Vědecké časopisy před sto lety

Vědecké časopisy před sto lety

Fyzika / článek

Zatímco současní vědci tráví kvůli koronavirové krizi velkou část tohoto roku na home office, jejich kolegové se před 100 lety pilně vědecky činili. Prolistovali jsme časopisy Nature a Science z první poloviny roku 1920, abychom zjistili, čím žila tehdejší věda.

Tématem počátku roku 1920, a to nejen ve vědecké komunitě, byla teorie relativity. Zájem o poznatky dnes již legendárního Alberta Einsteina byl podnícen výsledky expedice britského astrofyzika Sira Arthura Eddingtona na Princův ostrov u Afriky v roce 1919, která platnost obecné teorie relativity experimentálně potvrdila.

Hned jedno z prvních vydání Nature roku 1920 přináší reportáž z diskuse o teorii relativity, která se uskutečnila na půdě britské Královské společnosti. Objevují se v ní jak argumenty na podporu Einsteinových myšlenek, tak i pochybnosti o správnosti celé teorie vyslovené některými ze členů společnosti. To, že teorie relativity byla celospolečenským tématem, dokládá i článek samotného Alberta Einsteina, který vyšel původně v London Times a následně byl převzat časopisem Science.

Einstein v textu s názvem Čas, prostor a gravitace nazývá teorii relativity teorií principu. Odvážně říká, že fyzika musí být změněna, ale zároveň uvádí, že není na místě, abychom zatracovali Newtonovy zákony. Podle Einsteina je nutno teorii relativity dělit „jako dům se dvěma byty“ na speciální a obecnou.

Speciální teorie relativity vychází ze tří základních principů – Newtonova zákona setrvačnosti, tzv. principu speciální relativity, principu invariance a konečnosti rychlosti světla. Popisuje pohyb inerciálních soustav a postuluje, že všechny inerciální systémy by z hlediska fyzikálních zákonů měly být rovnocenné. Obecná teorie relativity pak spojuje Newtonův gravitační zákon a speciální teorii relativity. Zavádí pojem prostoročas, jehož geometrickou vlastností je gravitace. Ačkoliv experimentální potvrzení obecné teorie relativity přišlo již v roce 1919, do hlavního proudu fyziky a astrofyziky se teorie dostane až v druhé polovině 20. století.

Fyzika jako základ vědění

Stejně jako letos, kdy se současná akademická sféra zaobírala plusy a minusy distanční výuky, proběhly i v roce 1920 diskuse týkající se vzdělávání, a to na téma potřeby učit základy fyziky i studenty ostatních vědeckých oborů. Fyzika sama o sobě není jen vědou, ale je také základem pro vědy ostatní a nástrojem pro experimenty v chemii, biologii či medicíně a ve všech technických oborech.

Dnes se již všichni studenti výše zmíněných oborů s fyzikou během svého studia setkávají. Možná i proto, že sto let starý článek ze Science volá po zřízení všeobecného fyzikálního kurzu a upozorňuje na nutnost vzdělávat fyziky, kteří budou schopni své znalosti srozumitelně předávat studentům s různými zájmy napříč obory.

V samém závěru článku se píše o tom, že kvalitní pedagogy a vědce, kteří budou vzdělávat nové generace, je také potřeba za jejich práci dostatečně finančně ohodnotit, aby pro ně pedagogická činnost byla atraktivní, což je tématem také v současnosti.

Nelehká cesta za kvantovým atomem

V červnovém čísle Science se americký chemik Irving Langmuir, pozdější nobelista, zamýšlí nad strukturou atomu. Fyzik Niels Bohr publikoval v roce 1913 model atomu, podle kterého se atom helia skládá ze dvou elektronů, které se pohybují po kruhové dráze se středem v jádře. Vědci, kteří se snažili správnost tzv. Bohrova modelu experimentálně ověřit, došli k závěru, že je správný, ale jen přibližně.

Rozhodujícím měřením bylo určení ionizační energie atomu helia publikované J. Franckem a P. Knippingem v prosinci roku 1919. To prokázalo, že Bohrův model dokáže rigorózně správně popsat pouze stavbu vodíkového atomu a ionu helia, atomových stavů obsahujících jeden elektron. Pro dvouelekronové helium byl Bohrův model nedostačující a ve fyzice tak vznikl prostor pro novou teorii potřebnou pro popis dvou a víceelektronových stavů.

Langmuir v článku předkládá svůj vlastní model atomu, tzv. oscilační. Ten byl v souladu s tehdejšími znalostmi chemie, a jak se dočteme, dokázal popsat chemické vlastnosti helia. I když Langmuirovy úvahy vypadají na první pohled správně, my už dnes víme, že jeho oscilační model byl krokem špatným směrem. Na teorii rigorózně popisující víceelektronové atomy si bude svět muset ještě pár let počkat. V roce 1924 obhájí Louis de Broglie svou disertační práci Výzkumy o kvantové teorii a položí tak základy kvantové mechaniky. Teorie, na jejíž principech funguje kvantově mechanický model atomu.


Mohlo by vás také zajímat:

Nobelova cena za fyziku 2020
Virtuální konference přiblížila vědu lidem
Fyzici proti covidu