Věda v souvislostech
4. 3. 2011
Tentokrát se s Michaelem vydáme do kouzelných začátků prvních automobilů koncem 90. let 19. století. Jenže Michael i v tomto případě dokáže, že začátky naprosté většiny věcí kolem nás jsou vždy jindy a mnohem dřív. Napřed se vrátíme o šedesát let zpět k pokusům se spreji, z nichž teprve o půlstoletí později vznikl karburátor. Prostě věda v souvislostech.
Tereza: Náš dnešní příběh začíná roku 1893 v německém Stuttgartu.
Filip (Jellinek): Maybach! Jste tady? Maybach, moje auto je „sehr pomala“. To je lina kobyla. Maybach, ja potřebovala nove auto. Ale ne auto dneška, ne auto zítřka, aber auto pro budoucnost! Tak pracovala, tak pracovala.
Tereza: V hlavě jednoho z nejlepších automobilových konstruktérů, Maybacha, se začala rodit představa nového motoru – řadového čtyřválce.
Michael (Maybach): Das Auto pro budoucnost.
Tereza: Bylo však třeba vymyslet způsob, jak do něj dodávat zplynovanou palivovou směs.
Filip: Zárodek řešení, které Maybach hledal pro svůj nový motor, pocházel kupodivu odtud, z pařížských parfumerií.
Michael: Tím řešením bylo tohle – the parfume spray.
Rozstřikovač parfému, sprej.
A rozstřikovač parfému existuje díky tomuto muži.
Filip (Venturi): Giovanni Batista Venturi, osobně.
Michael: Venturi byl knězem a zároveň profesorem fyziky.
Filip (Venturi): „Cosí“ podivná kombinace, ale mně vyhovuje. Jsem žákem slavného Lazzara Spallanzaniho.
Michael: Mimochodem, Spallanzani, a to je zajímavé, byl vůbec první, kdo ukázal, že rozmnožování zvířat vyžaduje jak sperma, tak i vajíčko.
Filip (Venturi): A byl první, kdo předvedl oplodnění ve zkumavce. Na žábách, hm …
Michael: A také umělé oplodnění u psů … Umíte si představit, jak musela vypadat v jeho laboratoři? Haf, haf.
Michael: Spallanzani také vysvětlil, jak funguje toto.
Filip (Venturi): Interesantní, že? A proto i mě začalo zajímat, jak se chovají tekutiny jako voda a vzduch. Voda došla … Objevil jsem, že když tekutina, jako například vzduch, protéká touto zúženou trubicí, dochází tam ke snížení tlaku. To znamená, že když tam pak fouknu, vzduch na tomto místě zrychlí a zde se vytvoří vakuum! Sledujte … Belissimo. Tento jev jsem nazval Venturiho jevem.
Filip: Vyrobit si vlastní rozstřikovač, založený na Venturiho jevu? Není nic snazšího.
Michael: A k tomu potřebujeme jenom brčka.
Tereza: K názornému předvedení funkce rozstřikovače jsme zvolili výtvarnou disciplínu …
Michael: Green first.
Nejprve zelenou.
Tereza: … abstraktní malbu.
Filip: Použití spreje, známého mezi výtvarníky jako fixírka, vyžaduje přece jen trochu zručnosti. Je potřeba najít správný úhel mezi oběma brčky …
Tereza: … a především – správný tlak vzduchu při foukání.
Filip: Je to tam. Výsledky práce byly naprosto hodné Michaelova výtvarného génia. No to je krásné.
Tereza: Také Wilhelma Maybacha napadlo použít k dokonalému rozptýlení benzínu rozstřikovací trysku. Sprej umožnil, že každá kapička paliva byla obalena spoustou vzduchu, což se projevilo výborným spalováním paliva.
Filip: A tedy i mnohem vyšším výkonem motoru.
Michael: Das ist gut. Das ist – ono!
Tereza: Nové zařízení na přípravu směsi paliva se vzduchem nazval Maybach karburátorem.
Filip: Maybach, wunderbar. Wunderbar!
Tereza: A karburátor změnil na dlouhou řadu let svět automobilů.
Filip: Venturiho jev nám nedal pouze sprej na parfémy nebo karburátor. Ale pomohl nám vysvětlit také tohle. Obyčejný fén.
Michael: Běžný ping-pong ball. Když vzduch z fénu proudí kolem míčku, zrychluje se. Vede to k poklesu tlaku nad míčkem. Čili – zde vyšší tlak a zde nižší tlak. A proto se míček vznáší.
Ale Filipe, ping-pong ball nestačí. Vezmi si toto.
Filip: Co děláš? Ty ses úplně zbláznil. Neblbni. Podívej!
Michael: Žádný „zbláznil“!
Tereza: Sledujte pozorně. Michaelův výkonný odfukovač listí vytváří natolik silný proud vzduchu, že lehký míč dokáže udržet i při výrazném náklonu od svislého směru.
Michael: Venturi, ten byl!
Filip: Díky Venturimu a jeho práci v dynamice tekutin máme i tohle – moderní tryskový motor. No a tyhle nádherné plechové miláčky, kteří dokážou i létat.
Michael: A teď chvíle pro rekapitulaci: když Venturi přemýšlel o skákajících kamíncích, objevil Venturiho jev.
Filip: Ten zas pomohl pařížským výrobcům prodat více parfémů, …
Michael: … což zase vedlo k vynálezu karburátoru a k prvnímu Mercedesu.
Filip: A nakonec i tomuto tryskovému motoru.
Michael: Taková vývojová řada zase není ve vědě tak neobvyklá.
Filip: Ve skutečnosti se tak rodí spousta inovací. Prostě se dohromady smíchají různé nápady z různých vědeckých oborů.
Michael: Takový případ se může stát a taky stává mnoha vědcům. Včetně mne.
Filip: I tobě?
Michael: Během mých postdoktorandských studií v anglickém Leedsu jsem se začal zajímat o klastry boru.
Tereza: Sloučeniny boru hoří zvláštním, podmanivým zeleným plamenem.
Michael: Atomy boru vytvářejí klastry proto, aby mohly vzájemně účinně sdílet elektrony.
Filip: Pokud je to pro vás poněkud abstraktní představa, tak si to zkuste představit tak, jako když se skupina lidí sejde kolem ohně, aby společně sdíleli jeho teplo.
Michael: Toto je model největšího borového klastru – ikosahedron s dvanácti vrcholy.
Filip: Ale tenkrát v Leedsu Michaelovi a jeho kolegům ani dvanáctivrcholový klastr prostě nestačil. Nestačil.
Michael: Nestačil. Bylo nám jasné, že pro další rozvoj borové chemie musíme najít snadné způsoby, jak spojit jednotlivé klastry, aby vznikly ještě větší mega-klastry.
Tereza: Michael po mnoha výpočtech a pokusech zjistil, že když z menšího klastru s devíti vrcholy odebere některé z jeho elektronů, takový klastr se pak spojí s dalšími podobnými a vytvoří velké molekuly s osmnácti vrcholy.
Filip: Když použije jiné prvky, připraví ještě větší a úžasnější klastry.
Tereza: Každá nová molekula, kterou Michael vytvořil, do té doby neexistovala na naší planetě a možná ani nikde v celém vesmíru.
Filip: A za tuto práci získal Michael také svůj doktorát. Tady čtu, že jsi taky Geofrey Stephen. Po babičce?
Michael: Michael Geofrey Stephen … O tři roky později, když jsem už byl v Praze, za mnou přijel na návštěvu Američan, pracující v Bostonu.
Filip: Byl to vědec, který pracoval na vývoji polovodičů. Jak víte, jsou to základní součásti třeba tohohle – prostě čipy.
Michael: Polovodiče se vyrábějí z plátků monokrystalického křemíku.
Filip: Křemík sám o sobě však vodivý není.
Michael: Aby se stal tak trochu vodivým – tedy polovodičem, musíte jej dopovat, …
Filip: … prostě obohatit …
Michael: … velice malým množstvím jiného prvku.
Tereza: Michaelova anabáze s borem a polovodiči zde ovšem zdaleka nekončí. A příště k ní přidáme ještě zlato.
Autoři: Vladimír Kunz, Michael Londesborough