Dobromila Lebrová: Svante August Arrhenius - švédský fyzikální chemik, nositel Nobelovy ceny

Rubrika: Publicistika – Co je psáno...

Svante August Arrhenius - švédský fyzikální chemik, nositel Nobelovy ceny - 150. výročí narození
Je docela zajímavé, že jméno tohoto vědce většině lidí spíš skoro nic neříká, že je znám spíše ve vědeckých kruzích. Ale jeden z jeho objevů je nyní skloňován skoro ve všech sdělovacích prostředcích - jedná se o „skleníkový efekt“.
Tímto problémem se zabýval už v r. 1824 významný francouzský matematik a fyzik Jean Baptiste Josef Fourier (1768 - 1830).
Málokdo se také pozastaví nad tím, proč se tomuto jevu říká „skleníkový“ - většina z nás o důvodu neuvažuje. Fourier vycházel z toho, že atmosféra Země má podobné vlastnosti jako sklo u skleníku - že totiž sice propouští tepelné Svante August Arrheniuszáření, které je absorbováno rostlinami a půdou, ale toto záření se vyzáří do skleníku nazpět, čímž se udržuje ve skleníku teplo. Stejně se děje i v naší atmosféře.
Svante Arrhenius však dal tomuto ději matematické vyjádření - vypočítal totiž, že kdyby se koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře zdvojnásobila, mohla by teplota atmosféry stoupnout v průměru až o 5O Celsia. Na základě tohoto objevu odvodil i souvislosti mezi poklesem množství oxidu a výskytem dob ledových v minulosti. A z tohoto jeho výpočtu se odvozuje dnešní hrozba globálního oteplení.
Svante August Arrhenius se narodil 19. února 1859 ve Wijku nedaleko Uppsaly ve Švédsku jako syn Gustava Arrhenia, zeměměřiče uppsalské univerzity, a jeho manželky Caroliny, rozené Thunberg. Jeho předci pocházeli ze zemědělského rodu, jeho strýc byl profesorem botaniky na gymnáziu a pozdějším tajemníkem švédské zemědělské akademie.
V útlém dětství byl považován za zázračné dítě, protože se naučil číst a především počítat. Udivoval svojí vizuální pamětí, což později velice využil ve své vědecké práci, protože byl schopen si vždy pamatovat velké množství údajů.
Když mu bylo osm let, v r. 1867, nastoupil do starobylé Katedralskolan, (katedrální školy) v Upsalle, kde vynikal především v matematice a fyzice a promoval jako nejmladší i nejschopnější student v r. 1876. Historie katedrální školy se datuje už od 11. století. Nastoupil pak na univerzitu v Uppsale k doktorandskému studiu a studoval tam chemii, fyziku a matematiku. Pro neshody se svým učitelem fyziky v r. 1881 Uppsalu opustil a odešel do fyzikálního ústavu švédské akademie věd ve Stockholmu, kde byl jeho učitelem Katedralskolanfyzik Erik Edlund (1819 - 1888), zabývající se hydraulikou, vlastnostmi kapalin, polarizací světla během zatmění a také elektrotechnikou. Pod Edlundovým vedení studoval Arrhenius vodivost elektrolytů. V r. 1884 představil výsledky svého bádání v práci „Recherches sur la conductibilité galvanique des électrolytes“ (Výzkum galvanické vodivosti elektrolytů), současně s novou teorií o elektrolytech „Théorie chimique des électrolytes“ (Teorie chemie elektrolytů), kde se zabýval štěpením iontů, jakožto příčinou vodivosti elektrolytů. Tento spis předložil jako svoji disertační práci. Navazoval na dřívější výzkumy anglického fyzika Michaela Faradaye (1791 - 1867), objevitele zákonů elektrolýzy. Ale na rozdíl od Faradaye, který předpokládal, že ionty vznikají pouze při elektrolýze, za přítomnosti elektrického proudu, Arrhenius předložil myšlenku, že ionty jsou v roztoku přítomny i bez elektrického proudu a že chemické reakce v roztoku jsou důsledkem jejich přítomnosti. Jeho teorie však platí pouze pro slabé elektrolyty, pro nasycené elektrolyty byla jeho teorie později opravena. Profesoři však brzdili jeho příliš smělé hypotézy a jeho doktorská práce taktak prošla. Nejvíce ji zkritizoval profesor Per Teodor Cleve (1840 - 1905), který, přesto že měl v chemii poměrně velké objevy, zůstal ve světě vědy dnes označen v první řadě jako kritik Arrheniův.
Ale právě za tyto objevy byl později Arrhenius odměněn Nobelovou cenou.
Arrhenius poslal závěry svého bádání k ověření dalším významným vědcům. Byli to nizozemský chemik Jacobus Henricus van´t Hoff (1852 - 1911), který byl v té době považován za nejlepšího světového chemika, a v r. 1901 obdržel Nobelovu cenu za chemii, dále jeden ze zakladatelů termodynamiky - německý fyzik a matematik Rudolf Clausius (1822 - 1888), který nastolil pojem entropie, a pak německý chemik z Lotyšska Wilhem Ostwald, který se také později stal nositelem Nobelovy ceny.
Výsledky Arrheniovy práce tyto vědce překvapily a Ostwald přišel osobně Arrhenia pozvat ke spolupráci ve svém týmu. Avšak vzhledem k tomu, že v té době byl Arrheniův otec vážně nemocen, Arrhenius této nabídky bezprostředně nevyužil. Otec mu v r. 1885 zemřel, a tak Arrhenius využil stipendia, které dostal od švédské Královské akademie věd (Kungliga Vetenskapsakademien) a mezi roky 1885 až 1889 pobýval střídavě ve významných evropských laboratořích. Pracoval v Rize a Lipsku u již zmíněných Wilhelma Ostwalda a u J. H. van´t Hoffa v Amsterodamu, dále u německého fyzika Friedricha Kohlrausche (1840 - 1910) ve Würzburgu a u rakouského fyzika Ludwiga Boltzmanna (1844 - 1906) ve Štýrském Hradci.
Na svoji doktorandskou práci navázal Arrhenius ve svém spisu z r. 1887 - z doby spolupráce s van´t Hoffem - „Über die Dissociation der in Wasser gelösten Stoffe“ (O štěpení látek vodou rozpustných).
Ze spolupráce s tímto chemikem také vznikla Arrheniova rovnice, která je v exponenciálním tvaru a vyjadřuje vztah rychlostní konstanty chemické reakce na teplotě. Je to velmi důležitý vzorec pro chemické inženýrství.
Výsledky tohoto jeho bádání ocenili mnozí vědci na mezinárodním poli, ale protože doma není nikdo prorokem, ve Švédsku byly přijaty vlažně. Přesto se ale Arrhenius vrátil v r. 1891 do Švédska. Učil nejdříve pouze jako odborný asistent, v r. 1895 byl s dost velkou opozicí zvolen řádným profesorem Technického ústavu Stockholmské univerzity (Stockholm Högskola).
V r. 1894 se poprvé oženil se svojí bývalou žákyní Sofií Rudbeck a v r. 1895 se mu narodil syn Gustav Olof Svante Arrhenius, který se později rovněž stal přírodovědcem. V r. 1896 se manželství rozpadlo.
Právě v té době se zabýval už výše uvedenou teorií střídání ledových dob v závislosti na úrovni oxidu uhličitého a v časopisu „Philosophical Magazine“ (Filozofický magazín) uveřejnil v r. 1896 článek "On the Influence of Carbonic Acid in the Air Upon the Temperature of the Ground" (O vlivu kyseliny uhličité ve vzduchu na teplotu půdy). Více o tom napsal později v r. 1903 v knize „Lehrbuch der kosmischen Physik“ (Příručka kosmické fyziky); tato kniha nebyla příliš dobře přijata ve vědeckém světě.
Na základě svých výzkumů a pozorování zformuloval Arrheniův zákon o skleníkových plynech, který vyjadřuje následující věta:
„Stoupá-li množství kyseliny uhličité geometrickou řadou, poroste teplota přibližně aritmetickou řadou“, což zhruba odpovídá oněm 5 OC při zdvojnásobení množství oxidu uhličitého, jak je uvedeno v úvodu.
Poslední současné ověřování vykazuje hodnoty 2 až 4,5 °C. Ovšem Arrhenius předpokládal, že k onomu zdvojnásobení kyseliny uhličité - a z toho vyplývajícího nárůstu množství oxidu uhličitého - dojde až během asi tří tisíc let; nepředpokládal, že se jeho časový odhad zmenší řádově na století.
V r. 1900 vyšla Arrheniova učebnice „Lärobok i elektrokemi teoretisk“ (Učebnice teoretické elektrochemie).
V r. 1901 byl zvolen opět se značnou opozicí členem Královské akademie věd a v r. 1903 byl prvním Švédem, který získal Nobelovu cenu za chemii a sice za elektrolytickou disociaci.
V letech 1901až 1907 působil v kodaňském Státním sérologickém institutu, kde zaměřil svoji pozornost na spojitost mezi teoretickou chemií a imunoterapií, obzvláště séroterapií. Zajímal ho především vztah mezi toxiny a antitioxiny. Tehdy se přesvědčoval, že ve zkumavce lze nasimulovat stejné děje, které existují v živém organismu. Statens Serum InstitutPodruhé se Svante Arrhenius oženil v r. 1905 s Marií Johansson, sestrou svého přítele, profesora Johana Erika Johanssona. Manželům se narodily tři děti - dvě dcery a syn.
Po založení Nobelova institutu ve Stockholmu v r. 1905 byl Arrhenius zvolen jeho rektorem. Tuto funkci zastával až do svého odchodu do důchodu na jaře r. 1927.
Až do konce života byl členem Nobelova výboru pro fyziku a v podstatě i členem výboru pro chemii.
Velice ovlivňoval udělování Nobelovy ceny - přičinil se o její udělení pro své přátele Jacoba van´t Hoffa, Wilhelma Ostwalda a amerického chemika Theodora Richardse (1868 - 1928). Ale podle určitých pramenů se zároveň marně snažil zabránit jejímu udělení pro své neoblíbence - německého bakteriologa Paula Ehrlicha (1854 - 1915), který učinil mnohé v boji proti tyfu a tuberkulóze, a fyzikálního chemika Walthera Nernsta (1864 - 1941).
V r. 1906 vyšla jeho kniha „Världarnas utveckling“, která vyšla v Praze v r. 1909 u nakladatele Bedřicha Kočího pod názvem „Vznikání světů“. Rovněž v r. 1906 vyšla jeho učebnice teoretické chemie.
V r. 1911 navštívil Spojené státy, kde jako první obdržel medaili Willarda Gibbse a přednášel na téma štěpení iontů. Willard Gibbs (1839 - 1903) byl americký teoretický fyzik a jeden ze zakladatelů chemické termodynamiky. Z Arrheniových přednášek v Yale vznikla pozdější publikace z r. 1912 o teorií roztoků.
V r. 1913 se vrátil k tématu imunity v knize „Neštovice a jak proti nim bojovat“ (Smittkopporna och deras bekämpande).
Zabýval se astronomií, kosmologií, otázkami Sluneční soustavy a srážkami planet. Výsledkem byla jeho práce „Osud hvězd“ (Stjärnornas Öden) z r. 1915.
Byl jedním ze zastánců panspermie, což je hypotéza o vzniku života na Zemi v důsledku přenosu mikroorganismů z vesmíru. Zároveň také uvažoval o univerzálním jazyku, který si představoval jako modifikovanou angličtinu.
V posledních letech svého života psal knihy o všech tématech, jimiž se v životě zabýval a zdůrazňoval nutnost se danými tématy zabývat hlouběji
Aby dosáhl většího zájmu o tyto obory, pokusil se je i popularizovat. Jednou z těchto popularizačních knih je „Chemie a moderní život“ (Kemien och det livet moderna).
Arrheniova busta ve StockholmuVedle Nobelovy ceny byl poctěn mnoha vyznamenáními a čestnými členstvími různých světových univerzit.
V září r. 1927 onemocněl akutním střevním katarem a 2. října 1927 zemřel. Pochován je v Uppsale.
Prameny o něm uvádějí, že byl laskavý a společenský, zajímající se o všechny obory lidské činnosti s výjimkou literatury a kultury.
Na Měsíci je po něm pojmenován jeden z kráterů.
V Uppsale a ve Stocholmu jsou po něm pojmenovány některé objekty, ve Stockholmu je i jeho busta.
Arrhenius je považován za jednoho ze zakladatelů vědního oboru fyzikální chemie.
Z jeho životopisu je patrná šíře i objem jeho zájmů i jeho přínos světové vědě.
Je poněkud úsměvné, že když se vysloví jeho jméno, každý se ptá, kdo to je, ale řeknete-li „skleníkový efekt“, každý přisvědčí, že už ví - ale nakonec zjistíte, že vlastně ani ve skutečnosti neví, co to skleníkový efekt je...

Tento článek byl v Pozitivních novinách poprvé publikován 19. 02. 2009.

Pozitivní noviny jsou neziskové internetové médium, které v letech 2004–2012 připravovala ve svém volném čase skupina nadšenců pod vedením Pavla Loužeckého. Všichni autoři a dopisovatelé do Pozitivních novin přispívali bezplatně, ze své vlastní svobodné vůle. Ačkoli od roku 2012 nové články nevychází, Pozitivní noviny i nadále fungují jako skutečná oáza pohody a optimismu na síti pro všechny čtenáře, kteří potřebují pravidelný zdroj k čerpání životní energie, inspirace, nápadů, zábavy, moudrých myšlenek a informací všeho druhu.