A Hét 1981/2 (26. évfolyam, 27-52. szám)

1981-10-03 / 40. szám

Tudomány-technika HENRY CAVENDISH (1731. 10. 10. -1810. 2. 4.) a XVIII. századnak talán a legtitokzatosabb természettudósa volt. Már maga az a tény, hogy egy óriási vagyonnal rendelkező, ősrégi főúri csalód sarjaként (apja lord volt, anyja a kenti herceg lánya) a tudományokra adta a fejét — eléggé rendhagyó dolog volt Angliában azokban az időkben; elvégre egy gazdag embernek nincs szüksége arra, hogy valamilyen szellemi tevékenységgel hódítsa meg környezetét, vívjon ki tiszteletet és elismerést; mindehhez untig elegendő a pénze is. Igaz, Cavendish hosszú ideig ennek a pénznek nem volt a birtokában, mivel az angol örökösödési jog szerint csak apja halála után rendelkezhetett fölötte korlátlanul, s a derék lord bizony tisztes kort ért meg. De ettől még az ifjú Henry élhette volna az aranyifjak gondtalan életét, kedvére vadászgathatott vagy- utazgathatott volna, sót bekapcsolódhatott volna akár a politikai életbe is — de ö ehelyett félrevonult az apai ház egyik melléképületébe, ahol csendesen és szerény körülmények között éldegélt, távol az emberektől (kivált a nőktől), s naphosszat a könyveket bújta. Időnként elsétált apja egyik londoni istállója ba, ahol fizikai és kémiai laboratóriumot rendezett be magának, s ott kísérletezgetett. Hogy mi mindennel foglalkozott, azt a kor (HENRY CAVENDISH SZÜLETÉSÉNEK 250. ÉVFORDULÓJÁRA) n A LEGGAZDAGABB TUDÓS..." társak legföljebb csak sejtették, mivel igen kevés emberrel volt beszélgető viszonyban — hetente egyszer együtt ebédelt a Royal Society néhány tagjával —, de azokat sem nagyon avatta be titkaiba, inkább jegyzeteket készített, amelyek sajnálatos módon csak jóval halála után láthattak napvilágot. Életében mindenekelőtt vegyésznek tartották, mivel az a néhány dolgozata, amelyet saját maga jelentetett meg, zömében kémiai tárgyú volt. A mintegy húsz kötetet kitevő kéziratos Cavendish-hagyatékot — az egyik leszármazott megbízásából — James Clerk Maxwell tanulmányozta át és írt róla jelentést 1879-ben, amelyből az derül ki, hogy Henry Cavendish legalább olyan jelentős fizikus volt mint kémikus, s több elektromosságtani felfedezésével alaposan megelőzte korát. (Ezekről a továbbiakban még szó lesz.) Tehát csupa talány ez az ember, s ráadásul különc is. Szolgájának írásban ad utasításokat, mert fárasztja a beszéd; a reggelit, az ebédet és a vacsorát egy cetlin rendeli meg, de meghagyja, hogy az előszobába tegyék, onnan már ö viszi be magának. Könyveit nem a lakásán tartja, hanem egy távolabbi épületben, ahová természetesen gyalog jár; bárki bemehet ide és könyvet is kölcsönözhet, csak ki kell töltenie egy cédulát. De mert hősünk következetes, magát sem tekinti kivételnek: amikor kivesz egy könyvet, önmagát is beírja a kölcsönzők listájára. Szabójánál minden esztendőben ugyanazt a divatjamúlt öltözéket rendeli meg, amelyben az egyetlen róla készült rajz is ábrázolja öt, közben pedig szaporodnak a milliói a bankban, amelyekről nem is akar tudomást venni Kizárólag a tudománynak él. Biot, a nagy francia fizikus egyszer igy jellemezte öt: „Cavendish a leggazdagabb tudós és a legtudósabb gazdag." Ez vitathatatlanul így volt, de vajmi keveset mond Cavendish munkásságának lényegéről. Azt talán jobban kifejezi Cavendish mottója, amely abban a korban egyenesen forradalmi jelentőségű volt: „Mérték, szám és súly szerint van elrendezve minden." A korabeli fizikusok és kémikusok többsége nem sokat törődött a mennyiségek pontos meghatározásával; ehelyett inkább elméleteket gyártottak, amelyek tetszetösek voltak ugyan, de vajmi kevés közük volt a valósághoz. Itt volt például Georg Ernest Stahl (1660—1734) fíogiszton-elmélete, a XVIII. századi kémia talán legnagyobb hatású teóriája. Eredetileg az égés folyamatát próbálták magyarázni vele. E szerint az anyag az égés során flogisztont ad le, s attól függően, mennyi flogisztont tartalmaz, jobban vagy kevésbé jól ég. A szén tehát szinte teljes mértékben flogisztonból áll, hiszen alig marad belőle valami az égés után. Később más jellegű vegyi folyamatokat is a flogiszton-elmélet alapján igyekeztek magyarázni, s hosszú ideig úgy tűnt: sikerrel. Maga Cavendish is lelkes Ríve volt ennek a tanításnak, jóllehet az ő megfigyelései és az egész vegyészeti munkássága nélkül aligha sikerült volna Lavoisier-nak (17.43—1794) olyan látványosan egyszer s mindenkorra végeznie ezzel a torzszüleménnyel. A flogiszton-elmélet hívei tulajdonképpen egy lényeges kérdésre sohasem tudtak megnyugtató választ adni: hogyan lehetséges az, hogy bizonyos anyagoknak az égés után nagyobb a súlyuk mint égés előtt, jóllehet az égés alkalmával a flogiszton „eltávozik" belőlük? Ez az ellentmondás sokáig — a pontosságra egyébként oly kényes — Cavendisht sem zavarta, csak midőn elolvasta Lavoisier idevágó munkáit, akkor fordult el végérvényesen a hasznavehetetlen elmélettől, s egyben a kémiától is. 1790 után már semmiféle vegyi kísérletet nem végzett. Cavendish legfontosabb kutatási területe — s ebben az angol hagyományokat követte — a gázok kémiája volt. Nagy érdeme van abban, hogy az addig önálló elemnek képzelt levegőről kiderült: különböző gázok meghatározott arányú elegye. 1766-ban alaposabban is szemügyre vette azt a gázt, amely a fémeknek savakban való oldódása közben szabadul fel. Már korábban is felfigyeltek természetesen a jellegzetes buborékokra, de senki sem tulajdonított különösebb jelentőséget nekik. Cavendish volt az első, aki kíváncsi volt rájuk, ezért őt tekintjük a hidrogén — mert hiszen erről a gázról van szó — fölfedezőjének. Megállapította egyebek között, hogy a gáz ég, ezért „gyúlékony levegőnek" keresztelte el. Megfigyelte azt is — s ez nagy bátorságra vall —, hogy a hidrogén és a levegő robbanóelegyet alkot, s kivált akkor heves a detonáció, ha a két gáz 3 : 7 arányban keveredik. A fémek oldódásakor azt tapasztalta, hogy a keletkező hidrogén mennyisége nem függ a sav minőségétől, csak a fém egyenértékétől, mindez azonban nem volt elegendő ahhoz, hogy kiderítse a savak valódi összetételét. Cavendish nemcsak kémiai kísérleteket végzett a gázokkal, hanem fizikai tulajdonságaikra is kíváncsi volt. Megvizsgálta a különböző gázok (a hidrogén, a széndioxid, a kéndioxid stb.) sűrűségét és oldékonyságát több oldószerben. A hidrogént könnyebbnek, a széndioxidot nehezebbnek találta a levegőnél; az előbbi nem oldódott semmiféle oldószerben, az utóbbi jól elnyelődött mind a vízben, mind a lúgokban. Mindezekről a megfigyelésekről az 1 766-ban megjelent „On Factitious Air" („A mesterséges levegőről") c. munkájában számolt be. 18 éwel később, 1784-ben adta ki „Experiments on Air" („Kísérletek a levegővel") c. müvét, amelyben legfőképpen a levegő mennyiségi elemzéséről esik szó. Sajnos ez a könyv kissé elkésett: néhány olyan eredményről is hírt ad, amelyről mások már korábban tudósítottak, noha nem kétséges, hogy Cavendish tőlük függetlenül, s talán velük egyidöben tette meg felfedezését. Ez a kényelmesség vagy szerénység (?) egyébként másoknak is sok bosszúságot okozott utóbb, de Cavendish esetében szinte tragédiáról is beszélhetnénk, ha ez a szó egyáltalán illene hősünk egyéniségéhez. Joggal tekinthetnénk öt például a nitrogén felfedezőjének, elvégre igen szellemes és eredeti módon különítette el ezt a gázt a levegő többi összetevőjétől: az oxigént izzó faszénnel léptette reakcióba, a széndioxidot lúgos oldatban fogta föl. s a maradék gázról kiderítette, hogy nem táplálja az égést, továbbá, hogy könnyebb a levegőnél. Ennek ellenére Daniel Rutherfordot (1749—1819) tartjuk a nitrogén fölfedezöjének, ő ugyanis már 1772-ben beszámolt — „Dissertatio de aere fixo dictu aut mephi tíco" c. munkájában — a nitrogén fontosabb tulajdonságairól, s Cavendish számára csak sovány vigasz lehetett, hogy ezúttal a nagy svéd kémikus. Carl Wilhelm Scheele (1742—1786) is hoppon maradt. S ha már az oxigént is szóba hoztam, ide kívánkozik az is, hogy Cavendishnek ezzel a gázzal sem volt szerencséje. Priestley (1733—1804) is. Scheele is megelőzte őt a publikálással, igy csak kettejüket tekintik az oxigén felfedezőinek. Ráadásul Priestley még a nitrogénoxidok felfedezöjeként is bevonult a kémiatörténetbe, jóllehet ezekkel a gázokkal Cavendishnek is volt dolga. A víz összetételének kiderítésében is negyedmagával szerzett érdemeket (rajta kívül: James Watt, a gőzgép megszerkesztöje, Lavoisier és — ismét — Priestley), de a hidrogén-oxigén arányát ö határozta meg a legpontosabban. A víz képződését a durranógázzal (a hidrogén és a levegő elegye) folytatott kísérletei közben figyelte meg. Ö volt az, aki a legpontosabban állapította meg a levegő oxigén-tartalmát: 20,84 %-nak találta, ami nagyon jó ered mény. Volt egy olyan kísériete is, amelyet valóban elsőként végzett el a világon: egy leideni palackból szikrákat csiholt elő, s az oxigénre, a nitrogénre, illetve e két gáz keverékére kifejtett hatásukat tanulmányozta. Az elektromos kisülés érintetlenül hagyta a tiszta oxigént és a tiszta nitrogént, a két összetevőjű gázelegyben azonban elindított egy vegyi reakciót, amelynek eredményeképpen különböző összetételű nitrogénoxidok keletkeztek. Cavendish a levegő valamennyi komponensét megvizsgálta, csak egy töredékével — amint ő maga igen pontosan kiszámította: 1/120-ad részével — nem tudott mit kezdeni. Erről a rejtélyes „levegömaradékról" több mint 100 éwel később, 1894-ben Rayleigh és Ramsay derítette ki, hogy túlnyomó részben argont tartalmaz. S ha már a leideni palack jóvoltából közvetve az elektromosság is szóba került, ideje lesz szemügyre vennünk Cavendish fizikusi ténykedését is. A Cavendish-hagyatékkal bíbelődő Maxwell meglepődéssel olvashatott olyan dolgokról is — számadatokról, összefüggésekről, észrevételekről —, amelyekről addig úgy tudták, hogy jóval későbbi megfigyelések eredményei. így például eljutott az ellenállás és a kapacitás fogalmához, ha nem is nevezi őket úgy, mint huszonöt éwel később Ohm, illetve ötven éwel később Faraday, akiknek az ellenállás, illetve a kapacitás fölfedezését tulajdonítja az utókor. Simonyi Károly szerint az a mód, ahogyan Cavendish ezeket a kísérleteket végezte, továbbá azok az értékek, amelyeket így kapott minden kétséget kizáróan bizonyítják, hogy nem véletlenül jutott a birtokukba, hanem körültekintő, tudatos munkával. Ezért is sajnálatos, hogy nem törődött ezeknek az eredményeknek a mielőbbi közreadásával: jelentősen meggyorsította volna a fizika fejlődését a XIX. században. Ezek után már nem is meglepő, hogy a Coulombról elnevezett törvényt — két ponttöltés között föllépő vonzóilletve taszítóerő fordítva arányos a közöttük levő távolság négyzetével — ő is felismerte (Priestley-vel együtt), sőt egy maga készítette torziósmérleg segítségével meg is mérte az erö nagyságát. Az 1797—98-as években egy másféle torziós mérleggel a gravitációs erőket vizsgálta, ennek a mérlegnek egy alaposan tökéletesített változatával — az ún. Eötvös-ingával — végezte el Eötvös Lóránd 1888-ban az egyik legpontosabb gravitációs állandó-meghatározást. Cavendish az elektromosság élettani hatásaival is foglalkozott. 1771-ben magyarázatot adott arra, miért olyan nagy a leideni palack ütése, ha kezünkkel megérintjük, jóllehet az elektroszkóp csak kis töltést jelez rajta: egyszerűen külön kell választani a töltés és a feszültség fogalmát. A fémek és a sóoldatok vezetőképességét is a saját keze segítségével mérte — akkoriban még nem ismerték a volt- és ampérmérőt — s ezzel a meglehetősen szerény módszerrel olykor igen jó értékhez jutott. Tiszta fogalmai voltak az energia megmaradásáról és a fajhőről is, ami talán nem is olyan meglepő, hiszen igen pontos hőmérőket készített, közöttük olyat is, amely automatikusan regisztrálta a hőmérsékletet. Az eddig elmondottak alapján azt hiszem joggal nevezhetjük Henry Cavendisht a XVIII. század egyik legnagyobb természettudósának. Ezért is sajnálatos, hogy nevét a szélesebb közvélemény alig ismeri, s a tudománytörténeti szakkönyvek sem foglalkoznak érdemben vele. Talán a még későbbi utókor kegyesebb lesz hozzá. LACZA TIHAMÉR ir»