František Josef Gerstner

František Josef (Franz Joseph) Gerstner se narodil 22. února 1756 v Chomutově, v německé rodině řemenáře. Již jako malý chlapec navštěvoval okolní dílny a zajímal se o různé řemeslné práce.

Během studia na hlavní chomutovské škole si oblíbil matematiku. (Jednou údajně při výuce matematiky opravil učitele v matematice nepříliš zdatného a ten mu zakázal navštěvovat jeho hodiny.) Protože matematika byla Františkovým koníčkem, otec mu zařídil vyučování tomuto předmětu u příbuzného faráře, který ho připravil na další studium tak dobře, že mohl nastoupit na chomutovské gymnázium a v roce 1772 i na pražskou Karlo-Ferdinandovu univerzitu.

Studium, vědecká činnost
Na filozofické fakultě v Praze studoval elementární matematiku u Stanislava Vydry (katolického kněze, vysokoškolského profesora, národního buditele a matematika, 1741-1804), vyšší matematiku jej učil Jan Tesánek (Johannes Tessanek, katolický kněz, matematik a astronom, 1728-1788) a astronomii Josef Stepling (fyzik, astronom, matematik, 1716-1778). V roce 1776 vykonal veřejnou zkoušku z astronomie a v roce 1777 z první knihy Philosophiae Naturalis Principia Mathematica Isaaca Newtona. Protože z domova nedostával žádné peníze, během studií si přivydělával hrou na varhany v kostele u Kajetánů na Malé Straně a za stravu a ubytování doučoval chovance z kláštera
sv. Bartoloměje.

Gerstner se zajímal o techniku, proto po ukončení studií na filozofické fakultě v roce 1777 navštěvoval i přednášky na tehdejší stavovské inženýrské škole, kde se vyučovala geometrie, fortifikace a mechanika (aby si žáci osvojili vyměřování země, budování pevností, splavů, kanálů, jezů, rybníků atd.). Tato první inženýrská škola v Praze je spojena především se jménem Christiana Josefa Willenberga (1655-1731), kterého jmenoval v roce 1706 na základě zkoušky před komisí císař Josef I. (1678-1711) císařským inženýrem. Císař, podporující vědu a zejména vojenskou část výuky, v lednu 1707 povolil vyučování inženýrství šlechtické a měšťanské mládeže, ale Willenberg pro nedostatek financí dosáhl na základě dekretu Karla VI. (1685-1740) a zemských stavů založení inženýrské stolice, která byla součástí pražské univerzity, až v roce 1717.

Teprve po doplnění technického vzdělání se Gerstner cítil připraven pro praxi a zažádal si o místo inženýra u dvorské komise pro vyvazování z roboty na c. k. statcích.

Poté, když byl přijat, tři roky pracoval jako geometr při vyměřování lesů a pozemků. V rámci pracovních povinností vypracoval pokyny o nejjednodušším měření lesů, o roztřiďování pozemků a o zkoumání hospodářských účtů. V roce 1781 byla komise zrušena.

František Gerstner pak odešel do Vídně s úmyslem studovat medicínu, botaniku a chemii, ale studia brzy zanechal. Jeho láska k matematice a astronomii ho přivedla ke slovenskému fyzikovi a řediteli vídeňské astronomické observatoře Maxmiliánu Hellovi (1720-1792), pod jehož vedením zůstal na další tři roky jeho spolupracovníkem na vídeňské hvězdárně. Na doporučení profesora Hella byl pak v roce 1784 jmenován adjunktem u profesora Antonína Strnada (1746-1799) na hvězdárně v Praze - Klementinu, kde se proslavil novým způsobem určování zeměpisné délky (v roce 1785 publikoval Gerstner astronomickou práci, ve které opravil zeměpisnou délku řady významných evropských měst). V uvedené době podnikal mimo jiné cesty do Krkonoš, kde měřil nadmořské výšky a zeměpisné souřadnice a poprvé tak přesně zmapoval údaje o nejvyšších českých horách. Ve svých pracích nově upravil konstrukci barometru k měření nadmořských výšek, když vysvětlil fyzikální vztahy mezi tlakem, teplotou a hustotou vzduchu a popsal svůj vynález - aerostatické váhy, který napomohl k získání přesných údajů při měření nadmořské výšky. (Vynález aerostatických vah později od Gerstnera převzal švýcarský badatel Horace-Bénédict Saussure při studiu Alp.) Jako uznání za jeho práci ho jmenovala v roce 1785 Královská učená společnost nauk řádným členem. Rovněž další výsledky v astronomii mu získaly vážnost v evropských vědeckých kruzích.

V roce 1787 byl jmenován inženýrem vrchní komise zřízené za účelem nové opravy daní a byl mu svěřen dohled nad vyměřováním pozemků v sedmi českých krajích.

Když v roce 1787 onemocněl Gerstnerův bývalý učitel vyšší matematiky Tesánek, poskytl mu Gerstner pečlivé ošetřování ve vlastním bytě. Profesor Tesánek požádal Gerstnera o suplování přednášek. Pro vadu řeči chtěl Gerstner zprvu odmítnout, ale nakonec soukromé přednášky ve vyšší matematice pro jeho pět studentů převzal. Studenty k dalším zkouškám natolik dobře připravil, že byl požádán o přednášení na univerzitě pro příští rok.

V letech 1788 až 1789 byl tak pověřen suplováním vyšší matematiky a v roce 1789 byl jmenován řádným profesorem. Ihned po svém nástupu vydal tři nové knihy z oboru stavební mechaniky a hydrologie, které revolučně změnily obsah přednášek z matematiky a astronomie, neboť se neomezoval pouze na vyšší matematiku a na astronomii, ale věnoval se i hydraulice a mechanice. Byla s ním konzultována řada problémů, a tak sestrojil například stroje pro železné hutě v Hořovicích a v Křivoklátě a pro huť ve Zbirohu vyprojektoval vysoké pece.

První polytechnická vysoká škola ve střední Evropě
Pro své vynikající pedagogické a technické schopnosti byl Gerstner povolán jako přísedící studijní dvorské komise a mimořádným způsobem se podílel na reorganizaci rakouského technického školství. Jako odborník, který uměl spojit teorii s praxí, prosazoval Gerstner výuku moderních technologií a zasazoval se o reorganizaci technického školství v rakouském císařství. V roce 1796 předložil císaři Františku II. (1768-1835) návrh na založení vysoké školy po vzoru nedlouho předtím založené francouzské École Polytechnique (1794).

Vláda nepodpořila Gerstnerovy snahy o založení celoříšské polytechniky ve Vídni, byl však přijat návrh českých stavů na zřízení polytechnického ústavu v Praze. Nová technická vysoká škola v Praze, s názvem Český stavovský polytechnický ústav, byla založena dekretem císaře z 14. března 1803, kterým schválil přetvoření inženýrské školy na polytechniku.

Podle Gerstnerových návrhů se začalo učit 10. listopadu 1806 v budově Svatováclavského semináře, kde od roku 1786 sídlilo i Královské technické učiliště (inženýrská škola) - v tehdejší Dominikánské (dnešní Husově) ulici na Starém Městě v Praze. Polytechnický ústav byl (na základě rozhodnutí císaře z roku 1787) součástí pražské univerzity a teprve v září 1815 se stal i formálně samostatným. Ve studiu na škole se kladl důraz na to, aby inženýrské nauky byly úzce spojeny s matematikou a exaktními vědami. Prvním ředitelem ústavu, tj. pražské polytechniky, a současně profesorem hydrauliky a mechaniky se stal právě František Josef Gerstner.

Gerstnerovým organizačním schopnostem i mnohým námětům na výuku technického vzdělání tak vděčí Praha za vytvoření první polytechnické vysoké školy ve střední Evropě a předchůdkyně současného ČVUT, které se tak stává jednou z nejstarších technických vysokých škol ve světě. Založením školy vznikla instituce s vysokou úrovní technické výuky.

V roce 1807 se Gerstnerovi podařilo zajistit pro potřeby školy první Wattův parní stroj na území rakouského císařství.

Jako mechanika polytechniky pak získal Gerstner pozoruhodnou osobnost, Josefa Božka (1782-1835), který v ní pracoval jako hodinář a mechanik až do své smrti. V době svého působení na pražské polytechnice sestrojil Božek přes padesát modelů hodin a jiných přístrojů, které sloužily jako součást výuky pro studenty řadu let. Božek se zajímal o parní stroje, dovážené tehdy z Anglie, a sestavil řadu mechanizmů, poháněných párou. Sestrojil první parní stroj v Čechách, v září 1815 předvedl v pražské Královské oboře první parní vůz v Evropě, sloužící k dopravě cestujících, a v červenci 1817 na tomtéž místě i plavbu lodi poháněné parním motorem. Vzhledem k tomu, že stroj byl dosti poruchový, nedostal se do praxe a používal se jako názorná pomůcka ve škole.

Nelze se nezmínit, že kromě Gerstnera na pražské polytechnice působila další významná osobnost - Christian Doppler (1803-1853), řádný profesor elementární matematiky a praktické geometrie v letech 1837 až 1847 (autor řady prací především z oboru fyziky, optiky a astronomie, mj. objevitel tzv. Dopplerova efektu týkajícího se kmitočtu vln). Oba vynikající vědci byli nepochybně největšími postavami této školy v 19. století.

Životní osudy
Do roku 1823, kdy se zhoršil jeho zdravotní stav, přednášel Gerstner na univerzitě o mechanice a hydraulice. Chtěl pomoci různým závodům domácího průmyslu, proto zřídil rovněž mimořádné přednášky o mechanice, přístupné všem, jimž se nedostávalo dostatečného předběžného vzdělání. Těmito kurzy prošlo za dvacet let přes dva tisíce posluchačů, což byl ve své době značný počet.

Ke konci života byl František Josef Gerstner nucen řadu funkcí opustit. V roce 1830 předal konání přednášek synovi Františku Antonínu Gerstnerovi. V roce 1832 byl
v 76 letech na základě udání o špatných poměrech na škole a následného vyšetřování penzionován (s ponecháním veškerých příjmů). Posledních čtrnáct dní svého života strávil u své dcery v Mladějově u Jičína, kde zemřel a je i pochován.

Koněspřežné železnice
V roce 1807 byl František Josef Gerstner zvolen vědeckým ředitelem právě založené České hydrotechnické privilegované společnosti, pro kterou měl vypracovat projekt stavby vodního kanálu mezi Vltavou a Dunajem - z Českých Budějovic přes Vyšší Brod do Lince. Gerstner ve svém návrhu hodnotil nejen vodní, ale i železniční a silniční variantu. Celý region proměřil metodou opakovaného měření atmosférického tlaku. Zjistil, že pro překonání velkých výškových rozdílů po vodní hladině by bylo třeba na trase vybudovat velké množství zdymadel (přibližně 240), kanál by proto byl náročný na obsluhu a transport by byl pomalý. Celkovým výsledkem jeho úvah bylo konstatování, že projekt zamýšleného kanálu z Vltavy do Dunaje je sice realizovatelný, ale technicky velmi náročný, a proto neúměrně drahý.

S přihlédnutím k roční přepravě soli ze Solné komory do Čech (asi 20 160 t) doporučil jako optimální uskutečnit dopravu po ?železné silnici? - železnici. V prvních úvahách se neměla železnice budovat jako veřejná dopravní cesta, mělo se jednat pouze o dopravu soli do Českých Budějovic, kde se měla sůl překládat na lodě. V roce 1811 císař jmenoval Františka Josefa Gerstnera ředitelem vodních staveb v Čechách, stal se poradcem pro stavbu mostů a radil řadě průmyslových podniků při řešení problematiky dopravy. V roce 1820 Gerstnera požádal prezident dvorské kanceláře hrabě Stahl, aby se ujal stavby železnice Linec - České Budějovice.

Projekt dráhy Linec - České Budějovice začal Gerstner vypracovávat v roce 1821, výstavba trati začala o čtyři roky později. Řídit samotnou stavbu však univerzitní profesor a první ředitel Královského českého stavovského technického učiliště v osmašedesáti letech odmítl.

Doporučil za sebe svého syna Františka Antonína Gerstnera (1795-1840), profesora praktické geometrie (tedy geodézie) na vídeňské polytechnice, který se tak stal ve svých 25 letech hlavním stavbyvedoucím koněspřežky s tím, že mu otec bude radou i pomocí k dispozici.

Pro úplnost dodejme, že vzhledem k tomu, že František Josef Gerstner
již v roce 1820 navrhl, aby dráha České Budějovice - Linec - Gmunden byla nejen veřejná a sloužila dopravě soli, ale zároveň aby sloužila i k přepravě osob, můžeme tuto dráhu, uvedenou do provozu postupně v letech 1827 až 1836, právem považovat za první veřejnou železnici na kontinentě. V roce 1827 byla udělena koncese na stavbu druhé koněspřežné dráhy na českém území, a to dráze pražsko-lánské, která měla původně směřovat přes Kladno, Zbečno a Liblín až do Plzně. Autorem řešení trati (včetně tvaru kolejnic a návrhu vozů s otočnými nápravami) byl rovněž František Josef Gerstner, který se stavby účastnil jako odborný poradce.

Odborné práce
Odborné Gerstnerovy práce zahrnují řadu oborů - zabýval se astronomií, matematikou, fyzikou, řada jeho prací je technického charakteru, se zaměřením na praktické využití teorie. V roce 1831 vydal proslulé dílo Handbuch der Mechanik ve třech svazcích. Mezi předplatiteli publikace je i jméno císaře Františka I. Toto dílo se stalo základní učebnicí strojního, stavebního a důlního strojírenství po celé 19. století.

Ve své práci Teorie vln z roku 1804 popsal jako jeden z prvních matematicky vlny na vodní hladině. Gerstner ukázal, že částice vody vytvářejí krouživé pohyby, přičemž poloměry těchto kružnic se s hloubkou zmenšují. Na povrchu pak vzniká vlna ve tvaru matematické křivky, zvané cykloida. Tyto vlny byly pojmenovány ve světové fyzikální literatuře jako Gerstnerovy trochoidální vlny.

Zabýval se rovněž výkladem výchylek magnetické střelky, k výpočtu zeměpisné délky používal metodu zatmění slunce, kterou sám zjednodušil a urychlil. Zabýval se otázkami převodů u hnacích soukolí, pohonu vodních kol, fyzikálními vlastnostmi železa s ohledem na stavbu mostů, navrhl například i novou konstrukci hydrometrického kyvadla (přístroje pro měření rychlosti proudění vody v jednotlivých hloubkách) atd.

Ocenění
V roce 1808 byl Gerstnerovi udělen Leopoldův řád, v roce 1810 byl povýšen do rytířského stavu. V roce 1813 jej würtemberská královna Kateřina Pavlovna Romanovová (1788-1819) doporučila svému bratrovi, ruskému caru Alexandru I. Pavloviči (1777-1825), aby jej vyznamenal, spolu s básníkem a politikem Johannem Wolfgangem Goethem (1749-1832).

František Josef Gerstner zemřel 25. června 1832. Pamětní deska s jeho jménem je umístěna pod okny Národního muzea v Praze. Dne 22. února 2006 vydala Česká národní banka dvousetkorunovou pamětní minci k 250. výročí jeho narození a k 200. výročí zahájení výuky na pražské polytechnice. Gerstner se právem řadí k největším osobnostem, které působily na území Čech.

Použitá literatura:

[1] Masarykův slovník naučný: Lidová encyklopedie všeobecných vědomostí. Praha: Československý Kompas, 1925-1933.

[2] Ottův slovník naučný. Praha, 1888-1909.

[3] Vlček, P. a kol.: Encyklopedie architektů, stavitelů, zedníků a kameníků v Čechách. Praha: Academia, 2004.

[4] Staňková, J. a kol.: Pražská architektura. Praha: Academia, 1991.

[5] Žákavec, T.: Lanna. Příspěvek k dějinám hospodářského vývoje v Čechách. Praha: Spolek československých inženýrů, 1936.

[6] Pošusta, S. a kol.: Od koňky k metru. Praha: Nakladatelství dopravy a spojů Praha ve spolupráci s Dopravními podniky hl. m. Prahy, 1975.

[7] Míka, Z. a kol.: Dějiny Prahy v datech. Praha: Panorama, 1989.

[8] Cibula, V.: Objevujeme Prahu. Praha: Albatros, 1988.

[9] Krejčiřík, M.: Po stopách našich železnic. Praha: Nakladatelství dopravy a spojů, 1991.

[10] Vlastní archiv autora článku.