Hvernig nútímaeðlisfræðin barst upphaflega til Íslands Ib: Þættir úr sögu hinna nýju vísinda til upphafs sjöunda áratugs tuttugustu aldar – 1

Posted on: 21. ágúst, 2025 by Einar H. Guðmundsson

Efnisyfirlit

Inngangur

Í því sem á eftir fer er ætlunin að nýta tækifærið sem skammtafræðiárið 2025 býður upp á og huga að því, hvernig upplýsingar um nýjar uppgötvanir og hugmyndir nútímaeðlisfræðinnar bárust Íslendingum á sínum tíma. Orðið nútímaeðlisfræði er yfirleitt notað um rannsóknir á eðli áður óþekktrar geislunar sem uppgötvaðist í lok nítjándu aldar og jafnframt hinar torskyldu kenningar um eindir, rúm, tíma, ljós, efni, þyngd og víxlverkanir, sem settar voru fram í upphafi hinnar tuttugustu. Þar er um að ræða grundvallargreinarnar skammtafræði, takmörkuðu afstæðiskenninguna og almennu afstæðiskenninguna. Á þeim byggja svo mörg önnur svið, svo sem atóm- og sameindaeðlisfræði, kjarneðlisfræði, öreindafræði, þéttefnisfræði, stjarneðlisfræði, heimsfræði og fleiri mikilvægar greinar.

Í tilefni skammtafræðiársins verða söguþættirnir í þessum kafla fyrst og fremst takmarkaðir við þann hluta nútímaeðlisfræðinnar sem fjallar um skammtafræði, atóm og sameindir sem og öreindir og víxlverkanir þeirra. Eins og tekið var fram í kafla Ia er þeim, sem hafa meiri áhuga á að kynna sér hvernig hin megingrein grunneðlisfræðinnar, afstæðiskenningin, hélt innreið sína hér á landi, bent á eftirfarandi ritsmíðar:

Eftirfarandi myndir (frá Wikipedíu) eru af nokkrum þeim einstaklingunum sem almennt er talið að hafi hrint nútímaeðlisfræðinni úr vör á áratugunum í kringum 1900:

Þótt vissulega megi deila um það, hvenær nútímaeðlisfræðin hafi fyrst séð dagsins ljós, er miðað við það í þessu yfirliti að saga hennar hefjist í nóvember 1895. Það var þá sem þýski eðlisfræðingurinn W.C. Röntgen uppgötvaði geislana, sem nú eru við hann kenndir á flestum tungumálum. Í kjölfarið fylgdi svo skriða nýrra uppgötvana, hugmynda og kenninga. Sú mikla saga verður þó ekki rakin á þessum vettvangi, heldur er lesendum bent á eftirfarandi ritaskrá og ekki síst hina ítarlegu tímalínu í bók A. Pais frá 1986, bls. 627-637. Hér verður hin almenna og flókna þróun eðlisfræðinnar á tuttugustu öld því að mestu í bakgrunni frásagnarinnar.

Gagnlegar heimildir um sögu nútímaeðlisfræði

Þeim, sem kjósa frekar einfalt og aðgengilegt yfirlit, má benda á eftirfarandi Wikipedíugrein, þar sem hægt er að rekja sig áfram með því að smella á viðeigandi tengla:

Þátttakendur á fimmtu Solvay ráðstefnunni árið 1927. Þarna má meðal annars sjá alla helstu frumkvöðla skammtafræðinnar. Fremsta röð frá vinstri: I. Langmuir, M. Planck, M. Curie, H.A. Lorentz, A. Einstein, P. Langevin, C.-E. Guye, C.T.R. Wilson, O.W. Richardson. Miðröð: P. Debye, M. Knudsen, W.L. Bragg, H.A. Kramers, P. Dirac, A. Compton, L. de Broglie, Max Born, N. Bohr. Aftasta röð: A. Piccard, É. Henriot, P. Ehrenfest, É. Herzen, Th. de Donder, E. Schrödinger, J.-É. Verschaffelt, W. Pauli, W. Heisenberg, R.H. Fowler, L. Brillouin.  –  Sjá nánar hjá G. Bacciagaluppi & A. Valentini, 2009: Quantum Theory at the Crossroads: Reconsidering the 1927 Solvay Conference og vefsíðuna The Golden Age of Quantum Physics (1927).  Mynd: Wikipedia.

Í eftirfarandi þáttum úr viðtökusögu nútímaeðlisfræðinnar hér á landi kýs ég að skipta tímabilinu sem til umfjöllunar er í þrjú undirtímabil, sem ég tel að endurspegli nokkuð vel þróunina á þessum árum:

  1. Tímabilið 1896 -1919: Frá fyrstu fréttum af uppgötvun röngengeisla til stofnunar stærðfræðideildar MR árið 1919. Þessi færsla.
  2. Tímabilið 1920 – 6. ágúst 1945: Frá stofnun stærðfræðideildar MR til upphafs atómaldar.
  3. Tímabilið 7. ágúst 1945 -1961: Frá upphafi atómaldar til 1961.

Til frekari þæginda hef ég tekið saman tvær skrár, sem gætu komið lesendum að góðum notum. Önnur fjallar um boðbera hinna nýju vísinda (færsla II) og hin um helsu alþýðurit sem komu út á tímabilinu (færsla III). Hins vegar hef ég ekki gefið mér tíma til að kanna hvernig nútímaeðlisfræði var kynnt í hinum ýmsu kennslubókum, sem notaðar voru við íslenska menntaskóla (og Háskóla Íslands) fram til 1960. Slík vinna bíður einhvers annars.

.

1. Frá fyrstu fréttum af uppgötvun röngengeisla til stofnunar stærðfræðideildar MR árið 1919

Röntgengeislar

Í fyrsta tölublaði Eimreiðarinnar árið 1896 birtist greinin Merkileg uppgötvun eftir Nikulás Runólfsson, fyrsta íslenska eðlisfræðinginn. Í eftirmála fer ritsjórinn Valtýr Guðmundsson nokkrum orðum um höfund og innihald greinarinnar. Þar segir meðal annars (bls. 73-74):

Framanskráð grein er rituð af þeim manni, sem sjálfsagt bezt allra Íslendinga hefur vit á þessu efni, enda hefur hann, að því er hjerlend blöð skýra frá, þessa dagana verið sjálfur að fást við tilraunir með Röntgens-geisla á fjöllistaskólanum hjer í Khöfn. En síðan greinin var skrifuð hefur ýmislegt birzt um tilraunir með þessa geisla í öðrum löndum, því um allan hinn menntaða heim eru menn nú sem óðast að fást við slíkar tilraunir, og flytja blöðin nálega daglega nýjar og nýjar fregnir um árangurinn af þeim. Er prófessor Röntgen þegar orðinn heimsfrægur fyrir uppgötvan sína, enda telja rnenn hana meðal hinna þýðingarmestu á þessari öld.

Röntgen uppgötvaði geislana í annarri viku nóvember 1895, en tilkynnti ekki opinberlega um tilvist þeirra fyrr en 28. desember. Fréttin af uppgötvuninni barst eins og eldur í sinu um alla heimsbyggðina og snemma árs 1896 var niðurstaða Röntgens staðfest víða um lönd, þar á meðal í Kaupmannahöfn. Nikulás kom þar við sögu, og þegar grein hans kom út í Eimreiðinni í mars 1896 voru ekki liðnir nema rúmir tveir mánuðir frá tilkynningu Röntgens. Svo merkileg þótti Dönum þessi uppgötvun að prófessor C. Christiansen gaf út 80 síðna bók um geislana í febrúar sama ár.

Teikningarnar sem fylgdu grein Nikulásar Runjólfssonar um röntgen-geisla í Eimreiðinni í mars 1896.
Teikning af röntgenlampa úr grein Ágústs H. Bjarnasonar, Heimsmyndin nýja II frá 1915, bls. 134.

Gunnlaugur Claessen læknir

Brautryðjandinn í notkun röntgengeisla hér á landi var Gunnlaugur Claessen læknir. Hann varð stúdent frá Lærða skólanum 1901 og cand. med. frá Háskólanum í Kaupmannahöfn 1910. Að prófi loknu fór hann í framhaldsnám í röntgenlækningum í Danmörku, Svíþjóð og Þýskalandi áður en hann sneri heim haustið 1913 til að hefja hér læknisstörf. Háskóli Íslands beitti sér fyrir fjárveitingu til tækjakaupa og féllst á að leggja nafn sitt við röntgenlækningar Gunnlaugs gegn því að hann kenndi lífeðlisfræði við læknadeildina. Hin svokallaða Röntgenstofnun Háskólans tók svo til starfa í ársbyrjun 1914.

Frétt í Vísi, 26. mars 1914, bls. 1. Húsið var (og er) á Hverfisgötu 12.
Ein af fyrstu auglýsingunum frá Röntgenstofnun Háskólans birtist í Vísi, 6. maí 1914, bls. 4.
Myndastofa Röntgenstofnunarinnar eins og hún leit út árið 1919. Hún var þá fyrir nokkru flutt í hús Natans & Olsens, Austurstræti 16, og samstarfinu við Háskólann var lokið. Gunnlaugur þurfti því að leita til Alþingis um fjárveitingu til að halda starfinu áfram og fékk jákvæðar undirtektir. Myndin er úr grein Ásmundar Brekkan frá 1995: Upphaf röntgenlækninga á Íslandi: Brautryðjandinn, bls. 786.

Á fimmta áratugnum gaf Gunnlaugur út kennslubók á dönsku, Röntgendiagnostik: vejledning for læger og studerende. Hún var almennt notuð við háskóla á Norðurlöndum og kom í tveimur útgáfum (1940 & 1946).

Að lokum má geta þess hér að Gunnlaugur Claessen var einnig brautryðjandi í radíumlækningum á Íslandi. Um það verður nánar rætt hér á eftir.

.

Smá innskot: Rafmagnseggið, loftdælan og núningsvélin

Þegar ég hóf að rýna í söguna um uppruna röntgenlampans í tengslum við þessa færslu fór engin þeirra heimilda, sem ég kannaði í upphafi, mikið lengra aftur í tímann en til fæðingar Geissler-rörsins árið 1857. Eins og flestir vita leiddi þetta tæki Geisslers til uppgötvunar bakskautsgeisla á árunum 1858-59. Það var jafnframt undanfari Crookes-rörsins, sem aftur leiddi til uppgötvunar röntgengeisla í árslok 1895 og svo rafeindarinnar 1897.

Mér datt í hug að fljótlegast væri að kafa aðeins dýpra í söguna með því að glugga næst í kaflann um rafmagnið í Eðlisfræði Fischers frá 1852, en sem kunnugt er bókin ekki aðeins fyrsta verkið sem fjallar um sígilda eðlisfræði á íslensku, heldur sú merkasta (sjá nánar hjá Einari H. Guðmundssyni, 2019: Eðlisfræði Fischers, fyrsta eðlisfræðibókin sem kom út á íslensku).

Eftir skamma leit rakst ég á litla mynd á bls. 368, sem mig rámaði í að hafa séð áður, en ekki veitt neina sérstaka athygli. Þetta var teikning af rafmagnseggi, sem oft er kennt við Frakkann  J.-A. Nollet (1700-1770) þótt Englendingurinn F. Hauksbee (1660-1713) hafi uppgötvað fyrirbærið löngu á undan honum. Eftir að hafa skoðað sögu eggsins aðeins nánar finnst mér nú nokkuð ljóst að þar sé fundinn hinn eiginlegi forveri Gleisser-rörsins og þar með röntgenlampans, sem og fleiri skyldra tækja sem lengi hafa verið talin ómissandi í tæknivæddum mannheimi. Sú saga er vissulega löng og flókin og verður ekki rakin hér.

Teikningin af rafmagnsegginu í Eðlisfræði Fischers, bls. 368. Þess má geta að Fischer fékk myndina lánaða (eins og flestar aðrar myndir bókarinnar) úr hinu þekkta verki, Pouillet’s Lehrbuch der Physik Und Meteorologie, für deutsche Verhältnisse frei bearbeitet von Dr. Joh. Müller I & II frá 1843 (sjá bls. 425 í fyrra bindinu).

Myndinni fylgir skýringartexti, sem hljóðar svo í þýðingu Magnúsar Grímssonar (bls. 368-369):

Rafurmagnsljósið er harla fagurt í þynntu lopti. Til þess að reyna það þurfum vèr á sérstöku tóli að halda, eða svipuðu því, sem hér er sýnt í [myndinni fyrir ofan], en það er eggmynduð glerflaska. Á báðum endum hennar er látúns-umbúningur og er annar þeirra þannig búinn, að það má skrúfa hann niður á stéttina á loptsdælunni. Hinum er þar á móti svo varið, að það má færa hnappinn b’ svo nærri b, sem þurfa þykir. Ef að flaskan er nú orðin svo tæmd að lopti, sem unnt er, þá þarf ekki annað en færa leiðandann á rafurmagnsvélinni að látúnsþræðinum, sem hnappurinn b’ er á, til þess að rafurmagnið streymi inn í flöskuna og fylli hana með ljómandi birtu. […] Ef að flaskan er [nú] færð nærri einhverjum leiðandi líkama, þá færist ljósið þángað að, og verður þar bjartara. En ef dálitlu lopti er hleypt inn um hanann á flöskunni, þá myndast allt einir purpurarauðir ljósbogar á milli b og b’. Láti maður allt af renna meira og meira lopt inn í flöskuna, þá verður ljósið á endanum eins og hver annar rafurmagnsneisti.

Eins og sjá má af textanum þarf tvö tæki til framkalla ljósadýrðina sem þarna er lýst; annars vegar loftdælu og hins vegar núningsvél. Fjallað er um slík tæki í Eðlisfræði Fischers:

Tvær myndir úr Eðlisfræði Fischers. Til vinstri er loftdæla, sem fjallað er um á bls. 137. Dælan sjálf er strokkurinn (abcd) til vinstri, sem í er færanleg bulla. Í stað glerhvolfsins til hægri (q) er b-endi endi rafmagnseggsins skrúfaður á „stéttina“ (op) utan um opið n.  – Myndin til hægri sýnir svo núningsvél (rafurmagnsvél) sem rædd er á bls. 357-58. Glerhjólinu (a) er snúið með sveifinni (m). Núningur við „koddana“ (e og e´) myndar rafhleðslu sem berst út í tvo látúnssívalninga – „leiðendurna“ (f og f) – sem hvíla á fjórum einangrandi glerstólpum (h). Leiðendurnir eru tengdir með leiðandi þverslá og sameinast í g. Til að hlaða rafmagnseggið er látúnsþráðurinn frá b´-enda eggsins látinn snerta g.

.

Geislavirkni

Það var Frakkinn H. Becquerel sem uppgötvaði geislavirkni í mars árið 1896, aðeins tæpum fjórum mánuðum eftir uppgötvun Röntgens.  Geislunin kom frá úransöltum og var það veik, miðað við röntgengeisla, að lítið var um hana fjallað í fyrstu. Það var í raun ekki fyrr en Curie hjónin fundu hið mjög svo geislavirka frumefni radíum í árslok 1898 (eftir að hafa fundið frumefnið pólon fimm mánuðum áður)  sem vísindamenn fóru að veita þessari nýju geislun athygli fyrir alvöru. Sem dæmi má nefna að fyrstu tilraunir lækna til að nota radíum til lækninga voru framkvæmdar um og upp úr aldamótunum 1900. Það voru og íslenskir læknar sem komu radíum á kortið hér á landi, ekki síst Gunnlaugur Claessen.

Áhugi vísindamann jókst enn frekar árið 1903, þegar þeim P. Curie og aðstoðarmanni hans, A. Laborde, tókst að mæla hina gífurlegu orku sem losnar við útgeislun radíums. Niðurstöður þeirra sýndu að það tók eitt gram af radíum ekki nema klukkustund að hita 1,3 g af vatni frá 0o C upp að suðumarki, 100o C. Þetta þótti með ólíkindum á sínum tíma.

Þetta sama ár fengu þau Becquerel og Curie hjónin Nóbelsverðlaunin í eðlisfræði fyrir rannsóknir sínar á sviði geislavirkni. Þegar fréttir af verðlaununum bárust út, varð undraefnið radíum ekki aðeins eitt heitasta umræðuefnið víða um heim, heldur rann sannkallað radíumæði á alþýðu manna. Í kjölfarið varð M. Curie einn þekktasti eðlisvísindamaður allra tíma, þar á meðal hér á landi.

Fljótlega eftir að hafa frétt af uppgötvun Becquerels hóf Nýsjálendingurinn E. Rutherford rannsóknir á geislavirkni. Árið 1899 sýndi hann  fram á, að úran sendir frá sér tvenns konar geisla, sem hann kallaði α- og β-geisla og um svipað leyti uppgötvaði hann geislavirka eðalgasið radon. Jafnframt að sérhvert geislavirkt frumefni hefur sinn einkennandi helmingunartíma. Á tímabilinu 1901 til 1903 sýndi hann, ásamt enska efnafræðingnum F. Soddy, fram á að geislunin frá  α- og β-virkum frumefnum breytir þeim í önnur frumefni, nokkuð sem margir eðlisvísindamenn áttu erfitt með að trúa í fyrstu. Á næstu árum tókst Rutherford svo, ásamt aðstoðarmönnum, að sannreyna eigin tilgátu um að α-ögnin væri í raun He++ jón.  

Teikning úr bók Rutherfords frá 1906, Radioactive Transformations, bls. 130. Hún sýnir þann hluta af Úran-238 geislaættinni sem byrjar á radíum-226. Tveimur árum fyrir útkomu bókarinnar hafði Rutherford stungið upp á því nota mætti hlutfallslegt magn dótturefna og/eða magn helíns ásamt helmingunartíma langlífs móðurefnis til að áætla aldur bergsýna og þar með aldur jarðarinnar. Það kom í hlut hins merka bandaríska efnafræðings B. Boltwoods að fylgja þessari hugmynd eftir. 

Fyrir utan allar greinarnar um rannsóknir sínar og samstarfsmanna, gaf Rutherford út þrjár bækur um geislavirkni á þeim tíma þegar hún átti hug hans allan. Þær eru Radio-Activity (1904), Radioactive Transformations (1906) og Radioactive substances and their radiations (1913). Hann hlaut og Nóbelsverðlaunin í efnafræði fyrir þessar rannsóknir árið 1908.

Eins og flestum mun kunnugt er Rutherford nú mun þekktari meðal almennings fyrir uppgövun sína á atómkjarnanum, en hinar merku rannsóknir á geislavirkni. Rætt verður nánar um atómrannsóknir hans hér á eftir og aftur í færslu Ib2.

Fyrstu kynni Íslendinga af geislavirkni

Hér á landi virðist fyrst hafa verið minnst á geislavirkni á opinberum vettvangi haustið 1903, skömmu áður en tilkynnt var um Nóbelsverðlaunin það árið. Fréttir af þessu magnaða og gagnlega, en oft hættulega, fyrirbæri hafa síðan birtst reglulega á síðum íslenskra dagblaða og tímarita, ásamt misjafnlega ítarlegum greinum um eðli þess og hagnýtingu. Hér eru nokkrar þeirra fyrstu:

Teikningin á að sýna brautir α-, β- og γ-geisla í segulsviði. Hún er úr grein Ágústs H. Bjarnasonar, Heimsmyndin nýja II frá 1915, bls. 135. Athugið að brautir γ-geislanna ættu að vera beinar línur. Fyrirmyndina er að finna á bls. 51 í doktorsritgerð Maríu Curie frá 1903, Recherches sur les substances radioactives.

Þorkell Þorkelsson eðlisfræðingur

Fyrsti Íslendingurinn sem kom að rannsóknum á geislavirkni var Þorkell Þorkelsson. Hann hóf raunvísindanám í Kaupmannahöfn haustið 1899, árið eftir að Curie hjónin uppgötvuðu radíum, og lauk cand. mag. prófi í eðlisfræði 1903. Ári síðar varð hann aðstoðarkennari við Fjöllistaskólann og hóf þá rannsóknir á geislavirkni hveralofts á Íslandi, fyrst í samvinnu við fyrrum kennara sinn, prófessor P. K. Prytz og síðan einn. Hann safnaði ýmsum lofysýnum hér á landi sumrin 1904 og 1906 og vann áfram úr mæligögnum í Kaupmannahöfn til 1908, en þá fluttist hann heim og gerðist kennari við Möðruvallaskóla. Finna má heimildir um önnur störf hans hér á landi í færslu II. Grein Sveinbjörns Björnssonar frá 2016, Radon í hveragasi og bergi, gefur gott yfirlit yfir geislamælingar Þorkels.

Geislamælir sem Þorkell Þorkelsson notaði við mælingar á íslensku hveralofti og kynntur var í grein hans Die Ionisation in Gasen vermittels eines ungeeichten Elektroskops bestimmt frá 1906. Í mjög fróðlegri umfjöllun, Radon í hveragasi og bergi frá 2016, lýsir Sveinbjörn Björnsson þessu tæki Þorkels svo (bls. 128): „Tækið sem Þorkell notaði við mælingar á styrk radons er nefnt jónahylki. Gas sem á aõ mæla er sett inn i málmhylkið I. Ofan á því er kúlulaga málmhús rafsjár, einangrað frá málmhylkinu. Stöngin g situr i einangrandi tappa og heldur uppi miðstöng hylkisins, k. Í heild virka þessir hlutar sem tveir rafþéttar med sameiginlegt innra skaut i stöngunum k og g en ytri skaut i útveggjum jónahylkisins og rafsjárinnar. Þegar rafhleðslur sitja á innra skautinu sperrist állaufblað rafsjárinnar frá stönginni g. Geislavirkni radons jónar gasið i hylkinu. Ef miðskautið er neikætt hlaðið flykkjast jákvæðar jónir að því og minnka hleðslu þess. Við það sígur laufblaðið. Fylgst er meõ því í smásjá hve hratt hleðslan dvínar. það gerist þeim mun hraðar sem geislavirknin i gasinu er meiri.“

Til fróðleiks má geta þess hér, að hinn þekkti Geiger–Müller teljari var ekki fundinn upp fyrr en árið 1928, og að það var Þorbjörn Sigurgeirsson sem kom fyrstur með slíkt tæki til landsins haustið 1947. Teljarann hafði hann sjáfur smíðað í tengslum við geimgeislarannsóknir sínar við Princetonháskóla á árunum 1946-47. Lesendum má einnig benda á stutt en gagnlegt yfirlit um ýmsar mismunandi aðferðir til mælinga á geislavirkni hjá Flakus, F.N., 1981: Detecting and measuring ionizing radiation – a short history.

Gunnlaugur Claessen aftur

Auk Þorkels Þorkelssonar kom áðurnefndur Gunnlaugur Claessen mjög við íslenska geislavirknisögu í byrjun tuttugustu aldar. Hann varð fyrstur til að fást við radíumlækningar hér á landi og skrifaði mikð um það efni, bæði fyrir lækna og leikmenn.

Í seinni greininni segir meðal annars (bls. 52 og 55):

Þau radíumsambönd sem notuð eru til lækninga eru radíumsulphat og radíumbromid. Til þess að geta gefið hæfilegan geislaskammt, þarf auðvitað að mæla nákvæmlega þann geislakraft, er það radíum hefir, sem nota skal við sjúklinginn. Það er gert með electroscop. […] „Teknik“ við radíumlækningar er ýmsum erfiðleikum bundin. Áhrif geislanna eru algerlega „local“ og ná skammt frá efninu; radíum verður því að koma fyrir með mikilli nákvæmni. Venjulega er það haft í hylkjum, ca. 2-3 cmt. á lengd og álíka og gildur bandprjónn, eða á lakk- eða gúmmíplötu. Plöturnar eru sérstaklega notaðar þegar radíum er komið fyrir á yfirborði líkamans en hylkin látin í holrúm, t.d. uterus og rectum.

Hylki fyrir radíumsölt, sem notuð voru til lækninga á fyrri hluta tuttugustu aldar. A er hylkið sjálft og B er hólf fyrir radíumsaltið. Myndin er fengin að láni hjá Knox, R., 1918: Radiography and radio-therapeutics, bls. 501.

Fyrri grein Gunnlaugs frá 1918 birtist snemma í marsmánuði og kom strax af stað mikilli umræðu hér á landi um mikilvægi radíumlækninga fyrir Íslendinga. Það var þó ekki auðvelt að eignast nægjanlega stóra skammta af radíum. Það lá hreinlega ekki á lausu og var auk þess gífurlega dýrt. Efnaðir Íslendingar settu það þó ekki fyrir sig, og fljótlega tóku peningagjafir til kaupanna að berast Gunnlaugi. Innan skamms var sjóðurinn orðinn svo stór að Oddfellow-félagið tók að sér að halda utan um hann. Radíumsjóður Íslands var svo formlega stofnaður í maí 1918. Í ágúst 1919 sendi sóðstjórnin frá sér ítarlega skýrslu og samkvæmt henni hafði þá tekist að safna nægjanlegu fé til kaupa á rúmlega 200 milligrömmum af radíum frá Englandi og jafnframt setja upp aðstöðu til radíumlækninga við hlið röntgenstofnunar Gunnlaugs í Austurstræti.

Í október 1919 birti Gunnlaugur fróðlega grein, Radíum, um þetta furðuefni og lækningamátt þess. Í marsmánuði 1921 kom svo frá honum opinber skýrsla um fyrsta starfsár Radíumstofunnar:

Síðsumars árið 1934 átti stofan fimmtán ára afmæli. Svo vildi til að María Curie lést um sviðpað leyti úr blóðfrumuþurrð og að beiðni ritstjóra Morgunblaðsins skrifaði Gunnlaugur af því tilefni nokkur orð um radíumlækningar á Íslandi og hvernig til hefði tekist:

.

Rafeindin, atómið og atómkjarninn

Rafeindin uppgötvuð

Á árunum 1858-59 sáu Þjóðverjarnir J. Plücker og J.W. Hittorf merkilega geislun sem stafaði frá bakskauti Geissler-rörs. Tæpum tveimur áratugum síðar var hún skýrð bakskautsgeislun, nafn sem við notum enn í dag. Með tilkomu Crookes-rörsins  í kringum 1870 fengu eðlisfræðingar mikinn áhuga á þessari geislun og gerðar voru margvíslegar tilraunir til að ákvarða eðli hennar. Crookes sjálfur stakk til dæmis upp á því árið 1879 að þarna væri á ferðinni straumur einskonar rafmagnaðra sameinda („radiant matter“) og Þjóðverjinn H. Hertz að geislunin væru ölduhreyfing í ljósvakanum. Hvorug tilgátan reyndist rétt.

Árið 1897 sýndi Englendingurinn J.J. Thomson loks fram á að bakskautsgeislarnir eru straumur rafhlaðinna agna, rafeinda, sem hann kallaði einfaldlega agnir (corpuscles) í fyrstu. Jafnframt mældi hann hið svokallaða massa-hleðslu-htutfall þeirra. Tveimur árum síðar áætlaði hann hleðslu þeirra og gat þá reiknað út áætlaðan massa. Nákvæmari niðurstöður fyrir hleðslu og massa rafeinarinnar fengust ekki fyrr en Bandaríkjamennirnir R.A. Millikan og H. Fletcher framkvæmdu hina þekktu olíudropatilraun árið 1909.

Eitt af hinum frægu Crookes-rörum Thomsons, sem hann notaði við uppgötvun rafeindarinnar. Efri myndin er teikning úr grein hans frá 1897, Cathode Rays, bls. 296. Sú neðri er ljósmynd af tækinu sjálfu. Á teikningunni er C bakskautið, A og B eru geislabeinar sem til samans mynda forskautið. D og E eru plöturnar í plötuþétti og lengst til hægri í rörinu er kvarði til að mæla frávik bakskautsgeislans frá beinni línu þegar hann lendir á glerinu. Hægt er að bæta við segulsviði með því að setja skeifusegul utan um rörið þar sem þéttirinn er, eða lengra til hægri.

Rafeindin á Íslandi

Eflaust hafa einhverjir Íslendingar lesið tiltölulega fljótlega um uppgötvun Thomsons í erlendum blöðum eða bókum, en fyrsta tilvísunin um rafeindina, sem ég hef rekist á í íslenskum blöðum, er frá 1903. Það er í greininni Radíum og önnur geisliefni IV, þar sem segir í tengslum við kenningu um orkulosun geislavirkra frumagna við útgeislun (bls. 35):

Eptir kenningum próf. Thomson um »elektrona« má reikna út, að hið innra táp frumagnanna mundi vera svo mikið, að enda þótt það rjenaði um 1% mundi það þó nægja til að viðhalda útgeislun radíum, eptir því sem hún er mæld af Curie, um 30,000 ár.

Víkjum nú að árinu 1910. Það er að vissu leyti tímamótaár hvað varðar alþýðufræðslu um raunvísindi í kringum næstsíðustu aldamót. Þá komu út tvær merkar greinar, önnur eftir Þorvald Thoroddsen náttúrufræðing, hin eftir Ágúst H. Bjarnason heimspeking. Báðir reyndu þeir, hvor á sinn hátt, að útskýra þróun eðlisvísindanna á árunum þar á undan:

Um rafeindir hefur Þorvaldur þetta að segja á bls. 8:

Eðlisfræðingar þykjast nú, einkum við rannsóknir J. Thomson’s í Cambridge, orðnir sannfærðir um, að neikvæða rafmagnið sé straumur af ótrúlega smáum ögnum, er þeir kalla elektróna; þær þjóta áfram með ógurlegum hraða, og hver þeirra er eigi stærri en 700. hluti úr vatnsefnis-frumögn. Jákvæða (pósitíva) rafmagnið svo kallaða er að skoðun þeirra aðeins vöntun rafmagns, straumleysi; elektrónarnir eru aðeins einnar tegundar.

Umfjöllunin er heldur ítarlegri hjá Ágústi, eins og meðal annars má sjá á bls. 270-71:

En [nú má] reikna út efnisgnægð rafeindanna. Þetta tókst próf. Thomson á hendur og sannaði hann því næst útreikning sinn með nýjum tilraunum, er nú hafa verið prófaðar á öllum höfuðbólum vísindanna og reynst réttar. En árangurinn af þessum tilraunum er sá, að það er nú talið fullsannað að til séu efniseindir, teljanlegar og mælanlegar, en þó þúsund sinnum efnisminni en efniseind sú, brint-eindin, sem hingað til hefir verið talin léttust og smæst allra efniseinda. Og þessar eindir, sem þannig eru fundnar, virðast vera minstu og frumlegustu eindir náttúrunnar. Því að eins mismunandi og eindir »frumefnanna« eru að þyngd og öðrum eiginleikum, eins líkar eru eindir þessar hver annari, úr hvaða efnum sem þær streyma. Próf. Thomson gaf smáeindum þessum nafnið corpuscula til minningar um ljósfræði Newtons. En með því að nafn þetta er nokkuð óákveðið og eindir þessar eru ávalt hlaðnar rafmagni, hafa þær nú verið skírðar elektrón þ.e. rafeindir, og af því er svo aftur dregið nafn kenningarinnar: elektróntheoria, sem þá að sjálfsögðu ber að kalla rafeinda-kenningu á íslensku. Til þess nú að gefa mönnum einhverja hugmynd, ef hugmynd skyldi kalla, um smæð þessara rafeinda, skal þess getið, að eftir útreikningi fróðra manna fara 1770 kvadriljónir negatívra rafeinda í eitt gramm, 1/5 úr kvinti, og efnisgnægð rafeindar er alt að 1/2000 hluta af efnisgnægð vatnsefniseindarinnar. 

Báðir hafa þeir Þorvaldur og Ágúst stuðst við erlend alþýðurit í þessum skrifum sínum. Þorvaldur telur greinilega óþarft að geta slíkra heimilda, en það gerir Ágúst hins vegar. Þar sem það er út af fyrir sig fróðlegt að sjá hvaða erlendu heimildir hann bendir á, skal þeirra getið hér:

Atóm Thomsons

Þótt ýmsar vangaveltur um innri gerð atóma hafi þegar verið komnar fram á fyrri hluta nítjándu aldar, fengu þær fyrst byr undir báða vængi í kringum 1860, eftir að Þjóðverjarnir G. Kirchhoff og R. Bunsen uppgötvuðu, að sérhvert frumefni hefur sitt eigið og einstaka litróf í gasástandi. Margir náttúruspekingar töldu einsýnt að það hlyti á einhvern hátt að tengjast innri gerð atóma viðeigandi frumefnis. Sú hugmynd styrktist enn eftir að kenning D. Mendeleevs um lotukerfi frumefnanna tók að vekja almenna athygli upp úr 1870. Fram komu hinar ýmsu kenningar um innri gerð atómanna, sem ekki er rúm til að lýsa hér. Ein þeirra verðskuldar þó að vera nefnd, þar sem hún var lengi vinsæl, einkum í Englandi og Bandaríkjunum. Þar er um að ræða kenningu Bretans W. Thomsons (nú þekktari undir nafninu Kelvin lávarður) um atóm sem stöðuga hvirfla í ljósvakanum. Hún var fyrst sett fram árið 1867 og vakti strax mikla athygli. Sextán árum síðar tók J.J. Thomson við keflinu af Kelvin og setti kenninguna í mun stærðfræðilegri búning. Þótt áhugi hans á efninu dvínaði mjög upp úr 1890, hafði hvirflakenningin talsverð áhrif á seinni hugmyndir hans um atómið.

Tveimur árum eftir fund rafeindarinnar árið 1897 kynnti J.J. Thomson svo til sögunnar hið svokallaða „plómubúðingslíkan“ sitt af atóminu. Það var í greininni On the masses of the ions at low pressures. Þar segir á bls. 565:

I regard the atom as containing a large number of smaller bodies which I will call corpuscles; these corpuscles are equal to each other; the mass of a corpuscle is the mass of the negative ion in a gas at low pressure, i. e. about 3 x 10 – 26 of a gramme. In the normal atom, this assemblage of corpuscles forms a system which is electrically neutral. […] The negative effect is balanced by something which causes the space through which the corpuscles are spread to act as if it had a charge of positive electricity equal in amount to the sum of the negative charges on the corpuscles.

Líkanið tók ýmsum breytingum í gegnum tíðina, en sennilega er sú útfærsla sem Thomson birti árið 1904 einna þekktust í dag:

Hugmynd Thomsons um stöðuga uppröðun punktrafeinda í atómum með allt frá einni rafeind til átta. Í hverju atómi táknar hringurinn ytri mörk kúlulaga efnisdreifingar úr samfelldum, jafndreifðum og jákvætt hlöðnum „vökva“. Atómin snúast með jöfnum hornhraða eftir hringlaga brautum um massamiðjuna og rafeindirnar halda þannig sömu afstöðu hver til annarrar og vökvans. Myndin er úr grein Thomsons frá 1905, The Structure of the Atom, bls. 2.

.

Atómið á Íslandi árið 1910

Íslendingar hafa frá upphafi þekkt til viðtekinna erlendra efniskenninga, allt frá hugmyndum um höfuðskepnur til atóma (sjá t.d. ritaskrá C). Fyrir 1780 voru það þó nær eingöngu lærðir menn, sem höfðu aðgang að þekkingu á þessu sviði, og þá einkum í gegnum erlendar kennslubækur og alfræðirit af ýmsu tagi (ritaskrá B). Árið 1781 hófst hins vegar útgáfa á almennum fræðsluritum á móðurmálinu og það var fyrst þá, sem íslenskri alþýðu gafst tækifæri til að kynnast fyrir alvöru hugmyndum erlendra manna um margvísleg mikilvæg og gagnleg málefni, þar á meðal kenningum um innsta eðli efnisins. Ég veit lítið um það, hver viðbrögð landans við erlendu náttúruspekinni voru á sínum tíma, en hitt er víst, að eina nýstárlega íslenska efniskenningin sem birst hefur á prenti, allt fram á þennan dag, er frumagnakenning Björns Gunnlaugssonar sem hann kynnti til sögunnar í náttúruspekiljóðinu Njólu árið 1842. Því miður stóðst kenning hans ekki tímans tönn.

Svo við snúum okkur aftur að nútímaeðlisfræðinni og J.J. Thomson, þá mun fyrsta íslenska lýsingin á atómkenningum hans hafa birst í áðurnefndri grein Ágústs H. Bjarnasonar frá 1910, bls. 272-73:

J.J. Thomson virðist […] rétt að ætla, að efniseindir frumefnanna svonefndu séu orðnar til úr miklu smærri eindum einhvers konar æther-eindum eins og Lord Kelvin hafði getið til, eindum sem mynda mismunandi hringiður eða öllu heldur smásólkerfi með fastastjörnum og ákveðnum fjölda reikistjarna, er fer eftir eindaþyngd hvers frumefnis. Sumir hafa jafnvel  getið þess til, að þessi agnarsmáu sólkerfi efniseindanna séu á einhvern hátt orðin til úr tómum rafeindum. Hefir Perrin […] þegar fundið, að svifhraði rafeindanna um hin ýmsu efni samsvari nákvæmlega bylgjulengdinni í ljósgeislum efnanna sjálfra, er þau verða hvítglóandi. Og rafeindir virðast streyma úr öllum slíkum hvítglóandi efnum, eins og líka gefur að skilja,þar sem ljósið sjálft er ekki annað en ákveðin rafsegulhreyfing.

Í grein Þorvalds Thoroddsen frá sama ári segir, bls. 8-9:

[Nú] hafa efnafræðingarnir komist að […] niðurstöðu um samsetningu atómanna. Áður voru þau álitin ódeilanleg, einsog nafnið ber með sér (atóm = ódeili), hið minsta sem til væri, frumeindir veraldar. Nú er öll sú bygging hrunin. Nú hefir þegar verið skygnst svo djúpt í hyldýpi smæddarinnar, að mannlegan anda sundlar eins að líta þangað, eins og um stjörnudjúp alheimsins. Nú hugsa menn sér ekki lengur að atómin séu frumeindir, heldur miklu fremur nokkurskonar stjörnukerfi, þar sem óteljandi elektrónar með geysihraða þjóta eftir vissum lögum kringum einhverja þungamiðju. Í þessum geysihröðu elektrónum, sem að efni til eru frumefni allra frumefna, er mikið afl fólgið, sem losnar úr læðingi, þegar atómið liðast sundur.

Þegar þeir Ágúst og Þorvaldur skrifuðu greinar sínar höfðu óvísindalegar vangaveltur um atóm sem smækkaða mynd af  sólkerfinu lengi verið á kreiki erlendis, jafnvel allt frá fyrri hluta nítjándu aldar. Hér heima má finna slíka lýsingu í seinni hluta greinarinnar Frumagnir og frumvægi VII eftir Sigurð Þórólfsson frá 1907 (ath. að Sigurður notar orðið frumvægi fyrir það fyrirbæri sem við nú köllum sameind; nálgast má aðra kafla úr grein hans í ritaskrá C).

Vera kann að við skriftirnar hafi Þorvaldur verið að glugga í bókina The Fundamental Conceptions of Chemistry (London, 1908) eftir sinn gamla efnafræðikennara frá háskólaárunum, S.M. Jørgensen, þar sem svipaða hugmynd er að að finna á síðu 26. Vísindasagnfræðingurinn H. Kragh (2010, bls. 36) telur hins vegar líklegast að vangaveltur Jørgensens séu einfaldlega byggðar á mistúlkun hans á hinu svokallaða Satúrnusarlíkani Japanans H. Nagaoka frá 1904.

Þess má einnig geta hér, að árið 1901 setti Frakkinn J. Perrin fram hugmynd um sólkerfislíkan af atóminu sem líkist mjög þeirri mynd, sem nú er einkum kennd við Rutherford. Það var í greininni „Les hypothèses moléculaires“ í tímaritinu Revue Scientifique 15, 1901, bls. 449-461. Á bls. 460 segir (í enskri þýðingu H. Kraghs, 2010, bls. 36):

Each atom will be constituted, on the one hand, by one or several masses very strongly charged with positive electricity, in the manner of positive suns whose charge will be very superior to that of a corpuscle, and, on the other hand, by a multitude of corpuscles, in the manner of small negative planets, … [with] the total negative charge exactly equivalent to the total positive charge, in such a way that the atom is electrically neutral.

Eftir að Rutherford uppgötvaði atómkjarnann árið 1911 var sólkerfislíkanið lengi notað til útskýringar á atóminu, bæði hér á landi og erlendis, jafnt í alþýðufræðslu sem kennslubókum á  lægri skólastigum. Svo er kannski enn?

Myndin er úr eðlisfræðibókinni, sem færsluhöfundur var látinn lesa fyrir landspróf veturinn 1962-63 og sýnir kaflann um atómið í heild sinni. Um er að ræða Kennslubók í eðlisfræði handa unglinga- og gagnfræða-skólum eftir Jón Á. Bjarnason. Hún kom fyrst út 1941.

.

Rutherford og atómkjarninn

Eins og áður hefur komið fram var plómubúðingslíkan Thomsons í stöðugri þróun í nokkur ár og hugmyndin sem slík naut almennt talsverðra vinsælda. Meðal annars studdist Rutherford lengi við hana í vangaveltum sínum um atómið og án efa hefur hún verið kveikjan að hinum merku rannsóknum hans, H. Geigers og E. Marsdens á dreifingu α-agna eftir árekstra við þunnar málmþynnur. Þeim til mikillar undrunar kom þó í ljós, árið 1909, að endurkast agnanna var ekki í samræmi við plómubúðingslíkanið og það tók Rutherford rúmt ár að átta sig á mæliniðurstöðunum. Það var því ekki fyrr en 1911 sem hann sendi frá sér hina frægu grein sína um atómkjarnann:

Til vinstri: Myndin er úr grein Rutherfords frá 1911, The Scattering of α and β Particles by Matter and the Structure of Matter, bls. 672. Jákvætt hlaðinn kjarni málmatóms er í punktinum S og gleiðboginn PAP’ er braut jákvætt hlaðinnar α-agnar sem stefnir í átt að kjarnanum í upphafi. Lengd striksins SN (e. impact parameter) er stundum kölluð kennilengd árekstrar á íslensku. Til hægri: Þverskurðarmynd af tilraunaruppsetningu Rutherfords, Geigers og Marsdens frá 1913. – Smásjáin M, sem á er fest sinksúlfíðhúðin S, gengur í gegnum hlið sívalingslaga málmhylkis, B, með möttuðu glerloki P. Hylkið umlykur málmþynnuna F (t.d. úr gulli) ásamt uppsprettu α-agna, R (t.d. radíum), inni í einangrandi umbúðum með opinu D. Hylkið er fast við málmplötuna A, sem hægt er að snúa í loftþéttu gati C á kyrri undirstöðu L. Rörið T er tengt við loftdælu, sem ekki er sýnd á myndinni. L, C, T, F og R halda kyrrstöðu sinni þótt A sé snúið.  –  Opið D beinir α-ögnum frá R að skotmarkinu F og með því að snúa A og þar með  smásjánni má finna stefnu agnanna eftir árekstrana við málmþynnuna.  Myndin er úr grein Geigers og Marsdens frá 1913: The laws of deflexion of α particles through large angles (Figure 1).

Samkvæmt hinu nýja líkani Rutherfords samanstóð atómið af þungum jákvætt hlöðnum kjarna umkringdum hinum léttu og neikvætt hlöðnu rafeindum.

Þessa mynd af atómi Rutherfords birtist í grein Ágústs H. Bjarnasonar frá 1922, Rutherford: Um gerð frumeindanna, bls. 239. Hún sýnir jákvætt hlaðinn kjarna umkringdan rafeindum. Ekki veit ég hvaðan myndin er fengin, en þótt hún sé í samræmi við hugmyndir hans, mun Rutherford sjálfur aldrei hafa birt neina slíka mynd opinberlega. Hins vegar má sjá álíka teikningu í nótum hans frá árunum 1910-11. Hann hefur og hugsanlega stuðst við hana þegar hann var að semja handritið að greininni frá 1911, þar sem hann setti fyrst fram niðurstöður sínar um tilvist atómkjarnans. Í seinni grein, The Structure of the Atom, frá 1914 segir svo á bls. 488-489: „I supposed that the atom consisted of a positively charged nucleus of small dimensions in which practically all the mass of the atom was concentrated. The nucleus was supposed to be surrounded by a distribution of electrons to make the atom electrically neutral, and extending to distance from the nucleus comparable with the ordinary accepted radius of the atom.“

Það er athyglisvert að hið nýja atómlíkan vakti litla sem enga athygli í fyrstu, nema þá í Manchester þar sem tilraunirnar voru framkvæmdar. Jafnvel Rutherford sjálfur lagði litla áherslu á að kynna það á alþjóðlegum ráðstefnum eða í alþýðlegum ritum fyrr en eftir 1913. Ástæðan kann að vera sú, að honum var fullkunnugt um að samkvæmt sígildri eðlisfræði var atómið hans óstöðugt. Ólíkt atómi Thomsons var öll jákvæða hleðslan nú samþjöppuð í miðjunni og fyrir utan hana voru rafeindirnar í tómi. Jafnvel þótt þær væru á braut um kjarnann, hlytu þær að missa orku vegna rafsegulútgeislunnar og falla inn að miðjunni eftir skamman tíma. Jafnframt sá Rutherford fyrstur manna nauðsyn þess að innan kjarnans ríkti áður óþekktur aðdráttarkraftur, eins og sjá má í bók hans frá 1913, Radioactive Substances and Their Radiations, bls. 621:

No doubt the positively charged centre of the atom is a complicated system in movement, consisting in part of charged helium and hydrogen atoms. It would appear as if the positively charged atoms of matter attract one another at very small distances, for otherwise it is difficult to see how the component parts of the centre are held together.

Þótt leyndardómar atómkjarnans hafi ekki verið afhjúpaðir fyrr en löngu síðar, tókst ungum Dana að bjarga atómi Rutherfords frá hruni, eftir að hafa verið nýdoktor hjá honum í Manchester í nokkra mánuði árið 1912. Það var nefnilega vorið 1913 sem N. Bohr setti fram hið byltingarkennda skammtalíkan sitt af atóminu og beindi með því eðlisvísindunum inn á nýjar og framandi brautir, sem enn sér ekki fyrir endann á.

Eftir því sem ég kemst næst bárust litlar sem engar fréttir af þessum merku atómrannsóknum þeirra Rutherfords, Bohrs og samstarfsmanna þeirra hingað til lands fyrr en um og upp úr 1920. Svipaða sögu er að segja um kennilegar rannsóknir Einsteins á ljósskömmtum og Brownshreyfingu, tilvist atóma, afstæði rúms og tíma, sem og þyngd. Nánar verður fjallað um viðtökusögu atómvísinda og skammtafræði í færslum Ib2 og Ib3, en fyrstu kynnum Íslendinga af afstæðiskenningum Einsteins hafa nú þegar verið gerð all ítarleg skil í þeim greinum undirritaðs, sem bent er á í byrjun þessarar færslu.

Hafa ber í huga í þessu sambandi, að á öðrum áratugi aldarinnar voru aðeins einn eðlisfræðingur, einn efnaverkfræðingur og einn stærðfræðingur við störf á Íslandi. Jafnframt má benda á þá staðreynd, að það tók alþjóðlega eðlisvísindasamfélagið nokkurn tíma að melta hinar nýju og byltingarkenndu hugmyndir nútímaeðlisfræðinnar. Meginástæða fréttaleysisins var þó án efa fyrri heimstyrjöldin, en hún olli því meðal annars að eðlisfræðirannsóknir lágu að verulegu leyti í dvala í Evrópu á árunum 1914 til 1918 og samskipti Íslendinga við útlönd voru jafnframt í lágmarki á stríðsárunum.

Merkir íslenskir boðberar nútímaeðlisvísinda á tímabilinu 1896-1919. Efri röð frá vinstri: Nikulás Runólfsson eðlisfræðingur (1851-1898), Þorvaldur Thoroddsen náttúrufræðingur (1855-1921), Ásgeir Torfason efnaverkfræðingur (1871-1916) og Ágúst H. Bjarnason heimspekingur (1875-1952).  Neðri röð frá vinstri: Þorkell Þorkelsson eðlisfræðingur (1876-1961), Ólafur Daníelsson stærðfræðingur (1877-1957) og Gunnlaugur Claessen læknir (1881-1948). Lesa má um alla þessa kappa í færslu II.

.

Stærðfræðideild stofnuð við Menntaskólann í Reykjavík árið 1919

Lauslegar hugmyndir um nýja deild við Menntaskólann til undirbúnings náms við Fjöllistaskólann í Kaupmannahöfn höfðu verið til umræðu í nokkur ár, þegar þeir Þorkell Þorkelsson eðlisfræðingur og Ólafur Daníelsson stærðfræðingur tóku að berjast fyrir henni af fullum krafti. Til að koma málinu á skrið, sóttu þeir snemma árs 1919 um styrk til yfirvalda til að koma á fót og starfrækja nýjan skóla, sem myndi útskrifa stúdenta með sérmenntun í stærðfræði og eðlisfræði.  Stefnt yrði að því, að próf frá skólanum gæfi rétt til inntöku í Fjöllistaskólann, Háskóla Íslands og aðra háskóla. Telja má nær fullvíst, að tilgangur þeirra félaga með umsókninni hafi verið að setja þrýsting á yfirvöld varðandi kennslu í raunvísindum.

Á fundi Verkfræðingafélags Íslands, hinn 26. mars árið 1919, gekk Þorkell í félagið og kynnti þar jafnframt hugmyndir þeirra Ólafs um aukna raungreinakennslu á Íslandi. Eftir nokkrar umræður samþykki fundurinn áskorun til yfirvalda þess efnis, að þegar í byrjun næsta skólaárs yrði komið á fót fullkominni stærðfræði- og náttúrufræðideild við Menntaskólann. Til vara var tekið fram, að ef það þætti henta betur, yrði séð fyrir sérstöku undirbúningsnámi undir Fjöllistaskólann.

Sumarið 1919 birti Ágúst H. Bjarnason heimspekiprófessor svo bráðsnjalla grein, Æðri skólar, í tímaritinu Iðunni. Hann hafði verið samtíða þeim Ólafi og Þorkatli við nám í Kaupmannahöfn og var jafnframt mikill áhugamaður um raunvísindi af öllu tagi. Í greininni gefur hann ágæta lýsingu á ástandinu í kennslu slíkra greina hérlendis og segir meðal annars, bls 87:

Allir þeir, sem verkfræði hafa viljað stunda, [hafa] orðið að eyða 1-1½ ári af hinum dýrmæta námstíma sínum erlendis til þess að vinna þessa vanrækslu upp og geta komist inn á [Fjöllistaskólann], og þó hefir þriðjungur til helmingur af þeim fallið, sakir ónógs undirbúnings, eins og títt er líka um Dani sjálfa. En alt þetta gerir nú það að verkum, að við höfum miklu færri verkfróðum mönnm á að skipa en þörf er á í nánustu framtíð og þurfum ef til vill að fá erlenda menn í þeirra stað til þess að stjórna verkfræðisfyrirtækjum vorum. Ef nú á að fara að beizla fossana, vantar okkur heilan hóp innlendra manna, sem þar hefðu getað lagt hönd á plóginn. Í stað þess höfum við nú „14 skáld í 4. bekk“ og nóg af froðusnökkum um land alt.

En ekki var öll von úti enn, því að á bls. 88-89 segir:

Nú hefir stjórnarráðinu borist umsókn frá 2 mætum mönnum, stærðfræðingnum dr. Ól. Daníelssyni og eðlisfræðingnum Þorkeli Þorkelssyni um 12,000-14,000 kr. styrk úr landssjóði til þess að stofna skóla, er búi menn undir stúdentspróf með sérmentun i stærðfræði og eðlisfræði, svo að Íslendingar geti hér eftir sem aðrir komist próflítið eða próflaust inn i verkfræðingaskóla í öðrum löndum.

Ég mundi nú vera þessari hugmynd fylgjandi, ef við að eins hefðum ráð á því að stofna enn einn skólann. […] En við höfum ekki ráð á þessu; við höfum ekki ráð á að stofna eitt skólabáknið á fætur öðru. Við verðum heldur að reyna að ditta að og fullkomna það, sem við þegar höfum, og því legg ég það nú til, að lærdómsdeildinni [í Mentaskólanum] verði þegar á næsta ári tvískift eftir námsgreinum og þessir tveir menn fengnir til að veita stærðfræði- og eðlisfræðideildinni forstöðu. Þá er málinu borgið, þótt það sé nokkuð um seinan, og þótt þetta raunar hefði átt að gerast fyrir liðugum 10 árum, þegar fyrst var stungið upp á því.

Það er reynsla manna í útlöndum, að slíkar deildir sæki þriðjungur og alt að helmingi allra stúdenta. Ef nú allir þeir, sem ætla að verða læknar, leggjast á sveif með verkfræðingaefnunum og sækja deild þessa, er engin hætta á, að hún veslist upp af mannfæð. […] Ég vona að frá hinni nýju deild komi eins fríð sveit að öllu andlegu atgjörvi og eins þjóðnýt, eins og þegar Ecole polytechnique á Frakklandi var stofnaður […] Þaðan runnu allir frumherjar vísindanna, er gerðu Frakkland um eitt skeið að forustulandinu í öllum vísindalegum og verklegum framförum.

Grein Ágústs hafði veruleg áhrif, en einnig verður að hafa í huga, að hluti kennara við Menntaskólann og margir aðrir málsmetandi Íslendingar voru þá þegar hlynntir tvískiptingu lærdómsdeildarinnar.

Niðurstaða málsins varð á endanum sú, að tvískiptingin var samþykkt á alþingi 1919 og um haustið lét stjórnin skipta lærdómsdeild 4. bekkjar í málfræði- og sögudeild (síðar nefnd máladeild) og náttúrufræði- og stærðfræðideild (síðar nefnd stærðfræðideild). Ekkert er getið um þessa breytingu í Stjórnartíðindum og mun hún hafa verið gerð með stjórnarráðsbréfi.

Í Sögu Reykjavíkurskóla segir í þriðja bindi, bls. 63-64:

Rektor var tilkynnt skömmu fyrir skólasetningu [1919], að skipta bæri 4. bekk í tvær deildir, og þá var eftir að athuga, hverjir hefðu hug á stærðfræðideild og hvað ætti að kenna þar. Í ljós kom, að átta fjórðubekkingar vildu fara í stærðfræðideild, og mynduðu þeir því fyrsta stærðfræðibekk skólans, sem fengið var aðsetur í núverandi T-stofu. Jafnframt var ákveðið, að bekk þessum skyldi kennt eftir dönskum reglum um stærðfræðideildir, þar til settar yrðu reglur um þessa kennslu hér á landi. Þetta var í sjálfu sér eðlileg ráðstöfun, þar sem nemendur í báðum löndum stefndu einkum til náms í Fjöllistaskólanum í Kaupmannahöfn. Það vekur hins vegar furðu, að skólayfirvöld á Íslandi skuli loks setja upp í skyndingu stærðfræðideild, eftir að þær höfðu starfað í meira en 40 ár í Danmörku. En hér sannast sem oftar, að íslenzk stjórn og þing voru lengi furðu-afturhaldssöm í skólamálum.

Ólafur Daníelsson, sem þá var kennari við Kennaraskólann, var ráðinn sem stundakennari við Menntaskólann haustið 1919 til að sjá um kennsluna í stærðfræði og eðlisfræði í 4. bekk. Hann var svo fastráðinn árið eftir og var aðalkennari stærðfræðideildarinnar til 1941, þegar hann sneri sér að öðru. Þorkell tók að sér eðlisfræðikennsluna sem stundakennari haustið 1920 og kenndi til 1928. Hann  var þá orðinn veðurstofustjóri og sinnti því kennslunni í hjáverkum. Honum tókst þó að leggja góðan grunn að eðlisfræðikennslunni við skólann, verk sem eftirmenn hans og reyndar landsmenn allir áttu eftir að njóta góðs af.

Menntaskólinn í Reykjavík í kringum 1920. Eins og sjá má á ljósastaurnum fremst á myndinni var Lækjargatan þá enn lýst með gasljósum, enda hófst rafvæðing borgar-innar ekki fyrr en 1921. Ljósmynd: Póstkort frá Ísafoldarprentsmiðju.

Með stofnun stærðfræðideildar við MR árið 1919 var lagður grunnur að uppbyggingu samfelldrar kennslu í raunvísindum á æðri skólastigum hér á landi. Þróunin var reyndar óeðlilega hæg í fyrstu og ekki dugði minna til en nýja heimsstyrjöld til að fyrrihlutanám í verkfræði yrði tekið upp við Háskóla Íslands, haustið 1940. Árið 1966 tók Raunvísinda-stofnun Háskólans svo til starfa og skömmu síðar var BS-nám í raunvísindum sett á laggirnar við skólann. Því má segja, að það hafi ekki verið fyrr en í lok sjöunda áratugs síðustu aldar sem Ísland komst í hóp þeirra þjóða sem leggja áherslu á bæði rannsóknir og kennslu í raunvísindum.

*

Framhald í færslu Ib2: Tímabilið 1920-1945 – sjá nánar hér.

Posted in Eðlisfræði, Efnafræði, Nítjánda öldin, Tuttugasta öldin

Raunvísindakonur á Íslandi fyrir 1960

Posted on: 5. ágúst, 2025 by Einar H. Guðmundsson

Upplýsingar óskast

Til að forðast misskilning er rétt að geta þess, að hér er hugtakið raunvísindi takmarkað við sviðin stærðfræði, stjörnufræði, eðlisfræði og efnafræði, sem og undirgreinar þeirra.

Táknræn mynd frá síðmiðöldum sýnir konu kenna körlum flatarmyndafræði. Nánari umfjöllun er að finna hjá Wikipedíu, þaðan sem myndin er fengin að láni. Eftir því sem ég best veit er konan ekki íslensk.

Nýlega rakst ég á mjög áhugaverða bók, Women in the History of Quantum Physics: Beyond Knabenphysik, sem fjallar um ýmsa merka en lítt þekkta kveneðlisfræðinga á tuttugustu öld. Bókin er gefin út í tilefni skammtafræðiársins 2025 og er hluti af óformlegu alþjóðlegu átaki sem miðar að því að vekja athygli á mikilvægu framlagi kvenna til eðlisfræðinnar, allt frá upphafi.

Ég hef lengi fylgst með alþjóðlegri umræðu um þessi mál, ekki aðeins hvað eðlisfræði varðar, heldur einnig stærðfræði, stjörnufræði og efnafræði. Einhverra hluta vegna minnti áðurnefnd bók um kvenskammtafræðingana mig samt óþægilega á þá staðreynd, að allt of lítið er til af aðgengilegu efni um nám og störf einstakra íslenskra raunvísindakvenna og/eða persónulega reynslu þeirra af vísindasamfélaginu hér á landi. Það er ekki einu sinni til skrá yfir allar þær íslensku konur sem lokið hafa háskólanámi í raunvísindum (þetta á reyndar einnig við um raunvísindakarla). Rétt er þó að geta þess að á vef Kvennasögusafnsins má finna skrá yfir íslenska kvendoktora og á sínum tíma tók Leó heitinn Kristjánsson saman nokkrar skrár yfir nemendur sem útskrifast höfðu með BS, BA og MS próf í raunvísindum frá Háskóla Íslands á tímabilinu 1954 til 2003, bæði karla og konur:

  1. BA stúdentar í raungreinum frá HÍ 1954-1974
  2. Nemendur með BS í eðlisfræði og jarðeðlisfræði 1973-2003, o.fl.
  3. Nemendur með BS í jarðfræði 1972-2002
  4. Nemendur með BS í efnafræði og stærðfræði 1972-82

Í grúski mínu um sögu raunvísinda á Íslandi fyrir 1960 hef ég aðeins rekist á eina konu sem starfaði á sviði raunvísinda hér á landi á framangreindu tímabili. Það er norsk-íslenski veðurfræðingurinn Teresía Guðmundsson (1901-1983). – Og nú spyr ég: Veit einhver úr hópi lesenda um aðrar íslenskar konur sem luku háskólaprófi í raunvísindum fyrir 1960 (eða jafnvel 1970) og störfuðu síðan hér á landi og/eða erlendis?

Til vinstri: Teresía Guðmundsson.  – Til hægri: Jarðskjálftamælir á Veðurstofu Íslands árið 1949. Teresía (að hluta til í hvarfi lengst til hægri á myndinni) hugar að tækinu. Ónafngreind aðstoðarkona fylgist með. Myndin er úr blaðagrein Guðna Þórðarsonar frá 1949: Hvernig er veðrið?
Posted in Átjánda öldin, Eðlisfræði, Efnafræði, Miðaldir, Nítjánda öldin, Sautjánda öldin, Sextánda öldin, Stærðfræði, Stjörnufræði, Tuttugasta öldin

Þorsteinn Vilhjálmsson – In memoriam

Posted on: 25. maí, 2025 by Einar H. Guðmundsson

Þegar ég byrjaði að kenna við Menntaskólann í Reykjavík, haustið 1970, fékk ég það sem aðalverkefni að taka við eðlisfræðikennslunni í náttúrufræðideild skólans. Það var þá sem við Þorsteinn áttum okkar fyrsta samtal. Það snerist um námsefni tveggja bekkja sem hann hafði kennt í aukavinnu skólaárið 1969-70 og ég átti nú að taka við og koma í gegnum stúdentspróf í eðlisfræði. Ég man vel eftir þessum fundi og þeim góðu ráðum sem ég fékk hjá Þorsteini í veganesti.   

Árið 1972 fékk ég svo að kynnast því hversu góður kennari Þorsteinn var. Þá sat ég hjá honum námskeið í skammtafræði við Háskóla Íslands, en það var hluti af undirbúningi mínum fyrir meistaranám í eðlisfræði í Bandaríkjunum skólaárið 1973-74.

Eftir að Eðlisfræðifélag Íslands var stofnað 1977 hittumst við nokkrum sinnum á vettvangi þess og þar var hann yfirleitt í hlutverki fræðarans.

Þorsteini kynntist ég fyrst almennilega að loknu doktorsprófi, þegar ég hóf störf sem sérfræðingur á eðlisfræðistofu Raunvísindastofnunar Háskólans haustið 1982. Hann tók einstaklega vel á móti mér og þar hófust samskipti okkar fyrir alvöru. Þau stóðu nær óslitið í rúma fjóra áratugi.

Auk þess að vera samkennarar í eðlisfræði við Háskólann, unnum við Þorsteinn saman að margvíslegum „utanskólaverkefnum“ á sviðum eins og eðlisfræði, stjörnufræði og vísindasögu. Þar má meðal annars nefna ýmis fræðslu- og kynningarmál sem og menningar- og félagsmál. Slík verkefni voru reyndar svo mörg að ekki er raunhæft að reyna að telja þau öll upp hér. Ég mun þó minnast á nokkur þeirra hér á eftir.

Þorsteinn var viðfelldinn og vingjarnlegur maður og tryggur vinur vina sinna. Hann var mannblendinn og félagslyndur og aldrei heyrði ég hann tala illa um nokkurn mann. Honum var og ekkert mannlegt óviðkomadi, eins og sjá má á miklum fjölda greina sem eftir hann liggja um ýmis þjóðfélagsmál, svo sem um­hverf­is- og auðlinda­mál, menntamál, stjórnmál og fleira (ritaskrá Þorsteins má finna í lok þessara minningarorða). Hagsýnn var hann og ráðagóður og sýndi mikla samfélagslega ábyrgð í öllum sínum verkum.

Í umræðum sá hann yfirleitt fleiri en eina hlið á málum, og ég get vitnað um það, að á fundum eðlisfræðinga gerðist það oftar en einu sinni að hann kom í veg fyrir að mál væru afgreidd í fljótræði.

Þorsteinn var fyrst og fremst skarpgáfaður vísindamaður, rökfastur og einbeittur, sem fylgdi málum eftir af eldmóði, enda með afbrigðum vinnusamur. Aldrei varð ég þess var að honum félli verk úr hendi. Hann var mjög forvitinn um kennilegar og tæknilegar nýjungar, ekki síst í eðlisfræði, og linnti ekki látum fyrr en hann taldi sig hafa skilið þær til fullnustu. Þetta varð oftar en ekki tilefni gagnlegra og skemmtilegra umræðna í kaffitímum á Raunvísindastofnun og í samræðum við einstaka samstarfsmenn. Það kom og stundum fyrir að niðurstöður úr slíkum umræðum birtust í svörum á Vísindavefnum.

Í því sem á eftir fer verður fjallað stuttlega um valda þætti úr ævi og störfum Þorsteins, og þá eðlilega þau atriði sem ég tel mig vita eitthvað um. Ef til vill má deila um röð og áherslur, en ég vona að aðrir vinir hans, sem og ættingjar, taki að sér að fylla í helstu eyðurnar. Í því sambandi vil ég einnig benda lesendum á rúmlega klukkustundar langt viðtal sem tekið var við Þorstein hinn 21. september 2021.

Örstutt um vistina í Menntaskólanum í Reykjavík

Ég verð að viðurkenna að ég veit ósköp lítið um feril Þorsteins í MR, annað en það, að hann var í stærðfræðideild og afburða námsmaður. Hann varð og dux scholae við stúdentspróf vorið 1960.

Nemendur í 6. bekk X í MR skólaárið 1959-1960. Þorsteinn er annar frá hægri í mið-röðinni. Vinstra megin við hann er Sigurður Steinþórsson jarðfræðingur og lengst til vinstri í sömu röð stendur Jón R. Stefánsson stærðfræðingur. Fyrir miðju í fremstu röð sitja kennararnir og stærðfræðingarnir Guðmundur Arnlaugsson og Björn Bjarnason. Ljósmynd: Vigfús Sigurgeirsson.

Hinn 3. júlí 1960 birti Þjóðviljinn stutt viðtal við Þorsteinn. Þar kemur meðal annars fram að hann var þá þegar búinn að ákveða að leggja stund á eðlisfræði við Háskólann í Kaupmannahöfn. Með sumarlaunin fyrir byggingarvinnu í vasanum og hjálp hins svokallaða „stóra styrks“ gekk sú fyrirætlan eftir og eðlisfræðinámið hófst samkvæmt áætlun haustið 1960.

Eðlisfræðinám og rannsóknir í Kaupmannahöfn

Hafnarháskóli 1960-1967

Þegar Þorsteinn hóf nám við Kaupmannahafnarháskóla haustið 1960 var skólinn ekki lengur sú miðja rannsókna í skammtafræði sem hann hafði verið á millistríðsárunum. Frumkvæðið á því sviði hafði færst frá Evrópu til Bandaríkjanna og þekktustu nöfn virkra sérfræðinga í kennilegri skammtafræði voru ekki lengur Evrópubúarnir Bohr, Heisenberg, Born, Schrödinger, Dirac og Pauli, heldur Bandaríkjamennirnir Feynman og Gell-Mann.

Á þessum tíma var kjarneðlisfræði helsta rannsóknasvið sérfræðinganna við Stofnun Kaupmannahafnarháskóla í kennilegri eðlisfræði (kallað Niels Bohr Institutet (NBI) frá 1965) og aðalmennirnir á því sviði voru þeir Åge Bohr prófessor (sonur Nielsar Bohr) og Bandaríkjamaðurinn Ben Mottelson, prófessor við Nordita.

Þessi loftmynd af Níels Bohr stofnuninni var tekin árið 1965. Stofnunin afmarkast af Fælledparken að norðan og vestan, Blegdamsvej að suð-austan og Frímúrarahöllinni að norð-austan. Húsið lengst til vinstri var aðsetur Nordita, Norrænu stofnunarinnar í kennilegri eðlisfræði. Sérfræðingar Nordita héldu oft fyrirlestraraðir fyrir eðlisfræðistúdenta, kenndu stöku námskeið og tóku jafnvel að sér að leiðbeina stúdentum við meistara- og doktorsnám.

Fimm íslenskir eðlisfræðinemar fyrir framan Eðlisfræðistofnunina við Blegdamsvej einhvern tímann á árunum 1961 til 1963. Frá vinstri: Þorvaldur Búason, Eysteinn Pétursson, Stefán Briem (lauk prófi við Háskólann í Árósum), Sigfús J. Johnsen og Þorsteinn. Myndin er úr safni afkomenda Þorvalds Búasonar. Á svipuðum tíma og myndin var tekin, voru þeir Örn Helgason og Einar Júlíusson einnig þarna við nám, misjafnlega langt komnir.

Þegar Þorsteinn hóf nám í kennilegri eðlisfræði á seinni hluta við Eðlisfræðistofnunina var öreindafræði farin að ryðja sér þar til rúms, bæði í rannsóknum og kennslu, og ungu eðlisfræðistúdentarnir höfðu flestir meiri áhuga á henni en kjarneðlisfræðinnni. Í þeim hópi var Þorsteinn ásamt nokkrum dönskum stúdentum, sem síðar áttu eftir að leggja grunn að öflugri kennslu og rannsóknum í kennilegri öreindafræði við Niels Bohr stofnunina (hér má t.d. nefna þá Benny Lautrup, Poul Olesen,  Holger Bech Nielsen og Jens Lyng Petersen).

Þorsteinn sagði mér á sínum tíma, að þeir Jens Lyng hefðu orðið góðir vinir og haldið sambandi eftir að Þorsteinn fluttist aftur til Íslands.

Hér ber einnig að geta þess að í miðju námi, árið 1964, gekk Þorsteinn að eiga fyrri eiginkonu sína, Ingibjörgu Björnsdóttur, og meðan á Kaupmannahafnardvölinni stóð eignuðust þau tvo syni, Vilhjálm (f. 1965) og Björn (f. 1967). Eftir heimkomuna 1969 fæddist svo dóttirin Þórdís Katrín (f. 1971). Þau Ingibjörg skildu og árið 1976 giftist Þorsteinn Sigrúnu Júlíusdóttur, síðar prófessor í félagsráðgjöf við Háskóla Íslands. Þau eignuðust saman soninn Viðar (f. 1979) og Sigrún átti fyrir Orra Vésteinsson (f. 1967) sem Þorsteinn gekk í föðurstað.

Þorsteinn (lengst til hægri) og seinni eiginkona hans, Sigrún Júlíusdóttir, í Kaupmannahöfn sumarið 2022 í fylgd með Jens Lyng Petersen og Annette Petersen. Mynd úr safni ÞV.

Ekki veit ég hverjir voru aðalkennarar Þorsteins í öreindafræði, en líklega hafa það verið kennilegu öreindafræðingarnir Niels Brene og hinn þá nýráðni Ziro Koba, báðir við NBI, sem og James Hamilton, nýráðinn prófessor við Nordita. Ég reikna með að Knud H. Hansen hafi séð um tilraunahlutann.

Þorsteinn lauk cand. scient. prófi í kennilegri öreindafræði við Kaupmannahafnarháskóla með góðum vitnisburði vorið 1967. Lokaritgerð hans bar heitið

  • Anvendelsen af ligetidskommutationsrelationer mellem komponenter af de svage og electromagnetiske strömme, med specielt  henblik på beskrivelsen af ikke-leptoniske K-henfald. (57 bls.)

Ég hef því miður ekki séð þessa ritgerð og veit heldur ekki hver leiðbeinandi Þorsteins var.

Nordita 1967-1969

Að loknu kandidatsprófi fékk Þorsteinn tveggja ára rannsóknarstöðu við Nordita. Þótt það sé með öllu óvíst, er ekki ólíklegt að þá hafi hann þurft að flytja sig milli húsa á NBI-lóðinni. Mér finnst og sennilegt að hann hafi verið formlega skráður sem hluti af rannsóknarhópi Hamiltons, þótt ég viti það ekki með vissu.

Þorsteinn talaði lítið um reynslu sína við NBI og Nordita svo ég heyrði. Vinur hans, Jens Lyng, sem var með tímabundna rannsóknarstöðu á Nordita á sama tíma og Þorsteinn, birti hins vegar stutta en fróðlega lýsingu á dvöl sinni þar í bókinni Nordita – The Copenhagen Years, bls. 194-196.

Rétt er að hafa í huga, að á þessum tíma var nútíma öreindafræði enn í mótun og smám saman að taka á sig þá mynd sem við þekkjum í dag. Áhugi eðlisfræðinga um heim allan var mikill og fjöldi öreindafræðinga fór stöðugt vaxandi Enn var þó talsvert í land hvað heildarskilning á öreindaheiminum varðar, eins og sjá má á því, að þótt kenningin um rafveiku víxlverkunina væri að mestu frágengin var ekki sýnt fram á að hún væri endurstöðlanleg fyrr en 1971, tveimur árum eftir að Þorsteinn kom heim frá Danmörku. Kenningin um sterku víxlverkunina, skammtalitfræðin, kom til sögunar á árunum 1973 til 1974 og hugtakið staðallíkan öreindafræðinnar um svipað leyti. Hvað sem því líður, hélt Þorsteinn áfram þeim rannsóknum á Nordita, sem hafist höfðu með kandídatsverkefninu á NBI og nú í samvinnu við áðurnefndan Niels Brene og fyrrum samstúdent við NBI, Åge B. Kraemmer. Afraksturinn birtist í tveimur greinum í hinu merka tímariti Nuclear Physics B. Ekki verður gerð nein tilraun til að lýsa efni greinanna hér, en með því að smella á bláu tenglana fyrir neðan geta fróðleiksfúsir lesendur fengið aðgang að þeim báðum.

Forsíðurnar á öreindafræðigreinum Þorsteins og samhöfunda hans frá 1969 og 1970. Rétt er að benda á, að í kennilegri öreindafræði er venja að raða höfundum í stafrófsröð.

Ísland á ný

Raunvísindastofnun og Háskóli Íslands

Strax að lokinni dvölinni hjá Nordita hóf Þorsteinn störf á Íslandi, fyrst sem lausráðinn sérfræðingur við stærðfræðistofu Raunvísindastofnunar 1969-1971, en síðan sem fastráðinn kennari við eðlisfræðiskor Háskólans frá og með haustinu 1971. Sem kennari hafði hann áfram starfsaðstöðu við Raunvísindastofnun, jafnvel eftir að hann fór á eftirlaun 2010.

Raunvísindastofnun Háskólans eins og hún leit út á tuttugu ára afmælinu árið 1986. Þorsteinn var með skrifstofu á annarri hæð í þessu húsi í 55 ár, frá 1969 til 2024.

Segja má að Þorsteinn hafi komið til starfa á Íslandi nákvæmlega á réttum tíma. Undirbúningur BS-náms í raunvísindum var þá á lokastigi og kennslan hófst svo með formlegum hætti við Verkfræði- og raunvísindadeild haustið 1970. Um hinn langa aðdraganda að þessum tímamótum má lesa í grein Þorsteins frá 1987, Verkfræði og raunvísindi við Háskóla Íslands: Fyrstu skrefin.

Þorsteinn tók fullan þátt í uppbyggingu kennslunnar í eðlisfræði frá byrjun BS-námsins og kenndi mikið. Hann sagði síðar, að auk þeirra áhrifa sem hann varð fyrir í Kaupmannahöfn á sínum tíma, hafi hann lært einna mest um vinnubrögð við háskólakennslu af Þorbirni Sigurgeirssyni, sem hann kenndi með grunnnámskeiðin í eðlisfræði fyrstu árin.

Þorsteinn var ávallt málsvari bættra kennsluhátta og framlag hans til þróunnar eðlisfræðikennslu við Háskólann í gegnum tíðina var verulegt. Hann stóð og fyrir því að sett var á laggirnar nýtt námskeið í sögu og heimspeki vísindanna við Háskólann árið 1980.

Eins og áður sagði var Þorsteinn góður og viðmótsþýður kennari og iðinn við að útvega nemendum viðbótarnámsefni við kennslubækurnar í þeim tilgangi að auka færni þeirra og dýpka skilning á námsefninu. Eitt af fjölmörgum dæmum um þetta er sýnt á næstu mynd:

Þetta kver Þorsteins kom fyrst út 1989 og síðan tvisvar aftur, þá aukið og endurbætt. Hann gaf líka út Fylgikver um Eðlisfræði I (1996), Fylgikver um Eðlisfræði II (1994-95) og Fylgikver um Rafsegulfræði (1996), öll þrjú í samvinnu við Leó Kristjánsson jarðeðlisfræðing og Þorstein Arnalds. Með þessu kann Þorsteinn að hafa verið að fylgja fordæmi kennara sinna í Kaupmannahöfn, sem margir gáfu út fjölritaða kennslubæklinga og fyrirlestranótur fyrir nemendur sína.

Þrátt fyrir mikla kennslu, tók Þorsteinn fullan þátt í margvíslegum stjórnunar- og nefndarstörfum, einkum fyrir Háskólann, en einnig utan hans. Í slíkum önnum hefur það sennilega runnið fljótlega upp fyrir honum að lítill tími gæfist til að stunda rannsóknir í kennilegri öreindafræði hér heima. Til viðbótar voru þeir ekki margir fræðimennirnir við Háskólann sem hægt var að eiga samstarf við á því sviði. Þá voru samskipti við útlönd einnig með talsvert öðrum hætti en nú tíðskast.

Tiltölulega fljótlega hefur Þorsteinn því greinilega ákveðið að hætta rannsóknum í öreindafræði og helga sig kennslu og stjórnun við Háskólann ásamt alþýðufræðslu og þjóðfélagsmálum í víðum skilningi. Uppúr miðjum níunda áratugi síðustu aldar mótaði hann sér þó einnig nýjan rannsóknarvettvang með fjölþættum rannsóknum á vísindum norrænna manna á miðöldum. Meir um það hér á eftir.

Alþýðufræðsla

Fljótlega eftir heimkomuna frá Kaupmannahöfn fengu menn nasasjón af því, hvers vænta mætti frá Þorsteini á sviðum alþýðufræðslu og menningarumræðu.

Í ársbyrjun 1970 þýddi hann til dæmis texta tveggja sjónvarpsmynda. Önnur fjallaði um hinn þá nýbakaða Nóbelsverðlaunahafa Gell-Mann, en hin um undraljósgjafann leysi. Á árinu hélt hann tvö erindi um öreindafræði í hljóðvarpið, sá um þrjá þætti um eðlisfræði ásamt Erni Helgasyni í svokölluðu Skólasjónvarpi og skrifaði ásamt Þorsteini Sæmundssyni stjörnufræðingi eftirmála við bók Alberts Einstein, Afstæðiskenninguna, sem Þorsteinn Halldórsson eðlisfræðingur þýddi.

Árið eftir hóf hann fjölþætt greinaskrif í íslensk tímarit og dagblöð, nokkuð sem hann átti eftir að stunda reglulega það sem eftir var ævinnar.

Fljótlega fór hann jafnframt að halda erindi um margskonar efni fyrir almenning, áhugamannahópa og félög af ýmsu tagi. Einnig þýddi hann og/eða ritstýrði ýmsum áhugaverðum ritum fyrir hinn almenna lesanda. Þá er ótalið eitt merkasta framlag hans til alþýðufræðslu, sjálfur Vísindavefurinn.

Þorsteinn heldur erindi um kjarnorkumál í Norræna húsinu í apríl 1984. Sjá nánar hér.
Þetta merka verk þýddi Þorsteinn ásamt Guðmundi Finnbogasyni árið 1974.
Í gegnum tíðina stóð Þorsteinn að mörgum fyrirlestraröðum fyrir almenning um vísindaleg efni. Þar á meðal var röð sem kölluð var Undur veraldar. Erindin komu út á bók árið 1998 í ritstjórn Þorsteins.
Þorsteinn fylgdist nokkuð vel með raungreinakennslu í grunnskólum og fram-haldsskólum og hafði talsvert til þeirra mála að leggja. Árið 2001 þýddi hann og staðfærði Sól, tungl og stjörnur, kennslubók í stjörnufræði fyrir efstu bekki grunnskóla. Bókin var lengi notuð í íslenskum skólum.

Vísindavefurinn

Sennilega er Vísindavefurinn það verk sem Þorsteinn er lang þekktastur fyrir meðal Íslendinga. Þetta merka framlag hans til fræðslu og menningar á eflaust eftir að halda nafni hans á lofti um ókomna framtíð. Reyndar er vefurinn svo vel þekktur hér á landi að ég tel litla þörf á því að fjalla nánar um hann hér. Í staðinn vísa ég lesendum á fróðlegt viðtal við þorstein frá 2010 og sýni að auki nokkrar ljósmyndir tengdar vefnum:

Þáverandi forseti Íslands, Ólafur Ragnar Grímsson, opnar Vísindavefinn 29. janúar árið 2000. Með honum á myndinni eru Páll Skúlason þáverandi rector Háskóla Íslands og Þorsteinn. Mynd: Mbl.
Árið 2003 gáfu þeir Þorsteinn og Jón Gunnar Þorsteinsson, þá aðstoðarritstjóri Vísindavefsins, út úrval spurninga og svara, sem birtst höfðu á vefnum fram að þeim tíma.
Árið 2005 hlaut Þorsteinn heiðursviðurkenningu Menntamálaráðuneytisins fyrir áratuga starf og framúrskarandi árangur fyrir miðlun vísinda hér á landi.
Þorsteinn (annar frá hægri) hlaut ridd­ara­kross fálka­orðunn­ar árið 2011 „fyr­ir fram­lag til vís­inda, kennslu og miðlun­ar fræðilegr­ar þekk­ing­ar til al­menn­ings“.
Árið 2024 hlaut Vísindavefurinn viðurkenningu Rannís fyrir framúrskarandi vísindamiðlun. Myndin er frá afhendingu viðurkenningarinnar á Vísindavöku. Í miðjunni standa þeir Jón Gunnar Þorsteinsson, núverandi ritstjóri Vísindavefsins og Þorsteinn, upphafsmaður vefsins og fyrsti ritstjóri. Mynd: Kristinn Ingvarsson.

Tvö mikilvæg viðfangsefni

Orðaskráin

Þorsteinn var einstakur áhugamaður um íslenskt mál og nýyrðasmíði í vísindum. Að hans frumkvæði skipaði Eðlisfræðifélag Íslands sérstaka orðanefnd árið 1981 og hann tók að sér að vera formaður. Ég var svo heppinn að vera beðinn um að sitja í nefndinni, þegar ég hóf störf við Raunvísindastofnun, enda var félagsskapurinn ekki af verri endanum og formaðurinn drífandi.

Orðanefnd Eðlisfræðifélags Íslands í desember árið 1985. Frá vinstri: Einar H. Guðmundsson, Leó Kristjánsson, Þorsteinn, Sveinbjörn Björnsson, Jakob Yngvason og Páll Theodórsson. Sjá nánar hér.

Á meðan á starfinu stóð létu nefndarmenn oft reyna á nýyrði í kennslu, greinaskrifum og erindum um eðlisfræði. Í því sambandi má til dæmis nefna hina Ensk-íslensku orðabók Arnar og Örlygs frá 1984, þar sem þeir Þorsteinn og Jakob Yngvason sáu um þýðingar orða í eðlisfræði og stjörnufræði. Haustið 1985 kom svo afrakstur nefndarstarfsins út á prenti.  Um svipað leyti birti Þorsteinn ágæta grein um efnið í ráðstefnuriti Eðlisfræðifélagsins undir heitinu Íslenskan og eðlisfræðin.

Þegar nokkurra ára reynsla var komin á notkun Orðaskrárinnar og athugasemdir og nýjar tillögur höfðu borist nefndinni ákvað Þorsteinn að ganga frá endanlegri útgáfu. Hann fékk í lið með sér Viðar Guðmundsson til að sjá um uppsetningu skrárinnar á handhægu tölvutæku formi. Viðar er sjálfur eðlisfræðingur og hefur án efa lagt ýmislegt til mála, hvað nýyrði varðar. Skráin kom svo út sem bók árið 1996. Mér er til efs að þetta orðasafn hefði séð dagsins ljós á tuttugustu öld, ef ekki hefði komið til einbeittur vilji Þorsteins, úthald og dugnaður.

Lokaskrá orðanefndarinnar kom út árið 1996 í ritsjórn Þorsteins og Viðars Guðmundssonar.

Ólympíuleikarnir í eðlisfræði 1998

Eins og allir íslenskir eðlisfræðingar ættu að muna voru ólympíuleikarnir í eðlisfræði haldnir hér á landi dagana 2. til 10. júlí, 1998. Þorsteinn stjórnaði sérstökum starfshópi, sem samdi öll kennilegu verkefnin og hafði yfirumsjón með yfirferðinni á skriflegum lausnum keppenda. Þar sýndi hann sama skörungsskap og við orðaskrárvinnuna. Hann sat og í ritnefnd myndskreyttrar bókar um leikana:

  • Viðar Ágústsson (ritstj.), 1999: Proceedings of the 29th Internatioanl Physics Olympiad.
Ólympíuleikarnir í eðlisfræði voru haldnir í Reykjavík sumarið 1998. Því sem næst hver einasti eðlisfræðingur og eðlisfræðinemi á landinu kom að undirbúningi og/eða framkvæmd þeirra með einum eða öðrum hætti. Höfundur þessa fallega einkennismerkis leikanna er Stefán Einarsson.

Stutt yfirlit um leikana, ásamt öllum verkefnum sem keppendurnir þurftu að glíma við, er að finna í októberhefti tímaritsins International Newsletter on Physics Education frá 1998 (bls. 1,3 og 4-9).

Saga og heimspeki vísindanna – Kennsla og vísindamiðlun

Eitt af helstu afrekum Þorsteins, ásamt almenningsfræðslu, var að koma fræðasviðunum vísindasögu og vísindaheimspeki á kortið hér á landi, bæði innan Háskóla Íslands og utan. Áhugi hans á þessum fræðum hefur án efa vaknað á námsárunum við Eðlisfræðistofnun Háskólans í Kaupmannahöfn, þar sem allt frá upphafi hafði ríkt (og ríkir reyndar enn) verulegur áhugi á vísindasögu og vísindaheimspeki sem og tengslum vísinda og samfélags.

Þorsteinn mun hafa farið að sinna vísindasögu í frístundum um og upp úr 1975. Það varð til þess, að þegar Sigrún, kona hans, fór í meistaranám í klínískri félagsráðgjöf við Michiganháskóla í Ann Arbor á árunum 1977-78, slóst Þorsteinn með í för til að kynna sér betur vísindasögu og vísindaheimspeki sem fræðasvið. Þar lagði hann einnig fyrstu drögin að hinu mikla verki sínu Heimsmynd á hverfanda hveli. Þorsteinn sagði mér síðar, að sá af fræðimönnum Michiganháskóla sem hefði haft mest áhrif á sig hafi verið vísindaheimspekingurinn Lawrence Sklar. Hvernig það kemur fram í verkum hans er ég ekki fær um að dæma, en hitt veit ég að Þorsteinn var undir miklum áhrifum frá hugmyndum og verkum vísindafræðingsins Tómasar Kuhn.

Segja má að eftir heimkomuna hafi vísindasagan orðið helsta rannsóknarsvið Þorsteins. Hann hélt áfam að kenna eðlisfræðina af fullum krafti, en vann samhliða við að semja Heimsmyndina. Vorið 1980 kom hann svo, ásamt Mikael Karlssyni heimspekingi, á fót þverfaglegu námskeiði við Háskóla Íslands undir heitinu Þættir úr sögu og heimspeki vísindanna, sem fjöldi háskólanema hefur tekið í gegnum tíðina. Það lifir enn góðu lífi.

Heimsmynd á hverfanda hveli kom út í tveimur bindum á árunum 1986 til 1987 og vakti strax mikla athygli. Þorsteinn notaði verkið alla tíð sem kjölfestu við kennslu Þáttanna á sögu heimsmyndarinnar fram yfir daga Newtons, Um sögu annarra fræðigreina en stjörnufræði og eðlisfræði, til dæmis líffræði, lét hann nemendur að sjálfsögðu lesa önnur viðeigandi verk. Svo til allir, sem tóku þetta námskeið og ég hef talað við, hrósa því í hástert.

Hið mikla verk Þorsteins, Heimsmynd á hverfanda hveli, kom út í tveimur bindum á árunum 1986 og 1987. Myndin er af forsíðu seinna bindisins.

Umsagnir fræðimanna um verkið:

Hér er einnig við hæfi að gefa lesendum tækifæri til að kynna sér hugmyndir Þorsteins um mikilvægi vísinda, sögu þeirra og heimspeki (skráin er langt frá því að vera tæmandi):

Brautryðjandastarf Þorsteinn við rannsóknir, kennslu og kynningu á vísindasögu og vísindaheimspeki hér á landi varð á endanum til þess að stofnuð var meistaranámsleið í hugmynda- og vísindasögu við Háskóla Íslands haustið 2016. Ég varð þess heiðurs aðnjótandi að fá að koma að undibúningi þess náms og gafst jafnframt tækifæri til að koma því af stað um það leyti sem ég varð emeritus.

Einstein og verk hans

Ég reyni stundum að telja sjálfum mér trú um að upphafið að Einsteinsbók Þorsteins megi rekja til Einsteinsársins 2005 og samræðna okkar þriggja, Þorsteins, Skúla Sigurðssonar vísindasagnfræðings og mín. Þar var meðal annars rætt um það að æskilegt væri að þýða greinar meistarans frá hinu svokallaða kraftaverkaári 1905 á íslensku og gefa þær allar út með skýringum. Á þeim tíma vorum við Skúli allt of önnum kafnir við önnur verkefni til að leggja í slíka vinnu, en Þorsteinn sagðist ætla að hugsa málið betur. Nokkrum árum síðar tilkynnti hann okkur að hann væri byrjaður á verkinu og hefði fengið sér til aðstoðar eðlisfræðingana Jakob Yngvason og Þorstein Halldórsson til að skrifa skýringar með greinum Einsteins. Bókin kom svo út á aldarafmæli Almennu afstæðiskenningarinnar árið 2015.

Einsteinsbókin frá 2015

Í starfi sínu við Háskóla Íslands kenndi Þorsteinn, eins og aðrir kennarar við eðlisfræðiskor, að sjálfsögðu bæði sérnámskeið um takmörkuðu afstæðiskenninguna sem og ýmis önnur námskeið þar sem hún kemur við sögu. Hann hélt einnig alþýðleg erindi um Einstein og kenningar hans og skrifaði um það efni fyrir almenning.

Rannsóknir á norrænum raunvísindum á miðöldum

Ekki veit ég hvenær Þorsteinn fék fyrst áhuga á fornnorrænni stjörnulist, en skömmu eftir að seinna bindi Heimsmyndarinnar kom út árið 1987 var hann byrjaður að kynna sér niðurstöður Stjörnu-Odda um göngu sólar. Oddi Helgason var fátækur vinnumaður, sem uppi var á fyrri hluta tólftu aldar og er talinn hafa gert framúrskarandi athuganir á sólargangi á Norðurlandi við erfiðar aðstæður.

Áður höfðu fræðimenn eins og  Kr. Kaalund og N. Beckman, Björn M. Ólsen, Þorkell Þorkelsson, O. S. Reuter, E. Zinner og Trausti Einarsson fjallað um Odda í rituðu máli (sjá t.d. hér), en Þorsteinn taldi sig hafa nýja og ólíka sýn á efnið, sem vert væri að kanna nánar.

Af þessu einfalda upphafi spratt svo meiriháttar rannsóknarverkefni um þekkingu norrænna miðaldamanna (einkum Íslendinga og Norðmanna) á stjörnufræði, tímatali og siglingum, sem Þorsteinn lagði stund á allt til æviloka. Seinni árin hafði hann öðlast svo mikla þekkingu á viðfangsefninu að hann var fenginn til að skrifa um það í erlendar alfræðibækur eins og The Oxford Encylopedia of Maritime History og Reallexikon der Germanischen Altertumskunde.

Hér eru talin upp nokkur helstu verk Þorsteins um þetta áhugaverða efni:

Minnisvarði um Stjörnu-Odda

Á aðalfundi Stjarnvísindafélags Íslands í árslok 2017 var samþykkt að heiðra minningu Stjörnu-Odda með því að reisa honum minnisvarða á heimaslóðum hans í Þingeyjarsveit. Í framhaldinu var svo ákveðið  að halda málþing honum til heiðurs, strax að lokinni afhjúpun. Þorsteinn og við Þórir Sigurðsson eðlisfræðingur vorum jafnframt skipaðir í sérstaka undirbúningsnefnd.

Eftir miklar og einstaklega fróðlegar umræður í nefndinni var ákveðið að minnisvarðinn skyldi reistur að Grenjaðarstað og málþingið haldið þar. Síðan var blásið til Sólstöðuhátíðar til minningar um Stjörnu-Odda hinn 20. júní 2020. Hátíðin fór fram samkvæmt áætlun og þar héldu Þorsteinn og fleiri erindi í tilefni dagsins. Finna má upptökur af erindunum á fyrrnefndri vefsíðu og þar eru einnig tenglar á skrifað erindi Þorsteins og minnisblað sem hann dreifði á staðnum.

Þorsteinn við minnisvarðann um Stjörnu-Odda í júní 2020. Mynd: Snævarr Guðmundsson.

Vísindi og velferð

Árið 2021 stofnuðu þau hjónin, Sigrún og Þorsteinn, sérstakan sjóð við Háskóla Íslands. Hann ber nafnið Vísindi og velferð: Styrktarsjóður Sigrúnar og Þorsteins og er ætlað að efla og styrkja nám, rannsóknir og ritstörf, annars vegar í félagsráðgjöf á sviði barna- og fjölskyldumálefna og hins vegar í vísindafræðum, nánar tiltekið í vísindasögu, vísindaheimspeki og vísindamiðlun. Þegar þetta er skrifað hefur verið úthlutað úr sjóðnum í fjögur skipti.

xx
Frá formlegri stofnun styrktarsjóðsins árið 2021. Hjónin Þorsteinn og Sigrún skrifa undir skipulagsskrá sjóðsins og Jón Atli Benediktsson rektor fylgist með. Mynd: Kristinn Ingvarsson. Lýsingu á einni úthlutunarathöfninni (árið 2023) má finna hér.

Fjölmargir hafa nú þegar hlotið styrki úr sjóðnum og í framtíðinni eiga mun fleiri eftir að njóta aðstoðar hans til góðra verka. Þetta merka frumkvæði þeirra hjóna er verðugur minnisvarði um mikilvægt framlag þeirra til íslenskrar menningar og farsælan ferill þeirra beggja við Háskóla Íslands.

*

Viðauki: Drög að ritaskrá Þorsteins Vilhjámssonar

Posted in Eðlisfræði, Stærðfræði, Stjörnufræði, Tuttugasta og fyrsta öldin, Tuttugasta öldin

Í tilefni alþjóðlega skammtafræðiársins 2025

Posted on: 3. apríl, 2025 by Einar H. Guðmundsson

Víða um lönd er skammtafræðiárinu nú fagnað með greinaskrifum, fyrirlestrum, sýningum og öðrum skemmtilegheitum (sjá t.d. hér, hér, hér, hér, hér, hér og hér). Stór hluti þessara viðburða snýst um hina svokölluðu „aðra skammtabyltingu“, atburðarás sem að mestu er byggð á grunni hinnar „fyrstu“ og er sögð standa yfir um þessar mundir, eftir að hafa fengið byr undir báða vængi í kringum síðustu aldamót. Um er að ræða þróun þar sem fyrirbæri eins og skammtatengsl eru notuð við rannsóknir og hagnýtingu á skammtareikningum, skammtasamskiptum og skammtakönnun. Ég reikna fastlega með að íslenskir eðlisvísindamenn, og þá einkum sérfræðingar á áðurnefndum sviðum, haldi veglega upp á þessi tímamót hér heima, kannski með viðburðum í líkingu við þá sem áttu sér stað á eðlisfræðiárinu 2005, stjörnufræðiárinu 2009 og ljósárinu 2015.

Svo skemmtilega vill til að einmitt fyrir hundrað árum birtist fyrsta íslenska greinin um skammtalíkan Nielsar Bohr af atóminu. Höfundurinn var Trausti Ólafsson efnaverkfræðingur (1891-1961), þá forstöðumaður Efnarannsóknastofu ríkisins og efnafræðikennari, bæði við Læknadeild Háskóla Íslands og Menntaskólann í Reykjavík. Grein Trausta var byggð á erindi, sem hann flutti á fundi Verkfræðingafélags Íslands hinn 29. apríl 1925 og bar titilinn Um atomkenningu Bohr’s.

Ég vil einnig geta þess, að í tilefni skammtafræðiársins er ég þessa stundina að taka saman færslu undir heitinu Hvernig nútímaeðlisfræðin barst upphaflega til Íslands. Ég er þegar búinn að setja gróft yfirlit á bloggsíðuna þar sem hægt er að nálgast tvær gagnlegar skrár (II og III). Þegar þetta er ritað er megintextinn (I) hins vegar enn í vinnslu, en ég vonast til að geta birt hann fljótlega.

Að lokum má nefna að drög að ritaskrá fyrsta „löggilta“ íslenska eðlisfræðingsins, Nikulásar Runólfssonar (1851-1898), eru einnig komin á bloggsíðuna.

Posted in Eðlisfræði, Efnafræði, Nítjánda öldin, Stærðfræði, Stjörnufræði, Tuttugasta öldin

Hvernig nútímaeðlisfræðin barst upphaflega til Íslands: Efnisyfirlit

Posted on: 3. apríl, 2025 by Einar H. Guðmundsson

 

 

 

    I. (a) Forsaga.
       (b) Þættir úr sögu hinna nýju vísinda til upphafs sjöunda áratugs tuttugustu aldar.
              Birt í þremur hlutum:
              1. Inngangur og tímabilið 1896 -1919.
              2. Tímabilið 1920 – 1945.
              3. Tímabilið 1945 – 1961.

  II. Skrá yfir nokkra íslenska boðbera sem luku háskólanámi fyrir 1960.

 III. Skrá yfir nokkur íslensk alþýðurit frá tímabilinu 1896 til 1961.

 

Posted in Eðlisfræði, Efnafræði, Nítjánda öldin, Stærðfræði, Stjörnufræði, Tuttugasta öldin

Hvernig nútímaeðlisfræðin barst upphaflega til Íslands Ia: Forsaga

Posted on: 3. apríl, 2025 by Einar H. Guðmundsson

Efnisyfirlit

Allt fram yfir miðja tuttugustu öld fellur saga eðlisvísinda (eðlisfræði og efnafræði) hér á landi fyrst og fremst undir svokallaða viðtökusögu, það er að segja umfjöllun um það hvernig ný þekking á þessu sviði barst hingað frá útlöndum og hvernig hún var kynnt og/eða nýtt hér heima (sjá til dæmis ýmsar greinar á bloggsíðu undirritaðs).

Fyrstu „löggiltu“ íslensku raunvísindamennirnir (samkvæmt nútímaskilningi) hlutu háskólagráður sínar á árunum í kringum 1900 og allir annað hvort frá Háskólanum í Kaupmannahöfn eða Fjöllistaskólanum (nú DTU), enda voru þessir skólar þá þjóðarskólar Íslendinga. Svo merkilega vill til, að það var einmitt á þessum sömu árum sem nútímaeðlisfræðin var að stíga sín fyrstu spor.

Reykjavík í kringum 1900. Danski fáninn blaktir við hún á Lærða skólanum og fleiri stöðum í bænum. Ljósmynd: Sigfús Eymundsson.

Í þessum kafla er ætlunin að gefa örstutt yfirlit yfir stöðu raunvísinda og tækni á Íslandi í kringum næstsíðustu aldamót. Í því sambandi verður meðal annars minnst á nokkra mikilvæga frumkvöðla og baráttu þeirra fyrir framförum á framangreindum sviðum.

Í næsta kafla (Ib) verða hins vegar tínd saman ýmis brot úr sögu nútímaeðlisfræði hér á landi á tímabilinu frá 1895 til 1960. Í tilefni skammtafræðiársins 2025 verður þar fyrst og fremst lögð áhersla á viðtökusögu skammtafræðinnar og tengdra greina. Þeim sem hafa meiri áhuga á að kynna sér hvernig hin megingrein grunneðlisfræðinnar, afstæðiskenningin, hélt innreið sína á Íslandi, má benda á eftirfarandi ritsmíðar:

Þess ber að geta, að margt annað hefur nú þegar verið birt um valda þætti úr sögu nútímaeðlisfræði hér á landi. Sem dæmi má benda á eftirfarandi rit og þær heimildir sem þar eru nefndar:

Þrátt fyrir þessi og ýmis önnur gagnleg framlög til söguritunar, hafa Íslendingar því miður aldrei náð að öðlast heildarsýn yfir sögu eðlisvísinda hér á landi. Á það einkum við um rannsóknir og kennslu sem og almenna innri þróun þessara greina. Ástæðan er einkum sú, að verulegt heimildamagn liggur enn ónotað og grafið á mismunandi stöðum (svo sem í  fundargerðum, skjalasöfnum, afmælisritum, minningargreinum, ráðstefnuritum, tímaritum, skýrslum, styrkumsóknum, bréfum af ýmsu tagi, ófullgerðum handritum, fréttabréfum, dagblöðum og ekki síst á hinum hvikula og óstöðuga veraldarvef). Hvorki hafa átt sér stað almennar né kerfisbundnar rannsóknir á slíku efni og því hefur ekki enn tekist að móta nægjanlega yfirgripsmikla eða djúpa þekkingu á hinni öru þróun þessara vísinda hér á landi. Það tímabil, sem nú er einkum þörf á að rannsaka betur, nær frá upphafi sjöunda áratugs tuttugustu aldar og eitthvað fram yfir síðustu aldamót.

Það er því skortur á rannsóknum sem er meginástæða þess að samtíningurinn í færslu Ib nær ekki yfir lengra tímabil en raun ber vitni. Um þessar mundir er þó örlítil von um úrbætur, því mér skilst að ritun sögu Raunvísindastofnunar Háskólans sé í undirbúningi. Þetta ófullkomna yfirlit mitt kemur sennilega ekki að miklum notum við það verkefni, þar sem innihaldið er lítið annað en stuttir sérvaldir kaflar úr sögu nútímaeðlisfræðinnar á Íslandi á árunum fram til 1960. Vonandi verður þetta framlag þó til þess að vekja aðra eðlisvísindamenn til umhugsunar um sögu sérgreina sinna hér á landi, einkum síðustu sextíu til sjötíu árin.

 

Aðdragandinn að nútímanum í raunvísindum á Íslandi

Vel fram yfir miðja nítjándu öld var gamla góða aflfræðin enn í heiðurssæti eðlisfræðigreina í hinum vestræna heimi ásamt vélhyggjunni sem henni fylgdi. Eftir því sem lengra leið á öldina var þó lögð vaxandi áhersla á varmafræði og síðar rafsegulfræði.

Lögmál varmafræðinnar leiddu meðal annars um tíma til svokallaðrar orkuhyggju, sem einkum var stefnt gegn vélhyggju og atómhyggju, en varð undan að láta í byrjun tuttugustu aldar. Hið sama er að segja um rafsegulhyggjuna, sem var nátengd hugmyndinni um hinn alltumlykjandi ljósvaka, ímyndað fyrirbæri sem margir vestrænir eðlisvísindamenn áttu í erfiðleikum með að segja skilið við fyrr en talsvert var liðið á tuttugustu öldina.

Upp úr miðri nítjándu öld var raunvísindaheimurinn í helstu Evrópulöndum farinn að taka á sig þá mynd sem við könnumst við í dag. Margir háskólar tóku að bjóða upp á nám til lokaprófs í helstu greinum raunvísinda, meðal annars stjörnufræði, stærðfræði, eðlisfræði og efnafræði. Að prófi loknu fengu sumir nemendurnir störf á sérsviði sínu við háskóla eða óháðar rannsóknarstofnanir, sem oftar en ekki tengdust atvinnulífinu. Aðrir urðu kennarar við ýmsa sérskóla og/eða framhaldsskóla þess tíma eða sneru sér að öðrum verkefnum.

Upplýsingar um þessa nýju tíma tóku að ekki að teygja sig til Íslands fyrr en á síðustu áratugum nítjándu aldar og þá sennilega einkum með Hafnarstúdentum. Eðlisvísindi höfðu reyndar verið kennd formlega hér á landi frá stofnun Reykjavíkurskóla árið 1846, en framsetningin var lengi byggð á hefð sem ættuð var frá H.C. Örsted, einkum hvað varðaði eðlisfræðina. Fyrsti kennarinn í þessum fræðum var Björn Gunnlaugsson og kennslubókin sem hann notaði var Naturlærens mechaniske Deel eftir Örsted. Um þetta má lesa frekar hjá

Aðrir innviðir á þessu sviði voru engir, nema hvað efnafræði var kennd í Læknaskólanum frá stofnun,1876. Hann varð síðan að Læknadeild Háskóla Íslands árið 1911.

Til viðbótar má nefna að fréttir af nýjungum í raunvísindum bárust hingað seint og illa, enda háðar millilandasiglingum þess tíma.

 

Alþýðufræðsla

Eins og lesa má um í ýmsum greinum höfundar á bloggsíðunni Brot úr sögu raunvísinda á Íslandi bárust ekki aðeins erlendir þekkingarmolar úr stærðfræði og stjörnufræði hingað til lands á fyrri öldum, heldur einnig slitur úr eðlisvísindum þess tíma (hér er átt við greinar sem nú heita eðlisfræði og efnafræði) og margs konar fróðleikur um ríkin þrjú sem kennd eru við dýr, jurtir og steina. Það var hinsvegar ekki fyrr en í lok átjándu aldar sem lesefni um það svið menningarinnar sem við nú köllum raunvísindi birtist fyrst á prenti á móðurmálinu. Til að sjá hverskonar efni um eðlisvísindi stóð mönnum til boða, er hér birtur listi yfir nokkur helstu verkin frá tímabilinu 1782-1895:

Upplýsingartíminn: 1782-1850

Magnús Stephensen (1762-1833) og Sveinn Pálsson (1762-1840). Sjá meira hjá Einari H. Guðmundssyni, 2017: Magnús Stephensen og náttúrunnar yndislegu fræði.

 

Seinni hluti nítjándu aldar: 1850-1895

  • Fischer, J.G., 1852: Eðlisfræði. Magnús Grímsson þýddi ur dönsku.
  • Roscoe, H.E., 1879: Efnafræði. Benedikt Gröndal þýddi.
  • Stewart, B., 1880: Eðlisfræði. Halldór Kr. Friðriksson þýddi.
  • Benedikt Gröndal, 1886: Efnafræði. Aftast er skemmtilegt yfirlit yfir sögu greinarinnar (bls. 67-76).
  • de Parville, H. , 1891-1893: Hvers vegna? Vegna þess! Spurningakver náttúruvísindanna. Guðmundur Magnússon læknir þýddi úr dönsku. Bókin var endurútgefin 1910.
  • Schmidt, K., 1895: Kennslubók í náttúrufræði handa alþýðuskólum (1895). Þýðing Jóns Þórarinssonar á bók Schmidts, Naturlærens Begyndelsesgrunde: En Lærebog til Brug for Borger- og Almueskoler.

Yfirlit yfir ýmsar eðlisvísindabækur seinni tíma er að finna hjá:

 

Boðberar eðlisvísinda í kjölfar Björns Gunnlaugssonar

Tveir náttúrufræðingar

Benedikt Sveinbjarnarson Gröndal (1826-1907; kenndi við Lærða skólann 1874-1883) og Þorvaldur Thoroddsen (1855-1921; starfaði á Íslandi sem vísindamaður og kennari við Möðruvallaskóla og Lærða skólann 1880-1895). Fyrir utan náttúrufræðina höfðu þeir báðir lært talsvert í efnafræði en lítið sem ekkert í eðlisfræði.

Vorið 1852 birti spekingurinn Björn Gunnlaugsson stutta grein í Nýjum tíðindum undir heitinu Lýsing á ókenndum fiski. Benedikt Gröndal, sem lagt hafði stund á náttúrfræði við Hafnarháskóla í nokkur ár, sá ástæðu til að leiðrétta þennan fyrrum kennara sinn í sama blaði með Athugasemd við lýsingu á ókenndum fiski. Mun það hafa verið hans fyrsta grein um náttúruvísindi. Innihald þessara skoðanaskipta skipir ekki máli hér, en í lok greinar sinnar segir Benedikt:

Að endingu finnst mjer allir skyldir til, að kunna öllum þeim þakkir, sem hafa sent hingað lýsingar af ókunnum dýrum eða náttúruhlutum. Það er líka harla gleðilegt, að vita af þeim mönnum, sem gleðja sig yfir náttúrunni, og dýrð hennar, og sem vilja öðlast skilning á henni. Ef slík löngun þróast, þá mætti vel vera, að bókmenntasaga vor ekki yrði eins fátæk, eða jafnvel örsnauð, af ritum um eðli náttúrunnar.

Þó jeg nú ekki í þessu efni geti fallizt á mál yfirkennara herra Gunnlögsens, þá get jeg samt ekki skilizt við þessa litlu ritgjörð, fyr en jeg er búinn að láta í ljósi gleði mína yfir því, hvorsu mikinn þátt hann allt af hefir tekið og tekur enn í því, að gera almenningi skiljanlega marga hluti náttúrunnar, sem fyrir augun bera. Það getur vel verið, að sá, sem svo fúslega og stöðuglega lætur sjer annt um þessa hluti, gjöri meira að verkum, en margur heldur; því á þekkingu á náttúrunni er þekking á lífinu grundvölluð, og á náttúrunni er velmegan þjóðanna byggð. En náttúran er jafn voldug og mikil í hinu smáa, sem hinu stóra. 

Benedikt lét ekki sitja við orðin tóm, því auk pistla í tímariti sínu Gefn gaf hann út eftirfarandi fræðslurit á kennslubókarformi: Steinafræði og jarðarfræði (1878), Dýrafræði (1878; sjá aftast), Efnafræði eftir H. E. Roscoe (1879), Landafræði: löguð eptir landafræði Erslevs og samin eptir ýmsum öðrum bókum (1882) og Efnafræði (1886). Löngu eftir hans dag voru hinar fallegu dýramyndir hans svo gefnar út í bókunum Dýraríki Íslands (1975) og Íslenskir fuglar (2011).

Eftir því sem ég best veit varð Benedikt fyrstur Íslendinga til að kynna löndum sínum litrófsmælingar og mikilvægi þeirra í stjörnufræði og efnafræði:

Í grein sinni um sólina fjallar hann einnig á skemmtilegan hátt um ljós sem bylgjuhreyfingu í ljósvakanum og færir rök fyrir því að sólin sé glóandi heitur lofthnöttur. Nánari umfjöllun um  verkið og fræðilegan bakgrunn þess er að finna í eftirfarandi grein:

Segja má að náttúrufræðingurinn Þorvaldur Thoroddsen hafi tekið við kynningarkeflinu af Benedikt með allmörgum alþýðlegum greinum um framfarir í stjarnvísindum, til viðbótar öllu öðru prentuðu efni, sem þessi ótrúlega afkastamikli höfundur sendi frá sér um náttúruvísindi almennt, og ekki síst jarðfræði. Meðal annars fjallaði hann um hina nýju störnufræði í tveimur greinum, fljótlega eftir að hann kom heim frá Kaupmannahöfn árið 1880:

Í greininni frá 1882 fjallar Þorvaldur um svipað efni og Benedikt tíu árum áður, en mun ítarlegar og af meiri nákvæmni. Mér finnst þó einna mikilvægast að á bls. 38-49 er rætt um hina nýju varmafræði á alþýðlegan hátt (athugið að þar er orðið kraftur aðallega notað yfir  það hugtak sem í dag er kallað orka). Hann beitir síðan varmafræðinni til að útskýra ýmsa þætti í gerð og þróun sólar, meðal annars myndun hennar samkvæmt þokukenningunni og takmarkaðan aldur. Eftir því sem ég best veit, er þessi hluti af grein Þorvalds fyrsta prentaða umfjöllunin um varmafræði nítjándu aldar á íslensku.

Talsvert hafði verið fjallað um þokukenninguna áður, meðal annars hjá Jónasi Hallgrímssyni í greininni Um eðli og uppruna jarðarinnar (1835, bls. 114-118) og Páli Sveinssyni í Alheiminum (1860, bls. 91-93).

Að mínu mati er eftirfarandi teikning frá 1885 þó ein athyglisverðasta íslenska heimildin um þetta efni, sem varðveist hefur frá seinni hluta nítjándu aldar:

Teikningin sýnir myndun sólkerfisins samkvæmt þokukenningunni. Hún er úr bréfi sem Manni (Ármann Sveinsson), yngri bróðir Nonna (Jóns Sveinssonar), sendi móður sinni, Sigríði Jónsdóttur, 30. mars 1885, hálfu ári áður en hann dó úr tæringu í Belgíu, aðeins 24 ára. Í bréfinu er meðal annars að finna allítarlegar lýsingar á því hvernig sól og frumreikistjörnur [mynd 6] verða til úr gríðarstórum „gufuhnetti“ [mynd 1] fyrir flókið samspil „frádragningarablsins“ (miðflóttakraftsins) og „aðdragningarablsins“ (þyngdarkraftsins) [myndir 2-5]. Bréfið endurspeglar helsta áhugamál Manna, stjörnufræði, og myndin sýnir hversu góður teiknari hann var. Mér er ekki kunnugt um hvaða fyrirmynd(ir) hann hefur stuðst við. Sjá nánar í bókinni  Pater Jón Sveinsson – Nonni eftir Gunnar F. Guðmundsson (bls. 222-229).

 

Tveir menningarheimar

Á dögum Þorvalds áttu raunvísindi undir högg að sækja hér á landi. Þá þegar var komin upp ákveðin togstreyta milli menningarheimanna tveggja, sem í dag eru kenndir við hugvísindi og raunvísindi. Í Minningabók II frá 1923 (bls. 129) kvartar Þorvaldur til dæmis yfir viðbrögðum íslenskra menntamanna við tilraunum sínum til að fræða almenning:

Í byrjun ömuðust ýmsir við náttúrufræðisritgjörðum þessum. Þegar ritgjörð mín „Nokkur orð um jarðfræði“, kom út 1880, þótti sumum hún koma í bága við sköpunarsögu Gamla Testamentisins, hneyksluðust á því, og töldu það myndi leiða til trúleysis. Halldór Friðriksson ilskaðist […] út úr grein minni um „Golfstrauminn“. Arnljótur Ólafsson gerði bæði í blöðum og á þingi skop að ritgjörð minni um sólina, og virtist þó lítil ástæða vera til þess, þar var aðeins skýrt frá nýjustu rannsóknum vísindamanna um eðli ljóssins. Yfirleitt var það skrítið, að menntamenn skyldu vera að amast við því, þó reynt væri að fræða alþýðuna um ýmsar nýjungar úr vísindanna heimi. Alþýðan sjálf tók ritgjörðunum mjög vel.

Í fyrra hefti Minningabókarinnar (I, 1922, bls. 130) segir Þorvaldur meðal annars um Jón Sigurðsson (núverandi þjóðardýrling Íslendinga) sem hann bar annars talsverða virðingu fyrir:

Þó átti [Jón] sammerkt í því við flesta samtíðarmenn sína íslenzka, að hann var alveg ófróður í náttúruvísindum. […] Oftar en einu sinni braut eg upp á því við [hann], að nauðsynlegt væri, að fræða íslenzka alþýðu um náttúru-vísindi og hinar nýjari uppgötvanir vísindanna, tók hann því nokkuð dauflega og sagði eitt sinn: „þeir hafa sögurnar og þurfa í rauninni ekki annað“.

Í Dægradvöl (útgáfunni frá 1923, bls. 259-60) segir Benedikt Gröndal einnig frá samskiptum sínum við Jón Sigurðsson í kringum 1860:

Svo talaðist til milli mín og Jóns Sigurðssonar, að jeg skildi sækja um styrk til að snúa á íslenzku Berlins Læsebog I Naturlæren; jeg fjekk styrkinn […] með því móti að jeg fengi vissu hjá bókmenntafjelaginu, að það gæfi út bókina, þegar jeg væri búinn. Jeg fjekk Attest upp á þetta hjá Jóni Sigurðsyni, áður en jeg fór að rita, og man jeg vel að í því stóð, að ekkert mundi verða til hindrunar fyrir að fjelagið gæfi út handritið. […] Jeg sat við þetta verk í eitt ár; en þegar jeg hafði lokið því, þá fór jeg til Jóns Sigurðssonar og beiddi hann nú að láta fjelagið gefa út bókina, minnti hann á attestið. Þá mundi hann ekki – eða þóttist ekki muna – að hann hefði gefið neitt attest, og sagði að jeg skyldi sýna sjer það. Jeg fór upp í Ministeriið [sem veitt hafði styrkinn] og ætlaði að fá attestið, en þá fanst það hvergi. Þá var ekki nærri því komandi, að fjelagið tæki af mjer handritið, þó það ætti að fá það fyrir ekkert. […] Þannig fór allt þetta að forgörðum, jeg eyðilagði handritið, af því ég hafði einga von um að það mundi nokkurntíma verða gefið út.

Bókin sem hér um ræðir er sennilega danska þýðingin á bók sænska efnafræðingsins N.J. Berlins, Läsebok i Naturläran för Sveriges Allmoge. Hún kom fyrst út í Svíþjóð 1852 og ýmsar útgáfur af henni voru fljótlega þýddar á norsku, dönsku, finnsku og þýsku. Hér er fjórða sænska útgáfan frá 1860. Fróðlegt er að bera þetta verk saman við Dýrafræði Benedikts frá 1878.

Frekari umfjöllun um rimmu raunvísindamanna og hugvísindamanna fyrri tíma má meðal annars finna í eftirfarandi greinum:

 

Tveir íslenskir raffræðingar

Íslenska orðið rafkraftur mun fyrst hafa birst á prenti í grein Magnúsar Stephensen Um meteora árið 1782, og elsta prentun orðsins segulsteinn, sem mér er kunnugt um, er í Húspostillu Gísla Þorlákssonar Hólabiskups frá 1665. Að sjálfsögðu hafa Íslendingar þekkt til fyrirbæranna rafmagns og segulmagns mun lengur, en það var þó ekki fyrr en 1852 sem þeir fyrst gátu lesið sér til gagns um þessi náttúrufyrirbæri á íslensku. Það var í tímamótaritinu Eðlisfræði eftir J.G. Fischer, sem Magnús Grímsson þýddi með aðstoð Björns Gunnlaugssonar.

Þótt Íslendingar hafi kannski ekki haft mikið veður af hinni byltingarkenndu sameiningu Maxwells á raffræði og segulfræði í eina kenningu, rafsegulfræði, þá bárust hingað fréttir á síðustu áratugum nítjándu aldar af undraverðum uppgötvunum, byggðum á sívaxandi þekkingu á eðli rafmagns og segulmagns. Hér eru tvö dæmi:

Tveir ungir Íslendingar í Vesturheimi heilluðust af hinni nýju tækni og eru sennilega með fyrstu mönnum, fæddum hér á landi, sem höfðu tækifæri til að fylgja þeim áhuga eftir. Ég tel rétt að nefna þá hér, þótt þeir séu nú flestum gleymdir.

Frímann B. Arngrímsson (1855-1936) til vinstri og Hjörtur Þórðarson (1867-1945).

Frímann B. Arngrímsson fluttist 19 ára til Vesturheims árið 1874. Hann mun hafa verið fyrstur Vestur-Íslendinga til að stunda háskólanám og útskrifaðist árið 1885 frá Manitobaháskóla með B.A. gráðu í náttúruvísindum, þar á meðal eðlisfræði, efnafræði og stærðfræði. Hann heimsótti Ísland 1894-95 og predikaði rafvæðingu landsins fyrir daufum eyrum. Dvaldi eftir það erlendis um skeið, fyrst í Bretlandi og síðar Frakklandi, en skrifaði heim um framfaramál fyrir Ísland. Frímann fluttist að lokum til Akureyrar 1914. Þar gaf hann út tímaritið Fylki í tíu ár og hélt áfram baráttunni fyrir framförum í íslensku samfélagi. Lítill sem enginn sýnilegur árangur varð þó af framtaki hann og hann dó vonsvikinn maður á Akureyri árið 1936.

Ári á undan Frímanni fluttist Hjörtur Þórðarson ásamt foreldrum sínum til Vesturheims. Hann var þá sex ára gamall. Hjörtur átti farsæla ævi í Bandaríkjunum, þar sem hann gekk undir nafninu Chester Thordarson. Ungur fékk hann áhuga á eðlisfræði við að lesa Eðlisfræði Fischers, sem móðurbróðir hans Magnús Grímsson hafði þýtt á sínum tíma. Hann settist seint á skólabekk og var orðinn tvítugur þegar hann lauk gagnfræðaprófi (13 ára prófi?; 7th grade). Hjörtur, sem var einstaklega vel gefinn, ákvað þá að hætta skólagöngu og mennta sig sjálfur með lestri og verklegri vinnu. Ekki leið á löngu þar til hann var komin í fremstu röð raffræðinga í Bandaríkjunum og vann meðal annars hjá Edison um tíma. Árið 1895 stofnaði hann svo eigið fyrirtæki, Thordarson Electric Manufacturing Company, til framleiðslu rafbúnaðar, einkum þó spenna af ýmsu tagi. Hjörtur varð vel þekktur í Bandaríkjunum og jafnframt hér á landi, þótt hann kæmi aðeins einu sinni til Íslands í stutt frí (í ágúst 1911). Til vitnis um frægð hans hér á landi má nefna að hann var gerður að heiðursdoktor við Háskóla Íslands árið 1930 og níu árum síðar sæmdi Kristján konungur tíundi hann stórkrossi fálkans.

 

Frumherjar á sviði raunvísinda og verkfræði

Þrír áhrifamiklir kennarar

Vegna hins mikilvæga hlutverks þeirra sem kennara við Lærða skólann í lok nítjándu aldar vil ég nefna hér sérstaklega þá Þorvald Thoroddsen, Björn Jensson og Bjarna Sæmundsson. Þessir menn lögðu þann grunn, sem fyrstu „löggiltu“ íslensku náttúruvísindamennirnir byggðu háskólanám sitt á.

Björn Jensson kennari (1852-1904; kom til starfa á Íslandi 1883) og Bjarni Sæmundsson náttúrufræðingur (1867-1940; kom til starfa á Íslandi 1894).

Áður hefur verið minnst á Þorvald Thoroddsen, og ég reikna með að allir hafi einhverja hugmynd um hin merku vísindaafrek hans. Hann þótti góður kennari, bæði á Möðruvöllum (1880-1884) og við Lærða skólann á árunum 1885 til 1895. Meðal nemenda hans í náttúrufræði voru þeir Bjarni Sæmundsson náttúrufræðingur, Helgi Jónsson grasafræðingur, Helgi Pjeturs jarðfræðingur og byggingarverkfræðingarnir Sigurður Pétursson og Knud Zimsen. Sá sem kenndi öllum þessum mönnum stærðfræði, eðlisfræði og stjörnufræði var hins vegar Björn Jensson.

Þegar Þorvaldur hætti og hvarf til Kaupmannahafnar tók Bjarni Sæmundsson við náttúrufræðikennslunni, en Björn hélt áfram að kenna sömu þrjár greinarnar og áður. Meðal nemenda þeirra Björns og Bjarna má nefna frumkvöðlana Jón Þorláksson byggingarverkfræðing, Ásgeir Torfason efnaverkfræðing, Þorkel Þorkelsson eðlisfræðing og Ólaf Daníelsson stærðfræðing.

Björn Jensson, dóttursonur Björns Gunnlaugssonar, lauk fyrrihlutaprófi í verkfræði frá Fjöllistaskólanum í Kaupmannahöfn árið 1878, en varð síðar að hverfa frá námi vegna vanheilsu. Þegar heim var komið gerðist hann kennari við Lærða skólann árið 1883, og var lengi helsti stærðfræðikennari skólans, auk þess að kenna bæði eðlisfræði og stjörnufræði. Hann þýddi bók um veðurfræði (1882) og aðra um stjörnufræði (1889) auk þess að skrifa um þvergöngu Venusar (1875) og þangbrennslu (1882).

Bjarni Sæmundsson er einn merkasti náttúrufræðingur sem Ísland hefur átt. Hann lauk prófi í náttúrufræði og landafræði frá Kaupmannahafnarháskóla árið 1894 og gerðist kennari við Lærða skólann sama ár. Þar kenndi hann til 1923, en gat eftir það helgað sig rannsóknum og ritstörfum. Nú á dögum er hann sennilega best þekktur sem fiskifræðingur, en áður fyrr einnig sem höfundur fjölda kennslubóka um náttúrufræði fyrir lægri skólastig (skrá yfir rit hans er hér og einnig hjá Leitum). Ég á eftir hann Ágrip af náttúrufræði handa barnaskólum (3ju útg. frá 1908) og þar eru meira að segja kaflar um eðlisfræði (bls. 100-125) og efnafræði (bls. 126-134).

 

Iðnbylting á Íslandi um og upp úr 1900

Þó að fyrsta iðnbyltingin hafi að mestu farið fram hjá Íslendingum á sínum tíma má segja að um og upp úr aldamótunum 1900 hafi átt sér stað séríslensk iðnbylting, sem var eins konar blanda af af annarri iðnbyltingunni og þeirri fyrstu. Andi bjartsýnis og framfara sveif yfir vötnunum um alla Evrópu, þar á meðal hér á landi (allavega fram að fyrri heimsstyrjöldinni), hreif með sér unga sem aldna og hvatti þá til uppbyggilegra og nytsamlegra verka þjóð sinni til heilla.

Í endurminningum sínum, Við fjörð og vík (1948), lýsir Knud Zimsen verkfræðingur tíðarandanum hér á landi í kringum 1900 á eftirfarandi hátt (bls. 95):

[Á Íslandi var reyndar enn] lítið um verklegar framkvæmdir og þær flestar svo smávægilegar, að naumast þótti taka því, að láta verkfræðinga sjá um þær. Ég hafði þó hugboð um, að á því yrði breyting og hún fyrr en varði. Hressandi vorgola gerði vart við sig í þjóðlífinu, menn voru farnir að draga léttar andann. Eins og gömlu mennirnir vissu á sig veður, svo skynjuðu menn nú, að ný öld framfara var í aðsigi á Íslandi, eða öllu heldur ætti að orða það svo, að fyrsta framfaraöld þjóðarinnar væri að halda í garð.

Annað dæmi um hið nýja hugarfar kemur fram í lokaorðum greinar verkfræðinemans Jóns Þorlákssonar frá 1899, Framfarir náttúruvísindanna á síðustu árum:

En þegar vér einu sinni erum komnir á lagið með að nota fossaflið og rafmagnið, hvað skyldi þá verða því til fyrirstöðu, að vér notum það líka til að knýja járnbrautarlestir? – En til þess að koma þessu fram, er þekking á náttúrunni, öflum hennar og lögmálum, bráðnauðsynleg, enda eru nú augu manna að opnast fyrir því, að náttúruvísindin eru miklu nauðsynlegri og nytsamlegri en margt annað, sem hingað til hefur verið haft í hávegum. Vér skulum því trúa því og treysta, að náttúruvísindin muni nema land hjá oss innan skamms, og færa allri þjóðinni ljós og hita, líf og fjör. 

Segja má að vélvæðing á Íslandi hefjist með sjósetningu fyrsta vélbátsins árið 1902. Tveimur árum síðar kom svo fyrsti bíllinn til landsins og fyrsta vélhjólið fljótlega í kjölfarið. Fyrsti gufuknúni togarinn kom 1905, fyrsta dráttarvélin 1918 og fyrsta flugvélin 1919.

Hvað rafvæðingu varðar mun hafa verið kveikt á fyrsta rafmagnsljósinu í Reykjavík árið 1900 og fyrsta vatnsaflsstöðin tók til starfa í Hafnarfirði 1904.

Þá má í lokin geta þess að fyrstu loftskeytin voru móttekin hér á landi árið 1905 og árið eftir var fyrsti sæstrengurinn dreginn á land á Seyðisfirði.

Víða má lesa um tækniþróunina á Íslandi á þessum árum og hér er stuttur listi til að koma lesendum á sporið:

 

Fyrstu verkfræðingarnir

Hér verða einungis taldir upp fyrstu sex íslensku verkfræðingarnir. Þeir voru allir menntaðir við Fjöllistaskólann í Kaupmannahöfn og hófu störf hér á landi á tímabilinu 1893 til 1906. Þeim lesendum sem vilja vita meira um ævi þeirra og störf má benda á bók Sveins Þórðarsonar frá 2002, Frumherjar í verkfræði á Íslandi. Um landsverkfræðingana Sigurð Thoroddsen, Jón Þorláksson og Thorvald Krabbe má jafnframt lesa í grein  Þorsteins Þorsteinssonar frá 1993, Landsverkfræðingar 1893-1917.

Áhugasamir lesendur geta einng fræðst nánar um námsvettvang þessara frumkvöðla í Kaupmannahöfn í ritunum Beretning om Den Polytekniske Læreanstalt 1883 til 31/7 1910  og  Den Polytekniske Læreanstalt. Samlinger, Laboratorier m.m., sem bæði komu út árið 1910.

Byggingarverkfræðingarnir Sigurður Thoroddsen (1863-1955; kom til starfa á Íslandi 1893) og Sigurður Pétursson (1870-1900; kom til starfa á Íslandi 1899).

 

Byggingarverkfræðingarnir Knud Zimsen (1875-1953; kom til starfa á Íslandi 1902) og Thorvald Krabbe (1876-1953; kom til starfa á Íslandi 1905).

 

Jón Þorláksson byggingarverkfræðingur (1877-1935; kom til starfa á Íslandi 1903) og Ásgeir Torfason efnaverkfræðingur (1871-1916; kom til starfa á Íslandi 1906).

Mikið efni er til um sögu verkfræðinnar á Íslandi, allt frá upphafi. Hér eru nokkur almenn rit til frekari athugunar:

  • Ritröð Verkfræðingafélags Íslands. Byrjaði að koma út 2002. Ákaflega fróðlegur bókaflokkur. Sjálfur hef ég haft mest not af heftum I og III eftir Svein Þórðarson: Frumherjar í verkfræði á Íslandi (2002) og Afl í segulæðum: Saga rafmagns á Íslandi í 100 ár (2004). Einnig VII. heftinu, VFÍ í 100 ár: Saga Verkfræðingafélags Íslands (2012).
  • Verkfræðingatal. Kom fyrst úr 1956. Síðan hafa komið þrjú önnur (1966, 1981 og 1996). Í síðustu útgáfunni frá 1996 er grein Sveinbjörns Björnssonar, 1996: „Menntun íslenskra verkfræðinga“, bls. 12-22.
  • Jón Guðnason, 1962: Verkfræðingafélag Íslands 1912-1962.
  • Einar Pálsson, 1992: „Verkfræðingafélag Íslands 1912-1962“. Í Guðmundur G. Þórarinsson & Vífill Oddsson (ritstj.), Verkfræðingafélag Íslands 80 ára: 1912-1992, bls. 7-10.

 

Fyrstu eðlisvísindamennirnir

Fyrstu íslensku eðlisvísindamennirnir voru við nám í Kaupmannahöfn á svipuðum tíma og fyrstu íslensku verkfræðingarnir. Þeir komu allir til starfa hér á landi nema sá fyrsti, Nikulás Runólfsson, sem reyndar lést fyrir aldur fram árið 1898.

Nikulás Runólfsson eðlisfræðingur (1851-1898; starfaði erlendis) og Ásgeir Torfason efnafræðingur (1871-1916; kom til starfa á Íslandi 1906). Sjá frekari umfjöllun um þá Nikulás og Ásgeir í færslu II.

 

Þorkell Þorkelsson eðlisfræðingur (1876-1961; kom til starfa á Íslandi 1908) og Ólafur Daníelsson stærðfræðingur (1877-1957; kom til starfa á Íslandi 1904). Sjá frekari umfjöllun um þá Þorkel og Ólaf í færslu II.

Af þeim þremur síðastnefndu kom Ólafur Daníelsson fyrstur heim. Það var strax að loknu magistersprófi árið 1904. Engar viðunandi stöður lágu þá á lausu og fyrstu árin mun hann hafa samið fyrstu stærðfræðikennslubók sína af mörgum, Reikningsbókina, sem kom út 1906. Jafnframt vann hann að doktorsritgerð, sem hann svo varði í Kaupmannahöfn árið 1909. Sennilega hefur hann einnig tekið nemendur í aukatíma, því fasta stöðu fékk hann ekki fyrr en hann var ráðinn við Kennaraskólann árið 1908. Þar kenndi hann í rúman áratug, eða þangað til stærðfræðideildin var stofnuð við Lærða skólann árið 1919. Hann tók þá við stærðfræðikennslunni þar, fyrst sem stundakennari en var svo fastráðinn 1920.

Ásgeir Torfason kom heim 1906 eftir að hafa unnið um þriggja ára skeið að loknu verkfræðiprófi við efnarannsóknir í Danmörku. Hann fékk strax stöðu sem forstöðumaður við hina þá nýstofnaðu Efnarannsóknastofu ríkisins. Jafnframt tók hann að sér efnafræðikennsluna við Læknaskólann og hélt henni áfram eftir að skólanum var breytt í Læknadeild Háskóla Íslands árið 1911.

Að loknu magistersprófi vann Þorkell Þorkelsson að rannsóknum á íslensku hveralofti við Fjöllistaskólann í nær fjögur ár. Heim kom hann árið 1908 og gerðist kennari við Möðruvallaskóla. Þegar skólahúsið brann 1902 var skólinn fluttur til Akureyrar og kallaður Gagnfræðaskólinn á Akureyri. Þar kenndi Þorkell til 1918, en fluttist þá til Reykjavíkur og varð forstöðumaður hinnar nýstofnuðu Löggildingarstofu mælitækja og vogaráhalda.  Veðurstofa Íslands var stofnuð sem deild í Löggildingarstofunni árið 1920, en varð sjálfstæð stofnun 1925 þegar Löggildingarstofan var lögð niður. Við þá breytingu varð Þorkell fyrsti Veðurstofustjórinn. Hann kenndi einnig eðlisfræði við Lærða skólann á árunum 1920 til 1928 og átti, ásamt Ólafi Daníelssyni, frumkvæðið að stofnun stærðfræðideildar skólans.

Ferill þessara þriggja frumherja er eins og uppskrift að ástandi, sem átti eftir að ríkja meðal raunvísindamanna hér á landi næstu sex áratugina eða svo. Efnafræðingar áttu almennt tiltölulega auðvelt með að fá vinnu við efnarannsóknir af ýmsu tagi, ýmist hjá opinberum stofnunum eða sjálfstæðum fyrirtækjum og gátu jafnframt sinnt kennslu ef þeim sýndist svo. Stærðfræðingar og eðlisfræðingar áttu hins vegar fáa aðra kosti en gerast kennarar og sinna rannsóknum í frístundum, ef þeir höfðu þá þrek til þess. Þetta ástand hélst meira og minna óbreytt þar til raunvísindindagreinarnar náðu fótfestu sem sjálfstæðar rannsóknar- og kennslueiningar við Háskóla Íslands um og upp úr miðjum sjöunda áratugi tuttugustu aldar. Sjá í þessu sambandi nýlegar færslur undirritaðas, annars vegar um eðlisfræði og hins vegar um efnafræði.

Og þá er kominn tími til að fjalla um nútímaeðlisfræðina. Það verður gert í næstu færslu (Ib).

 

Posted in Eðlisfræði, Efnafræði, Nítjánda öldin, Óflokkað, Stærðfræði, Stjörnufræði, Tuttugasta öldin

Hvernig nútímaeðlisfræðin barst upphaflega til Íslands II: Skrá yfir nokkra íslenska boðbera sem luku háskólanámi fyrir 1960

Posted on: 2. apríl, 2025 by Einar H. Guðmundsson

Efnisyfirlit

Flestir boðberanna voru sérfræðingar í eðlisfræði, efnafræði eða stærðfræði, þótt aðrir hafi einnig komið við sögu, meðal annars verkfræðingar, læknar og ýmsir áhugamenn um raunvísindi. Með hinu hátíðlega orði boðberi er hér átt við einstakling, sem öðlast hafði grunnþekkingu á a.m.k. einhverjum þáttum nútímaeðlisfræði og beitti henni, ýmist í eigin grunnrannsóknum eða hagnýtum tilgangi og/eða miðlaði henni til annarra, til dæmis í kennslu eða með ritsmíðum, ýmist frumsömdum eða þýddum, alþýðlegum eða fræðilegum (sjá t.d. III. hluta og ritaskrár einstakra manna hér á eftir).  –  Í eftirfarandi skrá er boðberunum raðað í aldursröð.

 

Nikulás Runólfsson (1851-1898) – fyrsti „löggilti“ íslenski eðlisfræðingurinn

Cand. mag. í eðlisfræði frá Kaupmannahafnarháskóla 1890. Starfaði aldrei sem eðlisfræðingur á Íslandi.

 

 Þorvaldur Thoroddsen náttúrufræðingur (1855-1921)

Hvarf frá námi í náttúrufræði (aðallega dýrafræði) við Kaupmannahafnarháskóla rétt fyrir lokapróf til að taka við kennaraembætti við Möðruvallaskóla 1880. Fluttist aftur til Kaupmannahafnar 1895.

 

Ásgeir Torfason (1871-1916) – fyrsti „löggilti“ íslenski efnaverkfræðingurinn

Cand. polyt. í efnaverkfræði frá Fjöllistaskólanum í Kaupmannahöfn 1903. Kom til starfa á Íslandi 1906.

 

Ágúst H. Bjarnason heimspekingur (1875-1952) – áhugamaður um raunvísindi

Mag. art. í heimspeki frá Kaupmannahafnarháskóla 1901. Dr. phil. frá sama skóla 1911. Kom til starfa á Íslandi 1905.

 

Þorkell Þorkelsson eðlisfræðingur (1876-1961)

Cand. mag. í eðlisfræði frá Kaupmannahafnarháskóla 1903. Kom til starfa á Íslandi 1908.

 

Ólafur Dan Daníelsson (1877-1957) – fyrsti „löggilti“  íslenski stærðfræðingurinn

Cand mag. í stærðfræði frá Kaupmannahafnarháskóla 1904. Dr. phil. frá sama skóla 1909. Kom til starfa á Íslandi 1904.

 

Gunnlaugur Claessen röntgenlæknir (1881-1948)

Cand med. í læknisfræði frá Kaupmannahafnarháskóla 1910. Dr. med. frá Karólínsku stofnuninni í Stokkhólmi 1928. Kom til starfa á Íslandi 1913.

 

Ásgeir Magnússon (1886-1969) kennari og fréttastjóri – áhugamaður um raunvísindi

Kennarapróf frá Flensborgarskóla 1908.

 

Trausti Ólafsson efnaverkfræðingur (1891-1961)

Cand. polyt. í efnaverkfræði frá Fjöllistaskólanum í Kaupmannahöfn 1921. Kom til starfa á Íslandi 1921.

 

Sigurkarl Stefánsson stærðfræðingur (1902-1995)

Cand. scient. í stærðfræði frá Kaupmannahafnarháskóla 1928. Kom til starfa á Íslandi 1928.

 

Steinþór Sigurðsson (1904-1947) – fyrsti „löggilti“ íslenski stjörnufræðingurinn

Mag. scient. í stjörnufræði frá Kaupmannahafnarháskóla 1929. Kom til starfa á Íslandi 1929.

 

Björn Franzson (1906-1974) kennari, fréttamaður og rithöfundur – áhugamaður um raunvísindi

Stundaði nám í eðlisfræði og stærðfræði í Danmörku og Þýskalandi 1927-30, en tók ekki lokapróf. Kom til starfa á Íslandi 1930.

 

Trausti Einarsson stjarn- og jarðeðlisfræðingur (1907-1984)

Dr. phil. í stjörnufræði frá Göttingenháskóla 1934. Kom til starfa á Íslandi 1934.

 

Sveinn Þórðarson eðlisfræðingur (1913-2007)

Dr. phil. í eðlisfræði frá Jenaháskóla 1939. Kom til starfa á Íslandi 1939.

 

Guðmundur Arnlaugsson stærðfræðingur (1913-1996)

Cand. scient. í stærðfræði frá Kaupmannahafnarháskóla 1942. Kenndi við MA 1936-39 en kom endanlega til starfa á Íslandi 1945.

 

Þorbjörn Sigurgeirsson eðlisfræðingur (1917-1988)

Mag. scient. í eðlisfræði frá Kaupmannahafnarháskóla 1943. Kom til starfa á Íslandi 1947.

 

Magnús Magnússon eðlisfræðingur (1926-2024)

M.A. í eðlisfræði (skammtaefnafræði) frá Cambridgeháskóla 1952. Kom til starfa á Íslandi 1953.

 

Björn Bjarnason stærðfræðingur (1919-1999)

Cand. scient. í stærðfræði frá Kaupmannahafnarháskóla 1945. Kom til starfa á Íslandi 1945.

 

Ari Brynjólfsson eðlisfræðingur (1926-2013)

Mag. scient. í eðlisfræði frá Kaupmannahafnarháskóla 1954. Dr. phil. frá sama skóla 1973. Starfaði mest erlendis, aðallega í Bandaríkjunum.

 

Skarphéðinn Pálmason stærðfræðingur (f. 1927)

Cand. scient. í stærðfræði frá Kaupmannahafnarháskóla 1954. Kom til starfa á Íslandi 1954.

 

Jón Hafsteinn Jónsson stærðfræðingur (1928-2018)

Cand. scient. í stærðfræði frá Kaupmannahafnarháskóla 1953. Kom til starfa á Íslandi 1953.

 

Páll Theodórsson eðlisfræðingur (1928-2018)

Mag. scient. í eðlisfræði frá Kaupmannahafnarháskóla 1955. Kom til starfa á Íslandi 1958.

 

Steingrímur Baldursson efnaeðlisfræðingur (1930-2020)

Ph.D. í efnaeðlisfræði frá Chicagoháskóla 1958. Kom til starfa á Íslandi 1959.

 

Guðmundur Sigvaldason jarðefnafræðingur (1932-2004)

Dr. rer. nat. í jarðefnafræði frá Göttingenháskóla 1959. Kom til starfa á Íslandi 1961.

Posted in Eðlisfræði, Efnafræði, Nítjánda öldin, Óflokkað, Stærðfræði, Stjörnufræði, Tuttugasta öldin

Hvernig nútímaeðlisfræðin barst upphaflega til Íslands III: Skrá yfir nokkur íslensk alþýðurit á því sviði frá tímabilinu 1896 til 1961

Posted on: 2. apríl, 2025 by Einar H. Guðmundsson

Efnisyfirlit

Ítarlegar ritaskrár margra eftirfarandi höfunda er að finna í II. hluta.

 

Frá fyrstu fréttum af uppgötvun röngengeisla til stofnunar stærðfræðideildar Lærða skólans árið 1919

  • Nikulás Runólfsson, 1896: Merkileg uppgötvun. Sagan að baki uppgötvunar Röntgens rakin í örstuttu máli. Uppgötvuninni síðan lýst í jafnstuttu máli. Á eftir greininni er viðbót eftir ritstjórann, Valtý Guðmundsson: „stutt samantekt úr fréttablöðum“.
  • Jón Þorláksson, 1899: Framfarir náttúruvísindanna á síðustu árum. Lausleg þýðing á fyrielestri danska efnafræðingsins Júlíusar Thomsen. Meðal annars er fjallað um uppgötvanir á nýjum frumefnum og uppgötvun Röntgens.
  • G.B. (Guðmundur Björnsson læknir?), 1902: Röntgen. Ljósmynd af Röntgen er að finna á myndasíðu II.
  • Guðmundur Hannesson, 1903: Nýir geislar. Um „Becquerelsgeisla“.
  • Anon, 1903: Radium og önnur geisliefni I, II, III, & IV. Þýtt úr norska tímaritinu Kringsjaa.
  • Ólafur Daníelsson, 1905: Hvernig loftskeyti berast.
  • Þ.Þ. (Þorkell Þorkelsson?), 1909: Ernest Rutherford.
  • Þorvaldur Thoroddsen, 1910: Vísindalegar nýjungar og stefnubreytingar nútímans I, II, III. Í I er m.a. fjallað um atóm, sameindir og geislavirkni. Minnst á Thomson og rafeindina, ljósvakann og þyngd.
  • Ágúst H. Bjarnason, 1910: Efniskenningin nýja. Heimspekileg umfjöllun. Fjallað um eðli ljóssins, ljósvakann, atóm og sameindir, ný frumefni, litróf og litrófsmælingar, hvirfilatóm Thomsons. Vísað í bók Crookes um geislandi efni frá 1879, rætt um Hertz og Marconi, katóðugeisla, Thomson og rafeindina, geislavirkni.
  • K.L., 1912-13: Radíum I & II.
  • Steingrímur Matthíasson, 1913: Undramálmurinn Radíum og geislamagn I & II. Að mestu þýtt úr norska tímaritinu Samtiden.
  • Ólafur Daníelsson, 1913: Ýmsar skoðanir á eðli rúmsins. M.a. rætt um afstæði að hætti Minkowskis, en Einstein ekki nefndur.
  • Guðmundur Hlíðdal, 1915: Röntgengeislar.
  • Gunnlaugur Claessen, 1915: Frú Curie.
  • Ágúst H. Bjarnason, 1915-19: Heimsmyndin nýja I, II, III, IV, V og VI. Efnisyfirlit: Heimspekilegur inngangur. Um uppruna og þróun efnisins. Um uppruna og efni sólkerfanna. Geislandi efni og upplausn fleirra. Frumeindir og sameindir. Ólífræn og lífræn efnasambönd.
  • Gunnlaugur Claessen, 1916: Röntgensgeislar.
  • Þorkell Þorkelsson, 1916: Hvað eru Röntgens-geislar? Flallar m.a. um áhrif kristalla á röntgengeisla.
  • Þorvaldur Thoroddsen, 1916: Hin nýja stjörnulist. M.a. er fjallað um ljósvakann, litróf og litrófsmælingar.
  • Þorvaldur Thoroddsen, 1917: Heimur og geimur. M.a. fjallað um ljósvakann.
  • Valdemar Steffensen, 1918: Radíum. Akureyri 1918. Fjallað um sögu röntgengeisla og geislavirkni. Sagt frá Röntgen, Becquerel, Curie og fl. Síðan rætt um radíumlækningar.
  • Ólafur Ólafsson (Hjarðarholti), 1919: Orkugjafar aldanna: Ný paradís í vændum?
  • Gunnlaugur Claessen, 1919: Radíum.

 

Frá stofnun stærðfræðideildarinnar til upphafs atómaldar

 

Atómöldin til 1961

Posted in Eðlisfræði, Efnafræði, Nítjánda öldin, Stærðfræði, Stjörnufræði, Tuttugasta öldin

Ritaskrá Nikulásar Runólfssonar eðlisfræðings (1851-1898) – Drög

Posted on: 2. apríl, 2025 by Einar H. Guðmundsson

Nikulás Runólfsson cand. mag. á besta aldri.

Eftirfarandi skrá er að hluta byggð á upplýsingum í grein Leós Kristjánssonar frá 1987: Nikulás Runólfsson: Fyrsti íslenski eðlisfræðingurinn. Ef smellt er á bláu tenglana ættu viðkomandi greinar að birtast.

Frétt úr Lögbergi, 4. júní 1890, bls. 1 (5. dálki). Sjá nánari umfjöllun í kaflanum Priskonkurrencer í Aarbog for Kjøbenhavns Universitet 1889-1890, bls. 273 og 277-278.

Posted in Eðlisfræði, Nítjánda öldin

Viðtöl við íslenska raunvísindamenn

Posted on: 19. desember, 2024 by Einar H. Guðmundsson

Stjarnvísindafélag Íslands hefur nýlega opnað sérstaka YouTube-síðu með viðtölum við sex íslenska raunvísindamenn í opnum aðgangi:

Vonast er til að með tíð og tíma bætist við fleiri viðtöl og annað efni. Ég reikna jafnframt með að fljótlega verði hægt að tengjast þessari síðu í gegnum heimasíðu félagsins.

Posted in Eðlisfræði, Stærðfræði, Stjörnufræði, Tuttugasta og fyrsta öldin, Tuttugasta öldin