Dechberoucí experiment: Jak prokázaly magdeburské polokoule existenci vakua?

Víru v Boží všemohoucnost nahradil v 17. století racionalismus. Osvícenští vědci věřili v sílu lidského rozumu, bojovali proti pověrám a předsudkům, šířili osvětu, vzdělanost a popularizovali vědu. Právě poznatky z vědy a techniky prokázaly mimořádnou schopnost člověka ovládat svět. V popředí vědeckého rozvoje stály osobnosti typu Reného Descarta, vikomta Francise Bacona, Gottfrieda Wilhelma von Leibnize či sira Isaaca Newtona.

Rovněž vznikly první vědecké společnosti jako Královská akademie věd ve Francii, Královská společnost v Anglii a byla založena hvězdárna na Greenwichi. Základ osvícenské vědy tvořil racionalismus a empirismus, konkrétně pozorování, přesné měření a vyvozování závěrů. Vzdělaná společnost již věděla, že Země není středem vesmíru, že planety obíhají kolem Slunce, a seznamovala se s Newtonovými pohybovými zákony, s teorií volného pádu, kyvadlového pohybu, odstředivé síly a vakua. 

Osvícený starosta Magdeburgu

Nadšeným experimentátorem a originálním myslitelem byl taktéž německý politik a učenec Otto Gericke, který si po povýšení do šlechtického stavu změnil jméno na Otto von Guericke. Na počátku třicetileté války studoval na německých a nizozemských univerzitách, poté se ve službách města Magdeburg vypracoval až na starostu. 

Vedle aktivit ve funkci diplomata a starosty se Otto von Guericke věnoval i pokusům se stlačeným vzduchem a vodními čerpadly. Historik Josef Smolka o tom uvedl: „Někteří autoři se domnívají, že počátky Guerickova zájmu o vakuum spadají do r. 1649, kdy za svého pobytu v Norimberku navštívil výrobnu hasičských stříkaček a zajímal se o to, jak takový aparát vlastně funguje. V tehdejším pojetí válčení, kdy vypalování měst a nepřátelských osad bylo na denním pořádku, byla stříkačka důležitou součástí výzbroje každé armády.“

Guericke objevil a sestavil mechanickou vzduchovou vývěvu na odčerpávání vzduchu z uzavřených nádob. Také zjistil, že vzduch je nezbytný k hoření a pro šíření zvuku. Jeho pokusy pomohly vyvrátit dosavadní fyzikální dogma, které formuloval Aristoteles, že hmota nepřetržitě vyplňuje prostor, a proto v přírodě nenajdeme vakuum. Jinými slovy, že příroda nesnese prázdnotu.

Slavný pokus

Traduje se, že Guericke využil jednání Říšského sněmu v Řezně a přítomnosti elity římsko-německé říše, aby v pátek 8. května 1654 demonstroval před císařem Ferdinandem III. pokus, který vešel do dějin jako předvedení magdeburských polokoulí. Ze dvou dutých měděných polokoulí o průměru půl metru, které byly k sobě stlačeny a utěsněny koženým pruhem namočeným ve vosku a terpentýnu, odčerpal svým vynálezem – mechanickou vývěvou – vzduch. Poté se osm párů koní pokusilo polokoule od sebe odtrhnout. Svědkové pokusu nemohli uvěřit, že to koně nedokázali. Poté vědec vpustil dovnitř jedné polokoule kohoutem vzduch a polokoule se od sebe samovolně oddělily.

Předvedení experimentu s magdeburskými polokoulemi. (ilustrace: Wikimedia Commons, Gaspar Schott, CC0)

Dokázal tím, že polokoule držel u sebe tlak okolního vzduchu. Na základě toho vznikla fyzikální poučka: „Je-li mezi dvěma polokoulemi (…) nižší tlak než v jejich okolí, bude na tyto polokoule tlačit okolní vzduch tlakovou silou, která je přímo úměrná rozdílu tlaků vně a uvnitř.“ Magdeburský experimentátor prokázal, že Zemi obklopuje atmosféra a že vzduch má hmotnost, kterou tlačí na zemský povrch.

Někteří historici jsou přesvědčeni, že císař v roce 1654 nespatřil magdeburské polokoule, nýbrž byl svědkem demonstrace, jak funguje vývěva, jak se váží vzduch a co měří vodní barometr. Současně tito historici tvrdí, že první magdeburské polokoule byly veřejnosti předvedeny až v Magdeburgu v roce 1657. Polokoule měly být měděné o průměru dvacet centimetrů a o jejich odtržení se mělo bez úspěchu pokusit šest silných mužů. Jiné prameny uvádějí, že nešlo o siláky, ale o čtyři páry koní. Guericke pokus zopakoval v roce 1663 v Berlíně se šesti páry koní za účasti braniborského kurfiřta Fridricha Viléma.

TIP: Průlomové vynálezy: 7 vynálezů, které změnily svět

Pro úplnost dodejme, že efektivní tažná síla koní se mohla projevit pouze na jedné straně, takže bylo možné uchytit polokoule a zapřáhnout koně jen z jedné strany. Je ale velmi pravděpodobné, že Guericke záměrně naaranžoval dvě skupiny vraníků, aby experimentu dodal na působivosti. Sady původních polokoulí můžeme dnes shlédnout v Německém muzeu v Mnichově a v univerzitní knihovně Technické univerzity v Braunschweigu.