Konstanty Ciołkowski: Per aspera ad astra

Wielkie odkrycia naukowe zmieniają w sposób zasadniczy życie społeczności ludzkiej. Jednym z nich było odkrycie możliwości lotu człowieka w przestrzeń kosmiczną. Odkrycia tego dokonał Konstanty Ciołkowski, z którego życiem i działalnością w sposób zadziwiający współbrzmiała klasyczna fraza łacińska: „Per aspera ad astra” („Przez ciernie do gwiazd, przez ciernie do sławy”).

Przyszły uczony urodził się w 1857 roku na głuchej prowincji rosyjskiej, w guberni riazańskiej, i - według jego własnych słów – „złączył w sobie krew rosyjską, polską, tatarską i jeszcze, zdaje się, ukraińską”.

Kostia
Kostia Ciołkowski w 1862 roku

Jego matka, Maria Iwanowna Jumaszewa, Rosjanka z dodatkiem tatarskiej krwi, była bardzo wykształconą kobietą. Ukończyła gimnazjum, znała łacinę, matematykę, nauki przyrodnicze. Bogata duchowo natura, śpiewała romanse Glinki, świetnie deklamowała wiersze Puszkina i Tiutczewa, czytała Wergiliusza i Cicerona w oryginale. Matka była wesołą i pełną radości kobietą, wiodła wzorowe życie rodzinne i potrafiła dodać mu piękna... Najcieplejsze wspomnienia Ciołkowskiego były związane z matką: "Wydaje mi się, że bez jej pomocy nie mógłbym pojąć malarstwa, ani muzyki, ani piękna Ziemi, ani osiągnąć najwyższego błogosławieństwa na Ziemi - umiejętności rozmyślania". To właśnie matka nauczyła Kostię czytać, spowodowała, że pokochał książki, i odsłoniła przed nim ponętne perspektywy poznania naukowego.

Jego ojciec, Edward Ignatiewicz Ciołkowski, należący do polskiej rodziny szlacheckiej spod Wołynia, był człowiekiem mądrym, dumnym i nieprzystępnym, z silnym, ale ciężkim charakterem. W ciągu swego życia zmienił on wiele miejsc pobytu, pracował jako leśniczy, jako nauczyciel w gimnazjum, a także jako urzędnik w administracji gubernialnej. W ślad za ojcem przeprowadzała się rodzina - początkowo do Riazania a potem do Wiatki.

Dzieciństwo małego Kostii przebiegało bez specjalnych wstrząsów i problemów jak u setek tysięcy innych rosyjskich chłopców i dziewcząt. Ale rychło wszystko runęło: oto 9-letni chłopiec po zachorowaniu na szkarlatynę utracił słuch. "Cóż zrobiła ze mną głuchota? Spowodowała, że cierpiałem i w każdej chwili mego życia spędzonej z ludźmi czułem się odizolowany, pokrzywdzony...". Matka próbowała kompensować synowi jego niepełnosprawność fizyczną, wiele pomagała mu w nauce, w szczególności uczyła go czytania, pisania i początków arytmetyki.

Konstanty
K.E. Ciołkowski w okresie tworzenia
teorii rakiety - okolo 1910 roku.

W 1869 roku oddano Kostię do pierwszej klasy gimnazjum wiatskiego. Sam Ciołkowski wspominał tę swoją naukę: "Nie mogłem uczyć się w szkole. Nauczycieli w ogóle nie słyszałem, albo słyszałem tylko jakieś niezrozumiałe dźwięki". Po dwóch latach dosięgnął chłopca następny cios życiowy - umarła matka. Pozbawiony opieki macierzyńskiej i oparcia w matce uczył się coraz gorzej i w trzeciej klasie został wydalony z gimnazjum "w celu wstąpienia do szkoły technicznej".

Zbawieniem dla młodego Ciołkowskiego stały się książki, które rozbudziły jego umysł. "Będąc w wieku 14-15 lat zacząłem się interesować fizyką, chemią, mechaniką, astronomią, matematyką i.t.d. Książek było mało, w związku z czym częściej pogrążałem się we własnych myślach. Właściwie bez przerwy rozmyślałem, wychodząc od przeczytanego tekstu. Wiele rzeczy nie rozumiałem, nie było nikogo, kto by mi je wytłumaczył, zresztą i tak bym tego nie pojął z moją ułomnością. To jednak tym bardziej rozbudzało samodzielność umysłu...". Znacznie później w odpowiedzi na pytanie, która z książek specjalnie zbliżyła go do nauki, Ciołkowski wymieniał "Fizykę" Gano. Z tego popularnego w Rosji podręcznika zaczerpnął pierwsze informacje o aerostatach, dzięki czemu skonstruował papierowy model aerostatu. Kostia odziedziczył po rodzicach zdolność i zamiłowanie do pracy ręcznej, pielęgnując je przez całe swoje życie; zawsze w jego domu był warsztat domowy. Lubił majsterkować i to nie tylko robił zabawki dla dzieci: zobaczywszy mianowicie np. tokarkę, zrobił sobie sam taką samą. Przeczytawszy książkę z dziedziny miernictwa geodezyjnego chłopiec zachwycił się pomiarem odległości za pomocą astrolabium: wyznaczył odległość do wieży straży pożarnej a potem sprawdził to krokami. Obie wartości się zgadzały i od tej chwili on "zaufał wiedzy teoretycznej".

Książka
Karta tytułowa książki K.E. Ciołkowskiego
"Badanie przestrzeni światowych za pomocą przyrządów odrzutowych"
wydanej w Kałudze w 1914 roku. Egzemplarz ten był
w Kosmosie w czasie radziecko - amerykańskiego lotu "Sojuz-Apollo". Widać na nim autografy kosmonautów. Znajduje się w Państwowym Muzeum Historii Kosmonautyki
im. K.E. Ciołkowskiego w Kałudze

Na szczęście ojciec zdawał sobie sprawę z nietuzinkowych zdolności syna (szczególnie po zbudowaniu przez niego tokarki) i w 1873 roku wysłał go na studia do Moskwy. Młody Ciołkowski nie mógł uczęszczać na uniwersytet z powodu słabego słuchu, i dlatego z niezwykłą wytrwałością i pilnością uczy się samokształcenia w najlepszej bibliotece kraju - w bibliotece Rumiancewskiej. W ciągu trzech lat pobytu w Moskwie samodzielnie, według własnego programu przerobił elementarną matematykę i fizykę, algebrę wyższą, rachunek różniczkowy i całkowy, geometrię analityczną, trygonometrię sferyczną. Po zamknięciu biblioteki Kostia wracał do mieszkania, gdzie sprawdzał przeczytany tekst, robiąc własne doświadczenia chemiczne. Życie miał ciężkie, "żywił się jedynie czarnym chlebem, nie miał nawet kartofli i herbaty. Kupował za to książki, rurki, retorty, rtęć, kwas siarkowy i in. dla różnych eksperymentów i samodzielnie wytwarzanych przyrządów".

Młody Ciołkowski marzy o wielkiej przyszłości, wśród jego książek zaś jest trylogia Arago "Biografie sławnych astronomów, fizyków, geometrów". Czyta wiele literatury pięknej, największe wrażenie wywierają na nim powieści i opowiadania Turgieniewa, w szczególności "Ojcowie i dzieci". Niewątpliwie właśnie w Moskwie Konstanty odnalazł przeświadczenie o swoich siłach i wiarę w przyszłość.

Ciołkowski wspominał później: "uczyłem się mało systematycznie... czytałem tylko to, co mogło mi pomóc w rozwiązaniu interesujących mnie problemów, to, co uważałem za ważne". Właśnie ta osobliwość wykształcenia Ciołkowskiego (wynikająca z ułomności fizycznej - głuchoty) jak gdyby wyjaśnia jego swoistą drogę w nauce, tak niezwykłą dla przełomu wieku XIX i XX. Nie mając nauczycieli, przeszedł samodzielnie tak zwane nauczanie problemowe. "Wskazówek, pomocy nie było znikąd, w książkach było bardzo dużo rzeczy niezrozumiałych, a wyjaśniać przychodziło wszystko samemu. Jednym słowem element twórczy, element samorozwoju.... przeważał". Dalej następuje zasadniczy wniosek: "Ja ....całe życie uczyłem się myśleć, pokonywać trudności, rozwiązywać problemy i zadania".

W 1876 roku Ciołkowski opuszcza Moskwę i wraca do rodziny. Zaczyna pracować jako korepetytor opóźnionych uczniów a po upływie dwóch lat zdaje jako ekstern egzaminy na tytuł nauczyciela szkoły powiatowej i otrzymuje nominację na nauczyciela w niedużym miasteczku powiatowym Borowsk w gubernii kałużskiej. Za pierwszą pensję młody nauczyciel zamówił w Moskwie mikroskop, lunetę, barometr, naczynia do badań chemicznych. I wkrótce potem w jego domu "błyskały elektryczne błyskawice, grzmiały pioruny, dzwoniły dzwoneczki, tańczyły papierowe laleczki". Po wielu latach byli uczniowie Ciołkowskiego uważali, że był on wspaniałym nauczycielem. "Cechą charakterystyczną jego metody pedagogicznej było to, że jego lekcjom towarzyszyły interesujące doświadczenia, on zaś wyrzekł się fizyki wykładanej za pomocą kredy i tablicy, wyrzekł się kursu suchych wykładów.... Zjednywał sobie wszystkich swoją prostotą, dobrocią, gorącym oddaniem nauce".

W Borowsku, głuchym prowincjonalnym miasteczku zaczyna się działalność naukowa Ciołkowskiego. Posiadając wrodzony talent i oryginalny umysł, umie on wybierać tematy do rozmyślań i samodzielnie znajdować rozwiązania problemów, odkrywające nowe drogi w nauce. Ale pracuje praktycznie na oślep, nie wiedząc jakie wyniki osiągnęli inni uczeni. W rezultacie opracowuje podstawy kinetycznej teorii gazów, nie mając pojęcia, że to już zrobili inni. Jednakże nawet te jego prace zyskują uznanie znanych uczonych i prowincjonalny nauczyciel zostaje wybrany na członka stołecznego Towarzystwa Fizyko-Chemicznego (1882).

W 1883 roku Ciołkowski pisze pracę "Przestrzeń swobodna", w której analizuje procesy fizyczne i zachowanie człowieka w ośrodku bez działania sił; niewątpliwie praca ta antycypuje początek kosmonautyki.

Ale koniec wieku XIX - to okres burzliwego rozwoju lotnictwa i młody uczony na długi czas odkłada poszukiwania dróg przeniknięcia do Kosmosu. Buduje rurę aerodynamiczną i bada eksperymentalnie opór powietrza antycypując w wielu aspektach wyniki otrzymane znacznie później przez znanego inżyniera francuskiego Eiffela.

Szczególnie dużo pracuje Ciołkowski nad teorią aerostatu zbudowanego w całości z metalu (w odróżnieniu od stosowanego wówczas balonu zbudowanego z przesyconej gumą substancji), tworzy jego modele w laboratorium domowym, występuje z wykładem naukowym w Moskwie. Obecnie już mało kto pamięta, jakie nadzieje wiązano w pierwszej połowie XX wieku z rozwojem budowy sterowców. Nadzieje te zostały pogrzebane poprzez kilka głośnych katastrof, w tym poprzez katastrofę sterowca "Italia", w poszukiwaniu którego zginął wielki podróżnik Amundsen. Historia rozwiązała spór między zwolennikami aerostatów a zwolennikami aeroplanów na korzyść tych ostatnich, jednakże uparty Ciołkowski kontynuował przez wiele lat pracę nad ideą sterowca, znajdując się "na poboczu naukowej magistrali".

W 1892 roku przeniesiono utalentowanego nauczyciela do centrum guberni, tj. do Kaługi. Właśnie z tym zabytkowym miastem rosyjskim związane jest całe dalsze życie uczonego. Tu przeżył on ponad czterdzieści lat, najbardziej twórczy i płodny okres swojego życia, i tu został pochowany. Już ponad 60 lat w jego małym domku nad rzeką Oką znajduje się muzeum poświęcone jego pamięci. W mieście na zabytkowych budynkach szkolnych można natrafić na tabliczki pamiątkowe świadczące o tym, że tu Ciołkowski wykładał fizykę, matematykę, astronomię, kosmografię.... To właśnie w Kałudze stworzono unikalne i, prawdopodobnie, pierwsze w świecie muzeum historii kosmonautyki.

Oczywiście obywatele Kaługi widzieli w Ciołkowskim dziwacznego fantastę, poruszającego się po mieście na rowerze, lub po rzece Oce - na łódce własnej konstrukcji (w rodzaju katamarana). Jednakże inteligentni ludzie docenili jego zalety i pomagali uczonemu w wydawaniu prac naukowych. Nie przypadkowo dwaj wybitni kałużanie, twórca heliobiologii profesor Aleksander Czyżewski i fizyko-chemik, przyszły kierownik naukowy Instytutu Optycznego w Leningradzie, akademik Aleksander Terenin, jeszcze w dzieciństwie zwrócili uwagę na wielkiego rodaka i dokonali swojego wyboru życiowego pod wpływem obcowania z nim.

Ciołkowski uważał, że zaczął badać możliwości zastosowania rakiet do lotu w Kosmos już w 1896 roku. "Dążenie do podróży kosmicznych zostało mi zaszczepione przez fantastę Jules Verne'a . On pobudził pracę mózgu w tym kierunku". Pierwsza praca uczonego na ten temat pod tytułem "Badanie przestrzeni światowych za pomocą przyrządów odrzutowych" była opublikowana w 1903 roku i jest uważana za klasyczną w dziedzinie kosmonautyki. Ciołkowski wykazał na drodze matematycznej, że na podstawie zasady odrzutu można osiągnąć prędkość wystarczającą "do pokonania przyciągania Ziemi i Słońca i potem do błądzenia rakiety między gwiazdami....". Pisał: "....proponuję przyrząd odrzutowy, to jest rodzaj rakiety, ale rakiety ogromnej i zbudowanej w specjalny sposób. Myśl nie nowa, ale obliczenia dotyczące jej dają tak nadzwyczajne wyniki, że byłoby niedopuszczalne pominąć je milczeniem".

I znów uczonego prześladują nieszczęścia: umarł redaktor czasopisma i duża część nakładu numeru z pierwszym artykułem o lotach kosmicznych została skonfiskowana przez policję - a to znaczy, że pionierskie idee nie staną się dorobkiem społeczności naukowej. Niewątpliwie w takich chwilach jest skłonny wypowiadać gorzkie słowa: "Ciężko jest pracować w pojedynkę wiele lat w niesprzyjających warunkach i nie widzieć znikąd promyka pomocy i współdziałania... Życie i siły były tracone na trud zdobywania kawałka chleba, na wyższe zaś dążenia zostawało mało czasu i jeszcze mniej energii. Moja praca nauczycielska była i jest opłacana marnie, ale ja, mimo to, ją lubię. Życie przyniosło mi wiele zgryzot, i tylko dusza kipiąca radosnym światem idei pomaga mi je znieść".

Kontynuuje więc badania i w latach 1911-1912 publikuje drugą część wyżej wspomnianej pracy. Jeśli jej pierwsza część w 1903 roku przeszła prawie niezauważona, to ta publikacja już wywołała szeroki rezonans, w szczególności ukazały się liczne artykuły w czasopismach naukowo-technicznych, popularyzujące i rozwijające idee Ciołkowskiego.

Ciołkowski zawsze pozostaje zupełnie niepodobny do nikogo innego. Komu by przyszła do głowy myśl, aby w pierwszym artykule naukowym o dowodzie możliwości lotu w Kosmos umieścić "fantastyczne" rozważania o przebiegu lotu, o wrażeniach człowieka w stanie nieważkości, o wykorzystaniu oranżerii dla oddychania i żywienia? Jurij Gagarin na drugi dzień po swoim historycznym locie w Kosmos powiedział: "Ja po prostu zdumiewam się, jak wiernie mógł przewidzieć nasz wybitny uczony wszystko to, z czym wypadało mi się spotkać, co przyszło mi doświadczyć na sobie samym! Liczne, bardzo liczne, jego hipotezy okazały się absolutnie słuszne. Wczorajszy lot przekonał mnie namacalnie o tym".

Ciołkowski znów powrócił do problemów rakiet kosmicznych po pojawieniu się w 1923 roku książki niemieckiego uczonego Obertha "Rakieta ku planetom" popularyzującej ideę rakiety kosmicznej bez żadnego powoływania się na obliczenia i projekty samego Ciołkowskiego dotyczące przecież tych samych problemów. W rezultacie podstawowe idee tej książki zostały przyjęte jak odkrycie. Nawet w Moskwie odbywały się przy obecności dużego audytorium dyskusje naukowe na temat "lotu do innych światów". W ogóle można mówić o kosmicznym boom'ie - jego echa dobrze są słyszalne w znakomitej powieści Aleksego Tołstoja "Aelita".

Oczywiście sprawa książki Obertha była ciężkim ciosem moralnym dla Ciołkowskiego. I tu w obronie jego pierwszeństwa naukowego wielką rolę odegrał Aleksander Czyżewski - młody kałużanin, przyjaciel i uczeń wielkiego uczonego. Spowodował on powtórne wydanie z przedmową w języku niemieckim jego klasycznych prac o lotach kosmicznych za pomocą rakiet. Wydana w Kałudze broszura była rozesłana pod 400 adresów czołowych uczonych wszystkich krajów świata i niewątpliwie spełniła swoje zadanie przywrócenia sprawiedliwości historycznej. Czas ustawił wszystko na swoich miejscach, i dzisiaj żądny wiedzy czytelnik może znaleźć w Internecie artykuły naukowe z historii kosmonautyki, gdzie imię Ciołkowskiego stoi na pierwszym miejscu na liście trzech pionierów kosmonautyki, obok Obertha i Goddarda. W ciągu setek lat ludzie patrzyli na rakiety prochowe używane w fajerwerkach i iluminacjach, jednakże nikt przed Ciołkowskim nie wpadł na pomysł, aby zastosować ich zasadę działania dla przemieszczania się w kosmosie. Uczony opracował podstawy dynamiki rakiet i kosmonautyki, ukazał najbardziej racjonalne drogi i perspektywy rozwoju techniki rakietowej, pierwszy przemówił o celach żeglowania wśród gwiazd, o przyszłym rozmieszczaniu ludności na planetach Układu Słonecznego. Jest autorem skrzydlatej myśli: "Planeta - kołyska rozumu, ale przecież wiecznie nie można żyć w kołysce". Sam Ciołkowski jasno zdawał sobie sprawę, że praktyczne wykorzystanie jego wyników nie jest bliskie: "Ze wszystkich artykułów o "rakiecie" mimo wszystko widać, że jesteśmy bardzo odlegli z naszymi współczesnymi środkami technicznymi od osiągnięcia wymaganej prędkości". Dopiero pod koniec jego życia zaczynają się eksperymenty z rakietami Obertha i Goddarda, często nieudane lub nieefektywne. Ale Ciołkowski daleki jest od pesymizmu: "Taki jest praktyczny los wszystkich wielkich przedsięwzięć. Wszystkie one są bardzo cenne i nie powinny nikogo trwożyć.... Niemożliwe dzisiaj stanie się możliwym jutro".

Ciołkowski nie lubił bezczynności, jego odpoczynek był po prostu odmianą pracy. "Całe moje życie składało się z rozmyślań, obliczeń, praktycznych prac i doświadczeń". Uczonemu zawsze towarzyszył "warsztat domowy", w którym były wytwarzane modele urządzeń i przyrządów naukowych a także szkolne przyrządy demonstracyjne. Kiedy w 1921 roku przeszedł na emeryturę i przestał wykładać w szkole, to kontynuował intensywną pracę naukową. A w środku dnia robił wielką przerwę "dla odpoczynku", odbywając wielokilometrowe wycieczki rowerowe po okolicach Kaługi.

Ciołkowski był wielkim zapaleńcem i odznaczał się zdumiewającą głębią myślenia i ogromną różnorodnością zainteresowań twórczych. "Ze względu na moją nadzwyczajną żądzę wiedzy jestem encyklopedystą", - mówił sam uczony. Rzeczywiście, zajmował się filozofią, biologią, geologią, pracował nad najbardziej różnorodnymi problemami wszechświata oraz idealnego społeczeństwa ludzkiego. "Interesowałem się najbardziej tym, co mogłoby zatrzymać cierpienia ludzkości, dać jej potęgę, bogactwo, wiedzę i zdrowie". Na krótko przed śmiercią, w 1933 roku Ciołkowski wypowiedział prorocze słowa: "Teraz jestem dokładnie przekonany o tym, że moje marzenie - podróże międzyplanetarne - teoretycznie przeze mnie uzasadnione, przekształci się w rzeczywistość. Pracowałem czterdzieści lat nad silnikiem odrzutowym i myślałem, że wycieczka na Marsa zacznie się dopiero za wieleset lat. Ale terminy zmieniają się. Wierzę, że wielu z was będzie świadkami pierwszej podróży poza atmosferę...".

Państwowy Uniwersytet Pedagogiczny, Kaługa, Rosja

Tłumaczył Jerzy Warczewski (Instytut Fizyki, Uniwersytet Śląski, Katowice)

Książki o Ciołkowskim (w jęz. rosyjskim) wykorzystane w tekście:

[1] M.S. Arłazorow, Ciołkowski, Moskwa, Mołodaja Gwardia, 1963

[2] A.A. Kosmodemianskij, Konstantin Eduardowicz Ciołkowski, Moskwa, Nauka, 1976

[3] K. Ałtajskij, Ciołkowski rasskazywajet...., Moskwa, Detskaja literatura, 1974

[4] A.T. Skripkin, I.S. Koroczencew, Kaługa kosmiczeskaja, Moskwa, Maszinostrojenije, 1977

Autor poniższego artykułu prof. dr hab. Konstantin Georgiewicz Nikiforow jest profesorem Katedry Fizyki Ogólnej Kałużskiego Państwowego Uniwersytetu Pedagogicznego im. K. E. Ciołkowskiego i członkiem Rosyjskiej Akademii Nauk Przyrodniczych. Jest członkiem Rady Naukowej przy Gubernatorze Obwodu Kałużskiego, członkiem Rady Naukowej Uniwersytetu Kałużskiego oraz członkiem Rosyjskiego Towarzystwa Magnetycznego. Główne jego zainteresowania naukowe to: badania własności fizycznych i technologia złożonych półprzewodników z uporządkowaniem magnetycznym, w szczególności o strukturze spinelu. Jest autorem lub współautorem ponad 150 prac naukowych i uczestniczył w ponad 40 konferencjach naukowych. W latach 1999-2000 odbył 6-miesięczny staż naukowy w kierowanym przez prof. dr hab. Jerzego Warczewskiego Zakładzie Fizyki Magnetyków Instytutu Fizyki Uniwersytetu Śląskiego. Przyczynił się do doprowadzenia do podpisania (w styczniu 2000 roku) przez Ich Magnificencje Rektorów Uniwersytetu Śląskiego i Uniwersytetu Kałużskiego Umowy o Współpracy między tymi Uniwersytetami. Prof. Nikiforow otrzymał w roku 2000 srebrny medal im. W. I. Wernadskiego.