Magnús Stephensen og náttúrunnar yndislegu fræði

Posted on: 05/11/2017 by Einar H. Guðmundsson

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

Mynd af Magnúsi á kápu hinnar mjög svo fróðlegu ævisögu hans eftir Inga Sigurðsson sagnfræðing. Í 15. kafla er fjallað sérstaklega um þátt náttúruvísinda í lífi Magnúsar. Málverkið er frá 1826.

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

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

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

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

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

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

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

Íslenskur námsmaður í Höfn

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

Til vinstri er Christian G. Kratzenstein (1723-95) prófessor í læknisfræði og náttúrufræði (einkum eðlisfræði og efnafræði) við Hafnarháskóla. Hægra megin er Thomas Bugge (1740-1815) prófessor í stjörnufræði og stærðfræði.

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

Opna úr uppskrift Magnúsar af fyrirlestrum Thomasar Bugge í stjörnufræði árið 1783 (handrit: Lbs. 592, 4to). Lengst til hægri er teikning af jarðmiðjukenningu Ptólemaíosar. Efri myndin vinstra megin er af sólmiðjukenningu Kóperníkusar. Við þá neðri er gefið til kynna, að þar sé mynd af jarðmiðjukerfi Tychos Brahe. Svo er þó ekki; um er að ræða hugmynd, sem rekja má til Martíanusar Capella frá 5. öld. Rétta mynd af kerfi Brahes má sjá hér.

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

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

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

Ýmislegt um nöfn fræðigreina, Bugge, Kratzenstein og fleira

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

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

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

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

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

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

Áhrif Kratzensteins á Magnús Stephensen og aðra Íslendinga

Í kennslu Kratzensteins var í upphafi ekki aðeins fjallað um eðlisfræði og efnafræði samtímans, heldur einnig ýmis önnur náttúruvísindi. Þetta breyttist þó smám saman og áherslan á eðlisfræði og efnafræði fór stöðugt vaxandi. Fljótlega eftir komuna til Kaupmannhafnar gaf Kratzenstein út áhrifamikla kennsluók á latínu, Systema physicae experimentalis. Upp úr henni skrifaði hann síðar einfaldara yfirlitsrit á þýsku, Vorlesungen über die experimental Physik, sem kom í mörgum útgáfum á seinni hluta átjándu aldar og að lokum í danskri þýðingu árið 1791.

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

Til vinstri er núningsvél af Ramsden-gerð frá seinni hluta átjándu aldar. Með henni voru framleiddar rafhleðslur, meðal annars til þess að hlaða Leiden-krukkur, eins og þá sem sýnd er til hægri. Tæki af þessu tagi er að finna í safni Adams Hauch.

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

Forsíðan á handriti Magnúsar frá 1783 að fyirrhugaðri kennslubók hans í náttúrulærdómunum (Lbs. 560, 4to). Handritið er á dönsku þótt titillinn sé á latínu. Á íslensku hljóðar hann svo: Skipulegt ágrip af náttúrufræði, samið í Höfn eftir mikla yfirlegu og ástundun af Magnúsi Stephensen á háskólaárum hans. Þar afrituðu þeir Páll Hjálmarsson, síðar rektor á Hólum, og Gísli Jónsson Jakobssonar, síðar prestur í Noregi, þetta eintak eftir eiginhandriti hans meðan höfundur leiðbeindi þeim í náttúrufræði og stærðfræðilegum lærdómslistum fyrir annað lærdómspróf.

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

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

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

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

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

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

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

Hannes Finnsson (1739-1796)                                                    Sveinn Pálsson (1762-1840)

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

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

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

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

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

Um meteora

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

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

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

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

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

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

Tímamótaritgerð Magnúsar frá 1783 um lofthjúpsfyrirbæri (meteora).

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

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

Stjörnufræði

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

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

Ensk teikning af sólkerfinu frá 1798. Yst er braut Úranusar, sem fannst 1781. Þar stendur skrifað Georgian Planet. Ástæðan er sú að finnandinn, William Herschel, vildi kalla reikistjörnuna Georg, eftir vini sínum og styrkveitanda, Georgi III Englandskonungi. Ýmsir aðrir vildu kalla hana Herschel, en sem betur fer varð nafnið Úranus að lokum fyrir valinu fyrir tilstilli Johanns Bode.

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

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

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

Samblandsfræði

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

Járnvinnsla í Bærums Verk í Noregi undir lok átjándu aldar.

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

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

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

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

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

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

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

Skopmynd af enska efnafræðingnum Humphry Davy sýna áhrif hláturgass á opinberum fyrirlestri í London árið 1800. Í fyrsta hluta pistils síns segir Magnús, að „merkileg mjög [sé þessi] samblöndun lífs- og dauðalofts [...], sem ollað hafa nokkrum ferlegustu gleði og ólýsanlegri ánægjan, svo vart hafa ráðið sér; en þó þeir hafi hoppað upp og í frammi haft mestu gleðiláta umbrot, þó ekki orðið máttdregnir eftirá“.

Eldgos og umbyltingar

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

Skaftáreldar. Málverk eftir listamanninn Þránd Þórarinsson frá 2010.

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

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

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

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

Árið 1764 fannst risavaxin steingerð hauskúpa af útdauðu sjávardýri (mosasaurus) nálægt Maastricht í Hollandi, stað sem Magnús nefnir í seinni hluta pistilsins frá 1824 og segir að þar sé „fullt af steindum krókódílum og margbreyttum skriðkvikindum“.

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

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

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

Rafkrafturinn

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

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

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

Og á bls. 170 segir:

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

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

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

Urðarmáni eða hnattelding. „Prófessor Richmann í Pétursborg [sem var samstarfsmaður Kratzensteins þar] dó af þesskonar eldhnetti þann 6. ágúst 1753, er hann vildi vita hvort loftið væri rafkraftað í skrugguveðrum.“ Úr greininni Um meteora, bls. 174.

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

„Úti má hver sá óhætt vera, sem ber yfir sér regnskýlu (parapluye) af silki, ef upp af henni stendur annaðhvort engin stöng, eða hún sé vel hvesst að ofan, og þar líka málmslegin; eftst frá regnskýlunni, eða stönginni, ef hún er á, skal ganga lítil hlekkjafesti af látúni eða járni, sem sé svo löng, að hún dragst með jörðu, er maður ber yfir sér regnskýluna; eldingin hleypur þá efst á stöngina, og eftir festinni í jörð niður, án þess að granda hið minsta. Silkið er af náttúru sinni rafkraftað (idio-electricum) og því getur eldingin ekki í því kveikt. Með þessu móti getur regnskýlan undir eins verið skrugguskýla (para-foudres).“ Úr greininni Um meteora, bls. 175. Myndin er frá miðri 19. öld.

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

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

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

Og 1825 heldur hann áfram (bls. 74):

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

Mynd úr bæklingi Galvanis frá 1791 um rannsóknir hans á dýrarafmagni. Froskalappir koma þar mjög við sögu.

Volta sýnir Napóleon stólpa sinn árið 1801. Í Klausturpóstinum segir um voltastólpann árið 1825 (bls.75): „Galvans rafkraftur [rafstraumur] vekst og leiðist auðsjáanlegast, sé stólpi hlaðinn upp einn eða fleiri af þunnum sléttum, jafnstórum töflum af ólíkum málmum, einkum sinks eður prinsmálmi [látúni] og silfri gjörðum, eða kopar eða blýi, þá hitt skortir og málmar þessir æ lagðir í sömu röð, en töflurnar aðskildar jafnan með viðlíka stórum úr klæði eða samlímdum pappa öllum vel vættum í söltu vatni eða súrblöndu, áður en samhlaðnar verði; gefur stólpi sá, ef snertur er með votum höndum af söltu vatni eða súrblöndu efst og neðst við ólíkra málma töflur, eldneista, hristir og stingur í mann, og haldi hann á málmstöngum og snerti með þeim í einu upp og niður enda stólpans, hvar ólíkar málmtöflur eru fyrir, hristast handleggir hans upp að öxlum við flogin og verða ekki stöðvaðir. Haldi maður málmteini að öðrum enda stólpans og hinum við höfuð sér, en snerti hinn með votri hendi, bregður glampa fyrir augun, en súrum smekki á tungu manns.“

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

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

Mynd af hinni alræmdu tilraun Andrews Ure árið 1818. Um hana segir Magnús m.a. í Klausturpóstinum 1825 (bls. 76-77): „Sá náttúrufróði maður Ure í Skotlandi [reyndi] margvíslega Galvans rafkraft sterkan af 270 taflna pörum við mann hengdan fyrir 1 klukkustundu og fékk allur sá dauði þar við megnar rykkingar; annað hnéð varð með afli kreppt, en réttist við Galvans kraftar slögin með þvílíku afli, að sá sem hélt því krepptu fór því nær flatur; andarderáttur hófst á ný, en þungur; brjóst og kviður gengu út og inn; andlitið grettist sundur og saman; kroppurinn tók að fara á brölt, svo fjöldi nálægra varð skelkaður og ruddist út; yfir einn leið, aðrir urðu ærir, en sumir skellihlóu. Hendinni varð með afli harðkrepptri haldið, en við Galvans kraftar slagið réttist hún upp. Hjartans og lífæðar sláttinn vantaði, en allt virðist sanna, að rafkraftur örvar lífs merki öll og ræður fyrir verkunum vöðva kerfsins.“ Aðgerðir af þessu tagi munu hafa verið ein helsta ástæða þess að Mary Shelley samdi söguna um Frankenstein, sem kom út 1818. Var fyrirmyndin að honum kannski Kratzenstein?

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

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

Myndin sýnir endurgerða uppstillingu fyrir tilraun Ørsteds. Stoðirnar sitt hvoru megin halda uppi koparvírnum, sem fær straum frá rafhlöðunni (voltastólpanum) neðst á myndinni.  Áttavitinn undir vírnum mælir seguláhrif straumsins. Sjá nánar hér.

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

_

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

 

Birt í Átjánda öldin, Eðlisfræði, Efnafræði, Nítjánda öldin

Aflfræði í verkum Stefáns Björnssonar

Posted on: 18/10/2017 by Einar H. Guðmundsson

Í félagaskrá Hins (konunglega) íslenska lærdómslistafélags segir um Stefán Björnsson (1721-98) að hann sé „Matheseos et Antiqvitt patriæ Studiosus“ (lærður í stærðfræði og fornfræðum föðurlandsins). Hann sá um fyrstu fræðilegu útgáfuna á Rímbeglu 1780 og sama ár kom út bók hans, Ferhyrningafræði. Hvatinn að seinna verkinu var sennilega margra ára starf hans sem reiknimeistari (Kalkulator) við þríhyrningamælingar og kortagerð Hins konunglega danska vísindafélags. Á efri árum var hann um tíma styrkþegi sjóðs Árna Magnússonar og vann einnig fyrir hinn merka fræðimann P. F. Suhm, sem kostaði útgáfu Rímbeglu og eins latneska þýðingu Stefáns á Hervarar sögu og Heiðreks.

Þótt Stefán hafi dvalist mestan hluta starfsævinnar í Danmörku, voru tengsl hans við Ísland og Íslendinga alla tíð mjög sterk. Því er rétt að líta á hann og verk hans sem hluta af íslenskri vísindasögu, á svipaðan hátt og við gerum með samtímamann okkar, stærðfræðinginn Sigurð Helgason, og fleiri. Nánar má lesa um Stefán, ævi hans og störf, hér og hér (bls. 8-27). Í þessari færslu verður hins vegar fjallað um aflfræðina í verkum hans, að loknum stuttum inngangi um stærðfræðilegar lærdómslistir á átjándu öld.

Stærðfræðilegar lærdómslistir

Á upplýsingartímanum (og fyrr) voru hugtökin stærðfræði (mathematica) og stærðfræðingur (mathematicus) notuð í mun víðari merkingu en í dag.  Á íslensku hefur því skapast sú hefð að tala um stærðfræðilegar lærdómslistir, þegar stærðfræði þess tíma er til umræðu. Því væri nær að kalla Stefán stærðfræðilegan lærdóms(lista)mann en stærðfræðing.

Allt fram á síðasta fjórðung átjándu aldar var hinn frægi Christian Wolff mesti áhrifavaldur þýsk-dönsku upplýsingarinnar. Hann hafði til dæmis umtalsverð áhrif á Stefán, eins og svo marga aðra íslenska og danska upplýsingarmenn.

Christian Wolff (1679 -1754)

Á þessum tíma var hið mikla verk Wollfs um frumatriði stærðfræðilegra lærdómslista mikið notað í háskólum Norður-Evrópu, þar á meðal í Danmörku. Það varð einnig fyrirmynd margra kennslubóka fram eftir átjándu öldinni. Verkið kom í mörgum bindum og í mörgum útgáfum, fyrst á þýsku undir heitinu Die Anfangs-Gründe aller mathematischen Wissenschaften og síðan á latínu sem Elementa Matheseos Universae. Einnig kom út einfaldara yfirlit á þýsku, oftast kallað Auszug, sem stundum var notað til kennslu. Þar eru eftirfarandi greinar settar undir hatt stærðfræðilegra lærdómslista:

  1. Die Arithmetick.
  2. Die Geometrie.
  3. Die Trigonometrie.
  4. Die Mechanick.
  5. Die Hydrostatick.
  6. Die Aerometrie.
  7. Die Hydraulick.
  8. Die Optick.
  9. Die Catoptrick.
  10. Die Dioptrick.
  11. Die Perspectiv.
  12. Die Astronomie.
  13. Die Geographie.
  14. Die Chronologie.
  15. Die Gnomonick.
  16. Die Artillerie.
  17. Die Fortification.
  18. Die Baukunst.
  19. Die Algebra.

Flestar undirgreinarnar í þessari upptalningu falla undir blandaða stærðfræði (mathesis mixta), hugtak sem talsvert var notað á sautjándu og átjándu öld. Í dag eru margar þeirra sjálfstæðar fræðigreinar eða hluti af eðlisfræði (áður náttúruspeki), fræðigrein sem varð ekki til í nútímaskilningi fyrr en vel var liðið á nítjándu öldina. Seint á átjándu öld var hins vegar farið að tala um hagnýtta stærðfræði (mathesis applicata) í stað blandaðrar (sjá í þessu sambandi frábært erindi Björns Gunnlaugssonar um nytsemi mælifræðinnar (bls. 54-66)). Hagnýtt eða heimfærð stærðfræði tók svo smám saman verulegum breytingum, einkum þó á tuttugustu öld. 

Stefán Björnsson og aflfræðin

Sú náttúruspeki, sem Stefán lærði á sínum tíma, var fyrst og fremst byggð á hugmyndafræði Wolffs. Af tilvísunum í verkum hans má þó ráða, að hann hefur til viðbótar kynnt sér ýmis þekkt fræðirit síns tíma, til dæmis verk Newtons og náttúruspeki-kennslubók Willems 's Gravesande, fyrsta lærisveins Newtons á meginlandi Evrópu. Þá þekkti Stefán til sumra verka Eulers (a.m.k. Introductio in analysin infinitorum frá 1748) og hafði blaðað í vökvaaflfræði Daníels Bernoulli.

Helsta viðfangsefni flestra stærðfræðilegra lærdómsmanna á átjándu öld var aflfræði og má fyrst og fremst rekja þann áhuga til hins stórbrotna rits Newtons, Stærðfræðilögmál náttúruspekinnar. Þrátt fyrir að vera stundum forn í skapi, var Stefán einnig barn síns tíma og hreifst því eðlilega með, þegar nýlegar hugmyndir bárust til Kaupmannahafnar. Hér verður nú sagt frá verkum hans á sviði aflfræðinnar.

Dispútatía um þyngdarlögmál og halastjörnur

Stefán Björnson lauk prófi (baccalaureus philosophiae) frá heimspekideild Hafnarháskóla árið 1757, þá 36 ára (náttúruvísindadeild var ekki sett á laggirnar við skólann fyrr en 1850). Á árunum 1757 til 1760 dispúteraði hann fjórum sinnum og eru fyrirlestrarnir til á prenti. Þótt allir séu þeir áhugaverðir, verður aðeins einn þeirra, frá 1758, til umræðu hér.

Forsíðan á dispútatíu Stefáns frá 1758. Tengill á verkið allt er hér.

Á íslensku er titill dispútatíunnar Um verkan halastjarna sem ganga niður í reikistjörnukerfi vort. Framsetningin er í anda náttúruspeki frekar en stærðfræði, en greinilega kemur fram, að Stefán hefur verið vel að sér í aflfræði Newtons og vitnar meðal annars í verk hans. Fjallað er ítarlega um þyngdarlögmálið og því lýst, hvernig halastjörnur hreyfast vegna þyngdarhrifa frá sólinni. Jafnframt ræðir Stefán áhrif halastjarna á hreyfingu sólar og reikistjarna og einnig um sjávarföll af þeirra völdum. Öll umfjöllunin er byggð á náttúruspeki og heimsmynd Newtons.

Stefán Björnsson var fyrsti Íslendingurinn sem kynnti sér verk Newtons til nokkurrar hlítar. Ekki er ljóst hvort hann hefur orðið fyrir áhrifum frá hinum merka stærðfræðilega lærdómsmanni, Jens Kraft við  akademíuna í Sórey, sem fyrstur Dana lagði sig eftir verkum Newtons.  Aflfræði Newtons var hins vegar ekki kennd opinberlega við Hafnarháskóla fyrr en löngu síðar, þegar Thomas Bugge  kom til starfa við skólann árið 1777. Því fer ekki á milli mála, að með dispútatíum sínum var Stefán í hópi þeirra, sem fyrstir ræddu náttúruspeki Newtons opinberlega við Háskólann.

Aflfræði fyrir íslenska bændur

Sama ár og Stefán Börnsson varð sextugur kom út eftir hann fyrsta greinin af átta um aflfræði á íslensku. Greinarnar voru ætlaðar íslenskri alþýðu, einkum þó bændum, og birtust þær allar í Riti þess (konunglega) íslenska lærdómslistafélags á árunum 1781 til 1789. Stefán valdi að taka fyrir svokallaðar einfaldar vélar (machinis simplicibus) sem hann kaus að kalla grunnmaskínur á íslensku. Í vissum skilningi má segja, að hér sé um að ræða fyrstu íslensku kennslubókina í eðlisfræði.

Í formála að ritinu, þar sem fyrsta greinin birtist, segir ritstjórnin meðal annars (bls. iv-vi):

Um þær einföldustu grunnmaskínur, og sérílagi um vegstöngina hefur Stephán Biörnsson þarmeð byrjað á, að færa sinn ásetning í verk, (nefnilega:) að útlista smámsaman þá parta af hinni gjöranlegu mælingarfræði, sem eina mestu nytsemi veita í hvers manns daglegum athöfnum, en menn hafa þó eigi neitt haft prentað um hingað til á íslenska tungu. Þessu má þá vænta að framhaldið verði með tíðinni. Að nokkrum máske mun erfitt veita kunna, að skilja hitt og þetta til fulls í riti þessu, það má helst umkenna náttúrulegu efnisins ásigkomulagi; þó ætla menn, að slíkt muni eigi verða neinum til hindrunar, sem skilur nokkuð í matematískum reikningshætti, og veit sér til leiðarvísis að viðneyta þeirra útreikninga, auk fígúranna, sem leturgjörðin sjálf í sér hefur.

Forsíðan að fyrstu grein Stefáns um grunnmaskínur frá 1781.

Sjálfur kemst Stefán svo að orði í inngangi greinarinnar:

En þó að ólærðir menn hafi af náttúrunni nokkura þekking af þessum hræringar verkfærum, þá er hún eigi að síður mjög ófullkomin, og kann hún eigi altíð að færast í nyt; því menn kunna eigi að lagfæra þau, né gjöra nokkurn útreikning, og í einu orði að segja: hafa mjög ógreinilegt skyn á þeim. Virðist því bæði nauðsynlegt og nytsamlegt, að gefa bændum skírari ávísun um þessar fyrsu og einföldustu grunnmaskínur, svo að þeir hvarvetna kunni því betur að nýta þeirra brúkun.  […]

En verða kann, að bæði leikum og lærðum á Íslandi þyki hún [þ.e. greinin] eigi allauðskilin, hverju ég að sönnu eigi neita; en það veldur, að til að skilja hana fullkomnlega, útheimtast nokkrar grunnstæður úr geometria og þær fyrstu og einföldustu reglur úr algebra (eða stafareikningi) og trigonometria (eða þríhyrnings-reikningi), hvar um ég eða einhver annar kannski nokkuð skrifa mun framvegis. Því mundi best, að menn fyrst kynni sér þessar geómetrísku, algebraísku og trígónómetrísku grunn-reglur, og lesi síðan með athygli þessa hugvekju um vegstöngina og hinar, sem smámsaman fylgja munu um þær aðrar fyrstu og einföldu grunnmaskínur, verður þá allt vel skilið.

Í þessari fyrstu grein Stefáns um aflfræði eru lögð drög að jafnvægis-kunnáttunni (Statica; sem hann kallar einnig jafnvigtar-kunnáttu) og hræringar-kunnáttunni (Mechanica). Einnig er fjallað um vegstöngina (það er vogarstöngina) og notkun hennar. Í seinni greinum er svo rætt um hallanda (skáborð eða brekku), hjól, trissur, fleyga, skrúfur, skálavogir og reiðslur. Fyrir þá, sem áhuga hafa, má hér nálgast greinarnar sjálfar, ásamt tilheyrandi myndum:

(1) Um þær einföldustu grunnmaskínur, og fyrst um vegstöngina (1781): Texti. Myndir.

(2) Um jafnvigtina á hallandanum (Plano inclinato) (1784): Fyrri hluti. Myndir. Seinni hluti.

(3) Um jafnvigtina á vinduhjólinu (Rota v. axi in peritrochio);  Um Jafnvigtina á dráttarhjólinu (Trochlea, Tridsen);  Um Fleyginn (Cuneum, Kilen). (1785): Fyrri hluti. Myndir. Seinni hluti.

(4) Um Jafnvigtina á skrúfunni (Cochlea) (1987): Texti. Myndir.

(5) Um skálavigt, sem ogsvo kallast metaskálar, og met á þá gömlu íslensku. (1788): Texti. Myndir.

(6) Um reiðslur og pundara. (1789): Texti. Myndir.

Ef menn vilja kafa enn dýpra, má til samanburðar kanna umfjöllun um einfaldar vélar í tveimur bókum, sem Stefán Björnsson þekkti vel. Sú fyrri er annað bindið af verki Christians Wolff, Elementa Matheseos Universae (hér útgáfa frá 1746), sjá bls. 204-226. Hin síðari er fyrsta bindið af hinni vinsælu kennslubók Willems 's Gravesande, Physices elementa mathematica, experimentis confirmata: sive Introductio ad philosophiam Newtonianam (hér útgáfa frá 1725), sjá bls. 36-57.

Hvort er mikilvægara, skriðþungi eða hreyfiorka?

Með Stærðfræðilögmálum náttúruspekinnar frá 1687 hafði Newton lagt stærðfræðilegan grunn að þeirri fræðigrein, sem við nú köllum sígilda aflfræði og kennum í framhaldsskólum og háskólum. Það tók náttúruspekinga og aðra heimspekinga átjándu aldar hins vegar talsverðan tíma að melta aðferðafræði meistarans og leggja drög að þeirri hugmyndafræðilegu túlkun á aflfræðinni, sem nú er talin sjálfsögð. Langt fram eftir öldinni var því deilt um notkun orða og hugtaka og merkingu þeirra, nokkuð sem við eigum erfitt með að skilja í dag.

Frægasta deilan snerist um það, hvernig best væri að lýsa „magninu“, „aflinu“ eða „kraftinum“ sem fólgin væri í hreyfingu hluta. Newton og fylgismenn hans fylgdu í fótspor Descartes og völdu það hugtak, sem við í dag köllum skriðþunga. Heimspekingurinn Leibniz og hans menn voru því ekki sammála. Þeir töldu að hugtak, sem Leibniz kallaði „vis viva“ (lífskraft eða lífsafl) væri mun eðlilegra í þessu sambandi, en samkvæmt nútímaskilningi er það ekkert annað en tvöföld hreyfiorka. Um þetta efni var þrasað áratugum saman, eða þangað til það rann upp fyrir mönnum, að þrátt fyrir ólíka merkingu væru bæði hugtökin gagnleg.

G. W. Leibniz (1646-1716)                           I. Newton (1642-1727)

Árið 1793 hlaut Stefán Björnsson gullverðlaun Kaupmannahafnarháskóla í stærðfræði (þ.e. stærðfræðilegum lærdómslistum) fyrir ritgerð um áðurnefnda deilu þeirra Newtons og Leibniz. Ritgerðin mun löngu týnd, en verkefnið var þannig orðað:

Explicare virum mensuram Neutonianam & Leibnitzianam, & de celebri hac controversia verram dicere sententiam [Útskýrið kraftmælingu þeirra Newtons og Leibniz og fellið sannan dóm um hina víðfrægu þrætu].

Umsögn dómnefndar hljóðaði svo:

Den förste [Afhandling] með Devise: Honos alit artes [Virðing elur listir], har meget omstændeligen giennemgaaet Spörgsmaalet og grundigen besvaret samme, saa at denne Afhandling bör have Præmien; vi maatte allene anmærke, at om den skulle trykkest, da maatte nogle faa tilbageblevne Skriverfeil rettes, og det latinske Sprog paa nogle Steder forbedres. Priisafhandlingens Forfatter er Hr. Steffen Biörnsen, som i forrige Aar erholdt Accessit [hlaut viðurkenningu]: en Veteraner, som denne Kampplads vel egentligen ikke er bestemt for.

Síðasta setningin vísar til þess, að á þessum tíma var Stefán orðinn rúmlega sjötugur , en verðlaunasamkeppnin var fyrst og fremst  hugsuð fyrir unga stúdenta við Háskólann. Það verður þó ekki frá Stefáni tekið, að hann var fyrsti Íslendingurinn, sem hlaut þessi verðlaun (hinir eru Björn Gunnlaugsson 1818 og 1819, Ólafur Dan Daníelsson 1901 og Sigurður Helgason 1951).

Ritgerðir um ölduhreyfingu

Fyrstu þekktu tilraunina til að útskýra eiginleika bylgna er að finna hjá Newton í Stærðfræðilögmálum náttúruspekinnar (8. kafli í bók 2). Lærisveinar hans, þar á meðal 's Gravesande, fjölluðu um þessar vangaveltur í kennslubókum á fyrstu áratugum átjándu aldar, án þess þó að bæta neinu við. Daníel Bernoulli nálgaðist viðfangsefnið frá örlítið öðru sjónarhorni í bók sinni um vökvaaflfræði, Hydrodynamica, árið 1738 (kaflar 6 og 7), en það var ekki fyrr en Euler hafði lagt hönd á plóg í kringum 1760, sem Laplace (1776) og Lagrange (á níunda áratugnum) leiddu fyrstir út línulegu bylgjujöfnuna fyrir litlar sveiflur. Eftir það fengu fleiri áhuga á efninu og enn í dag er það talið verðugt viðfangsefni fræðimanna.

Í byrjun árs, 1768, efndi Vísindafélagið danska í fyrsta sinn til verðlaunasamkeppni, þar sem lærdómsmönnum var boðið að svara spurningum um ákveðin verkefni í stærðfræðilegum lærdómslistum.  Ef besta ritgerðin var talin nógu góð, hlaut hún verðlaunapening félagsins úr gulli. Árið 1791 fjallaði verkefnið um það „hvernig stærð og hraði hafaldnanna og breyting á ölduhæð þeirra er háð víðáttu og dýpi hafsins“. Ein ritgerð barst frá frönskum stjörnufræðingi, en hún þótti ekki nógu góð. Því var verkefnið lagt fyrir aftur árið 1793 og þá var Stefán Björnsson eini þátttakandinn. Hann hlaut verðlaunin ekki heldur. Árið 1794 var reynt í þriðja sinn. Nú bárust þrjár ritgerðir til félagsins, þar á meðal ein frá Stefáni, en hún var í raun aðeins endurbætt útgáfa fyrri ritgerðarinnar. Í þetta sinn gekk gullpeningurinn út og hann hlaut franski aðalsmaðurinn og lærdómsmaðurinn François de la Coudraye, sem um þær mundir var landflótta í Kaupmannahöfn.

Ritgerðir Stefáns eru varðveittar á bókasafni Vísindafélagsins í Kaupmannahöfn. Þær eru báðar handskrifaðar á latínu og innbundnar. Sú fyrri, frá 1793, er í 54 köflum og myndskreytt. Hin, frá 1795, er í 84 köflum og einnig fallega myndskreytt. Efnislega eru ritgerðirnar eins, en sú síðari er heldur ítarlegri og betur uppsett. Ég hef haft tækifæri til að renna augunum yfir þær báðar og mér sýnist að Stefán styðjist fyrst og fremst við hinar gömlu hugmyndir þeirra Newtons og Bernoulli, sem áður var minnst á. Til dæmis kemur á óvart að Euler er fjarverandi.  Fátt nýtt virðist því koma fram í ritgerðunum, enda var Stefán kominn á áttræðisaldur, þegar hann samdi þær. Hins vegar er ástæða til að benda sérstaklega á, að hann var eini Norðurlandabúinn sem reyndi við verkefnið, sem á þessum tíma taldist til óleystra grundvallarvandamála í aflfræði vökva.

Forsíðan á handskrifaðri ritgerð Stefáns, sem hann sendi Hinu konunglega danska vísindafélagi sumarið 1795. Á íslensku hljóðar titillinn svo: Ritgerð, þar sem útskýrt er og sýnt, hvernig ölduhæð og öldubreidd veltur á víddum vatna, sem vindur hrærir.

Myndirnar í handriti Stefáns frá 1795.

Birt í Átjánda öldin, Eðlisfræði, Stærðfræði

Í tilefni af sextíu ára afmæli NORDITA

Posted on: 10/10/2017 by Einar H. Guðmundsson

Í þessum mánuði eru liðin sextíu ár frá því Nordisk Institut for Teoretisk Atomfysik (NORDITA, nú oftast ritað Nordita) hóf starfsemi sína í Kaupmannahöfn. Íslendingar voru með strax frá upphafi, eins og nánar verður sagt frá hér á eftir. Eftir glæsilega fimmtíu ára dvöl í Kaupmannahöfn var stofnunin flutt til Stokkhólms, af ástæðum sem vikið verður að síðar. Þar starfar hún enn af fullum krafti. Í þessari færslu verður fyrst og fremst rætt um Kaupmannahafnarárin og íslensku aðildina, þótt minnst verði á Stokkhólmsárin rétt í lokin.

Aðdragandinn að stofnun Nordita og starfsemin í Kaupmannahöfn

Niels Bohr, fyrsti stjórnarformaður Nordita, fyrir framan Eðlisfræðistofnun Háskólans (UITF) á Blegdamsvej. Hún er nú við hann kennd og kölluð Niels Bohr Institutet (NBI). Myndin er tekin 1957, árið sem Nordita hóf starfsemi í húsakynnum UITF. Árið 1964 flutti Nordita svo inn í húsið, sem er lengst til vinstri á myndinni og var þar til 2006. Það hýsti áður  Stærðfræðistofnun Kaupmannahafnarháskóla. Konan á myndinni er óþekkt.

Norditahúsið  í Kaupmannahöfn (sjá kort), skömmu áður en stofnunin var flutt til Stokkhólms árið 2007.

Saga Nordita í Kaupmannahöfn hefur ekki enn verið skráð í heild sinni. Hér má þó finna nýlegt og stutt yfirlit. Þeim, sem vilja kynna sér atburðarásina í meiri smáatriðum, má til dæmis benda á ítarlega umfjöllun um aðdragandann, hér og hér. Jafnframt eru ýmsir áhugaverðir þættir úr 50 ára sögu stofnunarinnar í Kaupmannahöfn til umræðu í þessum greinum frá 1962, 1968, 1983, 1996 og 2008.

Skömmu eftir flutninginn til Stokkhólms árið 2007, mynduðu nokkrir velunnarar Nordita lítinn óformlegan hóp til að sjá til þess, að haldið yrði utan um sögu stofnunarinnar í Kaupmannahöfn. Þótt hægt hafi gengið, er þetta nú orðið að sérstöku verkefni innan skjalasafns Niels Bohr stofnunarinnar. Söguverkefninu stýrir Helle Kiilerich, en henni til aðstoðar eru Christopher Pethick (jafnan kallaður Chris), Ben Mottelson og undirritaður.

Eins og nafnið gefur til kynna hafa rannsóknarverkefni við Nordita frá upphafi verið á sviði kennilegrar eðlisfræði. Á íslensku var stofnunin í fyrstu kölluð Atómvísindastofnun Norðurlanda, en í byrjun tíunda áratugarins var nafninu breytt í Norrænu stofnunina í kennilegri eðlisfræði. Það gerðist samhliða breytingu á danska nafninu í Nordisk Institut for Teoretisk Fysik (skammstöfuninni (vörumerkinu) Nordita var þó ekki breytt).

Svona vinna kennilegir eðlisfræðingar, þegar þeir sitja ekki bognir yfir útreikningum eða fyrir framan tölvuskjá. Myndin er tekin á ráðstefnu hjá Nordita snemma á níunda áratugnum. Ég ber ekki kennsl á manninn lengst til vinstri, en næstur í röðinni er Matts Roos, þá kemur Cecillia Jarlskog og loks Finn Ravndal. Þessi þrjú hafa öll haft sterk tengsl við Nordita í gegnum tíðina.

Það væri óðs manns æði að reyna að lýsa þeim aragrúa verkefna sem unnið var að hjá Nordita í Kaupmannahöfn, lýsa starfseminni þar í heild, eða telja upp alla þá vísindamenn sem komu við sögu (sjá þó hið ágæta yfirlit efir Ben Mottelson og Chris Pethick, sem nær fram til ársins 1996).  Í þessari færslu mun ég því láta nægja að segja stuttlega frá persónulegri reynslu minni af Nordita og starfinu þar.

Ad astra

Kynni mín af Nordita hófust fyrir alvöru haustið 1975, þegar ég tók þátt í tveggja vikna norrænum skóla í stjarneðlisfræði, Astrophysics Novemberfest, sem prófessorarnir  Chris Pethick og Bengt Strömgren stóðu að í Kaupmannahöfn.  Þetta var aðeins hin fyrsta af ótalmörgum ráðstefnum, skólum og vinnubúðum, sem ég átti eftir að sækja á vegum Nordita næstu þrjá áratugina eða svo.

Þessar tvær vikur í nóvember 1975 höfðu vægast sagt afgerandi áhrif á líf mitt. Af samræðum við norrænu skólafélagana og alþjóðlegt kennaraliðið gerði ég mér í fyrsta sinn grein fyrir því, hversu stóran skerf Norðurlöndin höfðu lagt til stjarnvísinda í gegnum aldirnar. Jafnframt varð mér ljóst, hversu mikið starf var enn óunnið, ekki síst á Íslandi. Það var þá, sem ég ákvað að leggja fyrir mig stjarneðlisfræði og setti mér það markmið að stuðla að uppbyggingu stjarnvísinda á Íslandi.

Með góðum stuðningi þeirra Magnúsar Magnússonar prófessors við Háskóla Íslands og Leonards Parker, leiðbeinanda mínum í meistaranámi, komst ég að sem styrkþegi (d. stipendiat; e. fellow) í stjarneðlisfræði við Nordita haustið 1978. Það var gæfa mín, að yngsti prófessorinn á staðnum, Chris Pethick, bauð mér strax að vinna með sér og hið sama gerði þáverandi aðstoðarprófessor í stjarneðlisfræði, Richard Epstein. Ég var einnig svo heppinn, að áður en ég fór að vinna fyrir alvöru með þeim Chris og Richard, tókst mér að ljúka við verkefni um áhrif fiseinda á gerð nýfæddra nifteindastjarna í samvinnu við J. Robert Buchler, einn af gestum Nordita, og fá niðurstöðurnar gefnar út.

Magnús Magnússon og Chris Pethick í Kaupmannahöfn vorið eða sumarið 1981. Chris hefur skrifað greinar með fleiri íslenskum eðlisfræðingum en nokkur annar af prófessorum Nordita. Þessir meðhöfundar hans eru: Egill Egilsson, Einar H. Guðmundsson, Jakob Yngvason, Vésteinn Þórsson og Örnólfur E. Rögnvaldsson.

Vinstra megin má sjá Richard Epstein og Chris Pethick, helstu samstarfsmenn mína við Nordita á árunum í kringum 1980. Þeir sitja sitt hvoru megin við Bette, eiginkonu Richards, sem heldur á kornungu barni þeirra hjóna (Rebekah). Myndin til hægri er frá sumrinu 1982. Hún sýnir einn af gestum Nordita sitja sveittan yfir útreikningum á varmafræðilegum eiginleikum nifteindastjarna. Framar má sjá Höllu Kristínu Einarsdóttur, verðandi kvikmyndagerðarkonu, sinna öðrum áhugaverðum verkefnum.

Til gamans sýni ég hér mynd af fólkinu frá Nordita og NBI sem tók á móti mér, þegar ég byrjaði sem styrkþegi á Blegdamsvej 17, haustið 1978:

Myndina má stækka með því að smella hér.  Hún sýnir meirihluta starfsmanna og gesta Nordita og NBI haustið 1978.   Fólk tengt Nordita: Sitjandi í fremstu röð frá vinstri eru Alan Luther (prófessor) nr. 4, Bengt Strömgren (prófessor og fyrrverandi forstöðumaður) nr. 5,  Aage Winther (síðar stjórnarformaður) nr. 7, Ben Mottelson (prófessor og síðar forstöðumaður) nr. 9, Aage Bohr (forstöðumaður og fyrrum stjórnarformaður) nr. 11, Elsebeth Vinther (ritari) nr. 12 og Nils Robert Nilsson (skrifstofustjóri) nr. 17.  Standandi í 2. röð eru Inger Söndergaad (ritari) nr. 1, Grete Möller Nielsen (ritari) nr. 2, Einar H. Guðmundsson (styrkþegi og síðar fulltrúi Íslands í stjórn) nr. 6, J.R. Buchler (gestur) nr. 7, Richard Epstein (aðstoðarprófessor) nr. 8, Chris Pethick (prófessor og síðar forstöðumaður) nr. 9, Petter Minnhagen (styrkþegi og síðar stjórnarformaður og forstöðumaður) nr. 13, Bengt Friman (styrkþegi) nr. 14, Helle Kiilerich (ritari og síðar skrifstofustjóri) nr. 15 og Hanne Bergen (ritari) nr. 16. Í 3. röð er Vivian Clifford (ritari) lengst til hægri. Í 4. röð er Björn S. Nilsson (kerfisstjóri) nr. 15 frá vinstri. Í næst öftustu röðinni er Jon Leinaas (styrkþegi) nr. 14 og í þeirri öftustu Jörgen Randrup (styrkþegi) nr. 8 og Poul Hoyer (styrkþegi og síðar forstöðumaður) nr. 16.  Þeir, sem ekki hafa verið nafngreindir, tengjast flestir NBI með einum eða öðrum hætti, þar á meðal nokkrir fyrrverandi styrkþegar Nordita, t.d. Jens Bang nr. 4 frá hægri í 3. röð, Jörgen Kalckar nr. 3 frá vinstri í 4. röð og Niels Brene nr. 4 frá hægri í öftustu röð. Knútur Árnason, íslenskur nemi við NBI, stendur lengst til hægri í 4. röð. Nokkrir starfsmenn Nordita voru fjarverandi myndatökuna svo sem Gerry Brown (prófessor), Jim Hamilton (prófessor og síðar forstöðumaður), Paolo Di Vecchia (aðstoðarprófessor og síðar prófessor), Jussi Timonen (styrkþegi) og Claas  Fransson (styrkþegi).

Á næstu þremur árum vann ég að viðamiklu rannsóknarverkefni með þeim Chris og Richard um varmafræðilega eiginleika ósegulmagnaðra nifteindastjarna. Því lauk með nokkrum útgefnum greinum og doktorsritgerð, sem ég varði við Háskólann í Kaupmannahöfn haustið 1981.

Að þeim Chris og Richard frátöldum, voru það tveir af vísindamönnum Nordita sem höfðu hvað mest áhrif á viðhorf mín til vísinda og vísindarannsókna. Það voru þeir Gerry Brown og Ben Mottelson, báðir merkir eðlisfræðingar. Einnig eru ýmsir langtímagestir stofnunarinnar mér ógleymanlegir, svo sem Hans Bethe, Gordon Baym, David Schramm, Roger Blandford, Thomas Gold, Katsuhiko Sato,  Leon Mestel, Charles Alcock, Jesse Greenstein, Alan Lightman og Martin Rees.  Þá er skrifstofustjóri Nordita, Nils Robert Nilsson, mér mjög minnisstæður. Ég hef stundum sagt að styrkþegaárin þrjú á Nordita hafi verið bestu ár ævi minnar.

Eftir heimkomuna til Íslands haustið 1981 tóku við ýmis kennslustörf, en árið 1982 varð ég sérfræðingur við Raunvísindastofnun Háskólans. Samvinna við Norditamenn, einkum Chris, hélt þó áfram af fullum krafti næstu árin og tengdist aðallega rannsóknum á efni í gríðarlega sterku segulsviði, eins og því sem finna má í nifteindastjörnum. Eftir nokkur ár bættist Jakob Yngvason prófessor í rannsóknarhópinn og síðan smám saman stúdentarnir Örnólfur E. Rögnvaldsson, Aðalbjörn Þórólfsson, Kristinn Johnsen og Óskar Halldórsson Hólm. Þessu fylgdu tíðar heimsóknir til Nordita og eins heimsótti Chris okkur nokkrum sinnum.

Jakob Yngvason heldur fyrirlestur.

Jafnhliða þessum rannsóknum var ég að vinna að verkefnum í heimsfræði, meðal annars í samvinnu við fyrrverandi nemendur mína, Gunnlaug Björnsson og Örnólf E. Rögnvaldsson. Eins og ég, höfðu þeir báðir sterkar tengingar við Nordita, einkum þó Gunnlaugur.

Haustið 1996 fór ég einu sinni sem oftar í rannsóknarleyfi til Nordita og vorið 1997 starfaði ég þar sem gistiprófessor. Í október 1996 var orðið ljóst að Íslendingar myndu innan tíðar gerast þáttakendur í samstarfinu um Norræna stjörnusjónaukann (NOT) á La Palma, þótt enn ætti eftir að ganga frá mörgum formsatriðum. Ég hafði fljótlega samband við einn af styrkþegum Nordita á staðnum, Jens Hjorth,  sem síðar átti eftir að hafa mikil áhrif á þróun stjarnvísinda í Danmörku. Ég óskaði eftir aðstoð hans við að finna verðugt viðfangsefni til stjarnmælinga með NOT og hjálp við að semja ásættanlega umsókn til úthlutunarnefndar sjónaukans. Jens brást drengilega við og aðstoð hans reyndist ómetanleg. Þannig varð fyrsta íslenska umsóknin um rannsóknir (á þyngdarlinsum) með sjónaukanum til undir verndarvæng Nordita á Blegdamsvej. Hún var samþykkt og fyrstu íslensku mælingarnar með NOT urðu að veruleika í október 1997. Þess má einnig geta, að einn af þáverandi prófessorum Nordita, Bernard Pagel, var dyggur stuðningsmaður okkar Íslendinga í öllu því sem sneri að NOT-aðildinni.

Jens Hjorth á styrkþegaárum hans á Nordita.

Í lok febrúar 1997 bárust fréttir af því, að fundist hefðu glæður eftir  gammablossa. Þrátt fyrir, eða kannski einmitt vegna þess að hann var enn styrkþegi Nordita og án fastrar stöðu, tók Jens þá ákvörðun að hella sér út í rannsóknir á glæðum gammablossa. Eftir að hafa rætt við hann um mögulega þátttöku íslenskra stjarnvísindamanna í slíku verkefni, gekk ég á fund helsta gammablossasérfræðings Dana á þeim tíma, Holgers Pedersen. Ásamt Jens drógum við tveir upp áætlun um það, hvernig best væri að tryggja þátttöku Íslendinga á þessum nýja og spennandi vettvangi. Sú áætlun gekk eftir, eins og lesa má um hér. Frá og með þessum tíma hefur Jens Hjorth verið einn helsti samstarfsmaður íslenskra stjarnvísindamanna.

Þau atriði, sem ég hef rætt hér, sýna vel hversu mikinn stuðning stjarneðlisfræði á Íslandi hefur haft af aðild Íslands að Nordita og kynnum af einstaklingum sem þar hafa starfað til lengri eða skemmri tíma. Mönnum eins og Chris Pethick og Jens Hjorth. Óvíst er, hver staða greinarinnar væri á Íslandi í dag, ef Nordita hefði ekki komið þar við sögu.

Frá síðustu árum Nordita í Kaupmannahöfn

Eitt af því sem vísindamenn gleyma stundum að nefna, þegar minnst er á gamla tíma, er sá stuðningur sem þeir hafa notið í starfi sínu hjá riturum og öðru skrifstofufólki. Skrifstofa Nordita á Blegdamsvej var svo sannarlega hjartað í daglegum rekstri stofnunarinnar og án ritaranna hefði verið erfitt að lifa.  Ég hef orðið var við það í gegnum tíðina, að bæði starfsmenn og gestir, sem og makar þeirra, minnast skrifstofufólksins á Nordita með hlýju og þakklæti, jafnvel áratugum eftir dvölina þar.

Oft var glatt á hjalla á kaffistofunni á Blegdamsvej. Hér má sjá fjóra af riturum Nordita örfáum árum áður en starfsemin var lögð niður í Kaupmannahöfn. Frá vinstri eru Ellen Pedersen, Anna-Maria Rey, Helle Kiilerich skrifstofustjóri og Hanne Bergen.

Fundur í stjórn Nordita skömmu fyrir flutninginn til Stokkhólms. Þarna standa m.a. fulltrúi Íslands, Lárus Thorlacius (5. frá vinstri) og varamaður hans, Gunnlaugur Björnsson (lengst til hægri).

Ástæða þess að starfsemi Nordita lagðist af í Kaupmannahöfn var sú, að árið 2003 ákvað Norræna ráðherranefndin, sem frá upphafi hafði séð um fjármögnun Nordita, að gera örlagaríka breytingu. Fjárframlög ráðsins til allra norrænna stofnana yrðu helminguð í áföngum næstu fjögur árin. Norrænir háskólar og aðrir skyldu taka við keflinu og fjármagna það, sem uppá vantaði, til þess að stofnanirnar gætu haldið áfram því sem næst óbreyttri starfsemi. Eftir miklar umræður, meðal annars í öllum rannsóknarráðum Norðurlandanna, var endanlega ákveðið árið 2006, að Nordita yrði flutt til AlbaNova-svæðisins í Stokkhólmi og sett þar undir verndarvæng Konunglega Tækniháskólans (KTH) og Stokkhólmsháskóla (SU). Þessi ákvörðun mæltist illa fyrir meðal margra norrænna eðlisfræðinga, ekki síst í Danmörku, og varð meðal annars tilefni umræðu í fjölmiðlum (sjá t.d. hér). En ekki varð aftur snúið.

Íslenska aðildin að Nordita

Hinn 5. febrúar 1959 birtist eftirfarandi frétt á baksíðu Alþýðublaðsins:

Þetta mun vera fyrsta fréttin sem birtist opinberlega hér á landi um aðild Íslands að Nordita Á vef alþingis má svo finna ræður þeirra Benediks Gröndal og Gylfa Þ. Gíslasonar af þessu tilefni.

Þótt formleg samþykkt alþingis hafi fyrst legið fyrir í ársbyrjun 1959, höfðu Íslendingar átt fulla aðkomu að málinu, að minnsta kosti frá 1956. Í grein um tilurð Nordita segir Thorsten Gustafson meðal annars, að á undirbúningsfundi í Kaupmannahöfn í janúar 1956 hafi fulltrúi Íslands, Þorbjörn Sigurgeirsson, tekið fram að sameiginleg stofnun og skipulögð samvinna á þessu sviði væri Íslendingum ákaflega mikilvæg (bls. 12). Einnig getur Gustafson þess, að fjárlaganefnd Norðurlandaráðs, þar sem Emil Jónsson var fulltrúi Íslands, hafi lagt blessun sína yfir tillöguna um stofnun Nordita, sem ráðið samþykkti svo í febrúar 1957 (bl. 14).

Þegar Nordita tók til starfa í október 1957 varð Þorbjörn Sigurgeirsson fyrsti fulltrúi Íslands í stjórn stofnunarinnar.

Þorbjörn Sigurgeirsson árið 1973.

Til fróðleiks er hér listi yfir alla fulltrúa Íslands í stjórn Nordita á árunum 1957 til 2006:

Þorbjörn Sigurgeirsson (1957-72),  Magnús Magnússon (1972-89; formaður stjórnar 1984-89),  Sigfús J. Johnsen (varamaður 1984-89), Einar H. Guðmundsson (1990-92),  Jakob Yngvason (1990-95), Þórður Jónsson (1993-98),  Viðar Guðmundsson (1996-97 og 1999 -2001; varamaður 1998; formaður stjórnar 1999-2000),  Lárus Thorlacius (2002-06; varamaður 1999-2001),  Gunnlaugur Björnsson (varamaður 2002-06).

Fyrstu árin eftir stofnun Nordita virðist lítið sem ekkert hafa verið fjallað opinberlega um stofnunina hér á landi. Öðru hverju birtust þó í fjölmiðlum auglýsingar, svipaðar þeirri sem hér er sýnd:

Margir ungir íslenskir eðlisfræðingar nýttu sér tækifærið og á Kaupmannahafnarárum Nordita voru þar samtals ekki færri en 13 íslenskir styrkþegar (d. stipendiater; e. fellows). Hér er ekki rúm til að fjalla um feril þeirra allra og því verð ég að láta nægja þennan lista með nöfnum þeirra og árunum sem þeir voru í Kaupmannahöfn: 

Magnús Magnússon (1958-60),  Þorvaldur Búason (1965-67),  Þorsteinn Vilhjálmsson (1967-69),  Egill Egilsson (1973-75),  Einar H. Guðmundsson (1978-81),  Þórður Jónsson (1982-83 og 86-87),  Gunnlaugur Björnsson (1986-89),  Guðmundur I. Þorbergsson (1987-89),   Ragnheiður Guðmundsdóttir (1988-89),  Vésteinn Þórsson (1992-95),  Kristinn Johnsen (1999-2000),  Örnólfur E. Rögnvaldsson (1999 til vors 2001), Kristján R. Kristjánsson (2005 til ársloka 2006; fluttist með Nordita til Stokkhólms og var þar til jan. 2008).

Til viðbótar má nefna, að margir Íslendingar sátu í fagnefndum Nordita á þessu tímabili. Ýmsir íslenskir eðlisfræðingar hafa einnig dvalið sem gestir við stofnunina í lengri eða skemmri tíma og unnið að rannsóknum, eða sótt ráðstefnur og skóla. Með atbeina stofnunarinnar hafa jafnframt margir íslenskir eðlisfræðingar tekið þátt í norrænum samstarfsverkefnum á ýmsum sérsviðum eðlisfræðinnar.

Gestir og ráðstefnur á Íslandi

Haustið 1972 kom Christian Möller prófessor og fyrrum forstöðumaður Nordita í heimsókn til Íslands og hélt hér þrjá fyrirlestra á vegum stofnunarinnar:

Eftir því sem ég best veit, var þetta fyrsta heimsókn erlends fræðimanns til Íslands á vegum Nordita. Síðan þá hefur stofnuninn greitt götu margra annarra erlendra eðlisfræðinga sem hingað hafa komið, ýmist til að halda fyrirlestra eða stunda rannsóknir. Þar hefur bæði verið um að ræða starfsmenn Nordita og aðra erlenda gesti.

Einna mesta athygli vakti heimssókn prófessors Igors Novikov vorið 1994. Hann hélt hér fjölsóttan fyrirlestur um tímaferðalög og viðtal við hann birtist í Morgunblaðinu.

Igor Novikov í Reykjavík vorið 1994.

Nordita hefur einnig styrkt ýmsar ráðstefnur og vinnufundi hér á landi í gegnum tíðina. Í því sambandi má til dæmis nefna alþjóðlega ráðstefnu á Laugarvatni sumarið 1997, sem fjallaði um gasflæði umhverfis svarthol. Þar héldu um stjórnvölinn þeir Gunnlaugur Björnsson og Marek Abramowicz, fyrrum aðstoðarprófessor við Nordita.

Tveir af gestunum á Laugarvatnsráðstefnunni 1997, þeir Mitchel Begelman frá Boulder (til vinstri) og Andrew Fabian frá Cambridge (í miðjunni) sjást hér við Gullfoss í fylgd Gunnlaugs Björnssonar (lengst til hægri).

Önnur alþjóðleg ráðstefna, styrkt að hluta til af Nordita, var haldin á Akureyri haustið 1999. Hún fjallaði um strengjafræði og skammtarúmfræði og skipuleggjendur voru þeir Lárus Thorlacius, Þórður Jónsson og Paolo Di Vecchia frá Nordita.

Þórður Jónsson ræðir við bandaríska eðlisfræðinginn Leonard Susskind á Akureyri haustið 1999.

 

Örfá orð um Nordita í Stokkhólmi

Íslendingar héldu áfram fullri þátttöku í Nordita eftir flutninginn til Stokkhólms árið 2007.  Fjölmargar breytingar voru gerðar á stofnuninni á hinum nýja stað. Ein var sú, að í stað styrkþega (stipendiater eða fellows) var nú farið að tala um nýdoktora (postdocs). Eins og áður sagði fluttist nýdoktorinn, Kristján R. Kristjánsson, með stofnuninni til Stokkhólms og var þar til 2008.

Norditahúsið í Stokkhólmi (sjá kort).

Íslendingurinn Þórður Jónsson var stjórnarformaður frá 2007 til 2013 og Lárus Thorlacius forstöðumaður á árunum 2008 til 2014. Fulltrúi Íslands í stjórninni 2007 til 2010 var Einar H. Guðmundsson. Varamaður hans, Gunnlaugur Björnsson, tók svo við 2010 og sat til 2016, þegar  Valentia Giangreco M. Puletti tók við keflinu (hún hafði áður verið nýdoktor við stofnunina 2009-11). Varamaður Gunnlaugs var Ivan Shelykh, en varamaður Valentínu er Sigurður Örn Stefánsson (nýdoktor við Nordita 2010-12). Að lokum skal þess getið, að stjarneðlisfræðingurinn Guðlaugur Jóhannesson er nú norrænn aðstoðarprófessor við Nordita.

Lárus Thorlacius, forstöðumaður Nordita í Stokkhólmi, heldur ræðu við stjórnarkvöldverð vorið 2014.  Að baki vínglassins sést Gunnlaugur Björnsson, stjórnarfulltrúi Íslands, hlusta af athygli.

Stjórn Nordita í Stokkhólmi árið 2017. Valentina G. M. Puletti er fjórða frá vinstri og Sigurður Örn Stefánsson stendur lengst til hægri.

Frekari upplýsingar um hið nýja Nordita í Stokkhólmi er að finna á heimasíðu stofnunarinnar og í ágætis kynningarbæklingum frá árunum 2012 og 2015.

Birt í Eðlisfræði, Stjörnufræði, Tuttugasta öldin

Fyrsta prentaða ritgerðin um stjörnufræði eftir íslenskan höfund

Posted on: 02/10/2017 by Einar H. Guðmundsson

Um fastastjörnur og föruhnetti. Forsíðan á dispútatíu Gísla Þorlákssonar frá 1651. Tengill hér

Höfundur þessa verks var Hafnarstúdentinn Gísli Þorláksson (1631-1684),  sem síðar varð eftirmaður föðurs síns, Þorláks Súlasonar, í biskupsembætti á  Hólum. Ritgerðin er svokölluð dispútatía, stúdentafyrirlestur sem haldinn var við Háskólann í Kaupmannahöfn í ársbyrjun 1651.

Gísli Þorláksson Hólabiskup ásamt eiginkonu sinni Ragnheiði Jónsdóttur (til vinstri). Tvær fyrri eiginkonur hans, Gróa Þorleifsdóttir og Ingibjörg Benediktsdóttir eru einnig með á þessu málverki frá 1684.

 

Gísli Þorláksson í Kaupmannahöfn 1649-1652

Að loknu námi í Hólaskóla sigldi Gísli til Kaupmannahafnar haustið 1649. Með skipinu var einnig kennari hans frá Hólum, Runólfur Jónsson (1619-1654), sem var vel að sér í stærðfræðilegum lærdómslistum og hélt um skeið einskonar skóla í náttúruspeki (physica) fyrir háskólastúdenta í Kaupmannahöfn.

Gísli var skráður nemandi við Hafnarháskóla í desember 1649. Einkakennari hans  (praeceptor privatus) var Jörgen From (1605-1651), prófessor í stjörnufræði. Þar sem engin mynd mun vera til af From birti ég í staðinn mynd af forsíðu kennslubókar hans í reiknislist, sem annar nemandi hans,  Gísli Einarsson (1621-1688), fyrsti konungsskipaði kennarinn í stærðfræði og stjörnufræði á Íslandi, hefur líklega notað við kennslu í Skálholti (sjá meira hér).

Kennslubók Jörgens Froms í reikningslist frá 1649. Hér er  tengill á bókina.

Aðalnámsgrein Gísla Þorlákssonar við Háskólann var guðfræði, en hann virðist einnig hafa haft áhuga á stjörnufræði og náttúruspeki. Sennilega var þar um að ræða áhrif frá þeim Runólfi og From. Árið 1650 sótti Gísli, ásamt vini sínum Willum Worm  (1633-1704), skóla í náttúruspeki hjá Jens Jensen Bircherod (1623-1686). Það bendir væntanlega til þess að Runólfur hafi ekki haldið sinn skóla það árið.

Jens Jensen Bircherod, prófessor við Hafnarháskóla frá 1661.

Við skólalok dispúteruðu ýmsir nemendur Bircherods, þar á meðal þeir Worm og Gísli.  Eins og áður hefur komið fram hélt Gísli sinn fyrirlestur, De stellis fixis et errantibus,  í byrjun árs 1651 og gaf hann út á prenti. Hér verður að lokum fjallað um nokkur valin atriði í þessari  ágætu ritgerð, en mun ítarlegri umfjöllun höfundar þessarar færslu má finna í grein frá 2006 (bls. 11-14; þar er einnig sagt frá Runólfi Jónssyni (bls. 10-11).

De stellis fixis et errantibus

Dispútatía Gísla er elsta prentaða verkið um stjörnufræði og náttúruspeki eftir íslenskan höfund. Það eitt gefur verkinu mikilvægt menningarsögulegt gildi. Að auki veitir það fróðlegar upplýsingar um háskólanámsefnið í stjörnufræði og náttúruspeki í Kaupmannahöfn um miðja sautjándu öld.

Samkvæmt venju þessa tímabils var titill dispútatíunnar æði langur. Íslensk þýðing gæti hljóðað svo:

Áttundi fyrirlestur Náttúruspekiskólans um fastastjörnur og föruhnetti, sem höfundur og verjandi, Íslendingurinn Gísli Þorláksson, með hjálp Guðs hins þrisvar besta og mesta og samþykki hins virðulega Háskólaráðs, lagði fram hyggnum heimspekingum til friðsamlegrar umræðu undir forsæti Jens Jensens Bircherod, 29. janúar árið 1651 frá kl. eitt eftir hádegi í neðri fyrirlestrarsalnum.   —   Kaupmannahöfn í prentsmiðju Melchiors Martzan, háskólaprentara.

Ritgerðin er níu síður í fjórðungsbroti, skipt í 32 smákafla eða staðhæfingar (thesis). Í köflum 2 til 24 er rætt all ítarlega um stjörnufræði og heimsmyndina og virðist framsetningin taka talsvert mið af bók  Caspars Bartholin (1585-1629), Systema physicum. Áherslur eru þó víða aðrar og sennilegt er, að Gísli hafi einnig haft til hliðsjónar höfuðrit Longomontanusar (1562-1647), Astronomia Danica, þótt hvergi fari hann í tæknileg smáatriði.

Umfjöllun Gísla um stjörnufræði í þessum hluta ritgerðarinnar er óvenju skýr og hnitmiðuð og að mestu laus við stjörnuspeki. Hið sama er ekki hægt að segja um síðustu átta kaflana (25-32), sem fjalla um föruhnettina sjö og mátt þeirra. Frásögnin þar er fyrst og fremst af stjörnuspekilegum toga með sterku ívafi frá stjörnutengdri læknislist samtímans. Í þessum hluta styðst Gísli mjög við ritið Ars magna lucis et umbræ (Um hina miklu list ljóss og skugga) eftir fjölfræðinginn Athanasius Kircher (1602-1680) og virðist umfjöllunin að mestu tekin beint úr bók hans.

Í fyrstu köflunum er það hin viðtekna heimsmynd í Danmörku á þessum tíma, jarðmiðjukenning  Tychos Brahe (1546-1601), sem liggur til grundvallar umræðunni.

Hugmynd Brahes um byggingu heimsins, sem birt var á prenti 1588: Jörðin er í miðju heimsins. Um hana snúast tunglið, sólin og fastastjörnuhvelið. Föruhnettirnir Merkúríus, Venus, Mars, Júpíter og Satúrnus snúast hins vegar um sólina og fylgja henni á braut hennar um jörðina.

Í fimmta kafla minnist Gísli þó á Principia philosophiae, bók Descartes (1596-1650) frá 1644 og ræðir stuttlega um hvirflakenningu hans. Sú umfjöllun er sérlega athyglisverð í ljósi þess að þetta mun hafa verið í fyrsta skipti, sem hvirflar Descartes voru ræddir á prenti í Danaveldi.

Á þessum tíma voru flestir, ef ekki allir, lærdómsmenn í Danaveldi komnir á þá skoðun að jörðin snerist um möndul sinn, eins og Kóperníkus (1473-1543) hafði haldið fram. (Hins vegar töldu þeir, gagnstætt honum, að það væri sólin sem gengi í kringum jörðina en ekki öfugt.) Gísli tekur skemmtilega á þessu í ritgerðinni og sýnir fram á, að ef fastastjörnuhvelið snýst eina umferð á sólarhring um grafkyrra jörð, hlýtur hraði fastastjarnanna að vera um 23,4 milljónir km á sekúndu. Þetta finnst Gísla afar ólíklegt og segir: „En það virðist ekki samræmast náttúrunni, að nokkur hlutur geti á andartaki farið [slíka vegalengd], því það er næstum óendanlegt í endanlegu.“

Gísli gerir röð föruhnattanna séð frá jörðinni að umtalsefni og getur þess, að ýmsir hafi orðið til að stinga upp á annarri röð en þeirri, sem fólgin er í hinni hefðbundnu jarðmiðjukenningu fornaldar. Enginn hafi þó „snúið kerfi Ptólemaíosar (100-170) eins rækilega við og hinn nafntogaði Kóperníkus [sem] fylgdi í öllu þeirri röð sem Aristarkos frá Samos (310-230 f.Kr.) hélt fram 400 árum fyrir daga Ptólemaíosar og setti sólina hreyfingarlausa í miðju heimsins“ með reikistjörnurnar í þessari röð: Merkúríus, Venus, jörðin með tungli sínu, Mars, Júpíter og Satúrnus. „Með þessari kenningu gerði Kóperníkus snilldarlega grein fyrir fyrirbærum himinsins. Það olli því, að á sinni samtíð og næstu mannsöldrum fékk hann, og á sér enn, fjölmarga og málsmetandi fylgismenn.“

Sólmiðjukenning Kóperníkusar

Gísli lýsir jafnframt jarðmiðjukerfi Tychos Brahe og tekur sérstaklega fram að hann hafi haft „miðpunktana fyrir hreyfingar himintungla tvo, sólina fyrir reikistjörnur, en jörðina fyrir sól, tungl og fastastjörnur.“ Hann getur um þá gagnrýni talsmanna sólmiðjukenningarinnar að hvorki Ptólemaíos né Brahe „hafi stutt það traustum rökum að jörðin sé í miðju alheimsins. En óbilgirni þeirra dylst engum, því sjálfir hafa þeir enn ekki sýnt óyggjandi fram á, að velja eigi sólinni stað í miðju heimsins. Hvers vegna heimta þeir svo af öðrum það sem þeir geta ekki sjálfir afrekað.“ Þá getur Gísli um þá fullyrðingu sólmiðjumanna að það sé í misræmi við náttúruna, að heimurinn hafi tvær miðjur eins og í kenningu Brahes. Þar telur hann þá „vega sig með eigin sverði“ vegna þess að heimur sólmiðjukenningarinnar hafi að minnsta kosti tvær miðjur: Reikistjörnurnar gangi um sólina og tunglið um jörðina. Og hvað með fylgihnetti Júpíters sem virðast ganga um hann?

Lengra hættir Gísli sér ekki í umræðunni um heimskerfin. Þó má segja að hann lýsi óbeinum stuðningi við jarðmiðjukenningu Brahes. Til dæmis telur hann niðurstöður stjörnumeistarans fyrir fjarlægðir í himingeimnum styðjast við nákvæmustu athuganirnar.

Dispútatía Gísla Þorlákssonar er vandað yfirlit yfir þá stjörnufræði, sem virðist hafa verið kennd byrjendum við Hafnarháskóla á miðri sautjándu öld. Að auki er þar að finna stutta kynningu á hinni þá nýju hvirflakenningu Descartes. Heimsmynd Gísla er að verulegu leyti byggð á hugmyndum Tychos Brahe og lærisveina hans í Danmörku og ljóst er af framsetningunni, að sólmiðjukenningin hefur ekki enn náð að festa rætur þar í landi. Tónninn í garð Kóperníkusar er þó mun mildari en í mörgum eldri verkum danskra höfunda um svipað efni, til dæmis í Systema physicum eftir Caspar Bartholin.

Birt í Eðlisfræði, Sautjánda öldin, Stjörnufræði

Á aldarafmæli Þorbjörns Sigurgeirssonar

Posted on: 29/09/2017 by Einar H. Guðmundsson

Hinn 19. júní síðastliðinn voru liðin 100 ár frá fæðingu Þorbjörns Sigurgeirssonar prófessors (1917-1988). Þessi örlítið síðbúna færsla er helguð minningu þessa merka eðlisfræðings og brautryðjanda í raunvísindum á Íslandi.

Stutt kynni mín af Þorbirni hófust haustið 1967, þegar ég sótt byrjendanámskeið hans í eðlisfræði  við Háskóla Íslands. Kennslubókin var hið þekkta verk Physics eftir Resnick og Halliday. Mér er sérstaklega minnisstætt vingjarnlegt viðmót kennarans og gífurleg þekking hans á efninu.

Svona man ég eftir Þorbirni þegar hann kenndi mér eðlisfræði við HÍ haustð 1967.

Þegar líða tók á misserið sótti ég í mig kjark til að falast eftir vinnu hjá Þorbirni. Hann tók erindinu af ljúfmennsku og í ársbyrjun 1968 var ég sem aðstoðarmaður Þorbjörns farinn að mæla segulsvið í bergsýnum  í lokuðu herbergi á Raunvísindastofnun. Hér verður verkefninu ekki lýst nánar, en lesa má um bakgrunn þess í grein eftir Leó Kristjánsson í bókinni Í hlutarins eðli (meira um þá bók síðar).

Helmholtz-spólur eru burðarásinn í þessu tæki við Háskólann í Bergen. Tækið er notað sem afsegulmögnunar- og segulmælibúnaður fyrir bergsýni.  Það líkist í meginatriðum tækinu sem ég notaði til mælinga fyrir Þorbjörn á Raunvísindastofnun fyrstu átta mánuði ársins 1968.

Eftir að ég hafði verið innilokaður við bergsýnismælingar um skeið, bauð Þorbörn mér að aðstoða sig við flugsegulmælingar, sem þá áttu hug hans allan. Hlutverk mitt var fyrst og fremst að sitja við hlið hans í vélinni með kort yfir fluglínur í fanginu og gæta þess að vélin villtist ekki af réttri leið. Segulmælingatækið Flugmóði hékk neðan úr vélinni og mælingarnar voru skráðar á margra rása segulband í aftursætinu. Þar réði oftast ríkjum Þorvaldur Búason eðlisfræðingur. Þó kom það fyrir að hann var fjarverandi og í eitt slíkt skipti bilaði segulbandið í miðjum mælingum. Skipti þá engum togum að Þorbjörn sneri sér við í sætinu til að gera við tækið og sagði mér að taka við stjórn flugvélarinnar. Næstu mínúturnar líða mér seint úr minni, enda var þetta í fyrsta og eina sinn sem ég hef stjórnað flugvél. Allt fór þó vel að lokum.     -     (Leó Kristjánsson hefur gert flugsegulmælingum Þorbjörns og niðurstöðum góð skil í bókinni Í hlutarins eðli. Sjá einnig hér.)

Þorbjörn að undirbúa segulmælingaflug árið 1969 um svipað leyti og og ég flaug með honum sem aðstoðarmaður og navigator. Fyrir aftan Þorbjörn liggur segulsviðsmælirinn Flugmóði.  Hann var látinn hanga neðan úr vélinni í löngum kapli meðan á mælingum stóð.  Mynd: Leó Kristjánsson.

Haustið 1968 fór ég til útlanda til frekara háskólanáms. Árin 1969 og 70 vann ég sem sumarstúdent á Raunvísindastofnun, meðal annars hjá Þorbirni. Leiðir okkar lágu svo ekki aftur saman fyrr en ég hóf störf sem sérfræðingur í stjarneðlisfræði við Raunvísinda- stofnun haustið 1982. Mér hlýnar enn um hjartarætur, þegar ég hugsa til þess hversu vel hann tók á móti mér á þeim þáttaskilum í lífi mínu. Við áttum mjög góð samskipti næstu árin, en þeim lauk þó allt of snemma, því Þorbjörn lést af völdum hjartabilunar 24. mars 1988.

Þorbjörn í júlí 1983, um það bil ári eftir að ég hóf störf sem stjarneðlisfræðingur við Raunvísindastofnun. Mynd: Richard S. Williams, Jr.

Viðbót, 14. maí 2021: Ég gleymdi að geta þess, að Þorbjörn var prófdómari hjá mér við stúdentspróf í eðlisfræði við MR vorið 1972. Þetta rifjaðist upp fyrir mér, þegar ég rakst nýlega á eftirfarandi mynd á fésbókinni. Hún sýnir nemendur í 6. bekk X ásamt helstu kennurum sínum vorið 1949.

6. bekkur X vorið 1949. Kennararnir sitja í fremstu röð. Frá vinstri: Björn Bjarnason stærðfræðingur, Sigurkarl Stefánsson stærðfræðingur, Pálmi Hannesson náttúrufræðingur, Guðmundur Arnlaugsson stærðfræðingur og Þorbjörn Sigurgeirsson eðlisfræðingur. Meðal stúdenta standa efst frá vinstri Guðmundur Pálmason (síðar jarðeðlisfræðingur), Steingrímur Baldursson (síðar efnafræðingur og prófessor) og Leifur Hannersson (síðar verkfræðingur og prófessor). Margrét Guðnadóttir (síðar læknir, veirufræðingur og prófessor) stendur að baki Þorbjörns.

Ýmis verk um Þorbjörn Sigurgeirsson, persónu hans og  vísindastörf

Gott yfirlit yfir fyrstu árin á vísindaferli Þorbjörns er að finna í grein eftir Steindór J. Erlingsson vísindasagnfræðing sem birtist fyrir ári síðan:

Veirur, kjarnorka og eðlisvísindi á Íslandi

Um þessar mundir vinnur Steindór að frekari rannsóknum á ævi Þorbjörns og þróun raunvísinda á Íslandi á tuttugustu öld.

Þorstein Vilhjálmsson eðlisfræðingur ritaði nýlega ágæta yfirlitsgrein um Þorbjörn fyrir Vísindavefinn.

Góðar upplýsingar um störf Þorbjörns í þágu vísindanna og háskólans  er að finna í bókinni Í hlutarins eðli: Afmælisrit til heiðurs Þorbirni Sigurgeirssyni prófessor. Ritstjóri Þorsteinn I. Sigfússon. Reykjavík 1987.

Þessari færslu lýkur með tilvitnunum í greinar fjögurra samstarfsmanna Þorbjörns um líf hans og störf. (Greinarnar sjálfar eru mun ítarlegri og þær birtast, ef  smellt er á tenglana):

(1)  Árið 1989 komst Páll  Theodórsson eðlisfræðingur  svo að orði um Þorbjörn í grein í Andvara (bls. 58-61):

Þorbjörn Sigurgeirsson var grannur maður en sterkbyggður, meðalmaður á hæð. Hann var rammur að afli, seigur og þolinmóður. Andlit hans og allt hans fas var sem í fullu samræmi við skapgerð hans, þar mátti sjá festu og einkenni þess manns sem fer sér hægt en nær settu marki.
     Ætla mætti að maður sem fékk svo miklu framgengt hafi verið mælskur, fylginn sér og hafi notað hvert tækifæri sem gafst til að tala fyrir málum sínum. Því fór þó f jarri. Hann var hlédrægur, talaði hægt og rólega og íhugaði nærri hvert orð. [...]
     Óvenjuleg breidd einkenndi starfsferil Þorbjörns Sigurgeirssonar. Starf hans var þríþætt, hann var forvígismaður, vísindamaður og kennari. Hann ruddi brautina með því að hrinda af stað ýmsum verkefnum, en lét síðan flest þeirra í hendur yngri manna. Hann var afburða vísindamaður, sem var fundvís á einfaldar lausnir en hikaði þó ekki við að byggja upp margbrotin mælikerfi. Loks var hann kennari og rétt er að muna að um helmingur af venjulegum starfstíma fór í kennslu. En daglegur starfstími Þorbjörns var reyndar langt  frá því að vera venjulegur. [...]
      Þegar litið er á þann f jölda verkefna sem [Þorbjörn] vann við og hve sum þeirra voru mikilvæg í alþjóðlegum vísindum, vaknar stundum sú spurning, hver framvinda mála hefði orðið, ef hann hefði ekki dreift svo kröftum sínum heldur einbeitt sér að verkefni, sem líklegt var að gæti leitt til stórsigra fyrir hann, eins og stundum er komist að orði [...] Þegar hann vann að rannsóknum sínum í Bandaríkjunum voru geimgeislar einn gjöfulasti vettvangur eðlisfræðinnar og voru það enn um langt árabil. Þar var Þorbjörn kominn framarlega í hópi þeirra vísindamanna, sem rannsökuðu geimgeisla og frami hefði vafalítið beðið hans, ef hann hefði haldið þar áfram rannsóknum. [...]
      Bergsegulrannsóknir á Íslandi áttu drjúgan þátt í að renna stoðum undir þá kenningu sem á síðustu tveimur áratugum hefur bylt hugmyndum vísindamanna um jarðskorpuna og leitt af sér hina nýju landrekskenningu. Þarna var Þorbjörn í fararbroddi og rannsóknavettvangurinn lá við túnfótinn. Hefði ekki frami beðið hans ef hann hefði helgað sig bergsegulrannsóknum í stað þess að snúa sér að öðrum verkefnum? Eða ef hann nokkrum árum síðar hefði einbeitt sér að því að þróa hina nýju aðferð með argoni sem olli byltingu í aldursgreiningu á ungu bergi og var lykillinn að mikilvægum rökum fyrir landrekskenninguna?  Auðvelt hefði verið að ná samstarfi við erlendar rannsóknastofur til að fylgja verkefninu eftir og hefði þá vafalítið mátt koma upp aðstöðu hér á landi til aldursgreininga með aðferð hans. [...]
      Þegar hugsanir manns leita í þennan farveg er stutt í að farið sé að álasa Þorbirni fyrir að dreifa svo mjög kröftum sínum. En þá verður að svara spurningunni, hvað hefði þá orðið um öll hin verkefnin,sem hann átti svo mikinn þátt í að hrinda af stað, hvað hefði orðið um segulmælingastöðina, ef hann hefði fylgt geimgeislarannsóknum sínum vel eftir? Hvenær hefði Eðlisfræðistofnun Háskólans komið, hvenær Raunvísindastofnun, hvenær ísótópamælingarnar, hvenær segulkortlagningin, hvenær þetta, hvenær hitt? Með þessu er ég ekki að leika mér að ef-spurningum heldur vil ég reyna að beina athyglinni að forustuhlutverki Þorbjörns. Aðrir urðu „að taka við svo eitthvað gengi.". Nauðsynlegt er að gera sér þetta ljóst þegar starf [hans] er metið. [...]
      [Þorbjörn] var umfram allt brautryðjandi [og þau íslensku] rannsókna- og þróunarverkefni, í grunn- jafnt sem nytjarannsóknum, eru mörg sem beint eða óbeint má rekja til starfa [hans]. Sá hópur vísindamanna er fjölmennur, sem beint og óbeint á starf sitt að þakka lífsverki hans. Íslenska þjóðin nýtur árangurs þessa margþætta starfs, þess að Þorbjörn beitti sér á svo breiðu sviði og varði kröftum og tíma í að hrinda af stað nýjum verkefnum, en leyfði sér aldrei þann munað sem felst í því að kafa djúpt í það verkefni sem áhugaverðast var og hefði vafalítið getað fært honum alþjóðlegan frama.
(2)  Magnús Magnússon segir þetta um Þorbjörn í minningargrein í Morgunblaðinu 6. apríl 1988:
 .

Þorbjörn Sigurgeirsson var brautryðjandi í rannsóknum í eðlisfræði og á sumum sviðum jarðeðlisfræði hér á landi. Orðið brautryðjandi á hér vel við, því að Þorbjörn var ekki bara frumkvöðull sem benti á leiðina, heldur ruddi hann brautina, svo að aðrir ættu greiða götu. Hann ætlaðist ekki til að aðrir sköpuðu aðstöðu fyrir hann, en vann að því sjálfur að skapa aðstöðuna, fyrir sig og aðra. Í hverju verkefni sem hann fékkst við, vann hann öll þau verk sem vinna þurfti, án tillits til þess hvers eðlis þau voru. Þetta einkenndi öll hans störf, ekki bara rannsóknarstörf. Þetta, samfara miklum hæfileikum, þekkingu, hugmyndaauðgi, útsjónarsemi, dugnaði og þrautseigju gerði það að verkum, að ævistarf Þorbjörns varð svo ár angursríkt, sem raun ber vitni. [...]

Þorbjörn hafði verið við nám og störf í Danmörku og unnið að rannsóknum í tilraunaeðlisfræði í Svíþjóð og í Bandaríkjunum. [...] Hann hafði alla tíð náin tengsl við danska eðlisfræðinga og Eðlisfræðistofnun Kaupmannahafnarháskóla (Niels Bohr-stofnunina, eins og hún var nefnd eftir lát Niels Bohrs). Þessi tengsl hófust með námi hans í Kaupmannahöfn, þar sem hann var bekkjarbróðir Eriks Bohrs, sonar Niels Bohr. Á námsárunum fékk Þorbjörn styrk úr minningarsjóði um Christian Bohr, bróður Eriks. Við þetta sköpuðust sérstök persónuleg tengsl við Bohrfjölskylduna. Á seinni árum, þegar ferðum Þorbjörns til Kaupmannahafnar fór fækkandi, en mínum fór fjölgandi, var ég oft spurður: "Hvordan har Sigurgeirsson det?", nafnið borið fram á sérstakan danskan máta. Sérstaklega man ég eftir því að frú Margrethe Bohr, kona Niels Bohrs, spurði alltaf um "Sigurgeirsson" þegar ég hitti hana.

Á námsárunum og við störf í Kaupmannahöfn, þar sem Þorbjörn vann m.a. með J.C. Jacobsen, prófessor í tilraunaeðlisfræði við Kaupmannahafnarháskóla, sem síðar var einn af stofnendum atómtilraunastöðvarinnar í Risö, kynntist Þorbjörn flestum af eðlisfræðingum Dana, sem störfuðu í Kaupmannahöfn á fimmta áratugnum og síðar. Þegar Danir hófu undirbúning að því að koma á fót tilraunastöðinni í Risö, fóru þeir að leita að eðlisfræðingum til starfa þar. Einn þeirra, sem þeir leituðu til, var Þorbjörn. [...] Í ágúst 1955 buðu nokkrir úr sendinefnd Dana Þorbirni út að borða. Tilgangurinn var að fá hann til starfa á hinni nýju rannsóknastöð en hann var ófáanlegur til þess. Hann vildi starfa áfram á Íslandi, þó að að staða til eðlisfræðistarfa væri auðvitað miklu verri þar en í Danmörku og reyndar nánast engin. Honum var auðvitað ljóst, að hann gæti gert meira í eðlisfræði í Danmörku en á Íslandi, en aldrei var efi í hans huga um að helga Íslandi starfskrafta sína.

(3)  Í minningargrein Leós Kristjánssonar  um Þorbjörn í Náttúrufræðingnum 1989 segir m.a. svo á bls. 7:
 .

Þorbjörn var einstaklega heilsteyptur og traustur maður, sem mjög gott var að vinna með, og var jafnan mjög jákvæður og nærfærinn í umræðu um menn og málefni. Sjálfur var hann jafnvígur á margar greinar fræðilegrar eðlisfræði, tilraunaeðlisfræði, stærðfræði og rafeindatækni, en vissi vel að ekki voru allir svo fjölhæfir. Honum tókst fljótlega að sjá út þá eiginleika hvers og eins samstarfsmanns, sem best gátu nýst í verkefnum stofnunarinnar, og studdi þá til dáða á því sviði, en reyndi ekki að krefjast af þeim afreka umfram getu. Hans eigin aðferðir við lausn fræðilegra verkefna, hvort heldur var í kennsluefni eða rannsóknum, voru nokkuð minnisstæðar að því leyti að hann hafði yfirleitt ekki mikinn áhuga á því hvort viðkomandi verkefni eða eitthvað áþekkt því hefði verið leyst áður. Hann settist bara niður með blýant og blað, byrjaði á þeim grundvallarlögmálum eðlisfræði og stærðfræði sem við áttu, og linnti ekki fyrr en lausn var fundin. Oftast var hún rétt.

Þorbjörn var afar greiðvikinn og örlátur við samstarfsmenn og þá sem tilhans leituðu af einhverju tilefni, svo sem stúdenta, uppfinningamenn, og erlenda vísindaleiðangra. [...]

Gjarnan afhenti Þorbjörn öðrum árangur vinnu sinnar að vísindaverkefnum án þess að ætlast til að þess væri getið við skýrslugerð. Þótt starfið væri honum jafnan efst í huga og hann teldi þar ekki eftir sér að leggja nótt við dag þegar því var að skipta, átti hann einnig ýmis áhugamál sem hann vann að í frístundum ásamt fjölskyldu sinni, og bar skógrækt þar að líkindum hæst.

Eðlisfræðistarfsemi á íslandi stendur í ævarandi þakkarskuld við Þorbjörn Sigurgeirsson. Fyrir tíð hans var því varla trúað að rannsóknir á þessu sviði ættu hér neinn vettvang sökum fámennis þjóðarinnar og annarra aðstæðna, en hann sýndi fram á að þær væru ekki aðeins mögulegar, heldur gætu þær bæði gert þjóðinni verulegt gagn og lagt markverðan skerf til alþjóðlegra vísinda. [...]

Framlag [Þorbjörns] styrkti einnig stöðu skyldra greina eins og jarðeðlisfræði, stjarnfræði, stærðfræði og efnafræði, þótt þar hafi fleiri brautryðjendur komið við sögu.

(4)  Úr minningargrein Þorsteins Sæmundssonar í Morgunblaðinu 6. apríl 1988:

Þorbjörn Sigurgeirsson var án efa einn fremsti vísindamaður sem Ísland hefur átt. Það er mikil eftirsjá að slíkum manni, ekki aðeins fyrir þá sem þekktu hann persónulega og störfuðu við hlið hans. [...]

Segulmælingastöðin [í Leirvogi í Mosfellssveit] var ein framkvæmd af mörgum, sem Þorbjörn átti frumkvæði að. Hann var sannur brautryðjandi, fullur af hugmyndum og áhuga á fjölmörgum sviðum, röskur til athafna og sístarfandi. Hann var óvenjulega fær sem vísindamaður, bæði á fræðilegu sviði og verklegu, en þetta tvennt fer ekki alltaf saman. Lengi vel taldi ég að þessi fjölhæfni Þorbjörns og dugnaðurinn væri skýringin á því hversu langt hann hefði náð í starfi sínu. Seinna varð mér þó ljóst, að það var annað sem skipti fullt eins miklu máli; alþýðleiki mannsins og létt lund sem gerði honum fært að starfa með nánast hverjum sem var og hrífa aðra með sér. Ég hef sjaldan kynnst manni sem var jafn laus við allt yfirlæti. Hið vingjarnlega og föðurlega viðmót varð til þess að menn leituðu til Þorbjarnar með hverskyns vandamál sem upp koma í sambandi við starfið; hann tók öllum vel og var jafnan úrræðagóður og fús til að veita aðstoð sína.

Þegar Raunvísindastofnun Háskólans leysti Eðlisfræðistofnunina af hólmi árið 1966 gerðist Þorbjörn forstöðumaður einnar af fjórum rannsóknarstofum stofnunarinnar og gegndi því starfi næstu tíu árin. Allan þann tíma fannst mér sem hann væri yfirmaður stofnunarinnar allrar í vísindalegum efnum þótt hvergi væri sú staða formlega skráð og hann myndi aldrei hafa viðurkennt það sjálfur. [...]

 [Ég minnist sérstaklega] mælingaferða sem við fórum saman til ýmissa staða á landinu, þar á meðal til Surtseyjar, en Þorbjörn gekk ötullega fram við rannsóknir þar meðan á gosinu stóð. Þá verður mér hugsað til flugferða með Þorbirni, því að við áttum sameiginlegt áhugamál þar sem flugið var. Þorbjörn var áræðinn og lét sér ekki allt fyrir brjósti brenna. Sannaðist þetta oft á ferðalögum, hvort sem var í lofti, á láði eða legi. Skal ég játa að mér þótti dirfska Þorbjarnar stundum jaðra við glannaskap og óttaðist að illa færi. En Þorbjörn slapp heill úr hverri raun.

Ég veit að ég á eftir að sakna þess mjög að geta ekki framar rætt við Þorbjörn um ný og gömul viðfangsefni, geta ekki leitað hjá honum ráða eða notið reynslu hans og þekkingar. Hér eftir verður minningin að nægja mér og öðrum sem eru svo lánsamir að hafa átt hann að samferðamanni.

Birt í Eðlisfræði, Tuttugasta öldin

Tuttugu gjöful ár með Norræna stjörnusjónaukanum

Posted on: 26/09/2017 by Einar H. Guðmundsson

Eins og fram kom í fyrri færslu eru nú liðin tuttugu ár frá því Íslendingar gerðust aðilar að norrænu samstarfi um stjörnusjónauka á Strákakletti (Roque de los Muchachos) á La Palma, einni af Kanaríeyjum.

Morgunblaðið 9. júlí 1997. Samningurinn var undirritaður 7. júlí. Hér er betri mynd af mannskapnum.

Aðdragandinn að formlegri aðild var bæði langur og strangur og enn eru mörg atriði í þeirri sögu óskráð. Í pistli, sem Sigurður Steinþórsson jarðfræðingur skrifaði á sínum tíma í Fréttabréf Háskólans með góðri aðstoð Þorsteins Sæmundssonar stjarnfræðings, má þó  finna gamansama lýsingu á atburðarásinni. Á ári stjörnufræðinnar 2009 birtist svo í ritinu Undur alheimsins stutt og hnitmiðuð grein Gunnlaugs Björnssonar stjarneðlisfræðings um sjónaukann, sögu hans og notkun (sjá bls. 18-21). Þar er einnig minnst á íslensku aðildina. Ýmsar aðrar greinar í sama riti fjalla um efni sem tengjast að hluta notkun íslenskra stjarnvísindamanna á Norræna sjónaukanum. Í þessari færslu er ekki ætlunin að fjalla um öll íslensku rannsóknarverkefnin, heldur aðeins gefa stutta lýsingu á fyrstu skrefum Íslendinga á nýjum vettvangi.

Fyrstu verkefnin: Þyngdarlinsur, hulduefni og vetrarbrautaþyrpingar

Íslendingar hófu rannsóknir með Norræna sjónaukanum strax haustið 1997.  Í fyrsta verkefninu, sem unnið var að í nokkur ár í samvinnu við erlenda vísindamenn, var gerð  tilraun til að ákvarða magn og dreifingu hulduefnis í þyrpingum vetrarbrauta með því að mæla þyngdarlinsuhrif þess. Örnólfur E. Rögnvaldsson stjarneðlisfræðingur fór fyrstur Íslendinga til La Palma til slíkra mælinga, en skömmu síðar bættust svo Vilhelm S. Sigmundsson stjarneðlisfræðingur og fleiri í hópinn. Niðurstöður mælinganna og túlkun þeirra birtist í nokkrum vísindagreinum á næstu árum, en einfaldari lýsingu á verkefninu og mælingunum er að finna í Morgunblaðsgreinum frá þessum tíma, sjá hér og hér.

Örnólfur E. Rögnvaldsson við úrvinnslu mæligagna frá Norræna sjónaukanum á Raunvísindastofnun Háskólans árið 1999.

Vilhelm S. Sigmundsson athugar hvort ekki sé allt í lagi með ALFOSC-myndavélina áður en mælingar hefjast með Norræna stjörnusjónaukanum í október árið 2000.

Páll Jakbobsson stúdent (nú prófessor í stjarneðlisfræði) við úrvinnslu mæligagna á Raunvísindastofnun Háskólans sumarið 1998.

Vilhelm, sem á þessum tíma var kennari við MR, hjálpaði fjórum nemendum sínum að móta verkefni  byggt á mæligögnum þyngdarlinsuhópsins. Verkefnið sigraði í Hugvískeppninni 1999 og lenti síðar sama ár í fyrsta sæti í samkeppni ungra evrópskra vísindamanna. Um það afrek má lesa hér og hér.

Niðurstöður MR-inganna voru áhugaverðar og að frumkvæði Vilhelms voru í kjölfarið lögð drög að nýju rannsóknarvekefni með Norræna sjónaukanum. Það fjallaði um litgreiningu vetrarbrauta í þyrpingum með það fyrir augum að öðlast vitneskju um myndun og þróun þyrpinganna. Nánari lýsingu á verkefninu og niðurstöðum þess má finna hér.

Gammablossar

Árið 1997 urðu þáttaskil í alþjóðlegum rannsóknum á gammablossum, þegar glæður fundust á sýnilega sviðinu eftir einn slíkan atburð. Rófmælingar á glæðunum gáfu rauðvik blossans sem sýndi að hann hafði orðið í fjarlægri vetrarbraut. Af þessu varð ljóst að venjulegir sjónaukar, þar á meðal Norræni stjörnusjónaukinn, gátu komið að góðum notum við rannóknir á gammablossum og upptökum þeirra.  Íslenskir stjarneðlisfræðingar voru tiltölulega fljótir að taka við sér og eftir að hafa ráðfært sig við danska samstarfsmenn varð það úr, að Gunnlaugur Björnsson hóf rannsóknir á gammablossum árið 1998 í samvinnu við hóp norrænna vísindamanna. Átakið bar fljótt árangur eins og lesa má um í  viðtali við Gunnlaug frá því í mars 1999.

Eftir þessa ánægjulegu niðurstöðu jókst áhugi á gammablossum mjög hér á landi. Það varð meðal annars til þess að á næstu árum urðu rannsóknir á þessum mögnuðu fyrirbærum meginviðfangsefni íslenskra starnvísindamanna (sjá einnig greinar í ritinu Undur alheimsins). Mælitími Íslendinga á Norræna sjónaukanum hefur og í seinni tíð að mestu verið helgaður athugunum á glæðum gammablossa undir markvissri stjórn Páls Jakobssonar stjarneðlisfræðings.

Vaskur hópur íslenskra stjarneðlisfræðinga á gammablossaráðstefnu í Kaupmannahöfn haustið 2002. Sitjandi frá vinstri: Páll Jakobsson, Gunnlaugur Björnsson, Einar H. Guðmundsson og Guðlaugur Jóhannesson.

Aðild Íslendinga að Norræna stjörnusjónaukanum hefur svo sannarlega reynst „lyftistöng fyrir stjarnvísindi á Íslandi“ eins og komist var að orði í Morgunblaðinu í júlí 1997. Íslendingar fengu ekki aðeins aðgang að Norræna sjónaukanum sem slíkum, heldur einnig alþjóðlegu samfélagi stjarnvísindamanna sem auðveldaði mjög samstarf við öfluga erlenda rannsóknarhópa. Slík samvinna hefur svo aftur opnað dyr að öðrum sjónaukum, svo sem Hubble-sjónaukanum og VLT.

Í dag standa stjarnvísindi föstum fótum í íslensku fræðasamfélagi. Það er meðal annars aðildinni að Norræna stjörnusjónaukanum að þakka.

Birt í Eðlisfræði, Stjörnufræði, Tuttugasta öldin

Einkennismynd vefsíðunnar - Norræni stjörnusjónaukinn

Posted on: 24/09/2017 by Einar H. Guðmundsson

Myndin efst á vefsíðunni sýnir þyrpingu stjörnusjónauka á Strákakletti á La Palma, einni af Kanaríeyjum. Lengst til vinstri er Norræni sjónaukinn Hægra megin við hann er breskur sjónauki sem kenndur er við William Herschel. Lengra í burtu hægra megin eru nokkrir minni sjónaukar.

Norræni stjörnusjónaukinn: Turninn sem hýsir sjónaukann er fremst á bjargbrúninni. Nær má sjá stöðvarhúsið með aðstöðu fyrir starfsmenn og gesti.

Sjálfur sjónaukinn. Þvermál spegilsins er 2,56 m.

Norræni stjörnusjónaukinn hefur að hluta verið í eigu Háskóla Íslands frá 1997. Á þessu ári, 2017, eru því liðin tuttugu ár frá því Íslendingar gerðust aðilar að samstarfinu um sjónaukann. Fullyrða má, að aðildin hafi markað þáttaskil í iðkun stjarnvísinda á Íslandi. Með henni fengu íslenskir stjarnvísindamenn ekki aðeins beinan aðgang að fyrsta flokks tækjabúnaði til rannsókna á alheimi, heldur opnaði hún jafnframt nýjar leiðir til samstarfs við erlenda stjarnvísindamenn og rannsóknarhópa. Áhrifin létu ekki á sér standa og eiga meðal annars stóran þátt í sterkri stöðu rannsókna og kennslu í stjarnvísindum við Háskóla Íslands um þessar mundir (sjá t.d. heimasíðu stjarnvísindahópins).

Í næstu færslu er fjallað nánar um Norræna stjörnusjónaukann, íslensku aðildina og fyrstu rannsóknarverkefni íslenskra stjarnvísindamanna með sjónaukanum.

Birt í Eðlisfræði, Kynning, Stjörnufræði, Tuttugasta öldin

Kynning

Posted on: 23/09/2017 by Einar H. Guðmundsson

Á þessum vef munu smám saman birtast færslur (yfirleitt stuttar) um valda þætti úr sögu raunvísinda á Íslandi, einkum þó stjörnufræði, eðlisfræði og stærðfræði.

  • Einar H. Guðmundsson
  • Prófessor emeritus við Háskóla Íslands
  • Póstfang: einar@hi.is
Birt í Kynning