Uvod

Josip Ruđer Bošković rođen je 18. svibnja 1711. godine kao sedmo dijete u obitelji. Otac Nikola već je u vrijeme njegovog rođenja bio nepokretan, no njegova starija braća i sestre te majka Pava uspjeli su nastaviti očev posao te usprkos brojnosti obitelj nije patila od neimaštine. Djetinjstvo je proveo u Dubrovniku igrajući se po ulicama staroga grada. Priča se da ga je umalo ubila kamena glava sv. Vlaha koja je pala za vrijeme potresa koji je pogodio Dubrovnik.

Svoje školovanje započeo je na isusovačkom kolegiju u rodnom gradu (Collegium Ragusinum), da bi ga zbog iznimne nadarenosti u petnaestoj godini nastavio na isusovačkom kolegiju u Rimu (Collegium Romanum). Nakon završetka studija filozofije, matematike i fizike morao je prema pravili­ma Kolegija predavati gramatiku u nižim razredima. Istodobno je na­stavio studij teologije zbog čega se i zaredio.

Collegium Romanum je utemeljio Ignacije Loyola, osnivač inkvi­zicije, pa je tako i rimski kolegij ka­rakterizirala iznimna dogmatičnost i orijentacija temeljena na aristo­telovskoj slici svijeta, odnosno ono­me što je tadašnji znanstveni, katolički svjetonazor pod tim podrazumijevao.

Bez obzira na to, Bošković je kroz ukupno znanstveno djelovanje nalazio načina da pronađe i potvrdi istinu u onome što je radio, bilo to kretanje nebeskih tijela ili filozofija, zbog čega je ostao zamijećen u tadašnjem znanstvenom svijetu, ali i u kasnijim desetljećima i stoljećima kada njegove teorije o strukturi tvari te međusobnom djelovanju čestica postaju znanstveno potvrđene.

Prva djela, odnosno rasprave objavljuje 1736. godine, a za života je objavio više od sedamdeset pet djela. Najpoznatija su: Theoria philosophiae naturalis (Teorija prirodne filozofije, 1758.), Elementa matheseos universae (Elementi univerzalne matematike, 1754.), Opera pertinentia ad opticam et astronomiam (Djela koja se odnose na optiku i astronomiju, 1785.), De cometis (O kometima, 1746.), De lumine (O svjetlosti, 1748.), De inaequalitatibus, quas Saturnus, & Jupiter fibi mutuo videntur inducere, praefertim circa tempus conjuctionis (O nejednakostima koje, kako se čini, uzajamno izazivaju Saturn i Jupiter, osobito u vrijeme konjunkcije, 1756.), De marculibus Solaribus (O Sunčevim pjegama, astronomska vježba održana na Rimskom kolegiju, 1736.), De Aurora Boreali (O polarnoj svjetlosti, 1738.), i dr.

Osim znanstvenim radom, bavio se i arheologijom te pisanjem pjesama. Koliko se može zaključiti iz njegovih djela i mnogih pisama, nikada nije tražio velike stvari za sebe, bio je privržen obitelji i domovini te je izuzetno volio znanstveni rad u kome je pronalazio nadahnuće. Bio je izrazito istinoljubiv, ali i taktičan kad je situacija to zahtijevala.

Unatoč tome što je mnogo puto­vao, te je gotovo čitav život proveo izvan rodnoga grada, nikada nije prestao misliti na Dubrovnik i na svoju obitelj. Intenzivan i naporan život Josipa Ruđera Boškovića završio je 13. veljače 1787. godine. Na vijest o njegovoj smrti u Dubrovniku je proglašen dan žalosti, održana je misa za koju je posebno bila skladana glazba te su održani mnogi posmrtni skupovi i govori. Ime ovog hrvatskog znanstvenika i prirodoslovca nose ulice u svakom većem gradu u Hrvatskoj, a po njemu je nazvana i naša najveća znanstvena ustanova u području prirodnih i biomedicinskih znanosti – Institut Ruđer Bošković u Zagrebu.

phil_naturalisFilozofija

Svoj filozofski pogled na svijet Bošković otkriva u dodatku De Anima & Deo (O Duši i Bogu) u svojoj Teoriji prirodne filozofije. Smatra da se svijet (priroda) sastoji od materije i od duše koja u njemu djeluje, odnosno kroz materiju se izražava.

Glavna razlika između materije i duha leži u tome što je materija zamjetljiva i nesposobna za mišljenje i htijenje, dok duh ne djeluje na naša osjetila, a može misliti i htjeti.

Materijalno nije ništa drugo do determinacije prema lokalnim gibanjima ili prema težnji da se promijene ili sačuvaju lokalne udaljenosti prema nužnom zakonu, a koje ne ovise ni o kakvoj slobodnoj determinaciji same materije. Dakle, materijalni nivo postojanja je određen samim materijalnim zakonima. Materija sama po sebi nema slobodu djelovanja. Ovdje treba uzeti u obzir da se lokalna gibanja ne odnose samo na fizički aspekt već i sve povezano s njime, dakle one senzacije koje iz toga proizlaze: nagoni, strasti i niski osjećaji.

Za razliku od materije, u na­šoj duši postoji neka sila kojom spoznajemo same svoje ideje i ona gibanja koja nisu lokalna, ali su duši svojstvena, a zapažamo ih unutar samih sebe… Bošković govori o postojanju Inteligencije u našoj duši koja spoznaje gibanja koja nisu lokalna, odnosno nisu tjelesna. Govori da je kod čovjeka duša besmrtna, odnosno u stanju je postojati bez tijela.

Između tijela i duše postoje veze kojima upravljaju tri vrste zakona. Prve dvije vrste zakona odnose se na utjecaj tijela na dušu i utjecaj duše na tijelo. Tijelo je u stanju pobuditi pokrete duše (senzacije, osjećaje) ali je i duša u mogućnosti pokrenuti tijelo. Za jednu i drugu vrstu veze potreban je određen položaj: Jednom i drugom vrstom zakona neki čisto duhovni čini potiču tjelesna gibanja, i obratno, i jedna i druga vrsta traži između osta­log određen međusobni položaj dijelova tijela i određen položaj duše među tim dijelovima. Da bi postojala veza tijela i duše nužno je da postoje fizički organi preko kojih se sam čovjek izražava. Bošković osim o fizičkom položaju i odnosu organa unutar tijela govori i o sta­nju svijesti (duše) u trenutku kada tijelo djeluje po njenim uputama: …i određen položaj duše među tim dijelovima.

Treći zakon odnosi se na vezu duše i tijela nakon prestanka života tijela. Kada pak dođe do raskida veze organskih instrumenata, ona odlazi i odvaja se od tijela, koje više nije sposobno za svoje redovno djelovanje. Bošković u obrazloženju govori da duša ne može biti vezana uz tijelo budući se tijelo raspada, a s njim i sile u njemu. Kako duša nema materijalnih elemenata pa tako ni materijalnih sila, ne privlači je više ništa materijalno.

Što se tiče pitanja Boga, Bo­šković kao teolog ne može prihvatiti slučajnost kao početak svemira. Posve je netočno da je broj kombinacija konačnog broja članova konačan, ako se uzme što je sve potrebno za sastav svijeta. Tvrdi da je nemoguće da svijet ovakvih raznolikosti nastane slučajno: Za sastav svijeta postoji prije svega raspored točaka materije u prostoru koji se proteže u duljinu, širinu i dubinu. Nadalje, postoji beskonačan broj ravnina; i za svaki pravac u svakoj ravnini beskonačno mnogo vrsta krivulja… sastav svijeta i niz pojava koje iz njega proizlaze ovise o brzini i o smjeru gibanja… Da bi se u određenom smislu svla­dala ta beskonačna nevjerojatnost, potrebna je beskonačna sila višnjeg Tvorca koji je izabrao jednu od onih beskonačnih kombinacija.

Svijet koji postoji nije determiniran (predodređen). Da bi svijet bio predodređen, on treba imati predodređene trenutke postojanja. Sljedeći je trenutak postojanja svijeta u potpunosti određen sadašnjim trenutkom. Ukoliko je sadašnji trenutak određen tada čovjek nema slobodu djelovanja, a to nije istina: …svako vršenje božanske slobode neizmjerno je puta savršenije od svakog stvorenog savršenstva… Predvidljivost postoji, ali samo na planu materijalnog, lokalnog gibanja.

krivulje-teorija_prir_filZnanost

Sastav materije Bošković definira kao skup materijalnih, neprotežnih (bez dimenzija) točaka između kojih djeluju privlačne ili odbojne sile. Točke (možemo ih nazvati elementarnim česticama) su bezdimenzionalne jer odbojne sile koje djeluju između točaka su toliko jake na malim udaljenostima da protežna čestica ne bi mogla zadržati svoj integritet u takvim uvjetima. Točke se nalaze u stanju mirovanja odnosno gibaju se jednoliko ukoliko je takva njihova priroda, a ukoliko na iste djeluje neka sila tada je njihovo kretanje kombinacija djelovanja trenutnog gibanja i sile koja djeluje. Po mom mišljenju osnovni su ele­menti materije posve nedjeljive i neprotežne točke koje su u bes­krajnom vakuumu tako razasute da su po dvije bilo koje od njih međusobno udaljene nekim razmakom koji se može beskonačno povećati ili smanjiti… Ja smatram da te točke nužno ostaju u istom stanju mirovanja ili jednolikog gibanja u kojem su jednom upra­vljene ako kao pojedinačne postoje zasebno u prirodi; ali ako negdje drugdje postoje druge točke, onda će po poznatoj i općoj metodi sa­stavljanja sila i gibanja pomoću paralelograma nužno doći do sastavljanja prethodnog gibanja s gibanjem koje određuju uzajamne sile…

Bošković ovdje očito govori o onome što je poznato kao Newtonovi zakoni gibanja te i sam više puta navodi da neke svoje ideje temelji na njegovim razmišljanjima.

Sila koja djeluje među točkama je privlačna, osim na jako malim udaljenostima gdje je odbojna i tu se slaže s Newtonom. Međutim, ono po čemu je Bošković ostao zapažen jest ideja da djelovanje sile između točaka nije tako jednostavno već da sila mijenja svoj predznak više puta ovisno o udaljenosti, što slikovito opisuje svojstvima vode i vodene pare te voska.

Stoga smatram da su bilo koje dvije točke materije jednako determinirane da se pri jednoj udaljeno­sti približavaju, a pri drugoj uda­ljavaju. Tu determiniranost nazivljem silom, i to u prvom slučaju privlačnom, a u drugom odbojnom… Zakon pak tih sila jest takav da su one pri neznatnim udalje­nostima odbojne i povećavaju se u beskonačnost što se te udaljenosti beskonačno sma­njuju, tako da su kadre uništiti svaku, ma kako veliku brzinu kojom bi se jedna točka mogla približavati drugoj prije negoli iščezne njihova udaljenost; a kada se pak njihove udaljenosti povećaju, one se tako smanjuju da pri svakoj neznatnoj udaljenosti sila nestaje. Ali tada povećavanjem udaljenosti prelaze u privlačne, koje najprije rastu, a zatim padaju, iščezavaju prelazeći u odbojne i rastući na isti način, zatim opadajući, iščezavajući i prelazeći ponovno u privlačne i tako redom izmjenično na brojnim, ali posve neznatnim udaljenostima, sve dok, nakon što su došle na nešto veće udaljenosti, ne počnu postojati trajno privlačne i približno obrnuto razmjerne kvadratima udaljenosti…

putanje-kohezijeOvaj dio Teorije prirodne filozofije je možda najzanimljiviji jer iz njega slijede neki zaključci koji su kasnije došli do izražaja kod fizikalnih istraživanja na atomskoj razini. Tako se Boškovićevim prikazom djelovanja sila mogu opisati staze po kojima se gibaju planeti i elektroni jer postoje mjesta na određenim udaljenostima u kojima su sile u ravnoteži (Bošković ih naziva mje­stima kohezije). Kad govori o sudaru čestica, navodi da se mora uzeti u obzir usporavanje čestica prije samog dodira jer ne može postojati nagla promjena brzina. Ovo je posljedica odbojnih sila na malim udaljenostima.

Također dokazuje da u sustavu od dvije čestice koje zauzimaju žarišta elipse (A, B), treća čestica (C) zauzima točno određen položaj i ukoliko djeluje “dovoljno velikom vanjskom silom”, tada treća čestica nastavlja gibanje po jednoj od elipsi oko čestica A i B. Bošković je izveo dokaz i za sustav više čestica.

Ovaj sustav podsjeća na model atoma fizičara Nielsa Bohra, utemeljen više od 125 godina nakon Boškovićeve smrti, a koji definira postojanje atomske jezgre s njenim elementima oko koje kruže elektroni po točno određenim putanjama (orbitama).

Bošković razlikuje geometrij­ski prostor kakav koristimo u proračunima i realni, fizički prostor koji ne postoji bez čestica, odnosno sila. Tako nije svejedno na kojem se mjestu nalazi čestica jer sama promjena mjesta dovodi česticu u sasvim druge uvjete postojanja, djelovanja sila.

U prirodi postoji više vrsta čestica ovisno o tome kakav je razmještaj točaka od kojih su sa­stavljene. Čestice prvog reda su one kod kojih se točke nalaze na vrlo malim udaljenostima te je potrebna vrlo velika sila da bi se razdvojile. Takve čestice se mogu spojiti i tvoriti česticu drugog reda koja ima ma­nju čvrstoću. Nadalje nastaju čestice trećeg reda, četvrtog, itd. Čestice koje imaju različit razmještaj imaju i različite karakteristike.

vitrometarOvo je zanimljivo jer je u skladu s modernim spoznajama o molekulama tvari kod kojih su osim određenih vrsta atoma, važni i karakteristični međusobni položaji atoma u molekuli. Također je zanimljivo da ove tvrdnje Bošković izvodi isključivo na temelju zaklju­čivanja i zapažanja te analogije koju je uočavao u prirodi, bez skupih uređaja kakve znanstvenici danas koriste.

Što se tiče položaja Zemlje u svemiru, Boškoviću je bilo jasno da se Zemlja giba oko Sunca, međutim, kako kao isusovac to nije smio izravno iznositi, služio se sustavom koji je razvio Tycho Brahe. Kod tog sustava kao referentna točka uzet je planet Zemlja, a ne Sunce, ali se svi ostali planeti gibaju oko Sunca. Kinematički gledano (ne uzimajući u obzir inercijalne sile), ovaj sustav je ekvivalentan heliocentričnom sustavu, sa Suncem u središtu, a istovremeno se ne protivi dogmi o nepomičnosti Zemlje. Osim o Zemlji, Bošković razmišlja o svemiru pa govori o zvjezdanom i apsolutnom prostoru. Zemlja se nalazi u zvjezdanom prostoru, a o apsolutnom mi ne možemo ništa znati.

Iako je u njegovo vrijeme bila korištena samo Euklidova geome­trija, Bošković govori o mogućnosti korištenja neeuklidske geometrije: Nama se čini da su krivulje viših vrsta (npr. parabola, elipsa, hiperbola, op.a.) manje jednostavne jer se našoj ljudskoj pameti čini da je pravac najjednostavniji od svih… i iz toga smo mi ljudi izveli cijelu geometriju. Stoga one crte koje vrlo odstupaju i razlikuju se od pravca smatramo složenim i sve više udaljenim od one jednostavnosti kakvom je sebi zamišljamo. Međutim, sve su neprekinute crte i one koje su jednolike naravi u sebi isto tako jednostavne. Neki drugi način mišljenja… mogao bi te krivulje smatrati najjednostavnijima i iz toga njihova svojstva sačiniti elemente neke posve druge geometrije… Poznato je da su ka­snije “izmišljene”, odnosno počele se koristiti neeuklidske geometrije jer su bile praktičnije za određene primjene.

Matematičke i fizikalne dokaze Bošković izvodi tzv. geometrijskom metodom koju je učio na studijima. Tek će kasnije tijekom XVIII. st. biti razvijena analitička metoda koja se danas najčešće koristi (diferencijalne jednadžbe, diferencijalni i integralni račun).

kupola-svPetarPraktični radovi i mjerenja

Osim teoretskih razmatranja i izvoda, Bošković je bio i praktičar jer su mu tako nalagali poslovi koje je dobivao, a i sam je uvijek pokušavao poboljšavati metode rada ili instrumente s kojima je radio. Jedan od zadataka bilo je osmišljavanje i nadgledanje izgradnje zvjezdarnice u Breri, zatim mjerenje duljine luka meridijana i ispravljanje zemljopisne karte u Papinskoj državi. Godine 1742. povjereno mu je da istraži pukotine u crkvi sv. Petra u Rimu. Do tada su sve građevinske pro­bleme rješavali arhitekti praktičari bez korištenja fizike i matematike te je ovaj način rješavanja problema bio sasvim nov.

Provodio je astronomska opažanja pomrčina Sunca i Mjeseca, Jupiterovih satelita te opažanja kometa. Nadalje rješava problem određivanja staze kometa, što dodatno usavršava u više navrata. Među prvima, na osnovu astronomskih zapažanja, pretpostavlja postojanje planeta Urana za kojeg se u prvim fazama promatranja mislilo da je komet. U geodeziji prvi počinje koristiti mjerne letve na stalcima, umjesto na tlu kao što je do tada bio običaj. Takvi su tronožni stalci nazvani Gaussovima budući da su tek kasnije ušli u geodetsku praksu, a predložio ih je Gauss. Prvi je počeo koristiti metode izravnavanja pogrešaka dobivenih mjerenjem, bavio se problemom plime i oseke mora. Istraživao je leće i pogreške leća uslijed njihovog sfernog oblika i debljine, te je u tu svrhu osmislio i konstruirao spravu koju je nazvao vitrometar.

Godine 1785. u Bassanu je objavljen njegov rad Djela koja se odnose na optiku i astronomiju, u kojem opisuje astronomske i optičke sprave te mogućnosti njihovog konkretnog poboljšanja.

Boškovićev utjecaj

Bošković je u to vrijeme, u XVIII. st., bio poznat kao znanstvenik i diplomat te su njegova djela i riječi imali određenu težinu u znanstve­nim krugovima. Odmah nakon ukidanja zabrane tiskanja knjiga u kojima se govori o kretanju Zemlje 1757. g., Boškovićeva Teorija prirodne filozofije postaje jedna od temeljnih teorija u nastavi fizike na području Habsburške monarhije (Italija, Mađarska, Hrvatska, Slovenija, Austrija). Također su za njegovu Teoriju znali i u Francuskoj i Engleskoj, gdje je jedno vrijeme boravio. Poznate su njegove rasprave i poznanstva koja je imao sa znanstvenicima tog vremena – d’Alembertom, Lagrangeom, Bradleyem, Benjaminom Fran­klinom, Clairautom, Le Sageom, i dr.

Boškovićeve teorije, ipak, do izražaja dolaze tek kasnije. Nabrojat ćemo neke znanstvenike na koje je utjecao Boškovićev rad: Michael Faraday, u razmatranjima o atomima i njihovom sastavljanju, James Clerk Maxwell i Lord Kelvin govore o čestici kao središtu sila, Augustin Louis Cauchy je smatrao da je nužno prihvatiti Boškovićeve bezdimenzionalne točke u nekim slučajevima, Joseph John Thompson pomoću Boškovićevih mjesta kohezije objašnjava model staza po kojima se gibaju elektroni, John Henry Poynting objašnjava Boškovićevu teoriju sastava materije kao metafizičku teoriju. Na temelju radova Lorda Kelvina, Thompsona i Plancka, Niels Bohr definira putanje elektrona u diskretnim energetskim stazama.

Fizičar Clive Anthony Croxton je pokazao da se grafički prikaz promjene potencijalne energije pri približavanju dvaju atoma natrija, olova i drugih metala podudara s Boškovićevim.

Kasnija istraživanja dovela su do spoznaje o kvarkovima, elementarnim subatomskim česticama, te kvarkovima višeg reda što su čestice koje sve više nalikuju Boškovićevim neprotežnim točkama, a njihovo međudjelovanje neki fizičari opisuju upravo Bo­škovićevom teorijom.

Niels Bohr i Werner Heisenberg, obojica istaknuti fizičari XX. stoljeća, go­vore o Boškoviću:

kip-mestrovic_zrcaljenoOn nije samo dao važan doprinos matematici i astronomiji, nego je nastojao, znatnom imaginacijom i logičkom snagom, razviti sustavan prikaz svojstava tvari…
U tom pogledu Boškovićeve ideje su vrlo duboko utjecale na rad sljedećih generacija fizičara… (Niels Bohr)

Osobita predodžba da su sile na malim udaljenostima odbojne, a na većima moraju biti privlačne, u modernoj atomskoj fizici, na različitim mjestima, ima odlučujuću ulogu… istraživanje ­atomske jezgre u posljednjih trideset godina uči nas da se čestice koje izgrađuju atomsku jezgru, protoni i neutroni, drže zajedno također silom takve vrste…

U njegovom glavnom djelu Theoria philosophiae naturalis nalazi se mnoštvo ideja koje su u potpunosti došle do izražaja tek u modernoj fizici u posljednjih pedeset godina, i koje pokazuju kako su bila ispravna filozofska gledišta kojima se Bošković rukovodio u svojoj prirodnoj znanosti. (Werner Heisenberg)

Autor: Ivica Rosić