František Josef Gerstner

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
František Josef Gerstner
František Josef Gerstner
František Josef Gerstner
Narození 22. února 1756
Chomutov
České královstvíČeské království České království
Úmrtí 25. června 1832 (ve věku 76 let)
Mladějov
Rakouské císařstvíRakouské císařství  Rakouské císařství
Povolání fyzik, matematik, astronom a inženýr
Děti František Antonín Gerstner
Některá data mohou pocházet z datové položky.
Příbuzenstvo
syn František Antonín Gerstner

Franz Josef Gerstner (22. února 1756 Chomutov[1]25. červen 1832[2] Mladějov) byl významný český matematik a fyzik a průkopník železnice.

Život[editovat | editovat zdroj]

Vyrůstal v chudé rodině řemenáře německé národnosti. Během studia na hlavní chomutovské škole si oblíbil matematiku. Jednou při vyuce matematiky opravil učitele nepříliš zdatného v matematice a ten mu zakázal navštěvovat jeho hodiny. Proto mu jeho otec zařídil hodiny matematiky u příbuzného venkovského faráře, který ho připravil tak dobře, že mohl nastoupit na chomutovské gymnázium a v roce 1772 na pražskou univerzitu[3]. Na filozofické fakultě v Praze studoval elementární matematiku u Stanislava Vydry, vyšší matematiku u Jana Tesánka a astronomii u Josepha Steplinga. V roce 1776 vykonal Gerstner veřejnou zkoušku z astronomie a v roce 1777 z první knihy Philosophiae Naturalis Principia Mathematica I. Newtona. Během studií si přivydělával hrou na varhany a za stravu a ubytování doučoval chovance z kláštera svatého Bartoloměje. Po studiích na filozofické fakultě v roce 1777 krátce navštěvoval i přednášky na inženýrské škole[4]. Učila se na ní "geometrie, fortifikace a mechanika - tak, aby si žáci osvojili vyměřování země, zakládání pevností, též splavů, jehož i řízení útoku na pevnost[5]." Poté pracoval tři roky jako geometr při vyměřování lesů a pozemků. V roce 1781 odešel do Vídně, aby studoval medicínu, botaniku a chemii, ale brzy těchto studií zanechal a působil na vídeňské hvězdárně. V roce 1784 byl po tříleté praxi jmenován adjunktem u profesora Strnada na hvězdárně v Praze. V roce 1785 publikoval Gerstner astronomickou práci, ve které opravil zeměpisnou délku řady významných evropských měst. Jako uznání za jeho práci jej jmenovala Královská česká společnost nauk řádným členem. I další Gerstnerovy výsledky v astronomii mu zjednaly vážnost v evropských vědeckých kruzích. V roce 1832 byl Gerstner penzionován a byly mu ponechány veškeré jeho příjmy. Ke konci života měl konflikty s nadřízenými školskými úřady. Posledních čtrnáct dní svého života strávil u své dcery v Mladějově u Jičína, kde bychom také nalezli náhrobek s jeho jménem.

Univerzita[editovat | editovat zdroj]

Když v roce 1787 onemocněl Gerstnerův bývalý učitel vyšší matematiky Tesánek, poskytl mu Gerstner ve svém vlastním bytě pečlivé ošetřování a současně vyučoval jeho žáky vyšší matematice. Ve školním roce 17881789 byl pověřen suplováním vyšší matematiky na univerzitě a v roce 1789 byl jmenován řádným profesorem. Ve svých přednáškách se přitom neomezoval pouze na vyšší analýzu a astronomii, ale věnoval se i mechanice a hydraulice.

V roce 1795 byl Gerstner povolán jako přísedící studijní dvorské komise a mimořádným způsobem se podílel na reorganizaci rakouského technického školství. Význam nově koncipované školy hodnotil slovy: „Nezměrný užitek přinese polytechnika důkladným vyškolováním vedoucích odborných sil pro celý průmysl, všem úředníkům i řemeslníkům, podnikatelům i státu. Bylo již mnohokráte zjištěno, že založení jednoho odvětví výroby oživí ty nejpustší kraje, zaměstná tisíce lidí a poskytne jim obživu. Oč více lze tedy očekávat, jestliže polytechnika rozšíří užitečnými vědomostmi světlo nad všemi větvemi průmyslu, jestliže rok co rok poskytne nejschopnějším mladým lidem, aby cestovali, odhalovali přírodní bohatství země, sbírali zkušenosti o zemědělství, poznávali výrobu a zkoumali přednosti našich nebo cizích zemí[6]!“ Škola byla založena dekretem císaře Františka II. ze dne 14. března 1803. Podle Gerstnerových návrhů se začalo učit v nově reorganizovaném Královském stavovském technickém učilišti v Praze dne 10. listopadu roku 1806 a Gerstner sám se stal jeho prvním ředitelem a současně profesorem mechaniky a hydrauliky. Byl kladen důraz, aby inženýrské nauky byly úzce spojeny s matematikou a exaktními vědami.

V roce 1807 se mu podařilo pro školu získat první Wattův parní stroj v Rakousko-Uhersku[3]. Kromě toho stále konal přednášky z vyšší matematiky na univerzitě (až do zhoršení svého zdravotního stavu v roce 1823). V roce 1830 předal Gerstner své přednášky z mechaniky a hydrauliky svému synovi Františku Antonínovi Gerstnerovi, staviteli první železnice nejen v Čechách, ale i v celé kontinentální Evropě.

Propojení Vltavy s Dunajem[editovat | editovat zdroj]

V roce 1807 byl zvolen vědeckým ředitelem České hydrotechnické privátní společnosti, pro kterou měl spolu se stavebním radou Pakassym vypracoval projekt stavby vodního kanálu mezi Vltavou a Dunajem (z Českých Budějovic přes Vyšší Brod do Lince). Nejprve zhodnotili starší návrhy. Albrecht z Valdštejna navrhoval v roce 1626 propojit Vltavu s řekou Große Mühl. L. Vogemont v roce 1706 navrhl hned několik variant, např. spojení Lužnice s řekou Kamp. V 18. století bylo podáno více návrhů od různý projektantů, všechny se ale ukázaly na svoji dobu jako nerealizovatelné[7]. Gerstner v návrhu hodnotil nejenom vodní, ale i železniční a silniční variantu. Celý region výškově proměřil metodou opakovaného měření atmosférického tlaku. Díky tomu zjistil, že k překonání tak velkých výškových rozdílů po vodní hladině by bylo kvůli výstavbě velkého množství zdymadel drahé, náročné na obsluhu, navíc transport se dřevem by byl pomalý. Hlavním kritériem pro srovnání mezi silniční a železniční dopravou zvolil valivý odpor kol. Z následujících dvou vztahů vyvodil, že síla potřebná k překonání tření bude nejmenší na tvrdé rovné ploše (železniční koleji), navíc je nutné volit kola s co největším průměrem: F_v = \frac{4v^{2}hm}{eD}, v němž F_v je velikost třecí síly mezi kolem a vodorovnou upravenou vozovkou, v rychlost, h výška nerovnosti na vozovce, m hmotnost vozu, e vzdálenost mezi sousedními nerovnostmi (kameny) na vozovce, D průměr kola. Druhý vztah pro velikost třecí síly mezi kolem a dlažbou F_d je ve tvaru F_d = \frac{v^{2}em}{2r^2}, kde e je vzdálenost středů dvou sousedních dlažebních kostek, r poloměr kružnice, která se dotýká dvou sousedních kostek (poloměr kola)[7].

Jelikož vodní doprava má velmi nízké provozní náklady, zaměřil se proto Gerstner i na cenové porovnání s železniční dopravou. Počítal celkové provozní výdaje za rok pro jednotku hmotnosti a míle na provoz po vodě pomocí vztahu: N_v + U_{v}/m, kde m je hmotnost přepravovaného zboží za rok, U_v zúročení vloženého kapitálu a náklady na 1 míli kanálu, N_v náklady na koně a obsluhu, s indexem z bychom měli vztah pro dopravu po železnici. Aby mohl určit mezní hmotnost m, porovnal výraz pro náklady po vodě s výrazem pro železnici a získal výraz m = \frac{U_v - U_z}{N_z - N_v}. Ze vztahu získal tři intervaly nejvýhodnější cesty: pro cestu po silnici 0-8 400 t, po železnici 8 400-112 000 t a po vodě více než 112 000 t. S přihlédnutím na roční přepravu soli (asi 20 160 t) vychází opět nejlépe doprava po železnici.

Projekt začal vypracovávat v roce 1821. Trať měla měřit 129 km, s rozchodem 1 106 mm a nejvyšším stoupáním 18 %. Výstavba začala o čtyři roky později. Stavbyvedoucím byl jeho syn František Antonín Gerstner

V roce 1811 byl císařem jmenován ředitelem vodních staveb v Čechách, byl navíc poradcem pro stavbu mostů a nejenom průmyslové podniky jej žádaly o radu v technických záležitostech.

Fyzika[editovat | editovat zdroj]

Náčrtek gerstnerova hydrometrického kyvadla

V roce 1831 vydal Gerstner své proslulé dílo Handbuch der Mechanik ve třech svazcích, které získalo 1400 předplatitelů, mezi nimiž nacházíme i císaře Františka I. Toto dílo se stalo základní učebnicí strojního, stavebního a důlního strojírenství po celou dobu 19. století. Jakožto jeden z prvních matematiků matematicky popsal vlny na vodní hladině a to ve své práci Teorie vln z roku 1804. Na první pohled by se mohlo zdát, že na povrchu vody se vlny šíří prostě tak, že částice vody kmitají svisle nahoru a dolů a tento pohyb se pak přenáší podél hladiny. Gerstner ukázal, že částice vykonávají kruhové pohyby, přičemž poloměry těchto kružnic se s hloubkou zmenšují. Na povrchu vody pak vzniká vlna, která má tvar matematické křivky zvané cykloida[8]. Tyto vlny byly ve světové fyzikální literatuře pojmenovány jako Gerstnerovy trochoidální vlny. Ve spolupráci se straubingským rodákem Leonhardem Gruberem vypracoval v roce 1788 pro Učenou společnost posudek k Churchmannově výkladu výchylek magnetické střelky. Dva roky předtím společně vynalezli a sestrojili barometr, který podle slov Bolzana ukazoval každou změnu v specifické váze vzduchu až na jednu stotisícinu[9]. K výpočtu zeměpisné délky používal metodu zatmění Slunce, kterou sám zjednodušil a urychlil (místo 36 záznamů stačilo pouhých 9)[10]. Jérôme Lalande a Johann Elert Bode tuto novou metodu velmi chválili a uváděli ve svých článcích.

Ve svých pracích velmi často hledal praktické využití. Zabýval se otázkami převodů u hnací soukolí, pohonu vodních kol, fyzikálními vlastnostmi železa s ohledem na stavbu železných mostů. Navrhl novou konstrukci hydrometrického kyvadla[11], v které díky podrobným výpočtům dokázal, že lze stanovit přesně rychlost v jednotlivých hloubkách, na rozdíl od předešlé metody, která byla vhodná pro měření rychlosti vody těsně pod hladinou a nešlo díky tomu určit rozložení rychlostí.

Pocty[editovat | editovat zdroj]

V roce 1808 mu byl udělen Leopoldův řád a o dva roky později povýšen do stavu rytířského. V roce 1813 jej Kateřina Pavlovna doporučila svému bratrovi Alexandru I. k vyznamenání, a to spolu s Goethem, Wielandem a Wolfem. Jeho jméno bylo umístěno pod okny Národního muzea v Praze spolu s mnoha dalšími, viz Dvaasedmdesát jmen české historie. Dne 22.2.2006 vydala Česká národní banka k 250. výročí jeho narození a k 200. výročí zahájení výuky na pražské polytechnice dvousetkorunovou pamětní minci[12].
Na náhrobek mu byl vytesán nápis:
Immenso juvenis spectabat Sidera coelo,
Certa vir undantes jura docebat aquas,
Naturae humanas adjuvit viribus artes.
Laude senex multa Clarus ad astra redit.
(“Jako mladík pozoroval hvězdy na nekonečném nebi, jako muž stanovil vodám přesné zákony a podpořil lidské umění silami přírodními, jako stařec, proslavený mnohou slávou, odešel ke hvězdám.“).

Dílo[editovat | editovat zdroj]

Články technického charakteru:

  • Einleitung in die statische Baukunst (Praha, 1789)
  • Theorie des Wasserstosses in Schussgerinnen mit Rücksicht auf Erfahrung und Anwendung (Praha, 1795)
  • Abhandlung über die Spirallinie der Treibmaschinen (Praha, 1816)

O astronomii:

  • Merkur vor der Sonne zu Prag den 5. November 1789 (1790)
  • Über die, der wechselseitigen Anziehung des Saturns und Jupiters wegen erforderlichen Verbesserungen der Beobachtungen des Uranus, zur richtigen Erfindung der Elemente seiner wahren elyptischen Bahn (1792)

a j.

Doklady na Františka Josefa Gerstnera v Chomutově[editovat | editovat zdroj]

Na počátku 19. století vznikl na objednávku představitelů města Chomutova Gerstnerův portrét od Josefa Berglera, který měl zdobit zasedací síň chomutovské radnice. Na místě jeho rodného domu byla roku 1863 umístěna pamětní deska a ulice, kde se narodil, přejmenována na Gerstnerovu. Významně bylo připomínáno Gerstnerovo výročí (100 let úmrtí) ve třicátých letech 20. století – Gerstnerovy ostatky byly exhumovány a převezeny do Chomutova. „Druhý pohřeb“ se konal roku 1932 v Chomutově a Gerstner byl uložen do půdy rodného města, kde by tak měl být uložen dodnes. Zprávy o tom, co bylo nalezeno při exhumaci, se rozcházejí. Gerstnerovi byl také zbudován pomník (Karel Erstenberger, Antonín Hollub) před tehdejší českou školou (dnes ZUŠ) na náměstí T.G. Masaryka. V roce 1945 byl odstraněna pamětní deska, z pomníku zmizelo jméno Gerstner a Gerstnerova ulice byla přejmenována na Hálkovu. Po té, co si České vysoké učení technické i v Chomutově připomínalo významná výročí své existence a také 125. výročí Gerstnerovy smrti (roku 1957), byla nově instalována pamětní deska v místech Gerstnerova rodného domu. Paradoxně nedlouho předtím byly socialistickým závazkem místních požárníků odstraněny zbytky výše zmíněného Gerstnerova pomníku. Od roku 1967 se na chomutovském sídlišti Horní Ves jedna z ulic jmenuje Gerstnerova.[13] U příležitosti připomínání 170. výročí úmrtí (2002) a 250. výročí narození (2006) byl před budovou SPŠ a VOŠ Chomutov ve Školní ulici odhalen nový Gerstnerův pomník (Kamil Sopko starší), Chomutovské historické slavnosti roku 2006 byly věnovány Gerstnerovi a byla vytvořena síť (trojice) trojjazyčných informačních tabulí tzv. Gerstnerovy stezky.

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. Matriční záznam o narození a křtu
  2. VONDRAND. František Josef Gerstner [online]. ČVUT, rev. 2006-02-14, [cit. 2013-06-11]. Dostupné online.  
  3. a b TECHMANIA. Gerstner František Josef [online]. [cit. 2013-03-05]. Dostupné online.  
  4. ČVUT. Dějiny ČVUT [online]. [cit. 2013-03-05]. Dostupné online.  
  5. VESELÝ J. 703. schůzka: Rytíř [online]. [cit. 2013-03-05]. Dostupné online.  
  6. KRAUS, I. Fyzika v kulturních dějinách Evropy. 3. díl Století elektřiny. Praha : ČVUT, 2008. ISBN 978-80-01-4052-2. S. 55-56.  
  7. a b JÁCHYM, F. O jednom velkém snu (K 250. výročí narození Františka Josefa Gerstnera). Matematika, fyzika, informatika. 2005/2006, čís. 15, s. 443-446.  
  8. ŠTOLL, I. Praha - jeviště vědy. Praha : Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská Českého vysokého učení technického v nakladatelství Malá Skála, 2005. S. 119-120.  
  9. PSOTA. František Josef Gerstner. Pokroky matematiky fyziky a astronomie [online]. Roč. 1956, čís. 1 [cit. 5.3.2013], s. 317. Dostupné online.  
  10. PSOTA Fr. F. J. Gerstner jako matematik a astronom. Pokroky matematiky fyziky a astronomie [online]. Roč. 1956, čís. 1 [cit. 5.3.2013], s. 448. Dostupné online.  
  11. NOVÝ, L. Dějiny exaktních věd v českých zemích do konce 19. století. Praha : Academia, 1961. S. 176.  
  12. ČNB. PSM - 250. výročí narození F. J. Gerstnera a 200. výročí zahájení výuky na pražské polytechnice [online]. [cit. 2013-03-05]. Dostupné online.  
  13. RAK, Petr. F.J.Gerstner. Nástup. červenec 2012, čís. 29, s. 4, 5.  

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]

Matematik Gerstner byl jednou z hvězd technického rozvoje u nás

Tento článek obsahuje text (licence CC-BY 3.0 Unported) ze stránky z webu Významní matematici v českých zemích. Autor původního textu: Jaroslav Folta, Pavel Šišma.