Cavendishova laboratoř předstihla svou dobu

Cesty k novým vědeckým objevům a technickým vynálezům, posouvajícím hranice lidského poznání a odhalujícím nové přírodní zákony a způsoby jejich využívání, vymezilo mnoho generací osobností působících často anonymně. Tomu se zcela vymyká historie unikátní výzkumné instituce nazvané Cavendishova laboratoř v Cambridge. Všeobecně rozšířeným omylem je, že tuto světovou metropoli přírodních věd založil Henry Cavendish, avšak největší zásluhu na jejím vybudování před 145 lety má James Maxwell.

Na proslulé anglické univerzitě v Cambridge byla v roce 1871 zřízena katedra experimentální fyziky. Do té doby zde byl pouze ústav přírodní filozofie zahrnující matematiku, fyziku a chemii. K nové katedře patřilo vědecké pracoviště nazvané v roce1874 Cavendishova laboratoř (Cavendish Laboratory Cambridge). V jejím čele by tehdejší vedení univerzity rádo vidělo proslulého Williama Thomsona – lorda Kelvina, ale ten odmítl opustit svůj profesorský post na univerzitě v Glasgow. Uchazečem se proto stal tvůrce matematického modelu teorie elektromagnetického pole, a podle pozdějšího hodnocení největší postava teoretické fyziky mezi Newtonem a Einsteinem, J. C. Maxwell (1831-1879). Po odchodu z londýnské univerzity Maxwell působil v Cambridge pouze externě, nicméně budování nové laboratoře vlastního projektu se rozhodl věnovat všechny síly. Stal se tak jejím prvním ředitelem a tato funkce se dodnes označuje jako „Cavendish Professor“. Když na výstavbu nestačily peníze z dotace jednoho z Cavendishových příbuzných, Maxwell sám část nákladů i financoval.

Podivín Cavendish

Na rozdíl od obecně rozšířeného omylu byla Cavendishova laboratoř jako světové středisko experimentální fyziky a dalších přírodovědných oborů ve skutečnosti založena až 61 let po smrti mimořádně bohatého aristokrata sira Henryho Cavendishe (1731-1810). Bankovní účet soukromého badatele a neuvěřitelného podivína ve výši asi milion liber šterlinků byl ve své době (cena honosného domu se pohybovala okolo dvou tisíc liber šterlinků) největší vloženou částkou u Anglické národní banky. Lord Cavendish po sobě zanechal nejen velké bohatství, ale také stovky nepublikovaných rukopisů (o svých soukromých pokusech si vedl pečlivé záznamy). Ačkoliv vlastně celý život zasvětil vědě, řadu svých objevů nezveřejnil. Za celý život napsal jen asi 20 článků a většina jeho prací byla vydána tiskem až v roce 1921, tedy po více než 100 letech od autorovy smrti. Dosud zbývá několik velkých lodních kufrů plných nejrůznějších rukopisů, poznámek a popisů přístrojů, jejichž funkce není zatím jasná.

„Pryč! Nechte mě dělat vědu!“ – tak údajně Cavendish (ne)přijímal návštěvy

Tento výstřední učenec odmítal jakékoliv úřady, žil v ústraní a zcela se vyhýbal společenskému životu, vyjma odborných diskuzí s několika přáteli. Protože se nesmířil s nutností složit zkoušky z náboženství k úspěšnému ukončení studia na univerzitě v Cambridgi, odešel bez titulu. Přesto byl ve 29 letech zvolen členem britské Královské společnosti. Traduje se, že nosil stále jeden staromódní oblek. Existuje také pouze jediný jeho portrét, pořízený potají. Choval naprostý odpor k ženám, v jejichž přítomnosti prý vydával pištivé zvuky; aby se vyhnul své hospodyni, objednával si jídlo písemně a z domova odcházel po zvláštním schodišti. Při vstupu do místnosti „preventivně“ kvičel, což mělo být signálem k odchodu přítomných dam. Není nutné dodávat, že se nikdy neoženil.

Předešel mnoho vědců

Ačkoliv svoje miliony nezanechal vědě, zůstalo jméno Cavendish svázáno s vynikajícími vědeckými úspěchy a sama laboratoř byla a zůstává spojována s Cavendishem samým. Když se totiž Maxwell na konci kariéry věnoval uspořádání Cavendishovy pozůstalosti, s překvapením nalezl v téměř sto let starých záznamech mnoho dosud neznámých význačných objevů z oblasti nauky o elektřině a magnetismu, které byly – nezávisle – později znovuodhaleny dalšími učenci. Coulombův zákon určil 13 let před Coulombem a Ohmův zákon dokonce 45 let před Ohmem. Zavedl pojem kapacity, objevil vliv prostředí na kapacitu, dokázal, že uvnitř duté vodivé koule je elektrické pole nulové, předpokládal existenci elektromagnetického pole řadu let před Faradayem aj. Významné objevy učinil při studiu různých prvků a sloučenin. Čestné místo zde zaujímá jeho objev vodíku v roce 1766 či popis složení vody. Bývá nazýván také „otcem pneumatické chemie“ (zkoumání vlastností plynů). V roce 1798 uskutečnil to, co později vešlo ve známost jako „Cavendishův experiment“, při kterém stanovil ze změn rovnováhy vahadla na důmyslném přístroji vlastní konstrukce velikost gravitační konstanty – jedné z nejzákladnějších fyzikálních veličin – a vypočítal průměrnou hustotu (zjištěná hodnota 5,5 g/cm³ se liší pouze o jedno procento od současného údaje) a hmotnost Země. Dodnes navštěvují rodiče a učitelé s dětmi zahradu s budovou, ve které Cavendish „zvážil svět“.

Cavendishova laboratoř plodila nobelisty

Po Maxwellovi pokračovali ve funkci ředitele Cavendishovy laboratoře přední fyzici a chemici světové proslulosti, většinou nositelé Nobelových cen: sir J. W. Strutt, baron Rayleigh, sir J. J. Thomson, E. Rutherford, F. W. Aston a další. Nejvyššího vědeckého uznání – udělení Nobelovy ceny – se také dostalo poměrně velkému počtu dalších učenců, kteří v laboratoři trvale pracovali nebo zde působili alespoň dočasně; uveďme například W. H. Bragga, Ch. G. Barkla, N. Bohra, Ch. T. R. Wilsona, G. P. Thomsona, J. D. Cockrofta, E. T. S. Waltona, P. M. S. Blacketta, C. F. Powela,, J. C. Kendrewa, F. M. Perutze, M. Ryleho aj. Žádné další pracoviště na světě nedokázalo dosáhnout takových výsledků.

Vědě naprosto oddaný lord Cavendish si stanovil ty nejpřísnější normy výzkumné práce. Všechny experimenty prováděl sám ve svém sídle Clapham Common na předměstí Londýna. S laboratoří nesoucí jeho jméno a s její trvalou úrovní by byl určitě spokojen.