Německy píšící učenec z Mülhausenu, matematik, fyzik, astronom a filosof, zakladatel fotometrie, autor prvního důkazu iracionality π a průkopník teorie rovnoběžek.
Německy píšící matematik, fyzik a astronom Johann Heinrich Lambert se narodil 26. srpna 1728 v alsaském svobodném městě Mülhausen (dnes Mulhouse ve Francii), tehdejší enkláva spojená se Švýcarskou konfederací. Jeho otec Lukas Lambert byl krejčí. V rodině chyběly peníze; Lambert musel ve věku dvanácti let opustit školu a pomáhat otci v krejčovské dílně. Byl však odhodlaný vzdělávat se sám: večer po práci studoval matematiku, latinu a přírodní vědy.
Ve věku patnácti let nastoupil jako pisař do železáren v Seppois (jihozápadně od Mülhausenu) a v roce 1745 se stal sekretářem u redaktora novin Basler Zeitung v Baselu. V roce 1748 se stal soukromým učitelem v rodině hraběte Salise v Churu, kde setrval deset let. Tato pozice mu umožnila studovat v dobré knihovně a cestovat s chovanci po Evropě, kde se setkal s předními vědci německých zemí, Nizozemska, Francie a Itálie. V roce 1759 se přestěhoval do Augsburgu a v roce 1764 do Berlína, kde získal podporu Fridricha Velikého a byl jmenován redaktorem Pruského astronomického almanachu. V roce 1765 se stal členem Berlínské akademie věd, kde pracoval až do své smrti.
Fotometrie – Photometria (1760)
Lambert patří mezi zakladatele fotometrie – vědy o měření světla. V roce 1760 publikoval v Augsburgu zásadní dílo Photometria, sive de Mensura et Gradibus Luminis, Colorum et Umbrae (Fotometrie, neboli o měření a stupních světla, barev a stínu), v němž formuloval základní zákony šíření světla:
- Lambertův zákon kosinusu: svítivost ideálně difúzně vyzařujícího nebo odrážejícího povrchu ve směru pozorování je úměrná kosinu úhlu vůči normále povrchu. Tento princip je základem moderní fotometrie i počítačové grafiky.
- Beerův–Lambertův zákon: intenzita světla procházejícího prostředím klesá s délkou dráhy v absorbující vrstvě. Lambert navázal na starší Bouguerův zákon útlumu světla; August Beer později doplnil závislost na koncentraci absorbující látky. Dnešní vztah je základem analytické spektroskopie a spektrofotometrie.
Matematika: důkaz iracionality π
Nejvýznamnějším matematickým přínosem Lamberta byl první rigorózní důkaz iracionality čísla π (poměr obvodu kružnice k průměru), publikovaný v roce 1768 v Berlíně. Lambert dokázal pomocí teorie řetězových zlomků, že π nelze vyjádřit jako podíl dvou celých čísel. Neprokazoval tím však transcendentnost π; ta byla dokázána až v 19. století. Zároveň studoval hyperbolické funkce a významně přispěl k jejich systematickému používání.
Teorie rovnoběžek a neeuklidovská geometrie
Kolem roku 1766 Lambert napsal práci Theorie der Parallellinien, ve které systematicky zkoumal Euklidův pátý postulát, tedy axiom rovnoběžek. Dospěl k výsledkům, které předznamenaly pozdější neeuklidovskou geometrii Gausse, Lobačevského a Bolyaie. Práce však širšího vydání dosáhla až posmrtně, proto její vliv na vznik neeuklidovské geometrie nebyl přímý.
Ostatní příspěvky
V roce 1772 Lambert zveřejnil první trojrozměrný barevný model – tzv. barevnou pyramidu (Beschreibung einer Farbenpyramide), která systematicky uspořádala barvy v prostoru podle tónu, světlosti a sytosti. Zabýval se také teorií pravděpodobnosti, astronomií a teplotou – dílo Pyrometrie bylo vydáno posmrtně v Berlíně v roce 1779 (Lambert zemřel roku 1777). Lambert se zabýval i projekcemi map; Lambertova konformní kuželová projekce se používá dodnes v letecké navigaci a topografii.
Johann Heinrich Lambert zemřel 25. září 1777 ve věku 49 let v Berlíně na tuberkulózu.
Časté otázky
- Proč je Lambert považován za zakladatele fotometrie?
- Lambert jako první systematicky změřil a matematicky popsal intenzitu světla, stíny a barvy v díle Photometria (1760). Zavedl zákon kosinusu pro difúzní záření a zákon exponenciálního útlumu světla v látce – oba dodnes platné principy fotometrie a spektroskopie.
- Co je Beerův–Lambertův zákon?
- Zákon říká, že absorbance světla v látce závisí lineárně na koncentraci absorbující látky a délce dráhy světla: A = ε · c · l, kde ε je molární absorpční koeficient, c koncentrace a l délka kyvety. Je základem analytické spektrofotometrie.
- Jak Lambert dokázal, že π je iracionální?
- Lambert (1768) rozvinul tan(x) do řetězového zlomku a ukázal, že pro racionální x ≠ 0 není tan(x) racionální. Protože tan(π/4) = 1 (racionální) a 1 ≠ 0, musí být π/4 – a tedy i π – iracionální.
- Byl Lambert skutečně samouk?
- Ano – musel opustit školu ve věku 12 let, aby pomáhal otci v krejčovské dílně. Všechny matematické, fyzikální a filozofické znalosti získal Lambert ve volném čase vlastním studiem. Přesto se stal členem předních evropských akademií věd.
Další informace
- Johann Heinrich Lambert – MacTutor, University of St. Andrews
- Johann Heinrich Lambert – Wikipedia
- Johann Heinrich Lambert – Britannica
- Johann Heinrich Lambert – Encyclopedia.com
Varianty jména: Jean-Henri Lambert (francouzsky). Časté překlepy: Lamberd, Lamber.
Pojmenováno po Lambertovi
- Lambert (L) – starší jednotka jasu v soustavě CGS
- Beerův–Lambertův zákon – zákon optické absorpce
- Lambertův zákon kosinusu – zákon difúzního záření
- Lambertova konformní kuželová projekce – kartografická projekce
- Lambertova funkce W – speciální matematická funkce
- Kráter Lambert na Měsíci
Související
- Světelný jas – převody, jednotka lambert
- Soustava CGS – lambert patří do CGS
- Původ názvů jednotek – lambert mezi eponymy
- Isaac Newton – optika a teorie světla v 18. století
- André Blondel – fotometrické jednotky