Великите европейци - Андерс Целзиус - Целзий

Знаете ли, че водата завира при нула градуса, а замръзва при сто? Всъщност знаете точно обратното, само че то не е вярно. Поне не е вярно според оригиналната сто-градусова температурна скала, предложена през 1742 година от великия шведски астроном, математик и физик Андерс Целзиус, познат ни като Целзий.

Ето ви звук от онова, което се случва в една от онези модерни кани, дето сутрин ни стоплят душата. Но, както казах, според Целзий температурата в нея би трябвало не да се вдига от нула до сто по-бързо от спидометъра на някое Ферари, а да спада от сто към нула, за да си направим обикновен топъл чай. Целзий всъщност стига до идеята за своята температурна скала и съответния термометър, покрай метеорологичните си наблюдения. Той публикува статия със заглавие „Наблюдение на два постоянни градуса на термометъра” и в нея отбелязва две много важни, напълно научно коректни и от днешна гледна точка неща – температурата за замръзване на водата не се влияе от географската ширина и атмосферното налягане, докато за нейното завиране промяната на тези условия дава разлики. Затова и поставя условието, че кипене при нула градуса означава процес, който се извършва при налягане от 1 атмосфера. 

Скалата и термометърът на Целзий са приети от Кралското научно общество в родния му град Упсала, но година след смъртта му друг шведски учен, прочутият Карл Линей, обръща тази скала за по-голямо удобство при реализация на редица практически научни цели. Така тя добива днешния си вид и влиза в масово производство. Учените бързо свикват с нея, използват я като официална и повечето държави по света, в момента изключение правят само САЩ и Ямайка. В продължение на три века обаче хората са наричали изобретението просто Шведския термометър или Шведската скала. Едва през 1948 година деветата генерална конференция по мерки и теглилки в Париж я преименува на „скала Целзий”. През 54-та пък е възприет вече по-точния съвременен подход и оттогава, вместо с точката на замръзване и точката на кипене на водата, „градус Целзий” се определя като 1/273,16 част от температурната разлика между тройната точка на водата и абсолютната нула. Но не ме карайте да ви обяснявам също какво е тройната точка на водата, да не прекаляваме неподготвени с науката, защото утре ще имаме мускулна треска на мозъка.

Андерс Целзиус е роден през 1701-ва година край шведския град Упсала в имението Hogen, което значи „купчина”, „могила”. Това е на шведски, а на латински celsus също означава „височина”, „могила”. С други думи, фамилията Целзиус или Целзий идва от поколения назад и, както е обичайно по онова време за хората от по-издигнатите родове навсякъде из Европа, всъщност е латинизиран вариант на името на семейния чифлик. Тогава латинският все още не е изместен от френския като общ европейски език, което се случва малко по-късно през същия този ХVІІІ век. На всичкото отгоре семейството на Целзий е силно свързано с науката, за която латинският безспорно е задължителен атрибут. Неговият баща Нилс е професор по астрономия, преди това в университета в Упсала преподават и двамата му дядовци - Магнус, е известен математик, а Андерс също е астроном. 

Както се казва, още от детството си Андерс Целзий младши има астролабии за играчки и учи математически формули заедно с буквите от азбуката. Въпреки това обаче на 17 той всъщност записва първо юридически науки в университета в Упсала, но после сменя факултета и се захваща с астрономията. Въпреки сериозните пробиви, направени вече от Галилей и някои други изследователи на небето, в началото на ХVІІІ век астрономите продължават в някаква степен да бъдат считани за „звездобройци” или дори „астролози”, тоест, в тяхното изследователско поле влиза не само наблюдението на небесните тела, но и търсене на пряката им връзката със земните събития. Те трябва да отговорят дали и как звездите и техните движения влияят на климата, на приливите и отливите, каква е връзката им с избухването на войните или подписването на мир, дори – определят ли и по какъв начин звездите дали даден човек ще умре млад или ще доживее дълбока старост. Някои от тези теми съдържат истински научен заряд, други са чисто спекулативни. Но всъщност това е обяснението за голямата житейска и научна активност в най-различни, на пръв поглед несвързани пряко с астрономията, сфери, активност, която Андерс Целзий поддържа през целия си кратък, но изпълнен с научни приключения живот.

От най-популярния портрет на Андерс Целзий ни гледат очите на един изключително фин човек с аристократични черти, слаб, с характерната за епохата бяла перука, с дълъг любопитен нос, способен очевидно да се навре навсякъде и изражение, което казва, че често го прави. В университета в Упсала, което е най-старото и много престижно висше училище в Швеция, курсът по астрономия включва още метеорология и геология, така че разбираемо е, че Целзий учи сравнително дълго. Междувременно той прави редица експерименти, първоначално под прякото ръководство на баща си, който обаче умира, когато Андерс е на 23, а след това сам поема щафетата. Когато е на 29, Целзий издава първия си научен труд – „Нов метод за определяне на разстоянието от Земята до Слънцето”. 

Това се превръща в един от трите негови най-големи приноси за науката, защото книгата включва разработка на идеята за пряката връзка между Северното сияние и промяната в магнитното поле на Земята. С изследване на Северното сияние и ефектите от него Андерс Целзий се занимава още от 15-годишен и има натрупан много емпиричен материал. Това изследване му носи професорската титла и преподавателско място в родния университет. Водеща идея за него по това време става създаването в Упсала на истинска, сериозна астрономическа обсерватория, окомплектована с най-модерните телескопи и други прибори. Такива липсват в Швеция, затова той се отправя на дълга „творческа командировка” из Европа с цел не само да види, но и да купи. 

Междувременно обаче Целзий и пряко участва в научния живот на континента – в Германия издават негова книга, в Париж се застъпва пред научната общност измерването на дъгата на меридиана за определяне формата на Земята да се извърши в Лапландия, а през 1936 година участва и в експедицията, организирана от Френската академия на науките с тази цел.  

За да се изчислят точните размери и да се определи истинската форма на земното кълбо, учените трябва да измерят дължината на астрономическия меридиан в един градус от земната повърхност на екватора и на някой от полюсите. Да се стигне до полюса обаче по онова време е задача твърде непосилна, затова Целзий предлага изследването да се извърши в Лапландия, най-северната точка на Швеция, като после се направят и необходимите математически корекции. Той самият се включва в експедицията, ръководена от френския математик Пиар Мопертю, правят се съответни измервания, които се сравняват с тези, извършени по същото време от аналогична експедиция в земите на днешен Еквадор и така се доказва предположението на Нютон, че Земята всъщност не  е кълбо, а овоид, че е сплескана на полюсите. 

Успехът на експедицията е голям, Андерс Целзий получава своя дял от славата и издава книгата „Наблюдения върху определянето на формата на Земята”. Респектиран е не само научният свят, но и шведските власти, които отварят по-широко кесията за неговата нова астрономическа обсерватория и през 1841 година тя е открита. В нея Целзий веднага започва серия от наблюдения, при които да опише и категоризира яркостта на някои звезди. Това се смята за първи опит да бъде измерен интензитета на звездната светлина с нещо повече от обикновеното човешко око. Въпреки вече недоброто си здраве, Андерс Целзий извършва наблюдения на слънчеви затъмнения и различни астрономически обекти, а също публикува каталог за яркостта на над 300 звезди, като използва своя собствена фотометрична система. Междувременно, само две години преди смъртта си, той публикува и идеята за прочутата температурна скала.

Андерс Целзий е роден в лутеранската вяра и с типичното за протестантите усърдие като учен цял живот изследва великото божие творение. Казват за него също, че е истински математически магьосник. Въпреки многото текстове, които прерових обаче, никъде не намерих сведения за личния му живот, за любовта и другите приключения на духа в него, извън любовта и приключенията, свързани с науката. Може пък наистина да не му е стигнало времето за това. Целзий умира едва на 42 години от много тежка форма на туберкулоза, която засяга не само белите дробове, но също костите и други части на тялото. Погребан е като истински викинг, редом до своя дядо, Магнус Целзиус, в църквата на Гамла Упсала, на пет километра от града Упсала. Гамла е село, известно от древността като шведски религиозен център, за който се смята, че е бил една от резиденциите на бог Один.