Alessandro Volta

Alessandro Volta.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Autor: Garavaglia Giovita, 1834. Public domain.

Rodina

I když oba byli členové církevního řádu, dali se tajně oddat. Tím způsobili sobě i svým rodinám velké problémy. Propuštění z jezuitského řádu bylo totiž nesmírně složité. Navíc Marie Magdaléna byla hraběcí dcerou a šlechta tenkrát takovéto romantické skandály jen tak lehce neodpouštěla.

Filippo a Marie Magdaléna se tak museli starat sami o sebe. A těch starostí měli ažaž, protože se jim narodilo celkem sedm dětí: tři dcery a čtyři synové, z nichž nejmladší byl Alessandro Guiseppe Antonio Anastasio. Rodiče mu říkali zkráceně Sandro.

První kroky k elektřině

Alessandra nejprve učil jeho táta, ale když mu bylo sedm tak zemřel. Pozval si ho k sobě strýc Alessandro, který se postaral o jeho vzdělání v jezuitské škole a církevním semináři. Získal dobré klasické vzdělání, uměl latinsky a francouzsky a zajímal se o literaturu. Brzy ho ale zaujaly přírodní vědy, hlavně fyzika.

Už v 18 letech si dopisoval s Jeanem Nolletem o různých fyzikálních problémech. V 19 letech napsal latinskou báseň, ve které oslavuje vynálezy tehdejších fyziků. Ve 24 letech, ještě jako student, vydal svou první vědeckou práci O přitažlivé síle ohně elektrického a jevech s tím souvisejících, kde navázal na Benjamina Franklina a vysvětlil, jak se zesiluje elektřina v leidenské láhvi.

V roce 1771 vydal další spis, kde popisuje vztah mezi teplotou, barvou a pružností těles vzhledem k jejich elektrickým vlastnostem. Zkoumal elektřinu, která vzniká díky tření, rázu nebo tlaku a sestavil elektrofor. Články o elektřině vzbudily v Itálii velkou pozornost. Volta jako poctu obdržel místo profesora fyziky na královské škole v Como. A protože o tehdy módní experimenty s "elektrikou" se zajímali i zvědaví a po novotách toužící bohatí neodborníci, jeden nadšený hrabě věnoval mladému učiteli dokonce peníze na vybavení školního fyzikálního kabinetu.

Slavný fyzik

V letech 1776 až 1777 se zabýval chemickými pokusy. Ukázal např. že zemní plyn vzniká při tlení zvířecích a rostlinných těl. Jestliže se nachází na dně vodní nádrže, pak stoupá k povrchu a zdá se, že voda vaří. K zapálení různých plynů nebo kapalin (éter, líh) používal jiskru a jako první celý proces provedl v uzavřené nádobě a vynalezl tak přístroj, kterým Henry Cavendish roku 1781 rozložil vodu.

Několik přístrojú, které používal Alessandro Volta: elektroskop, elektrometr a jiskřiště.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Under the Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International license.

V roce 1777 odjel do Švýcarska. Během cesty zpátky se vracel přes Aigue–Bell a přinesl svým krajanům tehdy vzácnou rostlinu – brambory. Seznámil se s filozofem Voltairem, v Paříži s matematikem a fyzikem Pierrem Laplacem a chemikem Antoinem Lavoisierem, v Anglii s přírodovědcem Josephem Priestleym, pobýval také v Německu a roku 1782 dokonce na slovenské báňské akademii v Banské Bystrici.

V roce 1778 dokázal, že množství náboje na povrchu vodiče nezávisí jen na velikosti jeho povrchu, ale také na jeho tvaru. Pokusy dokázal, že ze dvou válců o stejném povrchu přijme více elektrického náboje ten delší. Podle jeho názoru, by elektrika složená z 16 stejných tenkých, zlatým papírkem polepených, 330 m dlouhých tyčí a mohla zabít i větší zvíře.

V roce 1779 zřídil hrabě Firmian místo učitele fyziky na univerzitě v Pavii a dosadil tam Voltu. Novopečený fyzik se zde výborně uvedl, protože jeho zajímavé přednášky doplňované různými pokusy se posluchačům velice líbily. Sjížděli se sem mladíci z celé Itálie, aby poslechli přednášky známého fyzika.

Kromě toho Volta pokračoval i ve vynalézání. Roku 1782 zkonstruoval nezávisle na petrohradském vědci Georgu Richmannovi ze dvou slaměných stébel elektroskop, který spojil se dvěma kovovými deskami oddělenými od sebe tenkou vrstvou laku (byl to jakýsi první kondenzátor), jímž se dalo vcelku dobře měřit elektrický náboj. O svém objevu v roce 1786 referoval v dopise Lichtenberkovi a uvádí tu také návody na další měření.

Elektřina a žabí stehýnka

V roce 1791 vydal boloňský profesor lékařství Luigi Galvani důležitý spis O elektrických silách, v němž shromáždil své mnohaleté pokusy s žabími stehýnky a elektřinou. Na základě těchto výsledků a pod dojmem pozorování elektrických rejnoků usoudil, že patrně objevil tzv. živočišnou elektřinu, která se pak stala pro mnoho učenců doslova vědeckým hitem.

Experimenty Luigiho Galvaniho s žabými stehýnky.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Under Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0.

Voltu Galvaniho práce také zaujala, navázal na ni a některé pokusy zopakoval. Zjistil, že ke škubání svalů není nutné, aby elektřina procházela daným preparátem jako vodičem. Stačí, aby svaly byly elektricky podrážděny a dají se samy do pohybu. Obnažil delší kus stehenního nervu a opatřil ho dvěma kousky staniolu. Nervem procházel slabý výboj, aniž procházel svalem a stehno sebou přesto cukalo. Při dalších pokusech přikládal k nervům plátky různých kovů (které se vzájemně dotýkaly a z trhání stehýnek usuzoval, že “nervem prochází elektrický proud“, že “příčinou tohoto proudu jsou kovy samy“, že je “zde elektřina buzena způsobem, o jakém nikdo dosud neměl tušení“ a zavedl elektřinu „kovovou“ [citáty z Voltova pojednání z roku 1792, str. 80 a 99 v německém vydání Ostwaldových „klasiků“, vyd. A. V. Oettingen].

Postupně se mu dostávalo i oficiálního uznání, protože byl zvolený členem několika vědeckých společností a roku 1791 se stal i členem nejprestižnější vědecké instituce té doby, londýnské Royal Society. Ve 49 letech se zasnoubil s Terezií Preregriniovou a měl s ní tři syny.

Když pak Volta svá zjištění o "kovové elektřině" roku 1792 zveřejnil, popudil Galvaniho natolik, že rozhořčený profesor lékařství vzápětí sestrojil obvod bez kovů, pouze z živočišných tkání, aby kritikovi dokázal, že nemá pravdu. Jenomže Volta byl fyzik a zajímaly ho především fyzikální jevy, a proto volil jiný postup, který se nakonec ukázal správnější.

Voltův sloup

Volta se pustil do zjišťování elektrické vodivosti různých nerostů a kovů. Nejprve je zkoumal žabími stehýnky (která byla na elektrická podráždění zvlášť citlivá), a potom i jazykem. Vrátil se k 25 let známému pokusu, který nebyl dáván do souvislosti s elektřinou: Jestliže na a pod jazyk položíme dva různé kovy, pociťujeme význačný chuťový pocit v okamžiku, kdy se kovy dotýkají. Až Volta objevil souvislost s elektřinou a rozeznával chuť kyselou a louhovitou.

Tímto způsobem rozdělil vodiče do dvou skupin: kovy a nerosty nazval vodiči 1. třídy a kapaliny (i jazyk a žabí stehýnka byly vlhké), jimiž elektrický proud procházel, pojmenoval vodiči 2. třídy. To už ale zcela upustil od pokusů s živočichy a věděl, že nepřetržitý proud může získat pouze spojením vodičů obou skupin, tedy tříd. 

Voltův sloup.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Under the Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International license.

Později se mu podařilo získat elektřinu tím, že ponořil do tekutiny dva různé kovy, a také tak, že mezi kovy vložil kousek navlhčené plstě nebo papíru. Tak vznikl v roce 1799 první elektrický článek. Později sériovým spojením těchto článků sestrojil i galvanickou baterii nazvanou Voltův sloup. Tvořily ho jednotlivé články se zinkovými a měděnými kotoučky oddělené od sebe vlněnou látkou navlhčenou slanou nebo okyselenou vodou. Byl to vynález prvního trvalého zdroje proudu, který ho také nejvíce proslavil, a to nejenom mezi vědci, ale i na veřejnosti.

Volta a Napoleon Bonaparte

O svém vynálezu podal zprávu do Londýna předsedovi Royal Society Josephu Banksovi 20. března 1800: “Přístroj, o němž píši a jenž Vás asi udiví, není nic jiného než uspořádání několika dobrých vodičů různého druhu, jež po sobě následují v určitém pořadí. Třicet, čtyřicet, šedesát i více kusů mědi nebo lépe stříbra, z nichž každý se položí na kus cínu nebo lépe zinku, a stejný počet vrstev vody nebo nějaké jiné kapaliny lépe vodivé než obyčejná voda, jako jsou solný roztok, louh atd., nebo místo kapaliny kusy lepenky, kůže dobře napojené takovou kapalinou, každý takový kus vložen mezi pár nebo spoj různých kovů: takovýto soubor vždy ve stejném pořadí oněch tří vodivých členů, to je všechno, v čem záleží můj přístroj, který, jak už uvedeno dříve, napodobí účinek leidenské lahve, dávaje tytéž otřesy, přičemž ovšem zůstává daleko za její silou, pokud jde o praskot výbojů, o jiskření, doskok jisker atd., co do síly jest roven jen slabě nabité baterii mající však neobyčejně vysokou kapacitu, překonává však takovou baterii co do síly a schopnosti tím, že ji není třeba napřed nabíjeti elektřinou, a že je schopen vydávati rány kdykoli se ho vhodně dotkneme, ať se dotýkáme i sebečastěji.“ [3] Na základě tohoto dopisu byl pozván do Paříže, aby měl přednášku v Académie des Sciences. Přednášky se zúčastnil i Napoleon Bonaparte.

Alessandro Volta přednáší Napoleonu Bonaparte.
Zdroj: LIFE photo archive hosted by Google [images.google.com/hosted/life].

Volta si byl vědom významu své práce, a proto napsal dopis také Napoleonu Bonapartovi, tehdy prvnímu konzulovi. “Přístroj, který vás nepochybně uvede v údiv, není nic jiného, než několik drobných vodičů kladených na sebe zvláštním způsobem. Vezměte, Sire, třicet, čtyřicet nebo šedesát kousků mědi a na každý ten kousek položte zinkový plíšek. A mezi každý z těch párů vložte namočenou kůži. A toto je vlastně můj nový přístroj.“ [3] Napoleona tato podivná „hračka“ zaujala, a proto si pozval Voltu k audienci, při níž mu svůj vynález předvedl. Roku 1801 ho Napoleon odměnil cenou 2000 tolarů a zlatou památní mincí. Ocenění se mu dostalo i od akademické instituce Institut de France – stal se jejím členem. Kromě toho ve velmi krátké době získal kříž čestné legie a železné koruny, byl jmenován členem italské rady, povýšen do hraběcího stavu a jmenován senátorem.

Zpráva o Voltově zdroji napětí se rychle šířila Evropou. Již šest týdnů po tom, co psal Volta londýnské Royal Society, William Nicholson sloup sestavil a rozkládal jím vodu. Záhy Humphry Davy ukázal, že při rozkladu vody vzniká dvakrát větší objem vodíku než kyslíku, v roce 1808 Davy získal pomocí 2 000 Voltových článků tak velké napětí, že vytvořil elektrický oblouk. Volta samozřejmě své zařízení dále zdokonaloval. Především hledal takovou dvojici kovů, která by ve vodivém prostředí dávala největší napětí. Tím vznikla Voltova řada kovů, které dávají různé potenciály vůči nulovému potenciálu vodíkové elektrody:

Kombinací různých látek (také uhlíku) vznikaly později již velmi podobné galvanické články (Leclanchéův, Daniellův, Grenetův aj.). Sám Volta však proslulý sloup nahradil tzv. korunou nádob (Couronne de Tasses).

Nikdy v něm úspěch nevzbudil domýšlivost nebo pýchu, vždy byl skromný, přívětivý a upřímný s láskou k vědě. Po vynálezu sloupu neotálel, ale za 16 let vydal další spisy o krupobití a o střídavém putování bouřek a zimě, která je provází.

Volta chtěl roku 1804 z rodinných důvodů (měl tři malé syny) odejít do penze, ale Napoleon mu to nedovolil. Osvobodil ho od všech přenášek, ale na univerzitě musel zůstat. Štěstěna Voltu neopustila kupodivu ani po Napoleonově pádu, kdy se vlády na severoitalským územím ujal rakouský císař František II. I ten na Napoleonem hýčkaného slavného fyzika nezanevřel, naopak, jmenoval ho děkanem filozofické fakulty v Pavii. Teprve roku 1819 odešel Volta konečně do výslužby, uchýlil se do rodného Como. Přerušil veškeré spojení s vědeckým světem. Málokdy přijal některou z četných návštěv. V roce 1823 ho zasáhla slabá mrtvice, o 4 roky později dostal zimnici, které podlehl ve stejný den a téměř stejnou hodinu, kdy zemřel ve Francii zakladatel nebeské mechaniky Pierre Laplace.

Hrob Alessandra Volty.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Under the Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International license.

Použité zdroje

[1] AUGUSTA, P. Alessandro Volta. 3POL, leden 2005.

[2] BOREC, T. Dobrý den, pane Ampére. 1. vydání. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1980. ISBN 14–031–81.

[3] HROMÁDKA, F. Z Aragových životopisů. Alexandr Volta. Časopis pro pěstování mathematiky a fysiky, 1878, roč. 7, s. 1–8, 49–59, 137–146.

[4] LENARD, P. Velcí přírodozpytci. Přeložil F. X. Lánský. 2. české vydání. Praha: Vydavatelstvo Družstevní práce, 1943.

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

[6] Encyklopedická edice, listy, fyzici. ISBN 80–860–44–05–X.