Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Zeiss aneb S vědou do konkurenčního boje

Od mikroskopů k dalekohledům
 |  10. 7. 2008
 |  Vesmír 87, 430, 2008/7

Mylná je představa, že v době, kdy do Evropy dorazila průmyslová revoluce, toho zakladatelská generace průmyslníků vlastně nemusela příliš mnoho umět a jen její houževnatost, cílevědomá pracovitost a štěstí, jež přeje odvážnému, jí umožnily prorazit mezi konkurencí… Tak dosáhli základní prosperity, která pak už znamenala téměř natrvalo udržení firmy a jejího věhlasu až do dnešních dnů. Kde by dnes byla jedna z prvých německých chemických továren Bayer & Co., kdyby do ní r. 1884 nepřišel z laboratoří univerzit v Mnichově a Štrasburku Carl Duisberg, aby zde pozvedl laboratorní výzkum a s ním i produktivitu a kvalitu výrobků? Právě to nakonec z valné části přispělo k monopolizaci německého průmyslu barviv v koncernu I. G. Farben i ke kariéře samotného Duisberga. Znalost chemie vedla Adolfa Franka k vytvoření vlastních technologií zhodnocujících odpad při výrobě kuchyňské soli, což se v roce 1862 stalo základem pro rozvoj německého průmyslu draselných látek a jejich zemědělského využití. A Adolf Frank patřil do liebigovské líhně.

I jiné obory však měly své vědecky připravené spolupracovníky, kteří jim umožnili rozvinout výrobu a s oporou vědeckých výsledků získat předstih před konkurencí. Připomeňme třeba tak trochu edisonovského vynálezce Wernera von Siemense a malou mechanickou dílnu Johanna Georga Halskeho, která díky prvým krokům při výrobě telegrafů v roce 1847 dospěla až k dnešnímu kolosu značky Siemens se stopadesátiletou historií v elektrotechnice.

Obdobný obraz skýtá příběh profesora Ernsta Abbeho (1840–1905) a Zeissovy dílny. Kulisou tohoto příběhu je Jena a rozhodujícím datem podzim roku 1863, kdy bylo 10. srpna uděleno třiadvacetiletému Abbemu venia legendi pro matematiku a fyziku na tamní univerzitě. Měl začít přednášet. Požádal proto tamního univerzitního a dvorního mechanika Carla Zeisse (1816–1888), aby mu pro přednášky věnované fyzikálním měřicím instrumentům zkonstruoval podle jeho náčrtů univerzální přístroj k měření malých elektrických proudů. Návrh vycházel z metody, již v Göttingenu vypracovali C. F. Gauss a W. E. Weber, mimochodem Abbeho učitelé. Nastoupená spolupráce byla zřejmě plodná, protože o tři léta později v červenci se Abbe stal vedle svých povinností na univerzitě i stálým vědeckým spolupracovníkem Zeissovy mechanické dílny.

Dílna měla svou prehistorii. Vznikla rovněž z podnětů vědy. Jeden ze zakladatelů buněčné teorie M. J. Schleiden (1804–1881) měl kvůli zaměření své práce zájem na tom, aby se vytvořila dílna vyrábějící mikroskopy, a podnět k tomu dal v roce 1846. Výroba, na níž se podílelo 25 zaměstnanců, pak vyprodukovala vlastně bez jakýchkoli teoretických rozborů a jen s empirickými řemeslnými praktikami během dvou desetiletí kolem 1000 mikroskopů, které i v této formě získaly dobré jméno ve světě. Hlavní problém těchto přístrojů byl v chromatické vadě (aberaci). Achromatické čočky, které se podařilo vyrobit v Holandsku, nesnesly větší zvětšení. Přišlo se i na teoretický výklad chromatické vady a díky tomu se dařilo kompenzovat ji do jisté míry kombinací čoček s protichůdnými odchylkami. Nejsilnějšího zvětšení v mikroskopu dosáhl v Paříži v roce 1860 Edmund Hartnack, když použil poprvé vodní imerzi. 1) To byla pro Zeisse velká konkurence, a tak mu nezbývalo než pozvat si na pomoc vědu. Ernst Abbe se po roce 1866 zpočátku zaměřil na zdokonalení a kontrolu technologie a na systematické zkušebnictví, které předpokládalo zavedení různých měřicích a zkušebních aparatur. Systematické experimentování se Abbemu stalo základem dalších teoretických úvah. 2) Dílčí výsledky dávaly dílčí zlepšení. Teprve aplikace teorie disperze 3) přispěla k podstatnému pokroku v mikroskopování – větší světelnosti a většímu zvětšení. Pak už se v srpnu roku 1872 mohlo v prospektu firmy Carl Zeiss objevit, že 14 různých suchých a tři imerzní optické systémy mikroskopů, které tvoří Zeissovu nabídku, byly „konstruovány vesměs nově, na základě teoretických výpočtů profesora Abbeho z Jeny“. Tím skončila v Zeissově továrně etapa empirických vylepšení a stavba mikroskopů se začala opírat o výsledky optické teorie.

Dalším krokem bylo poznání, že doposud užívaná optická skla (flintové a korunní) nemohou plně odstranit chromatickou vadu a že i homogenní imerze 4) má své meze. Abbe s Zeissem se proto pokusili o konstrukci objektivu, jehož čočky tvořily tekutiny. Experiment prokázal, že cesta dalších zlepšení vyžaduje čočky ze skel jiných optických vlastností. A opět pomohl fyzikální rozhled Abbeho, v té době již podílníka na Zeissových závodech. Roku 1879 pozval ke spolupráci z porýnského Wittenu chemika Otto Schotta (1851–1935), o kterém věděl, že vyrobil speciální lithiové sklo. Korespondence obou badatelů byla tak plodná, že Schott po necelých třech letech (r. 1882) přesídlil do Jeny, aby přímo tam v Abbeho soukromé laboratoři pokračoval ve svých pokusech. I zde se vyplatila Schottova systematičnost. Abbe jeho vzorky skla zkoumal, aby stanovil jejich optické konstanty. Těch výsledků si povšimla pruská vláda, a zejména armáda. Ta si uvědomila, že je politicky neúnosné, aby se optické sklo pro její dalekohledy dováželo z Paříže nebo z Birminghamu. V důsledku toho přišla i státní podpora a vznikl Sklářský technický pokusný ústav (1884), který už r. 1885 nesl název Sklotechnická laboratoř Schott a spol. Společníky byli právě Carl Zeiss, jeho syn Roderich a Ernst Abbe, všichni rovněž společníci na Zeissových závodech. Už v roce 1878 se stal Abbe ředitelem univerzitní astronomické a meteorologické observatoře a také to dalo podněty pro jeho práci u Zeisse, kde se začala rozšiřovat škála optických výrobků od mikroskopů k dalekohledům, objektivům kamer (zejména pro mikrofotografii) a dalším optickým přístrojům.

Ještě jedna okolnost je na tomto příběhu pozoruhodná. Nejenže věda (systematická teoretická i experimentální práce) pomohla řadové optické dílně stát se předním světovým výrobcem optiky a uchovávat se na vrcholu oboru po celých sto padesát let své existence. Když se stal 5) dědicem továrny Abbe, předal po třech letech svůj majetek Nadaci Carla Zeisse. Ta měla vedle sociálních cílů podporovat především vědecké bádání. Tak se vlastně velmi průkazně projevilo, že součinnost průmyslové činnosti s široce prováděným vědeckým výzkumem bezvýhradně podporovaným prostředky průmyslu může pomoci nejen průmyslu, ale rovněž samotné vědě.

Poznámky

1) V objektivu je mezi čelní čočkou a vzorkem kapalné prostředí s velkým indexem lomu. Tím se zvětšuje číselná apertura objektivu a rozlišovací schopnost mikroskopu.
2) Zmiňme např. kolineární zobrazení, celkovou teorii mikroskopického obrazu a jeho chyb, objev sinusových podmínek ad.
3) Teorie disperze poskytla základní vztahy opírající se o poznatek, v němž svou roli hraje vlnová délka světla a součin sinu zorného úhlu mikroskopu s indexem lomu prostředí mezi objektem a objektivem.
4) Zavedena byla r. 1878.
5) Po smrti Carla Zeisse v roce 1888.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Historie vědy

O autorovi

Jaroslav Folta

RNDr. Jaroslav Folta (*1933) vystudoval Matematicko-fyzikální fakultu UK v Praze. Věnuje se dějinám přírodních věd a techniky. Touto tematikou se dlouhá léta zabýval v Národním technickém muzeu. Je místopředsedou Společnosti pro dějiny věd a techniky.

Doporučujeme

Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...
Hranice svobody

Hranice svobody uzamčeno

Stefan Segi  |  4. 12. 2017
Podle listiny základních práv a svobod, která je integrovaná i v Ústavě ČR, jsou „svoboda projevu a právo na informace zaručeny“ a „cenzura je...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné