W kręgu Einsteina. Geniusz Theodora Kaluzy i jego związki z Ratibor

W tym roku minie 135. rocznica urodzin Theodora Kaluzy (1885-1954), geniusza w dziedzinie fizyki i matematyki formatu Alberta Einsteina. Postać to co prawda mało raciborzanom znana, ale, co pocieszające, coraz częściej przypominana (1). Kaluzowie mają bowiem swoje korzenie w Raciborzu. Ojciec naszego bohatera, z wykształcenia znakomity filolog, uczęszczał do raciborskiego królewskiego gimnazjum, mając za przyjaciół wiele wybitnych postaci. Przez kilka lat wykładał potem w Raciborzu francuski, niemiecki, łacinę i grekę. Przyjrzyjmy się więc pokrótce dziejom rodziny i jej najsłynniejszemu przedstawicielowi, Theodorowi.

Lata gimnazjalne

Pierwsze wzmianki o Kaluzach pochodzą sprzed prawie 200 lat. Thomas Wardenga w opracowaniu pt. Häuserbuch der Stadt Ratibor, wydanym w 1995 r. w Berlinie, a opartym na badaniach źródłowych przeprowadzonych m.in. w archiwach: raciborskim, wrocławskim oraz książąt von Ratibor w Corvey w Niemczech, podaje, że na początku XIX w. w domu przy ul. Długiej zamieszkiwała Antonia Kaluża z domu Heller. W 1810 r. piekarz Kaluża, prawdopodobnie syn wspomnianej Antonii, złożył podanie o drewno na budowę lub renowację piekarni, stajni dla krów i bydła oraz odnowienie podłogi garnizonowej stajni. Dom Kalużów był dwukondygnacyjny, drewniany (2). Wnukiem tegoż piekarza mógł być krawiec Franz Kaluża, który miał syna Maksymiliana (1856-1921). Ten z kolei był ojcem Theodora.

Wspomniany Max uczęszczał na początku lat 70. XIX w. do raciborskiego Królewskiego Gimnazjum Ewangelickiego (obecnie Zespół Szkół Ekonomicznych przy ul. Gimnazjalnej), powstałego na miejscu klasztoru panien dominikanek (3). Podczas trwającej około 7 lat nauki spotkał wielu ciekawych kolegów. W lecie 1870 r. (4) maturę zdał tu jego starszy przyjaciel, późniejszy światowej sławy biolog, chemik i bakteriolog Bernhard Proskauer (1851-1915) (5). W sesji wiosennej 1872 r. egzaminowi gimnazjalnemu poddał się Moritz Wechselmann, syn żydowskiego kupca z Raciborza. Był on jednym z najbardziej uzdolnionych i najmłodszych maturzystów raciborskiej placówki, pomyślnie przechodząc egzamin dojrzałości w wieku zaledwie 16 lat i kilku miesięcy. Niestety o jego późniejszych losach nic nie wiadomo. Trzy lata wcześniej maturę zdał jego równie uzdolniony brat Alfred Wechselmann. Miał wówczas 17 lat (6). W 1878 r. wśród maturzystów raciborskiego gimnazjum widzimy pochodzącego z Lublińca Maxa Böhma (7), późniejszego znakomitego lekarza. Nauki pobierali tu również synowie księcia raciborskiego Viktora I Maurycego (8). W sesji wiosennej (wielkanocnej) 1873 r. maturę zdał pomyślnie książę Egon Maurycy (1853-1896) (9), który studiował potem prawo na uniwersytecie w Getyndze.

Rówieśnikiem i kolegą ze szkolnej ławy Maxa Kaluzy był kolejny syn księcia raciborskiego, Maksymilian Karol Wilhelm (1856-1924) (10), który przystąpił do egzaminu dojrzałości w sesji jesiennej (11) 1875 r. Sam Kaluza w tymże samym roku przystąpił do egzaminu dojrzałości, tyle że już we Wrocławiu, gdzie też rozpoczął wkrótce studia. Powrócił do Raciborza w 1882 r. jako doktor filologii. Przez pierwszy rok pracował w Królewskim Gimnazjum Ewangelickim jako kandydat do zawodu nauczycielskiego, mając 23 godziny lekcyjne tygodniowo, z tego 10 godzin języka francuskiego z klasami młodszymi oraz 3 godziny języka niemieckiego, 9 godzin łaciny i jedną greki z klasą VI b, gdzie był zarazem wychowawcą (12).

Na przełomie 1882 i 1883 r. raciborskie gimnazjum nawiedziła plaga chorób. Już podczas przerwy bożonarodzeniowej ciężko zaniemógł nauczyciel matematyki i fizyki, dr Reimann. Z początkiem stycznia choroba dopadła kilku innych wykładowców. 10 stycznia dyrektor szkoły dr Korn doznał ciężkiego zapalenia opon mózgowych i niespodziewanie zmarł już 23 stycznia. W tym samym miesiącu ciężko zachorował jeszcze nauczyciel języków dr Hartnick. Pełniącym obowiązki dyrektora został profesor Kinzel. Po kilku miesiącach ministerstwo powołało nowego dyrektora w osobie dra Thiele. Dwaj chorujący nadal nauczyciele nie mogli podjąć swych obowiązków, musiano więc szybko znaleźć zastępców. Na niepełne etaty zostali zatrudnieni: dr Paul Schwarz, Robert Pech, dr Konrad Müller i dr Adolf Bohlmann (13). Dr Max Kaluża (14), który kończył w tym czasie rok próbny i szykował się do zmiany szkoły, w związku z zaistniałą sytuacją pozostał jeszcze w gimnazjum przez dwa lata. W 1883 i 1884 r. pracował jako wissenschaftlicher Hilfslehrer. Dzisiaj nazwalibyśmy go nauczycielem kontraktowym.

W tymże czasie (I semestr 1882) raciborskie gimnazjum liczyło 466 uczniów w 14 klasach (15). Najwięcej było katolików (237), następnie ewangelików (129) i Żydów (100). 230 słuchaczy dojeżdżało do szkoły z różnych miejscowości (16), 12 zaś pochodziło z innych krajów, głównie z pobliskiej monarchii habsburskiej. Najliczniejsza klasa (Oberprima III) liczyła 50, zaś najmniej liczna (Oberprima IIa) 22 uczniów. Nauka w gimnazjum nie była łatwa. Uczniowie musieli opanować kilka języków obcych, na początek język francuski, potem łacinę, grekę, hebrajski, oczywiście ojczysty niemiecki, wreszcie angielski. Dla chętnych urządzano kursy języka polskiego. Poza tym wykładano na wysokim poziomie matematykę, fizykę, geografię, historię, nauki przyrodnicze z elementami chemii, religię, ćwiczenia cielesne, uczono śpiewu i rysunków.

Od chwili powstania w 1819 r. do roku 1860 egzamin dojrzałości zdało w tej szkole ponad 270 uczniów. Byli to szczęśliwcy bowiem nie wszystkim udawała się ta sztuka, pomijając abiturientów, których w ogóle nie dopuszczono do matury. Egzamin ten zdawał średnio co trzeci uczeń.

Zachwyt geniusza

Wypełniwszy swoje zobowiązania, 6 sierpnia 1884 r., dr Max Kaluza został oficjalnie powiadomiony, że zostanie pod koniec roku szkolnego przeniesiony do królewskiego gimnazjum w Opolu. 1 października zakończył więc pracę w szkole w Raciborzu (17). W Opolu został przyjęty jako komisaryczny nauczyciel etatowy. Funkcję tę pełnił, pracując zarazem naukowo i uzyskując habilitację, do 1887 r. W tymże roku, wraz z żoną Amalią Zarubą - córką właściciela cegielni na Ostrogu, przeniósł się już na stałe do Królewca, gdzie podjął pracę naukową, od 1895 r. jako profesor zwyczajny specjalizujący się w narzeczach środkowej Anglii oraz zagadnieniach metryki i gramatyki języka angielskiego (18).

Ich syn Theodor urodził się jeszcze w Pasiece (19), obecnie dzielnica Opola. W Królewcu, gdzie ojciec był wykładowcą uniwersyteckim, ukończył szkołę podstawową, średnią i studia matematyczne zakończone doktoratem przygotowanym pod okiem prof. Franza Mayera. W 1909 r. uzyskał w Królewcu habilitację, mając za sobą studia w Getyndze, na słynnym wydziale matematycznym kierowanym przez prof. Davida Gilberta, autora głośnych 23 najważniejszych problemów matematycznych.

Uzdolniony Kaluza musiał się borykać z problemami natury materialnej. Macierzysta uczelnia w Królewcu nie przyjęła go na etat, płacąc jedynie za wykłady. W 1909 r. nasz bohater zawarł ślub i założył rodzinę, przez co zmuszony był dorabiać poza uczelnią. W 1914 r. zdobył posadę urzędnika w królewieckim kuratorium oświaty. W latach 1915-1918 został powołany do wojska i walczył na frontach I wojny światowej. Za udział w wojnie otrzymał Krzyż Żelazny drugiej klasy.

Podczas światowego konfliktu w pełni ujawnił się geniusz Kaluzy. W czasie służby frontowej dopracował genialną ideę pięciowymiarowej czasoprzestrzeni, która połączyć miała niemożliwe - jak się wydawało - do połączenia teorię grawitacji Einsteina z teorią elektromagnetyzmu światła Jamesa Maxwella. W 1919 r., pracując nadal jako urzędnik oświatowy w Królewcu, przesłał swą pracę Albertowi Einsteinowi. Wybitny fizyk wpadł w zachwyt. W jednym z listów pisał do Kaluzy: „czuję wielki respekt przed pięknem i wielkością pana dociekań”. Słynny autor teorii względności przypuszczał, że teoria Kaluzy może być przełomem w nauce. Stwierdził bowiem, że: „nie można z pewnością powiedzieć, czy teoria Kaluży się sprawdzi, genialności jednak nikt mu już odmówić nie może”. Niestety tydzień później zmienił zdanie.

Dopiero w 1921 r., po dwóch latach namysłu, Einstein zdecydował się opublikować badania Kaluzy w Rocznikach Naukowych Pruskiej Akademii Nauk (Sitzungsberichte Preussische Akademie der Wissenschaften), akceptując wynikające z nich założenie, że w pięciowymiarowej przestrzeni możemy mieć do czynienia z jednością sił elektromagnetycznych i grawitacyjnych. Artykuł nosił tytuł „O problemie jedności w fizyce”. Teoria Kaluzy była zupełną nowością, przez co zapewne większość współczesnych fizyków i matematyków uważała ją za czysto matematyczną konstrukcję. Kilku jednak podjęło nad nią badania, m.in.: Wolfgang Pauli, Louis de Broglie i szwedzki matematyk Oskar Klein, który połączył teorię Kaluzy z mechaniką kwantową. Tak zrodziła się teoria fizyczna Kaluzy – Kleina. Połączyła ona ostatecznie teorię względności Einsteina z elektromagnetyzmem Maxwella za pomocą wspomnianego rozszerzenia czterowymiarowej czasoprzestrzeni Minkowskiego o hipotetyczny dodatkowy piąty wymiar.

Była to pierwsza powszechnie znana teoria oparta o nowatorską koncepcję hiperprzestrzenni, unifikująca dwa różne oddziaływania fundamentalne - grawitacje z elektromagnetyzmen. Wkład Kleina polegał na uściśleniu rozmiarów piątego wymiaru. Kaluza sugerował, że jest on niedostrzegalny, gdyż jest bardzo ściśle „zwinięty”, mniejszy od rozmiaru atomu. Klein na podstawie teorii kwantowej obliczył jego wielkość jako bliską długości Plancka, równą 10-33 m. Z powodu trudności w udowodnieniu teoria została zarzucona w latach 30 (20). Trzeba dodać, że było to zagadnienie któremu Albert Einstein poświęcił - niestety bezowocnie - ostatnie lata swego życia.

Skromny Górnoślązak

Sam nasz bohater problemami fizyki teoretycznej zajmował się do 1925 r. Chcąc zapewnić godziwy byt dla swej rodziny przeniósł się w 1929 r. do Kilonii, gdzie - z poparciem Einsteina – otrzymał na tamtejszym uniwersytecie stanowisko profesora matematyki. Co ciekawe i symptomatyczne, a fakt ten potwierdzali wszyscy, którzy się z Teodorem Kaluzą zetknęli, był on szalenie skromnym człowiekiem, typowym Górnoślązakiem. Szczery, dobry, godziwy. Genialny naukowiec.

W 1935 r. został profesorem matematyki, następcą Richarda Couranta na Uniwersytecie w Göttingen. Nie był członkiem NSDAP i tylko usilnym zabiegom tamtejszego dyrektora Instytutu Matematyki Helmuta Hasse zawdzięczał to powołanie (21). Zajął się fizyką matematyczną i modelami jąder atomowych. Po ojcu odziedziczył uzdolnienia filologiczne. Znał aż 15 języków, w tym hebrajski, węgierski, arabski i litewski. Ponoć po przestudiowaniu podręczników pływania wszedł do wody i zaczął pływać, choć nigdy tego wcześniej nie potrafił. Z żoną doczekał się dwójki dzieci. Zmarł 19 stycznia 1954 r. w Getyndze.

Od lat 70. XX w. fizycy podjęli na nowo badania nad teorią Kaluzy-Kleina. Została ona nieco zmodyfikowana (tzw. nowa teoria Kaluzy-Kleina), ale, jak się okazało, jej założenia od początku były słuszne. Na podstawie teorii Kaluzy powstają wciąż nowe teorie (teoria stringów, nowa teoria stringów), które zakładają istnienie super małych cząsteczek, nie posiadających w zasadzie masy, które tworzą fundamentalne, podstawowe cząstki świata fizycznego. Owe stringi posiadać mają własne wymiary czasoprzestrzeni. Warto dodać, że w międzyczasie ilość wymiarów przestrzeni fizycznej zwiększono teoretycznie do 11. Jest bardzo prawdopodobne, że w najbliższym czasie uczeni rozwiążą ten skomplikowany problem naukowy. Ten kto tego dokona, udowodni ostatecznie wielkość geniuszu Kaluzy. Z pewnością stanie się poważnym kandydatem do Nagrody Nobla. My możemy już teraz stwierdzić, że Theodor Kaluza, nie urodzony co prawda w Raciborzu, ale pochodzący z zasiedziałej tu od pokoleń rodziny, był najgenialniejszym raciborzaninem wszechczasów.

Pod koniec 2005 r. miała się ukazać w niemieckim wydawnictwie Termessos obszerna, licząca ok. 500 stron biografia Theodora Kaluzy pióra Danieli Wünsch. Jest to praca doktorska autorki, pracownika naukowego Uniwersytetu w Göttingen. Daniela Wünsch zajmuje się badaniami nad historią nauki. Warto aby to dzieło trafiło także do Raciborza. Miejmy nadzieję, że odpowiedzialne instytucje kulturalne tym się zajmą.

Theodor Kaluza w czasach swej służby wojskowej (1915-1918)

Kaluza w okresie swej profesury na uniwersytecie w Kiel (Kilonii)

Kaluza jako profesor uniwersytetu w Göttingen (1935-1954)

Roczne sprawozdanie z działalności Królewskiego Gimnazjum Ewangelickiego w Raciborzu. Zachowane sprawozdania są kopalnią wiedzy o przeszłości szkoły i naszego miasta

Biblioteka uniwersytetu w Królewcu – miejsce pracy naukowej Maxa Kaluzy

Instytut Matematyki uniwersytetu w Göttingen - ostatnie miejsce pracy Theodora Kaluzy

Przypisy

1. P. Sput; O skromności geniusza słów kilka, [w:] „Nowiny Raciborskie” nr 45/2005. Tematykę podjął ostatnio P. Greiner; Theodor Kaluza (1885-1945) – twórca teorii grawitacji, [w:] Ludzie, dzieje, mity … Z badań nad historią i kulturą Raciborskiego, Racibórz 2005, s. 20-22.
2. Wardenga Th.; Häuserbuch der Stadt Ratibor (18. und 19. Jahrhundert), Berlin 1995, s. 186.
3. P. Newerla; Opowieści o dawnym Raciborzu, Racibórz 1995, s. 186-190, warto dodać, że wśród słuchaczy tej szkoły w roczniku 1867/1868 odnotowany został Franz Kaluża, patrz: Jahresbericht des Königlichen evangelischen Gymnasiums zu Ratibor für die Zeit von Ostern 1867 bis dahin 1868, Ratibor 1868, s. 29.
4. Schulnachrichten über das Königliche evangelische Gymnasium zu Ratibor für die Zeit von Ostern 1869 bis dahin 1873, Ratibor 1873, s. 19. Obok Proskauera przystąpiło wówczas do egzaminu dziesięciu słuchaczy.
5. P. Sput; Proskauer Bernard (Bernhard), [w:] Raciborzanie …, s. 116-117.
6. Schulnachrichten über das königliche evangelische Gymnasium zu Ratibor für die Zeit von Ostern 1869 bis dahin 1873, Ratibor 1873.
7. Schul-Nachrichten für die Zeit von Ostern 1878 bis dahin 1879, [w:[ Programm des Königliche Gymnasiums zu Ratibor für die Zeit von Ostern 1878 bis dahin 1879, Ratibor 1879, s. 25.
8. A. Kuzio-Podrucki; Rodowód książąt Raciborza z rodów von Hessen i von Hohenlohe, [w:] Opactwo cysterskie w Rudach na Górnym Śląsku, s. 299 – 308.
9. Schul-Nachrichten für die Zeit von Ostern 1873 bis dahin 1874, [w:[ Programm des Königliche Gymnasiums zu Ratibor für die Zeit von Ostern 1873 bis dahin 1874, Ratibor 1874, s. 15.
10. Tamże, s. 303.
11. Schul-Nachrichten für die Zeit von Ostern 1875 bis dahin 1876, [w:[ Programm des Königliche Gymnasiums zu Ratibor für die Zeit von Ostern 1875 bis dahin 1876, Ratibor 1876, s. 8.
12. Jahres-Bericht des Königlichen Gymnasiums zu Ratibor für die Zeit von Ostern 1882 bis dahin 1883, Ratibor 1883, s. 22.
13. Tamże s. 16-17.
14. Taką pisownię nazwiska znajdujemy w Jahres-Bericht … z 1883 r., s. 22.
15. Tamże, s. 18-19.
16. Wśród uczniów raciborskiego gimnazjum na przestrzeni szeregu lat spotykamy mieszkańców takich miast i miejscowości, jak: Dobrodzień, Żory, Prudnik, Głogówek, Ujazd, Rybnik, Lubliniec, Mikołów, Rudy, Wrocław, Kietrz, Sudzice, Wodzisław, Krzanowice.
17. Jahres-Bericht des Königlichen Gymnasiums zu Ratibor für die Zeit von Ostern 1884 bis dahin 1885, Ratibor 1885, s.21.
18. Więcej w: P. Sput; Kaluza Maksymilian (Max), [w:] Raciborzanie tysiąclecia. Słownik biograficzny, Racibórz 2002, s. 61.
19. To prawda, jak słusznie zauważył Piotr Greiner, że wiele wydawnictw podaje błędne Racibórz jako jego miejsce urodzenia. Wystarczy jednak wejść na strony internetowe (www.theodorkaluza.de, http://s-edition.de/kaluza.htm) by uzyskać pewność, co do miejsca urodzenia Teodora.
20. http://pl.wikipedia.org/wiki/Teoria_Kaluzy-Kleina
21. www.nzz.ch/2001/01/21 (artykuł dr Danieli Wünsch z „Neue Zürcher Zeitung” z 21 stycznia 2001 .).