| František Josef Gerstner | |
|---|---|
_(cropped).jpg) František Josef Gerstner, portrét od Johanna Nepomuka Passiniho, 1833 | |
| Rodné jméno | Franz Josef Gerstner |
| Narození | 22. února1756 Chomutov České království  České království |
| Úmrtí | 25. června1832 (ve věku 76 let) Mladějov Rakouské císařství  Rakouské císařství |
| Místo pohřbení | hřbitov Mladějov (50°29′ s. š.,15°14′4″ v. d.) |
| Alma mater | Karlo-Ferdinandova univerzita |
| Povolání | fyzik,matematik,astronom, stavební inženýr, železniční inženýr aučitel |
| Zaměstnavatelé | Vienna Observatory (1781–1784) meteorologická stanice Praha Klementinum (1784–1788) Univerzita Karlova (1788–1806) České vysoké učení technické v Praze (1806–1832) |
| Titul | Dr. Phil. |
| Ocenění | Císařský rakouský řád Leopoldův |
| Děti | synFrantišek Antonín Gerstner |
 multimediální obsah na Commons | |
| Některá data mohou pocházet zdatové položky. | |
František Josef Gerstner (německyFranz Joseph Gerstner, od roku 1810Ritter von Gerstner –rytíř Gerstner;22. února1756Chomutov[1] –25. června1832Mladějov[2]) bylmatematik,fyzik a inženýr.[3] Roku 1806 založilKrálovské české stavovské technické učiliště v Praze, předchůdce dnešníhoČeského vysokého učení technického (ČVUT). Navrhl výstavbukoněspřežné dráhy z Českých Budějovic do Lince.[3]
František Josef Gerstner se narodil 22. února 1756 v Chomutově do německé rodiny mistra řemenáře Johanna Floriana Gerstnera (1730-1783) a Anny Marie Elisabeth rozené Englert.[4] Jeho mateřštinou byla němčina. Navštěvoval hlavní chomutovskou školu, kde si oblíbil matematiku. Jednou při hodině opravil chybu svého učitele matematiky a ten mu zakázal navštěvovat jeho hodiny.[5] Proto mu jeho otec zařídil hodiny matematiky u příbuzného venkovského faráře. Ve studiu pokračoval v letech 1765-1772 na jezuitském gymnáziu v Chomutově, které vedl prefektIgnác Cornova.[3]
V roce 1772 nastoupil naKarlo-Ferdinandovu univerzitu vPraze. Na Filozofické fakultě studoval elementárnímatematiku uStanislava Vydry, vyšší matematiku uJana Tesánka aastronomii uJosepha Steplinga.[3] Kromě přírodních věd se věnoval také studiu theologie, klasické řečtiny a hebrejštiny.[5] V roce1776 vykonal Gerstner veřejnou zkoušku z astronomie a v roce 1777 z první knihyPhilosophiae Naturalis Principia MathematicaIsaaca Newtona. Během studií si přivydělával hrou na varhany v kostele sv. Kajetána na Malé Straně.[5] Za stravu a ubytování také doučoval chovance z kláštera svatéhoBartoloměje. Po studiích na filozofické fakultě v roce 1777 krátce navštěvoval i přednášky na Inženýrské škole založené v Praze roku 1718.[6] Učila se na ní geometrie, fortifikace a mechanika tak, aby si žáci osvojili "vyměřování země, zakládání pevností, též splavů, jakož i řízení útoku na pevnost."[3] Poté pracoval tři roky u Dvorské komise pro vyvazování z roboty jako geometr při vyměřování lesů a pozemků.
V roce1781 odešel doVídně, aby studoval medicínu, botaniku a chemii. Těchto studií brzy zanechal, protože získal působiště v univerzitníastronomické observatoři veWähringu u Vídně. Zde se pod vlivemMaximiliana Hella rozhodl se naplno věnovat matematice aastronomii.[5] Roku1784 získal místo adjunkta u profesoraAntonína Strnada na univerzitní hvězdárně v Klementinu v Praze. V roce1785 publikoval Gerstner astronomickou práci, ve které opravilzeměpisnou délku řady významnýchevropských měst. K výpočtu zeměpisné délky použil metodu zatmění Slunce, kterou sám zjednodušil a urychlil (místo 36 záznamů stačilo pouhých 9).[7]Jérôme Lalande aJohann Elert Bode tuto novou metodu velmi chválili a uváděli ve svých článcích. Jako uznání za jeho práci jejKrálovská česká společnost nauk jmenovala řádným členem. I další Gerstnerovy výsledky v astronomii mu zjednaly vážnost v evropských vědeckých kruzích.
Když v roce1787 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 roce1788–1789 byl pověřen suplováním vyšší matematiky na univerzitě a 4. prosince 1789 byl jmenován řádným profesorem s platem 1000 zlatých.[5] Ve svých přednáškách se přitom neomezoval pouze na vyšší analýzu a astronomii, ale věnoval se imechanice ahydraulice.
V roce1795 byl Gerstner povolán jako přísedící studijní dvorské komise ve Vídni, kde se mimořádným způsobem podílel na reorganizaci rakouského technického školství. Roku1798 navrhl přetvoření pražské Inženýrské stavovské školy napolytechniku. Inspirací mu byla nedávno založenáÉcole polytechnique vPaříži. 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[8]!“ Škola byla založena dekretem císařeFrantiška I. ze dne 14. března 1803. NovéKrálovské české stavovské technické učiliště v Praze(Königliche böhmische ständische technische Lehranstalt zu Prag) bylo slavnostně otevřeno 10. listopadu roku 1806 ve svatováclavském semináři v Praze. Gerstner byl zvolen jeho prvním ředitelem a současně profesorem mechaniky a hydrauliky.[3] Byl kladen důraz, aby inženýrské nauky byly úzce spojeny s matematikou a exaktními vědami.
Od roku 1805 byl řádným členemc. k. vlastenecko-hospodářské společnosti.[9]
V roce1807 se mu podařilo pro školu získat první Wattůvparní stroj vRakousku. Kromě toho stále přednášel vyšší matematiku na Univerzitě (až do zhoršení svého zdravotního stavu v roce1823). V roce1830 předal Gerstner své přednášky z mechaniky a hydrauliky svému synoviFrantišku Antonínovi Gerstnerovi. V roce1832 byl Gerstner penzionován, ale byly mu ponechány veškeré jeho příjmy.
V roce 1807 byl zvolen vědeckým ředitelem České hydrotechnické privátní společnosti, pro kterou měl spolu se stavebním radou Pakassym vypracoval projekt stavby vodního kanálu meziVltavou aDunajem (zČeských Budějovic přesVyšší Brod doLince). Nejprve zhodnotili starší návrhy.Albrecht z Valdštejna navrhoval v roce 1626 propojit Vltavu s řekouGroße Mühl. L. Vogemont v roce 1706 navrhl hned několik variant, např. spojeníLužnice s řekouKamp. V 18. století bylo podáno více návrhů od různých projektantů, ale všechny se ukázaly ve své době nerealizovatelné.[10] Gerstner v návrhu hodnotil nejenom vodní, ale i železniční a silniční variantu. Celý region výškově proměřil metodou opakovaného měřeníatmosférického tlaku. Díky tomu zjistil, že k překonání tak velkých výškových rozdílů po vodní hladině by bylo kvůli výstavbě velkého množství zdymadel drahé a náročné na obsluhu. Navíc doprava se dřevem by byla pomalá a nemohla by probíhat v zimních měsících. Jako kritérium pro srovnání mezi silniční a železniční dopravou zvolil valivý odpor kol. Vyvodil, že síla potřebná k překonání tření bude menší na tvrdé rovné ploše (železniční koleji), než na silnici; navíc je nutné volit kola s co největším průměrem.
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 amíle na provoz po vodě pomocí vztahu:, kde je hmotnost přepravovaného zboží za rok, zúročení vloženého kapitálu a náklady na 1 míli kanálu, náklady na koně a obsluhu, s indexem bychom měli vztah pro dopravu po železnici. Aby mohl určit mezní hmotnost, porovnal výraz pro náklady po vodě s výrazem pro železnici a získal výraz. 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. Gerstner svůj projekt představil na valném shromáždění členů společnosti 31. března 1808. Počítal se splavněním Vltavy doVyššího Brodu. Odtud byla do Mauthausenu navržena železnice. Přestože byl projekt schválen, jeho realizaci zabránila finanční krize způsobenáNapoleonskými válkami.[3]
Myšlenka železničního spojení Českých Budějovic a Lince byla obnovena až roku 1820. František Josef Gerstner předal práci na projektu svému synoviFrantišku Antonínu Gerstnerovi. Ten vypracoval definitivní projekt jednokolejné tratikoněspřežné železnice spojující České Budějovice a Linec o délce 129 km. Vlastní výstavba byla zahájena 25. července 1825 pod vedenímFrantiška Antonína Gerstnera.[3]
V roce1831 vydal Gerstner své proslulé díloHandbuch der Mechanik ve třech svazcích, které získalo 1400 předplatitelů, mezi nimiž nacházíme i císařeFrantiška 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 práciTeorie vln (Theorie der Wellen) 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 zvanécykloida.[11] Tyto vlny byly ve světové fyzikální literatuře pojmenovány jako Gerstnerovy trochoidální vlny.
Spolu sestraubinským rodákem Leonhardem Gruberem sestrojili roku 1786 přesný barometr, který podle slovBolzana ukazoval každou změnu v specifické váze vzduchu až na jednu stotisícinu.[5][12] Pomocí tohoto přístroje pak provedli vKrkonoších řadu přesných barometrických měření k určení nadmořských výšek. Společně s Dr. Gruberem těž roku 1788 vypracovali pro Učenou společnost posudek k Churchmannově výkladu výchylek magnetické střelky.
Ve svých pracích velmi často hledal praktické využití. Zabýval se otázkami převodů u hnacíchsoukolí, pohonuvodních kol, fyzikálními vlastnostmiželeza s ohledem na stavbu železných mostů. Působil navíc jako poradce pro stavbu mostů a nejenom průmyslové podniky jej žádaly o radu v technických záležitostech. Navrhl novou konstrukci hydrometrickéhokyvadla[13], 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.
Gerstner byl dvakrát ženat. Roku 1792 se oženil s Gabrielou z Mayersbachu († 1808), dcerou Marie roz. von Ehrenberg a rytíře Moritze von Mayersbach, lékaře a děkana lékařské fakulty Pražské univerzity.[14] Spolu měli devět dětí včetně synaFrantiška Antonína Gerstnera (1796-1840). Roku 1809 se oženil s Marií Starkovou († 1821).[5]
Posledních čtrnáct dní svého života strávil na statku u své dcery Gabriely a zetě Josefa Augustina Pabstmanna vMladějově uJičína. Zemřel 25. června 1832 v Mladějově kde byl i pohřben.[2] Na jeho náhrobku 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.“).[3]
V letech 1802 až 1803 byl zvolen předsedouKrálovské české společnosti nauk.
Roku 1808 mu byl udělenLeopoldův řád (řád je vidět na portrétu).
Roku 1810 byl povýšen do rytířského stavu (diplom z roku 1811).[p 1]
Roku1811 byl císařem jmenován ředitelem vodních staveb vČechách, se zvláštním služným ve výši 2000 zlatých.
Roku1813 jejKateřina Pavlovna doporučila svému bratru caroviAlexandru I. k vyznamenání, a to spolu sGoethem,Wielandem aWolfem.
Obrázky, zvuky či videa k tématuFrantišek Josef Gerstner na Wikimedia Commons