JÁN ANDREJ SEGNER   (ZKRATKOVITĚ JAS I JASNÁ PÁKA, MLÝNKOVITĚ JASNAČKA…)

☼     10.10.1704    PREŠPURK                ۞     5.10.1777   HALLE

Každému se tedy ihned napoprvé nepoštěstí, aby se narodil desátého října a deset z deseti jemu nakloněných sudiček zasalutovalo s takovou radou starších samá perspektivní odhodlaná požehnání, zároveň i ne každému se povede umřít ve slavnostním ročníku pro vínu 1777 v jakési privátní hale jen pět dní před dovršením dalších narozenin, no uznejte. Děcka při svých hrátkách rády imitují, co mohou a co zahlédnou ze světa dospěláků. Přitahují je potoky a říčky jako Waldemara Matušku v dospělosti a tam už možná po půl tisíciletí se budují překrásná rázná vodní kola. Před kolotoči měla děťátka právě jen vodní kola, která se točila v jejich pohledech nezbedně jako dětské zorničky. Rozvidlené větévky slouží jako ložiska, proutek v úloze hřídele se nařízne a do otvorů se vloží dřevěné lopatky. Hračka je hotová – a točí se jako vodní kola, která se stala spolu s větrnými kolosy a koly přírodním motorem k pohonu mlýnů, vodních hamrů, stoup a potom i textilek. Takové mlýnky stavěl na potoce vlévajícím se čtverácky pilně po čtvero ročních obdobích do Dunaje někdy více než před 300 lety na periferii tehdejší Bratislavy i malý šikula Ján Ondráš. Kolem sebe musel vidět tlupy raněných vojsk, kteří se vlekli jen silou vůle Slovenskem z tureckých výprasků. A jeho zvídavá dušička si povšimla i jasných hvězd na obloze, hvězdy Jitřenky a spol. A zřejmě takové vjemy ho po studiích po celý kulantní život přitahovaly, jeden silnější podnět než ten druhý. A tak se stal lékařem, uznávaným astronomem a do dějin techniky se zapsal objevem, dodávkou a montáží prudce moderní vodní turbíny, která se najde ve fyzikálním kabinetu snad každé lepší školy na světě. Říká se jí „Segnerovo kolo“. Samo o sobě sice žádný mlýn ani továrnu nikdy nepohánělo, ale vyneslo vtipné využití reakční síly proudu H²O v pozdějších velkých turbínách a vodních elektrárnách. A co víc – tato fyzikální hračka naznačila i možnosti využití reakční síly jiných tekutin. A tak štafeta Segnerova výzkumu skončila u Ciolkovského na stole a podle jeho výpočtů a úvah dnes vynáší i nejtěžší rakety a raketoplány na oběžnou dráhu, více poutě než má nějaký tuctový kolotoč od famílie Kočka!

PROFESOR „PRIMARIUS“ Z MLYNSKEJ DOLINY

Víc jak sto let byli Segnerové známými zdatnými mlynáři a kdo by o tom snad chtěl někdy pochybovat, ať jde dotankovat svoje mezery do historického spisu „Notitia Hungariæ novæ“ o tom, že v dnešní Mlynskej doline (ve stínu mrakodrapu dávno již pochované aparatury Slovenské televízie) se snažil vymlátit celou řadu zlobivého obilí vesele zbarvenou řachandou u ústí potoka Vydrice právě že sugestivně laděný segnerovský mlýn. Segnerové patřili k váženým občanům města a jejich respekt vzbuzovala i přísně evangelická rodina. Otci objevitele vodní turbíny, Michalu Segnerovi, se povedlo dokonce proniknout mezi patricijské rodiny, stát se šlechticem a pro svůj rod zjednat kromě nápravy i slušivý erb.

Malý Jánko Andrej ztratil záhy maminku a o jeho výchovu se rovným dílem staral vzorně táta a dědeček. Ti mu také dopřávali nejlepšího vzdělání a kultivovanosti. Střední školu absolvoval mladý statečný Segner v Bratislavě na pověstném evangelickém gymplu, jehož rektorem byl národně uvědomělý filozof, spisovatel a neohrožený pedagog na pověsti Matěj Bell. Doba však vyžadovala i znalost maďarštiny a němčiny. Za prvním jazykem to neměl Segner daleko – studoval v Rábu a potom v Debrecínu. Za němčinou a lékařskými studiemi se pustil v letech 1725–1730 do Jeny. Všestranně nadaný pardál i panda s černou a bílou a fosforově smaragdově zelenou irish průhlednou a půvabně nepropustnou vlnou… se vrátil do Bratislavy jako novopečený lékař, ale brzo ho povolali do Debrecínu. Nadřízení si cenili jeho poctivost a prima vychování, pacienti si nemohli vynachválit jeho lidský přístup k příběhům bolesti a strasti a vůbec se o něm hovořilo kladně jako o lidumilovi zachraniteli.

Evropské kontakty tehdy záviděníhodně fungovaly. Sotva Segner vydal několik spisků z medicíny, už tu bylo pozvání pro devětadvacetiletého „učence“ k přednáškám do Jeny. Nikomu nevadilo, že převzal nejen úvazek profesora medicíny jako Guru, který krátce před jeho příchodem jednoduše podlehl zranění, ale hlavně že započal přednášet i matematiku a geometrii, která byla od mládí jeho vycházejícím koníčkem. Koníčků měl Segner ještě víc. Jedním z nich byla i astronomie, kterou však bral jako průpravu k fyzice. A astronomické výpočty se vzorci ho zase nutily zaobírat se diferenciálním i integrálním počtem a geometrickými konstrukcemi, když se zrovna nebudeme bavit o králi, o zlatém grálu… a podobně.

Mladý vědec se skvělým prospěchem v učených disputacích, ovládající vedle mateřské řeči němčinu, maďarštinu a latinu byl zahrnován nabídkami z „konkurenčních“ a žárlivějších univerzit – a správně jich využil. Roku 1735 přešel na staroslavnou univerzitu v Göttingenu, kde byl záhy zvolen děkanem. Medicína s jeho pozorností už přestávala v laškování a popichování, pronikání do tajemna vesmíru hvězd a spory v mechanické fyzice ho zajímaly mnohem víc. Obětavě vybudoval při univerzitě astonomickou cool observatoř v radniční cool 2 věži a travil tam do třetice všeho dobrého s několika žáky celé dlouhé noci. Nakonec zakotvil na univerzitě v Halle, kde mu jako poctu za skvěle vedené přednášky a semináře přiznali hrdý tvrdý titul „der Professor–Primarius“, který byl spojen i s materiálními výhodami V.I.P. Tady sepsal a vydal na osmdesát učených spisů z matematiky, fyziky a v neposlední řadě i chemické dráždivé reakce ve zkratce. Jasná páka. Bylo stále evidentnější, že se zaměřuje na mechaniku a hydrauliku. Ve svých pětatřiceti letech byl všeobecně vážený a oblíbený profesor přijat dokonce za člena anglické Royal Society.

„ZPOČÁTKU POZNEJ OBLOHU JAKO CELEK!“

Při velkém provozu jednoho mozku a velmi velkém zatmění Slunce roku 1743 zorganizoval Segner vědecké & koumácké pozorování tohoto jevu a vydal k němu vlastní akademicky vznosné pokyny. V Halle pak vydal svoje největší vědecké dílo: dvojsvazkové „Přednášky astronomické a zřetelný pokyn k důkladné znalosti oblohy“. Složitý název odůvodnil jaksepatří v úvodu do děje: „Tento název nese kniha naučná proto, že se její osnova shoduje s mým svobodným přístupem k astronomii. Čtenářkám a jejich amantům se zde představuji jako amatér, celkem neznalý hvězdného nebe, ale potom jej vedu vysvětlováním jevů a potřebných pojmů k vysvětlení nejpřirozenějšího řádu věcí.“

Také řada ostatních poučných publikací, například „O ohni“, nebo „O výjimečnosti světla“, které byly součástí německé cvičebnice fyziky s námahou a drilem pro víc než jen připravené, jsou psány názorným a někdy i laiku v haiku srozumitelně nešibalsky nezašifrovaným způsobem. Segner jakoby v intencích dnešní vědy, avšak s předstihem 240 let, zdůrazňuje význam matematiky pro aplikované vědy. Najdeme v nich i zajímavou doušku: „Důkazy přírodovědy jsou především geometrické. Profesoři by byli nadšeni, kdyby měli jen takové posluchače, kteří tento klíč k poznání přírody ovládají, ale v dnešních časech ještě v to nemůžeme doufat, jak mrzuté.“ Zdůraznil tu několikrát význam matematických důkazů, ale také nutnost souhlasu teorie s experimenty. V učebnici fyziky si dává dokonce sám „závazek“: „Ve svých přednáškách budu zachovávat jednu zásadu, a to, aby každé důležité téma bylo podepřeno experimentem a tím se pokud možno všechno kolem vysoce vyjasnilo!“ Jak postupoval prakticky, to ozřejmí historie jeho největšího objevu, reaktivního vodního točiče kolosálního kola, kterou si však necháme jako pěkné rozloučení s makáčem. Už také proto, abychom mohli rozluštit ten obří podíl, který na jeho práci mělo čestné a nezištné vědecké přátelství s jedním z největších tehdejších evropských matematiků – s Leonardem Eulerem, ředitelem berlínské i pohádkové Akademie věd, abraka dabra.

VE VĚDĚ SE NEUZNÁVÁ SEKTÁŘSTVÍ

Jen jednou se podle mínění ostatních „laskavý, trpělivý a vůbec výstřelky jakkoli prudké vášně ovládající“ představený člen Segner dostal do vědecké pranice odstředivých divých sil. Jeho protivníkem se stal Karl Wolf, profesor matematiky a fyziky v Halle, jenž byl jeho předchůdcem v době, když Segner ještě působil v Göttingenu. Předmětem nedorozumění se stalo množství chybných názorů ve Wolfově učebnici „Elementa matheoses universæ“ (= Základy všeobecné matiky). Wolf si dovedl ze svých žáků vytvořit neodmlouvající až vypatlanou sektu, která se jeho tvrzením hluboce kořila a slepě je chtěla bránit jako dogma. Pochybnost o jediné maličkosti už pokládali za urážku majestátu. Segner jako učitel matematiky sepsal všechny Wolfovy „poklesky“ a otevřeně ho kritizoval. V sektě se zdvihl obrovský odpor, dokonce mu v dopisech vyhrožovali i zkázou vyhubení, ty jedna neposlušná kryso! Wolf nejprve odmítl jakoukoli kritiku. Segner se proto obrátil na nejvyšší autoritu – na Leonarda Eulera. Pak netrpělivě čekal, co přijde. Euler se sice nejprve sám poradil s petrohradským matematikem Goldbachem o některých nejasných detailech, potom však památným listem třenici rozhodl ve prospěch osvícených Segnerových myšlenek. Avšak s takovou diplomacií, že ani Wolf neztratil úctu matematiků.

Od té doby utužovali Euler a Segner své výpočtářské vazby se ¼ století trvající korespondencí. Euler o tom ve svých pamětech hovoří radostně: „Výměna listů se stala příkladem výměny vědeckých myšlenek, které zacloumaly matematikou, mechanikou, pohyblivou fyzikou a technikou. Praktičtější Segner mi kladl úkoly, zkoumal a recenzoval moje spisy, já tu stál v roli poradce a duchovního vůdce. To se týkalo jen matematiky. V přírodovědní a technické oblasti šel borec Segner svojí nevyšlapanou cestou k cíli.“

Euler si Segnera vážil víc než jiných matematiků a fyziků, a když roku 1754 matematik Wolf v Halle zemřel, doporučil na jeho místo nastolit právě jeho.

Jadrného a schopného rozpoznat zrno v hromádce plevele.

JAK SE ROZTOČILA PRVNÍ „TURBÍNA“

Segner žil v době rozšiřujících se manufaktůr. Textilky a hutě se tehdy musely stěhovat do údolí k řekám, aby bylo čím pohánět počínající stroje. Pomalu se otáčející vodní kola na svrchní či spodní vodu prokazatelně nestačila na stále pokročilejší a čilejší a šílenější honěné normy šplhajících výkonů a výdělků za minutu. Monstrózní gigantická kola dosahovala gigantického průměru až sedmnáct metrů! Nejvíce výkonu se však ztrácelo převodem jejich kroutícího momentu. Ještě v Göttingenu začal Segner studovat kouzla hydrauliky. A současně začal s jednoduchými pokusy s vodním tlakem a prouděním tekutin. Vůbec nejjednodušší demonstrací nového principu reaktivního pohybu byly nádobky s vodou, které zavěšoval jako houpačky na závěs u stropu. U dna nádoby měl uzavřený otvor jako ústa letité ženy. Když ho odzátkoval, začala voda vytékat jako paprsek do strany. Balanc nádoby se porušil a hle – nádobka se až do vyčerpání vody odklonila na stranu proti otvoru! Lehčí nádobky s otvorem u dna se na hladkém stole dokonce začaly pohybovat na opačnou stranu než směřoval výtok!

To dnes ví každý začátečník ve finále základní školy s odřenýma ušima. Segner však musel nejprve vyvrátit domněnku mnoha fyziků, že přístroj se dává, popřípadě nutí do pohybu účinkem proudění vzduchu! Proto neváhal zavěsit nádobku do většího sudu s pozorovacím skleněným okénkem. Vývěvou vyčerpal vzduch – a nádobka se při otevření výtoku reakcí proudu vychylovala právě jako na vzduchu…

V další etapě pokusů použil Segner nádobku, která mohla rotovat okolo svislé osy a v roli výtokových otvorů použil dvou trubek, které mírně zahnul do jednoho směru. Přesné datum rozhodujícího pokusu není známo, asi teda božský Silvestr nebo Novoroční noc, když padne tma, odpadá nejedno podezření z nekalosti v praxi. Víme jen, že někdy kolem roku 1750 Segner vykřikl jako kdysi Galileo: „A přece se točí jako Káča!“

Takže ze Silvestra na Nový rok 1750, na přelomu padesáti let jednoho záhadami opředeného století, to byste si mohli celí svěží a metafyzičtí učenci dobře zapamatovat.

O těchto pokusech vydal Segner hned dvě neomylné práce. Třetí vyšla z pera Eulera. Ten v knize „Application de la machine hydraulique de Mr. Segner“ tvořivě povzbudil hypotézy Segnera. Přiznal prvenství jeho nápadu, ale přihodil navrch hned ten svůj: místo přímých šikmo vysunutých trubek navrhl trubky na koncích zahnuté. Stále ještě bylo třeba dokazovat, že kolo se neotáčí odrážením vytékající vody, ale přirozenou reakcí ohýbaného proudu! Euler dokázal dokonce vypočítat i účinnost Segnerova kola a ocenil ji asi tak na 50%. Je třeba v této souvislosti zmínit, že účinnost vodních kol nebyla vyšší než 5%, takže o pokroku vodních turbín svědčí nejlépe ta skutečnost, že největší současné stroje pracují s účinností kolem 90%!

Segner podle rad Eulera postavil postupně sedm modelů turbínového kola. Nejlepší účinnost mělo kolo tehdy, když se voda přiváděla bez nárazů, to znamená ve směru otáčení kola a rychlostí, s jakou se otáčí. Oba vědci se díky výzkumu vodního proudu přiblížili k pravidlům, která dnes respektují vysoce postavení konstruktéři gigantických turbín. To už ale nebylo snadné Segnerovo kolo. Sedmý „prototyp“ podle zachovalých náčrtů připomíná spíše Kaplanovu vodní turbínu. Na radu Eulera totiž Segner oddělil přijímací nádobku od vlastního kolesa. Nádobka se tak stala předzvěstí rozvádějícího organismu, trubkové kolo splňovalo svou funkci jako dnešní vícelopatkové oběžné kolo.

SNY A SKVĚLÁ SKUTEČNOST?

Koncem roku 1750 opět na Silvestra si Segner zapsal do zápisníku zamyšlení nad budoucími vodními motory: „Pohyb kola bude stále rychlejší a může dosáhnout jakéhokoliv stupně. Neodvažuji se s jistotou tvrdit, že už já budu mít dostatek schopností, abych stroj dokončil, ale snad jich budou mít dost jiní adepti. Svým rozumem si ještě nedokáži představit, k jakým velkým změnám tento objev povede. Někdy však k poznání pravdy neukazuje cestu jen rozum, ale velký cit, instinkt. A ten mě přesvědčuje o nehasnoucí naději!!!!“

Samozřejmě již tenkrát platilo, že praxe je nejlepším kriteriem teorií. A v ní Segnerovy představy i Eulerovy teorie poněkud pokulhávaly. Segnerovi se podařilo prosadit svou první turbínu roku 1752 k pohonu olejového mlýnu v Nörten u Hannoveru. Výkon kola však nebyl takový, jak sám předpokládal. Jen tak se ovšem nevzdal. V článku „O novém stroji použitém v olejovém mlýnu v Nörten–Hardenbergu“ líčí měření a zdokonalování nového vodního motoru, který přímo poháněl lis na lisování oleje. Píše: „Změřili jsme průtok vody tak přesně, jak se dalo. Použili jsme k tomu ohnutou trubku, jejíž otvor byl nastaven proti proudu, který vyháněl sloupec vody v její svislé části do jisté výšky. Chyby, které jsme přitom nasekali, nemohou být velké…“

Tato douška svědčí o tom, že Segner použil principu Pitotovy trubice, která slouží i dnešním lodím, ponorkám, ale také proudovým letounům, k měření rychlosti.

V osobním zápisníku se dočteme o zklamání s turbínou: „Výsledek bohužel nedopadl příliš slavně. Ale který lidský vynález dosáhne hned napoprvé své dokonalosti! Představoval jsem si svůj úkol přece jen školácky…“

Ke zdokonalování vodních motorů se po této zkušenosti již Segner nevrátil. Obrátil se znovu ke hvězdám a astronomickým přikázáním, nebo neshodám, nebo slučitelným hodnotám. Svoje kolo nechal otáčet v lisovně i v „nevypiplané“ podobě, dokud ho nerozhlodal rez času.

Avšak myšlenka zůstala, zůstaly i výpočty vodního proudu a jeho reakce. Z tohoto semínka vzešla o sto let později éra praktických vodních motorů. První úspěšnou turbínu podle Segnerových představ sestrojil o sedmdesát let později talentovaný francouzský technik Benoît Fourneyron. Rozváděcí a oběžné kolo se vešlo do válcové komory, která nebyla větší než poctivý pivovarský sud a přitom dávala výkon okolo 40 koňských sil. Do prádelny ve Starém Blažeji ve Schwarzwaldu, kde byla instalována, se chodívali koukat na ten zázrak technici z řady zemí. Zárodkem pro turbíny velkých výkonů ve vodních elektrárnách se však staly turbíny angloamerického stvořitele myšlenky Jamese Francise. Největší Francisovy turbíny, každá po 1 miliónu koňských sil, dnes pracují v jihoamerické přehradě a vodní elektrárně Itaipú na řece Paraná. S menšími výkony, avšak s výhodou přizpůsobení se různým průtokům, se používá turbín Kaplanových. Jejich první prototyp s rozváděcím rozdováděným kolem a vrtulkou vznikl ve sklepě pod Brnem roku 1912. Vodní turbíny v hydroelektrárnách celého světa se nám dnes starají o pětinu veškeré spotřebovávané elektřiny.

BÝT UŽITEČNÝM STRÝCEM DÍKY VĚDOMOSTEM I PO SMRTI VZÁCNÝM MOSTEM…

Až do vysokého věku se Segner cítil fit a ve formě, kdekomu pomáhal a působil v dobročinných spolcích. Na univerzitě v Halle založil například fond pro vdovy po univerzitních zaměstnancích. Potom ho však ironií osudu postihla těžká hypochondrie, ke které se přidalo ještě vnitřní onemocnění. I po dobu nepříjemné choroby zůstal podle nekrologu v univerzitním archívu pracovitým, užitečným, laskavým a trpělivým, takovým jakým vždy býval… Netušil, že mezi prvními ze založeného sociálního fondu univerzity bude čerpat právě jeho věrná a obětavá manželka a dcera. J. A. Segner to zalomil náhle 5. října 1777 v Halle před přípravou další bujaré oslavy blízkých narozenin. Jeho syn Ján Viliam se stal rovněž zaměstnancem univerzity, nikoliv však jako pedagog, ale úředník. Byl pověřen správou fondu, který založil jeho táta.

Město Bratislava si připomíná svého učeného rodáka a „otce vodních turbín“ pomníkem s bustou v nadživotní do oka bijící i hladící velikosti, umístěnou v zeleni dunajského nábřeží. Slovansky statný muž se jakoby dívá na život naší nejmohutnější řeky poezie v pohybu. Jemu patří díky za to, že poznal mnohem účinnější způsob čerpání energie z vodních toků, než jaký nabízela zaostale narafičená mlýnská kola…

https://www.youtube.com/watch?v=YgZrPTP2epM

https://www.youtube.com/watch?v=hZx1AynEVXU

https://www.youtube.com/watch?v=18W9WYw9HaA

N-Trance – „Set You Free“