Francois Arago

Francois-Dominique Arago se narodil v obci Estagel, která leží na okraji východních Pyrenejí. Jeho táta byl právníkem a majitelem malé usedlosti, na které pěstoval víno a olivy. Číst a psát se malý Francois naučil v národní škole v Estagelu. Estagel byl v té době hlavní zastávkou vojáků při cestě do Perpignanu nebo přímo do Pyrenejí. V usedlosti rodiny Aragů byl stále vojenský ruch, který se malému Francoisovi velmi líbil, a tak rodiče měli spoustu práce s jeho hlídáním. Jednou dokonce utekl s vojáky a rodiče ho našli až hodinu cesty od domu.

Francois-Dominique Arago.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Autor: Alexandre Vincent Sixdeniers. Public domain.

Cesta ke studiu

Později se celá rodina přestěhovala do Perpignanu, kde Francois nastoupil jako mimořádný žák do městských škol gymnasijních. Velmi rád četl národní klasiky. Jednoho dne se procházel po městě a uviděl důstojníka, který řídil opravy valů. Osmělil se a zeptal se ho, jak je možné, že je tak mladý a už je důstojník. Dozvěděl se, že vystudoval polytechnickou školu a od tohoto okamžiku se změnily Francoisovy zájmy – studoval jen matematický kurz.

I když byl jeho učitel matematiky velmi ctihodný muž, tak jeho vědomosti nestačily Francoisovi k přijetí na polytechniku. Francois si tedy objednal nové matematické knihy z Paříže od Adrien–Marie Legendra a Sylvestre–François Lacroixe. Byla to hodně těžká literatura, a když už to chtěl Francois vzdát, tak mu pomohla d´Alembertova věta natištěná na obálce Garnierovy algebry: „Jen dále, příteli, jen dále, úplné porozumění dostaví se později! “.

Za rok a půl pilného studování se toho naučil už dost, aby mohl jít k přijímacím zkouškám. Bylo mu teprve šestnáct a už se vydal do Montpellieru, kde ho měl zkoušet Gaspard Monge. Ten ale bohužel onemocněl. Ani Arago na tom zdravotně nebyl dobře, navíc se jeho rodině nelíbilo, že si vybral dělostřelectvo. I tak si stál za svým a za Mongem se vydal, tentokrát do Toulousu. Po dvě a čtvrt hodině pohovoru s Mongem o algebře, řešení numerických rovnic, o geometrii a mechanice byl přijat jako nejlepší uchazeč.

V roce 1803 začal studovat na Ecole Polytechnique. Na začátku druhého roku se stal poručíkem svého oddělení. Byl doporučen profesorem hydrografie, který mu vykázal pokojík ve svém bytě. Hned vedle něho bydlel Denis Poisson, se kterým se každý večer scházel a často celé večery prodiskutovali o politice a matematice.

Po smrti Pierra Méchaina Poisson nabídl Aragovi místo sekretáře na pařížské hvězdárně. Francoise nechtěl opustit dělostřelectvo, a tak i nadále zůstal studentem École Polytechnique a na hvězdárně působil jako mimořádná výpomoc. Na hvězdárnu vstoupil také díky Pierru Laplaceovi, který si ho velmi oblíbil.

Měření zemského poledníku

V letech 1792 až 1808 se uskutečnilo druhé francouzské měření nové jednotky délky později nazvané metr, která se odvozovala z rozměrů Země. Byla zvolena část oblouku mezi francouzským městem Dunkerque a španělskou Barcelonou. Členové francouzské Académie des sciences Jean Delambre a Pierre Méchaine provedli většinu zeměměřičských prací, často za nepříznivých podmínek. Jejich světelné signály byly často považovány za nepřátelská znamení a místní lidé se jim snažili v další práci zabránit.

Po Méchainově smrti společně s Jeanem Biotem vypracovali návrh, jak pokračovat v jeho měřeních. Laplace návrh přijal a sehnal i potřebné finance. Tato dvojice v roce 1808 práce dokončila na jihu na ostrově Formenta. Celkem byl triangulován oblouk přes 12°. Během pobytu ve Španělsku zažil spoustu dobrodružných příhod.

Jednou byl přepadem žárlivým snoubencem mladé krajanky, která ho pozvala na oběd; půl roku strávil na vrcholu hory o rozměrech cca 20 m², kde mu společnost dělali dva kartesiánští mniši – jeden ho dokonce chtěl i zastřelit; byl svědkem krvavé bitvy mezi lupiči a vojáky; ve škaredém počasí u něho přespával náčelník banditů vydávající se za celního úředníka, který mu pak zajistil klid od lupičů. V roce 1808 vtrhli Francouzi do Španělska. Arago byl v ohrožení. Zachránil ho až pobyt ve vězení Belverského zámku. Situace ve Španělsku byla pro Aragovu skupinu čím dál nepříznivější, noviny dokonce uveřejnily zprávu o jejich popravě. Jediným řešením byl útěk do Alžírska.

Domů se chtěl dostat v přestrojení za rakouského obchodníka. Před příjezdem do Marseille byla loď přepadena španělskými piráty a posádka i cestující byli převezeni do Španělska, kde byli po nějakou dobu ve vězení. Když byl Arago konečně propuštěn z vězení a plul na lodi do Marseille, tak zase nemohl přistát kvůli špatnému počasí. I když už měli bílé marseillské domy na dohled, silný vítr je zavál zpět ze severu na jih, takže opět přistáli na alžírském pobřeží a dověděli se, že další tři měsíce není možné vyplout z alžírských vod kvůli silnému větru. Tento nedobrovolný pobyt na pustém místě ho donutil k cestě do města Alžíru. Pěší cesta se neobešla bez dobrodružných zážitků – ohrožoval ho lev při nocování venku, musel předstírat, že je Arab, ráno se modlil k Aláhovi. Na konci roku 1808 se dostali do města Alžíru. Do Francie se vrátil až 2. července 1809, v době, kdy byl již považován za mrtvého.

Začátek vědecké práce

Po návratu do Paříže začal s vědeckou kariérou – dne 18. září 1809 byl jmenován členem akademie na volné místo po Josephu–Jerome de Lalandovi, který v roce 1807 zemřel, ve stejném roce začal přednášet matematiku a geodézii na Ecole Polytechnique po Mongeovy, založil astronomickou ročenka a v roce 1830 se stal ředitelem pařížské hvězdárny a tajemníkem francouzské Académie des Sciences. Vědeckou práci začal jako astronom. V letech 1805 až 1806 zkoumal refrakci a propočítal výsledky Laplaceovy Mechanique céleste. Dlouho se zabýval popularizací astronomie, ale jeho kniha s tímto názvem vyšla až po jeho smrti.

Francois-Dominique Arago.
Zdroj: Smithsonian Institution. Autor: John Sartain. Public domain.

Objev polarizovaného světla

První Aragovy vědecké práce jsou spojeny s optikou – polarizací světla při průchodu krystalem. Roku 1808 francouzský fyzik Etienne Malus pozoroval ze svého bytu světlo odražené okny protějšího Lucemburského paláce. Všiml si, že světlo potemní, když pootočí určitým způsobem krystalem živce, který držel v ruce. Objevil tak polarizaci světla odrazem. Arago prosadil zvolení Maluse do Académie des Sciences. Dokázal, že světlo procházející atmosférou je částečně polarizováno odrazem a že stupeň polarizace je závislý na výšce atmosférické vrstvy a na úhlu dopadu paprsků.

Navrhl pro mořeplavce tenkou destičku turmalínu, která se nasadila na dalekohled a pomohla lépe odhalit nebezpečné podmořské útesy. Na základě experimentů s polarizovaným světlem mohl prohlásit, že sluneční světlo vychází z plynné atmosféry Slunce. Arago je také vynálezcem optických přístrojů – fotometru, polarimetru a kyanometru (zařízení na měření „nebeské modři“). Zjistil také konečnou rychlost světla, protože se světlo pohybuje stejnou rychlostí nezávisle na svém zdroji. Tato myšlenka ohromila vědecký svět a na své vysvětlení čekala až na Alberta Einsteina.

V prosinci 1814 dostal Arago dopis od jistého Augustina Fresnela z Ponts et Chaussées, který byl v té chvíli bez práce. Prosil Araga, aby mu napsal vše, co ví o polarizaci a poslal mu několik nejnovějších knih o optice. Arago nasměroval Fresnela k novým objevům v oblasti interference a difrakce světla, které popsal Thomas Young. Nejen že Fresnel znovu objevil jevy popsané Youngem, ale popsal je i matematicky. Po tomto úspěchu pozval Arago Fresnela do Paříže a zajistil mu místo u Komise pro majáky. Společně pak uskutečnili řadu zajímavých experimentů. Arago navrhl, aby do přijímacího pohovoru na uvolněné místo ve francouzské Académie des sciences byla zařazena i difrakce. Fresnel sice prošel, ale neměl to vůbec lehké.

Zkoumání elektřiny

V roce 1820 při jednom z mnoha fyzikálních pokusů Arago zpozoroval, že železné piliny jsou přitahovány vodičem s proudem. Objevil tak magnetické účinky elektrického proudy tím, že zopakoval pokusy Hanse Oersteda. Své nadšení pak přenesl na André Ampéra, který podrobněji popsal celý problém. Oersted své pokusy prováděl bez znalosti Aragovy práce, kdežto Ampér vycházel z prací obou vědců.

Při měření zemského magnetismu společně s Alexandrem von Humboldtem zjistil Arago, že v blízkosti měděných předmětů se tlumí kmity střelky kompasu. V roce 1824 sestrojil velmi citlivou buzolu, určenou pro měření vzdálenosti mezi geografickým a magnetickým pólem Země. Později to vysvětlil Michael Faraday elektromagnetickou indukcí, kterou ale Arago neuznal. Společně se Felixem Savartem formuloval zákon pro intenzitu magnetického pole uprostřed kruhové cívky a solenoidu.

Další objevy

Arago studoval spoleně s Jeanem Biotem, Pierre–Louisem Dulongem a Josephem Gay–Lussacem závislost mezi teplotou, tlakem a hustotou plynů. Také se mu podařilo přesně změřit rychlost zvuku v různých látkách a za různých teplot.

Dokonce se zasloužil o rozvoj fotografie. Roku 1838 se Louisi Daguerrovi podařilo zkrátit potřebnou dobu expozice z více než hodiny na několik minut a vyřešit chemické problémy s vyvoláním fotografie. Neměl však peníze na šíření a propagaci svého vynálezu, a tak se rozhodl prodat jej státu. Hledal partnera, který by se o vše postaral a narazil na toho nejpovolanějšího – na Araga. Ten se zasloužil o propagaci a zajistil vynálezci doživotní státní rentu.

Arago oznamuje na zasedání Academie des Sciences z 19. srpna 1939 Daguerreův objev.
Ilustrace od Yan' Dargenta z knihy Louise Figuiera "Les Merveilles de la science ou description populaire des vynálezů modernes", svazek III z roku 1867 , strana 41. Zdroj: commons.wikimedia.ogr.

Arago působil jako ředitel pařížské hvězdárny a právě v této funkci ovlivnil objev Neptunu. Jak se mu to povedlo? Vyzval Urbaina Le Verriera k matematickému řešení poruch v pohybu Uranu s předpokladem, že dál než Uran se pohybuje zatím ještě hypotetická planeta. Prvotní Aragova myšlenka se ukázala jako pravdivá a byla potvrzena nezávisle na sobě Le Verrierem a Johnem Couchem Adamsem a o rok později Johanem Gallem při nalezení planety Neptun.

V revolučním roce 1848 se Arago stal ministrem námořnictví a války v prozatímní Lamartinově vládě. Společně s ním vystoupil proti socialistům ve sporu o francouzskou státní vlajku. Na jeden měsíc se dokonce stal prvním mužem ve státě – byl jmenován do funkce prezidenta Výkonné komise, která nahradila Prozatímní vládu. Stihl odhlasovat zrušení otroctví v koloniích, nezvládl ale pařížské povstávní v červnu 1848. Arago zemřel 2. října 1853. Pohřbu se zúčastnilo na 60 tisíc lidí.

Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

Použité zdroje

[1] ARAGO, F. František Arago. Životopisný nástin, nalezený v pozůstalých spisech autorových. Volný překlad Fr. Hromádko. Časopis pro pěstování mathematiky a fysiky, 1881, roč. 10, s. 1–10, 49–60, 97–106, 193–200, 241–251.

[2] JÁCHYM, F. Jean Francois Dominique Arago (1786–1853). Matematika Fyzika Informatika: časopis pro výuku na základních a středních školách, květen 2003, roč. 12, č. 9, s. 571–572. ISSN 1210–1761.

[3] SARTORI, E. Velikáni francouzské vědy. Přeložila E. Vergeinerová aj. Grospietsch. Praha: Agentura KRIGL, 2005. ISBN 80–86912–00–0.

[4] Dějiny matematiky a fyziky v obrazech, sedmý soubor. Redigoval Jaroslav Folta. 1. vydání. Praha: Jednota československých matematiků a fyziků, 1989. ISBN 80–7015–012–2.