A villamossági ipar hőskoráról elsőként mindenkinek Thomas Alva Edison neve jut az eszébe. Való igaz, az elektrotechnika legnagyobbjai között tartjuk számon: kétezernél is több szabadalmának többségét ebben a témakörben tette. Az amerikai zseni elsőként jelentette ki, hogy nem érdemes egymástól független, sok kis energiaforrást építeni, csakis akkor gazdaságos a villamos energia termelése, ha nagy erőművek állítják elő, majd az egységes elosztó hálózaton keresztül juttatják el a fogyasztóhoz. Elképzeléseit a gyakorlatba is átültette: a világon elsőként épített nagyméretű áramforrást és villamos hálózatot. Az 1881-ben üzembe helyezett, Jumbo nevű, gőzmeghajtású dinamója kétezer izzólámpa táplálására szolgált. Egy évvel később New Yorkban elkészíti a világ első nyilvános hőerőművét, hogy a várost és környékét villamos energiával lássa el, azzal a nem titkolt céllal, hogy később az egész országot, majd a Földet behálózó rendszert alakítson ki. Eközben, sőt ezt megelőzően az Óvilágban is történik egy és más. Minden idők legzseniálisabb magyar menedzsere, Mechwart András, a Ganz gyár vezérigazgatója 1878-ban elhatározza, hogy megalapítja vállalatának villamossági osztályát. Ötletének köszönhetően ez lett a világ első, gépgyár keretén belül működő villamos ipari üzeme. Merész elhatározással a feladatra egy mindössze huszonöt éves mérnökembert, Zipernowsky Károlyt kéri fel. De hogyan került sor minderre?

Minden idők legzseniálisabb magyar menedzsere sasszemmel figyelte a hazai eseményeket, mindazokat magához édesgette, akikben fantáziát látott. Ez történt a pelyhedző állú Zipernowsky esetében is, aki negyedéves mérnökhallgatóként felolvasásokat tartott a magyar Mérnök és Építész Egylet ülésein a villamosság legújabb külföldi eredményeiről. A jó szimatú Mechwart azonnal ráérzett: megtalálta az emberét. Nem sokat habozott: Zipernowsky diplomáján még meg sem száradt a tinta, amikor állást ajánlott neki.

A magyar villamossági ipar megalapozója némi vargabetű útján jutott el hivatásához. 1853. április 4.-én született Bécsben, ahol édesapja könyvelőként dolgozott. A család hazatérte után Budapesten folytatta tanulmányait, a híres piarista gimnáziumban érettségizett. Ekkor még aligha gondolhatott arra, hogy műszaki emberként éli le életét, mivel elment Kecskemétre gyógyszerésznek. Három év múltán, 1872-ben viszont elhatározta, hogy beiratkozik a Királyi József Műegyetemre. Ebben az időben a villamosság gyerekcipőben járt, intézményes keretek között nem tanították, így Zipernowsky is gépészmérnökként végzett. Ekkor már tudott volt, hogy gépi úton villamos áram is termelhető. Ez volt a fiatal mérnök érdeklődésének középpontjában, így aztán égi mannaként hullt ölébe Mechwart felkérése.

Az elektromos világítás még a jövő zenéje volt, Edison csak három év múltán szabadalmaztatja az izzólámpáját, amikor Mechwart megbízza a fiatal mérnököt azzal, hogy oldja meg a Ganz gyár öntőüzemének villamos világítását. Zipernowskynak szerencsére van mire támaszkodnia: a dinamót honfitársa, Jedlik Ányos találta fel. Ezen az úton elindulva megszerkeszti ötvenhat volt feszültségen működő, tizenkét ampér áramot szolgáltató dinamóját, amivel szén-rudas izzókat táplál. Ezt követően áramfejlesztők és motorok szerkesztése lesz a feladata. Mechwart nemcsak szemmel tartja őt, de lehetővé teszi számára, hogy új munkatársakat is toborozzon, sőt maga is vadászik rájuk. Így szerzik meg maguknak 1882-ben Déri Miksát, majd egy évvel később Bláthy Ottó Tituszt. Ezzel kialakul a technikatörténet legnevezetesebb triumvirátusa, amely hamarosan a világ élvonalába röpíti a magyar ipart.

Déri Miksa, Bláthy Ottó Titusz és Zipernowsky Károly

Edison és Werner Siemens is a dinamók nagy apostola volt. Az amerikai feltaláló érdemei a villamosság terén múlhatatlanok, viszont a dinamót illetően alaposan melléfogott: az általa termelt egyenáramú energia feszültsége nem változtatható.

 Már negyven évvel korábban, 1840-ben James Prescott Joule, serfőző-tulajdonos létére a legnagyobb autodidakták egyikeként megállapította, hogy a villamos áram hatására a fémvezető felmelegszik, a termelődő hő pedig egyenesen arányos az áthaladás idejével, a huzal ellenállásával és az áramerősség négyzetével. Ez nem kevesebbet jelent, mint hogy tízszer nagyobb áram esetén a hő veszteségek a százszorosára nőnek! Ennek fényében Edison terve a világhálózatról dinamója segítségével puszta álomnak bizonyult. Többen is elindultak azon az úton, amely végül is sikerrel kecsegtetett: az olasz Galileo Ferraris és az Egyesült Államokban dolgozó, horvátországi szerb mérnök, Eötvös Loránd egykori tanársegéde, Nikola Tesla is a váltakozó áramban vélte meglelni a jövő energiaforrását. Sőt, ők már a kezdetektől többfázisú áramrendszerben gondolkodtak. Ezek közül a háromfázisú alakítja ki a legegyszerűbb módon, a legolcsóbban a forgó mágneses teret, amely a villamos motorok meghajtásához nélkülözhetetlen.

Zipernowsky Károly ugyancsak a váltakozó áram feltétlen híve. Ennek jegyében, alig lép be a gyárhoz Déri Miksa, máris közösen egy váltakozó áramú generátort terveznek, amely a Nemzeti Színház világítását oldja meg.

Egy évvel később, 1883-ban a bécsi nemzetközi elektrotechnikai kiállításon egy 150 lóerős gőzgéphez közvetlenül kapcsolt egyfázisú váltakozó áramú generátort mutattak be, amely a váltakozó áramú rendszer fejlődésében úttörő lépést jelentett, a korabeli berendezésekhez viszonyítva méreténél fogva is általános feltűnést keltett. Ez az áramtermelő gép később a Keleti pályaudvar világítását szolgálta. Két évvel később Déry és Zipernowsky a párhuzamos kapcsolású transzformátort és a tetszőleges áttételű váltakozó áramú induktorokon alapuló áramelosztó rendszert szabadalmaztatta. Ekkor kezdődött el a magyar villamossági ipar legfényesebb korszaka, az a két évtized, amikor csak úgy öntik magukból a szabadalmakat. A nevezetes 1885. évben születik meg a nagy hármas korszakalkotó jelentőségű találmánya, a zárt vasmagú transzformátor, amely a későbbi villamosítás alapjává válik.

A zárt vasmagú transzformátor

Michael Faraday 1831-es indukciótörvényének megfogalmazása óta a levegőben lógott ennek az új berendezésnek a megalkotása. Csupán az volt a kérdés, hogyan hasznosítható az a jelenség, amikor az egyik áramvezetőben létrejövő feszültség változásakor a közelében levő vezetőben ugyanilyen, de ellentétes irányú feszültség keletkezik. Ennek pontos tisztázása és gyakorlati hasznosítása lett a három magyar mérnök érdeme.

Amennyiben egy papírhengerre rézhuzalt tekercselnek, s tőle villamosan függetlenül ? amikor nincs közöttük vezető, azaz galvanikus kapcsolat ? újabb huzalt csavarnak fel ugyanerre a hengerre, légmagos transzformátor jön létre. Azt már korábban is tudták, hogy ez a készülék akkor működik nagy hatásfokkal, ha közepébe vasmagot tesznek. Ezzel megnő a tekercs önindukciós tényezője, ami a transzformátor működésének alapfeltétele. A transzformálás azt jelenti, hogy egy adott feszültséget mesterségesen megnövelnek vagy csökkentenek. Ezt a két tekercs huzalának vastagságával és menetszámával lehet szabályozni, ilyenkor a bemenő ? primer ? tekercs váltakozó feszültsége a kimenő ? szekundér ? tekercsen jelenik meg, miközben a villamos áramerősség az egyes tekercsek ellenállásától függ. Eközben természetesen érvényes az energia megmaradás törvénye: a bemenő teljesítmény ? a veszteségeket leszámítva ? megegyezik a kimenő teljesítménnyel. A transzformátor legfőbb előnye, hogy a feszültség megváltoztatására szolgál.

Hamarosan kiderült az egyik gond: a vasmagban, mint villamos vezetőben örvényáramok ? Foucault féle-áramok – keletkeznek, amely veszteségként – Joule-féle hő formájában ? jelentkezik. Ezt a kérdést hamarosan briliáns módon sikerült megoldaniuk: vékony, egymástól szigetelőanyaggal elválasztott lemezekből készítették el a vasmagot. A helyzetet bonyolította, hogy nem sikerült ? de ez egészen napjainkig igaz ? matematikai módszerekkel leírni a vasmagos tekercsekben és transzformátorokban lejátszódó jelenségeket, ezért műszaki megoldásokat alkalmazva behelyettesítő kapcsolásokat alkalmaznak. Ennek megfelelően a transzformátorok tervezése, méretezése és modellezése vérbeli mérnöki feladat, ráadásul a legigényesebb villamossági kérdések köréhez tartozik. A Zipernowsky által vezetett magyar kutatóhármas igazolta elsőként a zárt, osztott vasmag legfőbb előnyét, a mágneses ellenállás értékének a csökkenését, aminek köszönhetően csak két-három százalék veszteség lép fel a feszültség átalakítása közben. Az általuk szerkesztett transzformátor az 1885-ös budapesti országos kiállítás szenzációja volt. Nikola Tesla saját találmányát az Egyesült Államokban csak két évvel később mutatta be.

A magyar feltalálók egy csapásra megoldották Edison legfőbb gondját, a villamos áram szállítását akár több ezer kilométeres távolságra is. Mivel ez nagy feszültségen történik, felhasználás előtt az energiát le kell transzformálni. Ami természetesen a magyarok által feltalált transzformátorral történik.

A transzformátor, majd a Déri és Bláthy által megszerkesztett villamos motorokkal és fogyasztásmérőkkel elkezdődött a váltakozó áramú Ganz-rendszer diadalútja, melyet Zipernowsky személyesen vezényelt egészen 1893-ig. Eközben legnagyobb sikere a Rómát ellátó Tivoli Erőmű és távvezeték megtervezése és kivitelezése volt 1892-ben.

Az iparban végzett eredményes munkája elismeréseképp és a jövő nemzedékek felkészítésének biztosítására Zipernowskyt 1893-ban kinevezték a Műegyetemen újonnan alakított Elektrotechnika Tanszék tanszékvezető egyetemi tanárának. Ekkor megvált a Ganz gyártól, a továbbiakban tevékenységét az oktatásban és a tudományos közéletben folytatta. Ugyanebben az évben megválasztották a Magyar Tudományos Akadémia levelező tagjának.

Ebben a feladatkörében mindenki másnál többet tett a magyar villamossági ipar fellendítéséért: harmincnégy éven át a budapesti Műegyetem tanáraként erősáramú mérnökök több generációját nevelte fel. Így nemcsak a Ganz villamossági osztályának megszervezőjét, az egész magyar villamossági ipar kialakítóját, de az elméleti szakemberek legfőbb oktatóját is tisztelhetjük személyében.

Zipernowskyt a Magyarországi Elektrotechnikusok Egyesülete – a Magyar Elektrotechnikai Egyesület jogelődje – 1903-ban Dérivel és Bláthyval együtt tiszteletbeli tagjává nyilvánította. Két évvel később Zipernowskyt megválasztották az egyesület elnökének.

A Műegyetem az 1906/1907-es tanévben átadott fizikai-elektrotechnikai épületében, a jelenlegi F épületben, Zipernowsky tanszéke saját előadótermet és laboratóriumot kapott, amelyet ő korszerű gépekkel szerelt fel. A nagyfeszültségű technika terén ezekkel a berendezésekkel Európa valamennyi egyetemét és próbatermét megelőzte. Hogy milyen korszerű volt, arra a legjobb példa, hogy a terem egykori felszereléséből egy gépcsoport ma is az eredeti helyén található.

Zipernowsky Károly 1912-ben 5000 koronát adományozott az elektrotechnikusok egyesületének, hogy annak kamatát minden évben díj gyanánt ítéljék oda. Az egyesületi választmány ezüst Zipernowsky-plakettel egészítette ki a díjat.

Nyolcvannégy éves korában 1937-ben vonult nyugdíjba. Ettől kezdve az egyesület közgyűlésén sem vett részt, búcsúlevelét felolvasták, utódja Verebély László, az első magyar villamosmérnök lett.

A magyar villamossági ipar megteremtője nyolcvankilenc éves korában, 1942. november 29.-én hunyt el Budapesten. A nagy hármas korelnöke volt, utolsóként távozott közülük az élők sorából. Halálával lezárult a magyar villamossági kutatás és ipar páratlanul gazdag korszaka. A régi dicsőségnek ? mily szomorú látni ? ma már a nyomait is csak üggyel-bajjal lehet felfedezni. Azóta új gyáróriások ontják a villamos berendezéseket, de ezek már Magyarország határaitól távol készülnek.

A cikk megjelent az Új Szó Tudomány rovatában

]]> https://ozogany.com/?feed=rss2&p=1060 0 https://ozogany.com/?p=57 https://ozogany.com/?p=57#comments Thu, 22 Sep 2011 13:59:51 +0000 http://ozogany.com/?p=57 Michael Faraday születésének kétszázhuszadik évfordulójára.

Az ókori görög tudósokkal ellentétben, akik gondolati úton próbálták megfejteni a természet titkait, a későbbi századok folyamán felismerték a megfigyelések, sőt a kísérletek jelentőségét. Ebből a szempontból sokáig Galileo Galilei állt az élen, aki ráadásul nemcsak a természeti törvények meghatározására, de bemutató célzattal is végzett fizikai kísérleteket. Ezek közül legismertebb a pisai ferde toronyból ledobott különféle tárgyak viselkedésének demonstrálása szabadesés közben. De még az ő szorgalma is eltörpül Michael Faraday mellett, aki évtizedeken keresztül, napi rendszerességgel folytatta laboratóriumi kutatásait, tudományos naplójába csaknem negyed félezer mérést vezetett be. Nem csoda hát, hogy Sir Humphry Davy, a galvánáramok jeles kutatója, az angol tudományos akadémia, a Royal Society  elnöke ? aki maga is nagy kísérletező hírében állt -, élete alkonyán legnagyobb  tettének Michael Faraday ?felfedezését? tartotta. Aligha lehet e szellemes kijelentésén csodálkozni: az iskolát szinte csak hírből ismerő egykori könyvkötőinas épp felfedező kedvének köszönhetően minden idők legelképesztőbb tudományos karrierjét futotta be. Megalapította az elektrokémiát, jelentősen hozzájárult az atomelmélet kifejlődéséhez, elméleti felkészületlensége dacára ? vagy talán épp emiatt ? teljesen új szemléletmódot honosított meg a fizikában, ráadásul a villamosság szinte minden törvényszerűségét felfedezve oroszlánrésze volt mai, modern világunk kialakulásában.

A Londonhoz közeli Newington Buttsban látta meg a napvilágot 1791. szeptember 22-én. Édesapja, a helyi kovács nem is álmodhatott fiai neveltetéséről, így iskolába szinte alig tudta járatni gyermekeit, emiatt Michaelnek is már tízéves korában dolgoznia kellett. A tudomány nagy szerencséjére gyenge fizikuma lévén nem lehetett kovács belőle, így elszegődött egyik rokonához, George Riebauhoz könyvkötő inasnak, ami lehetővé tette számára, hogy miközben a ronggyá olvasott kötetek borítóit újjávarázsolta, bele is olvashasson azokba a művekbe, amelyeket aligha tudhatott volna megvásárolni. Nagy szerencséjére a tudományos akadémia, a Royal Society is ebben a műhelyben javíttatta meg elhasznált könyveit. Népmesébe illő történet, hogy egy alkalommal az Encyclopaedia Britannica E betűs kötete került ily módon a kezébe, amelyet leplezetlen kíváncsisággal lapozott végig. Ebből, az elektromosság címszó áttanulmányozása közben értesült Davy híres kísérleteiről, amelyek szerint galvánáramokkal egyes vegyületek felbonthatóak. E tanulmány hatására elhatározza, hogy e modern tudománynak szenteli életét.

A véletlen a legjobb rendező: a tizenéves Faraday a könyvben felejti jegyzetének néhány oldalát, amit a munka végeztével eljuttat a jogos tulajdonoshoz. Óriási szerencséjére maga a Társaság elnöke, a nagy Davy találja meg őket, aki elképedve tapasztalja, hogy az egyes szövegrészeket mekkora leleményességgel rakta egymás mellé az ismeretlen jegyzetelő. Nem jelent nagy talányt számára, hogy megállapítsa, ki volt a feledékeny ismeretlen. Fel is keresi a kis könyvkötőt. Ekkor következik az igazi meglepetés: az elképedt egyetemi tanár, a Bonaparte Napóleon által alapított Galvani-díj kitüntetettje néhány kérdéssel meggyőződik a fiatalember felkészültségéről és nem mindennapi tehetségéről, így segédjévé fogadja. Aligha akad a tudománytörténetben hálásabb tanítvány, aki jobban kamatoztatta volna a mesterétől tanultakat: Faraday szorgalmasan látogatja Davy előadásait, laboránsi munkája mellett hamarosan komoly vegyi kísérleteket folytat, felfedezi a benzolt, neki sikerül elsőként rozsdamentes acélt előállítania, mindössze három év múltán saját szakdolgozatokat jelentet meg, majd elkészíti azt a szerkezetet, amit a villamos motor ősének tekintünk.

Üstökösszerű karrierjének első jelentős állomásaként 1824-ben ? röpke tizenegy évvel sorsdöntő találkozásuk után ? Faraday a világ legjelentősebb szellemi társasága, az angol akadémia, a Royal Society tagja lesz. Ekkor még senki sem sejti, hogy ezzel nem zárult le tudományos tevékenysége, igazi nagy felfedezéseit ezután teszi meg.

Legtermékenyebb időszaka a tizenkilencedik század harmincas éveire esik. Ekkor tisztázza az elektrokémia róla elnevezett törvényeit, igazolja, hogy a folyadékokban atomi jellegű töltések vezetik az áramot (akkor, amikor még a tudósok döntő többsége elvetette az atomok létezését), 1831-ben hozza nyilvánosságra az indukciótörvényt, amely szerint az elektromos tér változása mágneses teret hoz létre és fordítva, megalapítva az elektromágnesesség tudományát, aminek alapján a későbbiek folyamán elkészülnek az első villamos erőforrások (generátorok, alternátorok), gépek (motorok és transzformátorok), mindazok a berendezések ? a villanyborotvától a fűnyíróig, a televíziótól a mobil telefonig) amelyek nélkül ma elképzelhetetlen életünk. Elsőként ismeri fel, hogy az elektromosságot erővonalak továbbítják. Olyannyira idegen mindez a korabeli fizikusok számára., hogy minden elismerésük ellenére elvetik ezt az elméletét. Csupán egyetlen kivétel akad: James Clerk Maxwell, a klasszikus fizika betetőzője, aki nemcsak a szellemi atyjaként tisztelt Faraday mellé áll, de elméleti alapokra is helyezi az elektromágnesesség tudományát, megalkotva máig érvényes egyenleteit.

Faradaynak köszönhetően tudjuk, hogy minden anyag rendelkezik mágneses tulajdonságokkal ? még a szigetelők is ? , aminek alapvető jelentősége lesz az elektrotechnikai ipar kialakulásában, sőt a huszadik századi elektronikában is. Az 1832-től huszonhárom éven át folytatott kísérletei eredményeit Experimental Researches in Electricity című, 3340 tételt (paragrafust) tartalmazó munkájában publikálja.

Éleslátására és sajátos humorára jellemző, hogy amikor 1832-ben laboratóriumában (Faraday ekkor már a tudományos eredmények gyakorlatba ültetésére hivatott országos intézet, a Royal Institution igazgatója) meglátogatván őt az angol miniszterelnök, egy szerkezetre rácsodálkozva megkérdezi, hogy mire szolgál, kapásból válaszol: ?Fogalmam sincs, Sir, de annyi szent, hogy az ön kormánya adót vet ki rá?. Ha nem is azonnal, de igaza lett: 1880-tól adóztatják a szigetországban a villamos energia előállítását.

Tevékenységét számos kitüntetéssel, elismeréssel jutalmazták. Ezek közül az egyik legértékesebb, hogy 1844-ben bekerült a halhatatlanok társaságának nevezett Francia Akadémia tagjainak sorába. A villamosság egyik legfontosabb mértékegysége a Farad az SI-rendszerben (Systéme Internacionale) róla kapta a nevét. Méltán, hiszen korszakalkotó felfedezései mellett ő vezette be a villamosságba a legfontosabb fogalmakat: az anód, a katód, az elektród és az ion kifejezés egyaránt az ő leleményességének szüleménye.

Sokan példát vehetnének szerénységéről: nem fogadta el a Royal Society elnöki székét, mivel úgy érezte, hogy tanulatlan ember lévén nincs joga beülni a legendás Humphry Davy halála által megüresedett székbe.

A legelső és az egyik legnagyobb tudományos ismeretterjesztőt tisztelhetjük a személyében: Egy gyertya kémiai története címmel indította el azt a fiataloknak szánt előadás-sorozatot a Királyi Intézetben, amely később Karácsonyi előadások néven vált ismertté és a mai napig minden évben megtartják.

A kései utókor azzal rótta le háláját iránta, hogy 1991-től  a húsz fontos bankjegyen az ő arcképe látható.

Minden idők legnagyobb kísérleti fizikusa ? akihez talán csak Ernest Rutherford tevékenysége mérhető, hetvenhat éves korában, 1867. augusztus 25-én hunyt el.

Felfedezései korszakalkotó jelentőségén túl talán még fontosabb az új szemléletmód, amelyet meghonosított a fizikában. Ezt legjellemzőbben épp Maxwell fejezte ki:

?Faraday lelki szemeivel az egész teret átívelő erővonalakat látott ott, ahol a matematikusok távolba ható erőközpontokat láttak; Faraday közeget látott ott, ahol ők semmi mást mint távolságot láttak; Faraday a jelenségek lényegét a közegben végbemenő tényleges hatásokban kereste, míg amazok megelégedtek azzal, hogy megtalálták azt valamilyen távolba ható erőben.?

Leon Lederman Nobel-díjas fizikus szerint a zseniális felfedezés egy diákpólóra nyomtatva is elfér. Ez a meghatározás tökéletesen illik Galileo Galilei képletére a gyorsuló tárgyak által megtett útról vagy Albert Einstein tömeg-energia összefüggésére. Az viszont lélegzetelállító bravúr, hogy néhány képlettel leírható három tudományterület, a villamosság, a mágnesség és az elektromágneses tér valamennyi tulajdonsága.  Ez a nem mindennapi teljesítmény egy rövid életű skót fizikus, James Clerk Maxwell nevéhez fűződik. 

 Az egyik legősibb skót nemesi család, a Penicuik grófjainak utolsó sarja. Édesapja, John Clerk már polgárinak is nevezhető tevékenységet folytatott, ügyvédként dolgozott. James Clerk 1831. június 13.-án Edinburghban, szülei egyetlen gyermekeként látta meg a napvilágot. Származása okán és a korabeli szokásoknak megfelelően iskolába nem járt, édesanyja tanította meg a betűvetés és az alaptudományok fortélyaira.   Gyermekkorának legnagyobb tragédiája, hogy alig múlt nyolc éves, amikor elvesztette édesanyját, ettől kezdve apja az egyetlen támasza, aki szerencsére támogatja őt tudományos ambíciói megvalósításában. Ugyanis már kiskorától kezdve élénk érdeklődést mutatott a természeti jelenségek iránt, ennek megfelelően az Edinburghi Egyetemre jelentkezik, tizenhat éves, amikor felveszik. Annál is inkább, mivel két évvel korábban már egy tanulmányt jelentet meg, amelyben a matematikai függvényeket mechanikai ábrával ? spárgák segítségével ? mutatja be.

Hamarosan bebizonyítja, hogy méltó a bizalomra: tizennyolc évesen két eszmefuttatást is megjelentet a Királyi Társaság (Royal Society) lapjában, az egyik a szilárd testek rugalmasságáról, a másik a fénytörésről szól. Ekkor még aligha sejti, hogy épp a fényelmélet lesz élete legnagyobb alkotása.  A következő évben már kontinensünk talán legjelentősebb egyetemén, Cambridge-ben folytatja tanulmányait. Hamar felfigyelnek kivételes matematikai képességeire, amelyek az idő tájt egyáltalán nem jellemezték a fizikusokat. Elegendő csak a legnagyobb kísérletezőre, Michael Faradayra, az angol tudományos akadémia tagjára  utalni, aki úgy fedezte fel a villamosság, az elektrokémia és az elektromágnesesség valamennyi törvényszerűségét, hogy csupán ékes angol nyelven tudta leírni, mivel eredetileg könyvkötő volt, ennek megfelelően a tudományok királya, a matematika számára ismeretlen területet jelentett. A tudománytörténet talán legszebb mozzanata, ahogyan Maxwell felnézett a nála negyven évvel idősebb nagy kísérletezőre, miközben Faraday leplezetlenül csodálta ifjú kollégája szellemi teljesítményét. Ilyen viszonyok között természetesnek vehető, hogy huszonöt évesen már az aberdeeni egyetem rendes tanára. 1860-ban átcsábítják Londonba ahol a King´s College tanára lesz. Az itt töltött fél évtized élete legtermékenyebb időszaka. Elsőként a színes látás elméletével foglalkozik. Thomas Young azt már 1806-ban megállapította, hogy az emberi szemben kis fényerő esetén a pálcikák alakítják ki a képet, nagyobb fényerőnél a csapocskák lépnek működésbe, ezekből viszont csak háromfajta van: a piros, a kék és a zöld színre érzékeny. Ebből a felismerésből alakul ki másfél évszázaddal később ? Goldmark C. Péter jóvoltából – a színes televízió. Viszont Maxwell is végrehajtott egy nem mindennapi bravúrt: mivel feltételezte, ha három színszűrőn keresztül készít egy-egy fekete-fehér képet egy tárgyról, ezt színesként lehet reprodukálni. Emiatt rábeszélte a fényképész Thomas Suttont egy a kísérletre. Amikor diavetítővel egymásra másolták az ugyancsak piros, kék és zöld színszűrőn keresztül az egyes képeket, megkapták az eredeti színeket. 

 Ez már önmagában is kivételes szellemi teljesítmény, viszont Maxwell tovább gondolta a fizikai folyamatot: ha az elektromos és a mágneses tér változása elválaszthatatlan, akkor egymásba alakulnak. Az egyenletek pedig megmutatták: az elektromágneses térben a mágneses és az elektromos térerősség merőleges egymásra. A szerző, később csodálatosnak elnevezett egyenleteit eredetileg 1862.-ben publikálta az On Physical Lines of Force című cikkében, majd a tudományos akadémia, vagyis a Királyi Társaság tagjaival is megismertette. Faradayt teljesen lenyűgözi vele, annál is inkább, mivel minden idők legnagyobb kísérleti fizikusa egy pillanat alatt felismeri, hogy nemcsak az ő, de Gauss, Lenz és Ampére idevágó felismeréseit is magukba foglalják. A harminchárom éves ifjú tudós ezzel feljut a tudomány Olümposzára. Az igazi meglepetés pedig csak ezután következik: az egyenletekből meghatározható az elektromágneses hullámzás sebessége, ami nagyjából háromszázmillió méternek, azaz háromszázezer kilométernek  találtatik másodpercenként. Maxwell pontosan érzi, hogy ez nem lehet véletlen, így aztán 1865-ben leírja a döntő jelentőségű sorokat: ?Ez az érték közel van a fénysebességhez, ami azt mutatja, hogy erős okunk van feltételezni, hogy a fény is (beleértve a hő és egyéb sugárzásokat) egy elektromágneses hullám, ami elektromágneses mezőben terjed?.  Sejtésének igazolását már nem érte meg: hét évvel a halála után, 1886-ban bizonyította be Heinrich Hertz Maxwell zseniális feltételezésének igazságtartalmát. A nagyjelentőségű tudományos felfedezések iránti tisztelet szép példája, hogy Mexikóban bankjegyen is megjelent e két zseni, Heinrich Hertz és James Clerk Maxwell arcképe.

1865-ben döntő lépésre szánja el magát: felmondja egyetemi állását, hogy skóciai birtokára visszavonulva csak az elméleti kutatásoknak szentelje életét. Talán érzi, hogy mindössze tizennégy éve van még hátra.

Elektromágneses elmélete mellett egyik fontos felismerése, hogy bizonyítani tudta, a Holdnak amiatt nem lehet légköre, mivel a molekulák közepes sebessége nagyobb, mint a második kozmikus sebesség. Ez viszont már másik kutatási területe, a kinetikus gázelmélet terén végzett megállapításaiból következett.

Tudni érdemes, hogy a tizenkilencedik század végéig csak feltételezték a tudósok, hogy egyáltalán vannak atomok és molekulák, ezért meglehetősen nagy ellenállásba ütközött Maxwell azon elmélete, hogy a gázok nyomását és közepes energiáját abból vezesse le, hogy a légmolekulák mintegy apró golyókként ide-oda cikáznak, ütköznek egymással, egy dinamikus rendszert alkotnak. Még tizenegy évvel fiatalabb kollégáját, Ludwig  Boltzmannt, aki Maxwell elméletét továbbgondolta, is amiatt üldözték el 1900-ban a bécsi egyetemről, mivel  lehetetlenné tették Maxwell elmélete továbbfejlesztett változatának hirdetését. Pedig négy évvel korábban, 1896.-ban John Joseph Thomson megtalálta az első atomi részecskét, az elektront, ami minden kétséget kizáróan bizonyította, hogy atomok és molekulák igenis léteznek. Hamarosan beköszöntött a fizika forradalma, az új idők új dalnokai leghatásosabb fegyvereinek egyike épp a Maxwell-Boltzmann féle kinetikus gázelmélet volt. Ebből nőtt ki hamarosan a kis energiájú részecskékre érvényes Einstein-Bose eloszlás, majd az atomok és elemi részecskék legfőbb típusát, a bozonok viselkedését leíró Fermi-Dirac eloszlás, amivel a tudomány eljutott a kvantummechanika korába. Így aztán aligha csodálható, hogy Maxwell munkásságának jelentőségét a legnagyobb skót tudós századik születésnapja alkalmából maga Albert Einstein eme szavakkal méltatta: ?Maxwell munkássága a legmélyebb és leggyümölcsözőbb, amit a fizika tapasztalt Newton kora óta?.

Maxwell tudományszervezőként is maradandót alkotott: 1871-ben meghívták a cambridge-i egyetemre, hogy megszervezze a Cavendish laboratóriumot. Munkájának minőségét mutatja, hogy a későbbiek folyamán a világ legjelentősebb tudományos központjává vált: huszonkilenc Nobel-díjast adott az emberiségnek! Maxwell itt dolgozott egészen 1879. november 5.-én bekövetkezett haláláig. Mindössze negyvennyolc évet élt.

Bár megházasodott, gyermeke nem született, így utolsó volt a Penicuik grófjainak sorában.

Életrajzát egykori iskolatársa és barátja, Lewis Campbell filológiaprofesszor jelentette meg 1882-ben. De az igazi szenzációt ugyanebben az évben kiadott költeményei jelentették, ugyanis korábban a legszűkebb környezetén kívül senki sem sejtette, hogy irodalommal is foglalkozik. Összegyűjtött munkáit a Cambridge Egyetem 1890-ben adta ki. Az utókor sem feledkezett meg róla: a cgs rendszerben a mágneses fluxust róla nevezték el maxwellnek (jele: Mw), hazájában több egyetemi épület és a legnagyobb csillagászati távcső viseli a nevét, a Cavendish Laboratóriumhoz a Maxwell út vezet. Ami a legérdekesebb: a Vénuszon egyetlen olyan természeti képződmény van, ami férfi nevét viseli: a Maxwell hegység.

Mivel az általa megalkotott egyenletek a fény minden tulajdonságát leírják, sírkövére az Ótestamentum harmadik versének parafrázisa került ? ahogy Károli Gáspár számunkra magyarította – ?Ackor monda az Isten ? – az idézet további része ?légyen világosság, és lőn világosság? helyett – Maxwell négy egyenlete. Ennél nagyobb megtiszteltetés tudóst nem érhet.

A tizennyolcadik századot a fények, az ész, a filozófusok századának tartják a francia siécle des lumiéres, siécle de la raison, siécle des philosophes meghatározások nyomán. Való igaz, az ebben a korban működő francia enciklopédisták tevékenysége vezetett ahhoz a forradalomhoz, amely elvezette az európai társadalmakat modern világunkba. Eközben a természettudományok területén is történt egynéhány dolog. A villamossági kísérletek olyan szenzációszámba mentek, hogy a legszélesebb közönség érdeklődésének homlokterébe kerültek. Nem számított komolynak az a szalon, ahol az irodalmi felolvasások, élénk viták mellett nem volt jelen egy elektrikus, aki leydeni palackokból kipattanó szikrákkal, különféle villamos kisülésekkel szórakoztatta a közönséget. Sztatikus elektromosságot juttatott a hölgyek fejére, amelytől a szó szoros értelmében égnek állt a hajuk. Mindenki meg volt róla győződve, hogy ez a jövő tudománya. Azt már nem volt alkalmuk megtapasztalni, hogy mennyire igazuk volt. A villamosság másfélszáz év múltán valóban a modern társadalom alapja lett. Olyannyira, hogy jelenlegi civilizációnk teljességgel megbénulna, ha egy csapásra megszűnne az áramszolgáltatás A bűvészeken és csepűrágókon kívül komoly tudósok is foglalkoztak a villamossággal. Azok, akik e tudomány alapjait lefektették. Közülük kétségkívül a legjelentősebb Charles Augustin de Coulomb, akiről a hálás utókor a töltésmennyiség mértékegységét elnevezte.

Jómódú családban, Angoulem-ben született 1736. június 14-én. Párizsban folytatta matematikai és természettudományi tanulmányait, majd a hadseregbe lépett. Tízéves hadmérnöki tevékenysége az oka annak, hogy minden róla készült festményen egyenruhában ábrázolják. Szolgálatát Martinique szigetén töltötte, ahol az ő tervei alapján építették meg a Bourbon-erődöt. Már ebben az időben is foglakozott a villamosság kérdéseivel, de ereje nagy részét lefoglalták a műszaki feladatok. A tudomány nagy szerencséjére 1776-ban levetette az angyalbőrt. Persze nemcsak úgy egyszerűen. Ugyanis számított arra, hogy évtizedes önfeláldozó tevékenységét kitüntetéssel ismerik el. Meg is ígérték neki, csakhogy közben leváltották a minisztert, ennek következtében Coulomb hoppon maradt. Jogos felháborodását azzal fejezte ki, hogy kilépett a hadseregből. A legjobbkor: mindössze negyvenéves volt, élete teljében, így nagy energiával vethette magát a munkába. Kezdetben mágneses jelenségekkel foglalkozott, meghatározta a hő hatását a mágnes tulajdonságaira. Felismerései nem kis mértékben segítették hozzá a Francia Tudományos Akadémia pályadíjának elnyeréséhez, amelyet 1782-ben írtak ki a legjobb iránytű megszerkesztésére. Dolgozata annyira elnyerte a “halhatatlanok” tetszését, hogy beválasztották a Francia Tudományos Akadémia tagjainak sorába.  Ebben a pályamunkájában ismertette a róla elnevezett torziós mérleget is, amely egy évszázad múltán a híres-nevezetes Eötvös-inga alapjául szolgált.

Közben kiterjedt vizsgálatokat folytatott a csúszó súrlódás terén is, amelynek közvetlen gyakorlati haszna lett, hogy meghatározta, a ferde lejtőn lecsúsztatott hajót mekkora erővel lehet visszatartani. Ehhez megadta a szükséges erő minimumát is.

A nyolcvanas évek folyamán kiterjesztette kutatásait a villamos töltésekre. A részecskék közötti erőhatás megállapítására torziós mérlegét használta. Kutatásainak eredményeként meghatározta, hogy két elektromos töltés közötti erőhatás egyenesen arányos a töltések nagyságával, fordítottan arányos a közöttük levő távolság négyzetével. Ezt ma Coulomb-törvényként tartjuk számon és illik ismerni minden gimnazistának. Az elsők között vetette fel a villamosság két-folyadék elméletét, mai szóhasználattal, hogy kétfajta, vagyis pozitív és negatív elektromos töltés létezik. Ez a későbbiek folyamán nagy jelentőséggel bírt a villamossági jelenségek magyarázatában.

Felismerte, hogy az elektromos töltés eloszlása a vezetőkön független azok anyagától, valamint, hogy a vezető felületének közelében kimutatható elektrosztatikus tér arányos a vezető felületével. Ezt ma csúcspotenciálként tartja számon az elektrotechnika.

Kiterjedt tudományos tevékenysége mellett maradt ideje eredeti foglakozásának űzésére is. Pechjére. Ugyanis hadmérnöki szakértőként megbízták a bretagnei-csatornák felülvizsgálatával. A terveket csapnivalónak találta, ebbéli véleményét írásban is megfogalmazta. Ellenfelei úgy álltak rajta bosszút, hogy koholt vádakkal börtönbe záratták. Mivel bizonyítani tudta igazát, kiengedték, erre ő azonnal lemondott minden megbízatásáról. Lemondását azonban nem fogadták el, az ekkor már nemzetközi hírű tudóst újra kirendelték a csatornatervek felülvizsgálatára.

A francia forradalom kitörésekor végleg visszavonult, Blois melletti birtokán kizárólag tudományos kérdéseknek szentelte életét. Itt írta meg utolsó nagyjelentőségű munkáját, amelyben a két-folyadék elméletet kiterjesztette a mágneses jelenségekre, egyben megfogalmazta a mágneses Coulomb-törvényt. 

Sikerekben gazdag élete kétszáz évvel ezelőtt,  1806. augusztus 23-án zárult le. Párizsban hunyt el.   Tevékenységét André Maria Ampére, Michael Faraday, Gustav Kirchhof, James Clerk Maxwell, Georg Simon Ohm, Jedlik Ányos és soktucat jelentős tudós folytatta, kialakítva a villamosság modern tudományát, jelenlegi társadalmunk műszaki alapját. Az utókor Coulomb tevékenységét azzal is elismerte, hogy az 1960-tól érvényben levő nemzetközi SI (Systéme Internacional) mértékrendszerben a villamos töltés mennyiségét róla nevezte el. Egy coulomb az a töltés, amely a villamos vezetőn egy másodperc alatt halad át egy amper áramerősség mellett. Jele C, a tudós nevének kezdőbetűje.

A tudomány eredményeit olykor csak évtizedek-évszázadok múltán sikerül megvalósítani a gyakorlatban. Ez nemcsak a régi korokra érvényes, napjainkban sincs másképp. Hiába büszkélkedünk azzal, hogy a legrövidebb idő alatt minden felfedezés   napi életünk része lesz, az ipar, energetika és a környezetkímélés számára oly fontos szupravezetés felhasználása még jó ideig a jövő zenéje marad. De miről is van szó?

A villamossággal foglalkozó tudósok a tizenkilencedik század folyamán kiderítették, hogy az árammal szemben a fémvezető ellenállást tanúsít. Ennek nagyságát az iskolai tananyaggá nemesült Georg Simon Ohm német fizikus határozta meg.  Természetszerűleg ilyenkor a  huzal felmelegszik, ennek mértékét viszont angol kollégája, a fizikaórákról ugyancsak ismerős  James Prescott Joule adta meg aki meghatározta, hogy a villamos áram nagyságával négyzetesen arányos a veszteség.  Mindez a mindennapi gyakorlatban a villamos távvezetékeknél lett elsőrendűen fontos, hiszen egyáltalán nem mindegy, hogy a szállított energia mekkora hányada veszik el a vezetékek ellenállása miatt. A veszteségek csökkentésére találták fel a transzformátort – egyébként megalkotói a budapesti Ganz gyár mérnökei Bláthy Ottó Titusz, Déri Miksa és Zipernowsky Károly voltak -, amely lehetővé teszi nagyfeszültség mellett sokkal kisebb áramerősségen ugyanakkora villamos energia továbbítását, ami jó ideig megfelelő megoldást is jelentett. Csakhogy a huszadik században villamosították egész sárgolyónkat, olyan mértékűvé vált az energiaéhség, hogy már néhány százalék veszteség is jelentősnek számít. Arról nem is beszélve, hogy a több ezer kilométeres távvezetékeken elveszik az energia egyötöde. Ez pedig már százmilliárd dollárokban mérhető. Felvetődik: de jó lenne, ha nem lenne a vezetékeknek villamos ellenállása. Hiszen akkor veszteség sem lenne. Ez nem gyerekálom: van ilyen, szupravezetésnek hívják. Csak egy baj van még mindig vele: csupán nagyon kis hőmérsékleten működik. És nem is korunk agyréme, ugyanis csaknem száz évvel ezelőtt egy holland fizikus, Heike Kamerling Onnes fedezte fel.

A híres németalföldi Hanza városban, Groningenben született.1853. szeptember  21-én. Tanulmányait szülővárosában, majd Deftben és Leidenben végezte. Anyaegyetemén lett tanársegéd, majd professzor, egész munkássága is e világhírű intézményhez kötődik.

A tizenkilencedik század végén a tudósok az alacsony hőmérsékletek bűvöletében éltek. Az egyik fontos kérdés az volt, hogy van-e és mekkora a legkisebb, természetben előforduló hőmérséklet, a másik, hogy vajon hogyan viselkednek a vegyi elemek ilyen szélsőséges viszonyok között. Az előbbi kérdésre William Thomson, ismertebb nevén lord Kelvin adta meg a választ, bizonyítva, hogy a természetben van egy abszolút nulla fok, ezt az ő tiszteletére 0 ⁰K-nak nevezték el, ami hétköznapi nyelvre lefordítva -273,15 ⁰C-nak felel meg. Hamarosan az is kiderült, hogy ilyenkor az atomok egyes részeinek rezgése befagy, ennek megfelelően különleges tulajdonságokat vesznek fel.  A másik kérdésre épp a hollandus professzor próbálta megadni a választ.

Kamerling Onnes a leideni egyetemen berendezett magának egy laboratóriumot, amelyben gázokat cseppfolyósított. A legalacsonyabb hőmérsékletet 1908-ban sikerült elérnie: -268,5 ⁰C-ot, ami alig több 4 kelvinnél. Első jelentős eredménye a hélium cseppfolyósítása volt. Ez elsőként neki sikerült. A továbbiakban arra összpontosította figyelmét, hogy az egyes vegyi elemek milyen tulajdonságokat mutatnak folyékony héliumba mártva. Legnagyobb meglepetésére a higany teljes mértékben elvesztette villamos ellenállását. Kísérleti eredményeit egy merőben szokatlan elmélettel koronázta meg, amely szerint a higanyhoz hasonlóan valamennyi fém egy bizonyos, kritikus hőmérsékleten ugyancsak szupravezetővé válik, tehát a villamos áram akadálytalanul folyik benne. Hogy mekkora szenzációt keltett vele, arra a legjellemzőbb, hogy két évvel nyilvánosságra hozatala után, 1913-ban megkapta érte a fizikai Nobel-díjat. Hamarosan az is kiderült, hogy a svéd akadémia által kijelölt bizottság nagyon is helyesen döntött: sorban sikerült a legtöbb fém szupravezetését bizonyítani, sőt ötvözetekre is kiterjeszteni Kamerling Onnes elméletének helyességét.  Persze ezzel a kérdés korántsem zárult le. Húsz év múltán, Meissner és Aschenfeld bebizonyították, hogy amiatt oly akadálytalan az áram, mivel szupravezető állapotban a mágnesezhető anyagok (ferromágnesek) nem mágnessé (diamágnessé ) válnak, mivel kiszorítják a villamos vezető belsejéből a mágneses teret. Ettől a fő kérdés még mindig megválaszolatlan maradt: mitől az akadálytalan villamos áram? Erre végül J. Bardeen, L..M. Cooper és J.R. Schriever adta meg 1956-ban a választ, a nevük kezdőbetűiből alkotott BCS elméletben, amely szerint a negatív töltésű elektronok az abszolút nulla fok közelében nem taszítják egymást, épp ellenkezőleg, párokba rendeződve fegyelmezetten továbbítják a villamos áramot. Elméletükért 1972-ben Nobel-díjjal tüntették ki őket.  Hogy milyen példátlanul elegáns a magyarázatuk, arra a legjobb példa, hogy napjainkig mindössze John Bardeen szerzett két fizikai Nobel-díjat. Az előzőt a tranzisztor 1948-as felfedezéséért kapta, a véletlen folytán épp 1956-ban.  A szupravezetés elméletének teljes diadalát Heike Kamerling Onnes már nem érte meg: 1926. február 21-én Leidenben elhunyt. A gyakorlati alkalmazás terén pillanatnyilag felemás helyzet uralkodik: a folyékony hélium előállítása nagy költségeket kíván, emiatt csak kísérleti körülmények között használják. A legnagyobb szupravezető áramkörök jelenleg a részecskegyorsítókban vannak. Az európai, berni CERN és az amerikai, bataviai  Fermilab kutatói egyaránt szupravezető elektromágnesekkel dolgoznak, amelyekkel a részecskegyorsító ütközési energiáját az eredeti teljesítmény ötszörösére sikerült emelni. A mindennapi gyakorlatban akkor tudnak majd elterjedni, ha sokkal magasabb hőmérsékleten is sikerül az ellenállás nélküli villamos vezetést biztosítani. Bíztató kísérletek már vannak: egyes fémkerámiák már 100 ⁰K-on is szupravezetők, csakhogy még ez is  -170 ⁰C-ot jelent. A jövőt nagyon nehéz megjósolni, mivel a hő emelkedésével az atomok egyre nagyobb kilengést végeznek a kristályrácsban, így kétséges, hogy szobahőmérsékleten valaha is sikerül a szupravezetést megvalósítani. Ez viszont mit sem von le Heike Kamerling Onnes zsenialitásából, aki egyetlen fém vizsgálatával általánosan érvényes  törvényszerűséget fedezett fel.