Termojądrowa Polska i jeszcze więcej

brainwash

Z cyklu "Time Machine"

Pomijając wątki polityczne można wiele wywnioskować, oczywiście jeżeli komuś będzie się chciało przeczytać. Tekst jest pokaźny zważywszy na specyfikę miejsca.

Cytat:

Sylwester Kaliski (1925 - 1978)
Podsumowanie dorobku naukowego, jaki pozostawił po sobie zmarły w ubiegłym roku profesor Sylwester Kaliski, jest zadaniem niezwykle trudnym, przekraczającym możliwości jednego autora. Trudność polega na tym, że był to uczony o bardzo rozległych i różnorodnych zainteresowaniach, a dzięki swej nadzwyczajnej pracowitości pozostawił po sobie około pół tysiąca prac dotyczących rozmaitych dziedzin nauki. W każdej z nich osiągnął wyniki o nie przemijającej wartości poznawczej i mające poważne znaczenie praktyczne.
Na drogę twórczej działalności naukowej wkroczył bardzo wcześnie. Nie miał jeszcze 24 lat, gdy jako student Wydziału Inżynierii Lądowej i Wodnej Politechniki Gdańskiej przygotowywał swój pierwszy referat na zjazd
naukowy Polskiego Związku Inżynierów i Techników Budownictwa. Zjazd odbył się w Gdańsku, w grudniu 1949 roku, pod hasłem "Zbliżmy naukę do placu budowy". Praca S. Kaliskiego nosiła tytuł "Przypadek nieskończenie długiego pasma płytowego sprężyście utwierdzonego" i została wydana w księdze "Naukowe osiągnięcia mechaniki w walce o postęp w budownictwie". Wbrew bardzo teoretycznie brzmiącemu tytułowi, praca - podobnie zresztą jak znakomita większość wszystkich późniejszych publikacji S. Kaliskiego miała wyraźny aspekt praktyczny. Owo "pasmo płytowe sprężyście utwierdzone" było bowiem modelem statycznym żelbetowego mostu belkowego z płytą jezdni sprężyście utwierdzoną w dźwigarach głównych. A jak pisał autor, ,,oszczędne wymiarowanie wymaga ścisłe¬go ujęcia przebiegu wielkości statycznych".
Praca ta powstała z inspiracji naszego (bo i ja studiowałem w tym czasie na tym samym Wydziale) wychowawcy i nauczyciela, profesora Witolda Nowackiego, obecnie Prezesa Polskiej Akademii Nauk. Zajmował się on sam rozwijaniem teorii płyt sprężystych, a jednocześnie prowadził wykłady z mechaniki budowli i wytrzymałości materiałów.
Nie taję, że sprawia mi wiele zadowolenia fakt, iż pierwsza wzmianka prasowa, jaka ukazała się o Sylwestrze Kaliskim, odnosiła się również do mnie. Felietonista "Dziennika Bałtyckiego" 5 grudnia 1949 r. napisał w "Migawkach ze zjazdu inżynierów i techników" m. in., co następuje: ,,Obok sław na sali obrad znalazły się... przyszłe sławy. Mamy nadzieję, że o inż. Kaczkowskim, Kaliskim i Dąbrowskim, którzy przed tygodniem zaledwie zdobyli dyplomy inżynierów na Politechnice Gdańskiej, napiszemy wkrótce jako o racjonalizatorach i wynalazcach". Prorocze te słowa w odniesieniu do S. Kaliskiego sprawdziły się w stu procentach. Chociaż warto wspomnieć, że spośród siedmiu absolwentów, którzy 30 lat temu przystąpili w pierwszym terminie do egzaminu dyplomowego, aż sześciu (w tym wszyscy wymienieni wyżej) zostało później profesorami wyższych uczelni technicznych. Wystawia to chlubne świadectwo umiejętnościom dydaktyczno-wychowawczym naszych profesorów, którzy własnym przykładem potrafili wzbudzić w nas zapał do twórczej działalności naukowej.
Kończąc omawianie początków wielkiej kariery naukowej Sylwestra Kaliskiego, trzeba przypomnieć i to, że swą działalność dydaktyczną rozpoczął również wcześnie. Gdy był na trzecim roku studiów, prof. Stanisław Błaszkowiak zaproponował mu istniejące podówczas stanowisko młodszego asystenta w katedrze budowy mostów. Stąd i temat pracy dyplomowej S. Kaliskiego dotyczył mostownictwa; chodziło o zaprojektowanie mostu zwodzonego.
W całej działalności naukowej Sylwestra Kaliskiego wyróżnić można kilka okresów, w których zajmował się coraz to inną problematyką, coraz bardziej odległą od zagadnień związanych z inżynierią lądową.
Mniej więcej do toku 1960 podstawowe jego prace dotyczyły zagadnień mechaniki ciał odkształcalnych. Pozostając nadal pod wpływem W. Nowackiego zajmował się zrazu dynamiką i statecznością płyt o nieciągłych warunkach brzegowych. Chodziło tu o takie elementy płytowe, które np. na części jednej z krawędzi są sztywno połączone z innymi elementami konstrukcji, a na pozostałej części - swobodne. Zagadnienia tego typu prowadzą do tzw. równań całkowych typu Fredholma pierwszego lub drugiego rodzaju. W równaniach pierwszego rodzaju niewiadoma funkcja znaj¬duje się pod znakiem całki oznaczonej. Jeżeli prócz tego funkcja ta występuje poza całką, to mamy do czynienia z równaniem drugiego rodzaju, które nadaje się z reguły do rozwiąza&nia metodą kolejnych przybliżeń. Równania pierwszego rodzaju tej możliwości rozwiązania nie dają. Dlatego szczególnie cenna jest tu praca S. Kaliskiego ,,0 metodzie redukcji równań całkowych Fredholma I-go rodzaju do równań II-go rodzaju w problemach brzegowych dynamicznej teorii sprężystości" (Biul. WAT 1961).
Rozprawa doktorska (zwana wówczas kandydacką) Sylwestra Kaliskiego nosiła tytuł „Stateczność udarowa pręta". Obrona jej od¬była się w Wojskowej Akademii Technicznej w 1954 roku. Zjawisko statycznej utraty stateczności jest zapewne znane Czytelnikom z własnych obserwacji. Np. szkolna linijka z przezroczystego tworzywa może przenieść stosunkowo dużą siłę rozciągającą; zerwanie jej nie jest łatwe. Natomiast ta sama linijka pod działaniem niewielkich sił ściskających ulega wygięciu, które nazywamy wyboczeniem (lub utratą stateczności). Podobne zjawisko występuje również wówczas, gdy jeden z końców pręta zostanie z nagła uderzony siłą wzdłużną. Przy dostatecznie dużej sile uderzenia następuje tzw. udarowa utrata stateczności. Rozwiązanie zadania określonego tematem rozprawy wynikało z potrzeb techniki rakietowej. W momencie startu bowiem rakieta, mająca formę smukłego pręta, doznaje od strony dysz uderzenia silą, która nadaje jej odpowiednie przyspieszenie. I chociaż drugi koniec rakiety jest (nie licząc oporów powietrza) niemal wolny od naprężeń, to jednak na skutek występowania sił bezwładności, działających w przeciwnym kierunku niż przyśpieszenie, cały pręt, za jaki można traktować rakietę, jest ściskały. Niebezpieczeństwo wyboczenia jest więc całkiem realne, a określenie wielkości tego niebezpieczeństwa możliwe dzięki analizie teoretycznej przeprowadzonej w rozprawie doktorskiej S. Kaliskiego.
Sylwester Kaliski znalazł następnie szereg rozwiązań podstawowych dotyczących zagadnień brzegowych dynamiki ciał sprężystych i niesprężystych. Temu tematowi była też poświęcona jego dysertacja habilitacyjna z 1957 roku. Wprawdzie rozwiązania te nie znajdują bezpośredniego zastosowania praktycznego, bo dotyczą ciał o tak specyficznym kształcie, jak prostopadłościan lub walec, i o bardzo szczególnym sposobie podparcia, to jednak dzięki tym rozwiązaniom można wysnuć pewne wnioski co do przebiegu zjawisk dynamicznych w innych spotykanych w przy¬rodzie lub technice ciałach.
Dość spora liczba prac S. Kaliskiego była poświęcona przewidywaniu skutków działania podmuchów atomowych na budowle nad- i podziemne. Nie trzeba chyba tłumaczyć, jak kapitalne znaczenie dla obronności kraju mają rozwiązania tych problemów. Nic więc dziwnego, że za te prace w 1958 roku S. Kaliski wraz z zespołem uzyskał nagrodę I stopnia Ministra Obrony Narodowej.
Z techniką lotniczą wiążą się ściśle liczne prace Sylwestra Kaliskiego, dotyczące zachowania się rozmaitych elementów konstrukcyjnych, takich jak pręty, płyty lub powłoki, w strumieniu powietrza opływającego je z prędkością ponaddźwiękową. Elementy te w tych warunkach mogą wpadać w tzw. drgania samowzbudne (flatter). Jest to zjawisko nader niebezpieczne dla konstrukcji lotniczych, ze względu na stosunkowo duże amplitudy i dużą częstość tych drgań, powodujących zmęczenie materiału, a w konsekwencji -jego zniszczenie.
Prace Sylwestra Kaliskiego dotyczące różnych zagadnień dynamiki ciał sprężystych i niesprężystych ukazują się i po roku 1960, ale podstawowe jego zainteresowania są już wtedy inaczej ukierunkowane. Podsumowanie tego pierwszego okresu swej działalności naukowej S. Kaliski zawarł w opracowanym pod jego kierunkiem dziele zbiorowym, w liczącej bez mała 1200 stron monografii pt. "Drgania i fale w ciałach stałych" (PWN Warszawa 1966). Fundamentalne to dzieło jest istną kopalnią wiedzy o metodach rozwiązywania najrozmaitszych problemów dynamiki.
W roku 1959 zaczynają się pojawiać prace S. Kaliskiego świadczące o ewolucji jego zainteresowań, które coraz bardziej zaczynają się skłaniać ku fizyce. Prace te są poświęcone teorii pól połączonych, zwanych inaczej polami sprzężonymi. Najprościej można rzecz wyjaśnić na przykładzie magnesu, który pod wpływem działań mechanicznych zostaje wprawiony w drgania. Jak wiadomo, ruch magnesu powoduje zmiany pola magnetycznego, którym towarzyszy pojawienie się zmiennego pola elektrycznego. Zmienne pole elektryczne z kolei indukuje zmiany pola magnetycznego, które wpływają na ruchy magnesu. Mamy więc do czynienia ze sprzężeniem zjawisk mechanicznych i elektromagnetycznych.
Podobne sprzężenia zachodzą między zjawiskami mechanicznymi i termicznymi. Zmiany temperatury wpływają na odkształcenia ciał stałych, a odkształceniom towarzyszy wydzielanie się ciepła. Jeżeli Czytelnik próbował kiedyś złamać drut lub kawałek blachy przez kilkakrotne jego wygięcie, to zapewne zauważył, że w miejscu wywoływania dużych od¬kształceń metal stał się gorący. Oczywiście, mniejszym odkształceniom towarzyszą odpowiednio mniejsze efekty termiczne.
Z matematycznego punktu widzenia problemy pól połączonych prowadzą do uwikłanych układów równań różniczkowych cząstkowych, których rozwiązanie jest niezwykle trudne i skomplikowane. Rozwiązania te zależą od najrozmaitszych parametrów wyznaczonych eksperymentalnie, a charakteryzujących takie własności materiału, jak jego sprężystość, przewodnictwo cieplne, przewodnictwo elektryczne, magnetyczne itp. Problemy się jeszcze bardziej komplikują, gdy ciało jest anizotropowe, tzn. gdy jego własności sprężyste, termiczne i inne są różne w zależności od kierunku. Do naturalnych ciał anizotropowych należą w szczególności kryształy. Za przykład ciała technicznie anizotropowego, tj. wytworzonego sztucznie, może posłużyć pęk równoległych drutów zatopionych w jakimś tworzywie sztucznym, np. typu pleksiglasu. Jest rzeczą oczywistą, że ów model ciała anizotropowego będzie znacznie lepiej przenosił rozciąganie w kierunku równoległym do drutów aniżeli w kierunku do nich prostopadłym. Podobnie przewodnictwo cieplne i elektryczne w tym kierunku będą lepsze niż w poprzek.
W dziedzinie pól połączonych S. Kaliski zajmuje się w szczególności problemami rozprzestrzeniania się fal mechanicznych (sprężystych i plastycznych) oraz elektromagnetycznych w polu magnetycznym, a także zagadnieniami termomagnetosprężystości. Za zasługi położone dla stworzenia i rozwinięcia teorii pól sprzężonych oraz teorii rozchodzenia się fal wybuchów w ciałach stałych otrzymał w 1964 roku Nagrodę Państwową I stopnia. Prace z zakresu teorii pól połączonych miały charakter czysto teoretyczny, podstawowy, bardzo - zdawałoby się - odległy od potrzeb praktyki. Okazało się jednak niebawem, że wyniki uzyskane w tej teorii mają duże znaczenie praktyczne i znajdują zastosowanie w technice. Teoria rozchodzenia się fal mechaniczno-elektromagnetycznych w piezoelektrykach i ferromagnetykach została wykorzystana w tzw. elektrofononice. W 1964 roku Sylwester Kaliski był jednym z pierwszych uczonych na świecie, który w tej dziedzinie uzyskał bardzo cenne osiągnięcia, zarówno teoretyczne, jak i doświadczalne. Był twórcą zasad ciągłego wzmacniania powierzchniowych fal ultradźwiękowych w piezokwarcu. Obmyślił idealny samowzbudny rezonator piezoelektryczny, czyli tzw. faser. Pod jego kierunkiem przeprowadzono udane próby laboratoryjne urządzenia zbudowanego na podstawie jego pomysłu. Obecnie fasery są stosowane w konstrukcjach radiolokacyjnych, telewizji itp., a służą - najogólniej rzecz ujmując - do kontrolowanego opóźniania sygnałów przy równoczesnym ich wzmocnieniu.
Za odkrycie i skonstruowanie faserów i generatorów oscylacji spontanicznych S. Kaliski otrzymał w 1968 roku nagrodę Ministra Obro¬ny Narodowej I stopnia, a w dwa lata później -zespołową Nagrodę Państwową I stopnia za wybitne osiągnięcia teoretyczne i doświadczalne w dziedzinie elektrofononiki, zwłaszcza za opracowanie wzmacniaczy elektrofononowych ciągłego działania.
Kolejne rozszerzenie zakresu zainteresowań Sylwestra Kaliskiego następuje około 1967 roku. Od tego czasu prowadzi on intensywne prace zmierzające do zrealizowania jednego z najbardziej pasjonujących i zarazem jednego z najszczytniejszych marzeń i celów współczesnej fizyki. Chodzi mianowicie o takie ujarzmienie ogromnej energii wydzielającej się w trakcie syntezy lekkich jąder atomowych, aby służyć ona mogła celom pokojowym, jako niewyczerpane źródło tak potrzebnej ludzkości energii elektrycznej i cieplnej. Niszczyciel¬skie działanie syntezy termojądrowej zostało poznane już wcześniej, w trakcie prób z bombą wodorową. Idee rozwiązań tego problemu i trudności, jakich one przysparzają fizykom i konstruktorom, opisał S. Kaliski w pasjonującej książeczce popularnonaukowej „Laserowa mikrosynteza termojądrowa" (Warszawa, WAT, 1974). Z niej więc zaczerpnąłem wyjaśnienia, które podaję niżej.
Synteza lekkich jąder atomowych może zachodzić tylko przy odpowiednich gęstościach, w temperaturze rzędu stu milionów stopni Celsjusza. Warunki takie panują np. na Słońcu, które, dzięki trwającym tam procesom syntezy termojądrowej, stanowi jedno ogrom&ne źródło energii dla naszego układu planetarnego. Na Ziemi warunki zbliżone do podanych wyżej można uzyskać w zjonizowanym gazie, czyli w tzw. plazmie przy silnych wyładowaniach elektrycznych. Przepływ prądu i towarzyszące mu pole magnetyczne powodują zagęszczenie gorącej plammy w obszarze cienkiego sznura plazmowego" o średnicy rzędu milimetra. Niestety, zjawisko utrzymywania się owego sznura plazmowego trwa zbyt krótko, aby zjonizowany gaz mógł osiągnąć wystarczająco wysoką temperaturę. Dlatego wysiłki uczonych zmierzają do znalezienia sposobów utrzymywania plazmy możliwie długo w stanie skupienia, tak aby zdążyła nastąpić synteza termojądrowa i wytworzenie przy tym energii użytecznej.
Oczywiście, nie ma materiałów, które mogłyby być użyte do budowy naczynia na plazmę mającą temperaturę wielu milionów stopni. Rolę takiego naczynia może natomiast pełnić pole magnetyczne. Potężne współosiowe pola magnetyczne działają w ten sposób, że nie pozwalają cząsteczkom zjonizowanego gazu wydostawać się na zewnątrz niewidzialnych ścianek naczynia, zwanego obrazowo pułapką magnetyczną. Wymaga to jednak zbudowania ogromnych i bardzo kosztownych instalacji, na które mogą sobie pozwolić tylko bogate kraje o wysokim poziomie technologii. Nas po prostu na tak kosztowne urządzenia nie stać.
Dlatego poszukiwania S. Kaliskiego szły w innym kierunku. Zaproponował on zastosowanie laserów do dalszego nagrzania i kompresji plazmy, wstępnie już ściśniętej w polu magnetycznym. Pod jego kierunkiem zbudowano jako jeden z pierwszych na świecie układ złożony z tzw. fokusa i odpowiednio skierowanych laserów dużej mocy. Fokus jest to pomysłowe urządzenie, które ogniskuje plazmę w objętości cylindra o długości 1 cm i średnicy 2 mm. Lasery umożliwiają skupienie ogromnej energii w niezwykle krótkim czasie i małej objętości. Dlatego też ich użycie pozwala na dalsze ogrzanie i skomprymowanie plazmy. Tym sposobem już w 1973 roku uzyskano w Polsce pierwsze efekty mikrosyntezy termojądrowej. Podobne rezultaty w skali laboratoryjnej uzyskano poza Polską tylko w pięciu innych krajach: Francji,USA, ZSRR, RFN i Japonii. W dalszym ciągu jednak bilans energetyczny tych eksperymentów był ujemny; ilość użytej energii potrzebnej do spowodowania mikrosyntezy była większa od ilości energii odzyskanej w wyniku reakcji jądrowej.
Sylwester Kaliski jako pierwszy na świecie wpadł wówczas na pomysł poprzedzenia kompresji laserowej koncentryczną eksplozją materiałów wybuchowych. Pozwoliło to znacznie obniżyć potrzebną energię impulsu laserowego. Prace z tego zakresu przyniosły w 1974 roku S. Kaliskiemu i jego zespołowi Nagrodę Państwową I stopnia.
Wreszcie w roku 1977 Sylwester Kaliski wraz z zespołem swych współpracowników odniósł kolejny sukces. Efekt syntezy termojądrowej uzyskał bez użycia laserów, za pomocą samej tylko profilowanej eksplozji klasycznych materiałów wybuchowych, eksplozji o niezwykle wysokiej zbieżności fal uderzeniowych. Polska metoda okazała się około 1000 razy tańsza od metod laserowych. Jest to więc metoda, która rokuje uzasadnione nadzieje na praktyczne jej wykorzystanie w energetyce termojądrowej. Za to osiągnięcie zespół S. Kaliskiego otrzymał kolejną Nagrodę Państwową I stopnia.
Niestety, tragiczna śmierć wielkiego uczonego i niezwykłego człowieka, jakim bez wątpienia był Sylwester Kaliski, przerwała jego owocną działalność, która przyniosła chwałę polskiej nauce, a z której efektów będą zapewne korzystały przyszłe pokolenia.
Tytaniczną pracą zdobył ogromną wiedzę z różnych dziedzin fizyki i techniki, a dzięki swym genialnym uzdolnieniom potrafił ją wykorzystać do twórczego rozwijania nauki. Skupił wokół siebie licznych uczniów, od których wiele wymagał, ale jednocześnie ich rozwojem naukowym troskliwie się opiekował. Własnym przykładem budził ich entuzjazm do prowadzenia badań teoretycznych i doświadczalnych.
Na szczególne podkreślenie zasługuje fakt, iż jako wybitny teoretyk przywiązywał ogromną wagę do badań eksperymentalnych. Szukał w nich potwierdzenia dla swoich idei i przewidywań. Sam obmyślał aparaturę i czuwał nad jej właściwym zmontowaniem.
Potrafił z niezwykłym zapałem mówić o swoich planach rozwijania określonych dziedzin nauki, a żarliwość jego wypowiedzi i szczerość we wskazywaniu trudności, jakie przyjdzie pokonać na drodze do wytkniętego celu, budziły u słuchaczy, zafascynowanych jego osobowością, pełne zaufanie. Dlatego też cieszył się ogromnym mirem u młodzieży i miał na nią wielki wpływ wychowawczy.
Sylwester Kaliski nie zasklepiał się w pracy naukowej. Miał oczy i uszy otwarte na wszystko, co się wokół niego działo. Wykazał się zdolnościami organizatorsko-administracyjnymi na wszystkich zajmowanych stanowiskach: kierownika katedry, komendanta Wojskowej Akademii Technicznej, dyrektora Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy, redaktora naczelnego kwartalnika PAN ,,Journal of Technical Physics", Ministra Nauki, Szkolnictwa Wyższego i Techniki itd. , członek rzeczywisty Polskiej Akademii Nauk Potrafił pozostawić własny, osobisty ślad na losach naszej Ojczyzny.
Jako postać wybitna, jako człowiek twardy i wymagający miał oczywiście wrogów lub spotykał się z zawiścią ludzi mniejszego formatu. Było jednak znacznie więcej takich, którzy Sylwestra Kaliskiego darzyli zasłużonym szacunkiem, podziwem i sympatią. Dla nas, przyjaciół tego uroczego w życiu prywatnym człowieka, jego nagłe odejście było bardzo bolesne.

Źródło: Młody technik ( Bardzo stary technik) Prof. dr hab. Zbigniew Kączkowski

_________________
Kto wyrządził rasie ludzkiej tak wiele złego ? Inimicus homo hoc fecti - " nieprzyjaciel człowieka to uczynił "