Élete és munkássága
Segner János András Pozsonyban született 1704. október 9-én. Ott is tanult. Majd német egyetemekre került tanárnak, s tudós professzor tisztében korának egyik jeles fizikusaként és matematikusaként szerzett európai hírt, nevet, rangot. De más tudományokban, így az orvostudományban és a vegyészetben is járatos volt.
Ősei még a XVI. században a protestánsok üldöztetése miatt menekültek Stájerországból Magyarországra, ahol biztosabb jogi fundamentuma volt a lelkiismereti szabadságnak. A betelepülő Josef Segner fiai serényen buzgólkodtak a pozsonyi evangélikus "eklézsia" megszilárdításán, a templom felépítésében, a világhírű líceum létesítésében. Az egyik őse, Mihály, 1596-ban egy csatában a törökök ellen kitüntetést szerzett és a hős harcos jogán magyar nemességet kapott.
A tudományok iránti érdeklődés már korán jelentkezett. Tanulmányait a pozsonyi evangélikus líceum gimnáziumában végezte. E nagyhírű főiskola akkori vezetője Bél Mátyás, a jeles magyar földrajztudós volt. Bizonyára éppen ő ébresztette fel Segner érdeklődését az egzakt tudományok, vagyis a módszeres vizsgálaton alapuló ismeretek iránt. Jóllehet a kor másik "szellemi ezermestere", Mikoviny Sámuel révén a matematikával és geometriával is megismerkedett, mégis inkább az orvostudományok felé vonzódott, s végül is ezt választotta élethivatásul. Tanulmányait kétszer is meg kellett szakítania. Előbb 1712-ben, amikor a pestisjárvány miatt a család elmenekült Pozsonyból, másodszor, amikor egy nagyon rosszindulatú tífuszba esett. Ez a "nyavalya" azzal fenyegette, hogy elveszíti kiváló emlékezőképességét, cserbenhagyja nyelvtudása és elveszíti mindama szellemi szerzeményt, amit hosszú évek példás szorgalmával a tudományból e nagyszerű iskola révén elsajátított. Föltehető, hagy kritikus életszakaszának élményei, s aggodalmai is arra serkentették, hogy az orvosi hivatást válassza.
Rövid ideig (1722-23-ban) Debrecenben is tanult, majd visszatért Pozsonyba, s ott egy patikus mellett dolgozott. A gyógyszerészeti gyakorlat akkoriban, amikor az orvostudomány, gyógyszerészet és kémia még nem vált el egymástól, hozzátartozott az orvosi gyakorlóévek tanulmányaihoz. Huszonegy éves fejjel, 1725-ben beiratkozott a híres jénai egyetemre, s ott filozófiát, matematikát és orvostudományt tanult - egy időben. Itt már elsősorban matematikai képességeivel tűnt ki. Ott tartózkodásának harmadik évében már előadásokat tartott az egyetemen. Képességeiről és tudásáról két nyilvánosan megvédett tudományos értekezésében tett tanúbizonyságot. Az 1727-ből való matematikai disszertációja, a ,,Descartes-féle jelszabály"-nak nevezett tétel első bizonyítását tartalmazza. (Ez a jelszabály lehetővé teszi, hogy az algebrai egyenlet együtthatóinak előjeléből következtessünk a gyökök számára.)
A következő évben készült disszertációjának címe: De natura et principiis medicinae. (Az orvostudományról és alapelveiről.) Sokáig ellentétes erővel birkózott benne a korabeli tudományos világhoz való vonzódása és a szülőföldhöz való ragaszkodás. Esze a virágzó nyugat felé húzta, a szíve pedig vissza, hazájába. Miután 1730-ban megszerezte az orvosdoktori címet, hazatért szűkebb pátriájába, Pozsonyba, gyakorló orvosnak. A következő évben Debrecenbe hívták a "cívistársaság" városi orvosának. Megtisztelő volt ez a meghívás is, hiszen a híres kollégium tőszomszédságában, a tudományban is képzett városatyák tetőtől talpig megnézték azt a férfiút, akinek efféle tisztséget ajánlanak föl. Segner doktor mégis fontolóra vette, vajon érdemes-e, nem elhamarkodott dolog-e elfogadni a meghívást. Hiszen ő tudományos pályára vágyott. Ezért a weimari herceg meghívásának engedett, amikor visszatért a jenai egyetemre.
1732-ben újra megkezdi itt előadásait, előbb magiszteri rangban, majd 1733-tól kezdve a bölcsészeti kar rendkívüli tanáraként. Jenába azonban nemcsak tudományos becsvágy vonzotta, hanem a szíve is; még diákkorában megismerkedett egyik tudós professzorának, Teichmeier Frigyesnek a lányával és úgy látszik, ez a szerelem döntött elhatározásában. Szülei hiába iparkodtak őt itthon tartani és a tervezett házasságról lebeszélni, Segner végül is úgy döntött, hogy Jenába megy (a meghívást is Teichmeier, jövendő apósa eszközölte ki számára) és megházasodik.
Ám Jenában sem maradt sokáig. Előbb Halléba hívták, majd az új onnan alapított göttingeni egyetem meghívását fogadta el, s itt 1735. november 16-án kezdte meg professzori működését a fizika és matematika rendes tanáraként. Segner János András volt tehát az első Göttingen világhírű matematikusai sorában.
Segner-kerék
Ő maga ugyan nem jutott el a legmagasabb csúcsokig, de előkészítette a híres utódoknak az alapokat. A mi Bolyainkkal és az orosz Lobacsevszkijjel vetélkedő Gauss, továbbá Dirichlet, Rieman, Clepsch és Klein az ő nyomdokain emelték addig soha nem sejtett magasságokba a mennyiségtant és a geometriát.
Segner professzori munkáját az akkori szokás szerint előadások alapjául, mintegy vázlatául szolgáló "kompendiumok" írásával kezdte. Sorra jelentek meg előbb matematikai oktatásának alapjául szolgáló „Elementa arithmeticae et geometriae" (A mennyiségtan és a mértan elemei). majd a fizikai előadásaihoz készített "Einleitung in die Naturlehre" (Bevezetés a természettanba) című munkái. Ezekben még nem közölt önálló eredményeket, hanem csupán a szóban forgó tárgyak akkori ismeretanyagát kívánta összefoglalni. Munkájának alaposságára és teljességére jellemző, hogy még a későbbi időkben is alapul fogadták el.
Korai önálló munkái közül a legértékesebb műve a forgástestek geodetikus görbéinek problémájával foglalkozik. (A geodetikus vonalak a görbe felületeken ugyanazt a szerepet töltik be, mint a síkon az egyenes: ezek ugyanis a felület két pontját összekötő legrövidebb vonalak.) Időközben az egyik professzortársa halála miatt Segnernek még orvosi tudományokat is elő kellett adnia. Orvostudományi előadásaiban megkülönböztetett figyelmet fordított a kémiának.
Tudományos kutatásairól kisebb-nagyobb terjedelmű "programjaiban" számolt be. Közülük felettébb figyelemre méltó az 1747-es kiadású gyűjteményes kötetben megjelent 7 hidraulikai programja. Benne ismertette először ama híres vízikereket, amelyet aztán róla neveztek el. A kerék működésének elméletét geometriai alapokon fejtette ki és számvetéseket végzett az új gép várható teljesítményéről is. Rá harmadik évre (1750-ben) négy jelentős tanulmánya jelent meg. Közülük kettő a vízcsepp alakját és felületét vizsgálja, a két másak pedig a folyadékok domború és homorú felületének kérdéseit taglalja és megalkotja a felületi feszültség fogalmát.
Méltán tekinthetjük őt az első matematikusnak, aki felismerte a tiszta és az alkalmazott matematika szétválasztásának szükségét. Egyike az elsőknek, akik érdemeket szereztek a tiszta matematika fejlesztése terén. Írásai nyomán Európa-szerte kimagasló tekintélyként tisztelték a kor tudományos világában: 1739-ben a londoni akadémia, 1747-ben a berlini akadémia, 1751-ben a Göttingeni Királyi Tudós Társaság, 1754-ben pedig a pétervári akadémia választotta tagjai sorába. Nem győzte hangsúlyozni, hogy a matematika és a fizika haladása elválaszthatatlan a csillagászat fejlődésétől, s 1748-tól kezdve az általa berendezett csillagvizsgálóban csillagászati kutatásokkal is foglalkozott.
Nagy Frigyes porosz király 1754-ben meghívta az általa is nagyra becsült egykori tudományos ellenfele, a váratlanul elhunyt Christian Wolf hallei matematika- és fizikaprofesszornak megüresedett tanszékére. A hallei egyetemen az "Egyetem első professzora'' ("Professor Primarius") megkülönböztető címet erkölcsi megbecsülése hangsúlyául vezették be, s őt tüntették ki ezzel a címmel először.
Ezután élete végéiig Halléban maradt, ahol még számtalan munkája, jelent meg a matematika, fizika, csillagászat tárgyköréből. Segner 1777. október 5-én halt meg.
Találmánya, a közismert Segner-kerék, elméleti és gyakorlati szempontból egyaránt nagyjelentőségű volt. Az első és eredeti Segner által közölt leírás magyarul a kerék működéséről:
"A vízikerék lényege egy tetszés szerinti alakú és nagyságú tartály, ezt úgy kell felerősítenünk, hogy egy tengely körül könnyűszerrel foroghasson. A tartályból alul egy belül üres kar nyúlik ki, s ennek oldalán - miként az ábra mutatja - egy tetszés szerinti nagyságú lyukat fúrunk. Ha az ember a tartályba vizet önt és állandóan gondoskodik arról, hogy a lyukon kifolyó vizet pótolja, az edény a tengely körül forogni kezd, a kifolyó víz útjával ellentétes irányban. Ez a mozgás állandóan fokozódik Egy bizonyos sebességig. Következésképp a víz kiömlése is erősbödik, így hát a víz pótlásáról is fokozott mértékben kell gondoskodnunk, ha a tartályban állandó szintet akarunk biztosítani".
Segner a kísérletet légüres térben is elvégezte, és bebizonyította azt, hogy a kerék mozgását a fölötte levő vízoszlop súlya által megmozgatott vízsugár váltja ki. Ily módon számította ki azt a nyomást, amely a kereket forgásba hozza. Felismerte azt is, hogy a kiömlő vízsugár sebességét és a kerék forgássebességét a forgómozgás megindulása után a centrifugális erő is fokozza.
Az előzőkben ismertetett elvek alapján Segner későbbi vízikerekének gyakorlati alkalmazását keresve, egészen gépszerű megoldásokhoz jutott el, s ezek egy jellemző példája a mellékelt ábrán közölt malom meghajtásra alkalmas Segner-kerék. Itt a forgó részek légellenállásának csökkentésére egy köpenyszerű burkot alkalmaz. Tanulmányát először nagynevű kortársa, Leonhard Euler méltatta Berlinben, az akadémia matematikai osztályának egyik ülésén.
Ugyancsak Euler volt az, aki néhány apró módosítást végzett a turbinán, ezzel megnövelve hatásfokát. A kifolyócsőnek hajlított formát adott, így nem kellett rajta külön lyukat fúrni, hanem a cső vége szolgált kifolyónyílásul. Segner vízikerekét először Nörtenben, egy Göttingenhez közeli falucskában alkalmazták először 1753-ban, egy olajütőmalom meghajtására. Segner találmánya és kísérletei szolgáltak alapul Euler későbbi munkájának, amelyben kidolgozta a turbinák elméletét. Euler kétrészes turbinája jelenti az átmenetet a Segner-kerék és a korszerű turbinák között. Segner szerteágazó tudományos munkásságát nagyon sok műve bizonyítja. Fizikai és csillagászati tanulmányain kívül megjelentek kémiai és technológiai tárgyú munkái is. Foglalkozott a mezőgazdasággal is, hiszen egyik tanulmányában a kéndioxidot ajánlotta a búza, és más gabonafélék fertőtlenítésére, a sovány földek trágyázására pedig a fahamu alkalmazását javasolta. Külön tanulmányt írt a húsok pácolásáról és füstölésének módszereiről.
Német életrajzírója Karl Keller írja róla: A technikusok számára Segner János András neve örökké élni fog a turbinaépítés történetében és bár a technika eme ágának kialakulásával és fejlődésével kapcsolatban számos feltaláló, konstruktőr, kísérletező és elméleti tudós neve merül fel, ő marad számunkra mindig az, aminek kezdetben is tekintettük, a turbina atyja.
Irodalom
- Nagy magyar feltalálók, Dr. Vajda Pál
