I. Předhistorické počátky mechaniky
Mechanika jest nejstarší ze všech věd přírodních. Jí se člověk učil znáti prakticky již tím, že stal se člověkem a že počal používati svých rukou k práci. Spolupráce mozku lidského a rukou stvořila první pokusy mechanické, neboť v ruce své nalezl hotovou pákovou soustavu tak podivuhodnou, že tato ve mnohých ohledech po dnešní den ani nejsložitějšími stroji není nahraditelnou. Většina strojů jest jen určitým prodloužením ruky lidské a specielním propracováním a zdokonalením některých jejích úkonů.
Prvním prodloužením ruky a jejího dosahu byl člověku kyj, nebo jakákoli větev stromová, jakákoli hůl. Tato sloužila zakřivena k házení v pozdějším zdokonalení jako bumerang, stejně jako i kámen sloužil k vrhu na dálku. Zacházením s těmito primitivními zbraněmi učil se člověk prakticky prvním zákonům mechaniky, zákonům páky, vrhu, pádu.
Pud sběratelský učí primitiva plésti sítě, vyráběti pytle z listí, z travin, z lýka a později i z vláken jemnějších. Vedle tohoto pytlíku používá primitiv i hole k vyhrabování kořínků, která mu jest prvním předobrazem budoucího pluhu. Ještě dnes jako před věky Křovák africký, Australan i Kubu na Sumatře, Weddan na Ceyloně, krátce všichni primitivové vycházejí se svými ženami s pytlíkem a holí na sbírání kořínků a na lov různých malých živočichů, kteří se těmito primitivními prostředky dají chytiti. Oni nepodstoupili dosud dále, než náš pravěký předek. My i oni jsme vyšli z téhož primitivního stupně, ale kdežto okolí, v němž se nacházeli naši předkové, je nutilo k tuhému zápasu s přírodou a zároveň jim poskytlo dostatek příležitosti vynalézati prostředky k uhájení existence, oni, žijíce v podnebí příliš horkém, nebo příliš chladném, příliš suchém nebo příliš vlhkém, nenalezli dosti příležitosti k řádnému vyvinutí a prohloubení svých vloh.
Nám z těch dob zbyly v rukách příruční kabelka našich dam a aktovka našich mužů, hůlka procházková, věci, které se nám v rukách někdy pletou stejně, jako se pletl primitivům jejich pytlík na potraviny. Jest patrno, že bylo úlohou velmi těžkou, která dlouho a usilovně byla řešena, osvoboditi ruku od nošení a uvolniti ji k práci. Tuto úlohu musily rozřešiti zvláště ženy, které byly nuceny při vší práci nositi s sebou své děti, jež měly kojiti a opatrovati. Na muže nemohly tyto primitivní ženy příliš spoléhati, protože ten již tehdy zvykal rád lenošiti a rád se dal obsluhovati, přenechávaje všechnu práci domácí i rolnickou ženě. Tak první vynálezy, jako hrnčířství, tkaní, vaření a pečení potravin, to vše beze sporu jest vynálezem ženským, třebaže k formám uměleckým přivedl ty věci nejspíše muž.
Souvisí to s větším smyslem žen pro konkrétnost a mužů pro abstrakci. Žena tedy vykonávala celkem každodenní drobnou práci, která se stala podkladem přemýšlení mužova, jenž z ní odvodil všeobecné platné principy a zákony. Studium ležících a pohybujících se hmot, ať již tuhých, kapalných či plynných, dalo vzniknouti vědě mechanické, která se tím stala podkladem pro všechno další bádání přírodovědné.
Vědomé rozdělení na statiku a dynamiku, podle toho, jedná-li se o klid či pohyb, a o geomechaniku, hydromechaniku a aeromechaniku, jedná-li se o tělesa tuhá, kapalná či pevná, stalo se arci mnohem později, ale první počátky tohoto rozdělení můžeme pozorovati již v těchto dobách předhistorických. Vedle těchto problémů mechanických záhy člověka počaly zajímati i problémy tepelné, později akustické a optické, nejpozději magnetické a elektrické.
První materiál primitivů, na němž tento své schopnosti zkoušel, byl, jak již řečeno, dřevo a kámen. První pokus, který s nimi dělal, bylo otloukání. Každé dítě, když se přesvědčilo, že hračka není k jídlu, zkouší otloukati ji o všechno možné. Nejcennějším kamenem pro primitiva byl tedy takový kámen, který se dal pěkně otloukat. Takovým kamenem jest pazourek, který při otloukání tvoří střepiny s ostrými hranami, jichž lze přímo použíti jako kamenného nože. Primitivové naučili se podle své vůle kameny takové štípati a z nich si hotoviti různé nástroje. My dnes sotva si dovedeme učiniti pojem, jak velkého cviku a mistrovství k tomu náleželo, s primitivními kamennými nástroji hotoviti mistrovské kamenné nože, které dosahovaly někdy i velikosti malého meče. Z obsidianu, který jest vlastně druhem sopečného skla, dovedou i dnes např. obyvatelé ostrovů Admirálských hotoviti podobná umělecká díla. I dnes, kdy dovedeme na základě rovnoběžníku sil podobné úlohy zcela přesně řešiti, byla by tato úloha dosti nesnadná, protože záleží také na pevnosti a lámavosti materiálu, s nímž se pracuje, ve kteréžto příčině měli mistři věku kamenného jistě veliké zkušenosti.
Tento věk starší doby kamenné trval dlouhá tisíciletí, protože v té době každý pokrok jen nesmírně pomalu se uplatňoval. Snad to souvisí s myšlenkou Masarykovou, že mládí jest konservativní. Také mládí lidstva bylo nesmírně konservativní, každému pokroku a změně málo přístupné. Již báje o Prometheovi nám dává tušiti, za jakou cenu se vykupovaly nové vynálezy a jak bývali mučeni a trýzněni všichni, kdo si troufali něco nového přinést svým soukmenovcům. Vždyť ani my z těch časů jsme se dosud nedostali.
Novinkou bylo, když nástroje hrubě otesané se počaly na svém povrchu jemněji opracovávati, což se snad dělo nástrojem nožíkovitým, jehož ještě dnešní Eskymáci a obyvatelé Země Ohnivé k témuž účelu používají, který se skládá z jakéhosi malého kamenného nožíku, jímž pouhým tlakem lze s povrchu kamene malé kousky odštěpovati.
Zde vidíme již použití nástroje, který jest všeobecně s fysikálního stanoviska druhem mechanického stroje. Mechanické stroje, jak známo, třídíme na jednoduché a složité. Nejjednodušší stroje, tj. takové, které na jednodušší již nelze dobře rozložiti, jsou jednak stroje pákové: tj. páka, kladka a kolo na hřídeli, a za druhé stroje založené na nakloněné rovině, tj. nakloněná rovina, klín a šroub.
Všechny tyto stroje sahají svým použitím do doby předhistorické. A ten nejjednodušší nástroj, totiž hůl hrabací, jest již spojením klínu s pákou. Vtlačením holi do země použil primitiv svého nástroje jako klínu, jeho ohnutím a vykopnutím jedlého kořenu ze země použil pračlověk po prvé páky. Tento vynález byl učiněn jistě zcela nevědomky, zapomenut a nesčetněkrát znovu vynalezen, než ho počal člověk používati vědomě a než počal pracovati na jeho zdokonalení.
Nejstarší druhy klínů jsou všeho druhu nože, kopí, dýky, zbraně i nástroje, podle toho, jednalo-li se o boj s hmotou, či o obranu proti tvorům živým. I dnes ještě rozdíl mezi nástrojem a zbraní tvoří největší obtíže při mezinárodním dorozumívání, neboť i nejnovější z těchto nástrojů, aeroplán, může býti stejně prostředkem dopravním, jako strašlivou zbraní útočnou, radiotelegrafie může sloužiti stejně k přenášení zpráv a pozdravů, jako k vyhazování podkopů novými dosud nezbadanými vlnami, továrna na umělá hnojiva dá se obratem ruky přeměniti na výrobnu třaskavin.
Tak řezání, sekání a bodání jest umožněno použitím klínu, ať se to již děje při opracovávání hrubé hmoty, či k ničení těla nepřítelova. Arci nalezl člověk vzor ke klínu již ve vlastních nehtech a zubech a díky své schopnosti sebepozorování vyzkoumal, že umělý klín jest výhodnější než vlastní tělesné prostředky ochranné. Tak mohl dospěti od nehtů a zubů k noži, kleštím a nůžkám, k dlátu, hoblíku a pile, k sekyře, motyce a rýči, k oštěpu, meči a dýce. Všechno to jsou však jen určitá prodloužení naší ruky, jejích schopností a dovedností. Nejen prodloužení, nýbrž i zpevnění i zdokonalení a zesílení všech pohybů, prováděných pouhou rukou, lze nástroji a zbraněmi těmi docíliti.
První složité stroje doby neolitické jsou stroj vrtací a pila na kámen. Stroj vrtací byla tyč z tvrdého dřeva, která vrtala pískem křemenným, zatížena jsouc shora již opravdovým pákovým zařízením a roztočena podél osy kolmé provazem napjatým na luku. Tj. již opravdový stroj, který vedl jednak k vrtání kamene, později i kovu, jednak ke vznícení ohně, tohoto největšího vynálezu lidského. Jestliže stroj vrtací navrtával otvory okrouhlé, kamenná pila byla opět páka nahoře zatížená, opatřená dole nožem, jenž pohybem podélným hobloval rýhy přímé do svého podkladu.
Také tato pila byla základem přístroje na výrobu ohně.
K těmto strojům statickým se druží již také stroje dynamické, stroje na vrhání do dálky. Vrháním dřev povstává oštěp, šíp, anebo zpět se vracející bumerang, k vrhání kamene slouží prak. Základem těchto strojů jest pružná větev, která ohnuta a vypuštěna prudce se vrátí do původní polohy a při tom vymrští přiložený k ní šíp nebo kámen.
Větev tato ulomená a s sebou nošená dala vzniknouti prvnímu luku. Člověk počal po prvé zkoušeti docela empiricky zákony pružnosti, měře pružnost silou svých paží. Upomínkou na tu dobu jest luk Odysseův, který nedovedl nikdo jiný napnouti, než on sám. Byl to zajisté již značně složitý stroj, který dovedl napnouti jen ten, kdo znal jeho tajemství. Nelze se přece domnívati, že by starý Odysseus, který mezi hrdiny trojskými vynikl více chytrostí, než silou, byl býval silnější, než mladí ženichové, kteří se ucházeli o jeho ženu a s ní o jeho dědictví.
Snad se nejednalo ani o luk. I dnes užívají někteří národové důmyslně vytvořené vrhače šípů a oštěpů, bez provazu, které se zakládají na pružnosti dřeva samotného a ovládají se pouze jednou rukou jako moderní pistole a revolvery.
Také použití praku se zakládá na principu páky, kombinované se silou odstředivou. Právě tato síla odstředivá dodává vrhu oné síly, která může i usmrtiti. Z bible jest známo, jak prakem zabil malý David obra Goliáše. Dnes tak zabíjí naše nadějná mládež ptáky a rozbíjí křehké tabulky okenní, ale byly časy, kdy velikých praků se užívalo při dobývání měst, a kdy jimi vrhány byly do dálky hmoty veliké a často i požáry byly vzněcovány v obležených pevnostech.
Opět nový důkaz, jak blízko jest od zbraně k nástroji, neboť podobných přístrojů užívají obyvatelé středoafričtí k vymačkávání olejů z plodů palmových, které jsou v pytlíčkách tkaných a jež přitlačuje pružná větev jako jednoramenná páka k prknu kolmo upevněnému. Olej pak stéká do podstavené nádoby.
Pokud se týče kladky, nemáme přímých dokladů, že by se jí bylo užívalo v předhistorickém pravěku. Nejstarší použití kladky jest historicky ověřeno v Číně v době dynastie Hanské, tedy v době kol narození Kristova, kde se jí používalo k čerpání vody ze studní. Poněvadž Angličan Sir John Francis Davis nalezl v polovici 19. století v Číně diferenciální kolo na hřídeli, jest zjevno, že použití kladky v Číně doznalo do té doby velikého rozvoje. Ale pokud smíme souditi z nynějších primitivů na národy doby předhistorické, bylo by pravděpodobno, že i oni již používali kladek, anebo aspoň kladky zastupujících oblých klouzavých ploch, když vidíme, jak podle svědectví Otise Tuftona Masona Eskymáci na Aljašce dopravují mrože, vážící až 30 centů na pevninu, zaklínivše do kamení dvě vesla a uspořádavše pomocí lana jakousi dvojitou hybnou kladku, tedy druh kladkostroje, z něhož jest jasně patrno, že potřebují k vytažení zvířete z moře síly čtyřikráte menší, než jest síla, jíž by bylo použití při obyčejném tahu lany. Při tom pruhy kůže, jimiž provléknou na dvou místech lano, účinkují svým tukem jako kladky. Ovšem není dosud rozhodnuto, zdali tento vynález vznikl opravdu na místě, či byl-li převzat z Číny, či snad od evropských plavců, u nichž mohli pozorovati Eskymáci používání jeřábů. Nicméně i v tom případu byl by výkon úctyhodný. Na druhé straně, když uvažujeme, jak byli nuceni již národové doby kamenné často dopravovati s místa na místo obrovská těla své kořisti, mamutů a velryb a jak ve skutečnosti vykonali díla podivuhodná, jakými jsou stavby Stonehenge v Britsku, obrovské stavby na ostrově Velikonočním a neméně podivuhodné obrovské stavby yukatanské a jiné, musíme připustiti možnost, že tito národové ovládali již i jiné techniky než stroje pákové. Ostatně válce, na nichž dopravována byla obrovská břemena bez tření s místa na místo, byly již také jednoduché kladky, jimiž se arci nezískává na síle, ale jimiž směr síly se může voliti podle pohodlí dělníkova.
Také kolo na hřídeli lze velmi těžko sledovati do doby předhistorické, ale i zde lze souditi z dnešních primitivů aspoň do jisté míry na možnost jeho použití v pravěku. Jest to stroj na vylupování jader bavlněných, jehož se užívá ve Východní Indii a ve Vysoké Asii velmi hojně a který jest beze sporu vynálezem neevropským. Arci na něm jest nahrazeno kolo klikou, takže se jedná spíše o kliku na hřídeli než o kolo na hřídeli. A tu nelze se ubrániti myšlence, že staré žentoury na Nilu k čerpání vody sloužily i k zavlažování pouští Mezopotamských a také snad středoafrických a že i tu bylo používáno kliky na hřídeli, jejímž principem jest kolo na hřídeli.
Je-li použití předcházejících strojů v době předhistorické dosud pochybné, jest nade vši pochybnost zjištěno, že v dobách nejstarších bylo používáno nakloněné roviny, jakou poskytoval každý svah horský. Záseky horské, kudy táhla cizí vojska, s jichž strání se valily kameny a klády na hlavy přicházejících nepřátel, byly již takovýmito přirozenými stroji k okamžité potřebě přizpůsobenými. Sysifos valící marně kameny do vrchu trestán jest strojem, založeným na principu nakloněné roviny.
Od použití přirozených svahů a strání k nasypávání hrází a ramp byl již jen krůček, jímž se člověk snažil napodobiti přírodu. Ve skutečnosti nemůžeme ani jinak vysvětliti stavbu pyramid, jakož i slunečních chrámů, známých jménem Stonehenge. Pyramidy egyptské však, které se pokládají za div světa, nejsou jedinými pomníky toho druhu. Také v Americe nalézáme v pobřeží řeky Missisippi, tzv. Mounds, tj. vrchy umělé a jim podobné, zdmi ohrazené pahorky v Peru. Z věku kamenného kromě Stonehenge se nám zachovaly tak zvané dolmeny, čili kamenné stoly, rozšířené podél celého pobřeží moře Severního, jakož i v západní části jižního břehu středozemního a v Portugalsku, kde se setkáváme i jednotlivými kamennými sloupy, monolity, všemi mnoho centů těžkými, s nimiž práce byla za věku kamenného jistě velmi obtížná a bez umělých ramp a hrází nemyslitelná.
Takové památky doby megalitické nacházíme i v Indii a na mnohých ostrovech Mikroneských a Melaneských, které upomínají na dobu, kdy zde byla kultura, jež umožňovala spolupráci mnoha osob. Na ostrově Ponape v souostroví Karolinském, jest celé svaté město, k jehož stavbě čedičové bavlny z daleka byly přiváženy a stejně i na Ostrově Velikonočním jsou takové obrovské idoly. Jak se tam dostaly? Nemáme tušení, ale bez primitivních strojů se to neobešlo.
My dnes pravíme, že stavby takové byly vykonávány prací mnoha tisíců otroků. Jakkoli pohrdlivě patříme na otroctví se stanoviska etického, přece musíme uznati, jak praví Ernst Mach ve svém spisu „Kultura a mechanika“, že i otroctví a jeho použití k velkolepým stavbám bylo velkým krokem kulturním a etickým (protože dříve se zajatí ve válkách prostě oslepovali nebo naráželi na kůly a jinak mrzačili), a za druhé i velkým vynálezem mechanickým, neboť jím se lidé učívali skládání sil a provádění velkých staveb a jiných kulturních děl spojenými silami. Každý zajisté uzná, že ovládání takových armád pracovních samo o sobě bylo velkým činem. Také cíl staveb byl povahy náboženské, etické, ale i hospodářské a kulturní, jak vidíme nejen na velkých stavbách vodních na Nilu a v Mesopotamii, nýbrž i v samé Australii, v Novém Jižním Walesu na řece Darlingu. Tam 100 km nad městem Bourke jest kamenný labyrint Breewarina, jehož obrovské nádrže na chytání ryb svědčí o předhistorické mohutné civilisaci rybářské, po níž se nám zachovala pouze tato megalitická památka.
Klín jest vlastně zdvojnásobená šikmá rovina pohyblivá, o níž platí tytéž zákony, jako o nakloněné rovině obyčejné. Také původ klínu se nám ztrácí v pravěku. Všechny nástroje a zbraně, jimiž se řeže, seká nebo píchá, jsou vlastně klíny. Meč a pluh jsou jejich přední zástupci. My všichni víme, čím byl člověku meč i pluh. Meč jest symbolem moci, jíž člověk nabyl nad všemi ostatními tvory na této planetě. Pluh jest symbolem práce tvůrčí, jíž člověk se stává spolutvůrcem a přetvořitelem přírody. My dnes můžeme říci, že všechen život na naší planetě jest nyní již přeorientován ve prospěch člověka. Pluh souvisí asi s vynálezem motyky a jako ona má svůj původ v zakřivené větvi. Oba tyto nástroje jsou vlastně šikmé roviny, jimiž půda jest nazdvihována a uvolňována, takže se stává sypkou. Tím půda větrá a urychlují se proměny biologické a chemické, které ji mění v úrodnou prsť.
Již kamenný nůž byl takovým klínem, jehož se člověk učil užívati po dlouhá desetiletí. Spojen s držátkem dřevěným poskytl primitivní motyku, kterou snáze bylo možno vykopávati kořínky, než to bylo možno s pouhou zašpičatěnou holí. K síle tlaku tu přistupuje kinetická energie rázu.
Šroub povstane ze šikmé roviny, navineme-li tuto na válec. K šroubu náleží šroubová matice, která jest vlastně dutým obráceným šroubem. Nejznámější použití těchto nástrojů k vrtání nalezneme na známém každém svidříku, jenž se otáčí tím, že se posunuje matice šroubová po šroubu, jenž jest otáčivě uložen v násadě držadla vrtáčku. Zdá se, že již primitivové užívali podobných nástrojů, které ovšem byly mnohem jednodušší, ale v principu stejné.
Na držadle vrtáčku jest na horním konci připevněn provaz uprostřed, a na jeho obou koncích zavěšena jest vodorovná příčka. Roztočíme-li rukou vrtáček, navinou se oba konce provazu na vrtáček, čímž se příčka zdvihne. Pak stačí příčku stisknouti dolů, aby se vrtáček prudce roztočil, a to následkem setrvačnosti dále než do rovnovážné polohy, čímž se opět natočí provaz druhým směrem a pochod se opakuje. Podobné hračky si hotoví i naše mládež, ukazujíc nám tím na pomůcky, jichž užíval člověk primitivní.
Nejstarší použití šroubu nalézáme v Indii a také Eskymáci jsou považováni za vynálezce šroubu, neboť na lovu tuleňů dřevěnými šrouby ucpávají rány těmto zvířatům, protože krev jejich jedí a nechtějí se jí zbaviti.
Jiným použitím jest australský bumerang, který se v případě, že nezasáhne oběť, vrátí svému majiteli. On se přímo zavrtává do vzduchu a tím vyvolává v činnost síly, které jej vrátí k místu vymrštění.
Síly setrvačnosti, o níž jsme se zmínili při svidříku, také již ode dávna lidé používali. Vidíme to opět na hračkách dětských, na vlčku a na káče, jakož i na kroužící čamrdě, které nejsou ničím jiným, než předchůdci setrvačníku, obrovského to kola, jež udržuje naše tovární stroje při stejnoměrném chodu. Před dvaceti lety stala se módou hračka známá jménem diabolo. Byl to dvojitý kužel, jenž se roztáčel na provaze, připevněném na dvou hůlkách. Prudkým otáčením vzbuzena byla síla setrvačnosti, která učinila lehkým jeho chytání na provázek a opětné házení do vzduchu. Hračka zmizela po dvou letech.
Neobjevila se po prvé, neboť její moda se v Evropě rozmohla již o sto let dříve a trvala tehdy 13 roků. Hra tato jest v Indii od pravěku známa, kde umějí je házet do výše vrcholků kokosových palem a chytati, aniž se na to dívají.
Na témž principu se zakládá stroj od pravěku známý a užívaný, totiž vřeteno, jímž se lidé naučili spřádati nejjemnější tkaniny. Ještě dnes udáváme mohutnost textilního průmyslu v jednotlivých zemích počtem vřeten, jež jím jsou zaměstnána. Ovšem toto vřeteno strojové jest dnes něčím jiným, než byl jeho předchůdce rukou pohybovaný. V Evropě nacházíme hliněná, kamenná, rohová, dřevěná i kovová vřetena ve výkopech, sahající až do doby hlazeného kamene. Vývoj odtud přes kolovrat k moderním přádelnám jest jedním z nejdůležitějších rysů dějin kulturních.
Téhož principu bylo opět použito k hotovení strašných zbraní lovců stepních. Jest to třemi koulemi opatřené bola a kličkou zakončené laso, jimiž máchá jezdec nad hlavou, aby jimi zachytil v běhu prchající zvěř.
Na stupni primitivním arci není ještě řeči o nějakých výpočtech nebo sestrojování rovnoběžníku sil a přece již primitivové podvědomě podle těchto zákonů se řídí. Nejčastěji se člověk naučí užívati tohoto principu při veslování. Proudem řeky dána jest jedna ze složek síly, s níž nutno počítati. Druhou složkou jest síla vlastních paží, pohánějící člun v určitém směru. Praksí se přímo vycítí, jak jest nutno veslovati, aby člun se ubíral žádaným směrem. Jindy jest druhou silou síla větru a napínání plachet jest praktickou školou již člověka na primitivním stupni, jíž se učí znáti zákony skládání sil.
Lavírování a křižování proti větru platilo vždy za jedno z nejtěžších umění plaveckých. V Evropě jest to známo teprve od r. 1189, ale u národů tichomořských, žijících stále na moři, zdá se, že tj. již velmi staré umění.
Plachta sama zase má svůj protějšek v dětské hračce draku, na němž se učí naši hoši umění skládati síly. Jednou silou tu jest vítr, druhu tah ruky, podporovaný během určitým směrem a výsledek jest pak stoupání draka, které působí naší mládeži tolik radosti. V jižních mořích používají takových draků k chytání ryb.
Drak přivázán jest k zádi lodi, jež veslováním se udržuje v pohybu. Jest zhotoven místo z papíru z listů rostlinných. Na jeho ocase jest přivázáno vnadidlo, jež po vlnách poskakuje, dokud není polknuto rybou.
Používali tohoto spojení strojů geomechanických se stroji hydro- a aeromechanickými již naši dávní předkové? Těžko bude tuto otázku rozhodnouti, ale jest jisto, že i největší naše vynálezy v zárodcích byly obsaženy v pracích a hrách našich nejdávnějších předků, jichž práci a omylům děkujeme za těžce a pozvolna získanou naši kulturu. Na nás jest, abychom stejnou mincí se odvděčili těm, kteří přijdou po nás a kteří na našich posud nedokonalých způsobech mnohem dokonalejší práce své budou stavěti…
II. Mechanika starověká.
Jak jsme již v předešlém ukázali, znali již staří Egypťané různá zařízení, která sloužila ke zdvihání velkých těžkých předmětů, jimiž dovedli vystavěti tak věkovité stavby, jakými jsou pyramidy.
Ale i sochy kolosů, jakým jest např. egyptská Sfinx a sochy králů Ramsesa a jiných, vyžadovaly mimořádných prostředků technických. Uvažme jen, že obelisk postavený v Karnaku v chrámě Amonnově za vlády Thutmosise III. váží 374 000 kg.
Stejně i v technice zavodňovací stáli Egypťané vysoko, jak tomu nasvědčuje jezero Möris sovo, které bylo obrovskou nádržku, v níž se v horním Egyptě nadržovala voda, aby odtud byla zavlažována země během sucha. V kresbách nám zachovaných obrazí se do nejmenších podrobností celý život starých Egypťanů a tu nacházíme zobrazeno mnoho řemesel a setkáváme se s mechanickými nástroji při nich používanými. Mezi jiným tu nacházíme i studnu s okovem, jež jest vlastně dvojramennou pákou, jinde se setkáváme s násoskou a často se tu vyskytují dvojramenné váhy, arci bez jazýčku, kde olovnice zastupuje jeho místo, naznačujíc, kdy poloha vahadla jest vodorovná.
Na Cheopově pyramidě podle Herodota pracovalo 100 000 mužů celých 20 let. Kdybychom ji měli postaviti z cihel dnes používaných, bylo by jich k tomu potřebí 1200 milionů. Z pyramid Gisehských jest ještě zachován zbytek hráze, která byla postavena od lomů až k výšině 40 m vysoké, na níž se zdvihají stavby pyramid.
Také Babyloňané a Asyrové se vyznačují velkými znalostmi zavodňovacími, neboť dovedli z Mezopotamie, která jest dnes pouští, vylouditi pravý ráj. Oni ovládali dokonce soustavu měr a vah, zakládající se na rozdělení šedesátinném, používajíce k přepočítávání zvláštních tabulek. V Ninive byla vykopána velká knihovna Asurbanipalova, kde na mnoha tisících hliněných tabulkách jest zaznamenáno mnoho, co jim bylo známo z náboženství, dějin, matematiky, astronomie a jiných věd. Jejich klínové písmo jest nám již dosti známo a odkrývá nám velkou starou civilisaci. Jejich sáh byl o něco menší než půl metru. Užívali vodních hodin (klepsydry), jimiž měřili čas, a vedle toho gnomonu, jímž měřili délku dne a pozorovali polohu stínu v jednotlivých denních dobách. Známe i jejich závaží, stejně jako u Egypťanů, kteří je hotovili v podobě zvířat apod.
Staří Řekové převzali svou kulturu z orientu, ale oni ji přivedli k určité dokonalosti, dovedše ji zušlechtiti svým realistickým nazíráním.
Jeden z nejstarších známých fysiků řeckých jest Archytas, občan tarenský, jenž žil asi 400 let př. Kr. a byl znamenitým geometrem. Jako astronom učil, že země jest koule a točí se kolem své osy. Od něho máme nauku o kladkách a dokonce prý i geometricky je vykládal. Aulus Gellius vypráví, že Archytas sestrojil automat letícího dřevěného holuba, který se snad pohyboval stlačeným vzduchem.
Velký filosof a polyhistor Aristoteles ze Stagyry, žák Platonův a učitel Alexandra Velikého, napsal již spis o mechanických problémech, v němž řeší problém obdélníku, skládání pohybů, blíží se k poznání síly odstředivé a osvětluje různé hádanky (aporie).
Zajímavá jsou jeho slova o práce, kde praví: „Zázračným se nám zdá to, co sice přirozeně se děje, ale čehož příčina nám není zjevná. Tj., když malé větším jest zmáháno, když malým závažím velká břemena jsou zdvihána a skoro všechny problémy, které nazýváme mechanickými. K aporiím tohoto druhu náleží ony, které se týkají páky. Neboť zdá se býti nedůsledným, když velké břemeno se pohybuje malou silou, a to když je spojíme s břemenem ještě větším. Kdo bez páky nedovede pohnouti břemenem, pohne jím lehce, když břemeno páky ještě k němu přidá. Základní příčina toho všeho vězí v podstatě kruhu, a to velmi přirozeně: neboť není nedůsledným, když z něčeho zázračného povstane zázračné. Ale spojení opačných vlastností v jedno jest tím nejzázračnějším. Ale kruh skutečně z takových vlastností se skládá. On se dokonce tvoří z něčeho pohyblivého a přece na témže místě setrvávajícího“.
Otázku páky projednával Archimedes ze Syrakus (287-212) ve spise O stejně mnoho vážících. On dokázal po prvé, že na páce nestejnoramenné, má-li tato býti v rovnováze, závaží musí býti v obráceném poměru k délce ramen, tj. čím kratší rameno, tím větší závaží a naopak. Tato věta vedla jej k nauce o těžišti. Známa jest jeho věta: „Dejte mi pevný bod a pohnu Zemí“.
Další jeho práce se týkala hydromechaniky, tj. mechaniky těles kapalných. Podle něho je nazván Archimedův zákon, jenž nás učí, že ponořením do vody ztrácí těleso na váze tolik, kolik činí váha vody jím vytlačené. Již svým současníkům platí Archimedes za roztržitého výstředníka a o nalezení toho zákona píše římský spisovatel Vitruvius ve spise „De architektura“ v knize 9. následovně:
„Ze všech podivuhodných a různých a také nekonečně duchaplných objevů Archimedových chci uvésti jen ten, který způsobem obzvláště důvtipným byl nalezen. Když totiž Hiero, dosáhnuv moci královské, chtěl, jakož byl slíbil, za to, že jeho počínání se zdařilo, zasvětiti zlatý věnec některé svatyni, dal jej za mzdu zhotoviti a odvážil sám podnikateli potřebné k tomu zlato. Tento za nějaký čas odvedl k plné spokojenosti králově zhotovené dílo a také váha věnce zdála se odpovídati. Když však později bylo učiněno oznámení, že část zlata byla zpronevěřena a na místo něho bylo přimíšeno stříbro, rozhněval se Hiero, že byl oklamán, aniž mohl nalézti cestu, aby podvod mohl dokázati, a pověřil Archimeda, aby takovouto cestu k usvědčení vedoucí nalezl. Tento horlivě se tou věcí zaměstnávaje, přišel náhodou do lázně, a když tam vstupoval do vany, pozoroval, že voda ve stejné míře přes okraj vany vytéká, v jaké on své tělo do vody ponořil. Jakmile mu byl důvod tohoto zjevu jasný, nevydržel to déle, nýbrž vyskočil pln radosti z vany a nahý utíkaje domů vykřikoval hlasitě, že nalezl to, co hledá. Neboť v běhu volal řecky „Heuréka, heuréka“ (Nalezl jsem to).
Doma pak srovnával množství vody vytlačené ponořeným věncem a stejně těžkým kusem stříbra a kusem zlata a objevil tím způsobem, že věnec byl stříbrem znehodnocen.
Zákon Archimedův se stal základem nauky o specifické čili měrné váze a na základě toho byl pak sestrojen areometr, jímž se měří hustota kapalin.
Archimedes narodil se v Syrakusách na Sicílii a byl příbuzným a přítelem zmíněného krále Hierona. Kromě zmíněných již vynálezů dekujeme mu za velké množství mechanických, zvláště hydraulických strojů, jakým byl nekonečný šroub na čerpání vody, páka a kladkostroj. Stále se zabýval různými otázkami geometrickými nebo mechanickými a při tom rýsoval různé podoby buď do písku, nebo do popela, nebo i na své vlastní tělo. Třebaže opovrhoval praktickým použitím vědy, nicméně svými vynálezy mnoho prospěl praktickému životu. Na své cestě do Egypta objevil nekonečný šroub, jímž pak byly vysoušeny bažiny nilské. Jeho kladkostroj, jímž bylo možno zdvihati velká břemena, zdál se jeho současníkům hotovým zázrakem.
Hieron nebyl stejného mínění s Archimedem a Platonem, jako by použití výsledků vědeckých vědu znesvěcovalo, a proto prosil Archimeda, aby sestrojil stroje válečné, jichž by mohlo býti použito k hájení města. Archimedes splnil jeho přání, ale Hieron se nedočkal jich použití. Teprve po jeho smrti roku 215 př. Kr. oblehl konsul římský Marcellus Syrakusy. Tehdy udržoval Archimedes celé tři roky oblehatele před Syrakusami, vrhaje na ně svými stroji déšť kamení a mračna střel. Stroje byly postaveny za hradbami v určitých vzdálenostech tak vypočítaných, že Římané nikde se nemohli k hradbám přiblížiti. Také bylo možno mířiti kamením na různé vzdálenosti, vždy na místo, kde se nepřítel právě nalézal. Když přiblížili se Římané ke zdem s loďmi od strany moře, byly uchopeny lodi mohutnými jeřáby, pozdviženy do výše a spuštěny dolů. Pověst, že zapaloval Archimedes lodi zrcadly vydutými, spočívá na omylu. Podle Luciana a Galena byly spalovány zvláštním strojem zapalovacím.
Marcellus vida, že se nezmocní města násilím, uchýlil se ke lsti. Vyčíhav příležitosti, kdy byla slavnost v Syrakusách, při níž se vzdálili obránci od svých strojů, vnikl do města roku 212. V té době Archimedes, jsa zabrán do některé otázky teoretické, zcela přeslechl, že nepřítel vnikl do hradeb. Surový voják jej překvapil, jak rýsuje kruhy do písku. Archimedes proti němu se prý obrátil s výkřikem, bráně mu, aby nešlapal do písku a nezničil jeho kresbu. Chráně svým tělem svůj výkres byl prý proboden, čehož Marcellus prý hořce litoval.
Podle jeho přání dali na jeho náhrobek pouze geometrický výkres, znázorňující kouli vepsanou do válce, kterýžto nález mu způsobil velkou radost. Když byl Cicero na Sicílii questorem roku 75., dal vyhledati tento pomník a jej obnoviti.
V době, kdy žil Archimedes, byla založena v Alexandrii světoznámá knihovna a museum, jež byla několik set let střediskem vědeckého bádání. Mezi učenci alexandrinskými nejznamenitější mechanikové byli Ktesibios a Heron.
Ktesibios kolem roku 150 př. Kr. byl synem holičovým a jest vynálezcem pumpy na tlak, dále tzv. vodních varhan, stříkačky, vodních hodin a pušky větrovky. Jeho vodní hodiny (klepsydry) měly ozubená kolečka a byly snad prvním strojem s ozubenými kolečky vedle Aristotelova planetária.
Byla to nádoba, do níž vtékala voda, čímž se zdvihal plavák, kterýžto pohyb otáčel ručičkou hodin.
Jeho stříkačka, jíž popsal jeho žák Hero, se již podobala stříkačkám našim, soudě podle nalezeného vzorku r. 1795, pocházejícího z římské doby císařské.
Tento Hero alexandrinský učinil se nesmrtelným objevem Heronova míče a Heronovy studně, kteréžto přístroje popsal v dílku Pneumatika, ale vynález sám se mu prý připisuje omylem. Jeho vynálezem jest prý jen násoska a řada různých automatů, jimiž se proslavil. On již měl jakýsi druh parního stroje, který pohyboval vyfukovanou parou a nazýval se aeolipila. Také popsal, jak v chrámu na oltáři rozdělaným ohněm lze automaticky otevříti dveře chrámové.
Zachovala se zpráva, že v témže čase, kdy žil Hero v Alexandrii, Philo v Byzancii se zabýval stejnými studiemi. Jedním z posledních mechaniků školy alexandrinské byla nešťastná Hypatie dcera Theona Alexandrinského, komentátora Ptolemaiova, která, protože nechtěla přijati křesťanství, byla od křesťanské luzy r. 415 ukrutně umučena. Zachovaly se dopisy, které jí psal kolem r. 400 po Kr. biskup Sinesios a které jednaly o areometru. Ovšem i po smrti Hypatiině trvala dále škola alexandrinská, v níž vynikali Ammonios a jeho odchovanec fysik Jan Filoponos.
Kulturu řeckou převzali Římané a stali se jejími pokračovateli.
Augustus Vitruvius Pollio byl stavitel císaře Augusta a napsal dílo o architektuře, v němž však také mluví o zásobování měst vodou, o sestrojení slunečních hodin a o strojích válečných. On objevil zákon spojitých nádob a sestrojil na základě toho kanálové váhy a vymyslil vodní mlýn s ozubenými koly, jakož i hodometr, tj. přístroj k měření vykonané cesty. Netřeba připomínati, že při svém povolání jako stavitel používal jeřábů a kladkostrojů podle potřeby.
Římané vynikali velkými vodními stavbami. Frontinus (40-103), jemuž svěřeno bylo budování velkých nadzemních vodovodů, učinil objev, že množství vody, která vytéká, jest tím větší, čím větší jest výška hladiny nad výtokovým otvorem. Za císaře Trajana žil geodet Hyginus, jenž zdokonalil metodu, jíž se gnomonem stanoví čára poledníková.
Přírodní filosof Lucretius Carus ve své básni „De rerum natura“ vyslovil vzletnými slovy zákon o zachování hmoty a také tušil zákon o zachování energie, kterou ovšem nazývá slovem pohyb.
On tvrdí, že
„Z ničeho nic nepovstane, ani když bozi to chtějí“.
„K tomu pak přistupuje, že příroda ve vlastní látky všechno zas rozkládá a ničeho nezničí zcela“.
A jinde praví:
„Zda by jen prášínek mohl zmizeti se světa vůbec“?
Starověk končí v mechanice rozlišením pěti jednoduchých strojů, jimiž jsou: páka, kladka, kolo na hřídeli, klín a šroub, kteréžto rozlišení vyslovil zřetelně Pappus, žijící ve IV. století po Kristu.
Ten také vyslovil větu, podle níž lze vypočíst povrch a obsah těles rotačních z délky a průřezu za použití těžiště. Tato věta nazvána jest pravidlem Guldinovým, protože jesuita Pavel Guldinus jí popsal jako vlastní nález v 17. století.
Bohužel, jest nám poměrně málo známo o vědě starověké, protože roku 642 po Kr., když dobyto bylo Alexandrie Araby, shořela vzácná bibliotéka alexandrinská, která se stala skutečnou hranicí, na níž upálena byla starověká moudrost.
III. Mechanika středověká
Stěhování národů, jež zbořilo říši římskou a pohřbilo i vzdělanost řeckou, dalo vládu nad civilizovaným světem barbarům, u nichž lze sledovati dva hlavní proudy. Severní, jenž se po křesťanštil, a jižní, arabský, jenž se vyznačuje vírou mohamedánskou. Zdálo by se, že křesťanství, jako učení lásky k bližnímu, mohlo býti příznivější rozvoji věd, než nesnášenlivé učení Mohamedovo. Prakse se však ukázala opačnou. Křesťanství vypěstovalo všeobecnou nesnášenlivost, kdežto národové mohamedánští se spokojili dobytím dotyčných krajů a vůči nevěřícím byli mnohem snášenlivější, než lásku hlásající křesťané. Přišedše do krajin, kde vládla vzdělanost řecko-římská, stali se po prvním návalu válečného běsnění učenlivými žáky a překládali veledíla učenosti řecké pilně do arabštiny. Za kalifů Al Mansura (754-795), Harun al Rašida (786 až 809) a Al Mamuna (813-833) byly překlady z jazyků indického a řeckého na denním pořádku. Vyrostl tím celý cech překladatelský proslavených jmen: Hunain Ibn Isaak, Tabit Ibn Kurrah, Kusta Ibn Luka a Abul Vafa, takže v roce 900 měli Arabové nejslavnější díla starověká do svého jazyku dosti správně přeložena. Ale i v dalších stoletích v této překladatelské práci se pilně pokračovalo, takže ve 12. století bylo sídlem této překladatelské práce slavné Toledo v nynějším Španělsku.
Pokud se týče mechaniky, měli Arabové pro strojnictví zvláštní zájem. Oni sestrojovali hodiny, mlýny i stroje válečné. Ale oni se zajímali i o stavby vodní. Jmenuje se Arab Ridvan, který se proslavil sestrojením vodních kol pro zavodňování krajin suchých tak důležitých. Již kol roku 1000 navrhovali Arabové vystavěti u Asuanu obrovskou hráz, aby se tu nadržely vody nilské a odtud aby se řídilo zavodňování Egypta. My víme, že plán ten teprve v našich dnech byl proveden Angličany.
Zálibu měli ve vodních hodinách. Již Harun al Rašid dal takové sestrojiti pro svého přítele Karla Velikého, krále franckého.
Roku 1121 napsal Al Khazini „Knihu o váze moudrosti“. On sestrojil váhy s vahadlem 2 metry dlouhým a s pěti miskami, jichž používal k určování specifické čili měrné váhy. On již definoval tuto váhu jako poměr váhy absolutní a váhy vody vytlačené.
Vedle těchto vah používal i pyknometru s výtokem a tak se mu podařilo určiti měrné váhy asi padesáti látek dosti přesně. On sám udává, že tato otázka již před ním byla řešena a že on jest pouze zlepšitelem metod dřívějších. Vedle této tabulky napsal pojednání o tíži a o těžišti a věděl již, že i vážením ve vzduchu nastává zmenšení váhy skutečné. On sestrojil i objemový areometr na stanovení měrné váhy kapalin. Ten se skládal z metr dlouhé trubice mosazné, zatížené kusem cínu.
Také vodní hodiny od něho pocházejí, zakládající se na vahách. Na jednom konci vahadla jest nádoba, z níž vytéká voda, kdežto druhý konec vahadla jest spojen s rafií, ukazující čas.
Pověděli jsme, že vláda arabská počala spálením knihovny alexandrinské. Bohužel, že stejně i skončila. Neboť konec kultury arabské ve Španělsku jest opět označen takovou kulturní hranicí, na níž dal kardinál Ximenez spáliti 280 000 svazků velecenné knihovny Kordovské, při dobytí toho města křesťany roku 1236,
Proč, když národové se sváří, vždy pohromu největší utrpí ten, kdo s tím nemá nic společného, věda, která člověku jen moc do rukou klade, jíž on zneužívá?
Starověké vědě bylo křesťanství mnohem méně příznivo než mohamedanismus. Doba církevních otců, čili doba patristická opovrhovala vědomostmi, protože prý na nich nezáleží a nejsou prospěšny k spáse duše. Studie pohybů planetárních nemají smyslu, protože každá planeta má svého anděla, který prý jí pohybuje, kam se mu zlíbí. Po patristice následovala doba scholastická, kterou zahájil Gerbert, učený mnich, který zemřel jako papež Silvestr II. r. 1003, jenž upozornil na učení Aristotelovo. Tím sice starověká učenost byla obnovena, ale brána byla zcela nekriticky a stala se pouhou podporou církevních dogmat. A kde se to neshodovalo, tam bylo ustaveno pravidlo, že něco může býti filosoficky nesprávným a theologicky správným. Tím se došlo k tomu, že se přemýšlelo např. o tom, kolik andělů se vejde na špičku jehly, byl-li to Lucifer, který udělal první kozelec, jak andělé jedí, jak se baví, jak tráví. Tehdy vznikající university r. 1158 v Bologni, 1206 v Paříži, 1221 v Padui, 1249 v Oxfordu, 1348 v Praze, 1365 ve Vídni atd. byly v tomto duchu vedeny. Mužové opravdu velcí, jakými byli Albertus Magnus, byli pokládáni za čaroděje a jiní, jako Roger Bacon, ztrávili velkou část svého života v žalářích. Nicméně světlo pomalu přicházelo z klášterních škol anglických a irských. Již v 8. století založil takovou školu učený mnich v matematice obeznalý Beda Venerabilis v Severní Anglii a jeden z jeho následovníků, Alcuin, se stal poradcem Karla Velkého ve věcech vědeckých. Ten založil již tehdy královskou dvorní školu, na níž působili jiní seveřané. I zmíněný již Gerbert, na něhož se dívali současníci se zbožnou bázní, byl učitelem Otty III. Král Aelfred I. anglický sám překládal a spisoval podávaje zprávy o severských výzkumných cestách. I církev vědy potřebovala, když ničeho jiného, aspoň astronomie k výpočtu doby církevních slavností.
A tak ze scholastiky pomalu pronikal směr humanistický, který na starých dílech klasických počal ceniti také stránku filosoficko-estetickou.
Ale ani tehdy ještě neodvažovali se mysliti, že by bylo možno k těmto starým vědomostem přidati něco nového. Jest pochopitelno, že za takovýchto okolností nebyl možný nějaký pokrok ve vědě mechanické. Jest pouze možno se zmíniti o Johanu Müllerovi, jenž podle svého rodiště Königsbergu ve Fracku, byl nazýván Regiomontanus. Ten vynalezl počítání desetinné, pozoroval naklonění ekliptiky a měl velký vliv na Koperníka. S výpočtem slavností církevních souvisí oprava kalendářová, ke které povzbudil Nicolaus de Cusa. On viděl, že juliánský kalendář, jak jej stanovil Julius Caesar, nelze uvésti v souhlas s rovnodenností jarní, kterou koncil Nicejský ustanovil na 21. březen. Proto byl povolán Regiomontanus, aby změnu provedl. Bylo tomu zabráněno jeho smrtí. Cusa již učil, že země se otáčí kol své osy a tím přemohl scholastické stanovisko stojící země. On pochopil, že země jest hvězdou větší, než měsíc, ale menší než slunce. Jeho soustava planetární jest velice složitá a vedla Kopernika k zbudování soustavy co nejjednodušší. Také vymyslil Cusa bathometr, tj. přístroj k měření hloubek mořských.
Četné plavby vedly k přesnějšímu určování času a tím k výrobě různých strojů hodinových. Hodiny se závažím zavedl do prakse již kolem r. 840 Pacificus ve Veroně a po něm v druhé polovině 11. století Vilem z Hirsau. Od r. 1120 se jich všeobecně používalo v klášteřích. Po r. 1360 počaly se ve střední Evropě stavěti hodiny věžní. Roku 1370 věnoval Němec Heinrich von Wyk císaři Karlu V. bicí hodiny s váhou regulací. V téže době vystavil svůj astronomický orloj Giovanni de Dondi v Norimberce na podívanou, kteréžto město se stalo v 15. a 16. století střediskem mechanické dovednosti. Hotovili tam nejen hodiny sluneční, ale po r. 1500 také Norimberská Vejce, jak se nazývaly první kapesní hodiny, které počal tam hotoviti Štrassburčan Petr Henlein.
Již od r. 1440, kdy vynalezen byl knihtisk, počala se připravovati doba nová, která se vyjadřovala znovuzrozením kultury klasické, doba renaissanční. Již v té péči o časomíru se to jeví, protože pravá vzdělanost pokládá čas za velký poklad, jehož jest třeba správně využíti. A jest si třeba uvědomiti, že právě měření času jest jedním z největších vynálezů mechanických, který působil obrodně na celou kulturu lidskou. Knihtisk a nalezení Ameriky s tím úzce souvisí. Knihtisk, který jest obrovskou úsporou času v šíření věd, daleké plavby a určování polohy (zeměpisné délky), jest bez přesných hodin nemožné.
V této době ohlásil se veliký duch, jehož umělecká sláva, bohužel, zastínila jeho právě tak velkou slávu vědeckou. Byl to Lionadro da Vinci (1452-1519). Jest skoro nepochopitelno, odkud bral tento velký umělec tolik času a energie, že se vedle svého umění mohl věnovati ještě problémům mechaniky, které s velkým pochopením řešil. Bohužel, odkázal své spisy svému příteli Francesco da Melzo, jehož dědici je roztahali po celé Itálii a ty, které byly zachráněny v ambrosiánské knihovně milánské, byly za Napoleona odvezeny do Paříže a teprve r. 1797, tedy po 300 letech, je uveřejnil Venturi. Tím se stalo, že myšlenky ty zůstaly neznámy, takže mnohé z nich musil Galileo Galilei znovu objevit. Ba i chemie by byla nepodléhala tak dlouho omylům flogistické hypothesy, neboť již Lionardo věděl, jakou roli hraje vzduch při spalování. Ale nicméně mechanika byla jeho koníčkem. Při tom veden byl duchem zcela moderním, jak jest patrno, z těchto jeho slov.
„Zkušeností poznáváme zázračná díla přírody; jen příroda neklame. Ovšem naše rozumování klame se samo, očekává-li zjevy, jichž příroda nepodává. Jest třeba za nejrůznějších okolností tázati se zkušenosti, chceme-li z toho odvoditi všeobecný zákon. A k čemu? Aby nás vedly k dalšímu studiu přírody a k technickým uměleckým dílům. Je-li teorie vojevůdcem, jest prakse vojenským šikem. Má-li něco býti vědecky jisto, musí se to dáti matematicky propočítati. Přírodovědci, kteří se přírody netáží, jsou – řeknu to zkrátka – pouze malé děti. Jedině příroda sama jest učitelkou geniovou. Hleďte na tu pošetilost! Posmívají se tomu, kdo raději od přírody samé se chce učiti, než od spisovatelů, kteří přece jsou také jen jejími žáky. Již z těchto slov jest patrno, jak velká to byla škoda, že duch tak jasný nemohl svými spisy působiti v dobách temna.
Lionardo da Vinci se věnoval studiu páky, při čemž na základě geometrických figur, znázorňujících rovnoběžníky sil, řešil jednoduše těžké otázky rovnováhy na páce šikmé. On již rozeznával mezi silou a pádností, nebo, jak my říkáme, mezi statickou a kinetickou energií. On dokazoval, že perpetuum mobile jest nemožností. On již pozoroval, že při volném pádu dráhy za jednotlivé po sobě jdoucí vteřiny se k sobě mají jako lichá čísla. Při tom viděl, že olovo, které spadne s věže, nedopadne přímo dolů, nýbrž o něco málo východně, což vykládal správně otáčením zemským. On studoval také nakloněnou rovinu a nalezl, že doba pádu po nakloněné rovině se má k době při pádu volném jako délka nakloněné roviny k její výšce. Lionardo znal i sílu odstředivou a mnoho výzkumů věnoval problému tření. Objevil tzv. Coulombovu větu, podle níž tření nezávisí na velikosti plochy styčné, již před Coulombem. Také v hydromechanice byl mistrem. Zákon spojitých nádob i při různých kapalinách mu byl znám. On studoval vlnění a věděl, že když hodíme kámen do vody, voda jen zdánlivě od něho do dáli se pohybuje, neboť jednotlivé částečky její vykonávají pouze pohyb kmitavý. On srovnává to s vlnami, které vítr tvoří na poli obilném. Znal i interferenci vln, tj., jak různé vlny jedna na druhou působí, když se kříží, a odraz vln, takže v tom ohledu byl předchůdcem Huygensovým. Nejznámější jeho objevy jsou potápěčská helma, plavecký pás a padák. Tento popisuje jako zvláštní zařízení, sloužící k tomu, aby se člověk „z jakékoli výšky, ať je sebe větší, bez bázně před nebezpečím mohl dolů vrhnouti“.
Jeho současníci Italové Tartaglia a Cardano proti němu významem zanikají.
Niccolo Tartaglia (1501-1559) sice správně určil úhel vrhu pro největší vzdálenost na 45 stupňů, ale rozumování, jímž byl veden, jest nesprávné. Opět důkaz, že mnozí lidé nadaní uhádnou sice správně určitý zjev, ale odůvodnit jej nedovedou. Geronimo Cardano (1501-1576) znám jest závěsem podle něho pojmenovaným, jímž se obklopují na lodích lampy, busoly atd.
Opravdovým mechanikem po Lionardovi byl teprve inspektor holandských hrází Simon Stevin, autor spisu De Beghinsel en der Weegkonst (Základy rovnováhy).
V tomto spise popisuje onen známý pokus, podle něhož na trojúhelník, jehož základna jest vodorovná, zavěšuje řetěz konci spojený a všude stejně těžký. Z okolnosti, že řetěz zůstane viset a nepohybuje se, soudí Stevin, že obě části řetězu, položené na šikmých stranách trojúhelníku, se navzájem vyvažují, ať jsou tyto strany sebe rozdílnější. Z toho soudí na poměr mezi silami a příslušnými stranami pro případ rovnováhy. Tento klasický pokus nadpisuje Stevin: „Wonder en is gheen Wonder“ (Zázrak a přece žádný zázrak). Je-li jedna ze stran kolmá na základnu, plyne z toho pravidlo nakloněné roviny, vyjádřené větou: „Síla se má ku břemeni, jako výška nakloněné roviny k její délce“.
Odtud vycházeje odvodil Stevin i pravidla pro rovnováhu na ostatních strojích. V hydromechanice mu děkujeme za tzv. hydrostatické paradoxon, tj., že tlak na dno v kapalinách nezávisí na tvaru nádoby, nýbrž pouze na výšce její hladiny, z čehož lze pak odvoditi pravidlo spojitých nádob. Stevin rozšířil také princip Archimedův, kladla si otázku, ve které poloze musí těleso plouti, a nalezl pravidlo, že těžiště tělesa musí ležeti přímo pod těžištěm jím vytlačené vody.
Současníku Stevinovu, Giambattista Benedetti jménem, (1530-1590) děkujeme za pojem statického momentu.
Stojíme zde již na prahu doby nové, která počíná vzácným italským učencem Galileo Galilei.
IV. Doba Galileova
Již Lionardo da Vinci a Stevin počali se opírati o pokusy při svých pracích mechanických. Galilei však provedl důsledně tuto myšlenku a bojoval velmi neohroženě proti středověké scholastice, která bránila stále autoritu peripatetické moudrosti. Oni dovedli mu zbytek života ztížiti, ale přece nedovedli zadržeti řítící se budovu středověkem znehodnocené nauky peripatické.
Galileo Galilei narodil se 15. února 1564 v Pise, jako syn váženého, ale chudého hudebníka florentského. Když vychodil školu latinskou, měl se státi soukeníkem a v klášteře Vallombrosa jej chtěli podržeti pro jeho veliké nadání, ale tu se otec rozhodl, že má studovati medicínu, protože tehdy mnoho vynášela. Tak se dostal na studie do Pisy, kde si však oblíbil studium matematiky a fysiky.
Již jako student pozoroval v chrámu Pisánském houpající se lustr, jehož dobu kyvu stopoval podle počtu tepů svého pulsu. Tím byl veden k pozorování, že výkyvy kyvadla se dějí ve stejném čase, ať jsou větší nebo menší. Tj. zákon tzv. isochronismu výkyvů, kterýžto zákon jej pak vedl k myšlence hodin kyvadlových, kterou však provedl Huygens.
Otci nedostávalo se peněz, aby mohl syna vydržovati na studiích, a žádost k velkovévodovi Ferdinandu de Medici, aby směl zdarma studovati, byla odmítnuta. Musil se tedy vrátiti do Florencie, ale studoval dále. Zvláště Euklid a Archimedes jej zaujal. Zkusil řešiti problém Archimedův ještě jednou a vynalezl k tomu cíli hydrostatické váhy, tzv. bilancetu. Byl to přezmen, který ve vzduchu vyvažoval na určitém místě stejně těžké kusy stříbra a zlata. Když se však stříbro nebo zlato ponořilo do vody, neubylo jim na váze stejně mnoho a body, k nimž se musilo závaží posunouti, byly na rameni závaží označeny. Při stejně těžkém kusu slitiny bylo pak možno přímo určiti množství obou kovů, neboť bod pro slitinu váženou ve vodě ležel někde mezi oběma body pro zlato a stříbro.
Když se uprázdnila stolice matematiky na universitě v Pise, byla udělena Galileimu, ale plat jeho obnášel pouze 60 skudů, ač profesoři lékaři dostávali 2000 skudů. Z toho jest patrno, jak malou vážnost měly tehdy studie matematické a jakou obětí to bylo od Galileiho, když volil tento obor, jímž opovrhovali ostatní. A ještě k tomu se odvážil Galilei otevřeně bojovati proti nauce Aristotelově. Bylo to po prvé r. 1590, kdy konal podle (ovšem pochybného) svědectví Vivianiho své pokusy na šikmé věži v Pise a zjistil, že až na malé odchylky, jež správně vykládal různým odporem vzduchu, padají těžké hmoty stejně rychle jako hmoty lehké. Dřevo, olovo, mramor, dělové koule půlliberní i koule stoliberní dopadly dolů za stejnou dobu. Tomu nechtěli tehdejší učenci věřiti a pokládali za velkou drzost, když mladík 26letý chce bourati vznešenou budovu Aristotelické moudrosti. A když se konečně odvážil kritisovati nepraktický bagr, který sestrojil jistý příbuzný velkovévodův v Livornu, musil se svého místa profesorského vzdáti a vrátiti se do Florencie, aby tu byl přítomen smrti svého otce. Ale brzy byl doporučen senátu svobodné republiky benátské a jmenován byl r. 1592 profesorem matematiky v Padui. Tam pobyl 18 let, a to byla doba jeho největší slávy. Počet jeho posluchačů čítal prý až 2000 a žádná posluchárna mu nestačila. Odtud jal se potírati nauku tehdejší vědy oficielní. Ukázal na nesmysl učení, jako by volně padající těleso jen proto stále rychleji a pohybovalo, protože prý je vzduch za ním se ženoucí stále více a více žene. On naopak ukázal, že těleso to jest vlastně taženo silou tíže a protože tato síla stále působí, stejně na těleso v klidu, jako na těleso již rozběhnuté, musí se pohyb tento neustále zrychlovati. On se však netázal, proč toto těleso letí, nýbrž raději měřil, jak rychle letí a oč se pohyb volným pádem zrychluje. Proto si sestrojil první padostroj, nahradiv arci pád volný pádem na nakloněné rovině a objevil pak důležitý zákon, že dráhy volně padajícího tělesa se mají k sobě jako čtveřice příslušných dob. On zkouší týž zákon i na kyvadle, čímž však přichází k řešení nových a nových otázek mechanických. On poznává, že při vrhu šikmém opisuje dráha tělesa vrženého parabolu, která odporem vzduchu jest více nebo méně deformována. On zkoumá výkyvy různě dlouhých kyvadel a nalézá, že doby výkyvu jsou úměrny přímo druhým odmocninám příslušných délek kyvadla. Jemu znám byl zákon setrvačnosti, podle něhož těleso nemůže bez vnější síly z klidu do pohybu býti přivedeno a těleso se pohybující nemůže samo svou rychlost měniti. Zákon působení tíže jest přece na tomto názoru zbudován.
I ráz a pevnost zkoumal, ale věřil ještě na bázeň před prázdnotou, Horror Vacui, který dokonce i měřil. Tím ovšem připravil půdu svému žáku Torricellimu.
Největší význam náleží však Galileimu v astronomii a na tomto poli se stal světoznámým. Ale veden byl k těmto názorům svými pokusy mechanickými. Právě tím, že tyto názory zevšeobecnil a že byl přesvědčen, že tyto zákony platí stejně na zemi jako ve vesmíru, mohl viděti v objevu Koperníkově to, co tam skutečně bylo a mohl tuto nauku také do boje vésti proti konservativním Aristotelikům. A štěstí mu přálo, neboť právě r. 1599 se objevila v souhvězdí Hadonoše nová hvězda, která za 18 měsíců zmizela. A také se mu dostal do ruky tehdy vynalezený dalekohled, jímž objevil Jupiterovy měsíčky. První úkaz byl důkazem, že obloha nebeská není neproměnlivá, jak učili tehdejší hvězdáři a druhý podal důkaz, že se všechna tělesa nebeská netočí kol země, když se měsíčky Jupiterovy točí kol Jupitera. Ale to již bylo příliš mnoho. To již zavánělo kacířstvím. Bylo nutno dostati Galileiho z Padui, kde byl chráněn proti jesuitům, kteří byly z republiky benátské od r. 1606 vypovězeni. Byl tedy r. 1610 jmenován prvním matematikem a filosofem na universitě v Pise u mladého velkovévody Cosima II. z Toskány, jenž snadno podléhal vlivu jezuitskému. Byl varován, ale hnán ctižádostí neposlechl. A tak jej již r. 1611 pozvali do Říma, aby prý tamnějším prelátům své objevy ukázal. Tak se dostal do pasti, z níž mu ani odvolání, ani ohluchnutí, ani oslepnutí, ba ani smrt nepomohla. Od roku 1613 až do roku 1633, kdy na něm vynutili křivou přísahu, se táhl proces Galileiův na věčnou hanbu všech dogmatiků. Ještě, když odpřisáhl, jej po léta věznili, až konečně r. 1642 8. ledna s papežským požehnáním ve Ville u Arcertri hluchý a slepý stařec zhasl. Tři léta před tím byla vytištěna v Leidenu, tedy v cizině, kniha, kterou diktoval v 73 letech svému okolí a jež zní Discorsi e Dimonstrazioni matematiche inferno a due nuove scienze (Rozmluvy a pokusy matematické, týkající se dvou nových věd). Ale ani po smrti jej nepřestali vězniti, neboť nedovolili, aby byl pochován v rodinné hrobce, nestrpěli pohřební řeči nad jeho mrtvolu, nedovolili nápis na jeho hrob. Teprve později byl mu pomník zbudován, a jemu nesprávně připsaný výkřik: „E pur si muove“ (A přece se točí) ozýval se stále hlasitěji, takže i církev sama r. 1821 konečně odvolala zákaz jeho nauky.
Jestliže Galileiho vedla studia mechanická k tomu, aby s tohoto stanoviska konal pozorování astronomická, podal jeho současník astronom Keppler, jejž slavný Tycho de Brahe povolal k sobě do Prahy, celou „Mechaniku nebeskou“, v níž odvodil zákony pro pohyby těles planetárních, známé zákony Kepplerovy.
Žáci Galileiovi obírali se více hydromechanikou a aeromechanikou. Byli to hlavně Torricelli a Viviani, kteří stařičkého Galileiho až do jeho smrti ošetřovali, arci za pilného dohledu dvou členů Svaté inkvisice, která ani při smrti ubohému učenci nedala pokoje.
Evangelista Torricelli (1608-1647) ve svém spisu „Trattato del moto dei gravi“ dokázal, že rychlost výtoku kapalin jest úměrná druhé odmocnině výšky kapaliny nad otvorem výtokovým. Také ukázal, že křivka výtoková jest parabolou. Po smrti Galileiově se stal Torricelli jeho nástupcem v úřadu. Jeho jméno se stalo známým tím, že odstranil nadobro z fysiky pojem bázně před prázdnem, Horror Vacui. Aristoteles totiž učil, že příroda má strach před prázdnotou a proto každý prázdný prostor ihned naplní. Touto myšlenkou vykládali jeho nástupci účinky pumpy na zdvih. Když však ve Florencii studnař vykopal studnu hlubší než 10 m, pozoroval, že voda sice pumpováním vystoupí do výše 32 stop, ale výše že se žádným způsobem nedá vypumpovati. Bylo patrno, že „Horror vacui“ tento úkaz nevysvětluje. Torricelli projevil mínění, že by se pokus snáze mohl provésti se rtutí, protože jest tato skoro 14kráte těžší než voda. Viviani se chopil této myšlenky a provedl ji sám. Dva lokty dlouhou skleněnou trubici naplnil rtutí, uzavřel otevřený konec prstem a povolil jej teprve pode rtutí. Rtuť v trubici klesla a zůstala ve výši 28 palců státi. První rtuťový tlakoměr byl vynalezen. Prázdnota nade rtutí sluje však Torricelliho prázdnota, protože on dal k pokusu popud. Brzy se ukázalo, že podle tlaku vzduchu jest sloupec rtuti brzy větší a brzy menší. Torricelli ukázal, že výšky sloupce rtuťového nezáleží na množství rtuti, neboť když trubici klonil, zůstávala vzdálenost povrchu rtuti nad hladinou stále stejná. Další pokusy s tlakoměrem a tlakem vzdušným konal Pascal a Guericke.
Vůbec byla zahájena doba vzácných a velmi plodných pokusů. Ve Florencii vznikla r. 1657 známá Academia del Cimento (akademie pokusná). „Provando e riprovando“ (zkušenosti a opět zkoušeti) bylo její heslo. Z mechanických pokusů vykonala četné pokusy s Torricelliho trubicí. Také jiné zákony vyslovené Galileim novými pokusy potvrzovala. Poněvadž Galilei tvrdí, že šikmo vyhozené těleso ve stejné době dopadá k zemi jako volně padající, vystřelovali koule z věže staré tvrze v Livornu směrem přesně vodorovným, měřili dobu, za niž dopadly do moře a porovnávali ji s dobou koule volně dolů padající. Celou řadu jiných zajímavých pokusů vykonali, které vrhly nové světlo na přírodní vědy.
Ale i jiní učenci od Galileia nabyli látky k řešení svých problémů.
Když slavný matematik Blaise Pascal (1623 až 1662) slyšel o pokusech Torricelliových, napadlo mu, že musí tlak vzduchu na vysokých horách býti menší než v nížině. Nemaje sám příležitosti k pokusům, obrátil se na svého švakra Périera v Clemontu, který r. 1649 vystoupil na horu Puy-de-Dȏme a vzal s sebou rtuťový tlakoměr. Hora tato jest vysoká 974 m a rtuťový sloupec se zmenšil o tři palce. Pascal později pokus na různých místech opakoval a projevil mínění, že by bylo možno tím způsobem měřiti výšky hor, což se dnes děje. Pascal studoval také šíření tlaku v kapalině a srovnával působení spojitých nádob s působením dvojramenné páky, kterážto myšlenka vedla k myšlence hydraulického lisu, který sestrojil anglický inženýr Jos. Bramah a dal si jej patentovat r. 1796.
Nejobsáhlejší studie o tlaku vzduchu vykonal zámožný magdeburský starosta Otto von Guericke. Narodil se r. 1602 v Magdeburku a studoval v Lipsku a Jeně práva a v Leydenu matematiku a fysiku.
Za třicetileté války, v době, kdy Magdeburg byl dobyt Tillym, byl tam radním, a po znovuvystavění města, purkmistrem. Zemřel r. 1686. Jest ztěží pochopitelno, jak mohl se v této rušné době oddávati svým nákladným a podivuhodným pokusům vědeckým, které způsobily v jeho okolí zasloužený obdiv. Dílo jeho vyšlo 1672 v Amsterdamě pode jménem „Expecuo spatio“ (pokusy nové, tzv. magdeburské o prázdném prostoru). Pokusy ty byly arci již dříve uveřejněny s jeho dovolením profesorem Kasparem Schottem.
V díle svém prozrazuje Guericke ducha velmi svobodného a ztotožňuje se s názory Galileiho, zastávaje nauku Koperníkovu. V předmluvě spisu čteme pamětihodnou větu: „V otázkách přírodovědných nemá nižádné ceny dovésti krasořečniti“.
A jinde praví: „Lidský rozum, když si nevšímá výsledků zkušenosti, vzdaluje se velmi často od pravdy dále než země od slunce“.
Guericke počal tím, že snažil se vyčerpati sud vodou naplněný mosaznou pumpou. Vody sice ubývalo, ale zároveň pory sudu vnikal vzduch, při čemž slyšeti bylo sykot, „jako od vařící vody“. Při druhém pokusu postavil Guericke sud z něhož čerpal vodu, do jiného sudu s vodou. Až do večera čerpali a tu slyšeli zvuk podobný cvrlikání ptačímu, které tři dni potrvalo a menší sud byl pak skoro plný vody. Protože dřevo propouštělo vzduch, zkusil vyčerpati kouli měděnou. Šlo to čím dále tím tíže, až sotva dva muži stačili píst utáhnouti. Pojednou k zděšení všech přítomných koule měděná s velkým výbuchem se smáčkla, jako by byla z papíru. Zkoušel to tedy s koulí silnější, která tlak vydržela, a tu viděl, že není třeba kouli plniti vodou a že lze prostě vzduch vyčerpávati. Když pak otevřel vyčerpanou kouli, hnal se do ní vzduch s takovou prudkostí, že „to člověku bralo dech, když se k otvoru obličejem přiblížil“. Potom konal Guericke celou řadu pokusů nám známých jako pokusy s vývěvou, při nichž např. tlakem vzduchu, praskla skleněná láhev, on věděl, že zvuk v prázdném prostoru zaniká, že světlo tam shasíná, že zvíře v něm zahyne, že ustálé pivo zase počne pěniti atd.
Když byl dotázán Guericke přítelem, jak vysoko by mohla při jeho pokusu vystoupit voda, jal se spojovati trubice vedoucí z nádoby plné vody v přízemí s prázdným prostorem ve výši. Zjistil tak, že jest možno vodu tak vyčerpati do třetího, nikoli však do čtvrtého poschodí. Výšku vodního sloupce stanovil na 19 magdeburských loktů. Tak sestrojil vodní tlakoměr, ač neznal pokusů Torricelliho. Nahoru dal plovák s dřevěným panáčkem, který ukazoval změnu tlaku vzdušného. Poněvadž se panáček pohyboval vzhůru a dolů, nazval jej „Semper vivum“ (vždy živé), nebo Perpetuum mobile (Stále pohyblivé). Roku 1660 podle toho předpověděl po prvé bouři, která se dostavila a mnoho škody způsobila.
Nejpopulárnějším se stal Guericke svými magdeburskými polokoulemi. Byly to dvě polokoule v průměru 0,76 magd. loket, které mohly na sebe býti vzduchotěsně připojeny. Když z jejich nitra vyčerpal vzduch, držely pohromadě tak, že ani síla 16 koní nestačila, aby byly od sebe odtrženy. Při větší kouli 0,95 magd. loket v průměru, nestačilo na roztržení ani 24 koní. Tento pokus byl předváděn na sněmu v Řezně r. 1654 za přítomnosti císaře Ferdinanda III. a jest jisto, že zábava, kterou tato zdánlivá nemožnost velkým pánům způsobila, mnohem více prospěla uznání pokusů Guerickových a celému bádání fysikálnímu, než velká práce, kterou na badání vynaložili všichni velcí mužové tehdejších věků. Nejen římská luza si žádala své zábavy, ale i vznešená společnost středověká a novověká. A do dneška lidé rádi zaplatí za to, co je hodně pobaví.
Zajímavo jest, že zmíněný již Schott ve svém spise „Technika curiosa“, v němž popisuje Guerickovy pokusy, mluví také již o zvonu potápěčském, který jest jakýmsi protějškem prostoru vzduchoprázdného. Píše, že již r. 1538 se dva Řekové v Toledu dali s hořícím světlem v kotli ponořiti pod vodu a že se dostali neporušeni opět ven.
V pokusech s vývěvou pokračoval anglický fysik Robert Boyle (1626-1691). On již se nespokojil s konstatováním, že zvětšením objemu určitého množství vzduchu se sníží jeho tlak a naopak, on dospěl spolu s Francouzem Mariottem k zákonu o poměru tlaku a objemu plynů, zvanému zákonem Boyle-Mariottovým.
Jméno Christiana Huygense (1629-1695) bude vždy spojeno s vynálezem hodin kyvadlových. Byly sice již hodiny před ním, ale byly velice nedostatečné, protože šly nepravidelně a krátkou dobu. Obrovské hodiny Tychonovy se na příklad musily říditi každou čtvrt hodiny. Již Galilei znal kyvadlo a myslil na to, spojiti je se soukolím hodinovým, kteroužto myšlenku provedl r. 1649, tj. 7 let po otcově smrti, jeho syn Vincenzo. V pamětech florentinské akademie jsou tyto hodiny zobrazeny. Nebyly to však ještě hodiny kyvadlové, protože jim chyběla regulace chodu. To provedl Huygens, který svůj vynález učinil r. 1656, o rok později obdržel na něj od generálních stavů nizozemských výsadu a po dvou letech jej vypsal ve spise „Horologium“. Huygens však nezůstal na praktickém provedení, on pečoval o teorii pohybu kyvadlového. Roku 1659 mohl svému někdejšímu učiteli Schootenovi ohlásiti, že nalezl křivku, na níž platí pravidlo, že všechny výkyvy i malé i velké se konají ve stejném čase. Touto křivkou isochronní jest cykloida, tj. křivka, kterou opisuje bod obvodu kola, když toto otáčejíc se zároveň pohybuje po rovině.
Ale této křivky nebylo třeba použíti při kyvadlech, protože zatím byl vynalezen přístroj, tzv. échappement, který zajišťuje, že všechny výkyvy kyvadla zůstávají stejně dlouhé. Regulátory měly již tehdy hodiny pérové a také Huygens popsal hodinky s perem spirálním a s neklidem r. 1675. Také centrifugální kyvadlo pochází od Huygense. On navrhl i minutové kyvadlo za základ měr, ale ustoupil od toho, když zjistil, že to není pro všechny body na zemi veličina stálá. Tato okolnost pak vedla jej k poznání, že Země není pravidelnou koulí, nýbrž, že jest na polech zploštělá. Stalo se to na základě pozorování Richerova, který nalezl, že se mu jeho hodiny v Cayenne o dvě minuty zpožďovaly, a když zkrátil kyvadlo a opět se vrátil do Paříže, šly zase o 2 minuty příliš rychle. Na základě toho snažil se Huygens r. 1690 určiti tvar Země, což o tři léta dříve konal jiným způsobem Isaak Newton.
Isaak Newton jest vlastním zakladatelem teoretické fysiky. On spolu s Leibnitzem objevil počet infinitesimální, který se stal důležitým prostředkem, jehož používá matematická fysika.
Isaak Newton (1642-1727) pocházel z Whoolstorpe v Lincolnshiru. Za dětství se nezdálo, že bude jednou velduchem ve vědách přírodních. Nechtěl se učit a často seděl v zadní lavici z trestu, že místo učení si vyráběl různé mechanické hračky. Také anekdota s padajícím jablkem se pokládá za vymyšlenou. Pochází od jeho neteře, která ji pověděla Voltairovi. Teprve jeho profesor matematiky Isaak Barrow, probudil v něm dřímající schopnosti.
Největším Newtonovým činem jest, že poznal, že přitažlivost nebeských těles není ničím jiným, než silou tíže, jež nazvána všeobecně gravitací. On ukázal, že kruhovitý pohyb měsíce jest vlastně stálým padáním, neboť podle zákonů setrvačnosti by se měl měsíc pohybovati přímočaře, ale gravitace jej vždy přiblíží k zemi právě o tu část, o kterou by jej pohyb přímočarý vzdálil. Když poznal jeho učitel Barrow jeho velké nadání, vzdal se r. 1669 své profesury ve prospěch svého žáka, událost, která v dějinách vědy jest snad jedinečnou a vrhá velmi jasně světlo na Barrowovu povahu.
Mechanické myšlenky Newtonovy jsou uloženy v klassickém díle „Philosophiae naturalis principa mathematica“ z r. 1687, což jest základní dílo astronomické a mechanické. S počátku nebyl Newton valně oceněn a musil hodně strádat, než se mu dostalo zaslouženého postavení.
Newtonovým zákonem všeobecné přitažlivosti jest uzavřena mechanika starší doby, v níž jsou obsaženy již téměř všechny principy dosavadní. Jí se počíná vlastní nový věk mechaniky.
V. Mechanika v XVIII. století
Hlavní myšlenky, ukryté v dějinách mechaniky 18. století jsou tyto: Jednoduché stroje se staly tak složitými, že povstalo strojnictví, které vyvrcholuje v objevu stroje parního. Stroje hodinové, čím dále tím jemnější, dovolují stále přesněji měřiti čas. K měření prostoru pořízena byla soustava měr a vah, která se opírala o přesné měření rozměrů a hmoty zemské. Studium plynů, zvláště vzduchu, vedlo pak k možnosti, že člověk se po prvé odlepil od půdy zemské, aby se v montgolfiéře pozdvihl k oblakům a tak se naučil hleděti na svůj život na povrchu zeměkoule se stanoviska povznešenějšího. Autorita velkých jednotlivců ve vědě počíná se proměňovati v drobnou práci mnoha učeneckých škol. Pokus stává se samozřejmou autoritou pro každého muže vědy. Vědy experimentální slaví své konečné vítězství. Mechanika se stává vědou ukončenou, podle níž i vědy ostatní se tvoří. Teorie podepřená výpočtem jest vzorem vědeckého výzkumu.
Mechanické stroje
Mechanický stav objevil r. 1786 kněz Edmund Cartwright, ač sám tkalcovství neznal a později vymyslil i stroj na lámání a vytřásání lnu. Takové vynálezy umožněny byly v Anglii tím, že tamní parlament vypisoval na strojní vynálezy velké sumy mnoha tisíc liber šterlinků. Zároveň stavěny byly stroje k předení vlny, jež vybudovali James Hargreaves a Samuel Crompton. Dnešní průmysl bavlnářský v Anglii se zakládá na těchto strojích. První stroje parní vynalezli obchodník železem Thomas Newcomen a sklář, John Cawley. Znali již návrh Papinův, aby se nechala účinkovati pára na píst. Pohromadě se Saverym, obdrželi patent na stroj roku 1705. Byl to velmi neobratný a pomalý stroj. Pára hnala píst vzhůru a voda, kterou nechali téci na píst svou vahou, a ochlazením páry jej zase nutila dolů. K tomu se musil otevřít jednou parní kohout, po druhé kohout vodní. To obstarával hoch Humprey Potter. Ten by si byl raději hrál, než točil kohouty a tak spojil kohouty nití s vahadlem stroje a stroj šel sám. Toho vynálezu bylo ihned použito, jenže místo nití dali tam páky. Také vstřikování vody přímo do páry bylo objeveno tím, že jeden stroj, který trochu vody pod píst propouštěl, šel rychleji než stroje ostatní. Když roku 1763 inženýr James Watt dostal takovýto Newcomennův stroj do správy, počal studovati tuto otázku a spojiv se r. 1774 s továrníkem Boultonem, dal parnímu stroji podobu, již v podstatě dosud používáme.
Míry a váhy
Nyní se obraťme k vybudování soustavy měr a vah, které jest úplně dílem vědy moderní. Byly sice projeveny domněnky, že již Egypťané měli míry a váhy, odvozené z rozměrů naší země a že zvláště Cheopova Pyramida takové míry v sobě ztělesňuje, a že následkem toho již o 3000 let dříve, než my, uskutečnili soustavu neproměnných měr a vah, ale tato domněnka nemůže býti nijak dokázána, a že strana základny Velké Pyramidy jest takovou měrou základní, související přímo s výpočtem poloměru zemského, lze pokládati za dílo náhody.
Oni spíše odvozovali své míry od střední velikosti lidské postavy, tj. 1,85 m, kteroužto míru zvali „orgyje“ a její čtvrtinou byl egyptský loket, její šestinou egyptská stopa. Egypťané byli nuceni vybudovati velmi důkladné plošné míry a vynalézati jejich stanovení, protože každoroční povodně Nilu všechny hranice zastřely a bylo nutno prováděti každoročně nová měření. Velmi dobře založeny byly soustavy měr národů s Egypťany sousedících, tj. Arabů a Řeků. Nejmenší měrou byla tloušťka srsti velbloudí, tj. méně než půl milimetru. Také na ječná zrna se měřilo. Palec, dlaň a stopa byly jiné míry délkové. Černý loket stanovený za Al Mamuma se rovnal 27krát šesti zrnům ječným, tj. 519,6 milimetrům.
Řekové většinu svých měr převzali od Egypťanů a odevzdali je Římanům. Jejich míry cest souvisely s jejich hrami tělesnými a „Dolichos“ byla vzdálenost, kterou bylo uraziti vozům závodícím. „Olympské stadium“ bylo asi čtyřicetkrát menší, než zeměpisná míle, ale byla i jiná stadia známa. Pro vzdálenosti námořní měli míru „dromos“, tj. cesta, kterou tehdejší loď urazila za 24 hodin.
Správných měr si velice vážili Římané, což souvisí s jejich velkým smyslem státnickým. Základní míry vytesávali do svých velkých staveb. Na Kapitolu byla několikráte vytesána míra stopy, která činila asi 30 cm, jako nacházíme ještě dnes míry tržní na vratech starobylých budov radničních. Staré římské váhy se do nedávna udržely v lékárnách a užívá se jich namnoze dosud v Anglii jako liber, unci a granů. Granum značilo zrní, což souvisí s vážením úrody polní.
Jak patrno, odvozoval starověk míry většinou od lidského těla, s čímž se setkáváme nejen u našich předků, ale i u Číňanů.
Kyvadlo a tvar zeměkoule
Přes to byla vždy touha míti nezměnitelné míry a váhy. Upozornili jsme již na geniální myšlenku Huyghensovu, použíti délku sekundového kyvadla, která obnáší skoro 1 m za míru základní. Když Richer ukázal, že se mění podle zeměpisné šířky, navrhoval Condamine, aby se použilo délky tohoto kyvadla na rovníku a Bouguer zase navrhoval 45. stupeň sev. šířky. Arci akademie francouzská byla mylného náhledu, že pochází změna délky sekundového kyvadla od změny průměrné teploty v různých zeměpásech. To vedlo k tomu, že r. 1721 hodinář a mechanik, Graham, vynalezl kompensaci rtutí, která uzavřena do nádoby, tvoří hmotu kyvadla. Když se teplem roztahuje tyč kyvadla dolů, roztahuje se rtuť vzhůru, takže délka tzv. kyvadla matematického, tj. vzdálenost bodu závěsu od středu kyvu, zůstává stejnou. Střed kyvu (centrum oscillacionis) jest pak bod, který tak kývá, jako by celá hmota kyvadla v něm byla obsažena.
S takovýmito kyvadly mohly býti pokusy o délce kyvadla v různých zeměpisných šířkách opakovány a zjistilo se, že se Richer nemýlil. Ale ještě jeden byl důvod zhotovovati co nejpřesněji jdoucí hodiny. Byla to rozvíjející se plavba, již počali tehdy Angličané právem pokládati za cíl svého snažení dobře předvídajíce, že ovládání moří učiní jednou Británii říší světovou. Proto již r. 1773 vypsal anglický parlament ceny mnoha tisíc liber na vynález přesně jdoucích hodin, jimiž by bylo možno měřiti zeměpisnou délku na moři přesně na ½ stupně a cenu získal Harrison, který sestrojil hodiny, které r. 1764 při jízdě do Ameriky za 156 dní se zpozdily pouze o 54 vteřiny.
Vedle toho se rozvinul spor o pravý tvar Zeměkoule. Aby se ta otázka rozhodla, bylo nutno konati měření poledníku, aby se zjistilo, je-li země kulatá či spolštělá. Když toto měření bylo po prvé provedeno Cassinim a La Hirem v letech 1683-1718, dával výpočet měření překvapující výsledek, jako by byla země „zašpičatělá“, tj. jako by průměr polární byl delší, než průměr rovníkový. To vedlo k dalším měřením, která vykonali La Condamine a Bouguer v létech 1735 až 1742 v Peru, Maupertuis a Clairaut v Laponsku. Tato měření ukázala, že Huyghens a Newton měli pravdu, kdy tvrdili, že země jest na polech zploštělá.
Jednotky měr a vah
Ale tu vynořila se nová otázka, týkající se již zmíněné absolutní jednotky měr a vah. Již r. 1670 navrhl lyonský astronom Gabriel Mouton ve spise „Observationes Diametrorum“, aby minuta stupně poledníkového byla zvolena za nezměnitelnou jednotku měr a vah.
Třebaže nebylo toho návrh použito, nicméně náleží Francouzům, zvláště Laplaceovi, zásluha o uskutečnění soustavy metrické. Roku 1790 zvolena byla k tomu cíli komise, která o rok později rozhodla, zvoliti za metr jednu desetimiliontinu kvadrantu zemského. Nezvolili délku sekundového kyvadla, protože i sekunda jest již proměnlivá a nutno ji definovati libovolně jako 86 400 část středního dne slunečního. Za tím účelem musilo býti provedeno nové měření části poledníku. V letech následujících, provedl měření tato Méchain a Delambre mezi Dünnkirchen a Barcelonou a zákonem ze dne 25. června 1800 byl zaveden metr jako základní míra. Vedle typu národního byly zhotoveny ze slitiny platiny a iridia typy metru mezinárodní pro národnosti, které přistoupily ke konvenci metrické.
Tato nová míra byla stanovena definitivně métre vrai et définitif, jako 441,296 linií „toise de Pérou“, staré míry peruánské, která se dělila na 6 sto po 12 coulech po 12 liniích. Poněvadž se později ukázalo, že v měřeních poledníku byla malá chyba, máme dnešní metrickou míru uzákoněnu vlastně na základě staré míry Peruánské. Měření tato vedla k řešení otázek dalších. Při měření v Peru pozoroval Bouguer, že v blízkosti Chimborassa se odchyluje olovnice od kolmice astronomicky měřené o 7-8 stupňových sekund a z toho se soudilo, že hora tato sama na svou stranu trochu olovnici přitahovala. Astronom Maskelyne a matematik Hutton, založili na tomto pozorování zajímavý výpočet hustoty a hmoty zemské. K tomu cíli byla provedena nová měření v horách skotských jižně od Shehallien. Cavendish pak použil k podobnému měření otáčivých vah Coulombových, čímž se došlo k číslu 5,48 pro hustotu zemskou.
Století 18. bylo bohato na různé automaty, z nichž mnohé byly arci pouhým předstíraným klamem a jiné byly předstíraným perpetuem mobile, jehož nemožnost již Lionardo da Vinci poznal. Nicméně sestrojeny i stroje na vodní tlak, jak to učinil r. 1750 Segner v Göttingách svým Segnerovým kolem, když Daniel Bernoulli byl vypracoval teoretickou stránku této věci. Segnerova kola bylo tehdy použito k mletí obilí v Nörtenu u Götting. Byla to vlastně již turbina, kteréžto jméno dal svému přístroji r. 1824 francouzský inženýr Burdin. Roku 1796, vynalezl továrník Jos. Mich. Montgolfier, vodní trkač ke zdvihání vody do značných výšek.
Aërodynamika a vzduchoplavba
Ještě větší úspěch mělo ve století 18. zkoumání vzdušin. Když vysloven byl zákon Boyle-Mariottův o vztahu tlaku plynů k jich objemu, byla připravena půda k dalšímu praktickému využití plynů. Vzduch stal se něčím, s čím bylo lze a bylo nutno počítati. Amontons (1663-1705) v Paříži studoval zákony tření vzduchu a vyslovil zákon podobný zákonu o tření hmot pevných, že totiž velikost tření nezávisí na velikosti plochy třecí, nýbrž pouze na tlaku. Také Leibnitz zabýval se třením hmot, a činil rozdíl mezi třením klouzavým a kotálivým. Použito bylo zákonů těch při konstrukci padostroje Atwoodem, (1745-1807), kde se užívá třecích kladek.
První, kdo chtěl použíti prázdných nádob ke zdvihání ve vzduchu podle principu Archimedova, byl jesuita Francesco Lana, který to navrhl r. 1670. Ovšem měly to býti tenké koule při průměru 7 ½ m, což bylo nemožností, neboť, jak ukázal Guericke i kovové koule značně silné byly při vyprázdnění tlakem vzduchu smáčknuty.
Teprve, když se poznalo, že teplý vzduch jest lehčí, než studený, mohlo se přikročiti k pokusům dalším. První pokus s balonem plněným horkým vzduchem vykonal pater de Gusman r. 1709 v Lisabonu. Ale balon byl zničen nárazem o hranu domu a další pokusy zapověděla inkvisice. Teprve r. 1783 konány další podobné pokusy v Annonay ve Francii. Byli to bratři Montgolfierové, z nichž starší, jak již pověděno, sestrojil vodní trkač. Pokus konali s balonem papírovým, jehož nitro naplnili kouřem zapáleného papíru a slámy. Balon měl 12 m v průměru, vážil 219 kg a unesl dalších 200 kg.
Po tomto pokusu šlo o výstup lidí v montgolfieře. Pilâtre de Rozier, první se chtěl k tomu odvážiti, ale král Ludvík XVI. chtěl to dovoliti pouze zločincům, odsouzeným k smrti, kteří by si tím svůj trest odpykali. Když se však Markýz d´Arlande nabídl, podniknouti vzlet s Rosierem, jenž protestoval proti tomu, aby zločinci se dostalo cti vystoupiti po prvé do vzduchu, svolil král a tak se vznesli oba odvážní vzduchoplavci do výše dne 21. října 1783, aby po 25 minutách přistáli bez pohromy k zemi, když rozdělaný oheň uhasili vodou, kterou s sebou byli vzali.
Později fysik Charles počal plniti balony vodíkem, který jest 14kráte lehčí než vzduch. Tento balon, 4 m v průměru, vypustil již 27. srpna 1783 z Pole Martova a tento vystoupil klidně a sestopil po třech čtvrtích hodin u Gonesse, kde jej však selské obyvatelstvo cepy a vidlemi na kusy roztrhalo, domnívajíc se, že s nebe na ně seslána strašlivá obluda z pekla, o čemž je přesvědčil sirný zápach unikajícího vodíku, znečištěného sirovodíkem. Když tam Charles dojel, nalezl svůj balon v troskách. Nicméně charliera se osvědčila jako montgolfiara a také Charles sám vystoupil do výše téhož roku 31. října.
Montgolfier však přišel na nešťastný nápad, přepraviti se přes Canal la Manche a to spojením montgolfiéry s charlierou, při čemž bídně zahynul i se svým spolucestujícím Romainem. Od té doby mnoho mučedníků položilo svůj život při odvážných pokusech dobytí vzdušné říše.
Nebezpečné pády s výše daly pomýšleti na záchranu v takových případech. Princip padáku osvětlil již r. 1480 Lionardo da Vinci. Lenormand seskočil roku 1783 se dvěma roztaženými deštníky s prvního patra domu, aniž si co udělal. Konečně r. 1797 spustil se vzduchoplavec Garnerin s padákem z balonu bez úhony.
Roku 1790 dne 31. října vzlétl Pierre Blanchard s Jáchymem hrab. Šternbergem v Královské Oboře do výše 5800 střevíců a po dosti obtížné plavbě větrnou bouří se snesli za Bubenčí k zemi.
Snad žádný výzkum nevyžádal si tolik obětí, jako vzduchoplavectví, ale jest patrno, že již století 18. připravilo cestu výzkumům dalším, podle svých sil a možností. Zájem z geomechaniky se přenáší na aeromechaniku a člověk se pozvolna odlepuje od hrudy zemské.
Avšak nejen chrabrost letců, nýbrž i bystrost badatelů teoretických v mechanice slavila své triumfy. Metoda teoretického rozboru způsobila, že se získalo pro problémy mechanické jednotné hledisko, jak patrno již z Eulerovy Mechaniky (1763), ale ještě více z Lagrangeova spisu „Mécanique“ (1788), jenž celou mechaniku uvedl na jediný základní vzorek, princip virtuálních rychlostí.
VI. Mechanika ve století 19
Jest jen velmi nesnadno přehlédnouti obor tak obsáhlý, jako jest mechanika, když se blížíme k dnešní době. Obtíž jest tím větší, any se určité myšlenky již neváží k určitým osobám, nýbrž se stávají majetkem všeobecným. Také použití mechaniky ve všech možných odvětvích lidského života způsobuje, že jen nesnadno oddělujeme problémy mechanické od problémů věd jiných. Povstávají nové vědy, v nichž se stýká několik vědeckých disciplín, které spojují myšlenky jednotlivých věd a i teorie vědecké se podobně prolínají. Názor vědecký stává se čím dále, tím jednotnějším. Mechanika měla na utvoření toho jednotného názoru nesporný vliv. Jakožto věda, jejíž teorie byla nejdříve a nejdůkladněji propracována, měla vliv na teorie ostatní. Tak chemie se mechanisuje, neboť teoretičtí chemikové dávají atomům tvar koulí absolutně nepružných, a když tyto během času se rozpadají na elektrony, nabývají atomy tvaru soustav planetárních. Ale i nauka o teple se mění v kinetiku a akustika i undulační teorie světla i teorie elektrická, všechny tyto teorie se řídí příkladem myšlenek mechanických, vedeny jsouce představou, jako by nehomogenní svět byl soustavou velmi malých zrakem nepostřehnutelných přístroji měřícími přímo neměřitelných koulí homogenních, jichž vlastnosti se určují tak, aby výsledek odpovídal zjevům zrakem pojímaným a přístroji měřeným.
Ale tím, že myšlenky mechanické byly odsunuty do nepostřehnutelna, tedy do jisté míry metafysična, byla mechanika sama nucena stykem s jinými vědami přibírati myšlenky věd těch. Éter světelný se stává také éterem gravitačním, v němž se projevují síly mechanické a problém akce in distanc, působení na dálku, tímto hypotetickým éterem se řeší a tak, jako se mluví o poli elektrickém a magnetickém, tak se počíná uvažovati též o poli gravitačním. Všechny názory vědecké splývají v jediný názor světový.
Archimedův problém pevného bodu se řeší předpokladem pevného prostoru a studia o možných prostorech ukazují, že náš prostor jest pouze jedním z mnoha prostorů možných. Také čas přestává býti něčím absolutním a již srovnáváním hodin na různých místech zeměkoule, jímž si zvykli zeměpisci určovati zeměpisnou polohu místa, ukazuje, že problém času jest problémem synchronisticky jdoucích hodin. Z čehož vyplývá relativnost měření časového.
Nesmírný prostor kol naší zeměkoule se rozpadá na soustavu ichochromních koulí zemi naši obalujících, v jichž středu sedí pozorovatel. Jest patrno, že pro různé pozorovatele v různých slunečních soustavách se čas mění tak, že jest potřebí počítati s rozdíly pochodícími z konstanty pro rychlost šíření světla. Tak se stávají problémy mechanické v nesmírném prostoru závislými na problémech optických, nehledě ani k dalším problémům daným principem relativnosti, který se musil státi principem, jakmile se uznalo, že v prostorech mezihvězdných není absolutně pevného bodu, z něhož by bylo možno aspoň myšlenkově prováděti měření mechanická. Kříž souřadnicový v klidu se stal rovnocenným s křížem souřadnic se pohybujícím, a záhady mechanické se stávají problémy geometrickými.
Jest velmi obtížno, pronésti i jen několik takovýchto vět, aniž by v nich tkvěla nějaká chyba, jen proto, že otázky tak málo vyjasněné jen těžko chápeme a jest namnoze nutno zvyknouti si novému způsobu myšlení tak, jako to bylo nutno při zavedení počtu infinitesimálního. Teorie kvant jest novým milníkem otázek myšlení mechanického.
Ale my nemůžeme se na těchto místech obírati problémy tak nesnadnými a raději se obrátíme na půdu praktickou, na níž mechanika devatenáctého století slaví své triumfy. Století devatenácté jest stoletím strojů a jich použití. Již století 18. se k tomu připravovalo, aby práce ruční byla nahrazena prací strojovou. Souvisí to s odstraněním poddanství, roboty a otroctví. Člověk přestává užívati nespolehlivých a výše lidského vzdělání nehodných otroků lidských a volí mnohem spolehlivější, lacinější a precisněji pracující otroky mechanické.
Počíná to podobně, jako kdysi v pravěku počala práce ruční. Tehdy jednou z prvních prací člověka bylo pletení košů, sítí, z čehož pak povstalo řemeslo textilní. Také strojnictví století 19. počíná vynálezem Jaquardovým, který sestrojil strojek k pletení sítí, z něhož povstal stroj vzorkový, jenž od té doby byl připevňován na každý stav tkalcovský, jenž pak sluje stavem Jaquardovým. Když vynálezce tento umíral r. 1834, bylo již 30 000 takových stavů v činnosti.
Jiný podobný stroj byl stroj přadací, který r. 1810 si dal patentovati Philippe de Girard a konečně první stroj šicí, který postavil Elias Hove r. 1845.
Dalším důležitým strojem byl tiskařský rychlolis, jímž bylo umožněno moderní novinářství. První takový rychlolis pochází od Friedricha Königa, který jím počal pracovati r. 1811. K jeho zdokonalení bylo potřebí zdokonaliti papírnické stroje. Nekonečné pásy papírové byly sice již r. 1799 vynalezeny Robertem, ale další zdokonalení papírnického stroje se stalo teprve r. 1828 J. Dikinsonem. Těmito vynálezy bylo teprve možno využíti náležitě vynálezu knihtisku pro všechny vrstvy obyvatelstva a demokratisace vědy a moderní civilisace tím posunuta o velký kus kupředu.
Současně s tím bylo dosaženo rychlejší dopravy parním strojem na pevnině i po vodě. Ale vynález tento náleží nejen do mechaniky, ale také do nauky o teple. Zde se jen zmíníme, že r. 1807 Robert Fulton z Pensylvanie vybudoval v New Yorku první paroloď Claremont, již opatřil parním strojem firmy Bulton & Watt o 18 koňských silách a že r. 1812 postavil George Stephenson z Northumberlandu první lokomotivu k dopravě uhlí a že r. 1828 zahájil dopravu osob na dráze ze Stocktonu do Darlingtonu.
Jak z těchto počátků vyrostlo moderní dopravnictví po moři i po suché zemi, to nelze probírati v tomto stručném nástinu dějinném.
Ohromné síly, jimiž od té doby byly přemáhány obtíže nesmírné, vznikají tu přeměnou energie chemické a energie tepelné v energii mechanickou, k čemuž přistupuje koncem století 19. i přeměna energie elektrické v energii mechanickou.
Aby to vše bylo možno a aby za tím bylo cílevědomě pracováno, bylo nutno objeviti zákon o přeměně energie, začež děkujeme Robertu Mayerovi.
Robert Mayer (1814-1878) pocházející z Heilbronnu, nebyl vlastně fysikem, nýbrž lékařem, jakož se zdá, že nejvýznačnější vynálezy konali vždy neodborníci ve svých prázdných chvílích. Tak Mayer na své dlouhé cestě do Východní Indie měl velmi mnoho času, aby o věci přemýšlel a tak dospěl k známé větě: „Tak jako hmota, tak i síla (dnes bychom raději řekli energie) jest nezničitelná. Kdykoli se nám zdá, že síla zmizela, vždy jen v jinou sílu se přeměnila. Tj. známý zákon o zachování energie“.
Mayer vyslovil zákon ten v ten smysl, že síly, jakými jsou elektřina nebo pohyb, se mění v teplo a že naopak lze proměniti teplo v pohyb.
Arci již hrabě z Rumfordu (1753-1814) věděl, že teplo se tvoří třením, ale teprve Robert Mayer, když na své cestě jako lodní lékař přijel z Rotterdamu do Batavie, a roku 1840 v Surabaji na Javě pouštěl lidem žilou, zpozoroval při tom, že krev tepnová jest zde na jihu méně rozdílná od krve žílové než v Německu a znaje teorie Lavoisierovu (viz mě Kapitoly z dějin chemie v „Triumfu Techniky r. 1927) o spalování, dopracoval se principu ekvivalence tepla a práce. Soudil totiž správně, že v horkém podnebí jest potřebí méně okysličovati krev než v podnebí chladném. Hned roku následujícího, poslal práci tu do Poggendorffových Analů fysiky a chemie, kde však nebyla přijata a teprve r. 1842 spatřila světlo světa v Liebigových Análech chemie a farmacie. Ale ani potom nenalezla práce Mayerova mnoho povšimnutí, a když stál na svém a nové články o této věci psal, dostalo se mu r. 1849 tak příkrého odmítnutí a tak nespravedlivého posudku, že si zoufal a z druhého patra ze svého bytu se vrhl z okna. Byl sice zachráněn, ale později stálým bojem o uznání a prioritu se stal tak nervosním, že musil býti na čas ošetřován v ústavu choromyslných.
Neodvisle od něho totiž pracoval na téže věci sládek ze Saldorfu u Manchestru James Preskott Joule (1818-1889), jenž r. 1843 o tom podal zprávu Britické Associaci. On stanovil také správněji než Mayer mechanický ekvivalent tepelný, jenž se udává na 423,5 mkg pro jednu kalorii.
Nicméně později zvláště zásluhou anglického profesora Johna Tyndalla byla r. 1862 uznána priorita Roberta Mayera. Zajímavá jest věta v předmluvě hlavní práce Mayerovy: „Organický pohyb ve vztahu k výměně hmoty“: „Jest ve skutečnosti jen jedna síla. Ve věčné změně obíhá tato v mrtvé i živé přírodě. Jako tam, tak ani zde není žádného pochodu bez změny síly“. Silou, jak již řečeno, míněna jest energie. Teprve po uznání Tyndallově byl Mayer zasypáván poctami a cenami, ač by byl počátek jeho práce málem stál život. Tak nové pravdy těžce se probíjejí a šťasten, kdo, jako Mayer, za svého života ještě se dočká zaslouženého uznání.
I Joule konečně uznal prioritu Mayerovu, ač se tomu dlouho vzpíral. Nicméně jeho zásluhou zůstane, že vypočítal velmi přesně a na základě mnoha pokusů mechanický ekvivalent tepelný.
Jest zajímavo, že doba ta byla zralá pro uznání principu zachování energie, a nelze se tudíž diviti, že i jiní mužové přišli k témuž výsledku. Čeho se dopracoval Mayer na základě svých úvah fysiologických, k tomu přišel Joule pozoruje vznik tepla působením proudu elektrického, dánský učenec Ludvig August Colding (1815-1888) úvahami filosofickými a zakladatel moderní vědecké mechaniky Hermann von Helmholz (1821-1894) neodvisle od všech předcházejících popřením možnosti perpetum mobile. Jemu také náleží zásluha, že zavedl od té doby platný pojem energie, na který se vlastně Mayerův zákon vztahuje. Energetika od té doby byla vypracována velmi podrobně a zavedena i do chemie zvláště zásluhou Wilhelma Ostwalda.
Helmholz r. 1847 napsal spis „O zachování síly“, používaje tehdy také názvosloví staršího, v němž podal přesně matematické odvození tohoto principu. V tomto spisu ukázal, že v každém mechanismu vznikajícím třením nastávají přeměny energie v teplo a tím ztráty, v které ponenáhlu se vyčerpá veškerá původně v mechanismu obsažená energie. Tím dokázána nemožnost perpetum mobile, která již dříve byla ovšem všeobecně uznávána, takže již od roku 1775 nepřijímala pařížská akademie vůbec nižádných řešení tohoto problému. Nicméně dlouho ještě potom a dosud ještě mnoho lidí se otázkou tou trápí. Arci vlastně každé kolo mlýnské jest takovým věčně pohyblivým strojem, ale není perpetuem mobile v tom smyslu, že by se při tom energie nespotřebovávala, neboť padáním vody se zmenšuje její energie polohy, a když má býti voda zase do oblak zpět zdvižena, aby odtud mohla znovu napájet prameny, jest k tomu zapotřebí tepla slunečního, které vodu přemění v páru. Jest tedy slunce oním pramenem energie, z něhož se čerpá všechna energie k hnaní našich mlýnů a jiných strojů potřebná. A této energie stále ubývá, takže za milion let počítáme s jeho ponenáhlým vychladnutím. Prakticky pro nás arci nemají takové úvahy žádného smyslu a tak využití sil přírodních jest prakticky perpetuem mobile, jako jest jím i sama naše zeměkoule. Není jím však ve smyslu teoretickém, protože i k jejímu pohybu jest potřebí energie, která stále v jiné formy energetické se přeměňuje. Součet vší energie arci zůstává stálým, ale v jednotlivých ohraničených systémech mechanických jí ubývá, protože se energie mechanická mění v teplo a jiné druhy energie. Helmholzovi náleží zásluha, že tento problém náležitě objasnil. Arci i on zase svým objevem závisí na myslitelích jiných, zvláště na francouzském fysiku Carnotovi, jehož myšlenky však náležejí již do termodynamiky.
Na principu zachování energie jest patrno, jak v moderní době již přechází jedna věda ve druhou a jak jest obtížno mluviti o dějinách jedné z nich.
Jest však důležito zmíniti se o tom, jak století 19. vykonávalo mravenčí práci, týkající se důkazů soustavy Koperníkovy, aby právě touto prací se dostalo na vyšší stanovisko relativity. Nejprve šlo o to, podati pro každého průhledný důkaz, že se země točí. Proti někdejším námitkám scholastickým, že kdyby se země točila, by pták nenalezl svého hnízda, protože se pod ním země pootočila, a že by kámen padající z věže, musil zůstati pozadu a uchýliti se tudíž na západ, ukázal již Newton, že naopak se musí uchýliti k východu, protože špička věže má větší rychlost, než její pata a tak kámen na špici věže sdílí tuto rychlost se špicí věže, vezme ji s sebou dolů a musí tedy dole o něco před věž se uchýliti. Pokusy tyto, které naposled byly konány s olověnou koulí na věži Eifelově r. 1900, byly po prvé vykonány v letech 1790-1791. Guglielminim na věži „degli Asinelli“ v Bologni. Podobné pokusy vykonal profesor Benzenberg r. 1802 na Michalské věži v Hamburku a v dole uhelném v Schlebuschi a konečně r. 1831 Ferdinand Reich v dolech freibergských.
Velmi proslavenými se staly pokusy Foucaultovy (1819-1868), protože jimi se dá snadno a všude vyjma na rovníku dokázati, že se země otáčí. Bylo to roku 1850, kdy Foucault konal své pokusy s kyvadlem. Bylo známo, že kyvadlo má snahu podržeti rovinu kyvu i v tom případě, že se stativ, na němž kyvadlo visí, otáčí. Tu mu napadlo, že přece, když se země točí, musí se poloha roviny kyvu zavěšeného kyvadla vůči svému okolí měniti. Kdyby se pokus konal na polu, otočila by se země pod kyvadlem se kývajícím právě za 24 hodiny jednou do kola; v šířce Paříže není tento pohyb tolik patrný, ale lze jej přesně pro každou šířku vypočíst. První pokusy konal Fouault ve svém bytě na rohu Rue d´Alsass a Rue de Vaugirard. Nechal kyvadlo kývati v přízemí a sám se zatím odebral do 1. poschodí, netroufaje si býti svědkem případného nezdaru svého pokusu. Konečně s tlukoucím srdcem vrátil se dolů a dočkal se radosti, že rovina kyvadla se právě o tolik změnila, kolik byl před tím vypočetl ve směru rafie hodinové, jak tomu musí býti na severní polokouli zemské. První jeho kyvadlo bylo 2 m dlouhé a 5 kg těžké. Potom již pokus opakoval s kyvadlem 11 m dlouhým v meridiánovém sále pařížské hvězdárny. Pokus tento vzbudil veliký rozruch, což jest nejlepším důkazem, jak přes všechno přesvědčení se málo věřilo možnosti přímého důkazu otáčení zeměkoule. Pokus se tedy opakoval roku 1852 v Pahtheonu pařížském. Do kopule zavěsili na ocelový drát 67 m dlouhý měděnou kouli těžkou 28 kg, jejíž výkyv trval 16,4 sekundy. Pod koulí byl umístěn kotouč rozdělený na stupně, na jehož kraji byly proti sobě dvě obdélné hromádky vlhkého písku, jimiž částečně musilo kyvadlo procházeti a je rozhazovati. Při vzdálenosti hromádek 6 m jedné od druhé, kyvadlo svou špicí při každém výkyvu o 2,3 mm dále se pohybovalo a tím jednu polovinu každé hromádky zvolna rozmetalo. Kyvadlo toto se pohybovalo celkem více než 5 hodin a při tom se rovina výkyvu proti podložce pootočila o 60 stupňů. Pokusy tyto se pak opakovaly v různých dómech, jako v Kolíně, ve Speyeru a také v Praze.
K témuž účelu Foucault zdokonalil rotační přístroj Bohnenbergův a tak povstal Foucaultův gyroskop, který r. 1853 ještě zlepšil Friedrich Fessel.
Klasické pokusy s kyvadlem vykonal Friedrich Wilhelm Bessel, jenž stanovil r. 1826 přesnou délku sekundového kyvadla, která se určuje dosti jednoduše Bohnenbergovým kyvadlem zvratným.
Hustota zemská byla opětovně studována, Ferdinand Reich použil k tomuto měření otáčivých vah. Airy k tomu konal pokusy s kyvadlem na povrchu zemském a v hlubokých dolech (hodiny např. na dně Vojtěšské šachty v Příbrami se urychlují o 3,88 min). Měření Reichovo poskytlo pro střední hodnotu hustoty zemské číslo 5,66, které dlouho bylo pokládáno za nejspolehlivější, až vykonaly nové pokusy velice jemné Jolly, Poynting, a jiní, z nichž vyplývá číslo 5,56. Zároveň studováno bylo rozložení hustot v nitru zemském, z nichž vyplývá pravděpodobnost, že poloha osy zemské v nitru zemském se periodicky mění, což bylo také potvrzeno měřením výšky polů.
V 19. století již nejednalo se jen o ovládnutí atmosféry lety v balonech, ale také o její podrobné studium.
Sice již roku 1784 vystoupil Američan Dr. Jeffries v balonu do výše, aby tam neměřil teploty a vlhkost vzduchu ve vysokých výškách, ale pravidelná měření toho druhu byla konána až ve století 19. Ještě mnoho mužů obětovalo svůj život oné cti, vystoupiti co nejvýše nad povrch zemský. Tak roku 1802 Olivari v Orleansu se vznesl v montgolfieře, ale balon chytl a vzduchoplavec se zřítil do hlubin. Za to roku 1803 Robertson a L´Holst v Hamburku se vznesli prý až do výše prý 7400 m. Domnívali se při tom pozorovati, že v těch výškách ubývá zemského magnetismu. Vznikly o tom pochybnosti a pařížská akademie zvolila Biota a Gay Lussaca, aby tu věc prozkoumali. Vzlet vykonán r. 1804 dvakrát a to v srpnu, kdy dospěli do výše 3977 m a po druhé v září vystoupil Gay Lussac sám do výše 7016 m. Z těchto dvou cest bylo přineseno mnoho měření stálého složení vzduchu, rozdělení teploty, stavu elektrického, kdežto předpoklad Robertsonův se ukázal klamným. Roku 1806 vylétl Mosment v Lille balonem naplněným plynem, spadl a zabil se, roku 1808 v Haagu ranila mrtvice Blancharda při jeho 76. výstupu.
Roku 1812 Bittorfova mongolfiera vzplanula nad Mannheimen. Paní Žofie Blanchardová po smrti svého muže pokračovala v jeho dráze vzduchoplavecké a prováděla ve výši krkolomná představení s ohňostroji. Při tom r. 1819 v Paříži se vzňal balon a Blanchardová byla další mučednicí vzduchoplaveckou. Roku 1824 vyplul v balonu anglický důstojník Harris s chotí z Londýna. Následkem poruchy záklopky balon spadl. Harris se zabil a jeho žena těžce se zranila. Téhož roku slavný anglický vzduchoplavec Sadler byl v balonu zachvácen vichřicí, balon v Boltonu narazil na komín a Sadler se zřítil do hlubiny. Francouzský vzduchoplavec Arban v Terstu byl přinucen nepokojným obecenstvem ke vzletu za nepříznivých podmínek bez loďky, protože nedostatečně naplněný balon by byl loďku neunesl a zanesen na moře, kde by byl utonul, nebýti přispění statečných rybářů. Přes to při pozdějším svém vzletu z Barcelony byl pohlcen mořem navždy.
Charles Green, jenž vykonal více než 1600 vzletů, zavedl také místo vodíku používání svítiplynu, jenž jest sice těžší než vodík, ale za to ho lze všude bez obtíží z plynáren získati. Toto plnění bylo teprve v nynějším století nahraženo v Americe plněním heliem, kde toto vyvěrá ze země, jest jen dvakrát těžší než vodík a při tom naprosto nezápalné.
Z Greenových vzletů nejzajímavější jest ten, který vykonal r. 1836 se dvěma soudruhy z Londýna. Přeletěli v noci kanál a doletěli přes Belgii k Rýnu. Za 19 hodin proletěli 670 km.
Hůře dopadla výprava Godardova s obrovským balonem „Geant“, který v letech šedesátých dal zhotoviti Nadar v Paříži. Lodička měla dvě poschodí nad sebou a opatřena byla nábytkem a vším pohodlím. Když se spouštěli dolů v Německu, nemohli otevříti dosti rychle záklopku a balon skákal po polích a nakonec se zapletl v lesíku. Z 8 osob, mezi nimiž byl i Nadar se svou paní, všichni utrpěli zranění, ale nakonec přece vyvázli životem.
Ještě větší byl „Grand Ballon Captif“ z výstavy pařížské r. 1878, jenž měřil 36 m v průměru a jehož gondola pojala 50 lidí. Mám jeho úplný popis a bronzovou medaili na památku vzletu, který jím vykonal můj otec Emanuel Batěk. Obr tento o rok později byl rozbit vichřicí.
Zatím byly dále konány vzduchoplavby za účely vědeckými. Takové cesty vykonali v Petrohradě Bixio a Sacharov. V letech 1862-1866 vykonali Angličané James Glaisher a Coxwell ve spojení s jinými učenci a učenými společnostmi 28 výzkumných vzletů, snažíce se dosáhnouti co nejvyšší výšky a vrátili se s velkou kořistí vědeckou. Nejpamátnější vzlet vykonali r. 1862 ve Wolverhamptonu, při čemž dosáhli výše 11 000 m. Teplota klesla na 25o C, barometr na 180 mm. Glaisher omdlel a zůstal ležeti. Coxwell chtěl zatáhnouti klapku ventilu, ale šňůra se zapletla a on musil vylézti do provazoví, aby ji vyprostil. Když sestoupil, nemohl rukama vládnouti a musil zatáhnouti za provaz ústy. Při sestupu se probral Glaisher z mrákot a počal zaznamenávati data měřičských přístrojů. Vzlet půl druhé hodiny trvající, málem oba stál život. Nejzajímavější pozorování Glaisherovo jest, že přes západní Evropu vane proud vzdušný od jihozápadu obdobný proudu Golfskému v Atlantickém Oceánu. Ve Spojených Státech amerických ve státu Michiganu vzlétl roku 1873 vzduchoplavec La Mauntain a roztříštil se. Téhož roku vznesl se do výše v Londýně létající muž Vincent de Groof, který chtěl vyzkoušeti zvláštní mechanismus létací, na němž se spustil odvázav se od balonu a nalezl svou smrt na londýnských ulicích. Již před ním r. 1856 Cocking a r. 1854 Leturr, podobně na špatných padácích se zřítili.
Obtíže, jež napadaly vzduchoplavce ve vysokých výškách, byly podobny nemoci horské a pocházely od nízkého tlaku a z nedostatku kyslíku. Profesor Paul Berth v Paříži vykonal příslušné pokusy na zvířatech a na sobě samém, jež předpoklad ten potvrzovaly. On také poznal, že jest třeba vdechovati kyslík, aby nesnáze zmizely. První pokusný vzlet, při němž bylo použito této zkušenosti, byla památná výprava z r. 1875, kterou vykonali Theodor Sivel, námořní důstojník, Josef Crocé-Spinelli, inženýr, a Gaston Tissandier. Výprava byla podporována francouzskou vládou a určenými společnostmi. Jejich balon „Zenith“ byl vypraven mnoha vědeckými stroji, jakož i dostatečným množstvím kyslíku. Balon vystoupil však příliš rychle do výše 8000 m, při čemž Tissandier omdlel, ale jeho oba druzi zemřeli. Jejich smrt byla zkouškou, jíž ještě potřebovala věda, aby od té doby každou výpravu do výšin opatřila kyslíkem tak, aby ho bylo možno kdykoli použíti.
Od té doby pak se rozvinulo řešení otázky řiditelnosti balonu pod dvěma hesly: lehčí než vzduch a těžší než vzduch.
Pro letadla lehčí než vzduch ukázala se brzy forma koule nevhodná, protože příliš byla vydána poryvům větru. K zábavným účelům dlouho ještě se používalo balonů upoutaných (Ballon captif), jako byl Giffardův balon 1865 v Londýně, 1867 na světové výstavě v Paříži a r. 1891 „Kysibelka“ v Praze na výstavě jubilejní. Roku 1870 při obléhání Paříže stal se Godard duší podniku leteckého, který zprostředkoval spojení obleženého města se spojeneckým vojskem na venkově. Tím se ukázala důležitost vzduchoplavby pro účely válečné. Bohužel jsou lidé ochotni těmto účelům více obětovati než práci mírové a tak i tentokráte Faustův ďábel podnikaje zlo sloužil dobru.
Již dříve arci bylo užíváno k těmto účelům létajících draků. Těchto se používalo i k účelům vědeckým. Již Benjamin Franklin tím způsobem konal důležité pokusy, týkající se elektřiny vrchních vrstev atmosférických. Později byly pomocí draků samoregistrující přístroje vznášeny do výší až o 2800 m. Američan William A. Eddy kombinoval celou řadu různých draků a on také jest vynálezcem dnešního nejvhodnějšího tvaru draka, kdežto dříve se užívalo tvaru malajského. Jiný tvar velice stabilní pochází od Hargrava a osvědčil se zvláště v Massachusettsu při nárazech větru. Tento tvar se podobá plátěné škatuli bez dna a bez víka.
Dnes skoro v každé zemi jsou fysikální ústavy, které kromě jiných měření pravidelných vysílají také pokusné balonky, při nichž bývá zpráva pro toho, kdo balon do rukou dostane, jak s ním má naložit. A lidé si již zvykají a ani jim nenapadne, aby to pokládali za nějaké s nebe spadlé strašidlo. Vždyť problém vzduchoplavby jest již rozřešen a stejně letadla těžší než vzduch jako lehčí než vzduch pohybují se nad našimi hlavami.
K účelu řízení letadla bylo nejdříve používáno přirozené síly větru, a již r. 1784 k tomu cíli byly konány první, ovšem marné pokusy. Roku 1850 navrhl v Paříži použití čtyř balonů, spojených lešením dlouhým 140 m, na němž měly býti připevněny šikmé plochy, sloužící k řízení jako plachty. K pokusu nedošlo, protože byl příliš nebezpečný. Ale bylo tím upozorněno na tu okolnost, že řiditelný balon musí míti tvar podélný, jak to byl již roku 1784, tvrdil Američan Hopkinson v dopise adresovaném Franklinovi. Také navrhoval již tehdy Hopkinson vrtuli k jeho pohonu.
Tuto myšlenku uskutečnil Giffard roku 1852 s pohonem parním a vystoupil s ním v Paříži do výše 1500 m. Větší podobný balon sestrojil r. 1872 Dupuy de Lôme. V loďce bylo 12 osob, které samy vrtulí otáčely. Pohon lidský byl sice krokem zpět proti pohonu parnímu, ale za to byl bezpečnější, protože ohněm v blízkosti vodíkové náplně bylo nebezpečno zacházeti. V Německu si v té době zavedli motory na plyn, který brali přímo z náplně balonové. V letech osmdesátých počalo se užívati k pohonu balonů elektřiny. Gaston Tissandier užil při tom galvanické baterie a vykonal první svůj vzlet r. 1883. Docílil tím rychlosti 10 km za hodinu. O něco později zhotovili dva důstojníci francouzští Renard a Krebs řiditelný balon elektrický, „La France“, který byl prvním letadlem, které se vrátilo nazpět k východisku svého výstupu. Rychlost měl dvakrát větší, než balon Tissandierův. Jiný řiditelný balon bez motoru sestrojil Američan Campbell v Brooklině, který po prvé při bezvětří dobře letěl, ale po druhé s větroplavcem Hoganem zmizel nad oceánem. Roku 1897 vystoupil Dr. Wölfert v Berlíně se svým pomocníkem v balonu „Deutschland“ v podobě doutníku s motorem benzinovým. Za strašného výbuchu zřítili se dolů.
Snadná vznětlivost balonů látkových vedla k zavedení balonů hliníkových. Vynálezcem jich jest Rakušan David Schwarz, který se však nedočkal dokončení svého vynálezu, který tak velice byl zdokonalen od r. 1898 známým generálem hrabětem Ferdinandem Zeppelinem. My víme, jak velkou úlohu hrály Zeppeliny v minulé válce světové.
Přes to letadlem všeobecně používaným jest letadlo těžší vzduchu, tak, jak to již romanopisec Jules Verne byl předpověděl.
Již ze středověku máme zprávy o takových letadlech, nehledě k starověké báji o Daedalovi a Ikarovi. Roger Bacon prý se tím zabýval. Počátkem 18. století sestrojil létací loď, která měla letěti lidskou silou. Roku 1786 sestrojil zámečník francouzský Besnier přístroj létací, s nímž se mohl z různých výšek spouštěti dolů, ano i přes řeku prý přelétl, ale ve vzduchu déle se neudržel.
Velmi pečlivé studium letu ptačího ukázalo, že ptáci se vlastně nedrží ve vzduchu silou odpovídající jejich váze, nýbrž že používají závanů větrových, aby se ve výši udrželi, jednak letu dračího, jednak letu klouzavého. Obé bylo nutno vyzkoušeti. V tom ohledu se staly klasickými vzlety inženýra O. Lilienthala z Berlína, který při tom, bohužel, r. 1896 skočil neštěstím. Byl sice velmi opatrný při svých pokusech, nicméně roku nahoře zmíněného dne 10. srpna byl u Rhinova blíže Berlína větrem k zemi vržen a skonal zlomiv si vaz.
Na základě jeho pokusů se však pomalu vyvinuly moderní aeroplány, z nichž většina jsou jedno-, nebo mnohoplošníky. Největších úspěchů docílili s těmito bratři Wilbur a Orville Wright, Američané, kteří konali své pokusy v letech 1900-1905 a po prvé splnili podmínky na takové přístroje kladené. Wilbur Wright přišel do Evropy r. 1908 a přeletěv ve vzduchu vzdálenost 70 km, obdržel cenu půl milionu franků na to vypsanou. On také rozřešil otázku letu bez motoru.
Dnes, když jsme uvykli již ve výši nad námi vrčícím aeroplánům, můžeme s uspokojením říci, že to, co mnozí ještě na konci století 19. pokládali za nemožnost, stalo se skutkem a že pokrokům moderní techniky za to děkujeme, že pozvolna, ale jistě se stáváme pány atmosféry.
Stále si však musíme býti vědomi toho, že nebyla to jen práce odvážných experimentátorů a mučedníků svého přesvědčení, nýbrž také ona drobná, nenáročná práce laboratorní, která právě pro svou nenáročnost neméně hrdinství požaduje, než šílená odvaha zanícených pionýrů.
Vždyť práce těchto byla teprve umožněna podrobnými pokusy v laboratořích, např. bylo potřebí vynálezu vodíku, který vykonal 1766 Cavendish a který r. 1768 zkoumal Black, jenž také poznal, že lehké nádoby plněné vodíkem mohou stoupati do vzduchu. Cavallo ukázal totéž r. 1782 s mýdlovými bublinami. Potom teprve mohl Charles vykonati svůj pokus s balonem z impregnovaného taffetu, kterážto impregnace byla sama také vynálezem o sobě.
Ale jakmile počaly vzlety vědecké, tu bylo na to pomýšleti, jak přizpůsobiti přístroje pozorovací, novému prostředí pohyblivému a houpajícímu se. Tlakoměry rtuťové nebyly k tomu vhodny. A tak bylo sáhnuto k dříve vymyšlenému barometru Amontonově, tzv. zkrácenému. Ale samo houpání barometru zavdalo podnět ke zdokonalení. Již Picard pozoroval totiž r. 1675, že Torricelliho prázdnota při houpání světélkuje. Měli za to, že tento zjev se nejlépe objevuje na přístrojích vyvařených, čímž se došlo k poznání, že jest nutno rtuť tlakoměru vyvařiti, aby údaje se staly spolehlivými. Tak pomalu byl tlakoměr opatřen mikroskopem, katetometrem, dalekohledem, odčítacím a jinými přístroji pozorování zjemňujícími.
Zkoumání atmosféry doznalo velkého pokroku pokusy Daltonovými, jenž poznal, že vzduch jest směsí dusíku, kyslíku s trochou páry vodní a proti těm, kteří říkali, že by plyny různé váhy specifické se musily rozvrstviti na vrstvy různé hustoty, ukázal na důležitost zákonů platících o difusi plynů. On poznal, že dva plyny, i když mají různou hustotu a jsou pod různým tlakem, se úplně promísí a že plyn jeden ve druhém se tak šíří, jako v prostoru prázdném. Částečné jejich tlaky pak dají sečtením tlak směsi, takže to, co měříme barometrem, jest vlastně součet tlaků všech plynů, z nichž atmosféra se skládá.
V letech čtyřicátých byl vynalezen k měření tlaku v balonech velmi příručný aneroid, ale i tato myšlenka nepřišla najednou. Již u Leibnitze r. 1702 se s ní shledáváme a po prvé ji provedl, arci nedokonale, r. 1780 Zeiher. První upotřebitelný aneroid sestrojil r. 1844 Vidi, jenž použil vzduchoprázdné schránky s pružným víkem. Další zdokonalení pocházejí od Schinze, Bourdona a Goldschmidta.
Vedle volné difuse plynů byla studována i difuse průlinčitými stěnami. Tato spjata jest se jménem Grahamovým a rokem 1830. O plynech prolínajících zjistil Bunsen, že rychlosti prolínání různých plynů jsou úměrny odmocninám jejich atomových vah, což jej vedlo později k studování absorpce plynů tuhými hmotami a kapalinami. To souvisí jednak s moderními platinovými rozžehadly, jednak s vynálezem pulzometru, když fysiolog zkoumal plyny absorbované krví. K výzkumům těm bylo potřebí vynalézati pumpy, kterými lze docílit lepší vzduchoprázdnoty, než obyčejnou vývěvou. Tak veden byl Heinrich Geissler k tomu, aby podle údajů Pflügerových sestrojil první vývěvu rtuťovou. Roku 1865 sestrojil Sprengel jinou vývěvu rtuťovou, použiv téže myšlenky, která r. 1858 vedla Giffarda k sestrojení injektoru, jímž se vede voda do parního kotle. Na základě vývěvy Sprengelovy sestrojil Bunsen r. 1869 svou vývěvu vodní, bez níž se dnes neobejde žádná větší laboratoř chemická, zvláště od té doby, co po zdokonalení Arzbergera a Zulkovského jí lze používati také jako dmychadla pro práce se sklem a k žíhání různých látek v kelímcích platinových, porculánových a křemenných. Studium vývěv vedlo k vynálezu Geisslerových a Crookesových trubic se zředěnými plyny, oblast náležející k dějinám elektřiny, ale i k zavedení vakua v cukrovarnictví a v jiných odvětvích průmyslových. Také vzdušná pošta děkuje za svůj vznik tomuto studiu. Myšlenka pneumatické pošty byla pojata po prvé 1810 Angličanem Medhurstem. Roku 1838 zavedli tuto poštu v Londýně inženýři Samuda a Clegg, ale teprve od zdokonalení Clarkova r. 1853 se jí užívá v praksi.
Velmi důkladná studia byla věnována ve století 19. pružnosti hmot. Tím se ponenáhlu vnikalo do vnitřního ustrojení hmoty. Teoreticky se tímto předmětem zabýval Fresnel r. 1788 až 1827, praktický lékař Thomas Young (1773 až 1819), jenž také přesně definoval koeficient pružnosti. Pokračoval v těchto pracích Weber, Clausius a Kohlrausch.
Difusi kapalin studoval Graham 1850 a osmosa a difuse tak důležité v cukrovarnictví na těchto studiích se zakládají. Podrobné dějiny teorií o difusi jsem podal v článku „Nový názor o difusi“. (Chemické Listy, XVI., ročník 1922, strana 295, a další). Studiu kapilarity se věnovali Laplace a Ganss a výtěžků prací těch bylo použito v botanice. A studie Plateauovy, týkající se mýdlových bublin a povrchových blánek, vedly ke zkoumání hmoty, jež není podrobena vlivu tíže, čímž se dokonce podařilo utvořiti si obraz tvoření prsténců Saturnových silou odstředivou, což mnozí považují za potvrzení teorie Kant-Laplaceovy o tvoření světů.
My vidíme, jak v době moderní se práce vědecká demokratisuje a specializuje. K velkým řešením problémů se dochází společnou prací mnoha specialistů, kteří konají práci způsobem, který Ostvald nazývá intensivní, tj. jdoucí do hloubky. Nicméně jiní duchové velcí, kteří dovedou shrnouti detailní práci těchto specialistů, jsou mužové, konající práci extensivní, tj. jdoucí do šířky, a tito pak na základě těchto pozorování budují teorie, které zase ony duchy intensivní povzbuzují k novým badáním pokusným.
Organisace vědy jest heslem moderního badání. Jen tato organisace umožňuje, že každý může pracovati na základě zkušeností, k nimž došli jeho předchůdcové. Jako v jiných oborech i v mechanice jest tato organisace nejdůležitější otázkou dalšího vývoje. Jest na těch, kteří používají výsledků mechanických k svému prospěchu, aby přispěli také k této práci organizační. To Amerika dobře pochopila a proto jsou tam bohatě vypravené fysikální laboratoře, které se odměňují bohatě těm, kteří umožnili jejich vznik a kteří je udržují v chodu a nelitují ani velkých obnosů, jichž mají takové laboratoře ke svým výzkumům zapotřebí.
Dr. Alexandr Sommer Batěk, Triumf techniky 1928
