Fizyka made in Poland – czyli polscy fizycy, których znać wypada

Najlepsze polskie uczelnie mogą liczyć co najwyżej na miejsca w trzeciej setce ogólnoświatowych rankingów, zaś ostatnim i jedynym Noblem w dziedzinie fizyki mogliśmy cieszyć się ponad sto lat temu. Czy to oznacza, że nasz kraj jest naukową pustynią?

Choć do akademickiej ekstraklasy zdecydowanie nie należymy, to jednak miewaliśmy i nadal miewamy powody do dumy. Pokusiłem się o wynotowanie kilkunastu nazwisk znakomitych uczonych, którzy odcisnęli piętno na krajowej, a w pewnym stopniu również na światowej fizyce. Żywię nadzieję, że stali bywalcy Kwantowo, kojarzą większość z poniższych postaci – a jeśli nie, to właśnie otrzymujecie okazję do uzupełnienia swojej wiedzy na temat sukcesów rodzimej nauki i poznanie kilku naprawdę zasłużonych postaci.

Oto lista chwały, czyli znani polscy fizycy – zarówno dawni, jak i współcześni – których znać po prostu wypada.

Skroplili tlen

Karol Olszewski i Zygmunt Wróblewski

Para wykładowców Uniwersytetu Jagiellońskiego – Karol Olszewski i Zygmunt Wróblewski – spędziła długie lata na interesującym zadaniu: sprowadzania spotykanych w przyrodzie gazów do stanu ciekłego. Podobno praca profesorów nie należała do najbezpieczniejszych, a zabawa z wysokimi ciśnieniami i mieszankami gazów doprowadziła do kilku groźnych wybuchów. Ryzyko się jednak opłaciło. Począwszy od roku 1883 Olszewski i Wróblewski, jako pierwsi na świecie skroplili tlen, niedługo później azot a w przyszłości również metan, argon oraz dwutlenek węgla. Odkrycia nie pozostały bez praktycznego znaczenia – wystarczy sobie przypomnieć choćby chłodnicze zastosowania ciekłego azotu.

Pierwsza dama nauki

Maria Skłodowska-Curie

No dobra, nie będę tu wiele pisał. Maria Skłodowska pozostaje najwybitniejszą przedstawicielką nauk ścisłych urodzoną nad Wisłą i trudno z tą tezą w jakikolwiek sposób polemizować. Profesura na Uniwersytecie w Paryżu, dwie nagrody Nobla, z chemii i fizyki, powszechna sława i uznanie w całym cywilizowanym świecie – a to wszystko w czasach, gdy wiele uczelni nawet nie chciało dopuszczać płci pięknej do studiów. Po prostu ikona, której nie mogło w takim zestawieniu zabraknąć.

Władca chaosu

Mariana Smoluchowskiego

Na początku ubiegłego stulecia, nazwisko rektora Uniwersytetu Jagiellońskiego  Mariana Smoluchowskiego cieszyło się międzynarodowym uznaniem. Smoluchowski był przede wszystkim autorytetem w dziedzinie badań nad opisaną niewiele wcześniej przez Rudolfa Clausiusa, entropią. Pamiętasz może ze szkoły pewien efekt fizyczny, zwany ruchami Browna? W zasadzie, moglibyśmy równie dobrze nadać mu nazwę ruchów Einsteina-Smoluchowskiego, bowiem tak naprawdę to właśnie ci dwaj naukowcy niezależnie od siebie jako pierwsi dokonali poprawnego, matematycznego opisu tego zjawiska. Biolog Robert Brown był jedynie osobą, która jako pierwsza zauważyła przypadkowe ruchy drobin zawieszonych w cieczy. Uważał on mylnie, iż efekt wynika z obecności w naczyniu mikroskopijnych form życia, podczas gdy Einstein i Smoluchowski dowiedli, że mamy do czynienia po prostu z chaotycznymi zderzeniami cząsteczek badanej substancji.

Twórca holografii

Mieczysław Wolfke

Nie tylko naukowiec, ale również wizjoner i wynalazca. Mieczysław Wolfke ukończył studia we Wrocławiu, zaś pracę habilitacyjną – recenzowaną przez Erwina Schrödingera oraz niewiele starszego Alberta Einsteina – bronił na Politechnice w Zurychu. Mimo niezłych zadatków na teoretyka, bardziej niż suche publikacje, interesowały go eksperymenty oraz wdrażanie swojej wiedzy w życie. Wśród jego licznych projektów znajdował się system przesyłu obrazu za pomocą fali elektromagnetycznej, czyli coś co moglibyśmy nazwać prototelewizją (co ciekawe, pierwszy działający prototyp telewizora, tzw. telektroskop, jako pierwszy skonstruował inny Polak – Jan Szczepanik). Z kolei współpracując z holenderskim Instytutem Niskich Temperatur w Lejdzie, wniósł wiele do badań kriogenicznych, odkrywając hel II o dziwacznych właściwościach – zdefiniowanych później przez Piotra Kapicę, jako nadciekłość. Natomiast za najbardziej medialne osiągnięcie Wolfkego, należy chyba uznać pionierski opis uzyskania hologramu. Niestety dla naszego uczonego, splendor w postaci nagrody Nobla przypadł Węgrowi Dennisowi Gaborowi, który trzydzieści lat później udoskonalił i zrealizował nowatorski koncept.

Neutronowy pionier

Andrzej Sołtan

Być może najwybitniejszy polski fizyk jądrowy. Podobnie jak wspomniany poniżej Leopold Infeld, Andrzej Sołtan miał ogromne szczęście otrzymać zagraniczne stypendium Fundacji Rockefellera i studiować w budującym swoją renomę Caltechu. Wraz z amerykańskimi naukowcami, bombardował lit i beryl jonami ciężkiego wodoru, dzięki czemu wytworzyli strumienie neutronów. W ten sposób Sołtan znalazł się wśród pionierów badań nad sztucznym wytwarzaniem neutronów, a wynalezione w Pasadenie metody rychło zaczęto stosować w laboratoriach na całym świecie. Po wojnie uczony powrócił do Polski, gdzie objął Katedrę Fizyki Atomowej UW, założył Instytut Badań Jądrowych, a rok przed swoją śmiercią wziął udział w rozruchu pierwszego polskiego reaktora jądrowego EWA. Nic dziwnego, że działające w Świerku Narodowe Centrum Badań Jądrowych (sukcesor IBJ) nosi obecnie imię Andrzeja Sołtana. 

Kolega Borna i Einsteina

Leopold Infeld w towarzystwie Alberta Einsteina

Prawdziwy człowiek renesansu: fizyk, pisarz i aktywista społeczny, prawdopodobnie lepiej znany za granicą niż w Polsce. Może dlatego, że ojczyzna źle go potraktowała? Leopold Infeld, jeszcze jako młody doktorant i jeden z pierwszych fizyków teoretycznych w Polsce, miał spory problem ze znalezieniem godnej posady i musiał dorabiać jako nauczyciel w wiejskich szkołach.

Jego kariera nabrała wielkiego rozpędu dopiero po uzyskaniu stypendium i wyjazdu na staż w Cambridge. Tam poznał m.in. noblistę Maxa Borna, a po przeniesieniu się za Atlantyk, rozpoczął długoletnią współpracę z samym Albertem Einsteinem. Nie były to jedynie przelotne, towarzyskie znajomości. Kontakty z Bornem zaowocowały ukuciem teorii elektrodynamiki Borna-Infelda, natomiast liczne dyskusje prowadzone z twórcą teorii względności w Princeton, pozwoliły na wydanie przez Einsteina i Infelda książki wspólnego autorstwa pt. Ewolucja fizyki. Rozwój poglądów od najważniejszych pojęć do teorii względności i kwantów. Podobno obaj panowie – jeden Polak, drugi Żyd – chcieli swoją publikacją dać pstryczka w nos wyznawcom “aryjskiej nauki”.

Polak w ekipie Oppenheimera

Stanisław Ulam

Z fizyką różnie w naszym kraju bywało, ale bez zająknięcia możemy mówić o potędze przedwojennej polskiej matematyki, co zawdzięczaliśmy słynnej lwowskiej szkole matematycznej. Do jej czołowych przedstawicieli należał Stanisław Ulam, którego talenty ostatecznie przysłużyły się rozwojowi fizyki. Bujną karierę rozpoczął bardzo wcześnie, publikując poważne prace już jako nastolatek, a w wieku 20 lat aktywnie uczestnicząc w dyskusjach organizowanych w Kawiarni Szkockiej, przez legendarnego Stefana Banacha. W odróżnieniu od swojego mentora, Ulam skorzystał z zainteresowania swoją osobą zagranicznych placówek i jeszcze przed wojną wyjechał do USA.

W Ameryce Polak zwiedził uczelnie Princeton, Harvarda i Medison, a także nawiązał bliską współpracę z wybitnym węgierskim matematykiem Johnem von Neumannem. Do tego zestawienia Stanisław Ulam trafił jednak przede wszystkim, jako polski akcent Projektu Manhattan. Matematyk przebywał w laboratorium Los Alamos nie tylko w okresie prac nad pierwszymi ładunkami jądrowymi, ale również po wojnie, gdy wniósł olbrzymi wkład w skonstruowanie broni termojądrowej. Działanie zdetonowanej w 1952 roku bomby wodorowej Ivy Mike, oparto o mechanizm wyliczony przez polskiego matematyka i Edwarda Tellera, nazywany obecnie konfiguracją Tellera-Ulama.

Twórcy hiperjąder

Polscy fizycy – Jerzy Pniewski i Marian Danysz

Był moment, kiedy Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego przy ulicy Hożej, posiadał potencjał, mogący wprowadzić go do europejskiej elity. W stolicy pracowało grono wybitnych uczonych, wielu polskich profesorów wróciło z zagranicy, organizowano prestiżowe międzynarodowe konferencje z udziałem największych postaci świata fizyki, a ambitne badania i nowoczesna organizacja stanowiły powód do dumy. Szczególnie zaawansowane prace prowadziła grupa Jerzego Pniewskiego i Mariana Danysza. Uczeni postawili sobie za cel sprawdzenie, czy istnieje możliwość stworzenia jądra atomu z użyciem innych cząstek niż – jak to zwykle bywa – protony i neutrony. Odpowiedź okazała się pozytywna: Pniewski i Danysz zarejestrowali jądra zbudowane z protonów, neutronów i dodatkowej, niestabilnej cząstki znanej jako hiperon. Jak wiemy obecnie, hiperony podobnie do nukleonów posiadają strukturę wewnętrzną, tyle że poza kwarkami dolnymi i górnymi zawierają przynajmniej jeden kwark dziwny. Warszawskie badania nad tzw. hiperjądrami stanowiły doskonały wstęp do przyszłych badań z zakresu fizyki jądrowej. Podobno panowie mieli szansę na nagrodę Nobla, ale jak wiadomo, ostatecznie go nie otrzymali.

Przewidywał fale grawitacyjne, zanim to było modne

Andrzej Trautman

Dzisiaj, gdy weszliśmy już w posiadanie eksperymentalnych dowodów na istnienie fal grawitacyjnych, Andrzej Trautman urasta do rangi prawdziwej gwiazdy. Polski uczony  jeszcze jako nieopierzony doktorant  przekonywał w swoich pracach o istnieniu zmarszczek na płótnie czasoprzestrzeni już w 1958 roku. Jego publikacja napisana wespół z Ivorem Robinsonem zawierała jeden z pierwszych poprawnych matematycznych opisów tego niezwykłego zjawiska. Było to niemal sześćdziesiąt lat przed sukcesem interferometrów LIGO, który jak wiadomo, w 2015 roku został nagrodzony Noblem w dziedzinie fizyki.

Więcej na temat wkładu profesora oraz samych fal grawitacyjnych pisałem w okolicznościowym tekście, więc tylko przypomnę, że sam Albert Einstein pozostawał na tym polu mocno sceptyczny. Twierdził, że nawet jeżeli tego typu fenomen wypływa z jego ogólnej teorii względności, detekcja takich zaburzeń w praktyce jest niewykonalna.

Ten, który poprawiał Feynmana

Iwo Białynicki-Birula

Iwo Białynicki-Birula to rówieśnik Andrzeja Trautmana i podobnie jak kolega z roku, doktoryzował się przy ul. Hożej pod czujnym okiem Leopolda Infelda. Również teoretyk, lecz bardziej niż fizyką relatywistyczną, zainteresowany światem cząstek elementarnych. Konikiem profesora pozostaje kwantowa teoria pola z naciskiem na oddziaływanie elektromagnetyczne. Szczególne miejsce w jego dorobku zajmują trzy publikacje napisane wespół z żoną (Zofia Białynicka-Birula również jest profesorem fizyki), wskazujące jak odnosić zasadę nieoznaczoności Heisenberga do fotonów. Czyni to Białynickiego-Birulę światowym autorytetem w dziedzinie mechaniki kwantowej, jednym z trzech obecnych w tym zestawieniu. O sile intelektu polskiego uczonego przekonał się m.in. sławny Richard Feynman, którego jedna z hipotez trafiła do kosza, po obnażeniu błędów rachunkowych przez profesora UW.

Ksiądz, filozof i kosmolog

Michał Heller

Zastanawiałem się nad tym wyborem, ale jednak aktywność na polu popularyzacji oraz filozofii nauki również zasługuje na uwagę. W rok po przyjęciu święceń kapłańskich, Michał Heller podjął studia filozoficzne na Katolickim Uniwersytecie Lubelskim. Od samego początku pragnął zajmować się filozofią przyrody, wplatając w swoje publikacje zagadnienia typowo fizyczne, zwłaszcza dotyczące teorii względności, wielkiej unifikacji oraz modeli kosmologicznych. Na tym polu ksiądz profesor pozostaje jednym z ważniejszych polskich ekspertów, mając na swoim koncie istotne rozważania na temat kosmologii relatywistycznej oraz kosmologii kwantowej. Nie zaprzestał przy tym działalności filozoficznej, w tym prób godzenia idei naukowej z wiarą. W związku z tymi wysiłkami, w 2008 roku jako jedyny jak dotąd Polak, został uhonorowany nagrodą Fundacji Templetona. Oczywiście dla laików, ksiądz profesor pozostaje przede wszystkim charyzmatycznym wykładowcą i niezmordowanym popularyzatorem nauki, na co zapracował wręcz nieprawdopodobną liczbą książek o fizyce, kosmologii i historii nauki (sam posiadam pięć!).

Badacz rozbłysków gamma

Bohdan Paczyński

Zmarły w 2007 roku Bohdan Paczyński bez wątpienia należał do ekstraklasy światowej astrofizyki ubiegłego stulecia. Profesurę uzyskał w wieku zaledwie 34 lat, wkrótce zostając najmłodszym członkiem PAN. W latach 80. opuścił Uniwersytet Warszawski na rzecz amerykańskiego Princeton, gdzie po kilku latach objął kierownictwo nad katedrą astrofizyki. W Stanach Zjednoczonych uczony zajął się badaniami ewolucji gwiazd. Jego uwagę zaprzątały przede wszystkim bardzo tajemnicze, kilkusekundowe błyski o wysokich energiach, nazywane obecnie rozbłyskami gamma. Moc rejestrowanego promieniowania, sugerowała, że owe zjawiska powinny mieć swoje źródło stosunkowo blisko Ziemi. Paczyński zdecydowanie przeciwstawił się tej tezie, twierdząc iż mamy do czynienia z potężnymi eksplozjami o gwiazdowym rodowodzie, obserwowanymi z odległości milionów lub nawet miliardów lat świetlnych. Po pewnym czasie teoria ta zyskała powszechne poparcie i jak dotąd wydaje się poprawna, natomiast Polak stał się jedną z gwiazd światowej astrofizyki, typowaną do nagrody Nobla.

Pod koniec swojego życia, Bohdan Paczyński poświęcił się pracy nad ważną metodą obserwacyjną: mikrosoczewkowaniem grawitacyjnym. W 1992 roku zainicjował program OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment), prowadzony przez polskich obserwatorów w Chile. Projekt ten z wielkimi sukcesami działa do dziś i przysłużył się zarejestrowaniu wielu supernowych oraz odkryciu nowych planet pozasłonecznych.

Odkrywca nowych światów

Aleksander Wolszczan

Jak przystało na absolwenta Uniwersytetu w Toruniu, nazwisko Aleksandra Wolszczana kojarzymy głównie z astronomią. Na swoje największe sukcesy musiał jednak poczekać – jak zwykle – aż do wyjazdu za granicę i uzyskania dostępu do największych dostępnych teleskopów. Prawdziwy bum w karierze Wolszczana nastąpił w 1992 roku. Wtedy to w czasopiśmie “Nature” pojawiła się wiadomość o przełomie w badaniach kosmosu: ekipa pod wodzą polskiego uczonego udowodniła, iż obserwowany pulsar PSR B1257+12 posiada układ planetarny. Tym samym, po raz pierwszy udało się zweryfikować tezę o istnieniu egzoplanet, światów poza naszym Układem Słonecznym! Kolejny raz w historii to torunianinowi przypadł zaszczyt ukazania, że Słońce nie jest żadnym unikatem w skali wszechświata. Wypatrywanie systemów planetarnych szybko przerodziło się w jedną z najbujniej rozwijanych dyscyplin astronomicznych. Jako, że poza Wolszczanem, swoje cegiełki dołożyli tu również m.in. Bohdan Paczyński i Andrzej Udalski (wspomniany program OGLE) – możemy śmiało mówić o istnieniu polskiej szkoły poszukiwania egzoplanet.

Przewodnicząca Rady CERN

Agnieszka Zalewska

Wiedziałeś, że Polka była prawdziwą szychą w Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych? I to całkiem niedawno. Agnieszka Zalewska z Instytutu Fizyki Jądrowej PAN między 2013 a 2015 rokiem pełniła funkcję przewodniczącej Rady Europejskiej CERN, zarówno jako pierwsza kobieta jak i pierwsza przedstawicielka Europy Wschodniej na tym stanowisku. Kandydatura polskiej uczonej wynikała z jej bogatego doświadczenia w zakresie fizyki wysokiej energii. W końcu tylko ktoś o takich kompetencjach może administrować najważniejszym instrumentem w posiadaniu CERN-u, czyli Wielkim Zderzaczem Hadronów.

Interpretator kwantów

Wojciech Żurek

Urodzony w Bielsku-Białej Amerykanin, nigdy nie zerwał całkiem więzów ze swoją pierwotną ojczyzną. Wojciech Żurek wyjechał do Stanów Zjednoczonych już po ukończeniu studiów w Krakowie, ale szybko odnalazł się w nowym otoczeniu, robiąc karierę zarówno w Laboratorium Narodowym Los Alamos jak i na Uniwersytecie w Austin. Bez przesady należy zakwalifikować Żurka do najważniejszych żyjących specjalistów od mechaniki kwantowej. Jego najważniejsze dzieło to praca napisana wraz z Williamem Woottersem, zawierająca twierdzenie o nieklonowaniu. Zasada ta stanowi, że nie można zbudować urządzenia, które umożliwi stworzenie kopii cząstki o dowolnym, nieznanym stanie kwantowym. Nie da się zatem wykonać kopii cząstki elementarnej przed kolapsem jej stanu kwantowego. Naturalnie na tym Żurek nie poprzestał i wciąż działa aktywnie, również na polu interpretacji zjawisk kwantowych.

Kryptograf XXI wieku

Niedługo przed ceremonią ogłoszenia laureatów Nagród Nobla w dziedzinie fizyki za rok 2019, gruchnęła wieść o sporych szansach absolwenta Uniwersytetu Jagiellońskiego, Artura Ekerta. Wykładający w Oxfordzie Polak ostatecznie po medal nie sięgnął, lecz niewykluczone, że w końcu doczeka się swojej chwili chwały. Tym bardziej, że przedmioty naukowych zainteresowań Ekerta – kryptografia kwantowa oraz komputery kwantowe – to wciąż melodia przyszłości.

Pierwsze teoretyczne rozważania dotyczące użycia kubitów do szyfrowania danych przedstawili Brytyjczycy w latach 80. ubiegłego stulecia. Młody Artur Ekert wtrącił do tych wczesnych rozważań swoje trzy grosze, proponując mechanizm dystrybucji klucza wykorzystujący pary cząstek w stanie kwantowego splątania. Jego pomysły spotkały się z entuzjazmem, a sam Ekert błyskawicznie wkroczył do światowej ekstraklasy, biorąc udział w przełomowych doświadczeniach z zakresu tzw. zamiany splątania, organizowanych przez samego Antona Zeilingera. W wieku trzydziestuparu lat kierował już samodzielnie Centre for Quantum Computation oraz innymi ekipami, stając się liderem badań nad kwantowym przetwarzaniem informacji.


Wiem, że nie są to wszyscy zacni polscy fizycy godni pamięci, ale jakaś selekcja musiała nastąpić. Zabrakło chociażby takich figur jak Czesław Białobrzeski, Tadeusz Godlewski, Aleksander Jabłoński, Jerzy Spława-Neyman, Janusz Groszkowski, Michał Gryziński, Władysław Natanson, Krzysztof Meissner, Andrzej Wróblewski, czy Andrzej Udalski. Wszystkim należy się ogromny szacunek, ponieważ mimo kiepskiego zaplecza, zrobili wiele aby zaznaczyć swoją ojczyznę na naukowej mapie świata.

Największe polskie kompendium – recenzja “Historii fizyki” Wróblewskiego Gluony, czyli kwantowe kolorowanki [+słowo o egzotycznych hadronach] 7 niedocenionych – wielcy fizycy pominięci przez Komisję Noblowską