Stjarneðlisfræði og heimsfræði á Íslandi 1: Inngangur

Posted on: 08/03/2020 by Einar H. Guðmundsson

Yfirlit um greinaflokkinn

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.  -  Fremst og 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: Efnisyfirlit *

 

Birt í Eðlisfræði, Stjörnufræði

Magnús Arason landmælingamaður

Posted on: 26/11/2019 by Einar H. Guðmundsson
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

Posted on: 25/11/2019 by Einar H. Guðmundsson

Viðbót, 5. maí 2021: Eðlisfræði Fischers er nú komin á vefinn:

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

Posted on: 19/11/2019 by Einar H. Guðmundsson

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, v:  m (v) = m0 [1 - (v/c)2]-½. 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

Posted on: 14/11/2019 by Einar H. Guðmundsson

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

Posted on: 14/11/2019 by Einar H. Guðmundsson

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

Fyrstu mælingarnar á sveigju ljóss í þyngdarsviði og fundurinn frægi í London 6. nóvember 1919

Posted on: 05/11/2019 by Einar H. Guðmundsson

Frá vinstri til hægri: Albert Einstein, Arthur S. Eddington og Frank W. Dyson. Myndir: Veraldarvefurinn.

Fyrri heimstyrjöldin gerði það að verkum, að fréttir af almennu afstæðiskenningunni bárust tiltölulega seint til Bretlands. Hinn merki breski stjarnvísindamaður og prófessor í Cambridge, Arthur S. Eddington, fékk þó upplýsingar um verk Einsteins eftir krókaleiðum og var ótrúlega fljótur að tileinka sér hugmyndir hans. Þrátt fyrir styrjaldarástandið, tók Eddington svo að sér óbeðinn að kynna félögum sínum almennu afstæðiskenninguna.

Í hópnum var vinur Eddingtons, konunglegi stjörnufræðingurinn Frank W. Dyson, sem var sérfræðingur í rannsóknum á sólmyrkvum. Þótt Dyson væri ekki sérlega trúaður á kenningu Einsteins, benti hann á það árið 1917, að í lok maí 1919 yrði almyrkvi á sólu, sem gengi frá Suður Ameríku yfir til Afríku. Ef veðurfar og aðrar aðstæður yrðu hagstæðar, skapaðist þarna kjörið tækifæri til að kanna spá Einsteins um sveigju ljós í þyngdarsviði.

Teikningin sýnir ljóssveigjuna við yfirborð sólar samkvæmt almennu afstæðiskenningunni. Heildarhornið er 1,75 bogasekúndur. Helmingurinn stafar af sveigju rúmsins umhverfis sólina, en afgangurinn er til kominn vegna jafngildislögmálsins. Úr bókinni Was Einstein Right? eftir C. M. Will frá 1986, bls. 74. Sjá nánari umfjöllun um Einstein og afstæðiskenninguna í seinni hluta þessarar færslu.

Dyson lét ekki sitja við orðin tóm, heldur átti frumkvæðið að því, að Bretar hófu að undirbúa leiðangur til að fylgjast með myrkvanum. Hann fékk Eddington í lið með sér, enda var hann eini maðurinn á Bretlandseyjum, sem hafði full tök á almennu afstæðiskenningunni. Að auk þótti Eddington framúrskarandi stjörnufræðingur.

Þegar upp var staðið, urðu leiðangrarnir tveir:  Eddington fór til eyjarinnar Príncipe fyrir utan versturströnd Afríku, ásamt aðstoðarmanni sínum  Edwin T. Cottingham.  Dyson skipulagði hins vegar leiðangur til Sobral í Brasilíu, en fór ekki sjálfur, heldur sendi þangað tvo aðstoðarmenn, þá Andrew C. D. Crommelin og  Charles R. Davidson.

Crommelin (til vinstri) og Davidson í Sobral í maí 1919. Mynd: Observatório Nacional í Brasilíu.

Búnaðurinn í Sobral, 29. maí 1919. Fremst eru tveir geislabeinar, vélknúnir speglar, sem beina stöðugt ljósi frá næsta umhverfi  myrkvaðrar sólar til láréttu kíkjanna í kofanum.  Viðfangsgler sívalningslaga sjónaukans er 13 þumlungar en aðeins 4 þumlungar í þeim kassalaga. Þegar til kom reyndist sá sjónauki mun betur.

Ein af sólmyrkvamyndunum sem þeir Crommelin og Davidson tóku í Sobral. Bláu örvarnar, sem teiknaðar eru inn á myndina, sýna spá Einsteins um hlutfallslega hliðrun stjarna á hvelfingunni vegna ljóssveigjunnar. Til þess að  örvarnar sjáist nógu vel eru þær hafðar 320 sinnum of langar miðað við stærð sólkringlunnar. Mynd: The Royal Observatory í Greenwich.

Mælingar bresku vísindamanna á ljóssveigjunni við sólmyrkvann 29. maí 1919 tókust bærilega, en úrvinnslan tók umtalsverðan tíma. Af þeim sökum var ekki skýrt frá niðurstöðunum fyrr en tæpu hálfu ári síðar, eða hinn 6. nóvember. Þá var kunngjört, að stefnubreyting ljóssins væri í fullu samræmi við útreikninga Einsteins og almennu afstæðiskenninguna. Fréttin barst eins og eldur í sinu um alla heimsbyggðina og í kjölfarið varð Einstein víðfrægur.

Mikið hefur verið fjallað um sólmyrkvaleiðangrana tvo í ræðu og riti og er ekki ástæða til að endurtaka þær lýsingar hér. Þeim, sem áhuga hafa, má hins vegar benda á eftirfarandi verk, þar sem jafnframt er vísað í frekari heimildir:

 

Fundurinn 6. nóvember 1919

Fundurinn var haldinn á vegum breska vísindafélagsins (the Royal Society) og breska stjarnfræðifélagsins (the Royal Astronomical Society). Samkvæmt prentaðri fundargerð hófst hann á erindum þeirra Dysons, Crommelins og Eddingtons um leiðangrana tvo, mælingarnar og niðurstöðurnar. Eins og áður hefur komið fram taldi hópurinn að mæliniðurstöður væru í fullu samræmi við útreikninga Einsteins.

Að loknum fryrirlestri Eddingtons tók forseti vísindafélagsins, eðlisfræðingurinn J. J. Thomson, til máls og sagði meðal annars:

Eins og getið er um í fundargerðinni, lögðu fleiri orð í belg. Frekari umræður urðu þó að bíða betri tíma, því það var ekki fyrr en í lok apríl 1920 sem ítarleg greinargerð leiðangursmannanna kom loks á prenti:

Í eftirfarandi greinum má finna frekari umfjöllun um bakgrunn þessa mikila ævintýris, mælingarnar sjálfar og nákvæmni þeirra:

Í þessu sambandi má einnig mæla með eftirfarandi yfirlitsgrein. Hún fjallar um söguna að baki hugmyndarinnar um sveigju ljóss í þyngdarsviði og beinar afleiðingar hennar, hinar svokölluðu þyngdarlinsur:

 

Fréttaflutningur og viðbrögð

Fréttir af fundinum 6. nóvember birtust strax daginn eftir í Lundúnablaðinu The Times undir fyrirsögninni REVOLUTION IN SCIENCE. Af einhverjum enn óútskýrðum ástæðum hratt umfjöllunin af stað skriðu blaðagreina, bæði heima  og erlendis.  Blaðamenn og allur almenningur varð strax hugfanginn af persónu Einsteins og hugmyndum hans um rúm, tíma og þyngd. Á örfáum vikum öðlaðist hinn fertugi eðlisfræðiprófessor heimsfrægð og enn þann dag í dag er hann talinn einn mesti hugsuður allra tíma.

Fyrirsagnir frétta af fundinum í London. -  Til vinstri: Frétt Lundúnablaðsins The Times frá 7. nóvember. Til hægri: Frétt The New York Times frá 10. nóvember.

Þessi fræga mynd birtist fyrst í tímaritinu The Illustrated London News, hinn 22. nóvember 1919. Hún gefur dágóða lýsingu á því helsta, sem tengist sólmyrkvamælingunum 29. maí sama ár. Grunnmyndin sýnir sjónaukana í Sobral (í kofanum neðst til vinstri) og hvernig þyngd sólar sveigir ljósgeisla frá fjarlægri stjörnu. Til hægri er sýnt efst, hvernig sveigjuhornið er mælt. Fyrir miðju sést braut almyrkvans. Þar fyrir neðan er ljósmynd af kórónu sólar.

Mynd af Einstein á forsíðu þýska blaðsins Berliner Illustrirte Zeitung, 14. desember 1919. Undir myndinni stendur: Eine neue Grösse der Weltgeschichte: Albert Einstein, dessen Forschungen eine völlige Umwälzung unserer Naturbetrachtungen bedeuten und den Erkenntnissen eines Kopernikus, Kepler und Newton gleichwertig sind.

Nánari umfjöllun um fyrstu viðbrögðin við niðurstöðum sólmyrkvamælinganna og kenningum Einsteins má meðal annars finna í eftirfarandi ritsmíðum:

 

Fréttirnar berast til Íslands

Frásagnir af fundinum í London bárust tiltölulega fljótt til Íslands í gegnum Danmörku og 19. nóvember 1919 mátti lesa eftirfarandi smáfrétt á síðu 2 í dagblaðinu Vísi:

Önnur dagblöð fylgdu fljótlega í kjölfarið með sömu frétt og 5. desember birti Morgunblaðið svo greinina Byltingar í heimi vísindanna. Um var að ræða endursögn á grein úr danska dagblaðinu Politiken frá 18. nóvember (sem aftur byggði umfjöllun sína á greinum The Times).

Upphafið á umfjöllun Morgunblaðsins hinn 5. desember 1919.

Síðar í greininni segir:

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.

Á næstu árum var talsvert fjallað um Einstein í íslenskum blöðum og tímaritum. Mest voru það frásagnir af manninum sjálfum, skoðunum hans, yfirlýsingum og athöfnum. Slíkur fréttaflutningur hélt áfram áratugum saman, en inn á milli birtust einnig ritsmíðar þar sem reynt var að útskýra kenningar meistarans í einföldu máli. Frekari umfjöllum um þetta efni má finna í eftirfarandi greinum:

Á tímabilinu 1905 til 1930 virðast þeir Ólafur Dan Daníelsson. stærðfræðingur og Þorkell Þorkelsson eðlisfræðingur hafa verið einu Íslendingarnir, sem gerðu heiðarlega tilraun til að setja sig inn í afstæðiskenninguna, Ólafur í kennilega þáttinn og Þorkell í athuganir og mælingar. Aðrir höfðu og sennilega ekki þá kunnáttu sem til þurfti. Hér sjást þeir félagar á mynd Ólafs Magnússonar frá 1922, Þorkell til vinstri og Ólafur til hægri.

 

Birt í Eðlisfræði, Stjörnufræði, Tuttugasta öldin

Nútíma stjarneðlisfræði - Ýmis verk eftir Einar H. Guðmundsson og meðhöfunda

Posted on: 24/09/2019 by Einar H. Guðmundsson

Í eftirfarandi skrá er ekki notast við hefðbundna línulega tímaröð, heldur eru verkin flokkuð eftir rannsóknarverkefnum.

Nifteindastjörnur - Efni í sterku segulsviði

  1. Gudmundsson, E.H., and Buchler, J.R., 1980: On the consequence of neutrino trapping in gravitational collapse.
  2. Gudmundsson, E.H., 1981: Neutron Star Envelopes and the Cooling of Neutron Stars. Doktorsritgerð við Háskólann í Kaupmannahöfn. Gefin út af NORDITA í Khöfn.
  3. Gudmundsson, E.H., Pethick, C.J., and Epstein, R.I., 1982: Neutron star envelopes.
  4. Epstein, R.I., Gudmundsson, E.H., and Pethick, C.J., 1983: Sensitivity of model calculations to uncertain inputs, with an application to neutron star envelopes.
  5. Gudmundsson, E.H., Pethick, C.J., and Epstein, R.I., 1983: Structure of neutron star envelopes.
  6. Einar H. Guðmundsson, 1987: Yfirborð nifteindastjarna.
  7. Einar H. Guðmundsson, 1983: Sérkennileg tifstjarna.
  8. Einar H. Guðmundsson, 1983: Nóbelsverðlaunin í eðlisfræði 1983.
  9. Einar H. Guðmundsson, 1989: Sprengistjarnan 1987A.
  10. Fushiki, I., Gudmundsson, E.H., and Pethick, C.J., 1989: Surface structure of neutron stars with high magnetic fields.
  11. Fushiki, I., Gudmundsson, E.H., Pethick, C.J., and Yngvason, J., 1991: Properties of the electron gas in a magnetic field and their implications for Thomas-Fermi type theories of matter.
  12. I. Fushiki, Einar H. Guðmundsson, C.J. Pethick og Jakob Yngvason, 1991: Thomas-Fermi aðferðin og efni í segulsviði.
  13. Fushiki, I., Gudmundsson, E.H., Pethick, C.J., and Yngvason, J. 1992: Matter in a magnetic field in the Thomas-Fermi and related theories
  14. Rögnvaldsson, Ö.E., Fushiki, I., Gudmundsson, E.H., Pethick, C.J., and Yngvason, J., 1993: Thomas-Fermi calculations of atoms and matter in magnetic neutron stars: Effects of higher Landau bands.
  15. Thorolfsson, A., Rögnvaldsson, Ö.E., Yngvason, J., and Gudmundsson, E.H., 1998: Thomas-Fermi calculations of atoms and matter in magnetic neutron stars II: Finite temperature effects.
  16. Óskar H. Halldórsson og Einar H. Guðmundsson, 1999: Varmageislun frá nifteindastjörnum.

Heimsfræði

  1. Gudmundsson, E.H., and Rögnvaldsson, Ö.E., 1990: The Classical Cosmological Tests Applied to World Models with Pressure.
  2. Örnólfur E. Rögnvaldsson og Einar H. Guðmundsson, 1991: Heimsfræðilegar athuganir í alheimum með þrýstingi.
  3. Björnsson, G., and Gudmundsson, E.H., 1995: Cosmological Observations in a Closed Universe.
  4. Gunnlaugur Björnsson og Einar H. Guðmundsson, 1994: Stjarnfæðilegar athuganir í hrynjandi veröld.
  5. Gudmundsson, E.H., and Björnsson, G., 2002: Dark Energy and the Observable Universe.
  6. Einar H. Guðmundsson, 2001: Endimörk hins sýnilega heims.
  7. Einar H. Guðmundsson og Gunnlaugur Björnsson, 2002: Hulduorka og þróun hins sýnilega heims.
  8. Einar H. Guðmundsson og Gunnlaugur Björnsson, 2003: Myrk framtíð?
  9. Einar. H. Guðmundsson, 1985: 3K-geislunin og ljóshvolf hins sýnilega heims.
  10. Guðmundsson, E.H., Björnsson, G., and Jakobsson, P., 2004: Dispersion of Light and the Geometric Structure of the Universe.
  11. Einar H. Guðmundsson og Elín Pálmadóttir, 1995: Upphaf og endir alheims.
  12. Einar H. Guðmundsson, 1996: Heimsmynd stjarnvísinda: Sannleikur eða skáldskapur? Í bókinni Er vit í vísindum. Ritstj. Andri S. Björnsson, Torfi Sigurðsson og Vigfús Eiríksson, bls. 39-68.
  13. Einar H. Guðmundsson, 1996: Heimur í hnotskurn.
  14. Einar H. Guðmundsson, 1996: Nokkur óleyst vandamál í stjarnvísindum.
  15. Einar H. Guðmundsson, 1998: Inngangur að Ár var alda eftir Steven Weinberg.
  16. Einar H. Guðmundsson, 2006: Vangaveltur um heimsmynd nútímans.
  17. Einar H. Guðmundsson, 2007: Nútíma heimsfræði. Drög að fyrirlestrum.
  18. Baldur Arnarson og Einar H. Guðmundsson þýðendur, 2011: Skipulag alheimsins eftir Stephen Hawking og Leonard Mlodinow.
  19. Einar H. Guðmundsson, 2015: Hvað er bak við ystu sjónarrönd?  Sjá fyrirlestrarglærur.
  20. Einar H. Guðmundsson, 2017: Saga heimsfræðinnar - Tímalína.
  21. Einar H. Guðmundsson, 2017: Saga Heimsfræðinnar - Fyrirlestraglærur: Glærur_1,  Glærur_2, Glærur_3, Glærur_4, Glærur_5, Glærur_6, Glærur_7, Glærur_8, Glærur_9, Glærur_10, Glærur_11.

Þyngdarlinsur - Hulduefni - Litbrigði vetrarbrautaþyrpinga

  1. Rögnvaldsson, Ö.E., Greve, T.R., Hjorth, J., Gudmundsson, E.H., Sigmundsson, V. S., Jakobsson, P., Jaunsen, A. O., Christensen, L. L., van Kampen, E., and Taylor, A. N., 2001: Depletion of background galaxies owing to the cluster lens CL0024+1654: U- and R-band observations.
  2. Dye, S., Taylor, A. N., Greve, T. R., Rögnvaldsson, Ö. E., van Kampen, E., Jakobsson, P., Sigmundsson, V. S., Gudmundsson, E. H., and Hjorth, J., 2002: Lens magnification by CL0024+1654 in the U and R band.
  3. Dye, S., Taylor, A. N., Greve, T. R., Rögnvaldsson, Ö. E., van Kampen, E., Jakobsson, P., Sigmundsson, V. S., Gudmundsson, E. H., and Hjorth, J., 2002: Lens magnification by CL0024+1654 in the U and R band. 34th Moriond Conference.
  4. Einar H. Guðmundsson og Örnólfur E. Rögnvaldsson, 1997: Þyngdarlinsur, dulstirni og hulduefni.
  5. Einar H. Guðmundsson, 1997: Þyngdarlinsur. Fyrirlestur.
  6. Örnólfur E. Rögnvaldsson, Einar H. Guðmundsson, Páll Jakobsson, Vilhelm S. Sigmundsson, Jens Hjorth, Thomas R. Greve, Lars L. Christensen, Andreas O. Jaunsen, Elco van Kampen og Andy N. Taylor, 1999: Þyngdarlinsurnar CL0024 og MS1621.5. Eðlisfræði á Íslandi IX, bls. 178-193.
  7. Einar H. Guðmundsson og Páll Jakobsson, 1999: Þyngdarlinsur og lögmál Fermis. Eðlisfræði á Íslandi IX, bls. 37-57.
  8. Vilhelm S. Sigmundsson, Örnólfur E. Rögnvaldsson, Páll Jakobsson, Einar H. Guðmundsson, Eelco van Kampen, Thomas R. Greve, Jens Hjorth og Haakon Dahle, 2002: Litabrigði vetrarbrautaþyrpinga. Eðlisfræði á Íslandi X, bls. 51-57.
  9. Vilhelm S. Sigmundsson, Einar H. Guðmundsson og Eelco van Kampen, 2005: Litbrigði og þróun vetrarbrautaþyrpinga.
  10. Van Kampen, E., Sigmundsson, V.S., Rögnvaldsson, Ö.E., Guðmundsson, E.H., Jakobsson. P., Greve, T.R., Hjorth, J., Jaunsen, A.O. og Dahle, H., 2005: Bimodality in the U-R colour as a probe for cluster galaxy evolution at intermediate redshifts.

Þyngdarbylgjur

  1. Einar H. Guðmundsson, 1993: Nóbelsverðlaunin í eðlisfræði 1993.
  2. Einar H. Guðmundsson, 2003: Þyngdargeislun.
  3. Einar H. Guðmundsson, 2007: Þyngdarbylgjur. Drög að fyrirlestrum.

Glæður gammablossa - Hýsilvetrarbrautir

  1. Björnsson, G., Gudmundsson, E.H., and Jóhannesson, G., 2004: Energy Injection Episodes in Gamma Ray Bursts: The Light Curves and Polarization Properties of GRB 021004.
  2. Guðlaugur Jóhannesson, Gunnlaugur Björnsson og Einar H. Guðmundsson, 2004: Líkan af glæðum gammablossa.
  3. Björnsson, G., Gudmundsson, E.H., and Guðlaugur Jóhannesson, 2005: Energy Injection Episodes in GRBs: The Case of GRB 021004.
  4. De Ugarte Postigo, A., Castro-Tirado, A. J., Gorosabel, J., Jóhannesson, G., Björnsson, G., Gudmundsson, E. H., Bremer, M., Pak, S., Tanvir, N., Castro Cerón, J. M., Guzyi, S., Jelínek, M., Klose, S., Pérez-Ramírez, D., Aceituno, J., Campo Bagatín, A., Covino, S., Cardiel, N., Fathkullin, T., Henden, A. A., Huferath, S., Kurata, Y., Malesani, D., Mannucci, F., Ruiz-Lapuente, P., Sokolov, V., Thiele, U., Wisotzki, L., Antonelli, L. A., Bartolini, C., Boattini, A., Guarnieri, A., Piccioni, A., Pizzichini, G., del Principe, M., di Paola, A., Fugazza, D.; Ghisellini, G., Hunt, L., Konstantinova, T., Masetti, N., Palazzi, E., Pian, E., Stefanon, M., Testa, V., and Tristram, P. J., 2005: GRB 021004 modelled by multiple energy injections.
  5. De Ugarte Postigo, A., Gorosabel, J., Castro-Tirado, A. J., Jóhannesson, G., Björnsson, G., Gudmundsson, E. H., Bremer, M., Castro Cerón, J. M., Guzyi, S., Jelínek, M., and Pérez-Ramírez, D., 2005: Modelling the afterglow of GRB 021004 with multiple energy injections.
  6. De Ugarte Postigo, A., Gorosabel, J., Castro-Tirado, A. J., Jóhannesson, G., Björnsson, G., Gudmundsson, E. H., Bremer, M., Castro Cerón, J. M., Guzyi, S., Jelínek, M., and Pérez-Ramírez, D., 2005: Modelling GRB 021004 by multiple energy injections.
  7. Jóhannesson, G., Björnsson, G., and Gudmundsson, E.H., 2006: Afterglow Light Curves and Broken Power Laws: A Statistical Study.
  8. Jóhannesson, G., Björnsson, G., and  Gudmundsson, E. H., 2006: Energy Injection in GRB Afterglow Models.
  9. Jóhannesson, G., Björnsson, G., and Gudmundsson, E. H., 2007: Luminosity Distribution of GRB Afterglows: A Theoretical Study.
  10. Jóhannesson, G., Björnsson, G., and Gudmundsson, E.H., 2007: Luminosity functions of gamma-ray burst afterglows.
  11. Courty, S., Björnsson, G. and Gudmundsson, E.H., 2004: Host galaxies of gamma-ray bursts and their cosmological evolution.
  12. Courty, S., Björnsson, G., and Guðmundsson, E.H., 2004: Host Galaxies of Gamma-Ray Bursts.
  13. Courty. S., Björnsson, G. and Gudmundsson, E.H., 2004: Host galaxies of gamma-ray bursts and galaxy formation.
  14. Courty. S., Björnsson, G. and Gudmundsson, E.H., 2005: Star formation efficiency and host galaxies of gamma-ray bursts.
  15. Björnsson, G., Courty, S. and Gudmundsson, E.H., 2005: Numerical Simulations of Host Galaxies of Gamma-Ray Bursts. Í bókinni High Performance Computing in Science and Engineering '05. Ed.: W.E. Nagel, W. Jäger and M. Resch. Springer 2005, bls. 15--23.
  16. Björnsson, G., Courty, S. and Gudmundsson, E.H., 2007: Numerical counterparts of GRB host galaxies.
  17. Courty, S., Björnsson, G., Gudmundsson, E. H., 2007: GRB Host Galaxies and Galaxy Evolution.
  18. Courty. S., Björnsson, G. and Gudmundsson, E.H., 2008: Numerical counterparts of GRB host galaxies.
  19. Jakobsson, P., Hjorth, J., Fynbo, J. P. U., Weidinger, M., Gorosabel, J., Ledoux, C., Watson, D., Björnsson, G., Gudmundsson, E. H., Wijers, R. A. M. J., Möller, P., Pedersen, K., Sollerman, J., Henden, A. A., Jensen, B. L., Gilmore, A., Kilmartin, P., Levan, A., Castro Cerón, J. M., Castro-Tirado, A. J., Fruchter, A., Kouveliotou, C., Masetti, N., and Tanvir, N., 2004: The line-of-sight towards GRB 030429 at z = 2.66: Probing the matter at stellar, galactic and intergalactic scales.
  20. Jakobsson, P., Björnsson, G., Fynbo, J. P. U., Jóhannesson, G., Hjorth, J., Thomsen, B., Møller, P., Watson, D., Jensen, B. L., Östlin, G., Gorosabel, J., and Gudmundsson, E. H., 2005: Ly-α and ultraviolet emission from high-redshift gamma-ray burst hosts: to what extent do gamma-ray bursts trace star formation?
  21. De Cia, A., Jakobsson, P., Björnsson, G., Vreeswijk, P.M., Dhillon, V.S., Marsh, T.R., Chapman, R., Fynbo, J.P.U., Ledoux, C., Littlefair, S.P., Malesani, D., Schulze, S., Smette, A., Zafar, T., and Gudmundsson, E.H., 2011:  Probing gamma-ray burst environments with time variability: ULTRASPEC fast imaging of GRB 080210.

Viðauki

Hér má finna nokkrar viðbótarskrár:

Birt í Eðlisfræði, Stjörnufræði, Tuttugasta og fyrsta öldin, Tuttugasta öldin

Saga stjörnufræði og eðlisfræði á Íslandi frá miðöldum fram á tuttugustu og fyrstu öld - Nokkur rit eftir Einar H. Guðmundsson

Posted on: 20/09/2019 by Einar H. Guðmundsson

Hér fyrir neðan eru slóðir á ýmis verk færsluhöfundar um sögu stjörnufræði og eðlisfræði á Íslandi. Í ritunum má finna tilvísanir í fjölda annarra heimilda, bæði íslenskar og erlendar.

I

  1. Einar H. Guðmundsson, 2022: Raunvísindamenn og vísindasagan.
  2. Einar H. Guðmundsson, 2022: Íslendingar sem birt hafa rit um sögu raunvísinda.
  3. Einar H. Guðmundsson, 2022: Nokkur gagnleg rit um vísindasögu.
  4. Einar H. Guðmundsson, 2018: Erlend áhrif í íslenskum stjörnufræðihandritum frá miðöldum.
  5. Einar H. Guðmundsson, 2018: Tímaákvarðanir og tímatal á miðöldum.
  6. Einar H. Guðmundsson, 2018: Stjörnu-Oddi Helgason.
  7. Einar H. Guðmundsson, 2020: Sólstöðuhátíð til minningar um Stjörnu-Odda.
  8. Einar H. Guðmundsson, 2008: Brot úr sögu stjörnuathugana á Íslandi: I. Frá landnámi til miðrar átjándu aldar.
  9. Einar H. Guðmundsson, 2008: Fyrstu tvær aldirnar í sögu stjörnusjónaukans.
  10. Einar H. Guðmundsson, 2018: Halastjarnan mikla árið 1858 - Mælingar og hughrif í upphafi nýrra tíma í stjörnufræði.
  11. Einar H. Guðmundsson, 2018: Halastjörnur fyrr og nú - 1. Frá miðöldum til loka sautjándu aldar.
  12. Einar H. Guðmundsson, 2018: Halastjörnur fyrr og nú - 2. Átjánda og nítjánda öld.
  13. Einar H. Guðmundsson, 2018: Halastjörnur fyrr og nú - 3. Tuttugasta öld.
  14. Einar H. Guðmundsson, 2018: Halastjörnur fyrr og nú - 4. Upphaf tuttugustu og fyrstu aldar
  15. Einar H. Guðmundsson, Eyjólfur Kolbeins og Þorsteinn Vilhjálmsson, 2006: Heimsmyndin í ritum lærðra Íslendinga á sautjándu og átjándu öld.
  16. Einar H. Guðmundsson, Eyjólfur Kolbeins og Þorsteinn Vilhjálmsson, 2006: Copernicanism in Iceland.
  17. Einar H. Guðmundsson, Eyjólfur Kolbeins og Þorsteinn Vilhjálmsson, 2006: The Icelandic Copernicans.
  18. Einar H. Guðmundsson, 2010: Heimildir Íslendinga um heimsmynd stjarnvísinda 1550-1750.
  19. Einar H. Guðmundsson, 2018: Heimildir íslenskrar alþýðu um heimsmynd stjarnvísinda 1750-1850.
  20. Einar H. Guðmundsson, 2014: Heimsmyndir á ýmsum tímum.
  21. Einar H. Guðmundsson, 2017: Rit eftir Íslendinga á lærdómsöld: Stærðfræðilegar lærdómslistir.
  22. Einar H. Guðmundsson, 2008: Stjarnvísindi: Rit eftir íslenska höfunda og erlend rit sem þýdd hafa verið á íslensku.
  23. Einar H. Guðmundsson, 2004: Nútíma eðlisfræði: Rit eftir íslenska höfunda og erlend rit sem þýdd hafa verið á íslensku.
  24. Einar H. Guðmundsson, 2021: Íslenskir stærðfræðingar, eðlisfræðingar og stjörnufræðingar til 1960: Skrá með inngangi og eftirmála.
  25. Einar H. Guðmundsson, 2010: Stjörnufræði fyrir alla.

II

  1. Einar H. Guðmundsson, 1996: Tycho Brahe og Íslendingar.
  2. Einar H. Guðmundsson, 1998: Gísli Einarsson skólameistari og vísindaáhugi á Íslandi á 17. öld.
  3. Einar H. Guðmundsson, 2009: De Revolutionibus á Íslandi?
  4. Einar H. Guðmundsson, 2017: Fyrsta prentaða ritgerðin um stjörnufræði eftir íslenskan höfund.
  5. Einar H. Guðmundsson, 2011: Ole Römer og framlag hans til raunvísinda og tækni. Einnig á Vísindavefnum.
  6. Einar H. Guðmundsson, 2019: Magnús Arason landmælingamaður.
  7. Einar H. Guðmundsson, 2014: Ýmislegt um Magnús Arason, Stefán Björnsson, Eyjólf Jónsson og Rasmus Lievog.
  8. Einar H. Guðmundsson, 1995: Stefán Björnsson reiknimeistari.
  9. Einar H. Guðmundsson, 1998: Ferhyrningar, halastjörnur og grunnmaskínur: Tveggja alda ártíð Stefáns Björnssonar.
  10. Einar H. Guðmundsson, 2017: Aflfræði í verkum Stefáns Björnssonar.
  11. Einar H. Guðmundsson, 2021: Um merkisafmæli Stefáns Björnssonar og Gísla Einarssonar á árinu 2021. Ásamt inngangi um yfirborðsbylgjur.
  12. Einar H. Guðmundsson, 2022: Tvö hundruð og fimmtíu ár frá stofnun embættis konunglegs stjörnumeistara á Íslandi.
  13. Einar H. Guðmundsson, 1989: Johnsonius og Lievog: Konunglegir stjörnumeistarar á Íslandi á 18. öld.
  14. Einar H. Guðmundsson, 2017: Eyjólfur Jónsson: Fyrsti íslenski stjörnufræðingurinn.
  15. Einar H. Guðmundsson, 2017: Sólblettarannsóknir Christians Horrebow í Sívalaturni með þátttöku Eyjólfs Jónssonar og Rasmusar Lievog.
  16. Einar H. Guðmundsson, 2018: Rasmus Lievog og stjörnuathuganirnar í Lambhúsum
  17. Einar H. Guðmundsson, 2009: Rasmus Lievog og stjarnmælingarnar í Lambhúsum.
  18. Einar H. Guðmundsson, 2022: Ýmsar niðurstöður úr athugunum Rasmusar Lievog hér á landi.
  19. Einar H. Guðmundsson, 2017: Magnús Stephensen og náttúrunnar yndislegu fræði.
  20. Einar H. Guðmundsson, 2006: Magnús Stephensen og rafkrafturinn.
  21. Einar H. Guðmundsson, 2003: Björn Gunnlaugsson og náttúruspekin í Njólu.
  22. Einar H. Guðmundsson, 2021: Tímamót í þróun stærðfræðilegra lærdómslista á Íslandi: Björn Gunnlaugsson hefur kennslu við Bessastaðaskóla árið 1822.
  23. Einar H. Guðmundsson, 2021: Gagnlegar heimildir um Björn Gunnlaugsson (1788-1876).
  24. Einar H. Guðmundsson, 2021: Prentuð verk Björns Gunnlaugssonar (1788-1876).
  25. Einar H. Guðmundsson, 2019:  H. C. Örsted, bein og óbein áhrif hans á Íslendinga og upphaf kennslu í eðlisfræði og stjörnufræði við Reykjavíkurskóla.
  26. Einar H. Guðmundsson, 2002: Repp gegn Ørsted.
  27. Einar H. Guðmundsson, 2019:  Eðlisfræði Fischers, fyrsta eðlisfræðibókin sem kom út á íslensku.
  28. Einar H. Guðmundsson, 2018: Nútíma raunvísindi á Íslandi: Fyrstu skrefin.
  29. Einar H. Guðmundsson, 2018: Sturla Einarsson stjörnufræðiprófessor í Berkeley.
  30. Einar H. Guðmundsson, 2005: Albert Einstein og greinar hans frá 1905.
  31. Einar H. Guðmundsson, 2015: Sólmyrkvinn sem skaut Einstein upp á stjörnuhimininn.
  32. Einar H. Guðmundsson, 2019: Fyrstu mælingarnar á sveigju ljóss í þyngdarsviði og fundurinn frægi í London 6. nóvember 1919.
  33. Einar H. Guðmundsson, 2019: Öld liðin frá sólmyrkvanum mikla 1919.
  34. Einar H. Guðmundsson og Skúli Sigurðsson, 2005: Eðli rúms og tíma: Ólafur Dan Daníelsson og greinar hans um afstæðiskenninguna.
  35. Einar H. Guðmundsson, 2019: Þorkell Þorkelsson eðlisfræðingur, aðkoma hans að stofnun stærðfræðideildar og greinin um afstæðiskenninguna.
  36. Einar H. Guðmundsson, 2019: Afstæðiskenningar Einsteins og grein Þorkels Þorkelssonar um tilraunir til að sannreyna þær.
  37. Einar H. Guðmundsson, 2014: Upphaf nútíma stjarnvísinda og íslensk alþýðurit.
  38. Einar H. Guðmundsson, 2018: Stjarneðlisfræðingurinn Gísli Hlöðver Pálsson, öðru nafni Jack G. Hills
  39. Einar H. Guðmundsson, 2017: Á aldarafmæli Þorbjörns Sigurgeirssonar.
  40. Einar H. Guðmundsson, 2021: Thorbjörn Sigurgeirsson (1917-1988): a brief overview of his life and scientific work.
  41. Einar H. Guðmundsson, 2021: Þorbjörn Sigurgeirsson: Nokkur aðgengileg ritverk og viðtöl á íslensku.
  42. Einar H. Guðmundsson, 2017: Í tilefni af sextíu ára afmæli NORDITA.
  43. Einar H. Guðmundsson, 2021: NORDITA: Saga Norrænu stofnunarinar í kennilegri eðlisfræði fyrstu 50 árin.
  44. E. Gudmundsson, H. Kiilerich, B. Mottelsson & C. Pethick. 2021: Nordita - The Copenhagen Years: A Scrapbook.
  45. Einar H. Guðmundsson, 2018: Stjarnvísindafélag Íslands 30 ára.
  46. Einar H. Guðmundsson, 2017: Tuttugu gjöful ár með Norræna stjörnusjónaukanum.
  47. Einar H. Guðmundsson, 2020: Páll Theodórsson (1928-2018).
  48. Einar H. Guðmundsson, 2020: Sigfús J. Johnsen (1940-2013).
  49. Einar H. Guðmundsson, 2020: Falleg minningarsíða um Leó Kristjánsson (1943-2020).
  50. Einar H. Guðmundsson, 2019: Örn Helgason - In memoriam.
  51. Einar H. Guðmundsson, 2019: Þorsteinn Ingi Sigfússon - In memoriam.
  52. Einar H. Guðmundsson, 2021: Í minningu Stevens Weinberg (1933 - 2021).
  53. Einar H. Guðmundsson, 2021: Látnir samferðamenn.
  54. Einar H. Guðmundsson, 2020+:  Greinaflokkur um stjarneðlisfræði og heimsfræði á Íslandi. Flokkurinn er enn í smíðum.

Viðauki

Hér má finna nokkrar viðbótarskrár:

Birt í Átjánda öldin, Eðlisfræði, Efnafræði, Miðaldir, Nítjánda öldin, Sautjánda öldin, Sextánda öldin, Stærðfræði, Stjörnufræði, Tuttugasta og fyrsta öldin, Tuttugasta öldin

H. C. Örsted, bein og óbein áhrif hans á Íslendinga og upphaf kennslu í eðlisfræði og stjörnufræði við Reykjavíkurskóla

Posted on: 09/09/2019 by Einar H. Guðmundsson

Á fyrri hluta nítjándu aldar voru þær greinar, sem við í dag köllum hugvísindi, allsráðandi í dönsku skólakerfi. Raunvísindi voru almennt í bakgrunni og yfirleitt aðeins kennd þar sem aðstaða og næg þekking var fyrir hendi. Sem öfgakennt dæmi má nefna, að stærðfræði var fyrst kennd í Bessastaðaskóla eftir heimkomu Björns Gunnlaugssonar árið 1822 og frekari raunvísindakennsla varð að bíða þangað til Reykjavíkurskóli tók til starfa haustið 1846. Þar var Björn enn á ferðinni og eðlisfræðina kenndi hann frá upphafi og allt til vorsins 1862, þegar hann lét af störfum og aðrir tóku við. Stjörnufræðina hóf hann hins vegar ekki að kenna fyrr en skólaárið 1853-54, eins og nánar verður sagt frá hér á eftir.

Málverk Jóns Helgasonar af  Reykjavíkurskóla og umhverfi hans um 1850. Lengst til hægri glittir í Tjörnina og efst á holtinu þar fyrir ofan má sjá skólavörðuna bera við himin.

Það var ekki tilviljun, að raungreinakennsla hófst á þessum tíma hér á landi. Skömmu fyrir miðja nítjándu öld fóru yfirvöld í Danmörku að huga að nýskipan kennslu í lærðum skólum. Árið 1845 var ákveðið að leyfa nokkrum skólum að kenna í tilraunaskyni sama námsefni í eðlisfræði og stjörnufræði og lesið var undir annað lærdómspróf (Anden Examen) við Hafnarháskóla. Það gafst nægjanlega vel til þess, að þessi nýskipan var smám saman innleidd í alla lærða skóla í ríkinu, þar á meðal í Reykjavíkurskóla. Ef nemendur stóðust próf í þessum greinum við fyrsta lærdómspróf (Examen artium; stúdentspróf), þurftu þeir ekki að sinna þeim frekar en þeir vildu við Háskólann. Breytingunum lauk að fullu 1850, sama árið og Stærðfræði- og náttúruvísindasvið (Det matematisk-naturvidenskabelige Fakultet) var loks stofnað við Háskólann í Kaupmannahöfn.

Fyrir 1850 höfðu eðlisfræði og stjörnufræði verið skyldugreinar fyrir alla nemendur Hafnarháskóla, sem gengu undir annað lærdómspróf, þar á meðal Íslendinga. Kennslan í eðlisfræði hafði verið í höndum Hans Christians Örsted allt frá árinu 1806, og hann var jafnframt einn helsti hvatamaðurinn að hinu breytta fyrirkomulagi við lærðu skólana og Háskólann. Þess má og geta, að Örsted var rektor Háskólans, þegar breytinginn átti sér stað. Hann var og nýbúinn að gefa út verkið Naturlærens mechaniske Deel (1844), sem ætlað var til kennslu í aflfræði við lærða skóla í Danaveldi, Hafnarháskóla og Fjöllistaskólann. Það rit varð fyrir valinu árið 1846 sem fyrsta kennslubókin í eðlisfræði, sem kennd var í íslenskum skóla.

Áður en nánar verður rætt um raungreinakennsluna í Reykjavíkurskóla, er ætlunin að segja aðeins meira frá Örsted og verkum hans. Hér verður þó eingöngu fjallað um atriði, sem færsluhöfundur telur skipta mestu fyrir okkur Íslendinga. Þeim, sem vilja kafa dýpra, verður jafnframt bent á gagnlegar heimildir um ævi og störf þessa merka vísindamanns.

Málverk C. W. Eckersbergs frá 1822 af H. C. Örsted (1777-1851). Auk Örsteds eru á myndinni ýmsir hlutir, sem tengjast rannsóknum hans: Í bakgrunni vinstra megin er rafhlaða, en til hægri er vökvaþrýstingsmælir. Á borðinu í neðra horninu til hægri eru segulnál og fiðlubogi. Boginn er notaður til að strjúka jaðarinn á dufti þakinni plötu, eins og þeirri sem Örsted heldur á. Við það koma fram svokallaðar Chladni-myndir (sjá einnig hér). Segulnálin og rafhlaðan tengjast hins vegar hinni miklu uppgötvun Örsteds á seguláhrifum rafsstraums árið 1820.

Eftirtalin rit gefa mjög gott yfirlit yfir ævi og störf Örsteds, rannsóknir hans og heimspeki:

 

Frumspeki Örsteds

Dokrorsritgerð Örsteds frá 1799 (ensk þýðing hér) fjallar um frumspekilegar undirstöður náttúruspekinnar eins og Immanuel Kant hafði sett þær fram í riti sínu, Metaphysische Anfangsgründe der Naturwissenschaft, árið 1786. Þótt Örsted hefði ýmislegt að athuga við hugmyndir meistarans, var hann alla tíð undir miklum áhrifum frá Kant, einkum hvað varðar hina svokölluðu kraftahyggju (dynamism). Þá hafði heimspekinginn F. W. J. Schelling einnig veruleg áhrif á hugmyndir hans.

Í Evrópuferð sinni árin 1801-03 styrktist Örsted enn frekar í þeirri trú, að grunneiningar efnisins einkenndust af baráttu aðdráttarkrafta og fráhrindikrafta, og að ódeilanleg atóm í skilningi Newtons og Daltons væru ekki til. Þar réði sennilega mestu, að hann átti ýtarlegar viðræður við náttúruspekingana J. W. Ritter og J. J. Winterl, sem aðhylltust hina svokölluðu rómantísku náttúruspeki Schellings og þar með kraftahyggju.

Heimspekingurinn Immanuel Kant (1724-1804) hafði mikil og varanleg áhrif á Örsted og náttúruspeki hans. Málverk eftir J. G. Becker.

Örsted var mjög sjálfstæður vísindamaður og eftir heimkomuna 1804 mótaði hann sína eigin útgáfu af rómantísku náttúruspekinni, sem hann predikaði í kennslu sinni, alþýðlegum fyrirlestrum  og ritsmíðum. Með tímanum breyttust viðhorf hans smám saman, en hann hélt þó alla tíð tryggð við  frumspekilegar grunnhugmyndir um náið samband manns og náttúru, samhengið í tilverunni, tengsl náttúrulögmála og skynseminnar, mikilvægi fagurfræði og lista, sannleiksástar og Guðstrúar, eða það sem hann kallaði andann í náttúrinni.

Mikið hefur verið skrifað um hugmyndafræði Örsteds, rómantísku náttúruspekina og kraftahyggju nítjándu aldar.  Góða kynningu á öllu því efni er að finna í eftirfarandi ritsmíðum:

Hér er ástæða til að bæta við, að rómantíska náttúruspekin lagði mikla áhersla á mikilvægi tilrauna og heimspekilegar skoðunar við rannsóknir á náttúrunni. Við slíka iðju væri stærðfræðileg framsetning aukaatriði og jafnvel til trafala. Á fyrstu áratugum nítjándu aldar var mótvægið við þessa hugmyndafræði fyrst og fremst að finna í Frakklandi, einkum í tengslum við hinn áhrifamikla skóla í eðlisfræði og stjörnufræði, sem oftast er kenndur við Laplace og byggði á stærðfræðilegum grunni í anda Newtons.

Með tímanum kom í ljós, að rómantíska náttúruspekin mátti sín lítils gegn hinni öflugu eðlisfræði nítjándu aldar, sem auk stærðfræðilegrar aðferðafræði, studdist við nýjar hugmyndir og athuganir í varmafræði og safneðlisfræði, ljósfræði og rafsegulfræði sem og efnafræði. Hún náði þó talsverðri útbreiðslu í Þýskalandi og Englandi um tíma, en hvarf að mestu úr verkfærakistu raunvísindamanna um miðja nítjándu öld.  Mesta vísindaafrekið, sem byggir á hugmyndafræði hennar, var uppgötvun Örsteds á seguláhrifum rafstraums árið 1820.

 

Tímamótauppgötvun Örsteds árið 1820

Allt frá því að Örsted hitti Ritter í Jena skömmu eftir aldamótin, virðist hann hafa talið, að einhver tengsl hlytu að vera milli rafmagns og segulmagns. Slíkar vangaveltur setti hann þó ekki fram á prenti fyrr en árið 1812 í greininni Ansicht der chemischen Naturgesetze durch die neueren Entdeckungen gewonnen. Þessi hugmynd var í algjörri mótsögn við viðteknar skoðanir helstu eðlisfræðinga samtímans, sem beinlínis fullyrtu, að ekkert samband væri milli þessara tveggja fyrirbæra.

Eins og frægt er orðið, var það þó ekki fyrr en í apríl 1820 sem Örsted tókst að sýna fram á seguláhrif rafstraums. Það gerðist með sýnitilraun í opnum fyrirlestri, einum af mörgum, sem hann hélt fyrir almenning í Kaupmannahöfn. Áhrifin frá straumnum voru hins vegar svo lítil, að sennilega hefur enginn í salnum nema hann sjálfur áttað sig á mikilvægi niðurstöðunnar.

Næstu mánuðina var Örsted svo upptekinn við skydustörf fyrir kónginn og Háskólann (sjá Viðbót 2, aftast í færslunni), að það var ekki fyrr en í júlí, sem hann gat snúið sér að frekari rannsóknum á þessu nýuppgötvaða fyrirbæri og nú með sterkari rafhlöðum en áður. Þær gáfu meiri straum og þar með stærra útslag segulnálarinnar.

Myndin sýnir tækjauppsetningu svipaða þeirri, sem  Örsted notaði við tilraunina frægu í júlí árið 1820. Hún byggir á lýsingu hans sjálfs. Fremst er áttaviti milli tveggja stoða með klemmum. Þær halda uppi platínuvír, sem liggur yfir segulnálina og fær straum frá raðtengdu rafhlöðunum fyrir aftan. Nánari upplýsingar um tilraunina og niðurstöður Örsteds má finna hér. Mynd: Danmarks Tekniske Museum.

Nokkrar af teikningum Örsteds af niðurstöðum mælinga hans á áhrifum rafstraums á segulnál hinn 15. júlí 1820. Skautin, sem vírinn er tengdur við, eru táknuð með  + og  - , eins og enn tíðkast.  Örvarnar tákna segulnálina og stefnu hennar, ýmist með heilli línu (þegar enginn straumur er í vírnum) eða brotalínu (straumur í vírnum).

Örsted var mjög meðvitaður um mikilvægi þess að koma fréttum af uppgötvuninni sem fyrst á framfæri. Um miðjan júlí birti hann því stutta frásögn í tímaritinu Dansk Litteratur Tidende for 1820 (No. 28, bls. 447-448) undir titlinum Indsendt. Nokkrum dögum síðar, 21. júlí 1820, sendi hann svo mörgum af helstu eðlisfræðingum samtímans sérprentaðan bækling, Experimenta circa effectum conflictus electrici in acum magneticam, sem nemandi hans J. A. Dyssel snaraði strax á dönsku sem Forsøg over den electriske Vexelkamps Indvirkning paa Magnetnaalen.

Bæklingurinn var fljótlega þýddur á önnur tungumál, meðal annars þýsku, frönsku og ensku. Íslenska útgáfan þurfti þó að bíða í hundrað ár, eða þar til fyrsti íslenski rafmagnsverkfræðingurinn Steingrímur Jónsson birti þýðingu sína árið 1920 undir heitinu Tilraunir með verkun rafsnerru á segulnálina.

Fréttir af afreki Örsteds bárust eins og eldur í sinu um allan hinn menntaða heim og ekki liðu margar vikur þar til hann var orðinn víðfrægur. Niðurstöður hans ollu straumhvörfum í eðlisfræði og komu af stað þróun í vísindum og tækni, sem allur heimurinn býr að í dag. Að mati þess, sem þetta ritar, er þetta framlag Örsteds til vísindanna tvímælalaust merkasta uppgötvun í tilraunaeðlisfræði, sem gerð hefur verið á Norðurlöndum. (Sjá einnig Viðbót 1 í lok færslunnar).

Ástæða er til að nefna, að árið 1827 ritaði Örsted stutta lýsingu á tilrauninni á ensku. Hún birtist 1830 sem hluti af yfirlitsgrein hans um Thermo-Electricity í 18. bindi The Edinburgh Encyclopeadia (sjá bls. 575-576).  Frekari umfjöllun um uppgötvun Örsteds og áhrif hennar á þróun eðlisfræði og tækni á nítjándu og tuttugustu öld er víða að finna, meðal annars í eftirfarandi ritsmíðum:

Þótt bæklingur Örsteds frá 1820 hafi ekki komið á íslensku fyrr en 1920 fengu Íslendingar fréttir af uppgötvun hans tiltölulega fljótlega. Fyrstu fréttirnar birtust í Íslenzkum sagnablöðum 1820-21. Þar segir meðal annars á bls. 36-37:

Hra Prófessor og Riddari Örsted, sem ádr var nafnfrægr vordinn medal nordurálfunnar náttúru spekínga uppgötvadi nefnilega segulsteinsins merkilegasta edlis og verkana rétta uppruna frá rafkraptinum (Electricitet) — ad svo miklu leiti sem hann er falinn í þeirri svo kölludu galvanisku málmkediu og ödrum þar ad lútandi tilbúníngi af eiri og zínki; - hefr hann þar med sýnt ad slíkir málmar settir í sérlega stödu, draga segulsteins nálina til sín edr hrinda henni frá sér á sama hátt sem jarn edr stál.  [...]  Þessi spánýa uppgötvun, hin mikilvægasta um edli segulsteinsins, sídan hans leidar-vísirs edli vard kunnugt, hefr áunnid Hra Professori Örsted nyan og verdskuldadan heidur medal heimsins nattúru spekínga.

Eftir því sem ég best veit var seguláhrifum rafstraums fyrst lýst á prenti á íslensku í Eðlisfræði Fischers árið 1852 (bls. 402-405; sjá nánar síðar). Fyrir þann tíma gátu landsmenn að sjálfsögðu kynnt sér fyrirbærið með lestri erlendra bóka um eðlisfræði.

Að lokum má benda á tvær íslenskar greinar, sem birtust á hundrað ára afmæli hinnar merku uppgötvunar árið 1920:

 

Fjöllistaskólinn

Eitt helsta afrek Örsteds í skóla- og menntamálum tengdist stofnun verkfræðiháskóla í Danmörku árið 1829, þar sem hann hafði afgerandi frumkvæði. Skólinn var upphaflega kallaður Den Polytekniske Læreanstalt (Fjöllistaskólinn) en gengur nú undir nafninu Danmarks Tekniske Universitet (DTU; Tækniháskóli Danmerkur). Örsted var forstöðumaður skólans frá byrjun og jafnframt aðalkennarinn í náttúruspeki til æviloka.

Hér verður saga þessarar merku menntastofnunar ekki rakin, heldur er lesendum bent á stutt söguyfirlit á vefsíðu DTU og eftirfarandi grein, sem birtist á aldarafmæli skólans árið 1929:

Heimili Örsteds við Studiestræde í Kaupmannahöfn frá 1924 til 1851. Þarna var hluti Fjöllistaskólans einnig til húsa frá 1829 til 1890, en þá flutti skólinn í nýtt húsnæði við Silfurtorgið.  Sjá nánar hér.

Um og eftir 1840 fór smám saman að fjara undan áhrifum Örsteds við Fjöllistaskólann. Áherslur hans í eðlisfræðikennslunni og hversu lítið hann gerði úr mikilvægi stærðfræðinnar í framsetningu náttúruvísindanna þótti ekki lengur í takt við tímann. Ungir raunvísindamenn tóku því að gagnrýna meistarann, þó ekki opinberlega í fyrstu. Sérkennileg uppákoma varð þess loks valdandi árið 1844 að uppúr sauð, eins og nánar er lýst í kaflanum um kennslubók Örsteds, Naturlærens mechaniske Deel, síðar í færslunni.

Danski Fjöllistaskólinn skipar stóran sess í sögu verkfræði og raunvísinda á Íslandi. Vel fram á seinni hluta tuttugustu aldar sótti meirihluti íslenskra verkfræðinga menntun sína þangað, og þar fór kennsla Hafnarháskóla í eðlisfræði og stærðfræði undir annað lærdómspróf fram á árunum 1829 til 1849. Hið sama gilti um kennslu Stærðfræði- og náttúruvísindasviðs í eðlisfræði, efnafræði og stærðfræði frá 1850 til um það bil 1920. Eftir því sem ég best veit, hefur þessari sögu ekki enn verið gerð ýtarleg skil frá sjónarhorni Íslendinga. Hins vegar má benda á eftirfarandi ritsmíðar þar sem fjallað er um mörg frekari smáatriði og birtar heimildir um þekkinguna, sem Íslendingar hafa sótt til danska Fjöllistaskólans í gegnum tíðina:

 

Kennsla Örsteds og alþýðufræðsla

Örsted hóf kennslu í náttúruspeki við Hafnarháskóla árið 1804, varð lausráðinn (extraordinær) prófessor 1806 og loks fastráðinn (ordinær) prófessor 1817. Auk kennslunnar lagði hann jafnframt mikla áherslu á alþýðufræðslu og varð fljótt þekktur í Kaupmannahöfn  sem framúrskarandi kennari og fyrirlesari.

Örsted skipti náttúruspekinni í tvo meginhluta: Bevægelseslære og Chemie eða Kraftlære. Í inngangi að Naturlærens mechaniske Deel lýsir hann þessu svo (bls. 3-4):

Den almindelige Naturlære afhandler enten de for Legemerne reent udvortes Forandringer, hvilke bestaae i Forandring af Sted og Stilling, d. e. Bevægelse, eller de indvortes, hvori ingen for Sandserne umiddelbart kjendelig Bevægelse fremtræder, og som kaldes chemiske Forandringer, Ordet taget i dets meest omfattende Betydning. Den almindelige Naturlære deles saaledes i Bevægelseslære og Chemie. Man har ogsaa kaldet den sidste Kraftlære, fordi man betragter de indvortes Forandringer, som de nærmeste Yttringer af de enkelte Naturkræfter; men dette maa helst gjørest til Gjenstand for en Undersøgelse ved Videnskabens Slutning.

Almindelig Naturlære er sem sagt það, sem við nú köllum eðlisfræði og efnafræði. Aflfræðina kallar Örsted ýmist Bevægelseslære eða mechanisk Fysik. Það eru fræðin um hluti undir áhrifum ytri krafta. Kraftlære eða Chemie, sem Örsted kallar einnig dynamisk Fysik, nær yfir það sem við nú köllum efnafræði, varmafræði, ljósfræði, rafstöðufræði, segulfræði, rafstraumsfræði (galvanisma), og rafsegulfræði. Samkvæmt Örsted eru þetta þær fræðigreinar, sem fjalla um innri krafta í efninu (virkende Egenskaber), og sá hluti náttúruspekinnar, sem er viðfangsefni kraftahyggjunnar. Þaðan er nafnið Kraftlære komið.

Áður hefur verið á það minnst, að í aðferðafræði sinni lagði Örsted megináherslu á tilraunir og heimspekilega skoðun náttúrunnar og forðaðist stærðfræðlega framsetningu eftir megni. Frumspekileg hugmyndafræði hans  kemur einna skýrast fram í bæklingi, sem hann gaf út árið 1811 undir nafninu Første Indledning til den almindelige Naturlære. Ritið ber undirtitilinn Et Indbydelsesskrivt til Forelæsninger over denne Videnskab og var ætlað bæði almenningi og stúdentum. Sennilega var það hugsað sem kynning og jafnvel auglýsing fyrir fyrirlestra hans um náttúruspeki.

Strax í upphafi var það ætlun Örsteds að skrifa kennslubók í þremur bindum undir heitinu Videnskaben om Naturens almindelige Love. Í fyrsta hlutanum, Videnskaben om Naturens almindelige Love - Første Bind, frá 1809 var aflfræðin tekin fyrir. Annar hlutinn, Kraftlære, skyldi fjalla um efnafræði og varmafræði og sá þriðji, Den höiere Kraftlære, átti að fjalla um stöðurafmagn, rafstraum og segulmagn. Þriðja bindið var aldrei gefið út, en  annað bindið kom loksins á prenti árið 2003. Um þá athyglisverðu sögu má lesa nánar hér:

Þetta mun í meginatriðum vera það námsefni í náttúruspeki, sem íslenskir stúdentar, þar á meðal Þorleifur Repp, Björn Gunnlaugsson, Baldvin Einarsson, Jónas Hallgrímsson, Benedikt Gröndal og fleiri  þurftu að læra fyrir annað lærdómspróf við Hafnarháskóla á dögum Örsteds.

Eins og áður sagði, þótti Örsted almennt vera framúrskarandi og heillandi fyrirlesari. Ekki voru þó allir íslenskir Hafnarstúdentar þeirrar skoðunar. Til dæmis skrifaði Benedikt Gröndal eftirfarandi palladóm um Örsted í sjálfsævisögu sinni, Dægradvöl (útg. frá 1965, bls. 135):

Örsted var lítill og pervisalegur, fínn og tilgerðarlegur; ekki fannst mér neitt við hann vísindalegt, og í reikningi og mathematik sögðu menn hann væri ónýtur; frægð hans er mest til komin af elektomagnetismus, sem þó eiginlega fannst af stúdent, sem sagði Örsted frá uppgötvuninni, en Örsted var háskólakennari og honum fundurinn eignaður.

Þessi ósanngjörnu ummæli, lituð af hinni vel þekktu öfund og minnimáttarkennd, sem þjakaði Benedikt alla ævi, hafa kætt margan Íslendinginn um dagana, enda falla þau vel að kímnigáfu landans. Það kemur þó úr hörðustu átt, þegar í þau er vitnað í annars ágætri bók, VFÍ í 100 ár: Saga Verkfræðingafélags Íslands, frá 2012. Þar eru þau í texta við mynd af Örsted á besta aldri (bls. 28). Að auki er fullyrt án tilvísunar: „það orð fór af [Örsted] að hann væri illviljaður Íslendingum“. Að öðru leyti er lítið sem ekkert fjallað um Örsted og afrek hans í ritinu, nema hvað þess er getið, hvar hann uppgötvaði frumefnið ál, fyrstur manna (bls. 30).

Daguerreo-ljósmynd af Örsted (með hárkollu) frá því um 1847, en þá varð hann sjötugur. Það var einmitt á þessum tíma, sem hann kenndi Benedikt Gröndal eðlisfræði. Þrjú ár voru þá liðin frá því hin harðvítuga árás Þorleifs Repps á Örsted hófst í dönskum dagblöðum (sjá nánar í næsta kafla).

Eins og þegar hefur komið fram, var Örsted einn helsti baráttumaðurinn fyrir vandaðri alþýðufræðslu í náttúruvísindum í Danmörku um sína daga. Þar lagði hann svo sannarlega sinn skerf af mörkum með erindum og blaðagreinum fyrir almenning. Þá var hann aðalhvatamaðurinn að stofnun Selskabet for Naturlærens Udbredelse (SNU) árið 1824, félags sem enn er starfandi.  Um viðhorf Örsteds á þessum málum má lesa í greininni Naturvidenskaben, betragtet som en af Grundbestanddelene i Menneskets Dannelse, sem hann skrifaði sama ár og SNU var stofnað. Þá grein má finna í 5. bindi greinasafns hans (bls. 131-142).

Örsted þótti frábær fyrirlesari og yfirleitt var húsfyllir, þegar hann hélt erindi. Jafnvel konur komu á fundina, sem þótti fáheyrt á þeim tíma. Hann talaði yfirleitt blaðalaust, sem var líka nýmæli í Danmörku og bauð ávallt upp á eins margar sýnitilraunir og mögulegt var.

Í heimsóknum sínum til Kaupmannahafnar notaði Magnús Stephensen ávallt tækifærið til að hlusta á opinbera fyrirlestra Örsteds.  Þetta kemur meðal annars fram í sjálfsævisögubroti hans frá því um 1830, en þar segist hann jafnan hafa kappkostað að sækja fyrirlestra náttúruspekinga um

þær mörgu og yfrið markverðu umbreytingar, sem fjöldi nýrra merkilegustu uppgötvana báðum megin aldamótanna og síðan gjörðu í náttúruspekinnar eldri lærdómum, hverjar hann [þ.e. Magnús] að sönnu með alúð ástundaði jafnótt að kynna sér, og þess vegna við sérhverja seinni veru sína í Kaupmannahöfn, sem lögmaður 1799-1800, sem jústitíarus og etatsráð 1807-8, 1815-16, og sem konferensráð 1825 og 1826, heyrði á fyrrnefndum fyrri árum 2 háskólans lærifeðra collegia privatissima, yfir physik og chymie hjá [...] Ørsted, og 2 collegia [...] Hornemanns yfir grasafræðina (Botanik) [...] Aftur 1815-16 heyrði hann kenningar sömu lærimeistara um hvorttveggja efni, og þar hjá [...] Smiths aðdáanlegu fyrirlestra yfir náttúru- og samblandsfræðinnar (Physiks og Chymies) miklu not og verkanir á samlífi manna, þeirra búnað, íþróttir, handiðnir, listir, heilsufar, útréttingar og stórvirkjauppáfinningar, út á hvað Ørsteds prívat-fyrirlestrar yfir samblandsfræðina (Chymie) þá einnig gengu [...] En 1825-26 á fyrirlestra Ørsteds [...] yfir nýjustu uppgötvanir í náttúruspeki og hennar framfarir.

Ekki er ólíklegt, að fleiri Íslendingar en Magnús hafi sótt alþýðlega fyrirlestra Örsteds, og þá fyrst og fremst þeir, sem búsettir voru í Kaupmannahöfn. Engar heimildir hef ég þó enn fundið um slíkt.

 

Naturlærens mechaniske Deel

Árið 1844 sendi Örsted frá sér kennslubókina Naturlærens mechaniske Deel.  Þar var um að ræða mikið endurbætta og nú myndskreytta útgáfu af kennslubók hans í aflfræði frá 1809. Í inngangsorðum höfundar kemur fram, að bókin var einkum ætluð nemendum við Háskólann, Fjöllistaskólann og lærða skóla í Danaveldi.

Forsíðan á kennslubók Örsteds í aflfræði frá 1844.

Eftir fróðlegan formála koma tveir inngangskaflar. Sá fyrri fjallar meðal annars um náttúrulögmálin, skilgreiningu Örsteds á hugtakinu Naturlære (náttúruspeki) og hvernig henni er skipt í undirgreinar. Í seinni innganginum fjallar hann um eiginleika efnisins, mótspyrnu þess gegn ytra áreiti, þyngd, samloðun og deilingu og síðan um skiptingu efnisins í fast efni, vökva og lofttegundir. Eins og við er að búast, ber mest á hinni rómantísku sýn Örsteds á náttúruspekina í þessum fyrstu köflum bókarinnar.

Að seinni ingangi loknum hefst hin eiginlega umfjöllun um aflfræðina: Hreyfingu hluta og lýsingu á henni, jafnvægi fastra hluta, þyngdarpunkt, einfaldar vélar (vogarstöngina, trissuna, hjól á ási, skáplanið, fleyginn og skrúfuna; sjá til samanburðar greinar Stefáns Björnssonar um Grunnmaskínur frá lokum átjándu aldar). Næst eru kyrrstæðir vökvar teknir fyrir ásamt ýmsum þar að lútandi tækjum og eftir það kemur svipuð umfjöllun um kyrrstæðar lofttegundir.

Næst kemur hin almenna hreyfi- og kraftfræði með mörgum sígildum atriðum og dæmum. Meðal annars er fjallað um hringhreyfingu, þyngdina og áhrif hennar á jörðu sem á himni, árekstra og margt fleira. Þessu næst er fjallað um streymandi efni (vökva og lofttegundir) og ýmsar hindranir gegn hreyfingu. Þá er rætt um fjaðureiginleika hluta, bylgjuhreyfingu í vökvum og lofttegundum og loks hljóð og heyrn. Aftast er svo viðauki um mál og vog.

Árið 1847 gaf Örsted út sérstakan Viðauka með leiðréttingum og nýju efni. Eftir dauða hans, 1851, tók nemandi hans og eftirmaður, C. Holten, við keflinu, uppfærði kennslubókina og gaf út 1853. Hann sá jafnframt um þriðju og síðustu útgáfuna árið 1859. Þess má einnig geta, að bókin kom í þýskri þýðingu árið 1852. Sjálfur gaf Holten svo út sína eigin kennslubók, Læren om Naturens almene Love, árið 1857. Hún var byggð á hugmyndafræði Örsteds og kom í einum átta útgáfum. Þessar bækur þeirra Örsteds og Holtens voru notaðar í dönskum skólum í áratugi.

Mynd: Lesbók Morgunblaðsins, 1. október 2005.

Oft gustaði um Örsted á langri ævi og hann átti nokkrum sinnum í opinberum ritdeilum við  þekkta menntamenn, bæði heima og erlendis. Deilurnar snerust fyrst og fremst um viðhorf deiluaðila til mikilværa málefna, jafnt á sviði raunvísinda sem hugvísinda, og voru nær undantekningarlaust málefnalegar.

Haustið 1844, skömmu eftir úgáfu Naturlærens mechaniske Deel, keyrði þó um þverbak. Harðorð gagrýni um bókina birtist í dagblaðinu Kjøbenhavnsposten undir dulnefninu ? (þeta). Þar var bent á ákveðna villu í kaflanum um hringhreyfingu og farið háðulegum orðum um Örsted og kennslu hans. Meðal annars er sagt, að villur í verkum hans hljóti óhjákvæmilega að valda því, að nemendum hans verði vísað frá erlendum háskólum, nema þeir hafi

i Forveien frigjort sig for den gale Lære, som blev [dem] bibragt ved Hr. Conferentsraadens Forelæsninger og Lærebøger.

Holten kom Örsted fljótlega til varnar i dagblaðinu Fædrelandet, en það stöðvaði ekki ?, sem hélt áfram harðvítugum árásum á meistarann í dagblöðum. Sumarið 1845 birti ? svo tvö opin bréf til háskólarektors, sem þá var D. F. Eschricht. Þar er því meðal annars haldið fram, að sannleikurinn og vísindin séu í hættu í Danaveldi vegna villukenninga Örsteds og undanfarin fjörutíu ár hafi akademísk æska landsins verið leidd á villigötur í nafni vísindanna. Einnig hótar höfundurinn því að semja bækling um málið á latínu og senda erlendum fræðimönnum, Örsted til háðungar. Eschricht svaraði fljótlega og birti jafnframt greinargerð norska náttúruspekingsins C. Hansteens um málið. Álit hans var vörn fyrir Örsted, eins og við var að búast.

Með útspili Háskólans virtist þessu leiðindamáli að mestu lokið. En síðsumars 1847 birtist loks grein frá Örsted í Fædrelandet þar sem tekið var á málum á eftirminnilegan hátt. Hann upplýsir lesendur um það, að ? sé enginn annar en „Hr. Translateur Repp“, það er Íslendingurinn Þorleifur Guðmundsson Repp, sem var vel þekktur menntamaður í Kaupmannahöfn á þeim tíma. Þetta hafi komið í ljós í hrokafullu og móðgandi bréfi frá Repp, sem Örsted birtir í greininni.

Meginefni bréfsins er sú krafa Repps, að Örsted hjápi sér til að hljóta doktorsgráðu frá skólanum í stað meistaragráðunnur, sem honum hafði verið neitað um á sínum tíma. Hann eigi þennan greiða skilið eftir alla hjálpina, sem Repp hafði veitt Örsted með því að benda á villurnar í kennslubókinni. Repp gefur Örsted svo viku frest til að svara og hefur jafnframt í hótunum við hann, ef óskin verði ekki uppfyllt. Fleira áhugavert er að finna í grein Örsteds, sem að sjálfsögðu neitaði að verða við þessum ósvífnu kröfum.

Í eftirfarandi grein minni er fjallað í smáatriðum um þetta sérkennilega mál, sem er vel þekkt í Danmörku en hefur, eftir því sem ég best veit, legið í þagnargildi hér heima þar til nýlega.  Grein Aðalgeirs segir hins vegar frá fræðimanninum Þorleifi Repp og hinni frægu, en misheppnuðu, meistaravörn hans árið 1826:

Þótt erfitt sé að afsaka hinar ofsafengnu árásir Repps, er ekki nema sanngjarnt að geta þess, að  hann hafði í meginatriðum rétt fyrir sér, hvað varðar nokkrar villur og ónákvæmni í kennslubók Örsteds. Eins og getið er um í grein minni frá 2002, vitnaði danski stærðfræðingurinn A. Steen til dæmis í fyrstu blaðagreinar Repps í gagnrýni sinni á stærðfræði- og eðlisfræðikennsluna við Fjöllistaskólann í tíð Örsteds.  Í þessu sambandi má jafnframt minna á, að kennslunni í eðlisfræði við Fjöllistaskólann og Háskólann var ekki breytt í nútímalegra horf fyrr en C. Christiansen, tók við af Holten sem prófessor við báða skólana árið 1886 (þótt Chrisiansen væri lærisveinn Holtens, hafði hann á námssárunum sótt einkatíma hjá hinum stórmerka, en nú nær óþekkta, danska eðlisfræð-ingi L. V. Lorenz).

 

Eðlisfræðikennslan í Reykjavíkurskóla  1846 - 1877

Eðlisfræði, eða náttúrufræði (Naturlære), eins og greinin var þá kölluð, var ein af þeim námsgreinum, sem kennd var við Reykjavíkurskóla frá upphafi, haustið 1846. Það var jafnframt í fyrsta sinn, sem eðlisfræði var formlega kennd í íslenskum skóla.

Árið 1877 er hér valið sem lokaár viðkomandi tímabils vegna þess, að þá um sumarið var sett ný reglugerð fyrir Reykjavíkurskóla. Hún hafði í för með sér afdrifaríkar afleiðingar fyrir kennsluna í stærðfræði og raungreinum, eins og nánar er sagt frá í eftirfarandi grein:

Frumkvöðullinn Björn Gunnlaugsson sá um eðlisfræðikennsluna frá byrjun og allt til ársins 1862, en þá lét hann af störfum við skólann. Fyrsta bókin, sem hann studdist við í kennslunni, var fyrrnefnt rit, Naturlærens mechaniske Deel, eftir læriföður hans frá Kaupmannahafnarárunum 1817-18, H. C. Örsted.

Mynd Sigurðar Guðmundssonar af fyrsta eðlisfræðikennara landsins, Birni Gunnlaugssyni, árið 1859. Björn var þá rúmlega sjötugur.

Bók Örsteds var kennd ein til 1852, en síðan ásamt öðrum bókum næsta aldarfjórðunginn. Fyrsta skólaárið komst Björn aftur á síðu 81 með nemendunum og árið eftir tókst hópnum að komast alla leið á síðu 155 og hafði þá lokið við að lesa tæpan helming bókarinnar á tveimur árum.  Lítið var um tækjabúnað í upphafi, en í skólaskýslum er þess þó getið, að frá og með 1848 hafi sumt verið útskýrt með tilraunum og verkfærum.

Útreikningar tengdir trissum, blökkum og talíum eru sígilt viðfangsefni í aflfræði og hafa glatt nemendur um aldir.  Myndin sýnir síðu úr Naturlærens mechaniske Deel.

Þess má geta, að á handritadeild Þjóðarbókhlöðu er að finna handritið Lbs. 218, 8vo með ýmsu efni eftir Björn. Þar á meðal eru margvíslegar athugasemdir við innihaldið í bók Örsteds, ásamt ýmsum viðbótum og útreikningum. Ég hef ekki skoðað þessar nótur í neinum smáatriðum og veit heldur ekki, hvort Björn hefur notað þær í kennslunni, eða aðeins verið að setja sig betur inn í efnið, sjálfum sér til fróðleiks og skemmtunar.

Á handritadeildinni er einnig að finna handritið ÍB 72 Fol, sem meðal annars hefur að geyma nótur Magnúsar Grímssonar (þess sem þýddi Eðlisfræði Fischers) yfir fyrirlestra Björns frá fyrstu árum eðlisfræðikennslunnar.

Fyrirsögnin á fyrirlestranótum Magnúsar Grímssonar yfir yfirferð Björns Gunnlaugssonar á eðlisfræði Örsteds. Magnús varð stúdent frá Reykjavíkurskóla 1848, svo handritið (ÍB 72 fol) er sennilega frá árunum 1846-48. Eins og sjá má, hefur þessi upphafssíða handritsins einnig verið notuð sem rissblað. Undir sama einkennisnúmeri má einnig finna ýmsar athugasemdir Björns um þýðinguna á Eðlisfræði Fischers.

Af nótum Magnúsar má ráða, að Björn hafi byrjað yfirferðina á ítarlegri umfjöllun um kraftahyggju. Þar gengur hann jafnvel skrefi lengra en Örsted í bókinni og ljóst er á umfjölluninni í handritinu, að Björn hefur tileinkað sér hugmyndafræði rómantísku náttúruspekinnar á námsárum sínum í Kaupmannahöfn.

Eins og Örsted, var Björn ósáttur við atómhyggju þeirra Newtons og Daltons, sem gerði ráð fyrir, að efnið væri samsett úr hörðum, örsmáum, ósamþjappanlegum og ódeilanlegum ögnum í tómarúmi. Í staðinn taldi Björn, í anda kraftahyggju þeirra  Boscovichs, Kants, Schellings og Örsteds, að efnið væri í raun ekki annað en samsafn „frumagna“ (Grunddele), sem mynduðust við stöðuga baráttu aðdráttarkrafta og fráhrindikrafta. Þessar frumagnir væru ávallt í snertingu hver við aðra og stærð þeirra ákvarðaðist af styrkleika kraftana hverju sinni. Þessu er ágætlega lýst á eftirfarandi mynd og meðfylgjandi texta úr handriti Magnúsar.

Á áttundu síðu í handriti Magnúsar að fyrirlestrum Björns (ÍB 72 fol) er þessi teikning. Hún tengist umfjöllun kennarans um 15. greinina í bók Örsteds og í textanum er sagt: „Hér eru sýndar tvær ósegjanlega litlar frumagnir, sem lýsa þensluaflinu eftir hugmynd dynamistanna [þ. e. kraftahyggjumanna]. Geislarnir frá miðdepli sýna hvernig öflin hrinda frá sér. Dynamistarnir segja að frumagnirnar, sem þeir álíta einungis öfl, myndi líkamann, en séu þó ei líkamir í sjálfu sér. Því fleiri sem frumagnirnar eru, því sterkari verður mótstaðan, og hún tálmar þensluaflinu að hrinda öllu út í loptið; því væri ekki mótstaðan, þá gæti engin líkami haft stað, því þensluaflið vill jafna út. Því þéttari sem frumagnirnar eru, því sterkara verður þensluaflið.“

Mun betri lýsingu á kraftahyggju Björns er að finna í hinu mikla ljóði hans, Njólu, en þó einkum í  skýringunum við 436. erindið á síðum 86-89 í frumútgáfunni frá 1842. Þar segir meðal annars:

[Svo] sýnist, sem allt hið þreifanlega sé innifalið í mótspyrnunni, heptri eða tempraðri upp á ýmislegan máta af samloðunaraflinu.

Til að gjöra sér skiljanlegt, hvernig mótspyrnan hagar sér, þá aðgæti maður, t.d. eina handfylli af mold. Kreisti maður hana í lófa sínum, þá spyrnir hún á móti, og það því fastar, sem fastar er kreist. Þessi kraptur geingur út frá moldinni á allar síður, eins og geislar frá sólu, og setur sig á móti þeim krapti, sem lófinn kreistir með, og sækir inn í moldina. Þar mæta því aflgeislar lófans aflgeislum moldarinnar. Sundri maður nú moldar handfyllina, og taki eitt einasta korn, og klípi það milli fingurgómanna, þá sýnir það alla sömu eiginleika og handfyllin áður, að aflgeislar þess spyrna einnig í allar áttir út frá því. Nú er kornið einnig samsett af óteljandi minni pörtum, út frá hverjum einnig aflgeislar gánga, og varna því, að korninu verði samanþrýst í óendanlega lítinn púnkt.

Nú er spurning hvort deiling þessi eða sundrun geti gengið endalaust eða ekki, ef mannleg handastjórn aldrei þryti. Gengi hún endalaust, þá gætu að sönnu harðir líkamir komið þar af, en stæltir líkamir gætu ekki framkomið, vegna þess að þá yrði ekki lát á neinu, nema þar sem brotnaði inn, hvar holur væru, en líkamirnir gætu ekki tekið sig aptur, eða þanið sig út, þegar hætt væri að kreista. Þess vegna má deilingin ekki gánga endalaust, heldur hlýtur maður að ímynda sér loksins aðgreinda púnkta, sem séu án allrar stærðar með svo litlum millibilum, að yfirgángi allan mannlegan rannsóknarkrapt. Frá hverjum þessara púnkta, sem raunar eru ekkert, heldur öldungis tómir, verða að gánga aflstraumar í allar áttir eins og geislar, og spyrna á móti aflgeislum hinna púnktanna. Hér er nú ekkert annað en andlegir kraptar, sem spyrna hver á móti öðrum, og er það almættið sjálft, er spyrnir á móti sjálfu sér.

Í greininni Björn Gunnlaugsson og náttúruspekin í Njólu má finna mun ýtarlegri umfjöllun um kraftahyggju átjándu- og nítjándu aldar, en þó sérstaklega um framsetningu Björns sjálfs (sjá bls. 55-73). Um atómhyggju og aðrar hugmyndir um innstu gerð og eðli efnisins, er hægt að lesa í eftirfarandi heimildum:

Þegar hin merka þýðing Magnúsar Grímssonar á Eðlisfræði Fischers kom út árið 1852, greip Björn Gunnlaugsson tækifærið og valdi hana strax sem kennslubók veturinn 1852-53. Lesnir voru kaflarnir um hljóð, segulmagn, rafmagn og loftsjónir, en í aflfræðinni var áfram stuðst við bók Örsteds. Þessar tvær bækur voru notaðar saman í nokkur ár.  -  Viðbót, 5. maí 2021: Eðlisfræði Fischers er nú komin á vefinn:

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.

Forsíðan á bókinni Naturlærens chemiske Deel í þýðingu C. L. Petersens. Hún var notuð ásamt bók Örsteds við Reykjavíkurskóla frá því um miðjan sjöunda áratuginn og fram til 1876.

Bók Petersens hét fullu nafni Naturlærens chemiske Deel, oversat efter Dr. Joh. Müllers Grundriss der Physik og Meteorologie og kom fyrst út 1851. Höfundurinn var áður-nefndur J. H. J. Müller og á þýsku hét bókin Grundriß der Physik und Meteorologie für Lyceen, Gymnasien, Gewerbe und Realschulen, so wie zum Selbstunterrichte. Hún kom út 1846 og var  stytt og einfölduð útgáfa á fyrrnefndum tveggja binda doðranti þeirra Pouillets og Müllers frá 1843.

Í blálokin á þessu tímabili var farið að nota kennslubókina  Læren om Naturens almindelige Love eftir C. Holten. Eins og áður er getið, var hann lærisveinn og eftirmaður Örsteds og undir sérlega sterkum áhrifum frá meistaranum.  Bókin mun hafa verið notuð á árunum 1876 til 1878.

Sem dæmi um áhrifin, sem Örsted hafði á hugmyndir lærisveina sinna um frumspekilegar undirstöður eðlisfræðinnar, má nefna, að í þriðju útgáfunni af bók Holtens frá 1865 segir um deilingu efnisins (bls. 3-4):

Ved en tilhørlig Kraftanvendelse kan Legemets Sammenhængskraft overvindes, og det kan altsaa deles. Delene kunne atter deles og saaledes videre , indtil de enkelte Dele bliver saa smaa, at de næsten blive umærkelige; men om denne Deling lader sig fortsætte í det Uendelige, eller om der i Materiens Væsen ligger Noget, som sætter en Grændse derfor, kan Erfaringen Intet lære os, og vi kunne derom kun danne os Gisninger med større eller mindre Sandsynlighed. Saameget  synes vist, at Legemerne bestaae af Dele saa smaa, at de hver for sig aldeles ikke kunne opfattes af Sandserne; saadanne Dele kalder man Molekuler eller materielle Punkter, men i de fleste  Tilfælde ville vi kalde dem Smaadele.

Holten forðast hér að nota orðið atóm og þótt hann tali um „Molekuler“, þá vísar orðalagið „materielle Punkter“ beint til kraftahyggjunar.

Í kaflanum um deilingu efnisins í kennslubók Fischers, er fjallað um atóm og mólikúl, bæði í þýsku frumútgáfunni frá 1843 (bls. 14-17) og dönsku þýðingunni frá 1844 (bls. 11-13). Hvorugt hugtakið kemur hins vegar fyrir í þýðingu Magnúsar Grímssonar á viðkomandi kafla. Þar segir (bls. 13-14):

Hlutan eða skiptíngu líkama köllum vér þann eiginlegleika, að honum verður skipt í parta. Vér getum brotið steininn, bútað járnið, limað dýrin, klofið hárið, flett trénu, rifið klæðið, skorið skinnið, o. s. frv. Það er með öðrum orðum, að vér getum skipt hverjum líkama í parta, og því smærri parta, sem honum verður skipt í, því smágjörfari köllum vér hann, og því nákvæmari er skiptingin. [...] En nú verður oss að spyrja, hvort skiptíng líkamanna eigi sér engin takmörk, engan enda. Þá er fyrst aðgætanda, að skiptíng er tvennskonar: stærðfræðisleg og aflfræðisleg. Hin fyrri á sér engin takmörk, því svo lengi sem maður getur hugsað sér líkama-rúm, svo lengi getur maður og hugsað sér því skipt í smærri parta. Hin aflfræðislega skiptíng er þar á móti takmörkuð við næmleika íþróttarinnar og eðli líkamanna.

Hér forðast Magnús greinilega að gefa atómhyggjunni undir fótinn og sennilegasta skýringin er sú, að hann var sjálfur kraftahyggjumaður. Til samanburðar má geta þess, að öll umfjöllun um innstu gerð efnisins í bókum Müllers er byggð á atómhyggju, enda hafði hann á sínum tíma samið doktorsritgerð undir leiðsögn hins merka þýska efnafræðings J. Liebigs.

 

Stjörnufræðikennslan til 1877

Þrátt fyrir að Björn Gunnlaugsson hafi byrjað að kenna við Bessastaðaskóla haustið 1822, var stjörnufræði aldrei kennd þar formlega. Hennar er heldur ekki getið í fyrstu skýrslum Reykjavíkurskóla og svo virðist sem kennsla í greininni hafi ekki hafist fyrr en 1853.

Fram að þeim tíma gátu áhugasamir skólapiltar að sjálfsögðu kynnt sér dönsk rit um stjörnufræði á eigin spýtur. Árið 1842 gafst þeim og öðrum landsmönnum hins vegar gullið tækifæri til að lesa um nýjungar í stjönufræði og heimsfræði á íslensku. Þá um vorið komu út tvö rit, sem öðlast hafa sérstakan sess í sögu alþýðufræðslu á Íslandi. Björn Gunnlaugsson sendi frá sér Njólu, heillandi ljóð um sköpunarverkið og tilgang þess frá sjónarhóli stjörnufræði, náttúruspeki, náttúruguðfræði og markhyggju (sjá nánar hér). Um svipað leyti kom út snilldarþýðing Jónasar Hallgrímssonar á verkinu Populært Foredrag over Astronomien undir heitinu Stjörnufræði, ljett og handa alþíðu.

Jónas Hallgrímsson, þýðandi Stjörnufræði Ursins.

Höfundur Stjörnufræðinnar, G. F. Ursin, var þekktur stærðfræðingur og stjörnufræðingur í Danmörku. Hann lauk öðru lærdómsprófi tveimur árum á undan Birni Gunnlaugssyni, hlaut gullmedalíu Háskólans í stærðfræði eins og Björn, og vann einnig við landmælingar hjá H. C. Schumacher. Hann lærði eðlisfræði hjá Örsted og var einn að þeim, sem kom að stofnun Fjöllistaskólans. Jafnframt var hann um skeið kennari við skólann. Ursin var og höfundur fyrstu kennslubókanna í stærðfræði (reikningi og rúmfræði), sem Björn kenndi í Reykjavíkurskóla og hafði reyndar áður kennt við Bessastaðaskóla.

Georg Frederik Ursin (1797-1849). Teikning eftir máverki C. Simonsens.

Hér er einnig ástæða til að nefna, að skömmu áður en Reykjavíkurskóli tók til starfa gaf Björn Gunnlaugsson út leiðbeiningar um stjörnuskoðun undir nafninu Leiðarvísir til að þekkja stjörnur (Fyrri parturinn,1845 ; Síðari parturinn, 1846). Verkið hefur eflaust reynst gagnlegt þeim skólapiltum og öðrum landsmönnum, sem höfðu sérstakan áhuga á fegurð stjörnuhiminsins.

Það er ekki fyrr en langt var liðið á tuttugustu öldina, sem skólaskýrslur geta um stjörnufræði sem sjálfstæða kennslugrein við Reykjavíkurskóla. Fram að þeim tíma virðist hún einungis hafa verið kennd sem hluti af öðrum greinum, einkum þó eðlisfræði (náttúrufræði) og stundum stærðfræði.

Fyrstu heimildir um stjörnufræðikennsluna er að finna í handritinu Lbs. 2010, 4to, sem inniheldur nótur yfir fyrirlestra Björns Gunnlaugssonar um himinhvelið og stjörnurnar frá vetrinum 1853-54. Nánari könnun á þessu handriti bíður betri tíma, en við fyrstu sýn virðist það eingöngu innihalda hið staðlaða námsefni í stjörnufræði á nítjándu öld.

Forsíðan á handriti Gunnlaugs P. Blöndals, síðar sýslumanns, yfir fyrirlestra Björns Gunnlaugssonar í stjörnufræði, kennsluárið 1853-54 (Lbs. 2010 4to). Í fyrirlestrunum vísar Björn sums staðar í eðlisfræði Örsteds, m.a. í grein 231, þar sem fjallað er um Keplerslögmálin þrjú.

Stjörnufræðin mun hafa verið kennd með fyrirlestrum næstu þrjú árin og það er ekki fyrr en haustið 1857, sem nemendur fengu fyrstu kennslubókina til lestrar. Þar var um að ræða Lærebog i Astronomien for Skoler eftir danska stærðfræðinginn og stjórnmálamanninn C. E. Mundt. Hún þótti í þyngra lagi og árið 1859 var því tekin upp styttri og einfaldari gerð, Grundtræk af Astronomien, eftir sama höfund. Sú bók var notuð til 1877.

Carl Emil Mundt (1802-1873).

Forsíður fyrstu kennslubókanna í stjörnufræði, sem notaðar voru við Reykjavíkurskóla. Höfundur þeirra beggja var Daninn Carl Emil Mundt. Frá 1857 til 1859 var stuðst við rit hans, Lærebog i Astronomien, en á tímabilinu 1859-77 var lesið eftir hann mun styttra og einfaldara yfirlit, Grundtræk af Astronomien.

Efnisyfirlit bókar Mundts, Grundtræk af Astronomien frá 1859. Þetta er að meira eða minna leyti hið staðlaða námsefni í stjörnufræði á nítjándu öld og langt fram eftir þeirri tuttugustu.

 

Kennslubækur í eðlisfræði, efnafræði og stjörnufræði við Reykjavíkurskóla 1877 - 1930

Eins og áður hefur komið fram, var verulega dregið úr kennslu í stærðfræði við Reykja-víkurskóla með reglugerðinni frá 1877 og hafði sú breyting bæði neikvæð og langvinn áhrif á raungreinakennsluna. Upphaf tímabilsins, sem hér er fjallað um, er því miðað við það ár.

Lokaárið 1930 er hins vegar valið af öðrum ástæðum. Þá var Menntaskólinn á Akureyri stofnaður og um svipað leyti tóku fyrstu stærðfræðideildarnemendur þeirra Ólafs Daníelssonar og Þorkels Þorkelssonar, sem lagt höfðu fyrir sig raunvísindi í háskóla, að koma heim frá námi. Þar á meðal voru þeir Sigurkarl Stefánsson stærðfræðingur, Steinþór Sigurðsson stjörnufræðingur og Trausti Einasson stjörnufræðingur. Einnig má segja, að í kringum 1930 hafi meirihluti Íslendinga verið búinn að frétta af hinum byltingakenndu nýjungum í raunvísindum, sem tengdust afstæðiskenningu og skammtafræði.

Hvað varðar eðlisfræðikennsluna í Reykjavíkurskóla á þessu tímabili má nefna, að haustið 1878 var byrjað að lesa bók Karls Schmidt, Mindre Lærebog i Fysik, sem mun hafa verið notuð allt til 1908. Kennsluárið 1906-07 var jafnframt stuðst við íslensku útgáfuna af annarri bók hans, Naturlærens Begyndelsesgrunde, sem Jón Þórarinsson fræðslumála-stjóri hafði þýtt og kallað Kennslubók í náttúrufræði handa alþýðuskólum.

Árið 1907 var byrjað að kenna bækur Th. Sundorphs (sjá  hér, bls. 24), Fysik for Mellemskolen I og II og Kemi for Mellemskolen, og voru þær notaðar til 1919, þegar lærdómsdeildinni var skipt í máladeild og stærðfræðideild. Eðlisfræði Sundorphs var kennd áfram í máladeildinni til 1930, en efnafræði hans aðeins til 1928 . Næstu tvö árin lásu nemendur í máladeild Ágrip af efnafræði eftir Bjarna Jósepsson efnaverkfræðing.

Í stærðfræðideildinni var notast við nýjar eðlisfræðibækur í rúm tíu ár, eða frá 1919 til 1930. Þær voru Mekanisk Fysik for Gymnasiet og Varmelære for Gymnasiet eftir Th. Sundorph og einnig Lærebog i Magnetisme og Elektricitet og Lærebog i Optik eftir F. Barmwater. Í efnafræði var lesin bók J. Petersens, Kemi for Gymnasiet, frá 1919 til 1928 og síðan Ágrip af efnafræði eftir Bjarna Jósepsson næstu tvö árin.

Í stjörnufræði var hætt að kenna bók Mundts haustið 1877, og næstu tuttugu árin var í staðinn lesin Kortfattet Lærebog i Astronomien til Skolebrug eftir G. S. Jørgensen. Eftir það var aftur skipt yfir í heldur þyngra lesefni, sem notað var til loka tímabilsins:

Laust fyrir aldamótin 1900 eignaðist Reykjavíkurskóli vandaðan linsusjónauka fyrir kennsluna í stjörnufræði. Ég fékk að kíkja í hann sem nemandi veturinn 1966-67 og notaði hann síðan öðru hverju sjálfur við kennslu í MR á árunum 1971-78.  -  Myndin er úr DV, tekin á sögusýningu í tilefni af 145 ára afmæli skólans (sjá einnig hér ).

 

Viðauki: Ýmsar fróðlegar heimildir

Hér eru taldar upp nokkrar ritsmíðar, þar sem meðal annars er fjallað um kennslu og alþýðufræðslu í raunvísindum á Íslandi fyrr á tímum (athugið að listinn er ekki tæmandi):

Viðbót 1 (21. desember 2019). Desemberhefti tímaritsins Kvant (nr. 4, 2019) fjallar að mestu um H. C. Örsted og verk hans. Tilefnið er, að næsta ár verða 200 ár liðin frá hinni merku uppgötvun á seguláhrifum rafstraums.

Viðbót 2 (7. janúar 2020). Trausti Jónsson veðurfræðingur sendi mér tölvuskeyti í gær þar sem hann benti mér á nokkuð, sem ég vissi ekki áður, þ.e. „að fyrstu árin sem Jón Þorsteinsson [landlæknir] athugaði veður hér í Reykjavík (frá 1820) stílaði hann öll bréf sem fylgdu með skýrslunum til Örsted - og sömuleiðis skýrslu sem hann gerði um ferð í Reykholtsdal þar sem hann kannaði hveri. [...] Mælingar Jóns voru á vegum Vísindafélagsins og hófust í ágúst 1820 - þá var Jón nýkominn frá Kaupmannahöfn og hefur örugglega hitt Örsted áður en hann fór heim - einmitt um þær mundir sem hann vann að rafsegultilraununum. Jón hafði notið sérstaks styrks til náttúrufræðináms og rakst ég á auglýsingu þar sem fjallað er um næstu styrkþega á eftir Jóni (1820). Ég legg með mynd af síðu úr Lovsamling for Island (8.bindi, s.144) þar sem styrksins er getið. Þar kemur fram að Gísli Brynjúlfsson hafði sótt efnafræðitíma hjá Örsted. Gísli var styrkþegi til 1823, en lauk það ár doktorsprófi í heimspeki (fyrir rúnarannsóknir). Hann gerðist einnig veðurathugunarmaður á vegum Vísindafélagsins, en á Hólmum í Reyðarfirði. Var varla byrjaður á því þegar hann drukknaði sviplega 1827.  Ég legg einnig með greinarstúf sem ég skrifaði ásamt Bjarna Guðráðssyni í tímaritið Borgfirðing fyrir nokkrum árum - þar koma dálítil skrif Jóns til Örsted lítillega við sögu.“

Í sögu danska Vísindafélagsins frá 1843 er getið um þessar mælingar. Þar kemur meðal annars fram, að það var ritari félagsins, H. C. Örsted, sem átti frumkvæðið að þessu veðurathuganaátaki, sem náði ekki aðeins til Íslands, heldur margra annarra staða í Danaveldi (sjá bls. 476-480). Það vekur sérstaka athygli, að ákvörðun um þetta verkefni var tekin í apríl 1820, sama mánuði og Örsted gerði sína frægu uppgötvun.

Birt í Eðlisfræði, Efnafræði, Nítjánda öldin, Stærðfræði, Stjörnufræði, Tuttugasta öldin