Stjarneðlisfræði og heimsfræði á Íslandi 2: Tímabilið 1780-1870 - Skeið Newtons: (a) Skólahald - alþýðufræðsla - tíðarandi

Eins og getið er um í inngangsorðum, hófst  alþýðufræðsla í raunvísindum og tækni hér á landi með útgáfu íslenskra upplýsingarmanna á Ritum þess (konunglega) íslenska Lærdómslistafélags í Kaupmannahöfn á árunum upp úr 1780. Þegar félagsritin gáfu upp laupana, hóf Magnús Stephensen útgáfu fræðslurita að Leirárgörðum og lengi vel var hann eini maðurinn hér á landi, sem reyndi að uppfræða alþýðuna um raunvísindaleg efni.

Sólmiðjukenningin náði fótfestu við Kaupmannahafnarháskóla fljótlega upp úr miðri sautjándu öld, einkum fyrir áhrif frá Descartes og lærisveinum hans. Sumir (sennilega flestir) íslenskir hafnarstúdentar kynntust kenningunni því í náminu eftir það, eins og til dæmis má sjá á latneskum dispútatíum þeirra Magnúsar Arasonar og Þorleifs Halldórssonar frá fyrsta áratug átjándu aldar. Lítið sem ekkert er þó vitað, hvort og þá hvernig vitneskja um sólmiðjukenninguna og aðrar nýjungar í stjörnufræði  barst til íslensks almennings fyrir 1780, en líklega hefur það gerst með dönskum alþýðuritum, eins og nefnt var í inngangi.

Franskur lærdómsmaður útskýrir gerð alheimsins fyrir ungri aðals-konu. Myndin er úr Entretiens sur la pluralité des mondes eftir B. de Fontenelle, vinsælasta alþýðuriti allra tíma um sólmiðjukenninguna. Bókin kom fyrst út 1686 og var fljótlega þýdd á öll helstu tungumál Evrópu (sjá einnig hér og hér). Hún kom á dönsku 1748 (og aftur 1764) í þýðingu F. C. Eilschov undir heitinu Samtaler Om Meer end een Verden, Imellem et Fruentimmer og en lærd Mand. Ekki er ólíklegt að einhverjir dönskulesandi Íslendingar hafi orðið fyrir áhrifum af þessari skemmtilegu og vel skrifuðu bók. Auk sólmiðjuheimsins fjallar hún um hvirflakenningu Descartes og hugmyndir um líf á öðrum hnöttum.

Íslensk umfjöllun um stjörnufræði og sólmiðjukenningu á síðustu ártatugum átjándu aldar var blönduð misjafnlega ítarlegum slitrum úr náttúruspeki Newtons, enda voru fræðsluritin yfirleitt þýdd úr dönsku eða byggð á dönskum fyrirmyndum. Sjálf voru dönsku ritin að mestu þýðingar úr öðrum tungumálum. Hugmyndafræði Newtons var þegar farin að smeygja sér inn í danska menningu skömmu eftir miðja átjándu öld og því var eðlilegt, að hún bærist smám saman til Íslands. Eins og bent verður á síðar í þessum færslum, voru fyrstu kynni íslenskrar alþýðu af kenningum Newtons talsvert lituð af hugmyndum Descartes, sem væntanlega hefur ekki auðveldað skilning á fræðunum. Þetta breyttist þegar líða tók á nítjándu öldina.

 

Skólar á Íslandi

Aðstæður á Íslandi á þessu tímabili voru ákaflega ólíkar því, sem við nú eigum að venjast. Íbúafjöldinn árið 1780 var um 50 þúsund og aðeins lítill hluti landsmanna bjó í þéttbýli. Harðindin, sem í garð gengu á níunda áratugnum, urðu til þess að íbúum fækkaði talsvert í bili, en á þriðja  áratug nítjándu aldar tók þeim aftir að fjölga. Árið 1870 var fjöldinn orðinn um 70 þúsund.

Í upphafi tímabilsins voru aðeins tveir skólar á landinu, Hólaskóli og Skálholtsskóli. Suðurlandsskjálftinn mikli árið 1784 og önnur óáran varð til þess að Skálholtsskóli var lagður niður og fluttur til Reykjavíkur, þar sem hann tók aftur til starfa 1786, nú undir nafninu Hólavallaskóli. Sextán árum síðar, árið 1802, var Hólaskóli einnig lagður niður og  sameinaður Hólavallaskóla. Af ýmsum ástæðum var aðstaðan til náms og kennslu í þessum alræmda skóla algjörlega óviðunandi og 1805 var ákveðið að leggja hann niður og stofna nýjan skóla á Bessastöðum. Á tímabilinu 1805 til 1846 var Bessastaðaskóli svo æðsta og jafnframt eina menntastofnunin á landinu.

Brynjólfskirkja í Skálholti og nálæg hús séð frá norðri árið 1772. Skálholtsskóli var sunnan kirkjunnar og sést því ekki á myndinni. Málverk eftir John Clevely Jr.

Allir þessir skólar stefndu fyrst og fremst að því að mennta menn til prests, en námið gagnaðist einnig sem undirbúningur fyrir frekara nám við Háskólann í Kaupmannahöfn. Engar raungreinar voru þó kenndar þar formlega og brýnustu undirstöðuatriði talnareiknings aðeins með höppum og glöppum. Það var ekki fyrr  en Björn Gunnlaugsson varð kennari við Bessastaðaskóla, árið 1822, sem stærðfræði (talnareikningur og rúmfræði) var formlega gerð að námsgrein í íslenskum skóla.

Þegar Bessastaðaskóli var fluttur til Reykjavíkur haustið 1846, var Björn Gunnlaugsson enn í fullu fjöri og það var hann, sem tók að sér kennsluna í eðlisfræði og stjörnufræði, auk stærðfræðinnar. Hann varð þannig fyrsti eiginlegi kennarinn í þessum fræðum á Íslandi. Um þau tímamót er nánar fjallað í eftirfarandi heimildum

Málverk Jóns Helgasonar af  Dómkirkjunni, Reykjavíkurskóla og umhverfi um 1850. Skólinn tók til starfa haustið 1846 og þar hófst í fyrsta sinn á Íslandi formleg kennsla í eðlisfræði (1846) og stjörnufræði (1853?). Sjá nánar hér. Sérstök áhersla var þó ekki lögð á þessar greinar fyrr en með stofnun stærðfræðideildarinnar haustið 1919.

Þess má geta hér, að fyrsti vísir að háskólanámi hérlendis hófst með stofnun Prestaskólans árið 1847. Læknaskólinn var svo stofnaður 1876 og Lagaskólinn 1908. Þessir embættismannaskólar voru að lokum sameinaðir undir hatti Háskóla Íslands árið 1911. Eins og minnst var á í inngangi hófst fyrrihlutanám í verkfræði þó ekki við skólann fyrr en 1940 og eiginlegt BS-nám í raunvísindum ekki fyrr en 1970. Allt frá siðaskiptum og vel fram eftir tuttugustu öldinni sóttu Íslendingar því þekkingu sína í raunvísindum til Kaupmannahafnar. Hafnarháskóli var þar í aðalhlutverki frá upphafi, en árið 1829 kom Fjöllistaskólinn einnig til sögunnar.

 

Hafnarháskóli

Raunvísindi upplýsingartímans tóku  að berast til Danmerkur fyrir alvöru um miðja 18. öld, nánar tiltekið 1753, þegar C. G. Kratzenstein var ráðinn prófessor í náttúruspeki (eðlisfræði og efnafræði) við Hafnarháskóla. Rúmum áratug fyrr hafði Hið konunglega danska vísindafélag reyndar verið stofnað fyrir áhrif frá upplýsingunni, en það var fyrst og fremst með Kratzenstein, sem nýir vindar tóku að blása í raunvísindum.

Fljótlega eftir komuna til Kaupmannhafnar gaf Kratzenstein út áhrifamikla kennsluók á latínu, Systema physicae experimentalis. Upp úr henni skrifaði hann síðar einfaldara yfirlitsrit á þýsku, Vorlesungen über die experimental Physik, sem kom í mörgum útgáfum á seinni hluta átjándu aldar og að lokum í danskri þýðingu árið 1791.

Kratzenstein fjallaði stuttlega um aflfræði Newtons í seinni útgáfum bókarinnar, en hann var jafnframt undir talsverðum áhrifum frá Descartes og hinni gömlu efnafræði (eldefniskenningunni). Það var fyrst og fremst stjörnufræðiprófessorinn T. Bugge, sem innleiddi hugmyndafræði Newtons í kennsluna, fyrst í stjörnufræðina 1777 og síðar í eðlisfræðina, sem hann kenndi að Kratzenstein látnum til 1806.

Eins og ítarlega er fjallað um í sérstakri færslu, sá H. C. Örsted um eðlisfræðikennsluna við Hafnarháskóla frá 1806 og við Fjöllistaskólann frá 1829. Þar innleiddi hann hugmyndafræði rómantísku náttúruspekinnar og Newton og hans fræðum var á vissan hátt ýtt til hliðar. Lærisveinn Örsteds,  C. V. Holten, sem tók við af honum árið 1851, hélt sig við svipaða stefnu í kennslunni og það var ekki fyrr en þeir C. Christiansen og P. K. Prytz tóku við eðlisfræðinni á áttunda  og níunda áratugnum, sem kennsla og rannsóknir í greininni færðust í nútímalegra horf í Danmörku.

C. Horrebow varð forstöðumaður stjörnuathugunarstöðvarinnar í Sívalaturni og prófessor í stjörnufræði við Háskólann árið 1753. Hann var dyggur fylgismaður Descartes og aðhylltist því sólmiðjukenninguna. Fyrirlestrar hans byggðust á eigin kennslubók frá 1762, Elementa astronomiae sphaericae in usum praelectionum conscripta (2. útgáfa, 1783).  Það vekur athygli, að í bókinni er aðeins minnst á Newton á einum stað og þá í tengslum við lögun jarðar.

Þeir Kratzenstein og Horrebow höfðu veruleg áhrif á ýmsa námsmenn, sem komu við sögu raunvísinda á Íslandi á upplýsingartímanum: Kratzenstein á þá Eggert Ólafsson, Bjarna Pálsson, Hannes Finnsson, Magnús Stephensen og Svein Pálsson - Horrebow á  Hannes Finnsson, Eyjólf Jónsson, Rasmus Lievog og að einhverju leyti á Stefán Björnsson (skv. rithöfundatali Ehrencron-Müllers (IV, bls. 150) var Stefán til dæmis andmælandi við eina af dispútatíum Horrebows um stjörnufræði).

Bugge tók við stjörnufræðinni af Horrebow árið 1777.  Eins og áður sagði, innleiddi hann eðlisfræði Newtons í kennsluna við Hafnarháskóla strax í upphafi ferilsins, en bók hans um stjörnufræði, sem byggð var á fyrirlestrum hans við skólann, De første Grunde til den sphæriske og theoretiske Astronomie, samt den mathematiske Geographie, kom ekki út fyrr en 1796. Þeir voru þó nokkrir, íslensku upplýsingarmennirnir, sem lærðu sína stjörnufræði hjá Bugge og  notuðu bók hans síðar til uppflettinga.

Það var svo aðalkennari Björns Gunnlaugssonar, H. C. Schumacher, sem tók við af Bugge árið 1815. Hann dvaldist þó löngum í Altona og í hans stað sáu þeir E. G. F. Thune og C. F. R. Olufsen að mestu um kennsluna í stjörnufræði.

Á þessari mynd frá 1845-50 gnæfir Sívaliturn yfir stúdentagarðinn Regensen. Á 19. öld bjuggu að meðaltali 4 til 5 íslenskir stúdentar á garðinum árlega. Linditréð til hægri var gróðursett 1785, um það leyti sem sagan, sem rakin er í þessum greinaflokki, hefst. Hin fræga stjörnuathuganastöð á þaki Sívalaturns, sem tók til starfa 1642, var lögð  niður 1861 og starfsemin flutt í þá nýbyggðan stjörnuturn við Östervold.

Olufsen var starfandi (extraordinær) prófessor í stjörnufræði við Hafnarháskóla frá 1832 og jafnframt forstöðumaður stjörnuathugunarstöðvarinnar í Sívalaturni. Þegar Schumacher lést 1850, var Olufsen fastráðinn, en dó sjálfur fimm árum síðar. Hans þektasta verk eru töflur, byggðar á nákvæmum útreikningum á göngu sólar. Íslendingar  þekkja hann þó fyrst og fremst fyrir það, að hann reiknaði íslenska almanakið frá upphafi, 1837, til dauðadags.

Að Olufsen látnum, tók Þjóverjinn H. L. d'Arrest við sem prófessor í stjörnufræði í Kaupmannahöfn. Hann var framúrskarandi stjörnufræðingur og er nú einna þekktastur fyrir að finna reikistjörnuna Neptúnus árið 1846. Það afrek vann hann í Berlín ásamt samstarfsmanni sínum, J. G. Galle, eftir ábendingar frá hinum fræga U. Le Verrier.

Þau tímamót urðu á starfsárum d'Arrest í Kaupmannahöfn, að 1861 var tekin í notkun ný stjörnuathugunarstöð við Östervold, sem þá var í útjaðri borgarinnar.  Þar var fyrsti forstöðumaðurinn H. C. F. C. Schjellerup, en hann tók meðal annars við af Olufsen sem reiknimeistari íslenska almanaksins frá 1858 til 1888.

Stjörnuathunarstöðin á Östervold, sem tekin var í notkun árið 1861. Þarna fékk Steinþór Sigurðsson stjörnufræðingur þjálfun hjá kennara sínum, prófessor Elis Strömgren, á þriðja áratug tuttugustu aldar.  Teikning: Illustreret Tidende.

 

Alþýðurit á íslensku

Þá er loksins komið að því að líta nánar á fyrstu íslensku fræðsluritin um þau fræði, sem eru viðfangsefni þessara pistla. Hér fyrir neðan er skrá yfir flest, ef ekki öll slík rit, sem komu á prenti á árunum 1780 til 1870 (skrána má einnig finna hér.). Verkin  fjalla annaðhvort um hina vísindalegu heimsmynd, eða taka fyrir þætti, sem líta má á sem hluta af hefðbundinni stjarneðlisfræði. Þar er því hvorki að finna almanök né rímbækur. Ekki heldur skýrslur um mælingar af því tagi, sem Rasmus Lievog stundaði í Lambhúsum í upphafi tímabilsins, eða rit um staðarákvarðanir, strandmælingar og landmælingar.

Lesendum til þæginda eru settir tenglar í öll verkin í skránni og áhugasamir eru eindregið hvattir til að kynna sér að minnsta kosti einhver þeirra. Þau eru flest mun áhugaverðari en margir kynnu að halda.

Í þessum pistlum verður hvorki  rætt um efni ritanna, né almennt um  þau þekkingaratriði, sem þar koma við sögu. Í staðinn verður lögð sérstök áhersla á að fjalla um þætti, sem að mati færsluhöfundar  skipta mestu máli hverju sinni. Á tímabilinu 1780 til 1870 er það einkum tvennt, sem stendur upp úr: Annars vegar umfjöllunin um þyngdarlögmálið og notkun þess til að útskýra ýmis fyrirbæri  á jörðu sem á himni. Hins vegar nýjar hugmyndir um gerð og þróun alheimsins og athuganir þeim tengdar.  Fyrra atriðið verður tekið nánar fyrir í færslu 2b og hið síðara í færslu 2c.  -  En hér kemur skráin:

Alþýðurit um stjarneðlisfræði og heimsfræði 1780-1870:

  1. A. F. Büsching, 1782: Um himininn og Um jørdina. Fyrstu tveir kaflarnir í Undirvisan í Náttúruhistoriunni fyrir þá, sem annathvert alz eckert edr lítit vita af henni. Guðmundur Þorgrímsson þýddi. Rit þess Islenzka Lærdóms-Lista Felags, Annat Bindini, bls. 232-244.
  2. Magnús Stephensen, 1783: Um meteora, edr Vedráttufar, Loptsjónir og adra náttúrliga tilburdi á sió og landi. Rit þess Islenzka Lærdóms-Lista Felags, Þridja Bindini, bls. 122-192.
  3. Hannes Finnsson, 1797: Um hala-stjørnur. Qvøld-vøkurnar 1794 -  Sidari Parturinn, bls. 45-58.
  4. Magnús Stephensen, 1797: Alstyrndi Himininn og  Vorir Sólheimar. Skémtileg Vina-Gledi í fróðlegum Samrædum og Liódmælum, I. Bindinni, bls. 28-69.
  5. P. F. Suhm, 1798: Heimsins Bygging. Fyrri hluti ritsins Sá gudlega þenkjandi Náttúru-skoðari, þad er Hugleiding yfir Byggíngu Heimsins, edur Handaverk Guds á Himni og Jørðu. Asamt annari Hugleidingu um Dygdina, Bls. 1-140  (stjörnufræðin  er á bls. 95-123). Þýðandi Jón Jónsson, sem jafnframt samdi neðanmálsgreinar.
  6. Gunnlaugur Oddsson, Grímur Jónsson og Þórður Sveinbjörnsson, 1821:  Almenn landaskipunarfrædi. Fyrri partrinn, bls. 3 - 77.
  7. Björn Gunnlaugsson, 1828: Nockrar einfaldar Reglur til að útreikna Túnglsins Gáng. Solemnia scholastica ad celebrandum diem XXVIII Januarii MDCCCXXVIII regi norstro augustissimo Frederico Sexto natalem habenda die III Februarii MDCCCXXVIII hocce libello indicunt Scholæ Bessastadensis magistri.
  8. Jónas Hallgrímsson, 1835: Um eðli og uppruna jarðarinnar. Fjölnir, 1, bls. 99-136.
  9. Björn Gunnlaugsson, 1836: Tøblur yfir Sólaruppkomu, Sólarlag, Dögun og Dagsetur fyrir þrjá Islands jafnfarabauga: vid  64o  65o  66o  og Sjóndeildarhringsins Geislabrot 32'50". Skóla-hátíd í Minníngu Fædíngardags vors allranádugasta Konúngs Fridriks Sjøtta, þann 28. Janúaríí 1836, er haldin verdur þann 31ta Janúaríí 1836, bodud af Kénnurum Bessastada Skóla.
  10. Björn Gunnlaugsson, 1842: Njóla, edur audveld skodun himinsins, med þar af fljótandi hugleidíngum um hátign Guds og alheims áformid, eda hans tilgáng med heiminn. Bodsrit til ad hlusta á Þá opinberu yfirheyrslu í Bessastada Skóla þann 23-28 Maji 1842, bls. 5-105. Ljóðið kom út aftur 1853 örlítið breytt og í þriðja sinn 1884.
  11. G. F. Ursin, 1842: Stjörnufrædi, ljett og handa alþídu. Þýðing Jónasar Hallgrímssonar á bókinni Populært Foredrag over Astronomien frá 1838. Sjá einnig grein Bjarna Vilhjálmssonar, 1944: Nýyrði í Stjörnufræði Ursins.
  12. C. A. Schumacher, 1843: Um flóð og fjöru. Fjölnir, 6, bls. 44-54. Þýðandi Jónas Hallgrímsson, sem jafnframt samdi síðasta hluta greinarinnar.
  13. Björn Gunnlaugsson, 1845-46:  Leiðarvísir til að þekkja stjörnur. Fyrri parturinn. Sidari parturinn. Bodsrit [...] Bessastadaskóla [...] 1845 (bls. 1-68) og 1846 (bls. 1-99).
  14. Björn Gunnlaugsson, 1849: Um þýngd reikistjarnanna (pláneta). Reykjavíkurpósturinn, 3, Nr. 4, bls. 62-65.
  15. J. G. Fischer, 1852: Eðlisfræði. Þýðandi Magnús Grímsson. Sjá nánari umfjöllun í þessari færslu.
  16. Jón Thorlacíus, 1855: Stundatal eptir stjörnum og tungli. Sjá umsögn Björns Gunnlaugssonar um verkið í Þjóðólfi 1858.
  17. Björn Gunnlaugsson, 1858: Halastjarnan 1858. Sjá einnig hér.
  18. Páll Sveinsson, 1860: Alheimurinn. Ný sumargjöf, 2, bls. 90-100.

Íslenskt baðstofulíf á nítjándu öld. Teikningin er sennilega eftir danska listamanninn A. Schiøtt og frá árinu 1861. Ég get vel ímyndað mér, að ungi maðurinn á myndinni sé annaðhvort að glugga í Stjörnufræði Ursins eða Njólu Björns Gunnlaugssonar.

Áður en lengra er haldið og farið að ræða um áhrif Newtons og lærisveina hans á þróun stjarnvísinda, er við hæfi að fara nokkrum orðum um sólmiðjukenninginguna og hvernig fjallað var um hana í fyrstu íslensku fræðsluritunum. Jafnframt verður minnst á nokkur önnur atriði, sem lítil áhersla verður lögð á í síðari færslum.

Eftir því, sem ég veit best, var fyrst minnst á  sólmiðjuheiminn á prenti í upphafi  bókar Büschings um Náttúruhistoríuna frá 1782 (sjá ritaskrána). Þar segir meðal annars á bls. 238-39:

Bæði jörðin og túnglit eru medal [...] Pláneta; þiggja allar þessar siö ad tölu hita og birtu af sólunni. Þess er eigi getit í heilagri ritningu hvört jörd gángi um kríng sólu, edr sól um kríng jördu, hún er eigi helldr ritut til ad fræda menn á þessháttar vísindum; og þótt hún á ymsum stödum greini nockut þarum, er þat ætid eptir mannligu áliti med almennum talsháttum framsett.

Á því er einginn efi, at Pláneturnar Saturnus, Jupiter, Mars, Venus og Mercurius hlaupa í stórum hríng umhverfis sólina. Þat er og trúligt at jördin og túnglit gángi um kríng hana, og at hún sé í midju þeirra allra.

Síðar (á bls. 240) kemur jafnframt fram, að „jarðarhnötturinn snýst um kríng sjálfan sig, sem hann léki á ási, á 24 kluckustundum.“ Sem kunnugt er, var þetta mikilvægt atriði í kenningu Kóperníkusar.

Íslenska þýðingin á bók Büschings er byggð á danskri þýðingu frá 1778, sem aftur er byggð á þýsku frumútgáfunni frá 1776. Það vekur nokkra athygli nútímannsins, hversu varlega höfundurinn talar um sólmiðjuhugmyndina. En eins og  nánar er fjallað um hér að neðan, gefur þessi framsetning fyrst og fremst hugmynd um tíðarandann í lok átjándu aldar.  -  Á textanum má einnig sjá, að ekki  hefur gefist tími til að koma upplýsingum um  fund Úranusar (árið 1781) inn í íslensku þýðinguna.

Í ritgerðum Magnúsar Stephensen frá 1797 er sólmiðjukenningin einnig til umræðu. Eftir fjörugar rökræður um jarðmiðjuhugmyndina í Alstirnda himninum segir á bls. 40:

Hin meiningin um jardarinnar gáng og kyrrd sólar er nú ekki einúngis af lærdum mönnum vídast um heiminn vidtekin, eins af mestu gudfrædismönnum, heldur og stadfesta hana árlega allra stjörnuvísra athugasemdir og reikníngar [...] svo ecki hallar drycklángri stundu, hvad annars mundi torsótt edur ómögulegt.

og í Vorum sólheimum segir Magnús á bls. 56-57:

Sólin uppljómar auk túngls og halastjarna 7 heima edur himinhnetti, er kallast plánetur og gánga allar kríngum hana í aflaungum hríngum, hvör fyrir utan adra. [...] Vor jörd [gengur í] kríngum sólina í 365¼ dags, sem giörir vort ár."

og á bls. 59:

Þó ecki séu nú fleiri plánetur vorra Sólheima enn fundnar, hafa þó stjörnufróðir mikla trú um að þær muni enn fleiri vera, þar á mót hafa þeir fundid ýmisleg túngl.

Þarna kemur meðal annars fram, að Magnús veit að brautir reikistjarnanna eru aflangir hringir og að halastjörnur eru hluti af sólkerfinu. Sem kunnugt er má  rekja fyrri niðurstöðuna til Keplers og hina síðari til Newtons. Svipaðar, en heldur nákvæmari, upplýsingar er að finna í hugvekju Hannesar Finnssonar, Um halastjörnur, frá 1797.

Það vekur athygli, að hvorki Hannes né Magnús, hvað þá Büsching, nefna þá Kepler og Newton á nafn, né heldur geta höfundarnir heimilda. Þó má sjá af  blöðum, sem varðveist hafa frá Kaupmannahafnarárum Íslendinganna, að fjallað var þessa merku náttúruspekinga og verk þeirra í kennslunni, bæði hjá Horrebow (sjá Lbs. 99, 8vo, frá um 1760) og Bugge (sjá Lbs. 592, 4to, frá 1783).

Höfundarnir hafa væntanlega stuðst við eina eða fleiri kennslubækur, sem og önnur fræðslurit, við skriftirnar, eins og almennt tíðkast við samningu alþýðurita um raunvísindi. Ítarlegra heimilda er sjaldan getið í slíkum ritum, enda fjalla þau yfirleitt um hugmyndir og athuganir, sem eru þegar vel þekktar meðal fræðimanna.  Skemmtileg undantekning frá reglunni, eru hinar merku neðanmálsgreinar  Jóns Jónssonar við þýðinguna á ritgerðum Suhms. Þar gætir Jón þess vandlega að geta ávallt heimilda, máli sínu til stuðnings.

En áfram með umfjöllunina um sólmiðjukenninguna. Í Náttúruskoðara frá 1798 (danska frumgerðin er frá 1763), segir á bls. 95-98:

Sólin er midt í vorum Sólveraldakransi, og hefur allt um kríng sig þessar 6 plánetur edur reikandi stjörnur, er svo heita: Mercúríus, Venus, Mars, Jördin vor med sinni einu fylgistjörnu Tunglinu, Júpíter med sínum fjórum fylgistjörnum og Satúrnus með sínum fimm.* Sjálf stendur hún kyrr í miðju þeirra, ad fráteknu því, ad hún veltist um kríng sjálfa sig, sem á ási léki, og dregur hinar adrar med sér í hríng í kríngum sig, hvörjar og þar ad auki veltast um á leidinni, og sú hin fyrri hræring þeirra gjörir árid hjá þeim, en sú sídari dag og nótt; og á sama hátt draga þær aptur sínar fylgistjörnur med sér og kríngum sig. Rafkrapturinn virdist ad vera nærsta hæfilegur ad útmála þetta.

[*Neðanmálsgrein Jóns: Fyrir utan hér taldar 6 höfuðplánetur, sem gánga kríngum vora sólu, fann Herschel árið 1781 þá sjöundu plánetu, sem Stjörnumeistarar nefna Uran, hvör ed hefir einúngis tvær fylgistjörnur edur túngl, sem enn er vart vid ordid.]

Þetta er hin sæmilegasta lýsing á sólkerfinu og sólmiðjukenningunni, auk þess sem þarna kemur fram hugmynd um rafkraftinn sem hreyfiafl í sólkerfinu. Mér er ekki kunnugt um, að áður hafi verið ýjað að því á prenti á íslensku, að útskýra megi hreyfingu reikistjarnanna um sólina með því, að möndulsnúningur sólar dragi þær með sér. Þessa hugmynd, sem rekja má allar götur til Descartes (og Keplers á undan honum) tekur Jón ítarlega fyrir í fróðlegri neðanmálsgrein á bls. 96-98. Nánari umfjöllun um hana verður þó að bíða næstu færslu (2b), en þar verður rætt um áhrif þyngdarinnar í sólkerfinu.

 

Náttúruguðfræði og byggð á himintunglum

Ekki þarf að lesa lengi í fyrrnefndum alþýðuritunum til að átta sig á stöðugri nærveru hins almáttuga Guðs í heimi höfundanna.  Á þessum tíma var Guð kristinna manna mikilvægur hluti af daglegu lífi Vesturlandabúa - þar var hann yfir og allt um kring og því órjúfanlegur hluti af heimsmyndinni.

Í þessum greinaflokki verður að mestu horft fram hjá þeirri samtvinnun trúar og vísinda, sem var svo mikilvæg í menningu Vesturlanda allt fram á seinni hluta nítjándu aldar og í sumum tilvikum langt fram á þá tuttugustu. Það er ekki vegna áhugaleysis, heldur fyrst og fremst af þeim sökum, að litlar rannsóknir hafa enn farið fram hér á landi á þessu umfangsmikla og flókna viðfangsefni. Eftir því sem best verður séð, er þarna kjörinn vettvangur fyrir fleiri en eina meistararitgerð, ef ekki doktorsritgerðir við íslenska háskóla.

Hér verður því látið nægja að birta nokkrar tilvitnanir í ritin á listanum að framan. Umfjöllunin um veröldina, sérstaklega í elstu ritunum, fellur þar víðast hvar undir svokallaða náttúruguðfræði. Jón Jónsson lýsir þessu viðhorfi ágætlega í inngangsorðum að þýðingu sinni á Náttúruskoðara Suhms á bls. vii-viii:

Því hvört er efni og adalaugnamid sannkalladrar Heimsspeki annad enn med sannfærandi röksemdum, byggdum first og fremst á ótáldrægri ransókn náttúrunnar, og því nærst á skynseminar egin, þar út af dregnum ályktunum, ad sýna, hvörsu þad hlýtur að vera, ein almáttug, alvitur og algód Vera, sem skapad, nidurradad og áquardad hafi öllum hlutum, smáum og stórum í því ofur vídlenda ríki náttúrunnar?

Í megintexta bókarinnar segir Suhm á bls. 3:

Þad er þess vegna óraskanlegur sannleikur, ad þess meiri þeckingu, sem hvörr einn hefir á náttúrufrædinni, því stærri faung hefir hann á ad þeckja Guds dírdlegu eginlegleika.

Líta má á svokallaða tilgangsspeki eða markhyggju, sem stundum er einnig kennd við skipulagsrök, sem hluta af náttúruguðfræði. Dæmi um slíka speki er að finna í inngangi að Eðlisfræði Fischers. Þar segir á bls. 5:

Enginn getur skoðað hina dásamlegu smíð á auga mannsins, né athugað þau allsherjarlög, sem allt hið skapaða er bundið, og sem allir hnettir hlýða og renna eptir um alla eilífð, og reglu þá og skipulag, sem þar birtist hvervetna í, án þess að hrífast af lotningu fyrir honum, sem er upphaf og stjórnari alls þessa, sem var, er og verður, sem hið mikla sálmaskáld fer þessum orðum um: himnarnir segja frá dýrð hans, og hin útþanda festíng sýnir hans handaverk.

Og í skýringum Björns Gunnlaugssonar við Njólu má finna þessi fleygu orð:

Sú mikla himinsins byggíng bodar einhvörja stóra fyrirætlan. En í öllu, sem vér sjáum á himni og jördu, er lífid það ædsta, og allt er þessvegna gjört, og þad er adaltilgangur alls hins sýnilega heims [...] Þannig væri þá heimurinn einskisvirdi, ef ekki væri lífid, þá flýtur þar af, að þad er Guds adalverk, og þetta hans adalverk verdur eilíft að vera.

Björn Gunnlaugsson, sjötíu og eins árs 1859. Hann var ekki aðeins fremsti stærðfræðingur, stjörnu-fræðingur og eðlisfræðingur Íslendinga um sína daga, heldur áhrifamikill náttúruguðfræðingur. Teikningin er eftir Sigurð Guðmundsson.

Næst á eftir Biblíunni, var Njóla sennilega eitt víðlesnasta rit á Íslandi um og upp úr miðri 19. öld. Hér má sjá forsíðu 3. útgáfunnar frá 1884. Verkið kom fyrst á prenti 1842 og aftur örlítið breytt 1853. Sjá nánar hér.

Vangaveltur um líf á öðrum hnöttum, og þá sér í lagi vitsmunalíf, virðist hafa fylgt mannkyninu í árþúsundir. Menn hafa þó yfirleitt skiptst í tvær fylkingar, með og á móti. Til dæmis voru  atómhyggjumenn eins og Levkippos (5. öld f.o.t.),  Demókrítos (4. öld f.o.t.) og Lukretíus (1. öld f.o.t.) fylgjandi hugmyndinni, en frumkristnir söfnuðir henni andsnúnir, einkum vegna áhrifa frá Platóni (5.-4. öld f.o.t.) og Aristótelesi (4. öld f.o.t.).

Á síðmiðöldum var efnið talsvert til umræðu meðal kristinna lærdómsmanna, en það var þó ekki fyrr en sólmiðjukenningin tók að ryðja sér til rúms á Vesturlöndum á sautjándu öld, sem hugmyndin um byggð á himinhnöttum fékk byr undir báða vængi meðal lærðra sem  leikra. Sú bók, sem sennilega hafði þar mest áhrif, var bók Fontenelles,  Entretiens sur la pluralité des mondes, sem kom fyrst úr 1686 og rætt var um í myndatexta í inngangi.

Eins og flest annað á þessum tíma, bárust hugmyndir um stjörnubúa hingað til lands í gegnum Kaupmannahöfn. Strax í fyrsta prentaða alþýðuritinu um raunvísindi, Náttúruhistoríu Büschings, segir eftir stutta umfjöllun um tunglsljósið á bls. 243:

Jördin endrgeldr ríkuliga túnglinu sína þjónkan, er hún sýniz mánabúum fiórtán sinnum stærri en tunglit sýniz oss, og kastar á þat þeim mun meira liósi.

En það er fyrst og fremst Magnús Stephensen, sem upphaflega tekur að sér að prédika þennan boðskap:

Allir hnettir og eins siálf sólin og halastiörnur eru því fullar af ýmislegum lifandi sképnum, en líklega miög svo ólíkum oss og vorrar jardar sképnum, eptir þeirra bústada ólíku edli. […] Hvad [Gud] lætur í náttúrunni lióma fyrir augum þeirra skynsömu sképna sinna, á ad minna þær á ad prísa án afláts þessa hátign, ad audmýkia sig fyrir henni, ad hlýdnast henni, ad elska hana fram yfir allt.  (Alstirndi himininn, bls. 50.)

Líf á tunglinu

Þessi mynd birtist í bandaríska dagblaðinu The Sun árið 1835. Hún á að sýna lífið á tunglinu.

Fullvissan um vitsmunalíf á öðrum himintunglum er á þessum tíma óhjákvæmilega tengd náttúruguðfræði. Eða eins og Suhm segir í Náttúruskoðara, bls. 116-117:

Guds eiginleikar eru öldungis fullkomnir, og án alls enda: þeir, sem þá neita því ad þar séu til sképnur, já skynjandi sképnur í öllum reykandi stjörnum þeckia annadhvört ecki Guds eiginnlegleika, og syndga því af fávitsku edur, ef þeir þeckja þá, eru þeir í hærsta máta sekir um spott Guds hátignar.

Og á bls. 122:

Allar þessar föstu stjörnur hljóta án mótmæla sólir ad vera, sem hafa ljós sitt af sjálfum sér, því annars kynnu þær í þvílíkri fjarlægd ei af oss sjenar ad verda; og af því þær geta ei til ónýtis skapadar verid, hljóta þær efunarlaust, ein og sérhvör, ad hafa plánetur um kríng sig.

Björn Gunnlaugsson er sama sinnis og Suhm í þessu efni og í einum af síðustu köflum Njólu, sem kallast  „Byggð í stjörnum“ (bls. 94-96), eru þessi erindi:

Hvad oss stoda stjörnur þær,
er standa svo lángt burtu,
ad augna sjónin ei þeim nær,
og þó lýsa þurftu?

...

Víst á þessi fagri fans
fyrir sképnum lýsa,
skæra' er mildi Skaparans
skulu med oss prísa.

Lýsa mun því sérhvör sól
sínum plánetunum,
hvar líf-skarar breitin ból
byggja' á upphverfunum.

...

Stjörnubúar þessir þar
þannig sig til reidi
undir kjörin eilífdar,
á lífs tíma skeiði.

Í lokin er rétt að vitna í einn af stjörnufræðingum þessa tíma, sem ekki er jafn sannfærður og framangreindir höfundar um tilvist vitsmunalífs utan jarðarinnar. Ekki er ólíklegt, að flestir nútíma stjarnvísindamenn gætu tekið undir með Georg Frederik Ursin, þegar hann segir í Stjörnufræði sinni á bls. 13-14:

Þegar vjer loksins rædum  um þad, hvurt  himintúnglin munu biggd vera, þá höfum vjer ekkjert þad sjed, er vjer  fáum rádid þad af. En vjer trúum því og trú vor um þetta efni er risin med öllu af ödrum ástædum, enn þeim, er leida oss  til sanninda stjörnufrædinnar. Og nú gjetid þjer sjálfir metid gildi þess, er  vjer  höfum heirt rædt um himintúnglabúa, til ad minda mánamenn, og störf þeirra og allar athafnir. Ekkjert af slíku hefir nokkur madur sjed í túngli voru, og er þad þó láng næst oss allra himintúngla.  [...]  Jeg lasta á aungvan hátt vidburdi annara manna, ad komast ad raun um  allt slíkt  [...] enn illt  er til hins ad  vita, ad margur sá er gjekk ad því starfi, var um of bundinn vid ímindanir þær og eptirvæntingar, er hann var búinn ad skapa sjer sjálfur firirfram og er þá hætt vid, ad margt þat er þeir sáu hafi hvurgi átt sjer stad nema í huga þeirra.

 


Stjarneðlisfræði og heimsfræði á Íslandi

Drög að efnisyfirliti

  1. Inngangur
  2. Tímabilið 1780-1870 - Skeið Newtons:  (a) Skólahald - alþýðufræðsla - tíðarandi; (b).Þyngdarlögmálið; (c) Heimsmyndin.
  3. Tímabilið 1870-1930 - (Ný tækni og nýjar grundvallarkenningar.)
  4. Tímabilið 1930-1960 - (Mikilvægir áfangar í stjarneðlisfræði og heimsfræði.)
  5. Tímabilið eftir 1960 - (Til athugunar.)
  6. Heimildaskrár - (a) Úrval alþýðurita á íslensku 1780-1960; (b) Valdar erlendar heimildir og ítarefni; (c) Nokkur rit eftir Einar H. Guðmundsson.

 

Birt í Átjánda öldin, Eðlisfræði, Nítjánda öld, Stjörnufræði

Stjarneðlisfræði og heimsfræði: Úrval alþýðurita á íslensku 1780-1960

Þessi skrá er enn í vinnslu og verður uppfærð reglulega

 

I. Tímabilið 1780-1870

  1. A. F. Büsching, 1782: Um himininn og Um jørdina. Fyrstu tveir kaflarnir í Undirvisan í Náttúruhistoriunni fyrir þá, sem annathvert alz eckert edr lítit vita af henni. Guðmundur Þorgrímsson þýddi. Rit þess Islenzka Lærdóms-Lista Felags, Annat Bindini, bls. 232-244.
  2. Magnús Stephensen, 1783: Um meteora, edr Vedráttufar, Loptsjónir og adra náttúrliga tilburdi á sió og landi. Rit þess Islenzka Lærdóms-Lista Felags, Þridja Bindini, bls. 122-192.
  3. Hannes Finnsson, 1797: Um hala-stjørnur. Qvøld-vøkurnar 1794 -  Sidari Parturinn, bls. 45-58.
  4. Magnús Stephensen, 1797: Alstyrndi Himininn og  Vorir Sólheimar. Skémtileg Vina-Gledi í fróðlegum Samrædum og Liódmælum, I. Bindinni, bls. 28-69.
  5. P. F. Suhm, 1798: Heimsins Bygging. Fyrri hluti ritsins Sá gudlega þenkjandi Náttúru-skoðari, þad er Hugleiding yfir Byggíngu Heimsins, edur Handaverk Guds á Himni og Jørðu. Asamt annari Hugleidingu um Dygdina, Bls. 1-140. Þýðandi Jón Jónsson, sem jafnframt samdi neðanmálsgreinar.
  6. Gunnlaugur Oddsson, Grímur Jónsson og Þórður Sveinbjörnsson, 1821:  Almenn landaskipunarfrædi. Fyrri partrinn, bls. 3 - 77.
  7. Björn Gunnlaugsson, 1828: Nockrar einfaldar Reglur til að útreikna Túnglsins Gáng. Solemnia scholastica ad celebrandum diem XXVIII Januarii MDCCCXXVIII regi norstro augustissimo Frederico Sexto natalem habenda die III Februarii MDCCCXXVIII hocce libello indicunt Scholæ Bessastadensis magistri.
  8. Jónas Hallgrímsson, 1835: Um eðli og uppruna jarðarinnar. Fjölnir, 1, bls. 99-136.
  9. Björn Gunnlaugsson, 1836: Tøblur yfir Sólaruppkomu, Sólarlag, Dögun og Dagsetur fyrir þrjá Islands jafnfarabauga: vid  64o  65o  66o  og Sjóndeildarhringsins Geislabrot 32' 50". Skóla-hátíd í Minníngu Fædíngardags vors allranádugasta Konúngs Fridriks Sjøtta, þann 28. Janúaríí 1836, er haldin verdur þann 31ta Janúaríí 1836, bodud af Kénnurum Bessastada Skóla.
  10. Björn Gunnlaugsson, 1842: Njóla, edur audveld skodun himinsins, med þar af fljótandi hugleidíngum um hátign Guds og alheims áformid, eda hans tilgáng med heiminn. Bodsrit til ad hlusta á Þá opinberu yfirheyrslu í Bessastada Skóla þann 23-28 Maji 1842, bls. 5-105. Ljóðið kom út aftur 1853 örlítið breytt og í þriðja sinn 1884.
  11. G. F. Ursin, 1842: Stjörnufrædi, ljett og handa alþídu. Þýðing Jónasar Hallgrímssonar á bókinni Populært Foredrag over Astronomien frá 1838. Sjá einnig grein Bjarna Vilhjálmssonar, 1944: Nýyrði í Stjörnufræði Ursins.
  12. C. A. Schumacher, 1843: Um flóð og fjöru. Fjölnir, 6, bls. 44-54. Þýðandi Jónas Hallgrímsson, sem jafnframt samdi síðasta hluta greinarinnar.
  13. Björn Gunnlaugsson, 1845-46:  Leiðarvísir til að þekkja stjörnur. Fyrri parturinn. Sidari parturinn. Bodsrit [...] Bessastadaskóla [...] 1845 (bls. 1-68) og 1846 (bls. 1-99).
  14. Björn Gunnlaugsson, 1849: Um þýngd reikistjarnanna (pláneta). Reykjavíkurpósturinn, 3, Nr. 4, bls. 62-65.
  15. J. G. Fischer, 1852: Eðlisfræði. Þýðandi Magnús Grímsson. Sjá nánari umfjöllun í þessari færslu.
  16. Jón Thorlacíus, 1855: Stundatal eptir stjörnum og tungli. Sjá umsögn Björns Gunnlaugssonar um verkið í Þjóðólfi 1858.
  17. Björn Gunnlaugsson, 1858: Halastjarnan 1858. Sjá einnig hér.
  18. Páll Sveinsson, 1860: Alheimurinn. Ný sumargjöf, 2, bls. 90-100.

 

II. Tímabilið 1870-1930

 

 

Birt í Eðlisfræði, Stjörnufræði

Sólstöðuhátíð til minningar um Stjörnu-Odda

Laugardaginn 20. júní 2020 var haldin hátíð  í Þingeyjarsveit  til minningar um spekinginn Stjörnu-Odda, sem þar var uppi í kringum 1100.  Stjarnvísindafélag Íslands reisti honum fallegan minnisvarða að Grenjaðarstað  og í kjölfarið var  haldið málþing í Ýdölum um  þennan forna íslenska stjörnufræðing og verk hans. Hér má finna frekari upplýsingar um atburðinn.

 

 

Birt í Miðaldir, Stjörnufræði

Stjarneðlisfræði og heimsfræði: Valdar erlendar heimildir og ítarefni um söguna, einkum frá dögum Newtons til okkar tíma

 

 

A

  1. AIP-vefsíða: Cosmic Journey: A History of Scientific Cosmology.
  2. E. J. Aiton, 1972: The Vortex Theory of Planetary Motions (bls. 43-89).

B

  1. M. Bartusiak, 2004: Archives of the Universe.
  2. R. P. Baum & W. Sheean, 1997: In Search of Planet Vulcan: The Ghost in Newton’s Clockwork Universe.
  3. L. Belkora, 2002: Minding the Heavens.
  4. R. Berendzen, R. C. Hart og D. Seeley,1984: Man Discovers the Galaxies.
  5. A. Berry, 1898: A Short History of Astronomy.
  6. A. Blum, D. Giulini, R. Lalli & J. Renn, 2017: The Renaissance of Einstein’s Theory of Gravitation.

C

  1. D. E. Cartwright, 2000: Tides: A Scientific History.
  2. A. M. Clerke, 1902: A Popular History of Astronomy During the Nineteenth Century. 4ja útg.
  3. M. J. Crowe, 1988: The Extraterrestrial Life Debate 1750–1900: The Idea of a Plurality of Worlds from Kant to Lowell.
  4. M. J. Crowe, 1994: Modern Theories of the Universe: From Herschel to Hubble.

D

  1. J. L. E. Dreyer, 1906: History of the planetary systems from Thales to Kepler. Endurútgefin hjá Dover 1953.
  2. A. Dressler, 1994: Voyage to the Great Attractor: Exploring Intergalactic Space.

E

  1. A. S. Eddington, 1920: Space, Time, and Gravitation: An Outline of the General Relativity Theory.
  2. A. S. Eddington, 1928: The Nature of the Physical World.

F

  1. P. Fara, 2002: Newton: the Making of Genius.
  2. M. Feingold, 2004: The Newtonian Moment: Isaac Newton and the Making of Modern Culture.
  3. P. G. Ferreira, 2014: The Perfect Theory: A Century of Geniuses and the Battle over General Relativity.
  4. T. Ferris, 1988: Coming of Age in the Milky Way.

G

  1. O. Gingerich,1984: The General History of Astronomy: Astrophysics and twentieth-century astronomy to 1950 - Part 4A.
  2. O. Gingerich,1994: Report on the Progress in Stellar Evolution to 1950.
  3. M. Gorst, 2001: Measuring Eternity: The Search for the Beginning of Time.
  4. R. Grant, 1852: History of Physical Astronomy: From the Earliest Ages to the Middle of the 19th Century. Comprehending a Detailed Account of the Establishment of the Theory of Gravitation by Newton, and Its Development by His Successors; with an Exposition of the Progress of Research on All the Other Subjects of Celestial Physics.
  5. A. Guth, 1997: The Inflationary Universe: The Quest for a New Theory of Cosmic Origins.

H

  1. E. Harrison, 1987: Darkness at Night: A Riddle of the Universe.
  2. E. Harrison, 2000: Cosmology: The Science of the Universe.  2. útg.
  3. K. Haufbauer, 1981:Astronomers Take up the Stellar-Energy Problem, 1917-1920.
  4. K. Haufbauer, 2006: Stellar structure and evolution, 1924 - 1939.
  5. S. W. Hawking & W. Israel, 1989: Three Hundred Years of Gravitation.
  6. J. B. Hearnshaw, 1990: The Analysis of Starlight: One Hundred and Fifty Years ofAstronomical Spectroscopy.
  7. J. B. Hearnshaw, 1996: The Measurement of Starlight: Two Centuries of Astronomical Photometry.
  8. D. B. Herrmann, 1984: The History of Astronomy from Herschel to Hertzsprung.
  9. N. S. Hetherington, 1993: Encyclopedia of Cosmology: Historical, Philosophical, and Scientific Foundations of Modern Cosmology.
  10. A. Hirshfeld, 2001: Parallax: The Race to Measure the Cosmos.
  11. A. Hirshfeld, 2014: Starlight Detectives: How Astronomers, Inventors, and Eccentrics Discovered the Modern Universe.
  12. M. Hoskin, 1997: The Cambridge Illustrated History of Astronomy.
  13. M. Hoskin, 2011: William Herschel and the Nebulae, Part 1: 1774-1784 og Part 2: 1785-1818.
  14. M. Hoskin, 2012: The Construction of the Heavens: William Herschel's Cosmology.
  15. O. Høiris & T. Ledet ritstj., 2007: Oplysningens verden: Idé, historie, videnskab og kunst.

J

  1. J. Jeans, 1931: The Universe Around Us.
  2. J. Jeans, 1931: The Mysterious Universe.

K

  1. H. C. King, 1955: The History of the Telescope
  2. H. Kragh, 1999: Cosmology and Controversy: The Historical Development of Two Theories of the Universe.
  3. H. Kragh og R. W. Smith, 2003: Who Discovered the Expanding Universe?
  4. H. Kragh, 2004: Matter and Spirit in the Universe: Scientific and Religious Preludes to Modern Cosmology.
  5. H. Kragh, H. Nielsen, K. Hvidtfelt Nielsen & P. C. Kjærgaard, 2005-2006: Dansk Naturvidenskabs Historie 1-4.
  6. H. Kragh, 2008: Entropic Creation: Religious Contexts of Thermodynamics and Cosmology.
  7. H. Kragh, 2012: Newtonianism in the Scandinavian Countries, 1690–1790.
  8. H. Kragh, 2013: Conceptions of Cosmos: From Myths to the Accelerating Universe. 
  9. H. Kragh, 2017: Is the Universe expanding? Fritz Zwicky and the early tired-light hypothesis.
  10. H. Kragh, M. Longair, 2019: The Oxford Handbook of the History of Modern Cosmology.

L

  1. S. P. Langley, 1888: The New Astronomy.
  2. J. Lankford ritstj., 1997: History of Astronomy: An Encyclopedia.
  3. D. Leverington, 1995: A History of Astronomy: from 1890 to the Present.
  4. A. Lightman & R. Brawer, 1990: Origins: The Lives and Worlds of Modern Cosmologists.
  5. M. S. Longair, 2006: The Cosmic Century: A History of Astrophysics and Cosmology.

M

  1. J. Mather & J. Boslough, 1996: The Very First Light: The True Inside Story of the Scientific Journey Back to the Dawn of the Universe.
  2. A. I. Miller, 2005: Empire of the Stars: Obsession, Friendship, and Betrayal in the Quest for Black Holes.
  3. C. Möller, 1955: The Theory of Relativity.

N

  1. S. Newcomb, 1878: Popular Astronomy.
  2. J. D. North, 1967: The Measure of the Universe: A History of Modern Cosmology.
  3. J. North, 2008: Cosmos: An Illustrated History of Astronomy and Cosmology.

P

  1. A. Pannekoek, 1961: A History of Astronomy.
  2. E. R.Paul, 1993: The Milky Way Galaxy and Statistical Cosmology, 1890-1924.
  3. P. J. E. Peebles, L. A. Page, Jr. & R. B. Partridge, 2009: Finding the Big Bang.
  4. P.J.E. Peebles, 2014: Discovery of the hot Big Bang: What happened in 1948.
  5. P.J.E. Peebles, 2017: Robert Dicke and the naissance of experimental gravity physics, 1957–1967.
  6. P. J. E. Peebles, 2020: Cosmology’s Century: An Inside History of Our Modern Understanding of the Universe.

R

  1. S. O. Rebsdorf, 2005: The Father, the Son, and the Stars: Bengt Strömgren and the History of Twentieth Century Astronomy in Denmark and in the USA.

S

  1. R. W. Smith, 1982: The Expanding Universe: Astronomy's 'Great Debate', 1900-1931.
  2. R. W. Smith, 2008-09: Beyond the Galaxy: The Development of Extragalactic Astronomy 1885-1965, Part 1 og Part 2.
  3. G. Smoot & K. Davidson, 1994: Wrinkles in Time: The Imprint of Creation.
  4. D. Sobel, 2016: The Glass Universe: How the Ladies of the Harvard Observatory Took the Measure of the Stars.
  5. T. Standage, 2000: The Neptune File: Planet Detectives and the Discovery of Worlds Unseen.

T

  1. J.-L. Tassoul & M. Tassoul, 2014: A Concise History of Solar and Stellar Physics.
  2. R. Taton & C. Wilson ritstj., 1989: The General History of Astronomy: Planetary Astronomy from the Renaissance to the Rise of Astrophysics - Part 2A: Tycho Brahe to Newton.
  3. R. Taton & C. Wilson ritstj., 1995: The General History of Astronomy: Planetary Astronomy from the Renaissance to the Rise of Astrophysics - Part 2B: The Eighteenth and Nineteenth Centuries.
  4. M. Terrall, 2002: The Man Who Flattened the Earth: Maupertuis and the Sciences in the Enlightenment.
  5. K. S. Thorne, 1994: Black Holes & Time Warps: Einstein's Outrageous Legacy.
  6. C. Thykier ritstj., 1990: Dansk astronomi gennem firehundrede år 1-3.

W

  1. F. Watson, 2004: Stargazer: the Life and Times of the Telescope.
  2. C. M. Will, 2018: Theory and Experiment in Gravitational Physics. 2. útg.

Z

  1. R. Zimmerman, 2008: The Universe in a Mirror: The Saga of the Hubble Telescope and the Visionaries who Built it.

 

 

Birt í Eðlisfræði, Stjörnufræði

Stjarneðlisfræði og heimsfræði á Íslandi 1: Inngangur

Þessi bloggfærsla er hugsuð sem inngangur og kynning á fyrirhugaðri röð yfirlitsgreina um sögu stjarneðlisfræði og  heimsfræði á Íslandi á tímabilinu frá upplýsingaröld til geimaldar. Ætlunin er að taka efnið fyrir í afmörkuðum skömmtum og réttri tímaröð með upphafi í kringum 1780. Jafnframt verður lögð áhersla á að setja umfjöllunina í samhengi við þróunina á alþjóðavettvangi á hverjum tíma.  -  Aftast eru drög að efnisyfirliti fyrir greinaflokkinn og verða þau uppfærð jafnóðum og nýjar færslur birtast.

Rétt er að geta þess strax í upphafi, að undirritaður er hvorki sagnfræðingur né heimspekingur og mun því fyrst og fremst nálgast þetta verkefni út frá persónulegum viðhorfum sínum og sérþekkingu í stjarneðlisfræði og heimsfræði. Umfjöllunin byggir þó jafnframt á ýmis konar sagnfræðigrúski, lestri og heimildaleit á erlendum sem innlendum bókasöfnum  og nú upp á síðkastið á hinum ómissandi (en oft varhugaverða) veraldarvef.

Ljóst er að fyrstu færslunar koma til með að fjalla nær eingöngu um alþýðufræðslu og kennslu á áðurnefndum sviðum, einfaldlega vegna þess, að vísindalegar rannsóknir í stjarneðlisfræði og heimsfræði hófust ekki hér á landi fyrr en talsvert var liðið á seinni hluta tuttugustu aldar. Sá hluti sögunnar verður tekinn fyrir í lok greinaflokksins.

Í þessu sambandi er rétt að minna á, að skólakennsla og alþýðufræðsla í raunvísindum eru mikilvægir þættir í menningu hverrar þjóðar. Þeir eiga meðal annars drjúgan þátt í því að móta vísindalæsi almennings og almenn viðhorf til vísinda og fræða. Þá byggir heimsmynd almennings á hverjum tíma á þessum sama grunni.

.

Smáþjóð á útjaðri vestrænnar menningar

Fyrr á tímum voru þeir Íslendingar, sem lögðu stund á háskólanám, aðeins örlítill hluti þjóðarinnar. Eftir siðaskiptin (1550) sóttu þessir einstaklingar nær undantekingarlaust þekkingu til Háskólans í Kaupmannahöfn, og þegar heim var komið voru þeir ýmist kallaðir lærðir menn eða lærdómsmenn (á kaþólskum miðöldum voru þeir menntamenn, sem ekki voru biskupar, hins vegar oft kallaðir fróðir). Aðrir Íslendingar tilheyrðu langflestir „alþýðunni“, allavega í þeim skilningi, sem hér verður lagður í orðið.

Hafnarháskóli var í raun háskóli íslensku þjóðarinnar til 1911, þegar Háskóli Íslands var stofnaður. Nám í verkfræði hófst þó ekki hér heima fyrr en 1940 og eiginlegt nám í raunvísindum þrjátíu árum síðar. Því má segja, að Ísland hafi verið á útjaðri raunvísindaiðkunar allt fram á síðasta fjórðung tuttugustu aldar, ef ekki lengur.

Eins og þegar hefur komið fram, fjallar greinaflokkur þessi um sögu stjarneðlisfræði og heimsfræði á Íslandi eftir 1780. Ef menn hafa áhuga á að kynna sér þekkingu Íslendinga á þessum fræðum fyrir þann tíma, má benda á ýmsa pistla, sem ég hef tekið saman um tímabilið frá siðaskiptum fram til 1800. Einnig hef ég fjallað um nokkra afmarkaða þætti úr sögu nítjándu og tuttugustu aldar og tekið saman heimildaskrá um stjörnulist á miðöldum. Allt þetta efni er hægt að nálgast á vefsíðunni:

Meðal lærðra manna fyrir 1780 var Gísli Þorláksson biskup (1631-1684). Hann var málsvari jarðmiðjukenningarinnar, eins og sjá má á latneskri dispútatíu hans um fastastjörnur og föruhnetti frá 1651. Sú merka ritsmíð er fyrsta prentaða ritgerðin um stjörnufræði eftir íslenskan höfund.

Rúmri hálfri öld síðar samdi Þorleifur Halldórsson rektor (1683-1713) latneska dispútatíu um festinguna  (1707), sem byggði bæði á sólmiðjukenningu Kóperníkusar og hvirflakenningu Descartes (sjá nánari umfjöllun um grein Þorleifs hér, bls. 267-272). Um svipað leyti dispúteraði Magnús Arason landmælingamaður (1683-1728) þrisvar um tunglið á latínu (1708, 1709 og 1710). Hann lærði hjá Ole Römer og hafði meðal annars kynnt sér verk Keplers undir leiðsögn hans. Bæði Römer og Magnús voru eindregnir fylgismenn Descartes og aðhylltust því sólmiðjukenninguna, eins og hann.

Þessi mynd af jarðmiðjuheimi er tekin úr íslenska handritinu JS 392 8vo (161r-198v) frá því um miðja átjándu öld. Ástæða er til að ætla, að þetta hafi verið heimsmynd hins dæmigerða Íslendings á þeim tíma, enda er teikningin í fullu samræmi við kaflann Um þær sjö plánetur og tólf himinsins teikn, þeirra nöfn, náttúru og verkan í rímbókinni Calendarium perpetuum - ævarandi tímatal frá 1692 (bls. 100-108). Bókin sú er eftir Þórð Þorláksson biskup (1637-1697) og var mikið notuð hér á landi langt fram eftir átjándu öldinni. Hún gekk almennt undir nafninu „Þórðarrím“ (sjá nánar hér).

Fyrsti Íslendingurinn, sem kynnti sér náttúruspeki Newtons og fjallaði um hana í dispútatíum, var Stefán Björnsson reiknimeistari (1721-1798). Þessir fyrirlestrar hans frá árunum 1758-60 voru, eins og aðrar dispútatíur, prentaðir í mjög takmörkuðu upplagi. Þeir voru jafnframt á latínu og hafa því væntanlega ekki komið íslenskri alþýðu að miklu gagni. Í erindi Stefáns um verkan halastjarna, sem ganga niður í reikistjörnukerfi vort, er meðal annars fjallað um þyngdarlögmál Newtons og truflanir og sjávarfallakrafta af völdum halastjarna. Þetta mun hafa verið einn af fyrstu fyrirlestrum um þyngdarfræði Newtons við Háskólann í Kaupmannahöfn. Ýmsir Danir og Norðmenn, eins og til dæmis hinn merki fræðimaður Jens Kraft, höfðu þó áður kynnt sér verk meistarans í nokkrum smáatriðum og fjallað um þau í rituðu máli.

Áður en lengra er haldið, er rétt að minna á, að á ofanverðri átjándu öld hélt Danska vísindafélagið úti reglubundnum stjörnuathugnum á suðvesturhorni Íslands. Eyjólfur Jónsson (1735-1775) var skipaður stjörnumeistari árið 1772. Nokkrum árum eftir lát hans tók Norðmaðurinn Rasmus Lievog (1738-1811) við starfinu, sem hann sinnti til 1805, skömmu eftir að strandmælingarnar síðari hófust.  Um þessa merku sögu má lesa nánar í eftirfarandi færslum:

Turnar_Frímerki

Tveir stjörnuturnar. Til vinstri: Sívaliturn á þriggja alda afmæli turnsins árið 1942. Stjörnuathugunarstöðin er á þakinu (mikið breytt frá því á átjándu öld; sjá t.d. hér). Þarna störfuðu þeir Eyjólfur Jónsson frá 1766(?) til 1770 og Rasmus Lievog frá 1775 til 1779.  Til hægri: Stjörnuturninn í Lambhúsum (hönnuður frímerkis: Örn Smári Gíslason, eftir teikningu Johns Baine frá 1789). Þar sinnti Lievog athugunum frá 1783 til 1805.  

Stjörnuturninn í Lambhúsum er fyrsta og jafnframt eina opinbera stjörnuathugunarstöðin, sem starfað hefur hér á landi. Á öllum tímum hafa þó ýmsir áhugasamir Íslendingar fylgst með stjörnuhimninum og áhugaverðum stjarnfræðilegum fyrirbærum og ekki síst misjafnlega óvæntum atburðum, sem þar eiga sér stað. Um þetta er meðal annars fjallað í eftirfarandi færslum:

Íslenskir sérfræðingar komu tiltölulega seint að þróun nýrrar stjarnmælingatækni eða smíði stjarnmælingatækja af einhverju tagi. Til skamms tíma höfum við því fyrst og fremst verið í hlutverki notandans á því sviði. Það á til dæmis við í samstarfi okkar um Norræna stjörnusjónaukann, sem hófst 1997. Af þeim ástæðum verður hér lítið fjallað um stjörnusjónauka eða annan tækjabúnað fyrr en síðar í greinaflokknum. Í millitíðinni má þó benda á eftirfarandi heimildir:

 

Upplýsing og alþýðufræðsla

Eitt af helstu einkennum upplýsingartímans var mikil fjölgun fræðslurita, sem ætluð voru leikmönnum og því samin á þjóðtungum í stað latínu, ritmáli lærðra manna. Strax í upphafi átjándu aldar var framboð á alþýðuritum á þeim sviðum, sem við nú köllum raunvísindi, orðið verulegt víða í Evrópu. Mest var útgáfustarfsemin í löndum eins og Englandi, Frakklandi og Þýskalandi og þaðan barst þekkingin áfram til annarra landa.

Sól upplýsingarinnar skín á mannheima. Á borðanum stendur Lucem post nubila reddit (eftir skýin kemur ljósið á ný) og með skýjum er sennilega verið að vísa til „hinna myrku miðalda“. Myndin er úr bókinni Vernünfftige Gedancken von Gott, der Welt und der Seele des Menschen, auch allen Dingen überhaupt eftir heimspekinginn Christian Wolff. Verkið kom upphaflega út í Halle árið 1720 en myndin er tekin úr útgáfu frá 1747.

Alþýðuritum um náttúruspeki og heimsmynd fjölgaði verulega í Danaveldi eftir 1760 og var þar bæði um að ræða rit frumsamin á dönsku og þýdd verk, einkum úr þýsku, frönsku og ensku. Hér á landi birtust fyrstu alþýðlegu greinarnar um raunvísindi og tækni í  Ritum þess (konunglega) íslenska Lærdómslistafélags á árunum 1781 til 1796. Það er ástæðan fyrir því, að þessi greinaflokkur mun fyrst og fremst fjalla um tímabilið eftir 1780.

Þótt lítið sé hægt að fullyrða um það með vissu, þá hefur talsverður hluti  íslenskrar alþýðu, þar á meðal margir prestar, sennilega lesið fræðslurit um raunvísindi á dönsku á seinni hluta átjándu aldar og í byrjun þeirrar nítjándu. Sem dæmi má nefna, að Jón Jónsson „lærði“, sem reyndar gat lesið mörg tungumál, hafði kynni af eftirtöldum alþýðuritum á dönsku, eins og sjá má í hinum ágætu neðanmálsgreinum hans í verkinu Sá guðlega þenkjandi náttúruskoðari frá 1798:

  • W. Derham, 1759: Astro- et physico-Theologie, eller de synlige himmelske Corporers og Jordens utallige Creatures og Naturs Betragtning, til et øyensynligt og uomstødeligt Beviis, at der er en Gud til, og at han er det høyeste Gode, det allerbeste, allerviseste og almægtige Væsen. (Sjá einnig hér og hér.)
  • C. Bastholm, 1787, Philosophie for Ulærde.
  • P. Søeborg, 1788: Stierne-Catechismus for almindelig Mand. (Peder Søeborg varð aðstoðarmaður Christians Horrebow í Sívalaturni skömmu eftir að Eyjólfur Jónsson stjörnufræðingur fluttist til Íslands árið 1770.)
  • L. Euler, 1792-93: Breve til en Prindsesse i Tydskland over adskillige Gienstande af Physiken og Philosophien. (Hér má sjá enska útgáfu frá 1802: Vol. I , Vol. II ásamt umsögn.)

Af þessum verkum mun bók Bastholms hafa náð mestri hylli, bæði í Danmörku og hér heima. Meðal annarra alþýðurita, sem komu út í Kaupmannahöfn um svipað leyti, voru bækur með nöfnum eins og Den astronomiske Børneven (1794) og Naturlære for Fruentimmere (1800). Hvort þessi síðasttöldu verk voru lesin á Íslandi, veit ég ekki.

Þeim, sem vilja lesa nánar um upplýsinguna í Danaveldi og áhrif hennar langt fram á nítjándu öld, má benda á eftirtalin rit:

Þeir tiltölulega fáu Íslendingar, sem fóru til náms við Háskólann í Kaupmannahöfn á dögum þýsk-dönsk-íslensku upplýsingarinnar, lærðu frumatriði stærðfræðilegrar stjörnufræði, fyrst hjá Horrebow-feðgunum Peder og Christian og síðar hjá Thomas Bugge. Náttúruspekina lærðu þeir hjá Christian Kratzenstein og síðar hjá Bugge til 1806, þegar Hans Christian Örsted tók við.  Undurstöðuatriði þessara fræða voru hins vegar ekki kennd við skóla hér á landi fyrr en um og uppúr 1846, eftir að Reykjavíkurskóli var kominn til sögunnar. Nánar er um þetta fjallað í eftirfarandi færslum:

Í eftirfarandi heimildum má svo lesa um almennan bakgrunn þessarar sögu á átjándu og nítjándu öld og vel fram á þá tuttugustu:

Í þessum greinaflokki verður meðal annars fjallað um flest þau rit um stjarneðlisfræði og heimsfræði á íslensku, sem stóðu almenningi til boða á hverjum tíma. En áður en að því kemur, verður gefið örstutt yfirlit um vísindalegan grundvöll þessara fræða á tímabilinu frá miðri átjándu öld til vorra tíma. Farið verður dýpra í einstök atriði í seinni færslum, þar sem það á við.

 

Grunnurinn að heimsmynd nútímans

Um miðja átjándu öld hafði náttúruspeki Newtons að mestu leyst hugmyndafræði Descartes af hólmi meðal náttúruvísindamanna í Englandi og á meginlandi Evrópu. Flest alþýðurit um heimsmynd stjarnvísinda endurspegluðu þessa þróun, þar á meðal hin íslensku. Staðreyndin er og sú, að án alþýðuritanna hefði það tekið mun lengri tíma en ella fyrir hugmyndafræði Newtons að festa sig í sessi í menningu Vesturlanda. Þar var hún svo allsráðandi í raunvísindum allt fram á tuttugustu öld.

Í miðjunni er málverk G. Knellers af Isaac Newton frá árinu 1689. Honum sitt til hvorrar handar eru myndir af forsíðum verkanna Stærðfræðilögmál náttúruspekinnar (1687) og Ljósfræði (1704).

Í upphafi þótti flestum fræði Newtons ákaflega torskilin, enda var bók hans um Stærðfræðilögmál náttúruspekinnar ekkert léttmeti. Það kom því í hlut ýmissa snjallra náttúruspekinga og stærðfræðinga að kynna  hugmyndir meistarans fyrir öðrum menntamönnum og almenningi. Um þá fræðslu má til dæmis lesa í eftirfarandi heimildum:

Mynd úr hinu áhrifamikla riti, Elémens de la philosophie de Neuton, frá 1738. Hún sýnir höfundinn, Voltaire, vinna að bókinni. Himneskt ljós þekkingarinnar skín í gegnum höfuð Newtons og endurspeglast niður á handritið. Það er ástkona Voltaires og samstarfsmaður,  Émilie du Châtelet, sem heldur á speglinum. Du Châtelet var framúrskarandi náttúruspekingur og  þýddi til dæmis verk Newtons á frönsku. Hún aðstoðaði einnig Voltaire við að skilja verk enska meistarans.

Ef menn vilja kynna sér sögu stjarnvísinda og heimsfræði fyrir daga Newtons og þau áhrif sem forverar höfðu á hugmyndir hans, má benda á eftirfarandi öndvegisrit:

Rekja má upptök nútíma stjarneðlisfræði og heimsfræði til rannsókna Newtons í aflfræði og ljósfræði. Þar skiptir mestu framsetning hans á þyngdarlögmálinu og notkun þess til að útskýra, meðal annars, áhrif þyngdarinnar á jarðnesk fyrirbæri og hreyfingar reikistjarna, tungla og halastjarna í sólkerfinu. Lögmálið var jafnframt hryggjarstykkið í heimsmyndinni, sem við hann er kennd. Nánari umfjöllum um þetta efni er að finna í næstu færslum.

Aflfræði Newtons, og þar með þyngdarfræði hans og heimsmynd, byggðu á forsendum hans um rúm og tíma. Tími Newtons var algildur, það er hann var aðskilinn frá rúminu (og öllu öðru) og leið alls staðar áfram í jöfnum mæli, eins fyrir alla athugendur.  Rúmið var einnig algilt og óendanlegt, óbreytanlegt þrívítt evklíðskt rúm. Það var eins og óendanlega stór kassi, heimkynni alls efnis og vettvangur allrar hreyfingar og allra atburða í alheimi.

Þessar forsendur Newtons um rúm og tíma voru grunnur eðlisfræði og stjörnufræði í  einar tvær aldir, eða þar til Einstein setti fram takmörkuðu afstæðiskenninguna árið 1905.  Eins og nafnið gefur til kynna, eru bæði rúm og tími afstæð fyrirbæri í kenningu hans. Í daglegu lífi upplifum við þó enn rúm og tíma að hætti Newtons og það án frekari umhugsunar. Þetta á jafnvel við, þegar við beitum hinni handhægu staðsetningartækni, GPS, sem væri algjörlega gagnslaus, ef ekki væri tekið tillit til afstæðikenninga Einsteins.

Þegar Einstein setti fram almennu afstæðiskenninguna árið 1915 gjörbreytti hann einnig hugmyndum eðlisfræðinga og stjörnufræðinga um þyngdina og sýndi jafnframt fram á, að þyngdarlögmál Newtons gildir aðeins sem góð nálgun við ákveðnar aðstæður, til dæmis þær sem ríkja á jörðinni og í sólkerfinu. Hinsvegar er myndin af alheimi öll önnur í kenningu Einsteins en hjá Newton. Meira um það í seinni færslum.

Albert Einstein í kringum 1933. Í bakgrunni er teikning af hamfarakenndum árekstri tveggja svarthola ásamt meðfylgjandi þyngdarbylgjum og þyngdarlinsuhrifum.  Nánari skýringar: Stuttmynd SXS frá því í febrúar 2016.

Það eru fleiri greinar eðlisfræðinnar en aflfræði og afstæðiskenningar, sem hafa verið mikilvægar fyrir þróunina í stjarneðlisfræði og heimsfræði á undanförnum tveimur öldum. Þar má meðal annars nefna ljósfræði og rafsegulfræði, varmafræði og safneðlisfræði, skammtafræði, atómeðlisfræði, kjarneðlis- og öreindafræði og loks rafgasfræði og þéttefnisfræði. Þá hafa efnisfræði og efnafræði ásamt verkfræði oftar en ekki skipt sköpum í tengslum við hönnun og smíði sjónauka og annarra stjarnmælingatækja. Þá má heldur ekki gleyma stærðfræðinni og viðamiklum tölvureikningum. Að auki hefur heimspekin ávallt svifið yfir vötnunum, jafnt í þessum sem öllum öðrum vísindum.

Að mínu mati væri það óðs manns æði að ætla sér að lýsa alþóðlegri þróun stjarneðlisfræði og heimsfræði síðustu tveggja alda af einhverju viti í nokkrum bloggfærslum. Þar sem umfjöllun mín í þessum færslum er fyrst og fremst bundin við Ísland, mun ég því ekki reyna að rekja hina alþjóðlegu sögu sem slíka, heldur aðeins glugga í þá þætti hennar sem tengjast beint þróuninni hér heima. Hins vegar mun ég gæta þess að vísa í gagnlegar heimildir um hinn alþjóðlega bakgrunn á hverjum tíma.

Í lokin eru hér drög að efnisyfirliti fyrir greinaflokkin, eins og höfundurinn hugsar sér hann núna. Mikilvægt er að hafa í huga, að skiptingin í tímabil miðast fyrst og fremst við íslenskan veruleika og umfjöllunina og þróunina hér á landi.  -  Drögin verða uppfærð jafnóðum og nýtt efni kemur á vefinn. Þau koma því ekki til með að fá sitt endanlega form fyrr en síðasta færslan birtist á þessum síðum.

 


Stjarneðlisfræði og heimsfræði á Íslandi

Drög að efnisyfirliti

  1. Inngangur
  2. Tímabilið 1780-1870 - Skeið Newtons:  (a) Skólahald - alþýðufræðsla - tíðarandi; (b).Þyngdarlögmálið; (c) Heimsmyndin.
  3. Tímabilið 1870-1930 - (Ný tækni og nýjar grundvallarkenningar.)
  4. Tímabilið 1930-1960 - (Mikilvægir áfangar í stjarneðlisfræði og heimsfræði.)
  5. Tímabilið eftir 1960 - (Til athugunar.)
  6. Heimildaskrár - (a) Úrval alþýðurita á íslensku 1780-1960; (b) Valdar erlendar heimildir og ítarefni; (c) Nokkur rit eftir Einar H. Guðmundsson.

 

Birt í Eðlisfræði, Stjörnufræði

Magnús Arason landmælingamaður

Þetta yfirlit var upphaflega birt í desember 2017 sem hluti af færslunni Rit eftir Íslendinga á lærdómsöld: Stærðfræðilegar lærdómslistir.
.
Stærðfræðilega lærdómsmannsins og latínuskáldsins Magnúsar Arasonar er nú einkum minnst sem fyrsta íslenska landmælingamannsins. Eftir nám og störf í Kaupmannahöfn gekk Magnús í mannvirkjasveit danska hersins og var að lokum sendur til Íslands til landmælinga. Hann drukknaði við slík störf árið 1728. Lesa má um ævi Magnúsar hér, en ítarlegri lýsingu á námi hans og störfum má finna hér (bls. 20-25).
.
Á árunum 1707 til 1710 dispúteraði Magnús fimm sinnum við Hafnarháskóla og lét prenta alla fyrirlestrana. Þrjár af dispútatíunum voru um tunglið, ein um beltaskiptingu jarðar og sú fimmta um þríhyrningamælingar. Þá gaf hann út erfiljóð eftir kennara sinn Ole Rømer.
 .
 Fyrirlestrar um tunglið
.

Dispútatíur Magnúsar Arasonar um tunglið frá árunum 1708 til 1710 eru allar í fjórðungsbroti. Samanlagt eru þær 15 stuttir kaflar á 22 síðum.

 Í fyrstu dispútatíunni er rætt um tunglsljósið, hvort tunglið framleiði það sjálft, eða hvort um sé að ræða endurkast frá sólinni. Síðan ræðir Magnús um kvartilaskipti tunglsins, þar á meðal um uppruna orðsins „fasis“ (fasi). Þá lýsir hann í smáatriðum breytilegu útliti tunglsins eftir því hvar það er statt miðað við sólina. Einnig fjallar hann stuttlega um mikilvægi kvartilaskipta fyrir hin ýmsu tímatöl.
.

Í annarri dispútatíunni fjallar Magnús um fornar og nýjar hugmyndir um hugsanlegan lofthjúp á tunglinu og heldur því fram, að þar sé ekkert andrúmsloft. Í því sambandi bendir hann á, að það sé „fyrir löngu alkunna af stjörnum, sem hverfa ef þær ganga á bak við tunglið og koma fram undan aftur og sjást skýrt í stjörnukíki bæði undan og eftir fast við tungljaðarinn“. Síðan ræðir Magnús fram og aftur um þá staðreynd, að á hverjum tíma, nema við tunglmyrkva, sé rúmlega helmingur tunglsins upplýstur af sólarljósi. Ástæðan sé sú, að sólin sé stærri en tunglið.

Þriðja og síðasta dispútatían fjallar um atriði, er meðal annars tengjast heimsmynd stjörnufræðinnar. Eftir skáldlegan formála um ágæti talnafræði og rúmfræði beitir Magnús aðferð Aristarkosar frá Samos til að finna fjarlægðina til sólar. Síðan notar hann þriðja lögmál Keplers til að finna fjarlægð hinna reikistjarnanna frá miðpunkti sólkerfisins.

Magnús lýkur þriðju dispútatíunni með með því að ræða um lengdarákvarðanir. Hann tekur fram, að venjulega sé lengdarmunur staða fundinn með því að fylgjast með atburðum á himni, sem hægt sé að tímasetja nákvæmlega á báðum stöðum. Til dæmis megi nota sól- og tunglmyrkva í þessu sambandi og ekki síður myrkva Júpíterstungla. Hann heldur því síðan fram, að einnig megi hafa gagn „af kvartilaskiptum tunglsins og hvenær birta fellur á auðþekkt kennileiti á yfirborði þess“.

Fjallað er um dispútatíur Magnúsar um tunglið í frekari smáatriðum í grein Einars H. Guðmundssonar frá 2008 (bls. 18-19).

Beltaskipting jarðarinnar

Fyrirlestur Magnúsar Arasonar, Um belti jarðar, var haldinn árið 1707 og fjallaði, eins og nafnið gefur til kynna, um það hvernig gangur sólar á hvelfingunni ákvarðar hin svokölluðu loftslagsbelti. Beltin eru tekin fyrir hvert af öðru og eiginleikum þeirra lýst í nokkrum smáatriðum, meðal annars veðurfari og hvaða áhrif sólin hefur á líf þeirra, sem þar búa.

Til vinstri er forsíðan á dispútatíu Magnúsar Arasonar, Um belti jarðar, frá 1707. - Til hægri er forsíðan á bæklingi hans frá 1710 með erfiljóðinu um Ole Rømer.

Minningarljóð um Ole Rømer

Erfiljóð Magnúsar um fyrrum kennara sinn og fyrirmynd, Ole Rømer, er haft með í þessari upptalningu þar sem það fjallar að verulegu leyti um afrek Rømers á sviði stærðfræðilegra lærdómslista. Meðal annars er ort um ákvörðun hans á endanlegum hraða ljóssins, hönnun og smíði stjarnmælingatækja og líkön hans af hreyfingu himintungla.

Einfaldar þríhyrningamælingar

Á dögum Magnúsar Arasonar voru þríhyrningamælingar og kortagerð eitt af virkustu sviðum hagnýttrar stærðfræði og eins og áður sagði, varð hann með tímanum fyrsti íslenski landmælingamaðurinn. Önnur af tveimur dispútatíum hans frá 1710 fjallar um þau fræði frá nokkuð sérsökum sjónarhóli (hin var þriðja dispútatía hans um tunglið).

Forsíðan á dispútatíu Magnúsar, Um einfaldari hjálpartæki í flatarmálsfræði, frá því í desember 1710.

Í upphafi dispútatíunnar, Um einfaldari hjálpartæki í flatarmálsfræði, segir Magnús að tilgangur hennar sé, að sýna „hvernig hægt er með prikum einum að kanna fjarlægðir tiltekinna staða, eins þótt þeir séu óaðgengilegir, einnig breidd fljóta og stærð hvaða horna sem vera skal á víðavangi. Og prikin gera sama gagn og alls kyns skrautlegt og rándýrt verkfæraprjál sem afla verður með meiri tímasóun og fyrirhöfn“. Aðferð Magnúsar byggist á flatarmálsfræði og dispútatían er því myndskreytt. Sjá nánari umfjöllun hér (bls. 22).

Opna úr dispútatíu Magnúsar, Um einfaldari hjálpartæki í flatarmálsfræði, frá 1710. Ekki var algengt í Kaupmannahöfn þess tíma, að menn birtu teikningar í prentuðum háskólaritgerðum, eins og hér er gert. Til dæmis eru engar myndir í öðrum dispútatíum Magnúsar.

Þetta var síðasta verkið sem Magnús samdi í Kaupmannahöfn og skömmu síðar gerðist hann „verkfræðingur“ (ingenieur) í mannvirkjasveit danska hersins.

 

Birt í Átjánda öldin, Stærðfræði, Stjörnufræði

Eðlisfræði Fischers, fyrsta eðlisfræðibókin sem kom út á íslensku

Þetta stutta yfirlit var upphaflega birt í september 2019 sem hluti af færslunni H. C. Örsted, bein og óbein áhrif hans á Íslendinga og upphaf kennslu í eðlisfræði og stjörnufræði við Reykjavíkurskóla.

Forsíðan á kennslubókinni og alþýðuritinu Eðlisfræði eftir J. G. Fischer.

Þegar hin merka þýðing Magnúsar Grímssonar á Eðlisfræði Fischers kom út árið 1852, greip Björn Gunnlaugsson tækifærið og valdi hana strax sem kennslubók í eðlisfræði við Reykjavíkurskóla veturinn 1852-53. Lesnir voru kaflarnir um hljóð, segulmagn, rafmagn og loftsjónir, en í aflfræðinni var áfram stuðst við bók Örsteds, Naturlærens mechaniske Deel. Þessar tvær bækur voru notaðar saman í nokkur ár.

Magnús Grímsson, þýðandi Eðlisfræði Fischers.

Í fyrstu útgáfu Dægradvalar frá 1923 minnist Benedikt Gröndal á Magnús og segir af sinni alkunnu meinfýsi (bls. 194):

Magnús þýddi Fischers eðlisfræði með aðstoð Bjarnar Gunnlaugssonar, því sjálfur vissi hann lítið eða ekkert í þeirri grein.

Í handritum Magnúsar er að finna ýmsa kafla um eðlisfræði og af þeim má sjá, að ummæli Benedikts eru langt frá því að vera sanngjörn. Magnús hefur þó að öllum líkindum leitað til Björns um ýmis vafaatriði sem og yfirlestur. Í bókinni eru einnig nokkrar neðanmáls-greinar eftir Björn, sérstaklega merktar honum.

Kaflinn um seguláhrif rafstraums í Eðlisfræði Fischers.

Eðlisfræði eptir J. G. Fischer er þýðing og að nokkru leyti endursögn á dönsku bókinni J. G. Fischers populære Naturlære til Brug i Skoler og ved Selvunderviisning frá 1844. Skólafrömuðurinn og stjórnmálamaðurinn Frederik Frölund þýddi þá bók úr þýsku og aðlagaði lítillega að dönskum aðstæðum.

Þýska útgáfan var frá 1843 og bar nafnið J. H. Hellmuth's Volks-Naturlehre. Zehnte Auflage. Nach dem Tode des Verfassers zum dritten Male bearbeitet von J. G. Fischer. Bókin var vinsælt alþýðurit og jafnframt kennslubók í Þýskalandi og hafði áður komið þar í níu útgáfum. Upphaflegur höfundur var þýski alþýðufræðarinn og presturinn Johann Heinrich Helmuth og bókin kom fyrst út árið 1786 undir heitinu Volksnaturlehre zur Dämpfung des Aberglaubens.

Johann Heinrich Helmuth (1732-1813).

Eftir lát Helmuths tók kennslubókahöfundurinn J. G. Fischer við útgáfunni, en hann kenndi lengi við kennaraskólann í Neuzelle (því miður veit ég ekki mikið meira um Fischer). Vinsældir bókar Helmuths hafa eflaust valdið því, að hluta upphaflega nafnsins var haldið, þegar að Fischer tók við, en jafnframt var annað nafn sett á bókina á sérstöku titilblaði: Elementar-Naturlehre für Lehrer an Seminarien und gehobenen Volksschulen wie auch zum Schul- und Selbstunterrichte methodisch bearbeitet von J. G. Fischer. Fimmtánda og síðasta úgáfa bókarinnar er frá 1855.

Áður en útgáfan frá 1843 kom út, las þýski eðlisfræðingurinn J. H. J. Müller yfir handritið og veitti Fischer jafnframt leyfi til að nota myndir úr bókinni Pouillet's Lehrbuch der Physik Und Meteorologie, für deutsche Verhältnisse frei bearbeitet von Dr. Joh. Müller. (Erster Band; Zweiter Band.), sem kom á prenti þetta sama ár. Þetta fræga eðlisfræðirit Müllers er að hluta byggt á verki franska eðlisfræðingsins  C. S. M. Pouillets.

Ekki er alveg ljóst, hvenær hætt var að að nota Eðlisfræði Fischers við kennsluna í Reykjavíkurskóla, en það kann að hafa verið um það leyti, sem Björn Gunnlaugsson lét af störfum árið 1862. Í staðin var tekin upp bókin Naturlærens chemiske Deel, sem C. L. Petersen, fyrrverandi lærsisvein Örsteds við Fjöllistaskólann, hafði þýtt úr þýsku. Mikilvægt er að hafa í huga, að ekki er um kennslubók í efnafræði að ræða, heldur endurspeglar nafnið hugtakakerfi Örsteds, sem áður hefur verið minnst á. Bókin fjallar um allar helstu greinar eðlisfræði þess tíma, en skólapiltar voru eingöngu látnir lesa kaflana um varmafræði,  rafmagnsfræði og segulfræði. Í aflfræðinni var stuðst við bók Örsteds eins og áður.

 

Birt í Eðlisfræði, Nítjánda öldin

Afstæðiskenningar Einsteins og grein Þorkels Þorkelssonar um tilraunir til að sannreyna þær

Þetta yfirlit var upphaflega birt í júní 2019 sem hluti af færslu um Þorkel Þorkelsson eðlisfræðing (1876-1961).

 

Afstæðiskenningar Einsteins

Takmarkaða kenningin

Einstein birti fyrstu greinar sínar um takmörkuðu afstæðiskenninguna árið 1905. Það ár hefur stundum verið kallað kraftaverkaárið, því auk greinanna um afstæðiskenninguna birti hann tímamótagreinar um ljósskammta og tilvist atóma.

Svo heppilega vill til, að á aldarafmæli almennu afstæðiskenningarinnar árið 2015 komu allar greinar Einsteins frá 1905 út í íslenskri þýðingu ásamt sögulegum inngangi og skýringum:

  • Þorsteinn Vilhjálmsson, ritstjóri, 2015: Einstein. Eindir og afstæði. Þriðji kafli bókarinnar fjallar um sögulegan aðdraganda afstæðiskenningarinnar, en greinar Einsteins sjálfs eru á síðum 253-284.

Eftir að Einstein birti yfirlitsgrein sína um almennu afstæðiskenninguna árið 1916 tók hann sig til og skrifaði bækling um kenningar sínar fyrir almenning. Ritið kom út í Þýskalandi árið 1916 og er til í íslenskri þýðingu:

Jafngildislögmálið

Árið 1907 tók Einstein að hugleiða, hvernig best væri að lýsa þyngdinni innan vébanda takmörkuðu afstæðiskenningarinnar. Það varð til þess, að hann uppgötvaði hið svokallaða jafngildislögmál (sjá grein Einsteins frá 1907, síðustu málsgreinarnar í §17), sem reyndist vera fyrsta skrefið í átt að almennu kenningunni. Lögmálið má orða á ýmsa vegu, en hér hentar best að nota framsetningu þar sem einfaldlega segir, að hröðun og þyngd séu jafngild.

Af jafngildislögmálinu leiðir meðal annars hið svokallaða þyngdarrauðvik (eða þyngdarblávik, eftir aðstæðum; sjá grein Einsteins, §19) og einnig, að ljós ferðast eftir sveigðum brautum í þyngdarsviði (grein Einsteins, neðarlega á bls. 483). Lögmálið eitt nægir til að reikna þyngdarrauðvikið, en aðeins helming ljóssveigjunnar. Hinn helmingurinn stafar af sveigju rúmsins, eins og í ljós kom í árslok 1915.

Árið 1911 birti Einstein greinina Über den Einfluß der Schwerkraft auf die Ausbreitung des Lichtes. Þar gerir hann aðra tilraun til að leggja grunn að nýrri kenningu um þyngdina. Hann notar jafngildislögmálið til að finna bæði þyngdarrauðvik Fraunhofer-línanna í litrófi sólarinnar og sveigjuhorn ljósgeisla frá fjarlægri stjörnu, sem rétt sleikir sólaryfirborðið. Fyrir rauðvikið fær hann, að tíðni ljóss minnki um 0,0002% á leið frá sólinni til jarðar (bls. 493), sem er rétt niðurstaða. Fyrir sveigjuhornið fær hann hins vegar 0,83 bogasekúndur (bls. 496), sem er helmingi of lítið, eins og áður sagði. Réttu niðurstöðuna, 1, 75 bogasekúndur fann hann ekki fyrr en í nóvember 1915.

Eftir að greinin frá 1911 kom út, reyndi Einstein að vekja athygli stjörnufræðinga á niðurstöðum sínum í þeirri von, að einhver þeirra tæki sig til og reyndi að sannreyna þær með mælingum.  Meðal annars hafði hann samband við bandaríska stjörnufræðinginn G. E. Hale af þessu tilefni haustið 1913, en án árangurs.

Önnur af tveimur teikningum Einsteins í bréfi til G. E. Hales haustið 1913. Þar útskýrir hann ljóssveigjuna við rönd sólar og spyr, hversu nálægt sólinni megi sjá fastastjörnur í dagsljósi með nýjustu og bestu tækni.

Fyrsti stjörnufræðingurinn, sem brást jákvætt við beiðni Einsteins, var Erwin Finley Freundlich. Hann gerði ítrekaðar tilraunir til að mæla ljóssveigjuna við sólmyrkva og einnig að ákvarða þyngdarrauðvikið í ljósi sólar og annarra stjarna. Freundlich var hins vegar með eindæmum óheppinn og allar tilraunir hans til að staðfesta útreikninga Einsteins misheppnuðust. Um þá sögu má lesa nánar hér. Ýmsir aðrir stjörnufræðingar, sem síðar komu að samskonar mælingum, lentu í svipuðum vandræðum, enda valda margvíslegar ástæður því, að mælingarnar eru einstaklega erfiðar.

Þegar litið er til baka má segja, að það hafi verið lán Einsteins, að þessar fyrstu mælingar skyldu mistakast. Nákvæmar mælingar hefðu nefnilega sýnt, að ljóssveigjan nam tvöfaldri niðurstöðu hans frá 1911.

Leit Einsteins að almennu afstæðiskenningunni lauk ekki að fullu fyrr en í nóvember 1915 og handritið að yfirlistsgrein hans, Die Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie, var ekki tilbúið fyrr en í mars 1916.

Almenna kenningin

Í lok hinnar mögnuðu yfirlitsgreinar frá 1916 bendir Einstein á þrjár leiðir til að sannreyna kenninguna. Hina fyrstu, skýringu á ákveðnu misræmi í sígildum útreikningum og mælingum á sólnánd Merkúríusar, setti hann reyndar fram sjálfur í greininni (bls. 822). Einnig stakk hann upp á því, að stjörnufræðingar reyndu að mæla þyngdarrauðvikið í litrófi sólsjarna (bls. 820) og í þriðja lagi, að þeir mældu ljóssveigjuna við jaðar sólkringlunnar (bls. 821-22).

Einstein í desember 1919, um það leyti sem hann varð heimsfrægur.

Áður en lengra er haldið má nefna, að afstæðiskenning Einsteins frá 1915 hefur reynst sannspá um niðurstöður allra vandaðra mælinga, sem gerðar hafa verið til að sannreyna hana. Á hverju andartaki er hún staðfest með farsælli notkun GPS-tækninnar, sem væri ónothæf, ef þar væri ekki tekið fullt tillit til kenninga Einsteins um tíma, rúm og þyngd. Án afstæðiskenningarinnar hefði einnig verið illmögulegt að skilja eiginleika mikils fjölda nýrra fyrirbæra, sem fundist hafa í geimnum á undanförnum sextíu árum eða svo (til dæmis svarthola, þyngdarlinsa og þyngdarbylgna). Þá má minna á, að kenningin myndar hinn fræðilega grunn að heimsmynd nútíma stjarnvísinda.

Ágætis yfirlit um það, hvernig afstæðiskenningin hefur staðist tímans tönn, má meðal annars finna í eftirfarandi ritverkum:

 

Afstæðiskenningin á Íslandi 1913-1930

Ólafur Dan Daníelsson varð fyrstur Íslendinga til að fjalla um afstæðiskenninguna í rituðu máli. Það var í greininni Ýmsar skoðanir á eðli rúmsins, sem birtist í Skírni árið 1913. Greinin virðist hafa vakið litla athygli, þegar hún kom út, enda efnið mjög framandi fyrir flesta lesendur. Ekki er heldur að sjá, að afstæðiskenningin hafi komið aftur til umræðu hér á landi fyrr en sex árum síðar.

Eftirfarandi yfirlit um fyrstu viðbrögð Íslendinga við afstæðiskenningunni er að hluta byggt á mun ítarlegri umfjöllun í eftirfarandi ritsmíðum:

Eins og áður hefur komið fram, kviknaði áhugi hins almenna Íslendings á Einstein og kenningum hans við fréttir af sólmyrkvamælingum frægu árið 1919. Fréttin birtist fyrst í Vísi, en svo í öðrum hérlendum blöðum á næstu dögum.

Fyrsta íslenska fréttin um  sólmyrkvamælingarnar birtist í Vísi, 19. nóvember 1919, bls. 2.

Frekari skýringar fengust þó ekki fyrr en 5. desember, þegar Morgunblaðið birti greinina Byltingar í heimi vísindanna. Í greininni, sem er endursögn á grein úr danska dagblaðinu Politiken frá 18. nóvember (sem aftur byggði umfjöllun sína á greinum úr breska blaðinu London Times), segir meðal annars:

Þó hefir sú staðhæfing Einsteins vakið mesta athygli að hægt er að vega sólarljósið. En þó hefir það verið sannað meðal annars af tveimur stjörnufræðis rannsóknarnefndum sem athuguðu sólmyrkvan 29.maí sl. ár, bæði í Norður-Brasiliu og á vesturströnd Afríku. Kenningar eða uppgötvanir Einsteins bentu á það, að hreyfing reykistjarnanna væri dálítið frábrugðin því, sem Newton hélt fram. Þetta var sannað hvað braut Merkúrs snerti. En það veittist örðugt að sanna, að ljósið fylgdi öðrum reglum en þeim sem Newton hafði fundið. En meðan á sólmyrkvanum stóð, ljósmynduðu menn margar þær stjörnur, sem senda ljós sitt mjög nærri sólinni til jarðarinnar. Þá kom það í ljós, að geislar þesara stjarna, sveigðust mikið að sólinni um leið og þeir fóru fram hjá henni, vegna aðdráttarafls hennar. Þyngdarlögmál Newtons og yfirhöfuð allar kenningar hans raskast töluvert við þetta.

Fyrsta ritið um kenningar Einsteins, sem kom í íslenskar bókabúðir, var bókin Vort fysiske Verdensbillede og Einsteins Relativitetsteori eftir danska eðlisfræðinginn Helge Holst.

Í auglýsingu frá Bókaverslun Ársæls Árnasonar í Tímanum 28. ágúst 1920 segir svo um ritið:

Margur rak upp stór augu er hingað barst fréttin um að Þjóðverjinn Einstein hefði sýnt fram á að kenningar Newtons, sem öll eðlisfræði hafði hingað til verið bygð á, væru rangar. Þetta er alþýðlega skrifuð bók um þessa merkilegu nýjung; hefir þegar selst afarmikið hér í Reykjavík.

Þetta mun vera nokkuð góð lýsing á vinsældum bókarinnar, því hinn 28. október fjallar Alþýðublaðið um sama efni á forsíðu:

Menn ráku upp stór augu í fyrra vetur er sú fregn flaug eins og eldur í sinu um allan mentaðan heim að Gyðingurinn Einstein hefði gert uppgötvanir sem umturnuðu þyngdarlögmáli Newtons, sem síðan 168[7] hafði verið eini hyrningarsteinn eðlisfræðinnar. Erlendis var um sinn varla um annað talað en þessa merkilegu uppgötvun [...]  Á Íslandi var hljóðast um þetta, enda voru þeir víst teljandi er svo væri ljóst hvað hér hefði gerst að þeir gætu skýrt efnið fyrir öðrum, þó mun eigi hafa skort áhugan hér, eins og bezt kom í ljós á síðastliðnu sumri er hin ágæta alþýðubók [Holsts] kom hingað, því þótt bókaverslum Gyldendal sendi álitlegan forða [til Ársæls] er mælt að hann þó eftir fáa daga hafi orðið að síma eftir viðbót. Og ennþá selst kverið meira en flestar aðrar erlendar bækur.

Á næstu árum var talsvert ritað um Einstein, persónu hans og athafnir í íslenskum blöðum. Fjallað var um skoðanir hans á flestu milli himins og jarðar, ekki síst á þjóðfélags- og trúmálum. Þá var getið um andstöðuna, sem kenningar hans sættu, einkum í Þýskalandi.

Ekki má heldur gleyma tilraunum til að útskýra hugmyndir Einsteins á alþýðlegan hátt. Þar var einna fremstur í flokki heimspekingurinn Ágúst H. Bjarnason, eins og sjá má á eftirfarandi lista um slík fræðslurit frá árunum 1921-31:

  • J. Holtsmark, 1921: Einsteinskenning. (Þýðanda er ekki getið.)
  • A. Moszkowski, 1921-22: Einstein. (Þýðandi: Ágúst H. Bjarnason.)
  • Ágúst H. Bjarnason, 1926: Himingeimurinn (bls.184-188).
  • Ágúst H. Bjarnason, 1931: Heimsmynd vísindanna (bls. 7-35).

Af tvíeykinu Ólafi Dan og Þorkeli, var það fyrst og fremst Ólafur, sem lét til sín taka á þessu sviði. Fyrir utan greinina frá 1913, sem áður var getið, gaf hann út tvær fræðslugreinar um kenningar Einsteins, aðra tæknilega um takmörkuðu kenninguna 1921, hina alþýðlega árið 1922. Þar er bæði fjallað um takmörkuðu og almennu afstæðiskenninguna.

Allar þrjár ritsmíðar Ólafs um afstæðiskenninguna eru teknar til ítarlegrar skoðunar í eftirfarandi grein, og verður látið nægja að vísa til hennar hér:

Þá er lítið annað eftir, en ræða grein Þorkels Þorkelssonar frá 1926 um erlendar tilraunir til að sannreyna afstæðiskenninguna. Það verður gert í næsta og jafnframt síðasta kafla færslunnar.

Segja má, að um og uppúr 1930 hafi meirihluti eðlisvísindamanna verið farinn að líta á afstæðiskenninguna sem hina viðteknu kenningu um rúm, tíma og þyngd. Það hentar því ágætlega að hafa kaflaskil í sögunni um það leyti. Um framhaldið er það að segja, að í komandi færslu er ætlunin að gefa stutt yfirlit yfir kynni Íslendinga af stjarneðlisfræði og heimsfræði á árunum 1850 til 1960. Á seinni hluta þess tímabils kemur afstæðiskenningin talsvert við sögu. Í kjölfarið verður svo tímabilið eftir 1960 tekið fyrir, með megináherslu á rannsóknir í afstæðilegri stjarneðlisfræði við Háskóla Íslands.

 

Grein Þorkels um staðfestingu afstæðiskenningarinnar

Árið 1925 var afstæðiskenningin talsvert til umræðu í erlendum blöðum og tímaritum. Ástæðan var sú, að tveir vísindamenn í Bandaríkjunum höfðu birt niðurstöður nýrra mælinga er vörðuðu kenninguna. Annars vegar taldi W. S. Adams sig hafa mælt þyngdarrauðvik í litrófi hvíta dvergsins Síríusar B, en hins vegar hafði D. C. Miller endurtekið Michelson-Morley tilraunina og fengið aðrar niðurstöður en fyrirrennarar hans.

Þorkell hefur greinilega talið ástæðu til að segja félögum sínum í Verkfræðingafélaginu frá þessum nýju mælingum. Í apríl 1926 hélt hann því fyrirlestur í félaginu og birti hann síðan í riti félagsins:

Ekki kemur beinlínis fram í greininni, hvaða heimildir Þorkell hefur stuðst við, svo víða verður að geta í eyðurnar. Hins vegar er athyglisvert, að ólíkt öðrum íslenskum höfundum á þessum tíma, nálgast Þorkell viðfangsefnið á gagnrýnin hátt. Það skín þó í gegn, að hann er almennt jákvæður í garð afstæðiskenningarinnar. Í því sambandi má og minna á, að þótt almenningur hafi þegar verið búinn að taka Einstein í guðatölu árið 1926, voru ýmsir fræðimenn enn vantrúaðir á kenningar hans (sjá til dæmis hér).

Mæliniðurstöðurnar, sem Þorkell fjallar um, ollu talsverðum deilum í hópi stjarnvísindamanna á sínum tíma. Sjálfur lagði Þorkell þó ekkert nýtt til  alþjóðlegrar umræðu um efnið og grein hans hefur eingöngu menningarsögulegt gildi fyrir okkur Íslendinga. Langt er síðan deilumálin voru útkljáð, og til þessa hefur afstæðiskenning Einsteins staðist öll áhlaup, sem á hana hafa verið gerð (sjá í þessu sambandi heimildaskrána í lok kaflans um Einstein og afstæðiskenninguna hér að framan sem og aðra í lok færslunnar).

Mér finnst höfundurinn nálgast viðfangsefnið á áhugaverðan hátt og stíllinn er skemmtilega einkennandi fyrir löngu liðinn tíma. Ég leyfi mér því að vitna nokkuð oft í orð Þorkels hér á eftir.

Í upphafi vísar Þorkell til greina Ólafs Daníelssonar frá 1921 og 1922 og eftir stuttan ingang um „kjarnann í kenningu Einsteins“ segir hann:

Út frá þessu má nú finna margt merkilegt, sem í fljótu bragði skoðað virðist ekkert eiga skylt við afstæðiskenninguna. Jeg vil nú geta um sumt af þessu, og vel þá það, sem hægt hefir verið að prófa með tilraunum eða styðst við einhverjar athuganir.

Þótt titill greinarinnar vísi aðeins til tilraunar Michelsons, tekur Þorkell alls fyrir fimm afstæðileg fyrirbæri. Þau eru hraðaháður massi, brautarsnúningur Merkúríusar, ljóssveigja í þyngdarsviði, þyngdarrauðvik og loks Michelson-Morley tilraunin.  Í eftirfarandi umfjöllun fylgi ég sömu röð og Þorkell.

1. Afstæðilegur massi

Í örstuttri umfjöllun sinni skrifar Þorkell einfaldlega niður formúluna fyrir afstæðilegan massa hlutar, m, sem fall af hraða hans, vm (v) = m0 [1 - (v/c)2]. Hér er c ljóshraðinn í lofttæmi og m0 er svokallaður hvílumassi hlutarins. Þorkell notar reyndar „transversal massi“ fyrir m, gamalt orðalag sem byrjað var að nota fyrir daga afstæðiskenningar. Hér er einnig ástæða til að benda á, að í dag tala fræðimenn ekki lengur um afstæðilegan massa hlutar. Þess í stað er unnið með stærðina E/c2, þar sem E er heildarorka hlutarins. Með massa er nú ávallt átt við m0.

Næst vísar Þorkell til svokallaðra Kaufmann–Bucherer–Neumann tilrauna, án þess þó að nefna þær á nafn og segir einfaldlega:  „Tilraunirnar koma heim við formálann“.

Myndin sýnir niðurstöður mælinga á því, hvernig afstæðilegur massi rafeinda breytist með vaxandi hraða. Heila línan sýnir spá takmörkuðu afstæðiskenningarinnar. Mælingarnar voru gerðar á árunum 1909-15 og Þorkell hefur örugglega haft vitneskju um þær árið 1926. Teikning úr bókinni Special Relativity eftir A. P. French, 1968, bls. 23.

 

2. Brautarsnúningur Merkúríusar

Árið 1609 setti Kepler fram fyrstu tvö lögmálin af þremur, sem jafnan eru við hann kennd (hið þriðja kom ekki fyrr en 1619). Sjötíu og átta árum síðar, eða 1687, notaði Newton svo þyngdarlögmál sitt og hreyfilögmál til að leiða út Keplerslögmálin á snilldarlegan hátt.

Fyrsta lögmál Keplers segir, að brautir reikistjarnanna séu sporbaugar með sólina í öðrum brennipunkti. Newton áttaði sig fljólega á því, að þetta var einungis nálgun og að brautirnar yrðu fyrir truflunum vegna þyngdaráhrifa frá öðrum reikistjörnum. Ein af afleiðingunum er til dæmis svokallaður brautarsnúningur, sem lýsa má þannig, að með tímanum snýst langás brautarsporbaugs sérhverrar reikistjörnu hægt og rólega um sólina. Hið sama gildir þá augljóslega um sólnándina (perihelium).

Árið 1859 gaf hinn mikli reiknimeistari, U. Le Verrier, út niðurstöður truflanareikninga, sem hann hafði gert á braut Merkúríusar. Samkvæmt þeim átti sólnánd hnattarins að færast til um 527 bogasekúndur á öld, en sá galli var á gjöf Njarðar, að samkvæmt mælingum þess tíma var færslan meiri, eða sem nam 565 bogasekúndum á öld. Le Verrier fann enga aðra leið til að útskýra mismuninn, 38 bogasekúndur á öld, en að stinga upp á því, að hann stafaði af þyngdartruflunum frá áður óþekktum hnetti, Vúlkan, sem gengi um sólina innan við braut Merkúríusar. Tilgátan reyndist röng, en hin skemmtilega saga um þessa og aðrar tilgátur, sem og leitina að Vúlkan, verður ekki sögð hér.

Stjörnufræðingurinn S. Newcomb endurbætti útreikninga Le Verriers árið 1882 og með því að styðjast við betri mælingar á braut Merkúríusar sýndi hann fram á, að „umframfærsla“ sólnándarinnar nam 43 bogasekúndum á öld í stað 38.

Teikningin á að sýna, hvernig sólnánd Merkúríusar færist til um 575 bogasekúndur (9,5 bogamínútur) á öld. Færslan stafar fyrst og fremst af samanlagðri þyngdarverkun (truflunum) annarra reikistjarna en um 7,5%, eða 43 bogasekúndur á öld, eru til komin vegna afstæðilegra þyngdaráhrifa sólar. Mynd: Veraldarvefurinn.

Í nóvember 1915 notaði Einstein hina glænnýju kenningu sína um þyngdina til að reikna út afstæðileg þyngdaráhrif sólarinnar á braut dæmigerðar reikistjörnu. Niðurstaðan var sú, að í hverri umferð valda þau hægum snúningi á langás sporbaugsins um hornið Δφ, þar sem Δφ = 6πGM/c2a(1 - e2) í einingunni radían.  Hér er G þyngdarstuðull Newtons, M massi sólarinnar, a hálfur langás sporbaugsins og e hringvik hans. Fyrir Merkúríus nemur snúningurinn 5,0191 x 10-7 radíönum í hverri umferð, sem jafngildir 42,98 bogasekúndum á öld.

Í grein sinni afgreiðir Þorkell þessa miklu og merkilegu sögu einfaldlega með orðunum:

Afstæðiskenningin skýrir þessa breytingu á sólarnámunda Merkúrs og átti hún að vera 43". Þetta væri ágæt staðfesting á kenningunni. En menn fóru að rannsaka betur athuganirnar og komust að þeirri niðurstöðu að breytingin væri eigi nema 38" eða jafnvel 29", og þá varð samræmið miður gott og þetta litill stuðningur afstæðiskenningunni.

Hvaðan niðurstaðan 29" er komin, veit ég ekki.

Því miður fjallar almanaksmeistarinn Þorkell Þorkelsson um ljóssveigjumælingarnar (sjá næsta lið) með álíka stuttaralegum hætti og brautarsnúninginn. Hins vegar er umfjöllun hans um þyngdarrauðvik og tilraun Michelsons mun ítarlegri og vandaðri (sjá liði 4 og 5).

3. Sveigja ljóss í þyngdarsviði

Hér að framan var rætt stuttlega um útreikninga Einsteins á afstæðilegri ljóssveigju árið 1915 og einnig um sólmyrkvamælingarnar frægu árið 1919. Frekari umfjöllun um þetta áhugaverða efni er meðal annars að finna hér:

Í almennu afstæðiskenningunni er sveigjuhorn ljósgeisla, sem rétt sleikir yfirborð venjulegs hnattar, gefið með formúlunni  θ = 4GM/Rc2 þar sem θ er sveigjuhornið í radían, M massi hnattarins og R radíus hans. Ef M er gefinn upp í sólarmössum og R í sólarradíum, má skrifa formúluna sem θ = 1,75 M/R bogasekúndur. Þannig er sveigjuhornið við sólaryfirborðið 1,75 bogasekúndur.

Þessi skemmtilega myndræna lýsing á sveigju ljóss í þyngdarsviði er úr grein Ólafs Daníelssonar um afstæðiskenninguna frá 1922. St er fjarlæg stjarna, S er sólin og J jörðin. Lesa má skýringar höfundar á bls. 49-50 í greininni, en í stuttu máli má segja, að þarna beitir hann jafngildislögmáli Einsteins til að sannfæra lesendur um það, að ljósið (geislinn g) sveigi af leið við það að fara fram hjá sólinni.

Það virðist ekki hafa verið á margra vitorði hér heima árið 1926, að ljóssveigjumælingar Bretanna frá 1919 höfðu þegar verið staðfestar árið 1922. Þar var um að ræða sérlega vandaðar myrkvamælingar stjörnufræðinga frá Lick athugunarstöðinni, sem gerðar voru í Ástralíu:

Það er því lítið annað en þekkingarleysi, sem getur afsakað eftirfarandi ummæli Þorkels í grein hans (bls. 21-22):

Ljósgeislar sem fara fram hjá sólunni eiga að breyta stefnu, samkv. afstæðiskenningunni, á sama hátt og steinn eða hver annar hlutur mundi á þeirri leið breyta stefnu sinni, ef honum væri kastað með hraða ljóssins. Þá er almyrkvi verður á sólu má prófa þetta. Stjörnurnar, sem ættu að sjást rjett hjá sólunni, virðast breyta afstöðu ofurlítið, vegna þess að geislarnir frá þeim gerðu sveig á sig, er þeir fóru fram hjá sólunni. Mælingar hjer að lútandi koma vel heim við afstæðiskenninguna. En í rauninni verður þetta lítil sönnun. Ljóssveigjuna má skýra á margan annan hátt, t. d. sem ljósbrot.

Hugmyndum þess efnis, að  ljóssveigjan orsakist ekki af þyngdinni, heldur einhverju öðru, til dæmis ljósbroti í hugsanlegum „lofthjúp“ sólar, var hreyft  fljótlega eftir að tilkynnt var um mælingar Breta í nóvember 1919. Í grein þeirra um mælingarnar frá því í ársbyrjun 1920 er þetta tekið fyrir og afsannað (sjá bls. 292-93):

Telja má nær fullvíst, að Þorkell hafi ekki haft aðgang að þessari frægu grein.

4. Þyngdarrauðvik

Árið 1924 hafði A. S. Eddington samband við bandaríska stjörnufræðinginn W. S. Adams og spurði hann um möguleika þess að mæla þyngdarrauðvikið í ljósi hvíta dvergsins Síríusar B. Eddington var fremsti stjarneðlisfræðingur síns tíma og helsti málsvari afstæðiskenningarinnar, fyrir utan Einstein sjálfan. Hann hafði gegnt veigamiklu hlutverki í ljóssveigjumælingunum árið 1919 og notaði niðurstöðurnar óspart til að vekja almenna athygli á afstæðiskenningunni og mikilvægi hennar.

Síríus, bjartasta sólstjarnan á næturhimninum er í raun tvístirni. Sirius A (stóra stjarnan á miðri mynd) er venjuleg sólstjarna á meginskeiði, en Sirius B (litli ljósdepillinn sem örin bendir á) er hvítur dvergur. Aðrir deplar, línurnar og hringirnir á myndinni eru ljósfyrirbæri í myndavélabúnaði. Myndin er tekin með Hubble-sjónaukanum. Sjá nánar hér.

Áður en lengra er haldið er rétt að nefna, að á þessum tíma var það regla, frekar en undantekning, að gefa rauðvik almennt upp sem tilsvarandi „Doppler-hraða“, v = cz, þar sem z =  Δλ/λ0 er rauðvikið og λ bylgjulengdin. Samkvæmt almennu afstæðiskenningunni er þyngdarrauðvik ljóss frá venjulegum hnetti með massa M og radíus R gefið með formúlunni z = GM/Rc2 (athugið að Þorkell notar k í stað G). Ef M er gefinn upp í sólarmössum og R í sólarradíum, má skrifa þyngdarrauðviks-formúluna sem v = 0,6 M/R km/s. Samkvæmt því svarar þyngdarrauðvik sólarljóssins til hraðans 0,6 km/s (eða um 2 þúsund km á klst). Á þessum tíma höfðu þegar verið gerðar margar tilraunir til að mæla rauðvik Fraunhofer-línanna í sólarrófinu, en þegar upp var staðið reyndust allar niðurstöðurnar ómarktækar.

Bréf Eddingtons frá 1924 varð til þess, að Adams hóf litrófsmælingar á Síríusi B með stærsta sjónauka heims á þeim tíma, 100 þumlunga spegilsjónaukanum á  Wilsonsfjalli. Árið 1925 taldi hann sig vera kominn með ótvíræðar niðurstöður, sem væru í fullu samræmi við útreikninga Eddingtons frá árinu áður. Eddington hafði gert ráð fyrir, að yfirborðshiti dvergsins væri 8000 gráður og með því að nota þá tölu, ásamt öðrum þekktum mælistærðum, fékk hann, að radíus dvergsins væri 19.600 km og rauðvikið 20 km/s. Einnig að meðalþéttni dvergsins væri 53.000 sinnum meiri en vatns. Mæliniðurstöður Adams voru 18.000 km fyrir radíus dvergsins og 21 km/s fyrir rauðvikið.

Í umfjöllun sinni um þetta efni fer Þorkell Þorkelsson í gegnum umtalsverða reikninga, þar sem hann beitir eingöngu sígildri eðlisfræði. Fyrst notar hann aflfræði Newtons og jafngildislögmál Einsteins til finna þyngdarauðvikið við yfirborð sólar og fær rétta niðurstöðu, z =  0,000002, sem samsvarar Doppler-hraðanum v = 0,6 km/s. Um þetta segir í greininni:

Þetta er lítil breyting á öldubreiddinni, en samt mælanleg, og eðlisfræðingar og stjörnufræðingar hafa þótst geta fundið, að mælingarnar kæmu heim við reikninginn. En aðrir telja þetta litla sönnun, því að mælingin á þessari litlu breytingu getur ekki orðið nákvæm og margt sem truflar. Straumar í gufuhvolfi sólarinnar hafa svipaðar verkanir samkvæmt reglu Dopplers; ennfremur getur þrýstingur haft áhrif í sömu átt, og vandi að sjá þess vegna, hvaðan áhrifin stafa. En nú hafa menn fundið aðra stjörnu, þar sem þetta sjest betur. Það er dvergstirnið, sem hringsólar um Sirius.

Þorkell ákvarðar síðan rauðvikið frá Síríusi B á athyglisverðan hátt. Hann notar fyrst sígilda aflfræði og mælingar á árlegri hliðrun og birtu Síríusar til að finna fjarlægð og ljósafl tvístirnisins og massa dvergsins. Hann gefur sér sama yfirborðshita og Eddington og beitir Stefan-Boltzmann lögmálinu til að reikna stærðina. Að því loknu reiknar Þorkell þyngdarrauðvik dvergstjörnunnar og fær að z = 0,000076 eða v = 23 km/s.

Þessi öldubreyting er svo mikil, að vel er hægt að mæla hana. Reyndar gerir Sirius athuganirnar erfiðar, því að hann er svo nálægt dvergnum og margfalt skærari, en samt hefir W. Adams tekist að gera þessar mælingar í stjörnuturninum í Mount Wilson. Mælingar þessar koma mjög vel heim við afstæðiskenninguna.

Eitt atriði virðist þó vefjast fyrir Þorkeli, nefnilega hin mikla massaþéttni Síríusar B:

Massi (eða þungi) dvergsins [er] talinn jafn massa sólarinnar, en radius hans 35.6 sinnum minni [þ.e. 20 þúsund km]. En þar af leiðir, að eðlisþungi dvergsins er [...] 45000 sinnum meiri en eðlisþyngd sólar, eða með öðrum orðum, eðlisþyngd dvergsins verður 50—60 þúsund sinnum eðlisþyngd vatnsins. Fyrir flesta er það nokkuð erfitt að átta sig á þessari miklu eðlisþyngd, en stjörnufræðingum kvað ekkert þykja undarlegt við hana.

Svo óheppilega vill til, að nokkrar stærðanna, sem Þorkell notar við reikningana, eru fjarri réttu lagi. Sem dæmi má nefna, að þótt hann noti réttan massa er yfirborðshiti dvergsins í raun 3,2 sinnum meiri en Þorkell gerir ráð fyrir og stærðin um 3,4 sinnum minni. Rauðvikið sem hann fær út verður því 3,5 sinnum of lítið og eðlismassinn um 44 sinnum of lítill. Niðurstaða hans er þó í samræmi við útreikninga Eddingtons og mælingar Adams.

Rétt er að geta þess, að þyngdarrauðvik Síríusar B var ekki mælt með öruggum hætti fyrr en árið 1971, þegar bandarískir stjörnufræðingar beindu 200 þumlunga sjónaukanum á Palomarfjalli að dvergnum. Niðurstaða þeirra var z = 89 ± 16 km/s.

Ellefu árum áður hafði í fyrsta sinn verið sýnt fram á það með óyggjandi hætti, að þyngd veldur rauðviki, nákvæmlega á þann hátt sem almenna afstæðiskenningin segir til um. Það var í hinni frægri tilraun Pounds og Rebka árið 1960. Þar beittu þeir svonefndum Mössbauermælingum til að ákvarða rauðvik (og einnig blávik) gammageisla í þyngdarsviði jarðarinnar.

Eftirfarandi greinar gefa ágætis yfirlit yfir sögu hugmynda um þyngdarrauðvik og fyrstu tilraunirnar til að mæla það hjá himintunglum:

5. Tilraun Michelsons og Morleys

Orðið ljósvaki kemur fyrst fyrir í þýðingu Jónasar Hallgrímssonar á Stjörnufræði Ursins, sem kom út 1842. Eftir því sem ég best veit, er þar jafnframt að finna fyrstu lýsinguna á þessu merkilega fyrirbæri á íslensku (sjá bls. 9). Þegar nær leið aldamótunum, kom ljósvakinn æ oftar til umræðu hér á landi, enda virtist hann nauðsynlegur til þess að útskýra fjölmargar nýjar uppgötvanir um eiginleika ljóssins og útbreiðslu þess. Á hinn bóginn gerði ný þekking það að verkum, að ljósvakinn varð æ dularfyllri með tímanum. Í greininni Heimur og geimur frá 1917 fjallar Þorvaldur Thoroddsen all ítarlega um fyribærið (bls. 38-42) og segir meðal annars:

Þetta efni, sem ber Ijósið frá yztu endimörkum alheimsins til skilningarvita vorra, hefur verið kallað ljósvaki (eter eða heimseter), og er þó varla hægt að kalla það efni í vanalegum skilningi, því það vantar þá eiginlegleika, sem önnur áþreifanleg og loftkynjuð efni hafa; ljósvakinn er svo dularfullur að eðli sínu, að rannsókn vísindamanna rekur sig alstaðar í vörðurnar, einkennin, sem tilraunirnar sýna, lenda í eintómum andstæðum og endileysum. Með öðrum orðum: ljósvakinn virðist að mestu leyti fyrir utan takmörk mannlegrar skynjanar.

Þorvaldur fjallar ekkert um afstæðiskenninguna í þessari annars ágætu grein, nema hvað hann vísar lesendum neðanmáls (bls. 33) á grein Ólafs Daníelssonar frá 1913. Þetta er í sjálfu sér ekki undarlegt, því það var ekki fyrr en um og eftir 1920, sem afstæðiskenningin og tilraunir henni  tengdar komu til umfjöllunar hér á landi. Þetta má til dæmis sjá á grein Þorkels Þorkelssonar um Röntgengeisla frá 1916. Þar kemur skýrt fram, að höfundurinn telur geislana vera bylgjuhreyfingu í ljósvakanum. (Sjá einnig Viðbót 1 aftast í færslu.)

Þótt A. A. Michelson hafi fyrst reynt að sýna fram á tilvist ljósvakanns árið 1881, var árangurinn ófullnægjandi og það var ekki fyrr en á árinu 1887, sem honum tókst að fullkomna mælinguna í samvinnu við  félaga sinn E. W. Morley. Af þeirri ástæðu er nú yfirleitt talað um Michelson-Morley tilraunina.

A. A. Michelson (til vinstri) og E. W. Morley (til hægri) um það leyti, sem þeir framkvæmdu tilraunina frægu. Myndir: Physics Today, maí 1987, bls. 50-51.

Grundvallarhugmynd Michelssons var sú að nota víxlun ljóss til að ákvarða hraða jarðar miðað við ljósvakann og sýna þannig fram á tilvist vakans. Öllum til mikillar undrunar, og ekki síst þeim sjálfum, komust þeir Morley að þeirri niðurstöðu, að jörðin stæði kyrr í ljósvakanum. Þetta var í hrópandi mótsögn við sígilda aflfræði Newtons og ríkjandi hugmyndir um eðli ljóss og vaka. Niðurstaðan olli því miklu hugarangri meðal sérfræðinga. Margir af fremstu eðlisfræðingum heims glímdu við vandamálið árum saman, en eins og frægt er orðið var það nýgræðingurinn Einstein, sem fann lausnina árið 1905. Ein af niðurstöðum hans var sú, að ljósvakinn væri óþarfur og tilgátan um tilvist hans því sennilega röng. Um þá sögu má lesa nánar hér.

Eins og áður hefur komið fram, voru niðurstöður bandaríska eðlisfræðingsins D. C. Millers ein helsta ástæða þess, að Þorkell gaf út grein sína um afstæðiskenniguna árið 1926. Miller hafði endurtekið tilraun þeirra Michelsons og Morleys og taldi sig hafa sýnt fram á hreyfingu jarðar í ljósvakanum. Fréttir af mælingum hans vöktu mikla athygli víða um heim og birtust meðal annars í Eimreiðinni árið 1925 (bls. 324-25).

Þorkell með stærðfræðideildarnemum í 6. bekk C vorið 1926. Af teikningunni á töflunni má ráða, að hann hefur verið að útskýra hinn fræga víxlmæli Michelsons fyrir bekknum. Frá vinstri: Þorkell, Bjarni Sigurðsson, Einar Sveinsson, Gísli Gestsson, Jón Stefánsson, Árni B. Árnason, Ragnar Ólafsson, Ingólfur Gíslason, Valgarð Thoroddsen og Júlíus Sigurjónsson. Ljósmynd: Ólafur Magnússon.

Eftir að hafa útskýrt  víxlmæli Michelsons í talsverðum smáatriðum og rætt um fyrri niðurstöður þeirra Michelsons og Morleys í greininni, snýr Þorkell sér að Miller og mælingum hans:

Prófessor D. C. Miller gerði í mars og apríl árið 1921 þessar sömu tilraunir á ný í stjörnuturninum á Mount Wilson í Californiu í 1730 metra hæð yfir sjó (37° 20' norðurbreiddar 121° 33' vesturlengdar). Hann fann nú, að ljósið var ekki jafn lengi í báðar áttirnar, og taldist svo til af mun, sem varð á ljósöldunum, að uppi á Mount Wilson væri ljósvaka-straumur, sem svaraði til 1/3 af hraða jarðar á braut sinni kring um sólina.

Um mælingarnar 1925 segir hann:

Þessar [nýju] mælingar prófessors Millers virðast ósamrímanlegar við afstæðiskenningu Einsteins. Eftir mælingunum að dæma, dregur jörðin ljósvakann með sjer á hreyfingu sinni; niður við yfirborðið hefir ljósvakinn því sem næst sömu hreyfingu og jörðin, en þegar hærra kemur frá yfirborði jarðar, verður meiri munur á hreyfingu jarðar og ljósvakans.

Þorkell fjallar síðan um hreyfingu jarðar um sólina, hraða sólkerfisins meðal nálægra stjarna og loks ferðalag sólar og næstu stjarna miðað við „stjörnuhópa geimsins“. Þá ræðir hann álit stjörnufræðinga á mælingum Millers og segir síðan:

 Nú er svo málum komið, að annarsvegar stendur afstæðiskenning Einsteins, en hinsvegar hin gamla tilraun Michelsons, sem upphaflega varð til þess, að afstæðiskenningunni var hleypt af stokkunum, en nú í höndum Millers hefir brugðið fæti fyrir hana, svo að ekki er annað sýnilegra, en að annaðhvort verði hún afstæðiskenningunni að falli, eða að mælingar Millers sjeu ónýtar.

Dómur sögunnar er ótvíræður: Mælingar Millers reyndust ónýtar og afstæðiskenning Einstein stendur nú traustari fótum en nokkru sinni fyrr.

Það er við hæfi að ljúka þessari færslu með lokaorðum Þorkels úr greininni frá 1926. Þau lýsa sennilega viðhorfum hins dæmigerða eðlisfræðings til afstæðiskenningarinnar fyrir um það bil 90 árum:

[Afstæðiskenningin] hefir komið af stað merkilegum tilraunum, sem áttu að gera út um það, hvort hún væri rjett, en þótt margt hafi fundist, sem er eftir hennar anda og hugsun, hefir ekki ennþá tekist að sanna hana, svo að ótvírœtt sje. En margt nýtt hefir hennar vegna komið í ljós.

Ennþá eru samt nokkrir henni fráhverfir, og ennþá fleiri, sem skoða hana eigi nema hálfan sannleika, en þó eru þeir sennilega flestir, sem hafa sannfærst um það, að hún væri i alla staði rjett. Hún er orðin svo samgróin hugsun margra, að þeir reyna ekki að uppræta hana aftur úr hugsun sinni, nema knýjandi staðreyndir neyði þá til þess. Fyrst verða tilraunirnar, sem ganga i öfuga átt, vjefengdar, og ef ekki er hægt að vjefengja þær, þá verður reynt að finna nýjar leiðir til að samríma afstæðiskenninguna tilraununum, ef til vill með þvi að breyta einhverju í afstæðiskenningunni, en síðast verður sá kosturinn tekinn að kasta henni alveg fyrir ofurborð. En jafnvel þó að svo færi, hefði hún eigi verið til einskis, því að auk hins nýja, sem henni er að þakka, hefir hún sett sitt mót á hugsun þeirra vísindamanna, sem nú eru uppi, og þeirra áhrifa gætir lengi.

Birt í Eðlisfræði, Stærðfræði, Stjörnufræði, Tuttugasta öldin

Sturla Einarsson stjörnufræðiprófessor í Berkeley

Þetta stutta yfirlit var upphaflega birt í september 2018 sem hluti af færslunni Halastjörnur fyrr og nú - 3. Tuttugasta öld. Sérstök færsla um Sturlu og störf hans er í vinnslu og því verður aðeins minnst á örfá atriði hér.

 

Sturla Einarsson

Sturla fæddist í Skagfirði árið 1879, sonur hjónanna Jóhanns Einarssonar og Elínar Benónýsdóttur. Fjögra ára gamall fluttist hann alfarinn til Bandaríkjanna með foreldrum sínum og flokkast því samkvæmt hefð sem Vestur-Íslendingur.

Sturla lauk doktorsprófi í stjörnufræði frá Kaliforníuháskóla í Berkeley árið 1913 með ritgerð um brautir Trójusmástirna. Hann starfaði síðan við skólann allan sinn starfsaldur og varð prófessor í stjörnufræði 1918.

Í akademískum störfum sínum lagði Sturla mesta áherslu á kennslu og stjórnunarstörf, en á námsárunum stundaði hann öflugar rannsóknir við útreikninga á brautum nýuppgötvaðra halastjarna. Alls munu hafa birst eftir hann niðurstöður um brautir 16 slíkra stjarna (ekki þó halastjörnu Halleys):

Til vinstri má sjá prófessor Sturla Einarsson við einn af sjónaukunum í Berkeley árið 1944 - Til hægri er mynd af Morehouse halastjörnunni 1908. Sturla gerði tvær tilraunir til að ákvarða braut hennar, fyrst 6. sept. 1908 og aftur 22. sept. 1908.

Frekari upplýsingar um störf og persónu Sturlu eru að finna í eftirfarandi minningargrein eftir þrjá fyrrum stúdenta hans og samstarfsmenn:

 

Birt í Óflokkað

Stjarneðlisfræðingurinn Gísli Hlöðver Pálsson, öðru nafni Jack G. Hills

Þetta stutta yfirlit var upphaflega birt í september 2018 sem hluti af færslunni Halastjörnur fyrr og nú - 3. Tuttugasta öld.

 

Gísli Hlöðver Pálsson

Foreldrar Keflvíkingsins Gísla Hlöðvers voru þau Kristín Gísladóttir og Páll S. Pálsson. Árið 1949 fluttist hann til Bandaríkjanna með móður sinni, þá sex ára gamall. Í hinu nýja landi tók hann upp ættarnafn stjúpföðurs síns og nefndist eftir það Jack Gilbert Hills.

Gísli Hlöðver/Hills vakti snemma athygli fyrir framúrskarandi hæfileika á sviði raunvísinda, einkum þó stjörnufræði og eðlisfræði, eins og sjá má á þessum íslenska fréttapistli:

Árið 1969 lauk Hills doktorsprófi í stjarneðlisfræði frá Michigaháskóla með ritgerð um uppruna og þróun sólkerfisins. Þetta verk hans vakti talsverða athygli:

Að námi loknu vann Hills áfram að rannsóknum í stjarneðlisfræði við Michiganháskóla og fleiri skóla. Árið 1981 þáði hann svo stöðu sem stjarneðlisfræðingur við Los Alamos Rannsóknarstofnunina í Nýju Mexíkó.

Prófessor Jack G. Hills á skrifstofu sinni í stjarneðlisfræðideild ríkisháskólans í Michigan árið 1979.

Jack Hills er sérfræðingur í útreikninum á hreyfingu himintungla, sviði sem kalla mætti stjörnuaflfræði á íslensku, og þar hefur hann gert ýmsar mikilvægar uppgötvanir. Fyrir utan áðurnefndar niðurstöður um reikistjörnukerfi, færði hann meðal annars rök fyrir því árið 1981, að flesta halastjörnukjarna sé að finna, ekki í hinu fjarlæga Oort-skýi, heldur í skífulaga svæði í plani sólkerfisins fyrir utan svokallað Kuiper-belti. Þessi skífa er nú við hann kennd og kölluð Hills-skýið, en stundum er einnig talað um innra Oort-skýið.

Á þessari skýringarmynd er stjörnukerfið, sem við köllum venjulega sólkerfið okkar, í miðjunni. Þar fyrir utan er skífulaga Kuiper-beltið (litað ljósblátt). Skífan fyrir utan Kuiper-beltið er Hills-beltið. Hið kúlulaga Oort-ský umlykur svo allt saman.

Á níunda og tíunda áratugnum vann Hills meðal annars að rannsóknum á hreyfingum smástirna og halastjarna í sólkerfinu og áhrifum hugsanlegra árekstra slíkra fyrirbæra við jörðina:

Árið 2005 fannst sólstjarna, sem ferðaðist með ofsahraða í gegnum Vetrarbrautina. Fljótlega kom í ljós, að Hills hafði spáð fyrir um tilvist slíkra stjarna sautján árum áður:

Hills hefur unnið að mörgum öðrum áhugaverðum verkefnum á sviði stjörnuaflfræði. Eftirfarandi listi gefur góða mynd af helstu viðfangsefnum hans:

Birt í Óflokkað