Polscy pionierzy elektrotechniki

We wcześniejszych artykułach na temat historii elektrotechniki i elektroniki przywoływani byli głównie twórcy zagraniczni, bo to oni budowali fundamenty wiedzy o elektryczności. Wprawdzie w jednym artykule, zatytułowanym „Ojcowie polskiej elektrotechniki i elektroniki" („Rzeczpospolita", 27 marca 2020 r.), wspomniałem o trzech Polakach, którzy zapisali swoje nazwiska w historii elektrotechniki i elektroniki, ale była to wzmianka wyrwana z szerszego kontekstu. Dzisiaj zaczynam cykl artykułów, który będzie systematycznie przypominał polskich pionierów elektrotechniki, bo warto utrwalić pamięć o nich.

Zaczęło się od zakonnika

Wspomniałem już w przywołanym wyżej artykule, że jednym z powodów nieobecności Polaków na listach wymienianych wcześniej twórców był fakt, że w okresie formowania podstaw elektrotechniki i elektroniki Polska nie istniała, a zdolna polska młodzież – zamiast badaniami naukowymi czy pracami inżynierskimi – zajmowała się walką o odzyskanie niepodległości. W efekcie Włosi, Francuzi, Anglicy, Niemcy i Amerykanie zapisywali swoje nazwiska na kartach historii odkryć i wynalazków, Polacy zaś zapisywali nazwiska na listach poległych w kolejnych dramatycznych powstaniach. Nieprzypadkowo w związku z tym pierwszym odnotowanym w historii polskim elektrykiem był... ksiądz, który jako zakonnik nie angażował się w próby wywalczenia niepodległości dla Polski, bo mu tego zabraniała zakonna reguła. Ale za to pod koniec XVIII wieku wykazał się jako uczony.

Nazywał się Józef Herman Osiński. Był jak na tamte czasy świetnie wykształcony. Studiował na czołowych europejskich uniwersytetach w Wiedniu (1768–1771) i w Paryżu (1772), a potem pracował jako nauczyciel w Kolegium Pijarskim w Rzeszowie. Wykładał także w Warszawie, w słynnym Collegium Nobilium, a także w szkołach w Międzyrzeczu Koreckim, Wieluniu, Łomży i Górze Kalwarii. Był jednym z nielicznych w swoich czasach nauczycieli, którzy uważali, że nauczanie trzeba łączyć z samodzielną pracą naukową. Warto zauważyć, że w realizacji tej idei wyprzedził Wilhelma von Humboldta, któremu przypisuje się ideę nowoczesnego uniwersytetu łączącego nauczanie z badaniami naukowymi. Ale uniwersytet według idei Humboldta otwarto w Berlinie dopiero w 1810 r., podczas gdy Osiński praktykował tę ideę już w roku 1770 – niestety, w prowincjonalnym w tym czasie Rzeszowie i w szkole o charakterze szkoły średniej, a nie uniwersytetu, dlatego w światowych annałach rozwoju myśli edukacyjnej się nie zapisał.

Osiński miał jednak niezaprzeczalne zasługi, bo w każdej szkole, w której nauczał, organizował pracownie chemiczne i fizyczne, w których przeprowadzał różne doświadczenia. Wyniki swoich badań opublikował, wydając w 1777 r. książkę „Fizyka doświadczeniami stwierdzona", w której znalazły się m.in. opisy doświadczeń związanych z elektrycznością. Jak się wydaje – była to pierwsza książka w języku polskim traktująca o wiedzy na temat elektryczności. Ważniejsza jednak była następna praca Osińskiego, zatytułowana „Sposób ubezpieczający życie i majątki od piorunów", która została wydana w Warszawie w 1784 r. Uważa się, że był to pierwszy polski podręcznik elektrotechniki praktycznej. Przypomnijmy, że piorunochron wynalazł Benjamin Franklin w Filadelfii w 1752 r., ale cyrkulacja informacji naukowych była w XVIII wieku zdecydowanie wolniejsza niż obecnie, należy więc przyznać Osińskiemu, że był na bieżąco z osiągnięciami naukowymi swej epoki. Warto także odnotować z uznaniem, że zadał sobie trud, aby praktyczne skutki tych osiągnięć naukowych przekazać szerokiemu gronu Polaków zainteresowanych tym zagadnieniem. Za tę książkę Osiński został odznaczony złotym medalem przez króla Stanisława Augusta.

Wątek uniwersytecki

Rozbiory Polski nie tylko przerwały nasz byt narodowy, ale także zdewastowały szkolnictwo wszystkich szczebli i nie stwarzały warunków do uprawiania badań naukowych – w tym związanych z nauką o elektryczności. Wprawdzie na Uniwersytecie Jagiellońskim (nazywanym wtedy Uniwersytetem Krakowskim) w 1784 r. założono Gabinet Fizyczny, którego zasoby (zachowały się spisy aparatury!) wskazują na możliwość prowadzenia w nim doświadczeń związanych z elektrycznością, ale początkowo żadnych ważniejszych osiągnięć nie odnotowano.

Pierwszym badaczem, który w Krakowie w sposób udokumentowany zajmował się elektrycznością, był Roman Markiewicz, kierownik Katedry Fizyki w latach 1813–1838. W 1823 r. opublikował w „Rocznikach Towarzystwa Naukowego Krakowskiego" (obecnie PAU) obszerny artykuł zatytułowany „Rozprawa o związku między Elektrycznością i Galwanizmem a Magnetyzmem". Artykuł nie był idealny (zawierał m.in. błędną informację, że światło jest falą podłużną), ale stanowił istotny krok na drodze do polskich uniwersyteckich badań nad elektrycznością.

Następca Markiewicza na Uniwersytecie Krakowskim Stefan Ludwik Kuczyński zajmował się magnetyzmem, w szczególności polem magnetycznym Ziemi, publikując w latach 1848–1872 prace na ten temat, wśród których wyróżnia się wydana w 1870 r. rozprawa „O sile magnetycznej Ziemi". Duży wkład w rozwój nauki o elektryczności miał Edward Skiba, kierownik utworzonej w 1872 r. Katedry Fizyki Teoretycznej (jednej z pierwszych w Europie!). Skiba opublikował w 1874 r. artykuł zatytułowany „Teoria elektryczności promienistej", który jednak kłócił się z teorią pól i fal elektromagnetycznych Maxwella, dzisiaj więc może być rozważany wyłącznie jako ciekawostka.

Polski wątek w badaniach nad przewodnictwem

Obszarem badań empirycznych związanych z elektrycznością, które pod koniec XIX w. mocno zaprzątały naukowców Uniwersytetu Jagiellońskiego (przypomnę, że w tamtym czasie znanego jako Uniwersytet Krakowski), były zagadnienia przewodnictwa elektrycznego. W 1874 r. wspomniany Edward Skiba wspólnie z Karolem Olszewskim (wsławionym później pierwszym na świecie skropleniem powietrza w 1883 r.) opublikował pracę „Wpływ temperatury na przewodnictwo galwaniczne wody". Było to unikatowe studium właściwości elektrycznych wody w przedziale temperatury od 1 do 160 stopni. Wyniki tej pracy są wykorzystywane do dziś!

Ponieważ w polskich laboratoriach brakowało aparatury potrzebnej do bardziej zaawansowanych badań, krakowscy naukowcy wyjeżdżali za granicę i tam pod kierunkiem najwybitniejszych uczonych prowadzili dalsze badania. Kazimierz Olearski wyjechał do Instytutu Fizycznego w Berlinie i tam pod kierunkiem Hermana Helmholtza prowadził badania, których celem było sprawdzenie, czy prawo Ohma jest zachowane przy prądach zmiennych. Olearski udowodnił, że podstawowe zasady rządzące przepływem zmiennego prądu elektrycznego są takie same jak ustalone wcześniej zasady dla prądu stałego. Nie było to łatwe, bo nie było wtedy żadnych generatorów prądu zmiennego i badania prowadzono, wywołując oscylacje elektryczne poprzez wyładowania energii tzw. butelek lejdejskich (pisałem o nich w felietonie „Jak poznano i ujarzmiono elektryczność?", „Rzeczpospolita", 4 października 2019 r.). Olearski opisał wyniki swoich badań m.in. w publikacjach: „O elektrycznych oscylacjach" (1882) i „O przejściu zmiennych prądów przez elektrolity" (1884).

Mając opinię utalentowanego eksperymentatora w dziedzinie nauki o elektryczności, Olearski został zaproszony do innego słynnego laboratorium – w Cambridge, gdzie pracował pod kierunkiem J.J. Thomsona. Działał w obszarze badań nad przewodnictwem elektrycznym gazów i opublikował m.in. pracę „Some Experiments on the Dielectric Strength of Mixtures of Gases" (1886). W pracy tej podał wyniki pomiarów oporu właściwego gazów w zakresie ciśnień od 5 do około 140 mm Hg. Olearski zmierzył także opór właściwy azotu, tlenu, wodoru, powietrza i ich mieszanin. Przypomnę, że J.J. Thomson otrzymał w 1906 r. Nagrodę Nobla w „uznaniu zasług za teoretyczne i eksperymentalne badania nad przewodnictwem elektrycznym gazów". W jakim stopniu był to wynik naukowej współpracy z badaczem z Polski – kraju, którego nie było na mapie Europy? Trudno powiedzieć. Ale Kazimierz Olearski zdecydowanie zasługuje na miejsce w panteonie polskich badaczy elektryczności.

Płonący niedoszły noblista

Polskim badaczem elektryczności, który także otarł się o Nobla, był Zygmunt Wróblewski. To on wraz z Karolem Olszewskim (wspomnianym wyżej) w 1883 r. skroplił po raz pierwszy azot i tlen. Potem także zestalili dwutlenek węgla. Jednak Wróblewski był „primo voto" badaczem elektryczności. W tym obszarze uzyskał doktorat na Uniwersytecie w Monachium, a – będąc w pewnym momencie najlepszym na świecie specjalistą od niskich temperatur – w naturalny sposób skierował swoje zainteresowania ku badaniu przewodnictwa elektrycznego w niskich temperaturach. W rezultacie był pierwszym na świecie człowiekiem, który zauważył, że w temperaturze około minus 200 stopni przewodnictwo elektryczne miedzi gwałtownie wzrasta. Napisał na ten temat artykuł „Über den elektrischen Widerstand des Kupfers bei höchsten Kältegraden" w „Annalen der Physik und Chemie" (1885). Być może te badania doprowadziłyby go do odkrycia zjawiska nadprzewodnictwa, czyli możliwości przepuszczania ogromnego prądu przez przewodniki w bardzo niskiej temperaturze przy braku znaczącego oporu. Korzystamy z tego efektu m.in. przy obrazowaniu medycznym metodą rezonansu magnetycznego. Ale zjawisko nadprzewodnictwa zostało odkryte ostatecznie w 1911 r. przez Heike Kamerlingha Onnesa, który dostał za to Nagrodę Nobla w 1913 r. Wróblewski, który jako pierwszy zwrócił uwagę na ten fenomen, wcześniej niestety... spłonął!