Sto let fyzikálně-chemického výzkumu v Berlíně-Dahlemu:

110

Historie fyziky

Sto let fyzikálně-chemického výzkumu v Berlíně-Dahlemu: Ústav Fritze Habera v letech 1911–2011 Břetislav Friedrich1, Dieter Hoffmann2 1

2

Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft, Faradayweg 4-6, D-14195 Berlin, Německo Max-Planck-Institut für Wissenschaftsgeschichte, Boltzmannstraße 24, D-14195 Berlin, Německo

Článek podává nástin institucionální a vědecké historie Ústavu Fritze Habera Společnosti Maxe Plancka od jeho založení po současnost. V devíti chronologicky řazených částech článek popisuje vznik Společnosti císaře Viléma v roce 1911, na kterou Společnost Maxe Plancka v roce 1948 navázala, Haberův ústav v období první světové války, dobu rozkvětu ústavu za Výmarské republiky, osudy ústavu za nacismu, období nedostatku a nejistoty bezprostředně po druhé světové válce, pokusy najít nosné zaměření ústavu v rozděleném Německu a Berlíně, reformu ústavu v roce 1969 a nový začátek v roce 1981, kdy se ústav stal mezinárodním centrem vědy o površích a heterogenní katalýzy, jakož i současnou éru. Jedna část článku je vyhrazena pro stručnou kroniku osudu významných vědců z Haberova ústavu, kteří později působili v Čechách.

Úvod Ústav císaře Viléma pro fyzikální chemii a elektrochemii (Kaiser-Wilhelm-Institut für Physikalische Chemie und Elektrochemie, KWI PChE) byl založen v roce 1911 jako jeden ze dvou prvních ústavů Společnosti císaře Viléma (Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft, KWG). Ústav Fritze Habera Společnosti Maxe Plancka (Fritz-

-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft, FHI MPG), na nějž byl původní ústav v letech 1952–1953 přejmenován a přeorganizován, má tak nejen nadmíru bohatou tradici, ale patří též k nejvybranějším ústavům MPG, s nejvyšším počtem laureátů Nobelovy ceny, kteří kdy v jakém ústavu MPG působili či působí. Jsou mezi nimi Fritz Haber, zakládající ředitel

Rok udělení, afiliace v době udělení

Místo provedení práce vyznamenané Nobelovou cenou

Doba v KWI-PChE/ FHI-MPG

Funkce

1914, Frankfurt (KSU)

Mnichov (LMU)

1951–1959

ředitel

1918, Berlín (PChE)

Karlsruhe (THK)

1911–1933

zakládající ředitel

1924, Göttingen (GAU)

Berlín (FWU)

1918–1920

vedoucí oddělení

1927, Mnichov (LMU)

Freiburk (ALU), Mnichov (LMU)

1917–1918

Eugene Wigner (1902–1995)

1963, Princeton

Berlín (PChE, THCh), Princeton

1923–1932

Ernst Ruska (1906–1988)

1986, Berlín (FHI)

Berlín (THCh, Siemens, FHI)

1949–1974

Gerhard Ertl (*1936)

2007, Berlín (FHI)

Mnichov (LMU), Berlín (FHI)

1986–2004

Jméno Max von Laue (1879–1960) Fritz Haber (1868–1934) James Franck (1882–1964) Heinrich Wieland (1877–1957)

ALU – Albrecht-Ludwig-Universität Freiburg FWU/HU – Friedrich-Wilhelms-Universität/Humboldt-Universität zu Berlin GAU – Georg-August-Universität Göttingen KWI-PChE/FHI-MPG – KWI für Physikalische Chemie und Elektrochemie/Fritz-Haber-Institut der MPG

vědecký pracovník, důstojník armády Ph.D. student (školitel: Michael Polanyi), vědecký pracovník ředitel (pod)ústavu elektronové mikroskopie ředitel

KSU – Königliche Stiftungs-Universität LMU – Ludwig-Maximilans-Universität München THCh/TUB – Technische Hochschule Charlottenburg/Technische Universität Berlin THK – Technische Hochschule Karlsruhe

Tab. 1 Laureáti Nobelovy ceny, kteří dlouhodobě působili v Ústavu císaře Viléma pro fyzikální chemii a elektrochemii nebo později v Ústavu Fritze Habera Společnosti Maxe Plancka.

http://cscasfyz.fzu.cz

č. 2 ústavu; pozdější ředitelé Max von Laue, Ernst Ruska a Gerhard Ertl, jakož i vědci, kteří v ústavu působili v menších kapacitách – James Franck, Eugene Wigner a Heinrich Wieland (viz tabulka 1). V ústavu též pracovali významní fyzikální chemici Jan (Johann) Böhm a Hans Zocher, kteří byli ve 30. letech povoláni na německé vysoké školy do Prahy, jakož i Otto Kratky, který do Prahy přišel v roce 1943. Ústav nebyl jen výzkumným střediskem ojedinělé kvality, ale také aktivním účastníkem historického dění ve „století extrémů“, jak někteří historici nazývají 20. století. Ústav sehrál centrální roli při vývoji a dokonce i nasazení chemických zbraní za první světové války; za Třetí říše byl zvláště silně postižen nacistickou rasovou politikou a přeměněn ve „Vzorný národně-socialistický podnik“; a konečně za studené války

Čs. čas. fyz. 62 (2012)

111

Obr. 2 Fyzikálně-technický říšský ústav (Physikalisch-Technische Reichsanstalt) v BerlíněCharlottenburgu, okolo 1890.

the Fritz Haber Institute of the Max Planck Society 1911–2011“ [1], který zachycuje stoleté dějiny ústavu od jeho prehistorie až po současnost v kontextu společenského a politického dění, jež se na chodu ústavu podepsalo. Při psaní dějin ústavu jsme si často vzpomněli na výrok doyena moderní historie vědy Geralda Holtona, který pravil: „[The] science research project of today is the temporary culmination of a very long, hard- fought struggle by a largely invisible community of our ancestors. Each of us may be standing on the shoulders of giants; more often we stand on the graves of our predecessors.“ [2] V určitých obdobích historie ústavu byly tyto zápasy nejen intelektuální, ale také politické, a jejich důsledky fatální. Cílem našeho historického projektu bylo zdůraznit vědecké i politické zápasy minulosti a uctít památku těch, kteří v nich vytrvali.

Založení ústavu

Obr. 1 Slavnostní shromáždění v aule berlínské univerzity (Friedrich-Wilhelms-Universität) v den jejího 100. výročí založení 11. října 1910. Na tomto místě a při této příležitosti císař Vilém vyhlásil plán založit vědeckou společnost „pod [jeho] ochranou a jménem“.

Když byl ústav v roce 1911 založen, stal se tak třetí v sérii institucionálních inovací vzešlých z Pruska v průběhu „dlouhého 19. století“ – po berlínské univerzitě (Friedrich-Wilhelms-Universität, založené v roce 1810, obr. 1) a Ríšském fyzikálně-technickém ústavu (Physikalisch-Technische Reichsanstalt, PTR, založeném v Berlíně-Charlottenburgu v roce 1887, obr. 2). Ač je

musel ústav bojovat o svou existenci v prekérní poloze na „ostrově snů v rudém moři,“ jak dobový vtip charakterizoval Západní Berlín. Dramatické historické změny, které zřídka zůstaly bez vlivu na chod ústavu, spolu s rozmanitostí osobností vědců, kteří v ústavu pracovali, vysvětlují neobyčejnou šířku výzkumného záběru ústavu. Ta sahala od fyzikální chemie a chemické fyziky přes koloidní chemii a elektronovou mikroskopii až po kvantovou fyziku a nelineární dynamiku. Záběr ústavu se také odrážel v šířce ústavem organizovaných dahlemských kolokvií, která, poněkud obrazně řečeno, pojednávala témata od „blechy až po atom helia“. Složitá vědecká a institucionální historie ústavu byla nedávno zmapována čtveřicí autorů – Jeremiahem Jamesem, Thomasem Steinhauserem, Dieterem Hoffmannem a Břetislavem Friedrichem –, kteří se při své práci opírali zejména o dostupnou archivní dokumentaci, vědecké práce vzešlé z ústavu, jakož i o rozhovory s pamětníky. Výsledkem je svazek „One hundred years at the intersection of chemistry and physics:

Obr. 3 Císař Vilém II. na cestě ke slavnostnímu otevření Ústavu císaře Viléma pro fyzikální chemii a elektrochemii a sousedního Ústavu císaře Viléma pro chemii v Berlíně-Dahlemu dne 23. října 1912. Za císařem kráčejí prezident Společnosti císaře Viléma Adolf von Harnack, člen představenstva Společnosti chemik Emil Fischer a ředitel Ústavu císaře Viléma pro fyzikální chemii a elektrochemii Fritz Haber. Společnost a Ústav byly založeny 28. října 1911.


112

Historie fyziky

Obr. 4 Za necelý rok vybudovaný kampus Ústavu císaře Viléma pro fyzikální chemii a elektrochemii. Nalevo tzv. „fabrika“, uprostřed hlavní budova, napravo vila ředitele ústavu. Snímek z roku 1913 ilustruje, do jaké míry tehdy byla hohenzollernská doména Dahlem pastvinami a poli. To se v následujících letech, kdy vznikla zhruba desítka dalších ústavů Společnosti císaře Viléma, rychle změnilo, zejména díky rezidenční čtvrti, která ústavy Společnosti obklopila a patří dodnes k nejžádanějším místům k bydlení v Německu.

původ těchto institucí pruský či berlínský, jejich význam a dopad byl a je celosvětový. Jak berlínská univerzita založená na principu jednoty výuky a výzkumu formulovaného Wilhelmem von Humboldtem, tak i první metrologická instituce PTR byly zbytku světa uznávaným vzorem. Např. zakladatelé National Bureau of Standards v Americe v roce 1900 se k PTR hrdě hlásili [3], nemluvě o principu jednoty výuky a výzkumu, který si čelné americké univerzity ve 20. století osvojily a přisvojily. KWG/MPG ale na Západě ve velkém měřítku kopírována nebyla. Její nejbližší a asi nejstarší obdobou byly Sovětská akademie věd (založená v roce 1925) a do určité míry japonský RIKEN (založený v roce 1917). Pro KWG/MPG je přitom charakteristické, že shromažďuje výkvět badatelů země; osvobozuje je od rutinních úkolů akademického života (jako je opravování domácích úkolů studentů či vůbec přespřílišného vyučování); zaručuje dlouhodobé financování badatelského výzkumu, přičemž financováni jsou badatelé a nikoli projekty. Značná a nikoli náhodná podobnost též existovala mezi Haberovým ústa-

Obr. 5 Bankéř, podnikatel a filantrop Leopold Koppel (1854–1933) na obraze Davida Vandermeulena. Jeho v Drážďanech založená investiční banka Koppel & Co. financovala Koppelovu Auergesellschaft, jednu z vůdčích firem, které se na přelomu století podílely na zavádění pouličního osvětlení ve vznikajících velkoměstech. Svou rozsáhlou filantropickou činnost zahájil založením Koppelovy nadace v roce 1905, která mj. financovala výměnné návštěvy profesorů amerických univerzit v Německu, jakož i Einsteinovu profesuru na Pruské akademii věd a poskytovala podstatné finanční prostředky Společnosti císaře Viléma.


vem a Ústavem Daniela Sieffa (nyní Weizmannovým ústavem), který Chaim Weizmann budoval ve třicátých letech v palestinském Rehovotu dílem podle vzoru ústavu Haberova, tak jak jej poznal během své návštěvy v Dahlemu [4]. Založení KWG obecně a KWI PChE zvláště (obr. 3) bylo odpovědí na obavy mnohých prominentních vědců i politiků počátku 20. století, že by německá věda a technika mohla ztratit své výsostné postavení – zejména vůči rychle se rozvíjející vědě a technice ve Spojených státech, jakož i v jiných evropských zemích, hlavně ve Francii a Británii [5]. Ze zpětného pohledu je zřejmé, že KWG byla odpovědí úspěšnou: v desetiletích, jež následovala po jejím založení, se KWG stala vůdčí badatelskou institucí ve světovém měřítku. KWI PChE rozvíjel fyzikální chemii, což byla v době založení ústavu nová disciplína (na rozdíl např. od organické chemie), k jejímuž institucionálnímu zakotvení došlo až po založení časopisu Zeitschrift für Physika-

Obr. 6 Fritz Haber (1868–1934) ve své laboratoři na Technické vysoké škole v Karlsruhe, kde v letech 1906–1909 vypracoval metodu přímé syntézy čpavku z dusíku a vodíku, která se stala základem tzv. Haberova-Boschova procesu průmyslové výroby čpavku. Důležitost Haberova objevu pro zemědělství a výživu lidstva dokládá fakt, že zhruba 40 % dusíku v našem těle prošlo Haberovým-Boschovým procesem.

lische Chemie v roce 1887 průkopníky a zakládajícími otci fyzikální chemie Wilhelmem Ostwaldem a Jacobem van’t Hoffem. KWI PChE (obr. 4) měl od počátku k dispozici lepší prostředky a vybavení než většina německých univerzit a stal se rychle světovým centrem ve svém oboru, zejména díky „čistému“ základnímu výzkumu, který dosáhl svého prvního vrcholu v období Výmarské republiky. Ač KWG měla být financována s většinovou účastí státu (ta měla zaručit nezávislost výzkumu na „zvláštních zájmech“ soukromých sponzorů), založení KWI PChE bylo umožněno finančním darem Leopolda Koppela [6] (obr. 5), jednoho z nejzámožnějších podnikatelů a filantropů své doby. Koppel nabídl svůj finanční dar za podmínky, že zakládajícím ředitelem ústavu se stane Fritz Haber (obr. 6), v té době již světově pro-

č. 2 slulý objevitel katalytické syntézy čpavku z elementů dusíku a vodíku. Koppel Habera osobně znal jako konzultanta své firmy Auergesellschaft a patřičnost ustavení Habera ředitelem nového ústavu si nechal schválit švédským fyzikálním chemikem, laureátem Nobelovy ceny Svantem Arrheniem. Císař Vilém II. ústavu (a rozrůstající se KWG) propůjčil – kromě svého jména – pozemky v jihoberlínském Dahlemu, který byl dědičným lénem Hohenzollernů. Fritz Haber vedl KWI PChE od jeho počátků až do své rezignace v roce 1933 na protest proti nacistické rasové politice a odchodu z Německa [7]. Haberovým proklamovaným cílem bylo vytvořit ústav moderní fyzikální chemie, se záběrem od klasických témat, jako je elektrochemie, přes reakční kinetiku a koloidní chemii až po aspekty rodící se kvantové fyziky. Haber se v tomto ohledu podobal svým vrstevníkům Waltherovi Nernstovi a Gilbertovi N. Lewisovi, jejichž práce napomohla k přechodu od klasické fyzikální chemie k chemické fyzice. Fyzikální chemie měla v Berlíně ještě před Haberovým příchodem silné zastoupení v osobě Jacoba van’t Hoffa, prvního laureáta Nobelovy ceny za chemii (1901), který v Berlíně působil od roku 1895 a cenu obdržel za práce v chemické kinetice a termodynamice. Fyzikálně-chemický ústav berlínské univerzity se ale stal skutečným centrem fyzikální chemie v Německu až po příchodu Walthera Nernsta z Göttingen v roce 1905 a téměř současném odchodu Wilhelma Ostwalda (který působil na univerzitě v Lipsku) do důchodu. Nernstův příchod do Berlína se těšil značné pozornosti, neboť ho Nernst doprovodil oznámením svého revolučního objevu třetího zákona termodynamiky [8]. Souvislost třetího zákona termodynamiky s rodící se kvantovou fyzikou, jejíž základy položil v Berlíně působící Max Planck v roce 1900 na podkladě přesných měření záření černého tělesa provedených v PTR, zároveň upevnila pozi-

Obr. 8 Otto Sackur (1880–1914) na snímku pravděpodobně z roku 1914 významně přispěl svými pracemi o kvantování fázového prostoru ke statistické kvantové fyzice. Sackur mj. odvodil kvantově-mechanický výraz pro translační entropii atomového plynu (SackurovaTetrodeho rovnice, 1912).

Čs. čas. fyz. 62 (2012)

113

Obr. 7 Walther Nernst, Albert Einstein, Max Planck, Robert Millikan a Max von Laue (zleva doprava) během setkání v Berlíně v roce 1931.

ci Berlína jako Mekky moderní fyziky [9]. Povolání Maxe Volmera do postavení profesora na Technickou vysokou školu v Berlíně-Charlottenburgu v roce 1922 a Maxe Bodensteina v roce 1923 jako Nernstova nástupce na berlínskou univerzitu ještě dále posílilo – v kombinaci s Haberovým ústavem a jeho all-star týmem – pozici Berlína jako Mekky fyzikální chemie (obr. 7). V mezičase ale intervenovalo kataklyzma první světové války, k jehož hrůzám Haberův ústav nemalou měrou přispěl [10].

Ústav za první světové války Vstup Německa do první světové války v srpnu roku 1914 přinesl rychlý konec zakladatelské fáze ústavu, neboť Haber nejenže sdílel všeobecné nadšení, jež doprovázelo německou mobilizaci, ale bleskurychle přeorientoval svůj ústav na projekty relevantní pro vedení války. Řídil se přitom heslem (vlastní ražby [11]): „Za války náleží vědci národu, v míru lidstvu.“ Prvním válečným úkolem ústavu bylo hledat způsoby, jak uspořit či nahradit tzv. válečné materiály, tj. látky potřebné k provozu střelných zbraní a jiných válečných strojů. Při pokusech se solemi kyseliny kakodylové, jež měly nahradit embargovaný chilský sanytr, zahynul nadějný fyzikální chemik Otto Sackur (obr. 8), který do Haberova ústavu přišel v roce 1914 krátce před vypuknutím války a který tam hodlal pokračovat ve svém průkopnickém výzkumu v oblasti kvantové statistické mechaniky plynů [12]. Po tomto neštěstí Haber pozastavil výzkum výbušnin a začal se zabývat organizováním prvního chemického útoku mračnem toxického plynu (chloru). K tomuto útoku, považovanému mnohými historiky za první použití zbraně hromadného ničení v dějinách, pak došlo 22. dubna 1915 na západní frontě poblíž belgických Yper. Haberovým cílem bylo předejít nevídaným ztrátám patové zákopové války, které si Entente a Centrální mocnosti vzájemně způsobovaly dělostřeleckou a kulometnou palbou [13]. Chemické zbraně měly protivníka zastrašit a přinutit ho k tomu, aby se vzdal. Haber – a německý generální štáb – nebyli sami, kdo na chemické zbraně nahlíželi jako na důležitou vojenskou inovaci, která je navíc „humánní“ – domněle proto, že zkrátí válku a tím sní-


114

Historie fyziky pouze zrušit“. Einstein měl v Haberově ústavu pracovnu, kterou používal v prvních letech po svém příchodu do Berlína v roce 1914, kdy dokončoval obecnou teorii relativity (obr. 9). Krátce po prvním chemickém útoku v Yprách byl Haberův ústav na žádost ministerstva války přeorientován pro potřeby chemické války a záhy ministerstvu podřízen (obr. 10). To vedlo k nebývalé expanzi ústavu a jeho rozdělení na 9 sekcí, zaměstnávajících celkem 150 vědeckých pracovníků a inženýrů a zhruba 1 300 pomocných pracovníků, zejména žen. Pro srovnání, na počátku měl ústav jen 4 vědce včetně Habera a zhruba 10 techniků a laborantů. Ústav se tak stal příkladem „Big Science,“ součástí vojensko-průmyslově-akademického komplexu, a to nejen díky své velikosti, ale zejména díky složitosti své organizační struktury a interdisciplinárnosti používaných výzkumných metod. Podle slov historika Fritze Sterna byl Haberův ústav za první světové války „jakýmsi předchůdcem projektu Manhattan“ [16].

Ústav za Výmarské republiky Po porážce Německa v první světové válce musel být ústav pod tlakem Versaillské smlouvy rychle demobilizován a jeho vojenský výzkum zrušen. Následujících 14 let je právem označováno za „zlaté období“ ústavu, Obr. 9 Fritz Haber a Albert Einstein na schodišti hlavní budovy Haberova ústavu v roce 1914. Haber Einsteina údajně vyzval, „aby udělal pro chemii to, co udělal pro fyziku“. Ač rozdílného – často opačného – názoru na světodějné události, Habera a Einsteina pojilo osobní přátelství.

ží celkové počty obětí. Podobný názor zastávalo také politické vedení Entente, včetně vlády Spojených států [14]. Výsledkem bylo, že na konci první světové války zhruba pětina všech dělostřeleckých granátů vystřelených oběma válčícími stranami obsahovala toxické látky (zejména fosgen a yperit), což přispělo k už tak bezobdobnému utrpení vojsk, aniž by to některé straně poskytlo vojenskou výhodu [15]. Jen málokdo byl během první světové války schopen a ochoten nesmyslnost nasazení „humánních“ zbraní vidět jasně. K nim patřil Haberův přítel Albert Einstein, který se nechal slyšet, že „válku nelze humanizovat, válku lze

Obr. 11 Večírek na rozloučenou pro Jamese Francka před jeho odchodem z Dahlemu do Göttingen v roce 1920. Sedící zleva: Hertha Sponer, Albert Einstein, Ingrid Franck, James Franck, Lise Meitner, Fritz Haber, Otto Hahn; stojící zleva: Walter Grotrian, Wilhelm Westphal, Otto von Baeyer, Peter Pringsheim, Gustav Hertz.


Obr. 10 Fritz Haber (druhý zleva) na frontě v roce 1917 při přípravě dělostřeleckých granátů pro vedení chemické války.

neboť ve dvacátých a na počátku třicátých let se ústav těšil mimořádné badatelské prosperitě (obr. 11). Hlavní oblasti výzkumu definované Haberem v roce 1923 byly koloidní chemie a struktura atomů [17]. Tyto široce definované výzkumné oblasti měly zahrnovat povrchové jevy, koagulaci, fotochemii, studium reakčních mechanismů, jakož i aspekty chemie hoření. Poněkud paradoxně se období badatelské prosperity ústavu časově překrývalo s dobou velkého finančního nedostatku, způsobeného hyperinflací na začátku dvacátých let a velkou hospodářskou krizí na přelomu let třicátých. Víc než jednou došlo k tomu, že nebyly peníze na platy vědeckých pracovníků ústavu či nebylo možné prodloužit jejich pracovní smlouvy, nemluvě o nedostatku prostředků na vlastní výzkumnou práci. Jedním z institucionálních důsledků tohoto nedostatku bylo, že se ústav v roce 1923 odpoutal od Koppelovy nadace a jeho správa byla plně převedena pod Společnost císaře Viléma. Ve dvacátých letech v ústavu působilo zhruba 50 vědeckých pracovníků, nicméně většina z nich nebyla placena KWG, nýbrž rozmanitými „třetími stranami“, zvláště Habe-

č. 2

Obr. 12 Herbert Freundlich (1880–1941) byl jednou z vůdčích postav koloidní chemie, který proslul pracemi o kapilaritě, chemisorpci a thixotropii. Po nucené emigraci působil od roku 1933 na minnesotské universitě v Minneapolis [18].

rem založenou Nouzovou společností německé vědy (pozdější Německou výzkumnou nadací – Deutsche Forschungsgemeinschaft, DFG), zahraničními nadacemi (zvláště Rockefellerovou nadací a Japonským ústavem), průmyslovými sponzory, jakož i fondy spravovanými přímo Fritzem Haberem.

Obr. 14 Rudolf Ladenburg (1882–1952) v Haberově ústavu působil od roku 1924 do roku 1932, kdy odešel do Princetonu. V Berlíně přispěl klíčovým způsobem ke studiím disperze a polarizace světla, které sehrály klíčovou roli při Heisenbergově formulaci kvantové mechaniky. V roce 1928 provedl spolu s Hansem Kopfermannem první pozorování stimulované emise. Po své emigraci mimořádně aktivně pomáhal vědcům v exilu najít nové uplatnění [20].

Čs. čas. fyz. 62 (2012)

115

Obr. 13 James Franck (1882–1964) na snímku z roku 1925. Franck působil v Haberově ústavu již za první světové války, kdy byl ústav podřízen zájmům vedení chemické války. V oddělení fyziky, které vedl v letech 1918–1920, pokračoval ve svém průkopnickém výzkumu srážek elektronů s atomy a atomové struktury [19].

V průběhu dvacátých let se ústav organizačně víceméně stabilizoval a sestával ze čtyř oddělení: Haberova oddělení fyzikální chemie, oddělení koloidní chemie vedené Herbertem Freundlichem (obr. 12), oddělení fyziky založené Jamesem Franckem (obr. 13) v roce 1919 a vedené od roku 1924 Rudolfem Ladenburgem (obr. 14), a konečně oddělení chemické kinetiky vedené Michaelem Polanyim (obr. 15 a 16), který se do Haberova ústavu přesunul ze sousedního Ústavu císaře Viléma pro chemii vláken v roce 1923. Jedním z jeho doktorandů v Haberově ústavu byl Euge-

Obr. 15 Michael Polanyi (1891–1976) – na snímku z roku 1933 uprostřed – byl spjat s Haberovým ústavem od roku 1920, v letech 1923–1933 jako vedoucí oddělení chemické kinetiky. Spolu se svým týmem mladých teoretiků, jenž zahrnoval Eugena Wignera, Fritze Londona a Henryho Eyringa, položil konceptuální základy chemické kinetiky založené na kvantové mechanice. Po své nucené emigraci se Polanyi na univerzitě v Manchesteru zabýval též humanitními obory, zejména filozofií vědy, ve které dosáhl podobného věhlasu jako ve fyzikální chemii [21].


116

Historie fyziky

Obr. 17 Eugene Wigner (1902–1995) a Werner Heisenberg (vlevo) na snímku z roku 1928. Ve své doktorské práci pod vedením Michaela Polanyiho se Wigner zabýval vznikem a rozpadem molekul. Předtím pracoval s Karlem Weissenbergem, který ho uvedl do teorie grup (nejprve prostorových, které byly používány při studiu symetrie krystalů). Ideu spojit symetrické vlastnosti fyzikálního systému s výběrovými pravidly (známými z atomové spektroskopie) a s kvantovými zákony zachování Wigner rozpracoval během svého berlínského času, kdy jeho interakce s Polanyim a jinými členy Haberova ústavu byly silné. Na pomoc mu často přišel John von Neumann, který byl podobně jako Wigner původně studentem chemického inženýrství na Technické vysoké škole v Berlíně-Chalottenburgu. V roce 1931 odešel spolu s von Neumannem do Princetonu, odkud se do Berlína již nevrátil [23].  H +H Obr. 16 Hyperplocha potenciální energie pro výměnnou chemickou reakci H+H2  2 v případě kolineární srážkové geometrie, tak jak ji publikovali Henry Eyring a Michael Polanyi v roce 1931 [22]. Průběh chemické reakce znázorňovali jako pohyb kuličky (jejíž poloha odpovídala konfiguraci jader atomů zúčastněných na reakci) „pohořím“ potenciální energie z údolí rektantů do údolí produktů. Teorie tranzitních stavů na sebe pak nenechala dlouho čekat.

ne Wigner (obr. 17). Kromě toho v ústavu existovalo několik výzkumných skupin (Arbeitskreise) vedených habilitovanými vědci, jako byli např. Karl Friedrich Bonhoeffer (obr. 18), Georg Ettisch a Hartmut Kallmann, od nichž Haber očekával, že budou řídit vlastní výzkum s vlastními asistenty a doktorandy. Neobvyklé způsoby financování Haberova ústavu (ve srovnání s německými univerzitami) poskytly příležitost pro uplatnění příslušníkům sociálních skupin, které byly univerzitami pojednávány jako neplnoprávné. To platilo pro KWG jako celek a týkalo se zejména žen, cizinců (jako např. Jana Böhma) a inteligence židovského původu. Zvláště poslední jmenovaná skupina byla na KWG a v Haberově ústavu zastoupena v podstatně větší míře než na německých univerzitách. Podle dostupných dokladů byla zhruba polovina vědeckých pracovníků Haberova ústavu ze židovských rodin, byť bez výjimky konvertovaných na křesťanství. Toto silné zastoupení vědců „neárijského“ původu bylo záminkou pro nacisty, aby záhy po svém nástupu k moci v lednu roku 1933 Haberův ústav de facto rozpustili a pak znovu založili, tentokrát pouze s „árijskými“ zaměstnanci – a s nacistickými cíli.

„Vzorný národně-socialistický podnik“ za Třetí říše

Obr. 18 „Vodíkový tým“ Haberova ústavu v roce 1930, který experimentálně potvrdil existenci alotropických modifikací molekuly vodíku (tzv. orto- a paravodíku), předpovězených Heisenbergem. Zleva doprava: Ladislaus Farkas (po své nucené emigraci v roce 1933 zakladatel ústavu fyzikální chemie na Hebrejské univerzitě v Jeruzalémě), Paul Harteck, Adalbert Farkas a Karl Friedrich Bonhoeffer.


Vyhození badatelů „neárijského“ původu z Haberova ústavu bylo výstřelem monumentálních rozměrů do vlastní nohy, který poškodil v první řadě zájmy Německa a předznamenal věci horší, které na sebe nenechaly dlouho čekat. Haber sám nebyl po vyhlášení tzv. zákona pro obnovení státní služby ze dne 7. dubna 1933 povinen odstoupit, neboť se na něj zákon jako na veterána první světové války nevztahoval. Nicméně jako ředitel ústavu byl povinen plnění zákona prosazovat, tj. pro-

č. 2

Čs. čas. fyz. 62 (2012)

117

» F. Haber:

„Moje tradice od mne v mé vedoucí vědecké funkci vyžaduje, abych při výběru vědeckých pracovníků bral v úvahu pouze odborné a charakterové vlastnosti uchazečů ...“

«

Obr. 19 Zahradní shromáždění Haberova ústavu před jeho rozpuštěním nacisty v červenci roku 1933. Po Polanyiho levici sedí Hartmut Kallmann, který v Haberově ústavu rozpracoval metodu molekulových paprsků, včetně paprsků iontových, a rovněž navrhl a zkonstruoval jeden z prvních urychlovačů atomových a molekulových iontů, který fungoval na tandemovém principu. Napravo s motýlkem stojí Friedrich Epstein, Haberův spolupracovník ještě z doby v Karlsruhe, který zahynul v Osvětimi. Před Haberem na trávníku sedí Rita Cracauer, Haberova sekretářka, která se stala později sekretářkou Chaima Weizmanna.

pustit zaměstnance „neárijského“ původu, na které se oproštění nevztahovalo. To bylo Haberovi bytostně proti mysli, a proto na protest proti vyhlášení prvního nacistického rasového zákona sám odstoupil. Ve svém dopise ministrovi školství Bernhardu Rustovi z 30. dubna 1933 napsal: „Moje tradice ode mne v mé vedoucí vědecké funkci vyžaduje, abych při výběru vědeckých pracovníků bral v úvahu pouze odborné a charakterové vlastnosti uchazečů, bez ohledu na jejich rasovou konstituci. Nemůžete očekávat od člověka v 65. roce života, že změní způsob myšlení, který jej vedl během uplynulých 39 let jeho akademického života, a jistě pochopíte, že mu hrdost, s jakou celý svůj život sloužil německé vlasti, velí, aby požádal o okamžité přeložení do důchodu.“ Haberova rezignace byla jedním z několika mála dokumentovaných případů explicitního odporu členů německé akademické obce proti nacistické zvůli. Freundlich a Polanyi byli podobného názoru jako Haber a rovněž rezignovali. Během následujících měsíců nebyli vyhozeni jen zbývající „neárijští“ zaměstnanci, nýbrž propuštěni byli nakonec zaměstnanci všichni (obr. 19). To byl první krok na cestě k restrukturalizaci ústavu nacistickými a vojenskými kruhy. Jejich plánem bylo přeměnit ústav v centrum výzkumu válečných materiálů a chemických zbraní (à la Haberův ústav za první světové války) pod vedením věrného nacisty, ale průměrného vědce Gerharta Jandera [24]. Tento plán nicméně ztroskotal a ředitelem ústavu byl v roce 1935 ustaven Peter Adolf Thiessen – také věrný (a dávný) nacista, ale zároveň uznávaný fyzikální chemik (obr. 20). Prezident KWG Max Planck charakterizoval způsob Thiessenova ustavení do funkce ředitele KWI PChE jako „neobvyklý“, neboť jej senát KWG schválil pod silným tlakem nacistické vlády a vojenského vedení, čímž byla podkopána vědecká a institucionální autonomie KWG. Nicméně KWG se s touto politickou impozicí smířila a Thiessen, který se stal posléze jedním z nejvlivnějších akademických činovníků Třetí říše, mohl v následujícím desetiletí ústav přeměnit ve „vzorný národně-socialistický podnik“. Možná stojí za zmínku, že tento čestný titul byl udělován

vždy na 1. máje vítězům „národně-socialistické soutěže podniků“, vyhlášené Hitlerem v roce 1936 s cílem mobilizovat německé „lidové hospodářství“ pro zájmy a cíle nacistů. Podobnost s komunistickými praktikami v ČSSR a jiných zemích sovětského bloku je zde nepřehlédnutelná. Výzkum za Thiessenovy éry tíhnul k aplikacím a odvíjel se v atmosféře téměř dokonalé mezinárodní izolace. Nicméně jeho úroveň zůstala dobrá. Vědečtí pracovníci ústavu se jednak snažili splnit úkoly stanovené nacistickým státem, zejména pokud šlo o zajištění hospodářské soběstačnosti Německa a vývoje nových zbraní, včetně chemických (německé chemické zbraně byly vyvíjeny tajně až do roku 1933 v třetích zemích, zejména v Sovětském svazu [25]). V rámci práce na těchto úkolech se mnozí vědečtí pracovníci ústavu

Obr. 20 Peter Adolf Thiessen (1899–1990) vstoupil do NSDAP a SA již v roce 1922, leč o svém členství začal nahlas hovořit na akademické půdě až po Hitlerově jmenování říšským kancléřem v lednu roku 1933. Schopný jako vědec i vědecký organizátor, Thiessen našel uplatnění nejen za národního socialismu v Německu, ale také za Stalinova socialismu v Sovětském svazu a posléze za „reálného“ socialismu v Německé demokratické republice, jeho vlasti od roku 1955. V NDR byl Thiessen snad ještě úspěšnější než za Třetí říše: kromě funkce ředitele Centrálního ústavu AV NDR pro fyzikální chemii a profesury na Humboldtově univerzitě byl v letech 1957–1965 předsedou Státní rady pro vědu a v letech 1960–1963 členem Státní rady (vlády) NDR.


118

Historie fyziky

Obr. 21 Schéma dvouvrstvy na povrchu mýdlové bubliny v práci Joachima Stauffa z roku 1939 [26].

zabývali také aplikovaným a základním výzkumem, který budil respekt mezi současníky. Jedním z těžišť výzkumu v Thiessenově ústavu byla analýza struktury vláken, skel, kovů a syntetických materiálů, prováděná tehdy moderními metodami, často v ústavu vyvinutými či zdokonalenými, jako byla rentgenová analýza, elektronová difrakce a elektronová mikroskopie. Za zmínku stojí rovněž objev struktury lipidových dvouvrstev – stavebních kamenů buněčných membrán (obr. 21). V červenci 1945 se sovětská vojska přesunula do východního Berlína a uvolnila Dahlem pro okupační vojska americká. Thiessen sovětská vojska následoval – spolu s veškerým vybavením ústavu, včetně elektrických zásuvek. Na podzim Thiessen spolu s několika spolupracovníky odletěl do Moskvy a v následujících letech pracoval na projektu obohacování uranu pro sovětskou atomovou bombu. Tím definitiv-

Obr. 23 Max von Laue (1879–1960) byl jedním z mála vědců, kteří zůstali v Hitlerově Německu politicky nekonformní. Podle Arnolda Sommerfelda „rytíř bez bázně a hany“ a podle Einsteina „nejen chytrá hlava, ale taky dobrý chlapík“ von Laue se dokázal dokonce vyhnout používání předepsaného říšského pozdravu: když vyšel ze své pracovny, nesl v každé ruce balík. To ho od povinnosti „hajlovat“ osvobozovalo. Ač byl po válce zadržen spolu s ostatními prominentními německými vědci ve Farm Hall, již pár měsíců po svém propuštění se mohl zúčastnit mezinárodní krystalografické konference v Londýně.

ně skončila éra Thiessena a „tisícileté říše“ v bývalém Haberově ústavu.

Bývalý Haberův ústav krátce po druhé světové válce: stěny a stíny

Obr. 22 Robert Havemann (1910–1982) byl žákem Georga Ettische ve Freundlichově oddělení Haberova ústavu a vědecky se proslavil svými pracemi o chemii koloidů a proteinů, jakož i zkonstruováním známého kolorimetru. Havemann byl aktivním účastníkem protinacistického odboje v Německu a jako člen komunistické odbojové skupiny „Evropská unie“ byl v roce 1944 zatčen a odsouzen k trestu smrti. Vykonání rozsudku však bylo až do konce války měsíc po měsíci odkládáno díky Havemannově auře „nepostradatelného vědce“. Po svém odchodu z funkce prozatímního prezidenta Společnosti císaře Viléma v Dahlemu do východního Berlína se stal Havemann na čas akademickým i politickým funkcionářem v Německé demokratické republice. Jeho otevřená kritika NDR však vedla na začátku 60. let k tomu, že byl zbaven všech funkcí. V nadcházejících letech se stal jedním z nejvýznamnějších disidentů nejen v NDR, ale v celém sovětském bloku.


Bezprostředně po skončení druhé světové války a bezpodmínečné kapitulaci Německa (které tak přestalo legálně existovat) nemohl vyplundrovaný ústav nabídnout nic jiného než holé stěny. Stal se nicméně záhy útočištěm pro bezprizorní vědce z Berlína a okolí. Ještě v červenci 1945 jmenoval levicově orientovaný Berlínský magistrát v ústavu vyškoleného fyzikálního chemika a statečného účastníka protinacistického odboje Roberta Havemanna „vedoucím Společnosti císaře Viléma“ v Dahlemu (obr. 22). KWI PChE, kde Havemann záhy vybudoval laboratoř koliodní chemie, se stal středem jeho života na příštích pět let, až do jeho vyhození západoberlínskými úřady v roce 1950. Ty jednaly na nátlak Američanů, kterým byly od počátku trnem v oku Havemannovy levicové postoje a později jeho kousavá a široce publikovaná kritika americké jaderné politiky [27]. Během Havemannova vedení byla budoucnost KWG v nejlepším případě mlhavá. Kromě palčivého materiálního nedostatku přispíval k nejistotě též politický tlak z kruhů amerického ministra financí Henryho Morgethaua, jenž vypracoval plán na přeměnu Německa v „pastorální“ zemi – bez průmyslu, vysokého školství a vědy. Tento tlak pominul pomalu, ale jistě až po vzniku Spolkové republiky Německo (SRN) v roce

č. 2 1948, dílem v důsledku osobních intervencí kancléře Konrada Adenauera, ale hlavně (a paradoxně) díky studené válce, ve které bylo pro obě Německa, západní i východní, „rezervováno“ strategické místo na protilehlých stranách železné opony, kde měly hrát roli „nárazníkové zóny“ v případě války „horké“. Západní Berlín ale nebyl součástí SRN a jeho akademické instituce setrvaly v prekérní situaci po celé období studené války – a to i přesto, že se staly součástí pomyslného mostu mezi Západním Berlínem a SRN. KWI PChE byl veden od roku 1948 bývalým Haberovým asistentem Karlem Friedrichem Bonhoefferem, který ale v roce 1951 odešel do Göttingen, kde se stal zakládajícím ředitelem Ústavu Maxe Plancka pro fyzikální chemii. KWI PChE tehdy převzal již dvaasedmdesátiletý Max von Laue (obr. 23), na jehož návrh byl ústav 9. prosince 1952 (na Haberovy nedožité 84. narozeniny) přejmenován po svém zakládajícím řediteli a v létě roku 1953 začleněn do Společnosti Maxe Plancka (MPG), založené v roce 1948 v Göttingenu jako pokračovatelky KWG. Tím vznikl Ústav Fritze Habera Společnosti Maxe Plancka (FHI MPG). MPG kooptovala kromě KWI PChE většinu bývalých mimoberlínských ústavů KWG – a zároveň zakládala ústavy nové (k dnešnímu dni MPG sestává celkem z osmdesáti ústavů).

Členové Haberova ústavu, kteří později působili v Čechách: Jan Böhm, Hans Zocher a Otto Kratky Jan (Johann) Böhm (obr. 24), rodák z Českých Budějovic, přišel do Berlína na začátku 20. let po studiu na pražské německé technice a nejprve pracoval s matematikem (a učitelem Eugena Wignera) Karlem Weissenbergem na studiu defektů krystalů metodou difrakce rentgenových paprsků, k jejímuž rozvoji Weissenberg a Böhm přispěli sestrojením známého goniometru [28]. Později jako Haberův asistent Böhm

Obr. 25 Hans Zocher (1893–1969) se kromě koloidní chemie zabýval rovněž fotochemií a samoorganizací solů. V letech 1931–1939 působil na pražské technice, za protektorátu pracoval jako poradce Chemického a metalurgického spolku.

Čs. čas. fyz. 62 (2012)

119

» Böhmovo

jmenování [profesorem fyzikální chemie na univerzitě ve Freiburku] vyžadovalo, aby se zřekl československého občanství a přijal občanství říšské. To Böhm jako hrdý Čechoslovák a rozhodný odpůrce nacismu odmítl.

«

Obr. 24 Jan (Johann) Böhm (1895–1952), od roku 1935 profesor pražské německé univerzity, podporoval a ochraňoval v období protektorátu české vědce, zejména Jaroslava Heyrovského, jakož i české studenty. Podle vlastního vyjádření „anorganik s fysikálně chemickými znalostmi“ [29] Böhm byl též vynikající fotograf, který zachytil např. pražské baroko v sérii 700 fotografií.

pracoval na struktuře hydroxidů, zejména hliníku a železa (jeden z hydroxidů hliníku, jehož strukturu Böhm rozluštil, je mezinárodně znám jako „böhmit“) a jevy rekrystalizace. Spolupracoval též s Freundlichovým oddělením na transformaci gelů (jevu tzv. thixotropie, kdy gely zkapalní mechanickým působením, jako je třepání). Jeho spolupracovnicí tam byla jeho budoucí manželka Emma Schalek, která pocházela rovněž z Československa. Na Haberovo doporučení se Böhm stal v roce 1926 asistentem Georga von Hevesyho na univerzitě v německém Freiburku, kde se v roce 1931 habilitoval a v roce 1934 stal mimořádným profesorem. S Prahou je též spjat další Freundlichův spolupracovník, Hans Zocher (obr. 25), jehož práce, zabývající se vztahem mezi anizoropií koloidních částic a dvoulomem, položily základy vědy a techniky tekutých krystalů. Zocher byl v roce 1931 povolán na pražskou techniku, kde se stal v roce 1937 řádným profesorem. Jan Böhm by byl po nucené emigraci von Hevesyho v roce 1933 jeho přirozeným nástupcem jako profesor fyzikální chemie na univerzitě ve Freiburku. Univerzita pod vedením nacistického rektora, filozofa Martina Heideggera, nebyla Böhmovu ustavení nijak nakloněna, a kromě toho Böhmovo jmenování vyžadovalo, aby se zřekl československého občanství a přijal občanství říšské. To Böhm jako hrdý Čechoslovák a rozhodný odpůrce nacismu odmítl a obrátil se na své české kolegy v Praze o pomoc. Na návrh profesorů Univerzity Karlovy Jaroslava Heyrovského a Václava Dolejška byl Jan Böhm jmenován v roce 1935 profesorem fyzikální chemie na pražské německé univerzitě, kde se stal oblíbeným učitelem, též díky používání bo-


120

Historie fyziky

» Max von

skutečně privilegované postavení a stal se po své naturalizaci mj. předsedou brazilské Národní vědecké rady [32]. Jako nástupce Zochera na pražské německé technice byl v roce 1943 povolán další člen bývalého Haberova ústavu Otto Kratky, kterému rovněž scházelo „nadšení“ pro nacismus. Kratky (obr. 26) proslul pracemi o rozptylu rentgenových paprsků při malých úhlech, který rozvinul v metodu studia struktury velkých molekulových agregátů a proteinů. Podobně jako Zocherovi – a na rozdíl od Böhma – se mu podařilo v roce 1946 z Československa odejít. V témže roce se stal profesorem teoretické a fyzikální chemie na univerzitě v Grazu, kde v letech 1956–57 působil též jako její rektor [33].

Laue usiloval v přeměnu ústavu v centrum výzkumu mikrostruktury látek pomocí rentgenových paprsků.

«

Ústav za Maxe von Laueho a Rudolfa Brilla Max von Laue se pokusil ústav přetvořit v centrum výzkumu mikrostruktury hmoty metodou difrakce rentgenových paprsků, kterou v roce 1912 spoluobjevil. K dispozici mu byli následující vědečtí praObr. 26 Otto Kratky (1902–1995) na snímku z roku 1970 na univerzitě v Grazu s moderní inkarnací aparatury pro měření rozptylu rentgenových paprsků při malých úhlech.

hatého fotografického a filmového materiálu při svých přednáškách. Jak v předválečném období, tak během protektorátu Böhm vzdoroval nátlaku svých německých kolegů a odmítl vstoupit do nacistické strany. Jaroslav Heyrovský o Böhmově chování za protektorátu napsal: „Svým českým kolegům se snažil pomoci, pokud jen mohl. Umisťoval české studenty-chemiky do výzkumných ústavů a prosadil, že laboratoře Fysikálně-chemického ústavu Karlovy university mi zůstaly po celou válku otevřeny [...] O vlastní nebezpečí vůbec nedbal.“ [30] Bezprostředně po osvobození Československa Jan Böhm i Hans Zocher byli pojednáváni úřady i většinou spoluobčanů jako ostatní Němci, totiž jako nacisté. A Böhmův protégé Jaroslav Heyrovský jako německý kolaborant. Teprve po své vlastní rehabilitaci na konci čtyřicátých let se Heyrovskému podařilo prosadit i rehabilitaci poválečnými událostmi podlomeného Jana Böhma. Ten zemřel v roce 1952 ve věku 57 let, týden po svém jmenování členem korespondentem nově založené Československé akademie věd. Podobné pocty se mu dostalo in memoriam od Německé akademie věd v Berlíně (budoucí Akademie věd Německé demokratické republiky) v roce 1955 [31]. Hans Zocher byl po nacistické okupaci Československa v roce 1939 zbaven své profesury a pracoval do konce války jako technický poradce Chemického a metalurgického spolku v Praze. V červenci 1946 Zocher emigroval se svou česky hovořící rodinou do Brazílie, kde na doporučení Einsteina, Francka a Ladenburga dostal místo ve výzkumném ústavu ministerstva zemědělství. Tragickou absurditu vyhoštění antinacisticky smýšlejícího Zochera z poválečného Československa podtrhuje fakt, že jeho manželka pocházela ze židovské rodiny a unikla deportaci v období protektorátu jen díky tzv. „privilegovanému smíšenému manželství“, za něž byl předtím Zocher nacisty potrestán vyhozením ze svého profesorského postu. V brazilském exilu si ale Zocher brzy vydobyl


Obr. 27 Bratři Ruskové – Ernst (vlevo) a mladší Helmut – u jimi sestrojeného elektronového mikroskopu Elmiskop I v roce 1957. Ernst Ruska (1906–1988) měl k elektronové mikroskopii pragmatický vztah elektrického inženýra. První elektronový mikroskop se 17násobným zvětšením postavil v roce 1928 (spolu se svým školitelem Maxem Knollem na Technické vysoké škole v Berlíně-Charlottenburgu), aniž by si lámal hlavu s vlnově-částicovým dualismem, o kterém se dozvěděl až o několik let později. Vycházel s představy, že elektrony jsou částice, jejichž klasický poloměr je mnohem menší než vlnová délka světla, a že tedy mikroskop založený na jejich srážkách se zobrazovaným objektem bude mít vyšší rozlišovací schopnost a dosažitelné zvětšení než mikroskop optický. V laboratořích firmy Siemens sestrojil ještě před koncem druhé světové války elektronový „ultramikroskop“ s rozlišením 30 nm a zvětšením 30 000krát. Ruskova průkopnická práce v oblasti elektronové optiky měla význam i pro řadu dalších aplikací [34].

č. 2 covníci ústavu, vesměs zdědění z Thiessenovy doby: Iwan Stranski (struktura krystalů a jejich růst), Kurt Überreiter (struktura makromolekul), Kurt Molière (elektronová difrakce) a von Laueho nejbližší spojenci Gerhard Borrmann (difrakce a absorpce rentgenových paprsků) a Rolf Hosemann (rentgenová difrakce při malých úhlech). V ústavu také působil Ernst Ruska (obr. 27), od roku 1953 jako vedoucí oddělení elektronové mikroskopie. Von Laue byl úspěšným ředitelem zejména v tom ohledu, že se mu podařilo stabilizovat a zlepšit financování ústavu a postarat se o to, aby byl ústav produktivní a relevantní a aby navzdory svému umístění v Západním Berlíně byl přitažlivý jako působiště pro mimoberlínské vědecké pracovníky. Méně úspěšné byly von Laueho snahy v ústavu zavést koherentní výzkumný program tak, jak si ho původně předsevzal: v ústavu se vyvinulo jen několik málo spoluprací a nevznikly žádné organizační struktury, které by „tahání za jeden provaz“ napomáhaly. Max von Laue odstoupil v roce 1959, aby udělal místo pro Rudolfa Brilla (obr. 28), který jako expert nové generace na rentgenovou analýzu měl von Laueho integrační dílo dokončit. Nicméně Brill byl v tomto ohledu

Čs. čas. fyz. 62 (2012)

121

Obr. 28 Prezident Společnosti Maxe Plancka Adolf Butenandt, neidentifikovaná dáma, Michael Polanyi a ředitel ústavu Rudolf Brill (zleva doprava) při slavnostním shromáždění u příležitosti oslav nedožitých 100. narozenin Fritze Habera (9. prosince 1968).

chodu jmenovala fyzikálně-chemicko-technická sekce MPG jednak komisi, která měla vypracovat návrh na budoucí zaměření ústavu, jednak komisi, jejímž úkolem bylo nalézt Brillova nástupce. Obě komise se shodly na ustavení Heinze Gerischera novým ředitelem ústavu, dílem proto, že byl ochoten pokračovat ve výzkumu povrchů a katalýzy, tedy témat v ústavu (znovu)zavedených Rudolfem Brillem. Gerischer, žák Karla Friedricha Bonhoeffera, ústav převzal v listopadu roku 1969 (obr. 30).

Gerischerova éra V období Gerischerova vedení byl ústav nejen přeměněn v centrum vědy o površích a katalýzy, ale prošel rovněž organizační transformací, kdy byl jediný ředitel ústavu nahrazen kolektivním vedením, sestávajícím z vedoucích (ředitelů) jednotlivých oddělení ústavu. Kolektivní způsob vedení s jedním z ředitelů v rotující funkci výkonného ředitele se tehdy stal v MPG normou. Přechod ke kolektivnímu vedení Obr. 29 Jochen Block na snímku z roku 1979.

nakonec přinejmenším stejně neúspěšný jako von Laue. Ústav i nadále fungoval jako volné spojení (šesti) víceméně nezávislých oddělení, zabývajících se strukturní analýzou. Nicméně ústav byl v prvních letech Brillovy éry rozšířen o moderní budovu pro Ruskovo oddělení, jakož i o budovu pro knihovnu a administrativu, otevřenou v roce 1963. Pro budoucnost ústavu mělo ale klíčovou důležitost to, v čem se Brillovo zaměření lišilo od zaměření von Laueho: Brill totiž ve svém vlastním oddělení vzkřísil výzkumné téma, které bylo v ústavu zastoupeno naposledy za Fritze Habera, totiž heterogenní katalýzu. Brill ustavil dvě navzájem spřízněné výzkumné skupiny, vedené Hansem Dietrichem (struktura katalyzátorů) a Jochenem Blockem (emisní elektronová spektroskopie, obr. 29). Založení těchto skupin a odchod Iwana Stranskiho do důchodu sice vedlo ke snížení důrazu na strukturní výzkum, a tím dále rozmělnilo zaměření ústavu na určité výzkumné téma; na stranu druhou Brillův počin položil základy pro budoucí inkarnaci ústavu. Před Brillovým odchodem do dů-

Obr. 30 Uvedení Heinze Gerischera do funkce ředitele ústavu dne 9. prosince 1968. V první řadě (zleva doprava) sedí Adolf Butenand (s řetězem úřadu prezidenta Společnosti Maxe Plancka) a Heinz Gerischer. Ve druhé řadě Kurt Überreiter a Iwan Stranski (zleva doprava).


122

Historie fyziky směry, které definovaly ústav v osmdesátých letech, musely vyvíjet ve výzkumných skupinách oddělení starých. Výjimkou bylo Gerischerovo oddělení, které se věnovalo modernímu výzkumu elektrodových procesů, fotovoltaických článků a novým metodám výzkumu povrchových struktur; výzkum povrchů tehdy procházel konjunkturou, způsobenou tím, že se staly dostupnými aparatury s ultravysokým vakuem, ke studiu povrchů nutným. Současně elektronové emisní metody, rozvíjené v Blockově skupině, dovolovaly nový pohled na povrchové struktury a povrchové chemické reakce.

Nový začátek

Obr. 31 BESSY I v Berlíně-Wilmersdorfu byl v provozu od roku 1981. V roce 1998 byl nahrazen BESSY II, umístěným v bývalém areálu Akademie věd NDR v Berlíně-Adlershofu.

v FHI si vyžádal značné úsilí a téměř celá sedmdesátá léta, než se podařilo ho dokončit. V přechodném období v letech 1974–1981 byl FHI rozdělen na tři „podústavy,“ zabývající se fyzikální chemií, výzkumem struktury a elektronovou mikroskopií. Ve fyzikálně-chemické části přitom působili hlavní protagonisté nového výzkumného zaměření ústavu na vědu o površích a katalýzu – Gerischer, Molière a Block. Ve „strukturní“ části ústavu pracovali Hosemann a Überreiter, kteří tíhli spíše k von Laueho dřívější vizi ústavu. „Podústav“ pro elektronovou mikroskopii zůstal pod Ruskovým vedením až do jeho odchodu do důchodu v roce 1974. Důkladné úvahy o tom, jak začlenit elektronovou mikroskopii do ústavu vědy o površích a katalýzy vedly v roce 1976 k ustavení Elmara Zeitlera jako Ruskova nástupce. Zeitler elektronovou mikroskopii rozvinul jako metodu charakterizace povrchů pevných látek i biologických vzorků. Během sedmdesátých let došlo rovněž k důležitým obsazením nižších funkcí v ústavu, zvláště ustavení Alexandra Bradshawa, který se později stal ředitelem ústavu a spoluzakladatelem Berlínského elektronového synchrotronu BESSY (obr. 31). Nicméně až do roku 1980, kdy Hosemann, Überreiter a Molière odešli současně do důchodu, nebylo otevřeno žádné nové oddělení, takže se nové výzkumné

Obr. 32 Gerhard Ertl (*1934) a Heinz Gerischer (zleva doprava) na snímku z roku 1981.


K 1. lednu 1981 byla reorganizace ústavu dokončena a ústav nabyl podoby, kterou má dodnes. Nová základní listina ústavu zavedla představenstvo vědeckých ředitelů (Kollegium), dřívější „podústavy“ byly zrušeny ve prospěch jednodušších oddělení (Abteilung) a byla ustavena dozorčí rada expertů (Fachbeirat), jejímž úkolem je poskytovat poradní hlas představenstvu v otázkách výzkumného zaměření ústavu.

Obr. 33 Ernst Ruska (vlevo) a Elmar Zeitler při oslavě ohlášení Nobelovy ceny za fyziku za rok 1986.

V roce 1981 ústav sestával ze čtyř oddělení: fyzikální chemie (Gerischer), povrchových reakcí (Block), fyziky povrchů (Bradshaw) a elektronové mikroskopie (Zeitler). Stanovení výzkumného zaměření ústavu a odpovídající reorganizace vytvořily podmínky pro otevření nových oddělení a povolání nových ředitelů, kteří by přispěli k pokrytí rozsáhlé tematiky, jež pod vědu o površích a katalýzu spadá. V roce 1985 se stávajícím ředitelům ústavu podařilo přemluvit hvězdu povrchové chemie Gerharda Ertla, aby do ústavu přestoupil ze své výsostné pozice na mnichovské univerzitě a převzal oddělení fyzikální chemie po svém mentorovi Heinzi Gerischerovi, který se chystal do důchodu (obr. 32). O tři roky později bylo založeno nové oddělení, zabývající se teorií v ústavu experimentálně studovaných povrchových jevů, včetně povrchové chemie. Ředitelem oddělení se stal Matthias Scheffler, žák Kurta Molièra, který do ústavu přestoupil ze Spolkového fyzikálně-technického ústavu (PTB, pokračovatele PTR). Začala tak doba nového rozkvětu ústavu. V roce 1986 byla Ernstovi Ruskovi udělena Nobelova cena

č. 2

Čs. čas. fyz. 62 (2012)

123

za fyziku za jeho práce v elektronové optice a za sestrojení prvního elektronového mikroskopu (obr. 33). Přítomnost významných badatelů v představenstvu ústavu, jako byl Ertl, a transformace Berlína v hlavní město sjednoceného Německa silně zvýšila přitažlivost ústavu pro špičkové vědce. S příchodem Roberta Schlögla (z univerzity ve Frankfurtu na Mohanem v roce 1994), Hanse-Joachima Freunda (z univerzity v Bochumi v roce 1996), Gerarda Meijera (z ústavu FOM Rijnhuisen v Holandsku v roce 2002) a Martina Wolfa (z Freie Universität v Berlíně v roce 2002) postupně došlo k ustavení současného představenstva ústavu (obr. 34). Ale ještě předtím, než byl tento proces obnovy dokončen, oslavoval ústav udělení další Nobelovy ceny: v roce 2007, v den svých 71. narozenin, se stal Gerhard Ertl laureátem Nobelovy ceny za chemii, za studia chemických reakcí na površích (obr. 35).

Dnešní ústav Kromě pěti vědeckých oddělení (anorganická chemie, chemická fyzika, fyzikální chemie, molekulová fyzika a teorie) dnešní ústav (obr. 36) sestává ze specializovaných dílen (elektronické, jemně mechanické, truhlářské), jakož i ze skupiny, která se stará o výpočetní techniku, z knihovny, výpočetního střediska a z administrativy, která z vědeckých pracovníků i studentů snímá velkou část břímě byrokratické práce. Zvláštní důraz v činnosti ústavu je kladen na vědeckou výchovu nadcházející badatelské generace. V současnosti v ústavu působí zhruba 20 diplomantů, 100 doktorandů a 100 postdoktorandských studentů. Mezinárodní škola Maxe Plancka pořádá každoročně desítky kurzů a seminářů, jejichž cílem je prohloubit vzdělání studentů v oborech v ústavu pěstovaných. Na životě ústavu se významně podílejí také zahraniční návštěvníci (zhruba 50 ročně), převážně podporovaní Humboldtovou nadací. Ústav pracuje v současnosti s flexibilním rozpočtem, který dovoluje čerpat prostředky z centrálního fondu Společnosti Maxe Plancka podle aktuálních potřeb; v období 2000–2010 to bylo zhruba 20 milionů eur ročně. Toto dlouhodobé na projektech nezávislé financování je považováno za klíč k úspěchu strategických projektů ústavu (např. vývoj metody PEEM – photo-electron emission microscopy, která se osvěd-

Obr. 34 Současné představenstvo ústavu na snímku z léta roku 2011. Zleva doprava: Robert Schlögl, Matthias Scheffler, Hans-Joachim Freund, Gerard Meijer a Martin Wolf.

čila jako metoda zobrazování nelineárních povrchových procesů a jejímž prostřednictvím byl podstatně obohacen tematický záběr ústavu). Kromě toho MPG podporuje i specifické projekty v ústavu, např. infračervený FEL, který je momentálně uváděn do provozu. Vědečtí pracovníci ústavu jsou též oprávněni žádat o individuální granty u Německé výzkumné nadace a jiných agentur. Navštivte nás osobně nebo na http://www.fhi-berlin.mpg.de/. Budeme se těšit. Poděkování Náš dík patří Archivu Společnosti Maxe Plancka za poskytnutí většiny fotografií použitých v tomto článku, Davidu Vandemeulenovi za dovolení použít jeho obraz L. Koppela (obr. 5) a dr. Michaelovi Heyrovskému za fotografii Jana Böhma (obr. 24), jakož i za nápomocnou korespondenci.

Literatura [1] J. James, T. Steinhauser, D. Hoffmann, B. Friedrich: One Hundred Years at the Intersection of Chemistry and Physics: the Fritz Haber Institute of the Max Planck Society 1911– 2011. DeGruyter, Berlin 2011; T. Steinhauser, J. James, D. Hoffmann, B. Friedrich: Hundert Jahre an der Schnittstelle von Chemie und Physik: das Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft zwischen 1911–2011. DeGruyter, Berlin 2011. [2] Gerald Holton: Of What Use is the History of Science? Pais Prize Lecture, American Physical Society Forum on the History of Physics 2008; dostupné z WWW: http://www. aps.org/units/fhp/newsletters/fall2008/pais.cfm. [3] D. Cahan: An Institute for an Empire. Die Physikalisch-Technische Reichsanstalt 1871–1918. Cambridge University Press, Cambridge 2004. [4] B. Friedrich: Angewandte Chemie Int. Ed.; dostupné z WWW: http://www.f hi-berlin.mpg.de/history/Friedrich_HaberArticle.pdf [5] J. A. Johnson: The Kaiser’s Chemists. Science and Modernization in Imperial Germany. The University of North Carolina Press, Chapel Hill 2010.

Obr. 35 Gerhard Ertl (vlevo) a historik Fritz Stern při oslavách stého výročí založení ústavu dne 28. října 2011.

[6] D. Hoffmann: Leopold Koppel (1854–1933). Bankier, Philantrop, Wissenschaftsmäzen. Hentrich & Hentrich, Berlin 2011.


124

Historie fyziky tions; dostupné z WWW: http://www.archive.org/stream/ americasmunitio00deptgoog/americasmunitio00deptgoog_djvu.txt [15] http://www.firstworldwar.com/weaponry/gas.htm [16] F. Stern: „Freunde im Widerspruch. Haber und Einstein“, in: F. Stern: Verspielte Größe. C. H. Beck, München 1996. [17] F. Haber: Das Zeitalter der Chemie, in: Fritz Haber: Fünf Vorträge aus den Jahren 1920–1923. Springer-Verlag, Berlin 1924. [18] L. Jänicke: „Erinnerungsbild. Herbert Max Freundlich“, BIOspektrum 15, 697 (2009). [19] J. Lemmerich: Science and Conscience. The Life of James Franck. Stanford University Press, Stanford 2011. [20] H. Kopfermann: „Rudolf Ladenburg“, Die Naturwissenschaften 39, 25 (1952). [21] M. Jo Nye: Michael Polanyi and His Generation: Origins of the Social Construction of Science. University of Chicago Press, Chicago 2011. [22] M. Polanyi, H. Eyring: „Über einfache Gasreaktionen“, Z. Phys. Chem. 12, 279 (1931). [23] E. Szanton: Recollections of Eugene P. Wigner. Basic Books, Cambridge, MA, 1992. [24] F. Schmaltz: „Kampfstoff-Forschung im Nationalsozialismus. Zur Kooperation von Kaiser-Wilhelm-Instituten, Militär und Industrie“, Geschichte der Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft im Nationalsozialismus 11 (Wallstein, Göttingen, 2005). [25] D. Stoltzenberg: Fritz Haber. Chemiker, Nobelpreisträger, Deutscher, Jude. Eine Biographie. Wiley-VCH, Weinheim 1998. [26] J. Stauff: „Die Mizellenarten wässeriger Seifenlösungen“, Kolloid. Z. 89, 224 (1939). [27] D. Hoffmann, D. Draheim, H. Hecht, K. Richter, M. Wilke: Robert Havemann. Dokumente eines Lebens. Christoph Links Verlag, Berlin 1991.

Obr. 36 Letecký snímek ústavu pořízený v dubnu roku 2011. Historické budovy (hlavní a „fabrika“) spolu s vpravo napojenou „rentgenovou“ budovou hostí oddělení fyzikální chemie a molekulové fyziky. Oddělení anorganické chemie je umístěno v budově vpravo nahoře. Pod „rentgenovou“ budovou je budova laseru s volnými elektrony (free-electron laser – FEL), mezitím dokončená. Dílny ústavu jsou umístěny v budově se dvěma věžemi. Šestiúhelníková budova hostí oddělení teorie a výpočetní středisko. V moderní budově na dolním okraji snímku je umístěno oddělení chemické fyziky. Budova s červenou střechou přes ulici od ředitelské vily je Willstätterův dům, ve kterém jsou kromě seminárních místností rovněž pracovny oddělení teorie.

[7] M. Szöllösi-Janze: Fritz Haber 1868–1934. Eine Biographie. C. H. Beck, München 1998. [8] D. K. Barkan: Walther Nernst and the Transition to Modern Physical Science. Cambridge University Press, Cambridge 1999. [9] D. Hoffmann: Max Planck. Die Entstehung der modernen Physik. C. H. Beck, München 2008. [10] L. F. Haber: The Poisonous Cloud: Chemical Warfare in the First World War. Oxford 1986. [11] F. Haber: „Die chemische Industrie und der Krieg“, Chem. Ind. 43, 252 (1920). [12] M. Badino, B. Friedrich: „Putting the quantum to work: Otto Sackur‘s pioneering exploits in the quantum theory of gases“, Studies in the History of Physics, Berlin, 2012. [13] F. Haber: „Zur Geschichte des Gaskrieges“, in: Fritz Haber: Fünf Vorträge aus den Jahren 1920-1923. Springer-Velag, Berlin 1924. [14] America‘s Munitions 1917–1918: Report of Benedict Crowell, the Assistant Secretary of War, Director of Muni-


[28] D. Hoffmann: „Johann (Jan) Böhm (1895–1972): Chemiker, Gelehrter in drei Regimen“, in: Monika Glettler, Alena Míšková (Eds.): Prager Professoren 1938–1948. Zwischen Wissenschaft und Politik, Veröffentlichungen zur Kultur und Geschichte im östlichen Europa 17. Klartext, Essen 2001. [29] J. Jindra: „Jaroslav Heyrovský a Jan (Johann) Böhm“, Chem. listy 103, 894 (2009). [30] J. Heyrovský: „Za zemřelým prof. dr. Janem Böhmem“, Chem. listy 47, 481 (1953). [31] M. Heyrovský, soukromé sdělení. [32] J. Reitstötter: „Koolloide und natürliche Moleküle: Hans Zocher“, Kolloid Z. & Z. Polymere 190, 97 (1963). [33] J. Schurz: „Nachruf auf Otto Kratky“, Almanach der Österreichischen Akademie der Wissenschaften 145, 443 (1994/95). [34] L. Lambert, T. Mulvey: „Ernst Ruska (1906–1988), Designer extraordinaire of the electron microscope: A Memoir“, Adv. Imag. Electron Phys. 95, 3 (1996).

Sto let fyzikálně-chemického výzkumu v Berlíně-Dahlemu:

Recommend Documents