A Hét 1979/1 (24. évfolyam, 1-26. szám)
1979-05-26 / 21. szám
TUDOMÁNYTECHNIKA H U M P H R A modern természettudomány alapjait a 17. században rakták le, méghozzá olyan kiváló tudósok, mint Kepler (1571 —1630), Francis Bacon (1561—1626), Harvey (1578-1657), Galilei (1564— 1642), Descartes (1596-1650), Huygens (1629-1695), Leibniz (1646-1716), Newton (1643-1727) - hogy csak néhány nevet említsek az igen terjedelmes listáról. Meglepő módon azonban e tiszteletre méltó férfiok között egy sem akadt, aki az elektromosságtan területén szerzett volna érdemeket, holott mi sem lett volna természetesebb, hogy a figyelem a villamos jelenségekre terelődjék, ráadásul egy olyan korban, amikor teljes mértékben felismerték és elismerték a kísérletezés fontosságát. Márpedig oz elektromossággal nagyszerű kísérleteket lehetett végezni. A kíváncsi kutató olyan csodálatos dolgokat figyelhetett meg, hogy a meglepetéstől égnek állt a haja. S ezt most kivételesen szó szerint is kell érteni, mivel a nagy igyekezetben nemcsak a különféle üvegrudak, fémdarabok töltődtek fel feszültséggel, hanem az emberek is; a dolognak rendszerint nem várt és kellemetlen csattanója volt: a felgyülemlett elektromosság nagy szikrázások közepette elvezetődött, magyarán szólva: az ember „kisült". Közel ötven esztendeig szinte nem is történt egyéb a villamosságtan területén. Mindenki dörzsölgette az üvegrúdjait s azt leste, mi minden tapad hozzájuk. (A későbbiekben majd látni fogjuk, hogy az elektromos vonzóerőnek milyen fontos szerepet tulajdonítottak a 19. század első harmadának vegyészei.) Newton egyik tanítványa, Stephen Gray (1696-1736) annyiban különbözött a többiektől, hogy ő nemcsak a kezét, hanem a fejét is használta a dörzsölés közben, vagyis: elgondolkozott a látottakon. Megállapította, hogy oz üvegrúdba helyezett dugó is vonzza a könnyű tárgyakat, ha a rudat megdörzsölik, sőt, ha a dugóba szöget vernek, akkor az is magához rántja az apró papírszeletkéket. Gray egyre növelte „berendezése" méreteit, s amikor már kifogyott a fémtárgyakból, selyemzsinórral toldotta meg a készüléket, s azt tapasztalta, hogy ez nincs kihotással a vonzóerő nagyságára. Egy barátja kertjében selyemzsinór-huzalokat feszített ki, s így vizsgálta a dörzselektromosság hatását. Megállapította, hogy oz elektromosság terjed: a dörzsölés pontjától még nyolcszóz lábnyira is hatott a vonzóerő. Gray azon a nyáron, amikor ezeket a kísérleteket végezte, kétszeresen is szerencsés volt; egyrészt azért, mert ilyen rövid idő alatt annyi mindent megtudott (még arra is rájött, hogy o fémek vezetik legjobban az elektromosságot), másrészt azért, mert a ködös Albionban akkor kivételesen szép száraz nyár lehetett, s így valóban meg is figyelhette mindazt, amit az imént leírtam. Talán hosszabban elidőztem Stephen Gray-nél, de mindenképp szerettem volna érzékeltetni, milyen kezdetleges módszerekkel vizsgálták az elektromosság titkait még a 18. század első felében is. A tudósokat mindinkább bosszantotta, hogy a villamosságot nem tudták tárolni. A megdörzsölt tárgyak idővel elveszítették vonzó hatásukat, arról nem is szólva, hogy a dörzsöléssel előállítható feszültséget ilyen körülmények között nemigen lehetett növelni. (Hogy a feszültségen kívül az áramerősség is fontos szerepet játszik, akkoriban még nem tudták; ellenben megfigyelték - elsőként a francia Charles Du Fay (1698—1739) -, hogy kétféle elektromosság van: az egyik az üveg, a másik a gyanta dörzsölése során „keletkezik". Benjamin Franklin (1706—1790), a villámhárító fölfedezője később tisztázta, EY DAVY hogy nem két különféle dologról, hanem egy jelenségről van szó; ő vezette be a pozitív és a negatív elektromosság elnevezést is.) A leideni Pieter van Musschenbroek-nak (1692-1761) támadt az az ötlete, hogy az elektromosságot, akárcsak a bort — palackban kellene tárolni. így született meg a fizikaórákról is ismerős leideni palack. Lényegében egy vízzel megtöltött lombikról van szó, amelybe a dörzselektromos gép által termelt feszültséget egy fémrúd segítségével vezették be. Amíg Musschenbroek csak az üveget fogta, nem tapasztalt semmi különlegeset; amint azonban másik kezével a fémrúdhoz ért, olyan áramütés érte. „hol elállt a lélegzete, és két napig tartott, amíg magához tért az ütéstől és az ijedelemtől" - jegyezte fel Joseph Priestly (1733-1804) a neves angol vegyész és fizikus az elektromosságtan történetéről szóló művében. A derék leideni professzor egy ideig hallani sem akart a további kísérletekről. Hogy félelme nem volt éppen alaptalan, azt Georg Rihman (1711-1753) pétervári tudós esete is bizonyítja, aki a leideni palackot villámok segítségével szerette volna feltölteni; a tudós életével fizetett vakmerőségéért. Az eddigiekben oz ún. sztatikus elektromosságról volt szó. Hogy történetünk főhősének, Humphrey Davy-nek az elektrokémia területén szerzett érdemeiről szólhassunk, még el kell mondani egy s mást egy paviai professzor, nevezetesen Alessandro Volta (1745- 1827) találmányáról, az ún. Voltaoszlopról. Volta — s vele körübelül azonos időben Luigi Galvani (1737— 1798), akivel az a nevezetes vitája volt az állati elektromosságról — megfigyelte, hogyha különböző fémek érintkeznek egymással, „feszültség" lép fel (ma feszültségkülönbségről, kontaktpotenciálról beszélünk). Állítását igazolandó, cinkből és ezüstből készült fémkorongokat rakott egymásra, közéjük sós oldattal megnedvesített itatóspapírt helyezett, s huszonöt-harminc korong segítségével olyan feszültséget hozott létre, amelyet már érzékelhetően ki lehetett mutatni. Volta levélben értesítette a Royal Society elnökét felfedezéséről, s tulajdonképpen így került a Voltaoszlop híre Angliába, ahol egy huszonkét esztendős fiatalembernek ugyancsak felkeltette az érdeklődését. A fiatalember: Humphrey Davy (1778—1829) volt, érdekes típusa azonknak a mélyről indult és igen magasra emelkedett tudós férfiaknak, akik annyi dicsőséget szereztek Angliának. A Royal Society tagjai között az intézmény alapítása óta sok ilyen ember akadt, s aligha túlzók, amikor azt állítom, hogy épp az ő jóvoltukból vált a ködös Albion a természettudományok területén is nagyhatalommá oz elmúlt évszázadokban. Davy apja még egyszerű kőfaragó volt. Az ifjú Davy csak 15 éves koráig járhatott rendszeresen iskolába, hiányos ismereteit később autodidaktaként pótolta. Különösen a kémia keltette fel az érdeklődését, de a geológiában, a matematikában és a fizikában is járatos volt, sőt verseket is írogatott. 16 éves korában gyógyszerészinasként keresi kenyerét (akárcsak híres pályatársa Gay-Lussac), később egy divatos orvos szanatóriumában vállal állást, ahol az előkelő betegek egy újfajta gyógymóddal, a gózkúrával kezeltették mogukat. Az itt eltöltött évekről később nem szívesen beszélt, s alighanem okkal. A gázkúra ott és akkor nem volt egyéb kuruzslásnál. 1800-ban Rumford gróf jóvoltából egy új tudományos intézménnyel gyarapodik Anglia: a Royal Institution-nel. 1801-ben Humphrey Davy-t bízták meg a „királyi intézet" igazgatásával, feltehetően azért is, mert neve a „kéjgázról" írt könyve kapcsán eléggé ismerősen csengett. Új munkakörében alkalma nyílott rá, hogy tehetségét komoly eredményekkel is bizonyítsa. Előadásai nagy tömeget vonzottak, érdekes és pontos kísérleteinek híre _a kontinensre is eljutott. A Volta-oszlop kezdettől fogva izgotta o képzeletét. Az a kézenfekvő ötlete támadt, hogy az áramforrás két pólusát bele kellene helyezni valamilyen folyadékba, vajon ott is szikrázni fog-e. Nem szikrázott; de helyette valami fontosabb történt: az elektródok közelében gázbuborékok keletkeztek. Mint utólag kiderült: a vizet bontotta fel hidrogénre és oxigénre. Kezdetben csak a vizes oldatokat tanulmányozták, később - elsőként éppen Davy - megolvasztott anyagokat is elektrolízisnek vetettek alá (így nevezzük ma ezt a folyamatot). Ezzel tulajdonképpen egy új tudományág született: az elektrokémia. Sokféleképpen próbálták megmagyarázni az elektrolízis során lejátszódó eseményeket, végül Dovy 1806-ban megállapította, hogy bomlási folyamatról van szó: a vegyületek az egyenáram hatására alkotó elemeikre esnek szét. Ebből logikusan arra következtetett, hogy a molekulákat felépítő részecskéket elektromos vonzóerő tartja össze, pontosabban az egymással vegyülni kívánó atomok ellentétes elektromos töltései semlegesitődnek. Ugyanilyen következtetésre jutott Jakob Berzelius (1779-1848), a híres svéd kémikus is, s bár utóbb kiderült, hogy a vegyületeknek csupán egy bizonyos csoportjára érvényes ez az elképzelés, mégis komoly előrelépés volt a megismerés útján. Davy megfigyelései az atomelmélet híveinek kezébe is fontos bizonyítékokat adtak. Ö maga az elektrolízis segítségével több olyan elemet állított elő, amelyet addig csak vegyületek formájában ismertek. Sikerült nagyteljesítményű Volta-oszlopot szerkesztenie, amely már képes volt megolvasztani az alkáli fémek sóit, s így az olvadék elektrolízisével tiszta káliumot, nátriumot, később báriumot, stronciumot, kalciumot és magnéziumot tudott előállítani. (Vizes oldatokból, amint azt Davy is tapasztolhatta, ezeket a fémeket nem lehetséges elektrolízissel kinyerni, mert azonmód reakcióba lépnek a vízzel.) Davy kísérleteket is végzett ezekkel a fémekkel, ami éppenséggel nem volt veszélytelen dolog, hiszen az alkáli fémek és oz alkáli földfémek közismerten heves reakciókra képesek. De Davy nem lett volna a XIX. század első évtizedeinek tudósa, ha nem olyan vakmerő mint kortársai: Gay-Lussac hét kilométernyire a föld felszínétől egy rozoga léggömbbel röpköd; Jenner a himlő elleni védőoltást először önmagán próbálja ki; mások rendszeresen megsérülnek a laboratóriumban bekövetkezett robbanások során, épp Davy ne tegye kockára az életét? Egy időben gázokkal is folytatott kísérleteket. Minden anyagot, gőzt, gázt, folyadékot — ami csak a kezébe került vagy a kísérletek során keletkezett — tüzetesen megvizsgált. Egyszer majdnem ciónhidrogént lélegzett be nagy buzgalmában. Ha valahova utazott, bőröndjéből sohasem hiányozhattak kedvenc laboratóriumi eszközei, s az is megtörtént, hogy egy szállodai szobában robbant fel valamelyik lombikja, mert útközben szerzett tudomást egy érdekes megfigyelésről, amelynek helyességéről ő is szeretett volna mihamarabb megbizonyosodni. Nevét csakhamar szárnyára kapta a hír. Népszerűségére jellemző, hogy azokban az években, amikor Anglia és a napóleoni Franciaország hadban állt egymással, ő szabadon járt-kelt Franciaországban, s ezt maga Napóleon tette lehetővé. Számtalon vitás kérdésben hozzá fordultak tanácsért. Davynek köszönhetjük a klór nevét, továbbá azt is, hogy egyértelműen bebizonyította: a savakban nem az oxigén játssza a döntő szerepet, mint ahogy azt addig hitték, hanem a hidrogén. Kimutatta, hogy a sósav például csak hidrogént és klórt tartalmaz, oxigénnek nyoma sincs benne, mégis erős sav. A Volta-oszloppal végzett kísérleteinek egyik érdekes eredménye volt az ívfény. Vagy kétezer fémkorongból álló elemével olyan erősségű áramot tudott előállítani, amely az egymáshoz közelített szénrudacskák között ívfényt hozott létre. Ez volt az elektromos áram fényhatásának első gyakorlati alkalmazása. A Davy által megkezdett elektrokémiai vizsgálatokat kiváló tanítványa Michael Faraday (1791-1867) folytatta igen eredményesen, akiről Dovy egyébként joggal állapította meg: „Faraday volt az én legnagyobb felfedezésem". Humphrey Davy-nek a szénbányászat területén is elévülhetetlen érdemei vannak. Természetesen nem dolgozott ki új szénfejtési eljárást, de az általa megszerkesztett ún. Davy-lámpa nagyon sok bányász életét mentette meg a sujtólégrobbanástól. 1815-ben kérték fel az akkor Sir Humphrey Davy-nek nevezett híres tudóst, hogy szerkesszen egy olyan biztonságos lámpát, amely nem okoz robbanást a tárnában. Davy hónapokig tanulmányozta a Newcastle környéki bányákat. Megállapította, hogy az égésnek három feltétele van: az éghető anyag, az égést elősegítő közeg (levegő) és a gyulladási hőmérséklet. Közben azt is megvizsgálta, milyen a levegő-gáz elegy összetételtől függő robbanáskészsége. Végülis a megoldás nagyon egyszerű volt: a lángot vékony fémszálakból szőtt hálóval kell körbezárni, s akkor nem következik be a robbanás, mivel a fém elvezeti a hőt s a gáz hőmérséklete nem éri el a gyulladáspontot. Dovy bányalámpája volt a nagy tudós talán utolsó komoly felfedezése. Súlyos betegség támadta meg szervezetét, az elmélyültebb munkához mór nem volt elegendő energiája. 150 esztendeié, 1829. május 29-én halt meg hazájától távol, Genfben. Ott is helyezték örök nyugalomra. LACZA TIHAMÉR 18
