Magnús Stephensen og náttúrunnar yndislegu fræði

Hin áhrifamikli upplýsingarmaður, bókaútgefandi og embættismaður, Magnús Stephensen (1762-1833), var einn þeirra örfáu Íslendinga sem á áratugunum í kringum 1800 kynntu sér náttúrvísindi sérstaklega, bæði á námsárunum í  Kaupmannahöfn og síðar. Hann hafði á þeim brennandi áhuga og í anda upplýsingarinnar reyndi hann eftir megni að gefa löndum sínum smá innsýn í undraheim vísindanna með fróðlegum greinum og fréttaflutningi. Fullyrða má að Magnús hafi verið fyrsti eiginlegi alþýðufræðarinn á sviði náttúruvísinda hér á landi. Hið sama á reyndar við um ýmis önnur svið mannlegrar viðleitni, en ekki verður fjallað frekar um það í þessari færslu.

Viðhorf Mgnúsar til náttúruvísinda koma vel fram í inngangsorðum hans að ritgerðinni Um meteora frá 1783:

Þekking náttúrunnar er óneitanlega ein sú indælasta speki, sem daglega sýnir elskendum sínum, ný og ný merki uppá Guðs undrunarverða almætti, vísdóm og gæsku, og framtelur þannveg hans dýrð; auk þeirrar ómetanlegu gæða, er hún veitir í bústjórn manna. Þetta hefur áfýst framandi þjóðir, til að athuga grandgæfilega og yfirskoða náttúruna, en á Íslandi hefur það hingað til heldur vanrækt verið, eins og mörg önnur þarfleg fræði. Gætu blöð þessi [...] gefið almúga nokkra betri fræðingu, á uppruna og orsök til þvílíkra tilburða, en áður hafði hann, gengi mér eftir óskum, og vona ég þá, að til einhverra nota koma mætti.

Þarna má ekki aðeins sjá greinileg áhrif frá nytjahugmyndum upplýsingarinnar heldur einnig frá náttúruguðfræði, sem  á þessum tíma var órjúfanlegur hluti af svo til allri umræðu um náttúruvísindi.

Áratugum síðar taldi Magnús greinilega, að litlar framfarir hefðu orðið hér á landi í þessum efnum og í inngangi ritgerðarinnar Um járn og stál frá 1818 segir hann meðal annars:

Skoðan og þekking náttúrunnar, hennar eðlis, krafta og nytsemdir fyrir oss, er bæði einhver sú veglegasta lærdómsiðn, sem leiðir manneskjur bæði til undrunarfullar viðurkenningar Skaparans dásemdarverka, speki og gæsku, líka til eftirþanka að hagnýta sér sem best þau margföldu gæði og meðöl, náttúran frambýður oss, til að gjöra oss lífið ánægjusamt, og fullnægja þess þörfum.

Á meðal allar siðaðar þjóðir [...] hafa varið mikilli áhyggju og kostgæfni til, að uppgötva náttúrunnar leyndardóma, grandskoða hana, og nota sér hennar gjafir sem best, til fróðleiks og til framfara í vorum búnaðarháttum, bjargræðis útvegum, handverkum og ýmsum lærdóms- og menntagreinum; á meðan fjöldi uppbyggilegra, stórum betri og fróðlegri ritgjörða í náttúrufræðinni, er hjá mörgum þjóðum útkomin, og þessa fræði nú er af ríkisstjórnunum boðið með alúð að kenna við flesta lærða og háskóla; já, handverka og borgaralega skóla í mörgum löndum, hvar nú þykir þeim mönnum, er siðaðir og menntaðir nefnast vilja, vanvirða að vera með öllu ófróðir, um náttúrunnar helstu niðurskipun, eðli, dásemdir, ríkdóm og gagnsemi af mörgum greinum hennar ríkja, hafa löndum vorum sárlítil hjálparmeðul boðist, allt til þessa, til að auka með uppbyggilega þekkingu þeirra í náttúrunnar yndislegu fræðum.

En hver eru þessi „náttúrunnar yndislegu fræði“ sem voru Magnúsi svo hugleikin? Innihald ritgerða hans um náttúruvísindi gefa að sjálfsögðu vísbendingar um svarið, en gagnlegustu upplýsingarnar er hins vegar að finna í sjálfsævisögu hans. Þar kemur meðal annars fram, að námið við Háskólann í Kaupmannahöfn hafði mikil og varanleg áhrif á hugmyndir hans um vísindi og nytsemi þeirra.

Íslenskur námsmaður í Höfn

Í öllum þeim námskeiðum, sem Magnús sótti til undirbúnings öðru lærdómsprófi (examen philosophicum) við Háskólann, hafði hann mesta ánægju af kennslu tveggja prófessora, þeirra Christians G. Kratzenstein í „náttúrulærdómunum (physica experimentali)“ og Thomasar Bugge í  „mathematiskum vísindum (matesin applicatam)“, þar á meðal stjörnufræði. Svo gaman þótti Magnúsi í tímum að hann sótti að auki einkaskóla, sem þeir Kratzenstein og Bugge héldu, hvor í sínu lagi. Þessir skólar voru ætlaðir öllum, sem áhuga höfðu á efninu og gátu borgað fyrir kennsluna. Þar fór fram að sögn Magnúsar „ýtarleg kennsla náttúruvísindanna, staðfest með physiskum tilraunum (experimentum), og með dýrmætustu þar til heyrandi verkfærum“. Slíkir einkaskólar („collegium privatissimum“) voru algengir í Kaupmannahöfn, allt frá miðri sautjándu öld og vel fram á þá nítjándu. Þeir voru einkum sóttir af aðalsmönnum og öðru efnafólki.

Myndin hér fyrir neðan sýnir hluta af fyrirlestranótum Magnúsar frá námsárunum í Kaupmanahöfn. Um er að ræða efni úr stjörnufræði, sem Bugge kenndi. Löngu seinna gaf prófessorinn út fyrirlestra sína undir nafninu De første Grunde til den sphæriske og theoretiske Astronomie, samt den mathematiske Geographie (1796). Bókin var lengi notuð við kennslu í Kaupmannahöfn. Hún var jafnframt vel þekkt hér á landi og í hana vitnað.

Fyrir annað lærdómspróf þurfti Magnús einnig að læra hreina stærðfræði (mathesis pura), en ekki var hann sérlega hrifinn af kennslunni, sem Joachim M. Geuss sinnti á þeim tíma.

Eftir að Magnús hafði starfað á Íslandi í nokkur ár að loknu laganámi 1788, þurfti hann oft að sigla til Kaupmannahafnar í embættiserindum og dvelja þar í lengri eða skemmri tíma. Þá notaði hann ávallt tækifærið til að hressa upp á þekkingu sína í náttúruvísindum. Á árunum 1799-1800 og aftur 1807-8 sótti hann einkaskóla „yfir physik og chymie“ hjá H. C. Ørsted og í grasafræði hjá Jens W. Hornemann. Veturinn 1815-16 sótti hann enn og aftur fyrirlestraröð Ørsteds og hlustaði að auki á J. H. Smiths „aðdáanlegu fyrirlestra yfir náttúru- og samblandfræðinnar (Physiks og Chymies) miklu not og verkanir á samlífi manna, þeirra búnað, íþróttir, handiðnir, listir, heilsufar, útréttingar og stórvirkjauppáfinningar“. Síðast sótti Magnús einkafyrirlestra Ørsteds veturinn 1825-26, aðeins örfáum árum eftir að sá síðarnefndi hafði hlotið heimsfrægð fyrir uppgötvun sína á seguláhrifum rafstraums.

Af framangreindum lýsingum Magnúsar á því, hvað honum þótti skemmtilegast og eftirsóknarverðast að læra, er ljóst að „náttúrunnar yndislegu fræði“ eru fyrst og fremst þær greinar, sem hann kallar náttúrufræði eða náttúrulærdóm (physik) og samblandsfræði (chymie).

Ýmislegt um nöfn fræðigreina, Bugge, Kratzenstein og fleira

Í dag köllum við þær greinar, sem Magnús Stephensen hafði hvað mestan áhuga á, eðlisfræði og efnafræði og flokkum undir eðlisvísindi. Rétt er að minna á í þessu sambandi, að Jónas Hallgrímsson er höfundur orðsins efnafræði og notaði það fyrst árið 1835 í hinni merku grein Um eðli og uppruna jarðarinnar. Orðið eðlisfræði má víst rekja til félaga hans, Tómasar Sæmundssonar, en það mun fyrst hafa verið notað í nútímamerkingu sem titill á bók J. G. Fischers, Eðlisfræði, frá 1852 (hér má lesa um þá bók og ýmsar aðrar kennslubækur á íslensku í eðlisfræði og efnafræði.)

Á námsárum Magnúsar voru  stjörnufræði og þær greinar eðlisfræðinnar, þar sem stærðfræði kom helst við sögu, settar undir hatt hagnýttrar stærðfræði. Hana lærði Magnús hjá Bugge og kallaði „mathematisk vísindi (matesin applicatam)“, sem náðu yfir „sphæriska og theoretiska astronomie og mathematiska geographie, statik, hydrostatik, hydrolik, aerometrie, mechaniska og optiska lærdóma“. Við kennsluna notaði Bugge meðal annars stærðfræðibók Christians Wolff, sem rætt var um í fyrri færslu. Eins og þar kemur einnig fram, varð Bugge fyrstur til að innleiða  hugmyndir og aðferðafræði Newtons í námsefni Hafnarháskóla. Um tengsl Bugges við ransóknir á Íslandi verður rætt í komandi færslu.

Til samanburðar við hagnýttu stærðfræðina er rétt að geta þess, að í hreinni stærðfræði (mathesis pura) kenndi Geuss greinar eins og „aritmetik með algebra, geometrie, trigonometria plana et sphærica, stereometrie, boginna lína útreikning og landamælingar“.

Áður en Kratzenstein hóf kennslu við Hafnarháskóla árið 1753 voru undirstöður eðlisfræði, efnafræði og annarra náttúruvísinda eingöngu kenndar á heimspekilegum nótum undir heitinu náttúruspeki (physica eða philosophia naturalis) í heimspekideild. Þar voru stærðfræðilegu lærdómslistirnar (sjá hér) einnig staðsettar, því náttúruvísindadeild kom ekki til sögunnar við Hafnarháskóla fyrr en árið 1850. Engar tilraunir voru gerðar í kennslunni, en praktísk efnafræði, fyrst og fremst lyfjafræði (materia medica), var kennd í læknadeild og í apótekum úti í bæ.

Eins og svo margir aðrir á þessum tíma var Kratzenstein undir talsverðum áhrifum frá hugmyndafræði Christians Wolff. Fyrrum kennari hans í Halle, Johann Gottlob Krüger hafði einnig veruleg áhrif á verkefnaval hans og sömuleiðis ýmis verk Newtons, einkum þó ljósfræðin. Þá sótti hann hugmyndir til margra fylgismanna Newtons, þar á meðal Johns T. Desaguliers, Willems J. 's Gravesande,  Jean Antoine Nollet og  Pieters van Musschenbroek.

Meðal annars fyrir áhrif þessara kennara og fræðimanna, innleiddi Kratzenstein sýnitilraunir í kennslu sína í eðlisfræði og efnafræði, nokkuð sem ekki hafði áður þekkst í þessum fræðum við Hafnarháskóla. Eftir sem áður gerðu nemendurnir sjálfir þó engar tilraunir. Þessi nýjung gerði það að verkum, að í stað náttúruspeki var nú farið að tala um physica experimentali (náttúruspeki, byggða á tilraunum). Að þýskri fyrirmynd var jafnframt farið að nota nöfnin náttúrufræði og náttúrulærdómur (d. Naturlære; þ. Naturlehre) yfir þetta efni.

Áhrif Kratzensteins á Magnús Stephensen og aðra Íslendinga

Í kennslu Kratzensteins var í upphafi ekki aðeins fjallað um eðlisfræði og efnafræði samtímans, heldur einnig ýmis önnur náttúruvísindi. Þetta breyttist þó smám saman og áherslan á eðlisfræði og efnafræði fór stöðugt vaxandi. 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.

Með ærnum tilkostnaði kom Kratzenstein sér upp miklu tækjasafni, sem hann nýtti við kennsluna, bæði við Hákólann og heima hjá sér í einkaskólanum. Hugmyndin var, að eftir hans daga tæki Háskólinn við safninu. Af því varð þó ekki, því tækin eyðilögðust svo til öll í miklum bruna árið 1795. Það vill þó svo heppilega til, að í Sórey má finna glæsilegt tækjasafn frá svipuðum tíma. Það var upphaflega í eigu embættismannsins og náttúrufræðingsins Adams W. Hauch og gefur væntanlega einhverja hugmynd um það, hvers konar tæki Kratzenstein átti.

Það er ljóst af ævisögu Mgnúsar Stephensen, að hann heillaðist mjög af fyrirlestrum Kratzensteins í eðlisfræði og efnafræði og ekki síður af þeim fína tækjabúnaði sem hann notaði við sýnikennsluna. Þetta varð Magnúsi meðal annars hvatning til að setja saman drög að kennslubók í náttúrufræði, sem hann samdi á dönsku á námsárunum og ætlaði síðan að umskrifa á íslensku og gefa út myndskreytta. Þetta gekk svo langt, að árið 1783 fékk hann tvo íslenska stúdenta til að hreinskrifa handritið (sjá mynd).

Þegar handritið er skoðað má sjá, að Magnús hefur haft áðurnefnda kennslubók Kratzensteins til hliðsjónar við skriftirnar, þótt ýmislegt sé öðruvísi upp sett og sennilega tekið úr öðrum ritum.

Þetta metnaðarfulla verkefni gekk því miður ekki upp hjá Magnúsi, af ástæðum sem hann telur upp í sjálfsævisögunni: Í fyrsta lagi var kostnaðurinn við myndskreytinguna allt of mikill. Hann þurfti svo að fara til Íslands í miðjum klíðum (vegna Skaftáreldanna), sem skapaði alls konar vandræði. Þá voru framfarir í náttúrufræðinni (les eðlisfræði og efnafræði) svo örar að hann gat varla fylgst með. Í síðasta lagi

fann [hann] jafnan,að náttúrufræðin, hversu vegleg, indæl og gagnleg sem hún er, eftir nærveranda lærdóms- og efnaástandi og stöðu vorra landsmanna hér og fæð þeirra, sem verja hugviti og gáfum til djúpsærra lærdóma, muni hér á landi offáa velunnara finna, til að halda nokkurn skaðlausan af stórkostnaði til útgáfu þvílíkra fræða með eirgröfnum afmálunum til upplýsingar, og neyddist [hann] því til að gefa þvílíkt áform frá sér.

Magnús átti þó eftir að skrifa heilmið um náttúruvísindi og hagnýtingu þeirra fyrir landa sína, eins og fram kemur hér á eftir. Í þeim verkum má víða sjá áhrif frá Kratzenstein og kennslu hans.

Þeir voru fleiri Íslendingarnir, sem voru svo lánsamir að njóta leiðsagnar Christians Kratzensteins í Kaupmannahöfn. Eins og fram hefur komið var hann bæði prófessor í náttúrufræði (physica experimentali) og læknisfræði. Meðal þeirra íslensku lækna, sem hjá honum lærðu, voru þeir Bjarni Pálsson, sem árið 1760 varð fyrsti landlæknir á Íslandi, og Jón Sveinsson, sem tók við af Bjarna 1780. Þá var Pétur Thorstensen, síðar læknir í Noregi og kennari í náttúrufræði (þ.e. efnafræði, eðlisfræði og bergfræði) við námuskólann á Kóngsbergi, einnig nemandi Kratzensteins.

Sumarið 1757 fylgdist Bjarni Pálson, að beiðni Kratzensteins, með göngu sólar á norðausturlandi og kannaði jafnframt misvísun segulnálar, meðal annars í tengslum við norðurljós. Um þessar athuganir samdi hann ítarlega skýrslu, Observationes circa elevationem Poli et declinationem Solis, acusqve Magneticae in Islandia boreali, og sendi til Hafnar.

Hannes Finnsson, síðar biskup og kennari Magnúsar Stephensen í Skálholti, var einn þeirra Hafnarstúdenta sem naut kennslu Kratzensteins í náttúrufræði. Hann var vel að sér í þeim fræðum og birti meðal annars nokkrar hugvekjur um eðlisfræði í alþýðulestrarbókinni Kvöldvökur, sem kom út í tveimur bindum 1796-97. Þessar hugvekjur eru:  Loft og vindur; Litir sem sýnast; Um halastjörnur; Eðlisþyngd manneskju í vatni og Manneskja, er ei gat sokkið í vatni, og vatn, sem enginn getur sokkið í.

Að lokum skal nefndur sá af nemendum Kratzensteins, sem í dag er sennilega þekktastur þeirra allra meðal íslenskra náttúruvísindamanna. Það er læknirinn og náttúrufræðingurinn Sveinn Pálsson. Í sjálfsævisögu sinni segir hann meðal annars þetta um upphaf náms síns í Kaupmannahöfn:

Þennan sinn fyrsta vetur [1787-88] heyrði Sveinn dyggilega þá philosophisku prófessora: Risbrigh, Bugge og einkanlegast Kratzenstein (hvers prælectiones in physicam experimentalem hann stöðugt sótti meðan hann dvaldi í Höfn, og ritaði þar af heilstóra bók í 4to með fígurum yfir það markverðasta).

Því miður mun þessi heilstóra bók Sveins nú með öllu glötuð, en þrátt fyrir að hann hafi fljótlega snúið sér að öðrum greinum en eðlisfræði og efnafræði, þá var áhugi hans á námsefni Kratzensteins verulegur. Því til vitnis má benda á hina stórmerku grein hans Um kalkverkun af jörðu og steinum frá 1788. Eftir því ég best veit, er þetta fyrsta alvöru greinin um efnafræði eftir íslenskan höfund. Hún er skrifuð rétt áður en byltingakenndar hugmyndir Lavoisiers bárust til Danmerkur og byggir því á hinni gömlu efnafræði G. E. Stahls og fylgismanna hans, en Kratzenstein var einn þeirra. Sveinn fjallar því um eldefnið (flogiston) eins og ekkert sé eðlilegra. Ekki leið þó á löngu þar til hin nýja efnafræði hafði rutt sér til rúms í Danmörku.

Til gamans má svo geta þess, að í áðurnefndri grein notar Sveinn orðið náttúruvísi yfir physik og bræðslufræði fyrir chemie. Þá þýðir hann phlogisto sem brennuefni. Í verkum sínum eftir 1800 minnist Magnús Stephensen oftar en einu sinni á hina gömlu efnafræði. Þar kallar hann eldefnið meðal annars brenniveru.

En nú er komið að því að kynna stuttlega þau fræðslurit Magnúsar Stephensen sem fjalla um eðlisvísindi og hann birti á prenti, samlöndum sínum til gagns og yndisauka. Þegar ritsmíðarnar eru lesnar, er mikilvægt að hafa í huga, að þær eru tveggja alda gamlar og skrifaðar í allt öðruvísi umhverfi en við eigum að venjast. Magnús var frumkvöðull á þessu sviði og árum saman var hann eini maðurinn hér á landi, sem gerði tilraun til að kynna íslenskri alþýðu nýjungar í vísindum á máli sem hún gat skilið.

Um meteora

Í innganginum að hinni miklu ritgerð Magnúsar, Um meteora, eða veðráttufar, loftsjónir og aðra náttúrulega tilburði á sjó og landi, segir höfundurinn um efnið:

Meteora kalla menn alla þá náttúrulegu tilburði, sem stundum sjást og verður vart við á vatni, jörðu og lofti, eða fyrir ofan sjóndeildarhringinn; en einkum loftsjónir; eða hvað sem ber fyrir augun, eins og hangandi eða framhjá líðandi í dampahvolfinu [lofthjúpnum].

Nokkur meteora hafa sinn uppruna og veru af loftinu sjálfu, sem af ýmsum ástæðum fer úr lagi um stund; önnur af vatninu, og vatnsdömpum, sem af jörðinni stíga upp í loftið; nokkur orsakast af allskonar eldfimum hlutum, sem í kviknar niðri í jörðinni eða og í loftinu; sum koma og af því, að sólargeislarnir skína á sveimandi dampa í loftinu, sem við það verða bjartir og skínandi.

Þessi fyrirbæri (meteora) aðgreinir hann svo í tvo meginflokka með undirflokkum:

I. Þau verulegu (hypostatica): (1) Loftkynjuð (vindur, hvirfilvindur, fellibylur); (2) Vatnskynjuð (þoka, ský, dögg, hrím, héla, regn, snjór, hagl, flóð og fjara, skýstrokkar) og (3) Brennandi og lýsandi (norðurljós, draugar, stjörnuhröp, vígahnettir, snæljós, hrævareldar, leiftur, eldingar og þrumur, brennivínsdampar og sjálfsíkveikjur, eldgos, eldgufur, jarðskjálftar, lýsing og rökkur).

II. Þau fyrirberandi (emphatica): (regnboginn, sólhringir og rosabaugar, aukasólir, sóldrög, fata morgana).

Í verkinu vitnar Magnús í kennslubækur og fræðirit af ýmsu tagi, svo sem Vorlesungen über die experimental Physik eftir Kratzenstein,  Institutiones physicae conscriptae in usus academicos eftir Musschenbroek, þriðja bindið af  Vorlesungen über die Experimental-Natur-Lehre eftir  Nollet og fyrsta bindið af  Naturlehre eftir Krüger. Einnig notast hann við annað bindið af  Allerhand nützliche Versuche eftir Wolff, annað bindið af Philosophia naturalis sive physica dogmatica eftir M. C. Hanov og dönsku þýðinguna á hinu mikla átta binda verki Valmonts de Bomare um náttúrusögu (Den Almindelige Naturhistorie i form af et Dictionnaire). 

Eins og sjá má af verkunum, sem Magnús vitnar í, hafði efni ritgerðarinnar Um meteora lengi verið hluti af eðlisfræðinni og svo var áfram, vel fram eftir nítjándu öldinni. Sem dæmi má nefna, að í Eðlisfræði Fischers frá 1852, fjallar síðasti kaflinn um svo til sama efni og ritgerð Magnúsar. Í dag falla rannsóknir á þessum fyrirbærum ýmist undir veðurfræði, háloftafræði eða jarðeðlisfræði, fræðigreinar sem allar teljast til raunvísinda.

Stjörnufræði

Árið 1781 birtist í þýðingu Guðmundar Þorgrímssonar prests  (1753-90) örlítil umfjöllun um stjörnufræði og heimsmynd í verkinu Undirvísan í Náttúruhistoríunni fyrir þá, sem annað hvort alls ekkert eða lítið vita af henni  (bls. 232-244) eftir landafræðinginn A. F. Büsching. Þar var í fyrsta sinn rætt um sólmiðjukenningu Kóperníkusar á íslensku.

Það var svo ekki fyrr en sextán árum síðar, 1797, sem næst var fjallað um stjörnufræði og heimsfræði á íslensku og þar hélt Magnús Stephensen á penna. Þetta voru ritgerðirnar Alstirndi himinninn og  Vorir sólheimar, fróðlegar yfirlitsgreinar fyrir íslenska lesendur. Af greinunum má sjá, að Magnús hefur ekki aðeins lært margt gagnlegt hjá Thomas Bugge, heldur einnig tekið upp ýmsar skoðanir hans (og þeirra  Williams Herschel og Johanns E. Bode), meðal annars um byggð á sólinni og tunglinu og fleira skemmtilegt. Eins og tíðkaðist á þessum tíma er umfjöllunin gegnsýrð af náttúruguðfræði.

Ekki er ólíklegt að Magnús hafi einnig orðið fyrir áhrifum af hinni ágætu bók danska kennimannsins Christians Bastholm frá 1787, Philosophie for Ulærde, sem var vel þekkt hér á landi á þessum árum.

Árið 1798 kom út merkt verk frá prentsmiðju Magnúsar Stephensen í Leirárgörðum. Það var Sá guðlega þenkjandi náttúruskoðari eftir  P. F. Suhm í þýðingu séra Jóns Jónssonar á Möðrufelli.  Þar er meðal annars að finna ágætis yfirlit yfir stjörnufræði (bls. 95-123). Ritið er þó einkum áhugavert fyrir þær sakir, að Jón gerir mun meira en að þýða ritgerð Suhms, Verdens Bygning, frá 1763. Ritgerðin, sem fjallar stuttlega um steinaríkið, jurtaríkið, dýraríkið, eðlisfræði, efnafræði, stjörnufræði, lífeðlisfræði og sálarfræði, er upphalega samin í anda gömlu náttúruspekinnar (philosophia naturalis), en Jón bætir við fjölda neðanmálsgreina með nánari útskýringum og nýjungum og breytir verkinu þannig í hið ágætasta rit um hina nýrri náttúrufræði (naturlære).

Tuttugu og þremur árum síðar, 1821, kom út í Kaupmannahöfn fyrra bindið af Almennri landaskipunarfræði, sem inniheldur meðal annars ítarlega umfjöllun um himinhvelið og jarðkúluna, snúning þeirra og bauga, göngu tungls og sólar, tímatal og fleira sígilt og gagnlegt (bls. 1-77).  Árið 1822 hóf Björn Gunnlaugsson svo kennslu við Bessastaðakóla og segja má að þá hefjist nýtt skeið í sögu stærðfræði, stjörnufræði, eðlisfræði og efnafræði á Íslandi. Um það er meðal annars fjallað í grein Einars H. Guðmundssonar frá 2003.

Samblandsfræði

Magnús Stephensen var uppi á tímum, þegar veruleg þróun átti sér stað í efnafræði, varmafræði og rafmagnsfræði, meðal annars í tengslum við hugmyndafræði upplýsingarinnar, vaxandi áhuga á náttúruvísindum og þarfir iðnbyltingarinnar. Hann reyndi eftir megni að fylgjast með nýjungum á þessum og tengdum sviðum og koma upplýsingunum áfram til landa sinna. Það gerði hann til dæmis í fréttapislum og greinum í mánaðarritinu Klausturpóstinum. Ein þessara ritsmíða, Helstu lofttegundir, verður kynnt hér á eftir. Fyrst verður þó rætt stuttlega um langa og mikla grein, sem hann birti árið 1818 í safnritinu Margvístlegt gaman og alvara og fjallar um iðnaðarefnafræði.

Eins og nafnið gefur til kynna snýst greinin, Um járn og stál, fyrst og fremst um hin mikilvægu efni járn og stál, eiginleika þeirra, vinnslu og notkun. Höfundur fer ítarlega í efnið og verður innihaldinu ekki lýst nánar hér. Þó er rétt að nefna, að í miðri greininni er stutt umfjöllun um efnafræði sem fræðigrein. Þar segir Magnús um

Chemie [...], þessa dýrðlegu grein náttúrufræðinnar, án hverrar enginn má náttúrufróður nefnast. Hún kennir að þekkja allra hluta undirstöðuefni, að rannsaka þeirra sambland, og að aðskilja þeirra parta í einföld upprunaefni (element). Líka að blanda mörgum þeirra saman aftur til líkrar veru, og ummynda þá í aðrar með þeirri samblöndun. Þar þetta skeður oft án hita eða bræðslu, með samblandi ýmislegra hluta, jafnvel kaldra, eða svo, að ekki megi bræðsla nefnast, finnst mér orðið samblandsfræði næst koma að lýsa eðli þessarar lærdómsgreinar.

Fyrir utan skýringu Magnúsar á nafngiftinni samblandsfræði, kemur fram í tilvitnuninni að hann notar ýmist undirstöðuefni eða upprunaefni fyrir það sem við í dag köllum frumefni. Á öðrum stað notar hann orðið upprunavera í þessari merkingu. Í greininni er ekki aðeins frumefnið járn til umfjöllunar, heldur koma mörg önnur við sögu, til dæmis sýruefni (oxygene), blý, brennusteinn, kolefni (carbonique),  vatnsefni (hydrogene), spjótaglans (antimonium), kvikasilfur, arsenik, platína, gull, silfur, kopar, tin og kobolt. (Í þessu sambandi má benda á vefsíðu þar sem auðveldlega má sjá, hvaða frumefni voru þekkt á dögum Magnúsar.)

Við samningu greinarinnar Um járn og stál virðist Magnús hafa notast við ýmsar erlendar handbækur. Þar á meðal var þriggja binda verk, Chemisk Haandbog, eftir danska apótekarann og efnafræðinginn Nicolai Tychsen. Vitað er að rit þetta var til í nokkrum eintökum hér á landi á sínum tíma, því árið 1790 sendi apótekarinn hingað 10 eintök á dönsku og eitt á þýsku, sem öll voru ætluð Hólaskóla til eignar.

Segja má að rannsóknir á efnafræðilegum eiginleikum lofttegunda hafi ekki hafist fyrir alvöru fyrr en vel var liðið á átjándu öldina. Með vaxandi tækni fundust margar nýjar tegundir og um þær skapaðist fræðileg umræða þar sem eldefnið (flogiston) kom meðal annars við sögu. Það var þó ekki fyrr en um miðjan níunda áratuginn, sem Lavoisier gekk af eldefninu dauðu og lagði grunninn að hinni nýju frönsku efnafræði.

Hinn fróðlegi og skemmtilegi pistill Magnúsar Stephensen um Helstu lofttegundir birtist í þremur hlutum í Klausturpóstinum árið 1819. Í fyrsta hlutanum fjallar hann um súrefnis- eða lífsloft (gas oxygenii) og köfnunar- eða dauðaloft (gas azoticum). Í miðhlutanum er rætt um kolasýruloft (gas acidum carbogenii), vatnsefnisloft (gas hydrogenii) og brennusteins-kynjað vatnsefnisloft (hydrothion gas). Loks tekur þriðji og síðasti hlutinn fyrir lýsandi vatnsefnisloft (gas phosphori hydrogenium) og yfirsýrt matarsaltsýruloft (gas muriatico oxygenium). Pistlinum lýkur svo á eftirfarandi fróðeiksmola:

Merkilegt er það samt um allar lofttegundir, að sé þeim, hver helst sem er, innspýtt í manna eða dýra blóðæðar, eins og nú er með heppni tekið að tískast með læknismeðöl ýmisleg, verða þær öllum þeim að bráðum bana.

Eldgos og umbyltingar

Magnús Stephensen lauk öðru lærdómsprófi (examen philosophicum) við Hafnarháskóla með miklum glæsibrag í júlí 1782 og hóf skömmu síðar laganám. Ekki leið þó nema rúmt ár þar til hann, þrátt fyrir ungan aldur og enga fyrri reynslu af vísindarannsóknum, var sendur til Íslands til að fylgjast með Skaftáreldum. Um athuganir sínar skrifaði hann fljótlega merka skýrslu, Kort Beskrivelse over den nye Vulcans Ildsprudning i Vester-Skaptefields-Syssel paa Island i Aaret 1783, sem kom út í Kaupmannahöfn 1785.  Hér verður ekki fjallað nánar um efni skýrslunnar, heldur vísað í umsögn Jóns Jónssonar jarðfræðings í grein frá 1964.

Magnús minntist oft á eldgos í fræðsluritum sínum og gerði lesendum grein fyrir nýjustu hugmyndum um orsakir þeirra. Skömmu eftir að Eyjafjallajökull gaus árið 1821 birti hann frétina Eldgos eystra í Klausturpóstinum og strax þar á eftir fræðslugreinina Um eldgjósandi fjöll, sem eflaust hefur vakið athygli lesenda. Þar gerir hann meðal annars tilraun til að beita þekkingu sinni í efnafræði og eðlisfræði til skýringa á ýmsum fyrirbærum tengdum eldgosum.

Í greininni Vorum sólheimum frá 1797 ræðir Magnús stuttlega hugmyndir Williams Whiston um ýmis konar hamfarir af völdum halastjarna. Whiston, sem var eftirmaður Newtons á Lúkasarstólnum í Cambridge, taldi meðal annars að halastjarnan 1680 hefði á sínum tíma valdið syndaflóðinu og Newton var sömu skoðunar. Magnús nefnir einnig í greininni, að steingervingar og aðrar leifar bendi hugsanlega til þess að

jörðin þá er Mósis frásaga byrjar, hafi ei fyrst verið gjörð af engu, heldur máske í margar aldir verið byggður veraldar hnöttur, en niðurbrotinn, umturnaður og þá legið í sínu myrkri og vatni.

Þetta efni tekur Magnús aftur til skoðunar í pistlinum Gátur um aldur og umbyltingu vorrar jarðar, sem birtist í tveimur hlutum í Klausturpóstinum árið 1824. Mestur hluti pistilsins fjallar um steingervinga og aðrar leifar, fundarstaði þeirra og einkenni.

Í upphafi fyrri hluta er minnt á það, að samkvæmt almanakinu séu nú liðin 5791 ár frá sköpun veraldar. Ýmsir náttúruspekingar telji þó sennilegt að jörðin sé til muna eldri. (Hér má skjóta inn, að talan 5791 er komin frá Longomontanusi. Aldur heimsins samkvæmt útreikningum hans var birtur árlega í dönskum almanökum og þegar íslenska almanakið kom til sögunnar, 1837, var hermt eftir þessu. Siðurinn var aflagður í Danaveldi árið 1911.)

Magnús bendir á og hefur eftir Albrecht von Haller og fleirum, að forðast megi þetta misræmi sé gert ráð fyrir að Móses, í sinni fyrstu bók, hafi miðað upphafið við sköpun Adams og Evu. Guð gæti því hafa skapað jörðina og aðra himinhnetti miklu fyrr og steingervingarnir séu leifar lifandi vera, sem lifðu fyrir langa löngu en fórust í „algjörri eyðileggingu og umturnunum“. Það hafi aftur leitt til þess að jörðin hafi „verið eyði og tóm og hulin myrku hafi“ þegar kom að sköpun Adams. Að öðru leyti fylgir Magnús í meginatriðum kenningum neptúnista um þróunarsöguna, nema kannski undir lok seinni hluta pistilsins, þar sem hann rétt nefnir ýmsar hugmyndir um sköpun jarðar og innri gerð hnattarins.

Ekki leið nema rúmur áratugur þar til næsta íslenska ritsmíðin birtist um þetta áhugaverða efni. Það var hin merka grein Jónasar Hallgrímssonar, Um eðli og uppruna jarðarinnar.

Rafkrafturinn

Eins og flestir aðrir upplýsingarmenn hafði Magnús Stephensen verulegan áhuga á rafmagni og öllu sem því tengdist. Kennari hans, Kratzenstein, var vel þekktur í Evrópu fyrir rannsóknir sínar á þessu sviði og fjallaði ávallt ítarlega um rafmagn í kennslunni. Í bókum hans, Nollets, Musschenbroeks og fleiri, sem Magnús las á námsárunum í Höfn og síðar, var lögð mikil áhersla á þetta merka fyrirbæri, enda var það eitt helsta viðfangsefni eðlisfræðinga allt frá seinni hluta átjándu aldar og fram á tuttugustu öld (sjá nánar hér).

Í greininni Um meteora frá 1783 varð Magnús fyrstur Íslendinga til að skrifa um rafmagn á móðurmálinu. Þar segir á bls. 163:

Náttúruspekingar hafa smíðað sér orðið electricitas, af því gríska electron eða latneska electrum, rafur; vegna þess þeir aðgættu fyrst á rafinum þennan kraft, er ýmsir hlutir hafa. Með sama rétti voga ég því að smíða nýtt orð yfir electricitatem, og nefna rafkraft, og tillagsorð (adjectivum) þar af rafkraftaður (electricus).

Og á bls. 170 segir:

Rafkrafturinn (electricitas) er sú náttúra, sem ýmsir hlutir fá, til að draga að sér létta hluti, hrinda þeim burt aftur, og gefa frá sér eld og blossa; það skeður einkum, ef rafkraftaðir hlutir núast fast; en rafkraftaðir eru allir hlutir brennisteins-, kvoðu- eða harpis- og gler-tegundar, svo sem bik, lakk, gler, brennisteinn, rafur, harpis, alskonar hár, silki o. s. fl. Af þessu koma eldneistar þeir, er sjást í myrkrinu, ef maður strýkur hvolpa eða ketti ótt og títt öfugt, eða upp á móti hárfarinu, og annar kemur þá að, og snertir við þeim.

Rafkraftur Magnúsar er það sem í dag er kallað stöðurafmagn og við segjum að hlutur sé rafhlaðinn frekar en rafkraftaður. Til gamans má einnig minna á, að í Eðlisfræði Fischers, sem er full af nýyrðum, er talað um rafurmagn og rafurmagnaða hluti í þessu sambandi.

Það er athyglisvert, að Magnús Stephensen skrifaði aldrei sérstaka fræðslugrein um rafmagn fyrir íslenska lesendur. Í staðinn má finna ýmsa mola um þetta áhugamál á víð og dreif í verkum hans. Sem dæmi má nefna, að í ritgerðinni Um meteora er fjallað um rafmagn í tengslum við norðurljós (bls. 163), hrævarelda og leiftur (bls. 169-70), þrumur og eldingar (bls. 171-74) og einnig eldingavarann, uppfinningu Benjamíns Franklin frá 1749 (bls. 174-78).

Eldingavarinn sló fljótt í gegn og var notaður í ýmsum  útgáfum. Eitt dæmi er hin handhæga skrugguskýla, sem var mjög í tísku í Evrópu á námsárum Magnúsar í Kaupmnnahöfn (sjá mynd hér fyrir neðan).

Langur tími leið frá útkomu greinarinnar Um meteora og þar til Magnús fjallaði næst um rafmagn í verkum sínum, eða um fjörutíu ár. Sennilega stafaði það fyrst og fremst af tímaskorti, en einnig hefur hann skort góðar heimildir og þurft að styðjast við misnákvæmar frásagnir í erlendum blöðum. Ekki skorti þó tíðindin, því á þessum árum vann Luigi Galvani að rannsóknum sínum á dýrarafmagni og Alessandro Volta fann í kjölfarið upp rafhlöðuna, hinn svokallaða voltastólpa. Hann gerði það mögulegt í fyrsta sinn að framkalla stöðugan rafstraum. Árið 1820 uppgötvaði H. C. Ørsted svo seguláhrif slíks straums. Það verður að teljast merkasta tilraunaniðurstaða í eðlisfræði, sem nokkurn tímann hefur sést á Norðurlöndum.

Árið 1823 segir Magnús í Klausturpóstinum (bls. 14):

Margar og yfrið markverðar eru vorrar aldar lærdómsmanna uppgötvanir um eðli og verkanir þeirra tveggja miklu náttúrukrafta, sem vér nefnum segulsteins- og rafkraft (Magnetismus og Electricitas). [...] Væri ég annars fær um það, mætti ég samt rita stóra bók til að gjöra þau efni skiljanleg lítt- eður ólærðum lesurum mínum.

Og 1825 heldur hann áfram (bls. 74):

Eins og flest að náttúruvísindum lútandi, hvar um engin uppfræðing býðst í voru landi, eða virðist gefin verða skiljanleg án stórra konstar verkfæra og afmálana, er flestum landa minna, nema útlærðum við háskóla erlendis, að mestu ókunnug og óskiljanleg sú merkilega uppgötvun nýrrar rafkraftategundar, sem nú nefnist galvanismus, eftir uppfinnara hennar Galvani á Vallandi, sem deyði 1798, en uppgötvaði og auglýsti þessa rafkraftar tegund 1791, og nefndi hana þá dýralegan rafkraft. Skömmu seinna umbætti og viðjók stórum lærimeistari í náttúruvísindum við Pavíu háskóla á Vallandi að nafni Volta, hins vitringsins nýu uppgötvun, sem þó ber enn Galvans nafn. [...]  Hér að gjöra öldungis ófróðum eðli þessa Galvans kraftar [rafstraums] skiljanlegt, leyfir ekki rúm míns Klausturpósts, máski ekki heldur mín litla þekking þess, án verkfæra og opinbers, verklegs prófs.

Eins og margir samtímamenn, virðist Magnús hafa haft áhuga á áhrifum rafmagns á mannslíkanann, einkum til heilsubóar. Í því sambandi má nefna að fyrrum kennari hans, Kratzenstein, var einn helsti sérfræðingur Evrópu á því sviði á sínum tíma.

Tilraunir til endurlífga menn með raflosti eftir drukknun, köfnun eða hengingu virðist einnig hafa vakið áhuga Magnúsar.

Einhverra hluta vegna fer Magnús Stephensen ekki mörgum orðum um hina merku uppgötvun Ørsteds árið 1820 á seguláhrifum rafstraums. Eftir því sem ég best fæ séð, er hún aðeins nefnd á einum stað í Klausturpóstinum, en þar segir á síðu 15 til 16, árið 1823:

Vor nafnfrægi náttúruspekingur, prófessor og riddari Ørsted í Kaupmannahöfn uppfann og sannaði með öldungis óyggjandi röksemdum, Electro-Magnetismum, eður sameðli raf- og segulsteins-kraftanna. [...] Fyrir þessa merkilegu lærdóms uppgötvun, móður til margra seinni mikilvægra, sæmdi Parísarstaðar konunglegur vísindaháskóli Hr. Ørsted dýrðlegum heiðursskenki, eður 2¼ punds þungum minnispeningi úr fínasta gulli [...] er hann nú þangað farinn til að meðtaka hann í hátíðlegri samkomu, en fer þaðan til Lundúnaborgar, hvar mælt er að konunglegt Vísindafélag ætli honum annan, máske enn stærri til verðlauna.

Seguláhrifum rafstraums var fyrst lýst á íslensku í Eðlisfræði Fischers árið 1852 (bls. 402-405). Í þessu sambandi má einnig minna á, að náttúrufræði (les eðlisfræði og efnafræði) var ekki kennd formlega hér á landi fyrr en Lærði skólinn tók til starfa í Reykjavík haustið 1846. Fyrsta bókin, sem Björn Gunnlaugsson notaði í þeirri kennslu var  Naturlærens mechaniske Deel eftir Ørsted (sjá einnig þessa grein frá 2001).

_

Vðbót (11. janúar 2018): Fyrir tilviljun rakst ég nýlega á umfjöllun um uppgötvun Ørsteds í Íslenskum sagnablöðum 1820-21 (bls. 36-38).