük érdekében vele szemben a nyilvánosság előtt is ellenséges állást kel-

566

lett volna elfoglalniok. Mayer az egész ügyet annyira gyűlöletesnek tekinté, hogy elhatározta, hogy már csak a további nyugalma érdekében is hallgatni fog. De eme türelmes és hallgatag magatartása daczára környezete nagyon is éreztette vele, hogy őt volt bolondnak s olyannak tekinti, mint a kinek értelmi tehetségei még most sincsenek egészen rendben. Az 1877 végén Dühring-hez intézett levelében maga mondja a következőket:

"Miután mindenki tudja, hogy bolond vagyok, mindenki hivatva érzi magát, hogy fölöttem szellemi gyámságot gyakoroljon."[706]

Mayer-nek a nagyzáshóbort elleni kúra után mindenekelőtt utókúrát kellett használnia, hogy t. i. az első kúra szomorú következményeitől megszabadúljon. Testi erős konstitucziója nagy segítségére volt, minélfogva aránylag rövid idő alatt a legsúlyosabb sebekből kigyógyult. Praxisa, mint említettük, nem volt. Szerencsére volt annyi vagyona, hogy a nélkül is megélhetett. Ily körülmények között Mayer vallásos elmélkedésekben keresett vigasztalást. A vallás elvei, úgy a mint vannak, keserű tapasztalatai után nem adtak elég megnyugvást, minélfogva saját eszmekörében önálló ideákat teremtett, a melyek arra lettek volna hivatva, hogy sorsával kibékítsék. Mayer nem hallatott magáról semmit, mindössze is csak a városi polgársággal érintkezett s ennek körében szórakozott. A tudományos világ nemcsak szellemileg, de az Augsburger Allgemeine Zeitung ama közleménye után, hogy ő az őrültek házában meghalt, testileg is halottnak vélte.

Így tartott ez 1854-től 1862-ig. Az utóbbi évben a halott Mayer Ueber das Fieber czímű rövidke értekezésével ünnepelte föltámadását. Mindazonáltal meg kell jegyeznünk, hogy a Mayer alapvető munkájára támaszkodó mechanikai hőelmélet az ötvenes években már tért kezdett foglalni, minélfogva már csak a formaiság kedvéért is meg kellett emlékezni a heilbronni halottról. A Jamin-féle Cours de physique-nek a hőt tárgyaló kötete

567

1859-ben jelent meg s abban a hőelmélet alapgondolata már egyenest a Mayer szellemi terméke gyanánt volt föltüntetve. Németországban is egyes jelek oda mutattak, hogy a Mayer műveinek egy kevés méltatásra lehet kilátásuk. Azonban a Mayer munkáihoz méltó s a rajta elkövetett méltatlanságok nagyságának megfelelő első elégtétel csak 1862-ből datálódik. De nem a Mayer hazájából, hanem Angolországból derengtek a megváltás sugarai. 1862-ben történt, hogy a híres Tyndall a Philosophical Magazine-ben az angol közönség elé egy jelentést terjesztett, mely jelentésben Mayer-nek alapvető érdemei iránt való elismerésének méltó kifejezést adott. Tyndall-nak ez a föllépése annyival is inkább méltánylandó, mivel Mayer-nek legtekintélyesebb vetélytársa szintén angol volt. Tyndall fölismerte Mayer műveinek rendkívüli értékét, melyet előterjesztésében a megfelelő színben tüntetett föl. Tyndall népszerűsége oda hatott, hogy a figyelem nagyobb mértékben fordúlt Mayer-re mint bármikor azelőtt.

Mayer felhasználta ezt a kedvező fordulatot s 1867-ben sajtó alá rendezte addigi összes iratainak kiadását, mi által azok a nagyobb közönségre nézve is hozzáférhetőkké lettek. E kiadásnak közvetetlen hatásai azonnal szembetűntek. Mayer a tudományos világban tért kezdett foglalni, sőt alkalma nyílt, hogy az általa mívelt szakokban kivívott eredményeket személyesen ismertesse. 1869-ben meghívás által a természetvizsgálók innsbrucki nagygyűlésén (szept. 18.) nyilvános előadást tartott. Mayer a hő mechanikájának szükségképeni konzequencziáit és inkonzequencziáit fejtegette. Ez alkalommal a meteoros elméletnek egyik pontját is kiegészítette, a mennyiben megmutatta, hogy a kozmikus tömegek összeverődéséből nem következik szükségképen, hogy a naprendszer vagy általában a csillagrendszerek maholnap egy mozdulatlan tömeggé zsugorodnak össze. Ugyanis tapasztaltatott, hogy némely meteor 9 geografiai mérföldnél nagyobb sebességgel, tehát hiperbolás pályában halad. Mivel pedig a földpályának a Naptól való távolságában

568

az olyan test, mely mozgását csakis a Nap vonzalmának köszönheti, 5.8 mfldnél nagyobb sebességgel nem haladhat, következik, hogy az illető meteor 7 mfldnyi hajítás-sebességgel jutott a Nap vonzás-szférájába. Ennélfogva a hiperbolás pályában haladó meteorok "tüzes futárok", melyek "bizonyos időben s bizonyos helyeken létrejött tömeg-konfliktusról tanúskodnak".[707] Nem kell tehát attól tartanunk, hogy a naprendszer meteorjainak elfogyása után a rendszer halála következik be, mert a nagy tömegek konfliktusa a világgá szórt meteorokkal a rendszernek új táplálékot nyújt. Ez előadásában részletesebben leírja azt a készüléket is, melyet már tizenhat év előtt Bemerkungen über das mech. Aequiv. der Wärme czímű iratában említett, s mely a hő mechanikai egyenértékének kísérleti meghatározására szolgál. Időközben egy ügyes technikus által úgy rendeztette be a készüléket, hogy ez dinamométerűl is szolgálhasson, azaz a gépek, munkáját a víz megmelegedésével mérje meg. Ez a készülék világosan tanúskodik arról, hogy Mayer nagyon is gondolt a hő mechanikai egyenértékének kísérleti meghatározására, holott még jelenleg is, a Mayer iratainak nem ismerése miatt, az a téves nézet uralkodik, hogy az experimentális bizonyíték kizárólag a Joule érdeme s hogy Mayer-nek experimentátori összes tevékenysége csak ama bizonyos vízrázásokra szorítkozott.

Mayer-hez innsbrucki előadása alkalmával néhányan azt a kérdést intézték, vajjon Helmholtz nem önálló feltalálója-e az erő megmaradása elvének. Mayer, mint ezt később bevallotta, e kérdés által udvarias nyilatkozatra kényszeríttetvén, nagyon kínos helyzetbe jutott, de végtére is Helmholtz-ot, Joule- Colding-, Hirn- és Holzmann-nal együtt, a későbbi önálló feltalálók közé sorozta. Az érdekelt felek a Mayer iróniás nyilatkozatát készpénznek vették. Mindazonáltal tíz évvel később Dühring-hez intézett leveleinek egyikében kereken kijelen-

569

tette, "hogy ha honfitársaimnak valaha sikerülne engem félrevetniök, akkor csakis az angol Joule és senki más nem veheti át örökségemet".[708]

Mayer 1870 és 1871-ben szülővárosában és ennek közelében nyilvános előadásokat tartott, a melyekben fölfedezésének jelentősségét különféle irányokban világosította meg. Eszméinek újságával és élénkségével fényesen bebizonyította, hogy értelmi tehetségeinek megtöretlen birtokában van. Műveinek behatóbb méltatása nagy elégtétel volt rá nézve. Azonban jogainak kizárólagos és föltétlen elismerése még mindig hátra maradt s tegyük hozzá, hogy részben még most is hátra van. Már az innsbrucki inczidensből személyesen és közvetetlenül meggyőződhetett, hogy a tudósok birodalmában őt még mindig olyas valakinek tekintik, ki az új dolgokban nem az alkotó s az alapító, hanem csak a közreműködő szerepét játszsza. Jogainak az imént jeleztük elismeréséhez az első lépést Dühring tette meg 1872-ben, a mechanikai elvek történetét tárgyaló híres művével. E műnek hatásai szembetűnőek valának; Mayer már két év múlva abba a helyzetbe jutott, hogy iratainak újabb értekezéseivel és előadásaival bővített második kiadását sajtó alá rendezhette. Dühring művének 1876-iki új kiadása, mely a Mayer-re vonatkozókat még behatóbban és még szigorúbb kritika alá vette, a hatást még inkább fokozta. Az evvel kapcsolatos s a tudományos és társadalmi világban rendkívüli föltűnést keltő mozgalmak, melyeket elvégre napjaink eseményei közé számíthatunk, sokkal közelebb feküsznek, semhogy a véglegesen még ki nem fejlődött dolgok áttekintése és tárgyias megbirálása egykönnyen kivihető volna. A mennyiben saját tapasztalatainkra hivatkozhatunk, csak abbeli véleményünknek adhatunk kifejezést, hogy Dühring nagyon messzire megy, midőn a Mayer-féle jogok kizárólagos és föltétlen elismerésének kivívását kizárólag magának vindikálja. Azonban a tudo-

570

mányos levegőt tisztítani kezdette s Mayer-rel való 1877-iki találkozása nyomára vezetett sok oly dolognak, melyeknek feltárását az igazságnak s az emberi jogoknak tisztelője fájdalommal nélkülözte volna. Mayer már ahhoz a ponthoz jutott, melynél nem kerülhette volna el, hogy ügye védelmére személyesen is síkra szálljon. Azonban a tudománynak ez a martirja már 1878 márcz. 20-án megszűnt élni.

Ha valaki egész életét a tudományoknak szentelte s ezen a téren korszakalkotó munkásságot fejtett ki, nagyon jogosan föltehető a kérdés, hogy érdemei fejében micsoda jutalomban részesült. Az igazi búvár egyszersmind önzetlen is; tevékenységének haszonra és személyes előnyökre való kilátások irányt nem szabnak; czélja oly magas, hogy annak, a mit a szó közönséges értelme szerint jutalomnak és kitűntetésnek nevezünk, rá nézve csak akkor lehet értéke, ha oly önzetlen forrásból ered, mint a milyen önzetlenek voltak azok a motívumok, melyekből a jutalomra való igények jogosúltsága ered. Ilyen igazán értékes jutalmakban és kitüntetésekben Mayer soha sem részesült, mert a diplomákban és érmekben kifejezett formai kitűntetéseket, melyeket élete utolsó tíz évében kapott, az ötvenes évek elején rajta elkövetett durva méltatlanságok után csak rossz tréfának tekinthette. Mayer 1848-ban nagy művét már befejezte volt; hogy ekkor kitűntetések helyett mit kapott, azt tudjuk élete történetéből. Nagyon természetes, hogy az évtizedek után kapott kitűntetésekre semmit sem adott; minélfogva nem adóznánk valami különös elismeréssel emlékezetének, ha azokat tüzetesen fölsorolnók; csak azt akarjuk megemlíteni, hogy a párisi akadémia Poncelet-díja és a londoni Royal Society Copley-érme is közöttük volt. Akadémiai s egyetemi diplomákból annyit kapott, hogy velük, mint maga mondá, szobáját kitapétázhatta volna. Mayer a személyi nemességet is megkapta, de a neve elé a von-t soha sem írta s a nemességére való tekintetre sem a magán-, sem a nyilvános életben igényt nem tartott.

Említettük már, hogy Mayer a viszontagságok köze-

571

pette vallásos meggyőződésében keresett menedéket, sőt az iskoláztatásnak azt a szellemi nyűgét, mely a vallásosságot a becsületesség föltételéül tukmálta reá, soha sem tudta lerázni. Pedig közvetetlen környezetében bő alkalma lett volna, hogy tapasztalhassa, miként szokták a vallásosságot az álnoksággal összeegyeztetni; de ő becsületes akart maradni, a mint hogy az is maradt. A hol erélyre és bátor föllépésre volt szükség, ott a keresztényiségnek helytelenűl, de becsületesen értelmezett elvei kedélyére olyan féket vetettek, mely őt ellenségei kegyelmének szolgáltatta ki. Tudományos dolgokban is, hol szelleme merész játékának bizonyos korlátokat kellett volna áttörni, keresztényies benső sugalmazás miatt inkább megállapodott. E tekintetben a divatozó kétszínűséget nem ismerte, s nézeteinek nyílt és őszinte kifejezést adott. "Ha már beláttuk, mondá az innsbrucki gyűlésen, hogy nemcsak anyagi objektumok, hanem még erők is, még pedig az újabb tudomány szorosabb értelmében vett elpusztíthatatlan erők is vannak, akkor a szellemi exisztencziák fölvételére és elismerésére még csak egy következetes lépést kell tennünk.... Az élő test, mint ezt most tudjuk, nem csupán anyagi részekből, hanem még lényegesen erőből is áll. De sem az anyag, sem az erő nem képes gondolkodni, érezni és akarni." Mayer durva tévedésnek mondja azt a föltevést, mely szerint a gondolkodásnak az agy anyagi működésével összefüggő funkcziója már maga a gondolkodás volna. Ez állítást a következő példával illusztrálja: "Tudva van, hogy egyidejű chemiai folyamat nélkül telegráfos értesítés nem jöhet létre. Azonban azt, a mit a telegráf mond, tehát a sürgöny tartalmát, semmiképen sem lehet valamely elektrochemiai akcziónak tulajdonítani. Még inkább áll ez az agyra és a gondolatra nézve; az agy csak az eszköz, de nem maga a szellem. De a szellem, mely már nem tartozik az érzékileg észrevehető dolgok közé, a fizikusra és az anatomusra nézve nem lehet a vizsgálat tárgya."

Mayer, ki az erőnek is mintegy az anyagiasságát bizonyí-

572

totta be, tehát tudtán kívül s a szó legnemesebb értelmében materialista volt, a materializmus túlkapásait állhatatosan ostorozta. "A materializmusnak, mondá Mayer egy másik előadásában, bizonyos fokig minden esetre megvan a maga jogosúltsága. Az anyag létezik s a létezésében megvan a létezéshez való joga.... A természettudományok, szerencséjükre, a filozófiai rendszerek alól emanczipálták magukat s a tapasztalással karöltve a maguk útján jó sikerrel haladnak. Ha azonban fölületes fők, kik szeretnek a nap hőseiként szerepelni, a materiális vagyis az érzékileg észrevehető világon kívül semmi mást és semmi magasabbat elismerni nem akarnak, akkor az egyesek ilyen nevetséges túlkapásait nem lehet a tudományok terhére fölróni...."[709]

Mayer a tudományok népiesítése, még pedig a szó legnemesebb értelmében vett népiesítése érdekében rendkívül sokat tett. Geniális eszméit mindenkor a legegyszerűbb formában terjeszté elő; előadásában a legnehezebbeknek látszó dolgok tisztán és világosan folynak. Valóban csodálkoznunk kell, hogy munkái, melyeknek már csak nemes egyszerűségük és könnyen érthetőségük miatt is már első megjelenésük után a legszélesebb körben kellett volna elterjedniök, még most sem részesíttetnek méltó figyelemben. Persze, ez iratok is abban a hibában szenvednek, melyekben szerzőjük szenvedett: szerények és igénytelenek. Hangzatos népies munkák, ha elcsépelt dolgokat tárgyalnak is, óriási lépésekkel terjeszkednek s idegen nyelvre fordíttatnak; de a Mayer könyvének, a nagy eszmék eme kincses bányájának, jogaiért még most is kell küzdenie.

Midőn Mayer meghalt, földijeinek első gondja az emlékszobor-állítás volt. Ugyanazok az emberek, kik életében üldözték, letették s szellemét még testi halála előtt eltemették, halála után pedig - persze már csak jelentékenyen mérsékelt eszközökkel - szellemi emlékezetét akarják elhomályosítani, hiú

573

játékot űznek, midőn a félreismert nagysággal önmagukat akarják megtisztelni. Ha valaki nem szorúl kő- és érczemlékre, úgy bizonyára Mayer az; a mit alkotott, az túléli dicsőségét mindazoknak, kiknek emlékezetét csak kő és ércz biztosítja. A jövő századok történetírója a fizikának egy első nagy korszakáról fog beszélni, mely korszaknak alapvetője Galilei, betetőzője pedig Robert Mayer vala; e búvárok művei oszlopok, melyek örök időkre fogják hirdetni nemcsak szerzőik dicsőségét, hanem mindazokét is, kik ama szerzők szellemi nyomdokait követő műveikkel az egyetlenegy, de örökké állandó erő alakváltozásainak tudományával az emberi nemet megtisztelték.

VÉGE.