logo
FA 1/2022 w stronę historii

Danuta Ciesielska

Woldemar Voigt i Polacy

Uniwersytet w Getyndze, mekka matematyków

Woldemar Voigt i Polacy 1

Grupa polskich studentów i stypendystów. Getynga, lato 1907. Siedzą od lewej: Antoni Łomnicki, Wacław Werner, Julian Przedborski, Tadeusz Banachiewicz,
Wacław Sierpiński i Kazimierz Horowicz. Stoją od lewej: Leo Schultz, Jan Kroo, Felicjan Kępiński, Wacław Dziewulski,
Włodzimierz Stożek i Hugo D. Steinhaus

Voigt znakomicie łączył fizykę i matematykę. W szczególności przyczynił się do rozwoju algebry wieloliniowej, między innymi jemu zawdzięczamy wprowadzenie pojęcia tensora we współczesnym znaczeniu.

Woldemar Voigt (1850–1919) urodził się w Lipsku. Jego studia w rodzinnym mieście przerwała wojna francusko-pruska, w której wziął udział. Dalsze studia podjął w Królewcu, gdzie pod opieką twórcy niemieckiej fizyki matematycznej, Franza Ernsta Neumanna, uzyskał doktorat. W swych badaniach zajmował się teorią sprężystości kryształów, termodynamiką i elektrooptyką. Na katedrę fizyki teoretycznej w Getyndze został powołany w 1883 roku, równocześnie został dyrektorem Instytutu Fizyki Matematycznej. Już w 1887 roku opublikował rozprawę, w której badał rozchodzenie się fal odkształceń w ośrodku sprężystym. W pracy tej pojawiła się transformacja między dwoma poruszającymi się układami, poprzedzająca wynik Lorentza. Dla współrzędnych położenia i czasu (x,y,z,t), względnej prędkości między układami v oraz prędkości fazowej fali równania opisujące współrzędne punktów w poruszającym się układzie mają postać . Zdaniem Hermanna Minkowskiego był to pierwszy krok do uzyskania transformaty Lorentza, która odegrała zasadniczą rolę w rozwoju teorii względności Einsteina.

Woldemar Voigt i Polacy 2

Woldemar Voigt, przed 1908

Voigt znakomicie łączył fizykę i matematykę. W szczególności przyczynił się do rozwoju algebry wieloliniowej, między innymi jemu zawdzięczamy wprowadzenie pojęcia tensora we współczesnym znaczeniu. Jego i lorda Kelvina imię nosi koncepcja materiału, który jest równocześnie sprężysty i lepki. Nazwana również jego imieniem krzywa rozkładu prawdopodobieństwa, którą Voigt otrzymał, badając spektroskopowo linie widmowe ulegające poszerzeniu zarówno dopplerowskiemu, jak i naturalnemu, dała początek bardziej ogólnym krzywym, które podobnie jak ta pierwsza są splotem dwóch popularnych rozkładów: normalnego Gaussa i Cauchy’ego–Lorentza.

Voigt był również skutecznym organizatorem nauki. Jemu Instytut Fizyki Teoretycznej zawdzięczał oddanie do użytku w 1905 roku nowego budynku. Jak szybki był w Getyndze rozwój badań dotyczących fizyki, najlepiej oddają słowa wypowiedziane przez niego zaledwie siedem lat później: „Oczywiście czerwone ściany nowego budynku nic nie powiedzą […] o ciasnocie, która zgodnie z naszymi przewidywaniami nastąpiła zaledwie kilka lat po inauguracji instytutu”.

Woldemar Voigt i Polacy 3

Józef Wierusz-Kowalski (Joseph de Kowalski), przed 1915

Dwudziestu Polaków

W Polsce Voigt nie jest tak znany jak Einstein czy chociażby Hilbert. Poza specjalistami mało kto kojarzy jego nazwisko. Tymczasem wpływ Voigta na polskich fizyków był niebagatelny. W latach 1884–1919 pobierało u niego nauki aż dwudziestu Polaków, ale wśród uczniów znaleźli się nie tylko fizycy. Na jego wykłady zapisywali się także matematycy: wspominany w poprzednim odcinku doktorant Hilberta Michał Feldblum, a także twórca koncepcji warszawskiej szkoły matematycznej Zygmunt Janiszewski oraz Arnold Walfisz. Studiował u niego również filozof Roman Ingarden, na wykładach bywał przyszły wojskowy Tadeusz Felsztyn, jednak nie podjęła tego trudu żadna Polka.

Doktorat pod jego opieką uzyskało aż trzech Polaków. Pierwszym z nich był urodzony w Puławach Józef Wierusz-Kowalski. Czytelnikom zapewne jest znany jako ten, który „zeswatał” Pierre’a Curie z Marią Skłodowską, co miało miejsce w Paryżu, kiedy Wierusz-Kowalski był już znanym fizykiem, profesorem na Uniwersytecie w szwajcarskim Fryburgu. Jednak historia kariery naukowej Wierusza-Kowalskiego rozpoczęła się w Getyndze, do której udał się w 1884 roku, gdy porzucił studia na Cesarskim Uniwersytecie Warszawskim. Nie zapisał się na fizykę, lecz na matematykę, i tu – podobno pod wpływem wykładów i seminariów Kleina – zainteresował się pracą naukową w zakresie nauk ścisłych. Ostatecznie jako dyscyplinę badań naukowych wybrał fizykę. Pod opieką Voigta, w jego laboratorium, prowadził badania nad wytrzymałością szkła poddawanego odkształceniom, chociaż pierwotnie zamierzał badać własności kryształów dolomitu. Rozprawę doktorską przedstawił do oceny i wymagane prawem egzaminy złożył w 1888 roku, ale doktorem został rok później. Wierusz-Kowalski pracował w wielu ośrodkach naukowych w Niemczech, Francji i Szwajcarii. Na dłużej związał się ze szwajcarskim środowiskiem naukowym, a szczególnie z Uniwersytetem we Fryburgu; był członkiem, prezesem i wiceprezesem Szwajcarskiego Towarzystwa Fizycznego. W 1915 roku przyjechał do Polski, aby pomóc w organizowaniu katedr fizyki w Warszawie. Był członkiem założycielem Towarzystwa Fizycznego w Warszawie i jego pierwszym prezesem (1920), ale niebawem zajął się dyplomacją i, wykorzystując międzynarodowe stosunki, aktywnie i skutecznie działał na rzecz polskiej racji stanu.

Woldemar Voigt i Polacy 4

Rozkład prawdopodobieństwa Voigta (wykres w kolorze fioletowym)

Drugim doktorantem Voigta, w chronologicznej kolejności, był krakowianin Jan Kroo (1886 – prawdopodobnie 1941), dziś nieomal zupełnie nieznany. Ukończył w rodzinnym mieście gimnazjum św. Anny i udał się na studia do stołecznego Wiednia, który porzucił na rzecz Getyngi. Zdecydował się na zmianę uczelni zapewne dlatego, że pociągała go fizyka matematyczna, a Getynga była wtedy najlepszym miejscem do takich studiów. Studiował tu w latach 1906–1912 u najwybitniejszych uczonych: Hilberta, Zermelo, Minkowskiego, Landaua, Bohra, Schwarzschilda i oczywiście Voigta. Jego bardzo oryginalna rozprawa doktorska Zur statistischen Elektronentheorie der Dielektrizität und des Magnetismus sprawiła getyńskim uczonym kłopot – krążyła między Voigtem i Simonem, i chociaż Voigt ją ocenił, praca trafiła jeszcze do oceny Paula Hertza, wtedy początkującego, ale świetnie zapowiadającego się fizyka. Ten napisał bardzo pozytywną opinię. Kroo bez trudu zdał egzaminy. W tym samym roku rozprawa ukazała się drukiem jako samodzielna książka, a także jako artykuł w bardzo prestiżowym czasopiśmie „Annalen der Physik”. W tamtych czasach nikt nie słyszał o dziwnym koncepcie autoplagiatu. Przeciwnie, takie rozwiązanie było dowodem na duże zainteresowanie rezultatami badań, które dzięki publikacji w czasopiśmie trafiały do znacznie szerszego grona odbiorców, czego nie gwarantował książkowy druk rozprawy, konieczny ze względu na prawne wymogi. Po uzyskaniu doktoratu Kroo powrócił do rodzinnego miasta, dalej prowadził swoje badania. Chociaż jego rezultaty z mechaniki zapewniły mu wzmiankę w słynnej Enzyklopädie der mathematischen Wissenschaften, kariery w Krakowie nie udało mu się zrobić. Wacław Ślebodziński ujmuje to enigmatycznie: „ówczesne stosunki nie pozwoliły mu na kontynuowanie pracy naukowej”. Roman Ingarden wspomina Kroo jako wschodzącą gwiazdę fizyki teoretycznej, równocześnie dodając, że tenże nie spotkał się w krakowskim środowisku z przychylnym przyjęciem, sugeruje nawet antysemityzm prominentnych uczonych. Kroo zajął się pracą w rodzinnym banku. Zginął w warszawskim getcie.

Wacław Dziewulski (1882-1938) to trzeci Polak, który uzyskał doktorat pod opieką Voigta. Wacław, młodszy brat znanego astronoma Władysława (1878-1962), początkowo studiował w Warszawie w Instytucie Politechnicznym, ale po czasowym zamknięciu warszawskich uczelni w wyniku strajku 1905 roku musiał udać się na studia poza rodzinne miasto. Wybór padł na Getyngę. Poszedł zapewne za radą starszego brata, który studiował tu w roku akademickim 1902/1903 matematykę i astronomię; Wacław zapisał się jesienią 1906 roku na fizykę. Nie od razu trafił pod opiekę Voigta. Dopiero w letnim semestrze roku akademickiego 1906/1907 wysłuchał jego wykładu z optyki. Prowadził wtedy i w kolejnych semestrach doświadczenia w pracowni fizycznej, a ponadto uczęszczał na jego liczne wykłady (mechanika, teoria potencjału, wstęp do teorii elektronów, równania różniczkowe cząstkowe w fizyce, termodynamika, elektrodynamika, teoria drgań elektrycznych, magnetooptyka). W 1908 roku rozpoczął samodzielne badania nad magnetooptycznym zjawiskiem Kerra, które doprowadziły go do uzyskania stopnia doktora.

Na egzaminie wypadł słabo

Woldemar Voigt i Polacy 5

Model Kelvina–Voigta materiału lepko-sprężystego

Zanim jednak przejdziemy do historii jego doktoratu, warto dodać, że Dziewulski wysłuchał wykładów innych wybitnych fizyków, z których wymieńmy Michelsona, Rieckiego i Wiecherta. Studiował też matematykę u Kleina, Hilberta i Minkowskiego. Rozprawę doktorską złożył w listopadzie 1911 roku, Voigt ocenił ją pozytywnie. Na egzaminatorów, poza Voigtem, wyznaczono Hilberta i astronoma Hartmanna. Dziewulski, chyba zaskoczony takim wyborem, do egzaminów przygotowywał się blisko półtora roku i przystąpił do nich dopiero w czerwcu 1913 roku. Pytania z astronomii powinny być dla niego łatwe – pytany był o kalendarz, układ planetarny, refrakcję i paralaksę – ale na egzaminie wypadł słabo. Pozostałe egzaminy zdał lepiej. Ostatecznie uzyskał dyplom doktorski z oceną dobrą. Promocja doktorska, która była warunkiem koniecznym do uzyskania stopnia doktora, odbyła się dopiero w 1914 roku, po ogłoszeniu drukiem rozprawy doktorskiej Beitrag zur Kenntnis der Dispersion des magnetooptischen KERR-effektes bei Senkrechter Inzidenz. Dziewulski, jeszcze bez formalnego stopnia naukowego, został w 1913 roku w Krakowie asystentem w Zakładzie Fizyki u Smoluchowskiego. Wraz z wybuchem I wojny światowej, jako poddany cara Rosji, stracił pracę na UJ. W 1915 wstąpił do Legionów, brał udział w walkach do 1917 roku, kiedy to opuścił Legiony i został na Uniwersytecie Warszawskim asystentem pierwszego polskiego doktoranta Voigta – Józefa Wierusza-Kowalskiego. Był bardzo aktywny naukowo i organizacyjnie. W 1919 roku znalazł się wśród członków założycieli Warszawskiego Towarzystwa Fizycznego oraz Polskiego Towarzystwa Chemicznego. W 1920 roku, chociaż nie miał habilitacji, miał stworzyć zakład fizyki na powstającym Uniwersytecie Stefana Batorego w Wilnie, ale tę pracę przerwała mu wojna polsko-bolszewicka; służąc ojczyźnie nabawił się gruźlicy. Po wojnie powrócił do nauki; udało mu się stworzyć zakład fizyki w Wilnie, jednak praca naukowa przychodziła mu z wielkim trudem. Nadal działał aktywnie, poświęcając się głównie nauczaniu na studiach wyższych i w szkołach średnich. Współzałożył czasopismo „Fizyka i Chemia w Szkole”. Zmarł nagle w 1938, nieomal w przededniu Zjazdu Fizyków Polskich w Wilnie.

Poza wspominanymi trzema doktorantami u Voigta studiowało kilku znanych polskich fizyków. Byli to: Stanisław Loria, Czesław Reczyński, Wacław Staszewski, Jan Jakub Stock, Wacław Werner, Konstanty Zakrzewski, Stanisław Ziemecki oraz pochodzący z Rzeszowa Jan Jakub Laub. Zdecydowana większość z nich przed wizytą w Getyndze studiowała wcześniej, część z nich na polskich uniwersytetach we Lwowie lub w Krakowie. Pochodzący z Charkowa Czesław Reczyński (1878–1936) to również doktor getyńskiej wszechnicy (1905), ale on zainteresował się fizyką eksperymentalną, a jego opiekunem był Emil Wiechert. Po I wojnie światowej związał się z Politechniką Lwowską. Warszawianie Loria (1883–1958) i Zakrzewski (1876–1948) do Getyngi przybyli już po doktoracie uzyskanym w Krakowie. Obaj w Getyndze przebywali krótko, poświęcając się głównie pracy w laboratorium, gdzie prowadzili samodzielne badania. Zakrzewski przybył jesienią 1900 i zajął się badaniami z zakresu optyki. Loria w Getyndze i Berlinie w latach 1908-1910 badał magnetooptyczny efekt Kerra, a rezultaty były podstawą habilitacji na krakowskiej uczelni.

Wspominany w odcinku o polskich studentach Hilberta Jan Jakub Laub (1882–1962) na getyńskiej uczelni pojawił się w 1902 roku po krótkich studiach w Krakowie i Wiedniu. Wśród jego getyńskich profesorów znalazły się wszystkie gwiazdy nauk ścisłych tamtych czasów. Wysłuchał wykładów Kleina, Hilberta, Minkowskiego i Zermelo. Był uczniem wielkiej trójki fizyków – Wiecherta, Rieckiego i Voigta. Zasadą względności zapewne zainteresował się na wykładzie Johannesa Starka (efekt Starka), przyszłego noblisty, co znakomicie zaowocowało w 1908 roku w artykułach napisanych wspólnie z Albertem Einsteinem. Laub kariery naukowej na miarę talentu i wykształcenia nie zrobił. Wyemigrował z Europy do Argentyny. Przez pewien czas pracował w polskiej dyplomacji. Po II wojnie światowej osiadł w Szwajcarii, we Fryburgu (to miasto z ogromną siłą przyciągało polskich fizyków). Jego korespondencja z Einsteinem z lat 1908–1953, obejmująca blisko 80 listów, znajduje się w Archiwum Einsteina w Jerozolimie.

Cenne pamiątki

Woldemar Voigt i Polacy 6

Księga rejestracyjna (indeks) Wacława Wernera, Getynga 1904–1905. Na ilustracji podpisy Voigta pod przyjęciem na kurs i potwierdzeniem udziału w nim. Źródło: Archiwum Rodziny Wernerów

Pochodzący ze znanej rodziny przemysłowców, syn Teodora – współwłaściciela fabryki „Norblin, Bracia Buch i T. Werner”, Wacław Werner (1879–1948) studiował w Getyndze fizykę w latach 1904–1908. Zachował się jego indeks z tamtych czasów (na fot.). Jest to dokument, w którym zapisano i potwierdzono przebieg studiów. W jego spuściźnie jest także inna cenna pamiątka – zdjęcie mistrza Woldemara Voigta. Czy dzisiejsi studenci będą z takim pietyzmem przechowywać pamiątki po swych wykładowcach? Dla współczesnych interesujący może być również fakt, że „staruszek” uwieczniony na tym zdjęciu ma mniej niż 58 lat. Jakże inaczej prezentują się dzisiejsi pięćdziesięcioletni profesorowie.

Powróćmy do studiów Wernera w Getyndze. Wysłuchał on tu wielu wykładów Voigta (np. z termodynamiki), ale pamiętajmy, że Werner miał już półdyplom politechniki w Darmsztadzie i ukończył trzy lata studiów w Krakowie, więc do Getyngi przybył głównie po to, aby prowadzić własne badania. Robił to w pracowni kierowanej przez Voigta i pod jego opieką. Jednak Werner nie stronił od kontaktów z matematykami, zwłaszcza chętnie uczestniczył w spotkaniach matematyczno-fizycznych, bywał też na wykładach Hilberta (teoria równań różniczkowych cząstkowych). Bezpośrednio po studiach w Getyndze przeniósł się do Fryburga w Szwajcarii, gdzie pieczę nad fizyką na tamtejszym uniwersytecie sprawował pierwszy polski doktorant Voigta – Wierusz-Kowalski. We Fryburgu Werner uzyskał doktorat za badania nad przewodnictwem cieplnym i elektrycznym metali. Zrobił to błyskawicznie, już w 1909 roku. Po powrocie do Warszawy pracował jako nauczyciel. Od 1915 roku związał się z Politechniką Warszawską, której pozostał wierny. Pisząc o nim, nie można pominąć faktu, że w domu Wernera w Brwinowie w czasach II wojny światowej przechowywany był preparat radowy.

Kolejny Polak, który prowadził badania w pracowni Voigta, to Jan Jakub Stock (1881–1925), absolwent lwowskiego uniwersytetu, a później współtwórca Zakładu Fizyki na Akademii Górniczej w Krakowie. Zachował się jego list z Getyngi do Smoluchowskiego. Wspominał w nim wykłady Voigta jako ciekawe, ale trudne, twierdził, że jego sposób organizacji pracy ze studentami przypomina mu czasy lwowskich studiów. Opisywał zwyczaj getyńskich uczonych, którzy wydawali przyjęcia dla współpracowników. O jednym ze spotkań u Voigta napisał: „istna wieża Babel, na której nie zabrakło Japończyka, Finlandczyka, Rumuna, Węgra, Włocha”.

Woldemar Voigt i Polacy 7

Uczestnicy III Zjazdu Fizyków Polskich, Lwów 1926. Na zdjęciu studenci Voigta: Dziewulski (I rząd, drugi od lewej), Reczyński (III rząd, piąty od lewej) i Werner (III rząd, czwarty od lewej)

W tym samym roku co Werner do pracowni Voigta przyjechał z Warszawy Stanisław Landau (1881–1956), później używający nazwiska Ziemecki. Landau miał już stopień kandydata nauk Cesarskiego Uniwersytetu Warszawskiego, uzyskany za pracę o kryształach dwuosiowych napisaną pod opieką znanego rosyjskiego krystalografa Georgija Wulffa. W Getyndze Landau prowadził badania na temat magnetycznego skręcenia płaszczyzny polaryzacji w utrafiolecie, których wyniki opublikował w swym pierwszym artykule naukowym. Był związany z warszawskim środowiskiem naukowym. Jego habilitacja na Politechnice Warszawskiej dotyczyła promieniowania kosmicznego. Z tymi zainteresowaniami związany jest jego udział w projektach badania jonosfery za pomocą balonów stratosferycznych. Udane próby – balon „Warszawa II” – odbyły się w 1936 i 1938 roku. W Dolinie Chochołowskiej w 1938 odbyła się nieudana próba; balon, który wtedy nie wystartował, nosił nazwę „Gwiazda Polski” (na fot.).

Droga kolejnego warszawianina Wacława Staszewskiego (1892–1970) do Getyngi prowadziła przez Kraków. Staszewski studiował tu w latach 1911–1913 i zamierzał uzyskać doktorat. Jego historia potoczyła się inaczej niż zaplanował. Wiosną 1913 roku na zaproszenie Fundacji Wolfskehla do Getyngi przybył z wykładami Marian Smoluchowski. Staszewskiego tak zachwycił jego wykład poświęcony ruchom Browna, że postanowił powrócić na studia do Krakowa i pracować pod jego opieką nad rozprawą doktorską. Tak się istotnie stało, jednak przedwczesna śmierć Smoluchowskiego w 1917 roku spowodowała zmianę opiekuna, nad czym Staszewski bardzo ubolewał. W swej karierze naukowej Staszewski związany był z wieloma polskimi uczelniami. Na początku pracował w Krakowie i Warszawie. Po I wojnie światowej pracował przez pewien czas na Uniwersytecie Stefana Batorego w Wilnie, a następnie poświęcił się pracy w szkolnictwie średnim. Po II wojnie światowej powrócił do pracy naukowej i dydaktycznej na uczelniach – początkowo w Toruniu, a ostatecznie w Lublinie. Tam wychował kilka pokoleń polskich fizyków, a jednym z jego studentów był ksiądz profesor Michał Heller.

Warto zauważyć, że w odrodzonej Polsce grupa wykształconych u Voigta fizyków była niezwykle aktywna w środowisku akademickim. Świadczy o tym między innymi fakt, że wśród członków założycieli Polskiego Towarzystwa Fizycznego znalazło się co najmniej pięciu byłych studentów Voigta: Dziewulski, Staszewski, Werner, Wierusz-Kowalski i Ziemecki.

Dr Danuta Ciesielska, matematyk, historyk matematyki, Instytut Historii Nauki PAN im. L. i A. Birkenmajerów w Warszawie

Woldemar Voigt i Polacy 8

Koperta ze znaczkiem i okolicznościowym stemplem z okazji planowanego lotu balonem do stratosfery, 1938. Projekt Wacław Boratyński, rytownik Włodzimierz Vacek.

Wróć