Od papiňáku k parnímu stroji: Tragický osud vizionáře jménem Denis Papin
Tlakový či Papinův hrnec neboli „papiňák“ najdeme v každé dobré domácnosti. Název odkazuje na francouzského vynálezce Denise Papina. Je však poněkud paradoxní, že muž, který předznamenal průmyslovou revoluci, proslul kuchyňským hrncem. Možná tomu napomohli i jeho současníci.
Život konstruktéra, fyzika a matematika Denise Papina (1647–1712) a další vynálezy, v jejichž kontextu vznikl i ten nejznámější, tvoří velmi pozoruhodný příběh. Jeho konec však příliš šťastný není.
Od medicíny k mechanice
Papin se narodil 22. srpna 1647 na rodinném statku nedaleko francouzského města Chitenay u Blois. Jeho otec i strýc byli lékaři a původně se tímto směrem vydal i mladý Denis. Studia medicíny na univerzitě v Angers dokončil v roce 1669 a po nějaký čas se věnoval praxi, nicméně více než léčení pacientů jej lákaly přírodní vědy, a zejména fyzika, potažmo mechanika. Brzy se proto vydal do Paříže, kde roku 1672 získal místo asistenta v laboratoři nizozemského matematika, fyzika a astronoma Christiaana Huygense (1629–1695), který do hlavního města Francie přišel na pozvání Ludvíka XIV. a tehdejšího ministra financí Jeana-Baptisty Colberta, aby se stal jedním ze zakládajících členů francouzské Královské akademie věd. Krátce po příchodu do Paříže do ní vstoupil i Papin.
V novém působišti se mladý badatel věnoval hlavně experimentální práci a usiloval například o zdokonalení vývěvy, zařízení, jež slouží k odčerpávání vzduchu z uzavřeného prostoru a vytvoření vakua. S Huygensem pak spolupracoval na výrobě prvního výbušného pístového stroje, který byl poháněn střelným prachem. Huygens již tehdy prohlašoval, že nové stroje by mohly v mnoha ohledech nahradit sílu člověka i zvířat, kupříkladu při zvedání těžkých kamenů, mletí obilí či výrobě fontán, a dokonce snad i k pohonu dopravních prostředků.
Důležitou událostí pro Papina bylo, že ve stejné době se k Huygensovi připojil německý matematik a filozof Gottfried Wilhelm Leibniz (1646–1716), který s oběma muži spolupracoval a s Papinem byl v pravidelném kontaktu víceméně do konce života. V Paříži ale Papin dlouho nepobyl. Začal pociťovat, že kvůli jeho protestantské víře (byl hugenot) pro něj není zcela bezpečná a v roce 1675 odešel do Londýna.
Změkčování kostí
Záhy po příjezdu do srdce Spojeného království získal místo v laboratoři slavného irského přírodovědce a vynálezce Roberta Boyla (1627–1691) a stal se pro něj vítaným pomocníkem, neboť Boyle v té době usiloval o další zdokonalení vývěvy a jen málokdo s ní měl takovou zkušenost jako Papin. Při práci v Boylově laboratoři měl, co se týče přípravy a provádění různých experimentů, na rozdíl od dalších asistentů, poměrně volnou ruku a věnoval se zde v zásadě podobným pokusům jako v Paříži, ovšem krom střelného prachu si začal zahrávat s vodou, lépe řečeno s párou. To nakonec vedlo k jeho nejslavnějšímu vynálezu, již zmíněnému tlakovému hrnci, jehož prototyp předvedl v roce 1679 na setkání britské Královské společnosti (ustavené v roce 1660, tedy šest let před tou francouzskou).
Popis přístroje zveřejnil o dva roky později ve spisu A New Digester Or Engine for Softening Bones (Nový digestor či přístroj pro změkčování kostí). Nevábný název souzní s Papinovým cílem, totiž, jak napsal Huygensovi, pomoci chudým a zpřístupnit coby zdroj živin i takové živočišné produkty, které jsou jinak jen obtížně zpracovatelné.
Přístroj fungoval tak, že do válce se spolu s trochou vody vložily kosti, tuhé maso a podobně, načež se nádoba neprodyšně uzavřela, umístila nad oheň a nechala zahřívat. Další práci už udělal vzniklý tlak a pára, přičemž s vyšším tlakem roste i teplota varu, což proces vaření navíc urychluje.
První pokusy nicméně ukázaly, že vzhledem k vysokému riziku výbuchu by se z přípravy pokrmu mohl stát hazard se zdravím. Papin proto hrnec doplnil o jednu malou, leč významnou drobnost – pojistný ventil. Ten sestával z pístu a závaží, přičemž závaží bylo tak velké, aby při dosažení určitého tlaku došlo k povolení ventilu a úniku páry. Hmotnost závaží pak ventil vrátila do původní polohy. Bylo tak možné relativně snadno a bezpečně regulovat tlak uvnitř přístroje (čím těžší je závaží, tím vyššího tlaku lze ve válci dosáhnout).
Papinův hrnec následně otestovala i sama Královská společnost, jak poznamenává přírodovědec John Evelyn (1620–1706). Ve svém Deníku, který vyšel několikrát tiskem, napsal k datu 5. dubna 1682 následující poznámku: „Dnes večer jsem se s několika členy Královské společnosti vypravil na večeři, která byla kompletně připravena v digestoru monsieur Papina, díky kterému byly nejtvrdší hovězí kosti i skopové jemné jako sýr; a želatina získaná z hovězích kostí byla nejčistší a nejchutnější, jakou jsem kdy viděl či chutnal. Bez jakýchkoli zábran jsme jedli rybí kosti, ale nic nepřekonalo holuby, kteří chutnali, jako by byli zapečení v koláči. Tato filosofická večeře byla velmi zábavná a nesmírně potěšující pro celou společnost.“
Z místa na místo
Členem Královské společnosti se nakonec stal i sám Papin, a to pravděpodobně v roce 1680. Třebaže oficiální záznam o tom neexistuje, na základě dalších informací o jeho členství v nejslavnější učené společnosti světa není pochyb. Již o rok dříve jej instituce zaměstnala coby pomocníka britského polyhistora Roberta Hooka (1635 až 1703), přičemž dle některých pramenů měl na starosti, leč za snížený plat, pozici kurátora experimentů, kterou od roku 1662 zastával právě Hooke. Náplní této práce bylo provádění různých pokusů na pravidelných setkáních společnosti.
Papin ale v Londýně nebyl úplně spokojený, a zřejmě i proto souhlasil v roce 1681 s nabídkou, aby odcestoval do Benátek a přijal místo ve zdejší, nedávno založené vědecké společnosti. V Benátkách zůstal tři roky. Poté se vrátil do Londýna a nastoupil zpět na svou dřívější pozici v Královské společnosti.
V roce 1685 zrušil Ludvík XIV. Edikt nantský, který francouzským protestantům zaručoval stejná práva jako katolíkům, a Papin tak tušil, že do Francie se již zřejmě nevrátí. V Anglii přesto nezůstal a v roce 1687 přijal místo profesora matematiky na Marburské univerzitě v Hesensku, které zastával dalších devět let. A z Hesenska neodešel ani pak, pouze se přestěhoval do několik desítek kilometrů vzdáleného Kasselu.
Roku 1690 zveřejnil slavný článek, v němž popsal pokusy, které jej zaměstnávaly posledních několik let. Víceméně dále rozpracovával podobné problémy, s nimiž se potýkali s Huygensem a Leibnizem v sedmdesátých letech v Paříži, nyní ovšem navrhoval, aby se ve válci využívala namísto střelného prachu voda. Díky tomu je totiž možné vytvořit mnohem dokonalejší vakuum. Papinovým cílem bylo vyvinout zařízení, které by dokázalo odčerpávat vodu ze zaplavených dolů, a v publikaci vylíčil aparát, který lze považovat za první atmosférický parní stroj.
V následujících patnácti letech, i s pomocí rad získaných během čilé korespondence s Leibnizem, svůj stroj nadále zdokonaloval a začal uvažovat také o možnostech, jak jej využít k rozličným funkcím, například coby pohonu pro lodě. To dokonce zkoušel realizovat. Dosažené výsledky shrnul roku 1707 ve francouzsky psaném pojednání Nouvelle manière pour lever l’eau par la force du feu (Nový způsob čerpání vody s využitím síly ohně), nicméně stroj, který v něm popsal, byl podobný parnímu čerpadlu. To si už v roce 1698 nechal patentovat britský vynálezce Thomas Savery, jenž z Papinových objevů nepochybně vycházel. Savery později spolupracoval s Thomasem Newcomenem, který v roce 1712 navrhl vylepšený atmosférický parní stroj. Z těchto vynálezů pak vycházel James Watt (1736–1819), parní stroj zdokonalil a umožnil jeho masivnější použití.
Strasti posledních let
V roce 1707 se Papin vrátil do Londýna a doufal, že získá zpět své kurátorské místo v Královské společnosti, které v té době předsedal Isaac Newton (1643 až 1727), leč neuspěl. Stejně tak se dostalo chladného přijetí referátům, v nichž společnosti představoval své nejnovější vynálezy. Předložil třeba návrh na sestavení lopatkové parní lodi, ale i v tomto případě byl z důvodu nedostatku finančních prostředků odmítnut.
Další léta Papin zřejmě prožil v těžké bídě a opakované snahy získat od Královské společnosti nějaké finanční prostředky byly zcela neúspěšné. Poslední dopis, který tam od něj dorazil, byl datován 23. ledna 1712 a je z něj patrné, že naděje zestárlého vynálezce na jakýkoli zvrat neutěšené situace již pohasly. O Papinově dalším osudu už nevíme nic, pravděpodobně však toho roku zemřel, a protože byl bez prostředků, pohřbili ho do neoznačeného hrobu.
Vypadá to, že poslední léta velmi plodného vynálezce, který byl bezpochyby jednou z důležitých postav geneze parního stroje i konstruktérem mnoha dalších pozoruhodných zařízení, nebyla zrovna šťastná. Nabízí se otázka proč. Například matematik Philip Valenti prohlašuje, že britská Královská společnost Papinovy objevy a vynálezy záměrně sabotovala, už jen proto, že nemohla dopustit, aby si tak zásadní zásluhy připsal na vrub kontinentální badatel. Uvádí mimo jiné, že Newcomenův parní stroj patentovaný roku 1712 vychází téměř přesně z Papinova návrhu zveřejněného již v roce 1690.
Další velkou ranou pro Papina byl patent, který Královská společnost v roce 1698 udělila parnímu čerpadlu Thomase Saveryho a jenž se vztahoval i na všechna čerpadla pracující na principu využívání síly ohně. Papinovy přístroje, z nichž Savery vycházel, tak ztratily svůj finanční potenciál, což se samozřejmě týkalo i podobných strojů, které by Papin vyrobil později. Konečně Newtonovi, který byl předsedou Královské společnosti v době, kdy se Papin naposledy vrátil do Londýna, bylo pak podle Valentiho trnem v oku jeho blízké přátelství s Leibnizem, s nímž Newton vedl známý spor ohledně toho, který z nich objevil infinitezimální počet (kalkulus).
Ať už Valenti má, či nemá pravdu (a po více než třech stoletích, kdy se již spousta detailů ztratila, to lze jen obtížně posuzovat), je Papinův přínos pro zažehnutí průmyslové revoluce nezpochybnitelný a dnes už snad i mnohem více doceňovaný, než tomu bylo kdysi. Na druhou stranu, škatulku muže, který přivodil revoluci ve vaření, mu už asi nikdo neodpáře, stačí si však vzpomenout, že od papiňáku k parnímu stroji to v jistém smyslu zase není tak daleko.
