"Boszorkányos könyvek" és "mágusok"
Adalékok a magyar kísérletifizika-oktatás történetéhez

Fogarasi Annamária
Bethlen Gábor Kollégium, Nagyenyed, Románia


Amikor először látogattam a Bethlen Dokumentációs Könyvtárba, ahol a több mint 72 000 kötetből álló gyűjteményt őrzik, akkor figyeltem fel egy XVIII. századi, különleges ábrákkal díszített kéziratra. Ez a különös könyv a Figuren Physic Experimenten volt, amit ma kísérletifizika-tankönyvnek neveznénk.


 

XVII-XVIII. századi híres fizikusok és műveik

A XVII. században élt nagy kísérletező, Galileo Galilei a Discorsi (1633) című munkájában a szabadesésről, a hajítás parabolájáról is értekezik, és lejtős kísérleteket is bemutat. Galilei e mechanikájával foglalkozó művében találkozunk először a kísérletnek és körülményeinek részletes leírásával. Elfogadott az a vélemény, hogy az elméletnek és a kísérletnek a tudományos vizsgálatokhoz nélkülözhetetlen összjátéka éppen a Galilei által megadott módszerekben a legeredményesebb. "A fizika tudományát új ismeretelméleti alapokra helyezte - állapítja meg az Új Magyar Lexikon -, amennyiben a megismerés legfőbb forrásává a tapasztalatot, a kísérletet tette, szemben azon évszázados, megkövült gyakorlattal, amely a természet jelenségeit elvont teológiai spekulációval igyekezett levezetni...". Galileit Descartes követi, aki tisztázta a gravitáció fogalmát: "... ahogy egy óramester látván egy órát, amelyet nem ő készített, rendszerint meg tudja ítélni azon alkatrészek alapján, amelyeket lát, azokat is, amelyeket nem lát, éppúgy vizsgálva a természetes tárgyak hatásait és érzékelhető részleteit, megkísérelem megismerni azt is, hogy milyennek kell lenni azon részeknek, amelyek közvetlenül nem érzékelhetők." Huygens, a XVII. századi tudós a hullámelmélet területén alkotott maradandót. E század legkiemelkedőbb fizikusa Newton, aki bebizonyította, hogy a mozgás létrehozására ugyanakkora erőre van szükség, mint a megszüntetésére. Tanulmányozta a centripetális erőt, a gravitációs vonzást, megfogalmazta a színelméletet, felfedezte a mozgástörvényeket. Később Leonhard Euler, svájci tudós átdolgozta a Newton által felfedezett mechanika törvényeit. A fizika különböző területeinek más kiemelkedő tudósai: Lagrange (mechanika), D’Alembert (mechanika), Fresnel (fénytan), Fourier (hőtan), Laplace (mechanika), Hamilton (mechanika), Jacobi (mechanika), Coulomb (mechanika és elektromosságtan), Ampere (mágnesesség, elektromosságtan), James Watt (hőtan).

Lagrange munkásságával és mechanikájával az oktatásban ma csak az elméleti mechanikát tárgyaló egyetemi tankönyvekben találkozhatunk. Laplace, Hamilton, Jacobi munkájának részletező leírása már a szakkönyvekben is csak apró betűs szedéssel található meg. Ezzel a fizika és annak fejezete, a mechanika, a geometriához hasonlóan, mintatudománnyá vált. Az 1791-ben született Faraday-t is meg kell említenünk, hiszen korának egyik legnagyobb kísérletező tudósa volt, vele bontakozott ki első teljessége felé az elektrodinamika.

A fizikatanítás a XVII.
és XVIII. századi Magyarországon

A XVII. században Magyarországon alig találunk említést a híres fizikusok munkásságáról. Ebben a korszakban Magyarországon kizárólag a pedagógusok, néha az orvosok foglalkoztak a természettudományokkal, ezért az iskolák és a természettudósok munkája szorosan összekapcsolódott. A fizikát is oktató korabeli pedagógusok közül kiemelkedőt alkotott Apáczai Csere János, az első magyar enciklopédia szerzője, első karteziánus tudósunk, a magyar nyelvű tudományosság úttörője, valamint Pósaházi János, Bayer János, SzilágyiTönkő Márton, Pázmány Péter és Szentiványi Márton. Abban a korszakban a fizikát csak a főiskolákon, a filozófián belül tanították. Híres főiskolák működtek Debrecenben, Eperjesen, Gyulafehérvárott és Sárospatakon. Tolnai János sárospataki tanár "... a nagy Keckermann-nak, Alstediusnak és más peripatetikusoknak a fizikáját kevésre becsülte, csupán hiábavalóságnak és hazugságnak tartotta...", ezért iskolája régi tankönyveit új kézikönyvekkel helyettesítette. A ránk maradt adatokból nem derül ki, hogy milyen könyveket hozott be, lehet azonban, hogy a később igen elterjedt Sperling-féle fizikát (1639) vagy Sennert Philosophia naturalisát (1616). A XVII. században a fizika oktatásához nemcsak a megfelelő eszközök hiányoztak, hanem a szükséges légkör is. A későbbi fizikaoktatásról csak annyit tudunk, hogy külön tantárgyként elsőként 1675-ben Cseles Márton, majd 1677-ben Meleghy Ferenc tanított fizikát a nagyszombati egyetemen, de azt nem tudhatjuk, hogy pontosan mit. Két, 1715-ből fennmaradt matematikai vizsgakérdés rávilágít arra, hogy körülbelül mit taníthattak abban az időben fizikából: 1. "Miképpen lehet a hang terjedéséből megmérni a hely távolságát?" 2. "Arkhimédész földön kívüli pontjából mily erővel lehetne Magyarországot kimozdítani?" A kolozsvári Református Kollégium egykori könyvtárában található több mint száz, a XVIII. századból származó fizikai tárgyú kézirat nem tartalmaz újat Arisztotelész könyveihez viszonyítva. Ezek a kéziratok tanárok és diákok fizikai előadásokról készített jegyzetei.

A kevés rendelkezésre álló adatból egyes szakértők megállapították, hogy a kísérleti fizika oktatása a XVII. században Európa-szerte ismeretlen volt, így Magyarországon is. Nem léteztek a kísérletezéshez szükséges szemléltetőanyagok. Ezt a tényt igazolják BethlenMiklós gróf megállapításai is: "De nagy baja volt a szegény Apáczainak az is, hogy mathematicum instrumentumokra szert nem tehettünk, két globust ugyan szépet vőn a nagyatyám én számomra, melyek még ma is megvagynak, abból a geographia és astronomiában is bébényalintata engem Apáczai." Szilágyi Tönkő Márton Philosophia című művében (1678), amely túlnyomórészt fizikát tartalmazott, a mágneses jelenségek tárgyalása során így panaszkodik: "Mi ezeket a tulajdonságokat tehát külön nem szemlélhettük, kivált azért, mert azok hitelét és szemléletét nyújtó módokban a mi nemzedékünkben mind az idők mostohasága, mind az emberek nemtörődése miatt (ó idők! ó erkölcsök!) sajnálatosan szűkölködünk." Debrecenben találjuk az első magyarországi, részben ma is meglevő, legrégibb kísérleti eszközöket, amelyeket egy 1703-ban készült leltár így ír le: "vassal fegyverzett mágnes, 2 éggömb, egy földgömb, pénzek mérésére szolgáló mérleg." A szakirodalom szerint a kísérletezés első fennmaradt említésével Sárospatakon találkozunk, ahol Simándi István az 1708-1709-es tanévben valódi kísérleti fizikát kezdett tanítani. Külföldi tanulmányai befejezése után 57 darab fizikai eszközt hozott Németalföldről. Ezek közt találjuk a "horodictum meridionale"-t, a pontos idő meghatározására szolgáló eszközt, az univerzális termométert, a pirométert és a "laterna magica"-t. M. Zemplén Jolán szerint ő volt a kísérleti fizika kezdeményezője Magyarországon. Munkásságával tíz évvel megelőzte a hollandokat, akik csak 1720 körül tartották az első kísérletifizika-előadásokat. Sírfelirata is bizonyítja, hogy kortársai nagyra becsülték munkásságát: "Természet dolgainak volt ő nagyhírű tanára, / Nincs sok ilyen férfi széles e föld kerekén."

Ötven év múlva Hatvani Istvánról dörzsölési elektromos gépe miatt azt beszélték, hogy az ördöggel cimborál. Arany János így örökíti meg: "Fából csinált rezes nagy bálvány / Üvegtányérral, mint a malomkő, / S ha hozzáérsz, megüt a mennykő". Kéry Borgia Ferenc leghíresebb szakkönyvében, a De motu corporumban (A testek mozgásáról c. művében) elsőként foglalkozik a mozgásmennyiségekkel. Ebben a korszakban fizikakönyveket írt Ádányi András 1755-ben, majd Jazlinszky András 1756-ban. Makó Pál, kora egyik legismertebb fizikusa és matematikusa első művében (Compendiaria physicae institutio) ezt írta: Newton emberemlékezet óta a legtökéletesebb általános fizikát hagyta ránk. 1770-ben a fizika tananyagának tematikája megváltozott, kikerült a filozófia hatalma alól, és az előadások során a hangsúlyt a kísérletezésre helyezték. Így egy új korszak kezdődött a fizikaoktatás történetében. A kísérletifizika-oktatás első képviselői közül megemlíthetjük Horváth K. Jánost és Kempelen Farkast.

Bár Magyarországon csak a XVIII. században kezdett kialakulni a kísérleti fizika, mégis voltak olyan fizikusok, akiknek könyvei hozzájárultak e tudományág fejlesztéséhez.

XVII. és XVIII. századi
nagyenyedi fizikusok és műveik

A Bethlen Kollégium első, természettudományt tanító professzora Johann HeinrichAlsted volt, aki 1629-ben kezdte meg a főiskola szervezését. Encyclopaediájában az arisztotelészi fizika tanait ismertette. Őt Johann Heinrich Bisterfeld követte, aki a XVII. század közepén már kísérleti fizikát tanított. Zemplén Jolán szerint csak legenda az, hogy Bisterfeld kísérletezett. Ezt a következőkkel cáfolnám:

- Benkő Ferenc nagyenyedi professzor az 1796-ban írt Parnassusi időtöltés VII. kötetében felsorolja a kollégiumi tanárokat. Ott Bisterfeld mágusként szerepel, a 24. paragrafusban pedig a következőt olvashatjuk: "... a Bisterfeld Prof. lakatos Boszorkányos könyve,..."

- Szilády Zoltán, a Bethlen Kollégium nagy hírű professzora szerint Bisterfeldnek éppen kísérletei miatt volt ördöngös híre: "... annak ördöngös híre és könyve nem jelenthetett egyebet, mint experimentális fizikatanítást, vagy mágiát, ahogy akkor mondták."

- Ezt az állítást Gábos Zoltán, a kolozsvári egyetem nyugalmazott professzora is alátámasztja: "Bisterfeld »vallásos« köntösben a természettudományok jelentőségét tudatosította. Amikor óráin kísérleteket mutatott be, Gyulafehérváron a baconi empirizmust képviselte, amellyel oxfordi tartózkodása idejében ismerkedett meg."

A kísérletezésnek később is fontos szerepe volt. Amikor Benkő Ferenc az enyedi ritkaságokat mutatja be, valamint a korabeli kollégium kísérleti eszközökben gazdag leltárát, a következőket írja: "Vagynak a ’Kollégiumnak ezen kivül sok szép és drága Physicum Instrumentumai, mellyek a Physices Professornál állanak, u.m. a’Mathésis, Mechánika és Physikára tartozó Eszközöknek Kollektzioja, mellyeknek mostani Gondviselöje a’ maga Professoralis Házánál II. Kováts Jósef Math. És Phys. Professor."

Tehát a Bethlen Kollégiumban már a XVII. század elején nagy szerepe volt a kísérletnek a fizika tanításában. Ezt a hagyományt folytatták a XVII. és XIX. századi professzorok is!

Bisterfeld utóda, a Magyarország-szerte híres Apáczai Csere János a Magyar Encyclopaedia megalkotója volt. Apáczai csak rövid ideig, 1653 és 1656 között tanított fizikát. A kollégiumban a XVIII. században PápaiPáriz Ferenc rektorprofesszor nemcsak görögöt és históriát tanított 1680-tól 1716-ig, hanem fizikát is. Diákjai szerint elhanyagolta a kísérletezést. Őt azonban nem a fizika oktatása tette híressé, hanem az első magyar nyelvű orvosi könyve (Pax Corporis, 1690) és latin-magyar szótára (Dictionarun Latino-Hungaricum).

A kísérleti fizika másik nagy művelője M. Vásárhelyi Tőke István volt, aki 1725 és 1768 között filozófiát, matematikát és fizikát tanított Nagyenyeden. Ő írta az első erdélyi kísérletifizika-tankönyvet 1736-ban. A könyvből két példány található a Bethlen Könyvtárban, mely teljes egészében latin nyelvű: A végén található hat képes melléklet is sejteti, milyen érdekes kísérleteket végeztek akkoriban. A bevezetőben a szerző hangsúlyozza, hogy kollégiumi tankönyvnek szánta a tanulók számára, hogy "a jó agy foglalkozzon vele". A tankönyvvel az elmélet, a kísérlet, a dogmatika, a tapasztalat és a filozófia közötti kapcsolatot kívánta megteremteni. A szerző a bevezetőben írja, hogy "semmi sem áldottabb, mint a tudás, semmi sem szentebb, mint a tanítás, semmi sem hoz tartósabb boldogságot, mint a tanulás." A bevezetőben vallja: "Ne felejtsd el, hogy nekem az volt a feladatom, hogy a kísérletezés módszere tekintetében e tájon megtörjem a jeget". A kísérletekhez szükséges eszközöket a szerző rajzolta és tanítványa, Borsai Pál metszette rézbe. Több mint száz kísérletet mutat be, amelyek fejezetekbe sorolhatók: szilárd testek mechanikája, folyadékok és gázok mechanikája, hangtan, hőtan, elektromosság, mágnesesség, fénytan és csillagászattan. Ezeken kívül a könyv filozófiát, biológiát és anatómiát (az emberi test szerkezete, az agy, a belső és külső érzékszervek) is tartalmaz. M. Vásárhelyi Tőke István a newtoni mechanika alapján tanított és használta az erő fogalmát. Ő alkalmazta Erdélyben elsőként a légszivattyút. Nagy fontosságot tulajdonított a elmélet és a kísérlet kapcsolatának. Tankönyvéből következtethetünk arra, hogy a kollégium szertára abban az időben nagyon gazdag lehetett. Tőke István nyugdíjba vonulása után katedráját I. Kováts József foglalja el, majd II. Kováts József, aki 1795 és 1835 között tanított és a XVIII. század utolsó fizikusa volt a kollégiumban.

Figuren Physic Experimenten,
a kísérletifizika-könyv
a Bethlen Könyvtárban

A könyv, a Figuren Physic Experimenten, amelyet 1770-ben latin és német nyelven írtak, egyedi Erdélyben, több mint 3000 kísérletet, illetve tanulmányt tartalmaz. A kézirat bevezető oldalának német nyelvű szövege tájékoztat a könyv tartalmáról. Az oldal alján olvasható a következő kézírásos dedikáció: "Don Christiano Marquiso a prágai Szűz Mária Dóm kinevezett papja részére Isten gondviseléséből kezdtem [olvashatatlan szó] és illusztrálni." A szerző nevére nem lehet következtetni. A könyv első üres lapján Szilády Zoltán neve olvasható, mellette az 1892-es évszám. Valószínű, hogy Szilády Zoltán a könyv utolsó tulajdonosa volt. Ez ugyan csak feltételezés, mivel a kézirat sorsáról, kollégiumba való kerüléséről semmit sem tudunk. A cifrázott betűkkel írt bevezetőből megtudjuk, hogy a mű a fizikával (optika, elektromosság, mechanika, hidraulika, hidrosztatika), matematikával, asztronómiával, földrajzzal, kémiával és építészettel kapcsolatos ábrákat és kísérleteket tartalmaz. Szerzője művét a legegyszerűbb eszközök bemutatásával kezdi, a végén pedig bonyolult gépeket mutat be, amelyek az akkori fejlett tudomány eredményei: mint például a mikroszkóp őse, az elektromos gép, a teleszkóp, a pneumatikus gép és a különféle fegyverek. A fizikai kísérleteknek szánt fejezet több részre oszlik. Az optika fejezet a fény terjedését, a fénytörést ismerteti, optikai eszközöket mutat be és ezzel kapcsolatosan különböző kísérleteket. A mozgástan fejezetben pedig az egyenes vonalú egyenletes mozgást, a görbe vonalú mozgást és az egyenletesen változó mozgást tárgyalja sok kísérlet segítségével. A kémiának szánt fejezetben olyan kémiai eljárásokat ír le, mint például a desztillálás. A biológiának és anatómiának két külön fejezetet szánt a szerző. A biológiai részben bemutatja az élőlényeket a legkezdetlegesebbtől, az egysejtűtől a legmagasabb rendűig, az emberig. Evolúciós sorrendben tárgyalja az élőlényeket, például az egysejtűeket, a vízi növényeket, a puhatestűeket, az emlősöket stb. Az anatómia fejezetben fejlettségi sorrendben következnek a szövetek, a szervek, a szervrendszerek (idegrendszer, csontrendszer, izomrendszer). A matematikához fűződő rész bemutatásakor a szerző mértani alakzatokat, térmértani, síkmértani ábrákat, trigonometriai összefüggéseket szemléltet. A továbbiakban a Hold keringését és fázisait illusztrálja, valamint a földgömböt és a világtérképet. Az akkori építészeti stílusok is jelen vannak: a barokk, a román, a gótikus stílus. A fejezetek elején az illető fejezethez fűződő kísérleteket szemléltet, melléjük a rajzokhoz illő magyarázatot fűz latinul vagy németül, a rajzok után pedig a fejezethez tartozó magyarázat következik, az adott részhez illő általános tudnivalókkal együtt.

A továbbiakban csak a mechanikai kísérletek közül válogatok. Ebben a részben különböző mozgástípusokat mutat be (egyenes vonalú egyenletes mozgás, egyenletesen változó mozgás) és az egyszerű gépek (lejtő, csiga, csigarendszerek, emelők) működését és alkalmazásait. Az első lejtős kísérletben valószínűleg azt bizonyítják, hogy a gördülő súrlódásnál fellépő erő kisebb, mint a csúszó súrlódás esetében. A következő lejtős kísérlet ma is szerepel a kollégiumban bemutatott kísérletek között. Látszólag "felfelé" gurul a test a lejtőn, de ha jól megfigyeljük, észrevesszük, hogy súlypontja mozgás közben lejjebb kerül. Egy másik lejtős kísérlettel ismét a csúszó, illetve a gördülő súrlódást tanulmányozták. A lejtőn való mozgást Galilei is tanulmányozta és észrevételei, leírásai hasonlítanak a kísérleti könyvben szereplő jegyzetekhez. Az egyik kísérlethez társíthatunk egy, Galilei Discorsi című munkájából vett idézetet: "egy körülbelül tíz méter hosszú, fél méter széles és három hüvelyk vastag deszka keskenyebbik oldalára egy hornyot vájtunk, egy hüvelyknél kissé szélesebbet. [...] nagyon simára készítettük [...] és benne egy nagyon kemény, kerek és sima fémgolyót engedtünk gurulni. Miután az említett lejtőt ferdén elhelyeztük, miközben az egyik végét két-három méterrel a vízszintes fölé emeltük, legurultattuk a golyót a horonyban." E kísérlet jelentősége az, hogy a lejtőn való mozgás gyorsuló ugyan, mint a szabadesés, azonban a gyorsulás nagysága jelentősen csökkenthető. A stabil egyensúly kimutatására az egyik kísérletben három golyóból álló rendszert használnak, ami egyensúlyban van egy tűn, ha az alátámasztási pont egybeesik a súlyponttal. Ugyanezt két golyóból álló rendszer segítségével is bizonyítják. Az egyensúlyt tanulmányozó kísérletek között van egy olyan is, amely egy cirkuszi artistát modellez. Amennyiben a súlypont az alátámasztási pont alatt van, a test stabil egyensúlyban található, és az "artista" szerencsésen legördül a dróton. Az emelőket is ábrázolják. Munka közben az emelők esetén a forgási pont az emelő két vége közt, illetve az egyik végén van. A köszörű meghajtásánál az emelőként működő pedál által kifejtett erőnyomaték elindítja a korongot, és ennek tehetetlensége révén a mozgás fenntartható. Az erőnyomaték alkalmazása máshol is megtalálható, például a vonalzó nem fordul el és a széken marad, ha a széken található rész végére egy mérlegsúlyt helyezünk. E test súlyának nyomatéka nagyobb, mint a vonalzó szabad végére ható erőnyomaték. A gördülő súrlódás előnye, annak ellenére, hogy nagy súlyt tettek a kis kocsira, ha ráfújnak, elindul. A csigarendszereket erőmegtakarításra használták. A lejtő, a görgők és a csigarendszer segítségével könnyen elmozdítható egy nehéz csónak. Ebben a fejezetben erőmérőket (dinamométereket) is bemutatnak, amelyek alakja szokatlanul modern.


A különleges értékű Figuren PhysicExperimenten megérdemelné, hogy szakemberek alaposan tanulmányozzák és közkinccsé tegyék.
 

Az egyetemes magyar fizikaoktatás fejlődéséhez nagymértékben hozzájárultak a nagyenyedi kollégium tudós professzorai. Igazat kell adnunk Szilády Zoltán egykori professzornak, aki szerint a XVII-XVIII. századi erdélyi tudósok mintegy kétharmada a nagyenyedi kollégium tanára vagy tanítványa volt. Rájuk gondolhatott ÁprilyLajos, amikor a következő sorokat írta: "Hol a sötétség tenger-árja ellen/ragyogó gátat épített a szellem."

Az írás szerzője Diákpályázatunkon
a Természettudományos múltunk felkutatása kategóriában II. díjat kapott.

Irodalom

A Bethlen Gábor Kollégium Évkönyve 1993-1994
A Bethlen Gábor Kollégium Évkönyve, Nagyenyed-Kolozsvár-Budapest, 1995
studii şi cercetări de Bibliologia - Biblioteca Academiei R. P. R., vol I, 1955
Figuren Physic Experimenten, 1770 (Prága?)
Új Magyar Lexikon, Budapest, 1962
Áprily Lajos összes versei és drámái, Szépirodalmi Könyvkiadó, Budapest
Arany János összes költeményei, I. kötet, Magyar Helikon Kiadó, 1967
Benkő Ferenc: Parnassusi időtöltés, VII. darab, 1796
Bernal, J. D.: A fizika fejlődése Einsteinig, Gondolat Kiadó/Kossuth Kiadó, 1977
Gábos Zoltán: Az erdélyi fizikusok hozzájárulása a magyar tudományhoz, Fizikai Szemle, 2000/4.
Györfi Dénes: Nagyenyed és a Kollégium, Philobiblion sorozat, Kolozsvár, 1997
M. Zemplén Jolán: A magyarországi fizika története 1711-ig, Akadémiai Kiadó, Budapest, 1961
M. Vásárhelyi Tőke István: Institutiones philosophiae naturalis dogmatico-experimentalis..., Szeben, 1736
Németh László: Történelmi drámák, Polis Kiadó, Kolozsvár, 1997
Simonyi Károly: A fizika kultúrtörténete, Gondolat Kiadó, Budapest, 1978
Szilády Zoltán: Erdély és a magyar tudományosság, Történeti Erdély, Budapest, 1936
www.kfki.hu/chemonet/hun/olvaso/histchem/legenda/egyetem/nagyszombat.html
 


Természet Világa, 135. évfolyam, 4. szám, 2004. április
http://www.chemonet.hu/TermVil/ 
http://www.kfki.hu/chemonet/TermVil/