Zygmunt Wróblewski - wybitny fizyk, pierwszy na świecie skroplił powietrze

Opracowanie: prof. dr hab. Krzysztof Królas

Grodno

Zygmunt Florenty Wróblewski urodził się w Grodnie w 1845 roku. Był jednym z ośmiorga dzieci Antoniego i Karoliny Wróblewskich. Ojciec utrzymywał rodzinę pracując jako doradca prawny. Matka, z domu Mańkowska, prowadziła dom. Miała wyjątkowy wpływ na wychowanie dzieci. Była ich nauczycielem, przygotowującym do nauki w gimnazjum, a także wychowawcą wpajającym dzieciom miłość do Ojczyzny, zainteresowanie sztuką i historią Polski. Uczęszczał do gimnazjum w Grodnie, które zakończył z wyróżnieniem w 1862 roku. Zapisał się na studia na Uniwersytecie św. Włodzimierza w Kijowie, na Wydziale Fizyczno-Matematycznym. Po kilku miesiącach wybuchło powstanie styczniowe, które w Kijowie szybko upadło. Niespełna osiemnastoletni młodzieniec został aresztowany i następnych kilkanaście miesięcy spędził w więzieniach śledczych w Wilnie i Grodnie. Młody wiek uchronił go od kary śmierci; został zesłany na Syberię.

Syberia

Po kilku miesiącach tułaczki znalazł się w miejscu zesłania, w Tomsku, daleko za Uralem. Niewiele wiadomo o jego życiu w tym okresie. Na pewno starał się dużo czytać, a odtrutką na codzienne kłopoty było rozmyślanie nad jakąś nową teorią fizycznych oddziaływań. Po dwóch latach pobytu w Tomsku, dzięki staraniom rodziny, został przesiedlony do Cywilska, małej miejscowości leżącej w pobliżu Kazania. Gdy dwa lata później car Aleksander II ogłosił amnestię dla powstańców polskich, wrócił i w lutym 1869 roku znalazł się w Warszawie. Nie zrezygnował ze studiów. Niestety, jako więzień polityczny nie mógł tego robić na terenie Imperium Rosyjskiego. Pozostawały uczelnie zagraniczne. Ponadto, ze względu na postępującą krótkowzroczność, grożącą utratą wzroku, lekarze zasugerowali Wróblewskiemu konieczność operacji oczu.

Berlin

Polecanym miejscem operacji była klinika okulistyczna w Berlinie i tam udał się Wróblewski w lipcu 1869 roku. Dwie operacje oczu i długotrwała rekonwalescencja utrudniły mu naukę, ale mimo kłopotów uczęszczał na wykłady na Uniwersytecie Berlińskim, jako wolny słuchacz. Ciągle myślał o swojej teorii z czasów spędzonych w Tomsku, a chęć przekonania do niej najważniejszych niemieckich profesorów fizyki, stała się jego obsesją. Najczęściej spotykał się z delikatnie wyrażoną, ale jednoznaczną krytyką. W miarę konstruktywną opinię wyraził tylko Hermann von Helmholtz. Zasugerował twórcy teorii przeprowadzenie doświadczeń, które mogłyby ją potwierdzić. Wykonanie takich eksperymentów wydawało się niemożliwe dla człowieka pozbawionego dostępu do laboratorium. Ale Wróblewski nie zrezygnował. Cała jego droga życiowa była ciągłym pokonywaniem pojawiających się przeszkód. Napisał listy do wszystkich kierowników katedr fizyki w Niemczech, w których proponował swoje usługi asystenta, oczekując w zamian jedynie dostępu do laboratorium. Szczęście mu dopisało. Otrzymał jedną pozytywną odpowiedź, od profesora Philippa von Jolly’ego, kierującego katedrą fizyki Uniwersytetu w Monachium. Nie wahał się, przyjął zaproszenie i jeszcze w letnim semestrze 1872 roku znalazł się w bawarskim mieście.

Monachium

Profesor Jolly musiał być dobrym nauczycielem, bo Wróblewski zachował do niego głęboką wdzięczność i do końca kariery fizyka pozostawał z profesorem w bliskich relacjach. Laboratorium fizyczne Uniwersytetu Monachijskiego stanęło przed nim otworem. Przeprowadzone doświadczenia były bardzo trudne technicznie, jak sam autor pisał były prawdziwą męczarnią, odstraszającą każdego. Nie przyniosły wyników potwierdzających teoretyczne założenia autora, ale zostały docenione na tyle, że mogły być podstawą pracy doktorskiej. Rozprawę zatytułowaną „Poszukiwania nad wzbudzeniem elektryczności przez ośrodki mechaniczne” Wróblewski napisał jeszcze w 1873 roku i po zdaniu wymaganych egzaminów, w lutym 1874 roku uzyskał stopień doktora filozofii. Na tym zakończył, rozpoczęty w Tomsku, okres dociekań nad nową teorią wzbudzania elektryczności. Nigdy później już nie wrócił do tego tematu. Zakończył się też pierwszy etap życia Wróblewskiego na zachodzie Europy. Był to dla niego bardzo trudny czas. Sądząc z wyrazów wdzięczności umieszczonych w dedykacji pracy doktorskiej, częściowo pomagał mu ojciec chrzestny, Cyprian Wierciński. Z kolei przyjaciel Wróblewskiego, biolog Józef Rostafiński napisał o nim, że pisywał bezimienne, nędzne artykuły do gazet, tylko dla zarobienia na kawałek chleba.

Strasburg

Profesor Jolly polecił Wróblewskiego swojemu znajomemu, profesorowi Augustowi Kundtowi, który objął katedrę fizyki na Uniwersytecie w Strasburgu. W listopadzie 1874 roku Wróblewski został asystentem profesora Kundt’a. Było to dla niego bardzo dobre miejsce, bo ośrodek zaczął się właśnie dynamicznie rozwijać. Po przyłączeniu Alzacji do Niemiec, rząd niemiecki przyznał, z powodów politycznych, wyjątkowo wysokie dotacje dla Uniwersytetu w Strasburgu. Wróblewski znalazł tam bardzo dobre warunki do pracy. Zainteresował się zupełnie nowym dla niego tematem, badaniami dyfuzji gazów. W tym celu zbudował odpowiedni przyrząd, który nazwał dyfuzjometrem. Już pierwsze wyniki burzyły dotychczasową wiedzę o dyfuzji. W szczególności pokazał, że prędkość dyfuzji gazu jest wprost proporcjonalna do ciśnienia gazu i wyznaczył wartości współczynników dyfuzji. Swoje wyniki przedstawił jako pracę habilitacyjną zatytułowaną: „O dyfuzji gazów przez ciała pochłaniające”. O wartości pracy świadczy ukazanie się bardzo pochlebnej recenzji w prestiżowym czasopiśmie naukowym „Nature”, przy czym recenzentem był Clerk Maxwell, najważniejszy ówczesny fizyk teoretyczny. Badania dyfuzji gazów były największym osiągnięciem Wróblewskiego przed skropleniem powietrza. Jego nazwisko stało się znane w społeczności fizyków. Również jego pozycja na Uniwersytecie w Strasburgu stawała się coraz mocniejsza. Po habilitacji uzyskał prawo do prowadzenia wykładów dla studentów. Wygłaszał również odczyty poza swoją uczelnią. Dalej był asystentem profesora Kundt’a, zaczął jednak myśleć o samodzielnym stanowisku.

Przygotowania do powrotu do Ojczyzny

Z końcem lat siedemdziesiątych pojawiła się nadzieja na spełnienie marzenia Wróblewskiego – pracy na polskiej uczelni. Dowiedział się o nowo utworzonym funduszu stypendialnym im. Śniadeckich, który powstał po śmierci fundatora, Seweryna Gałęzowskiego, mieszkającego w Paryżu lekarza i działacza społecznego. Stypendium przeznaczone było dla naukowców rokujących nadzieję na objecie katedr na polskich uczelniach. Spośród zgłaszających się kandydatów, wyboru dokonywała Akademia Umiejętności w Krakowie. Pierwsza próba uzyskania stypendium była nieudana. Do następnej, w 1879 roku, Wróblewski przygotował się już bardzo sumiennie. W liście do prezesa Akademii, profesora Józefa Majera, przedstawił swoje dotychczasowe dokonania i motywy, które skłaniały go do przyszłej pracy na polskiej uczelni. Do podania dołączył szczegółowy plan wykorzystania stypendium oraz bardzo pozytywną opinię profesora Kundta. Na początku lutego 1880 roku przyszła pozytywną odpowiedź. Stypendium w wysokości pięciu tysięcy franków rocznie, pozwalało Wróblewskiemu realizować swoje plany praktycznie bez ograniczeń. Następne dwa lata spędził na wizytowaniu i pracy w najważniejszych ośrodkach fizyki w ówczesnym świecie. Starał się być wszędzie tam, gdzie się coś działo: na wystawach, konferencjach, w laboratoriach, w których prowadzono badania w rozwijających się dziedzinach. Najważniejszymi miejscami dla ówczesnej fizyki były Paryż i Londyn. Najpierw, w Paryżu odwiedził laboratoria tamtejszych instytucji, zapoznał się z przyrządami pomiarowymi i odwiedził warsztaty wykonawców tych przyrządów. Następnie pojechał do Glasgow, potem do Londynu. Uderzyła go aktywność środowiska naukowego w Anglii. Dał temu potem wyraz pisząc do Prezesa PAU  …w ciągu tych kilku miesięcy spędzonych w Anglii, więcej się nauczyłem niżeli w ciągu ostatnich pięciu lat w Strasburgu. Wrócił do Paryża, tym razem z myślą o zamówieniu i budowie aparatury potrzebnej do pracy w kraju. Funduszem stypendialnym gospodarował na tyle oszczędnie by móc ze swoich oszczędności zakupić odpowiednie wyposażenie. Zaprojektował specjalny wysokociśnieniowy przyrząd i zamówił go w warsztacie pana Ducreteta, rzemieślnika, którego poznał rok wcześniej. Nie tracąc czasu aż przyrząd będzie gotowy, wyjechał znowu do Londynu by słuchać cyklu wykładów na interesujące go tematy. Po prostu starał się być na bieżąco we wszystkich rozwijających się dziedzinach fizyki. Kiedy zamówiona aparatura była gotowa, powrócił do Paryża. Pozostawał jednak problem uruchomienia i wypróbowania przyrządu. Z tą sprawą Wróblewski zwrócił się do profesora Henriego Debray’a, który kierował École Normale. Spotkał się z jego dużą życzliwością i wkrótce mógł napisać, w kolejnym liście do prezesa Akademii Umiejętności: mój aparat okazał się lepszym, niżeli tego sam się spodziewałem. Z takim wyposażeniem był gotów do przyjazdu. Pozostały jeszcze ciągnące się sprawy formalne. Rok wcześniej Rada Wydziału Filozoficznego rozpatrywała kandydaturę Zygmunta Wróblewskiego na objęcie Katedry Fizyki Doświadczalnej i zaproponowała ją do zaakceptowania przez władze oświatowe w Wiedniu. Długo nie było żadnej odpowiedzi, dopiero kilka tygodni przed rozpoczęciem roku akademickiego 1882/83 przyszła zgoda z Ministerstwa.

Kraków

We wrześniu 1882 roku Wróblewski wyjechał ze Strasburga i po trzynastu latach emigracji pojawił się na polskiej ziemi. Od razu zaczął urządzać pracownię fizyczną, uruchamiać przywiezioną aparaturę i przygotowywać się do eksperymentów. Równocześnie poznawał środowisko naukowe Krakowa. Gdy pracownia była już gotowa, w lutym 1883 roku zaprosił do niej członków Wydziału Przyrodniczego Akademii Umiejętności. Ze sprawozdania z tego posiedzenia wynika, że zamierzał przeprowadzić próbę skroplenia powietrza. Wtedy też doszło do spotkania z Karolem Olszewskim, asystentem w Katedrze Chemii UJ. Wkrótce potem panowie rozpoczęli wspólną pracę. Sukces przyszedł błyskawicznie. 29 marca 1883 roku zobaczyli skroplony tlen. Dwa tygodnie później udało im się skroplić azot, a potem tlenek węgla. Wiadomość o wyjątkowym dokonaniu natychmiast została rozesłana do najważniejszych ośrodków naukowych, a do krakowskich uczonych zaczęły napływać gratulacje. Osiągnięcie nie było przypadkowe. Wróblewski wprowadził dwie zasadnicze zmiany w porównaniu do wcześniejszych prób skroplenia powietrza. W doświadczeniach uczonych francuskich, rozprężane powietrze chłodzone było ciekłym etylenem pod normalnym ciśnieniem. W eksperymencie krakowskim naczynie z etylenem było odpompowywane; ciśnienie nad etylenem obniżyło się, a to spowodowało spadek temperatury wrzącego etylenu o 25oC. Tlen mógł się skroplić, ponieważ był chłodzony do niższej temperatury. Drugą zmianą było przekonstruowanie końcowego fragmentu aparatury ciśnieniowej. Ułatwiło to zebranie i obserwowanie skroplonej cieczy.

Niewątpliwie, aparatura Wróblewskiego pozwalała wtedy osiągać najniższe temperatury na świecie. A kontynuował wysiłki nad uzyskaniem jeszcze niższych temperatur, ale już niezależnie od partnera z pierwszych eksperymentów. Równocześnie spadały na niego nowe obowiązki i zaszczyty. Został członkiem Akademii Umiejętności, prowadził niezwykle popularne wykłady otwarte dla Krakowian, powołano go do Komitetu Naukowego Międzynarodowej Wystawy Elektryczności w Wiedniu, w końcu został dziekanem Wydziału Filozoficznego Uniwersytetu Jagiellońskiego. Nie zaniedbywał aktywności w swojej pracowni.

W niedzielę 25 marca 1888 roku, późnym wieczorem doszło do wypadku. Prawdopodobnie w wyniku przewrócenia się lampy naftowej wybuchł pożar, w którym Wróblewski doznał rozległych poparzeń, na skutek których, zmarł trzy tygodnie później. Pogrzeb był niezwykle uroczysty, z udziałem najważniejszych postaci Krakowa i tłumnie przybyłej młodzieży akademickiej. Grób Zygmunta Wróblewskiego z wyrytym napisem Cierpiał za ojczyznę, zginął dla nauki przez ponad 130 lat znajdował się na Cmentarzu Rakowickim w Krakowie. W listopadzie 2021 roku doczesne szczątki, uroczyście przeniesiono do krypty Panteonu Narodowego w kościele św. Piotra i Pawła w Krakowie.