Wielka trójka – czyli słynni polscy matematycy

M.
14.03.2022
Przewidywany czas: 6 min

O polskich naukowcach nadal wiemy niewiele, a z pewnością mniej niż na to zasługują. A zasługują na pewno na to, by przynajmniej znać ich nazwiska i to, czego dokonali. Dzisiaj o trójce wybitnych polskich matematyków, którzy są jednymi z bohaterów książki „Akademia Superbohaterów” wydanej przez Fundację Nauka. To Lubię.

Marian Rejewski – konstruktor „bomby” obliczeniowej

Rejewski to przykład na to, że nawet podczas konfliktu zbrojnego można uratować miliony osób nie chwyciwszy nawet za broń. W jaki sposób było to możliwe? Jego bronią była matematyka i zdolność łamania szyfrów. Można śmiało przypuszczać, że dzięki jego pracy wojna trwała o kilka lat krócej.

Jak do tego doszło? Na kilka lat przed rozpoczęciem II wojny światowej polskie wojsko zorganizowało dla studentów matematyki tajny kurs kryptologii. Jednym z nich był Rejewski, który wyraźnie wybijał się na tle innych. Miał ogromną wiedzę i był niezwykle inteligentny.

Po ukończeniu studiów, Rejewski znalazł pracę w Biurze Szyfrów Sztabu Głównego Wojska Polskiego. Nie było to jednak jego jedyne zajęcie. Wraz ze swoimi kolegami schodzili w wolnym czasie do podziemi Komendy Miasta, do tzw. czarnego gabinetu, w którym mieli możliwość o dowolnej porze pracować nad szyframi.

Enigma – największy z przeciwników

Dwa lata później wojsko zamknęło tę jednostkę, ale Rejewski, jako jeden z najzdolniejszych, zdobył szansę na pracę w warszawskim Biurze Szyfrów. To właśnie tam, wraz ze współpracownikami, musiał zmierzyć się z największym przeciwnikiem – Enigmą (z greckiego: zagadka). Enigma – czyli słynna niemiecka przenośna elektromechaniczna maszyna szyfrująca została stworzona na rynek cywilny jako maszyna do szyfrowania korespondencji biznesowej. Bardzo szybko jednak zaanektowała ją sobie armia niemiecka, która wprowadziła do maszyny nieco ulepszeń.

Wyścig z czasem

Jak często bywa przy łamaniu nowych szyfrów, zaczęto od znalezienia w wiadomościach czegoś charakterystycznego – jakichś powtórzeń lub stałej struktury. Udało się początkowo rozszyfrować, że na początku każdej wiadomości powtórzone muszą zostać trzy dowolne litery. To dobry zaczątek do dalszych prac, a wiedza ta pozwoliła Polakom rozszyfrować wszystkie litery. Sprawa jednak nie była tak prosta. Każdego następnego dnia kody dzienne ulegały zmianie. To był prawdziwy wyścig z czasem. Być może sprawa z rozszyfrowaniem byłaby znacznie trudniejsza, gdyby nie lenistwo szyfrantów, którzy wybierali kombinacje kolejnych liter albo też inicjały lub imiona ukochanych. To znacznie ułatwiło sprawę i pierwszy raz szyfr Enigmy został złamany w Sylwestra 1932 roku.

Rejewski wymyślił cyklometr, urządzenie, które wyszukiwało wszystkie możliwe ustawienia wirników, dzięki czemu rano w kilkanaście minut odnajdywany był kod dzienny.

„Bomba” obliczeniowa

Niemcy nie pozostali dłużni i udoskonalili cały system komunikacji. W tym celu zmienili format wiadomości, początkowe kodowanie i częstotliwość zmiany wirników. To był punkt zwrotny dla Rejewskiego, który postanowił skonstruować bombę…. Oczywiście nie taką z materiałem wybuchowym. Bomba Rejewskiego to układ sześciu kopii Enigmy, który poszukiwał zależności w zaszyfrowanych depeszach i wynajdywał prawidłowe klucze.

Więcej na temat losów Mariana Rejewskiego przeczytasz w książce pt. „Akademia Superbohaterów”.

Stanisław Ulam

Można śmiało powiedzieć, że prace Stanisława Ulama, genialnego polskiego matematyka, umożliwiły rozwój technologiczny, którego obecnie jesteśmy świadkami. Najczęściej jego nazwisko pada jednak w kontekście broni, która miała już na zawsze zakończyć wszelkie konflikty zbrojne. Dlaczego? Bo Stanisław Ulam jest jednym z największych umysłów XX wieku, które wspierały amerykański program broni jądrowej.

Cudowne dziecko

Stanisław Ulam był cudownym dzieckiem. Zupełnie przez przypadek zainteresował się matematyką. Jako dziecko zainteresował się książką „Elementy algebry” Leonarda Eulera. Zaintrygowały go w niej nieznajome znaki i symbole, które starał się zrozumieć. Niemniej fascynowała go szeroko opisywana wówczas szczególna teoria względności Alberta Einsteina.

Już jako młody naukowiec wygłaszał wykłady na europejskich uniwersytetach. Szybko został dostrzeżony, co zaowocowało zaproszeniem do lwowskiej szkoły matematycznej, która była kuźnią matematycznych talentów. Tam spotykał się z najwybitniejszymi matematykami swoich czasów (ze Stefanem Banachem, Stanisławem Mazurem, Kazimierzem Kuratowskim i Hugonem Steinhausem).

Działania podczas wojny i tajny projekt

Chociaż Ulam przeprowadził się do USA po dojściu do władzy Hitlera i tuż przed rozpoczęciem II wojny światowej przywiózł do siebie swojego młodszego brata, to jego rodzinie się nie poszczęściło. Zginęli podczas ostrzelania Warszawy. To sprawiło, że Stanisław pragnął zaangażować się w walkę z hitlerowcami.

W liście, który otrzymał od starszego kolegi dostał propozycję udziału w ważnym i tajemniczym projekcie naukowym. Atmosferę niezwykłości i tajemniczości podgrzewał dodatkowo fakt, że sprawa miała mieć coś wspólnego z wnętrzem gwiazd. Stanisław przyjechał więc na niewielką stację Lamy, niedaleko Santa Fe, na pustyni w stanie Nowy Meksyk. Tak znalazł się w tajnym laboratorium w Los Alamos – centrum amerykańskiego programu budowy bomby jądrowej. Było to prawdziwe zagłębie naukowców, w którym pracowali najlepsi wówczas na świecie matematycy i fizycy. Pracowano nad budową bomby, która, jak się okazało, miała przesądzić o wyniku krwawej wojny. Choć dla Ulama fizyka była nowym doświadczeniem, to właśnie tam polski naukowiec wszedł do ścisłej elity światowej nauki.

Dzięki jego niekonwencjonalnemu podejściu do tematu udawało mu się razem z nimi rozwiązywać problemy. Finalnie w 1945 roku dwa ładunki jądrowe spadły ma japońskie miasta – Hiroszimę i Nagasaki. Japonia została zmuszona podpisać kapitulację, ale wielu naukowców nie mogło sobie jednak darować, że przyłożyło rękę do tragedii tysięcy ludzi. Inni mówili, że gdyby wojna trwała nadal, ofiar byłoby znacznie więcej.

O dalszych losach Stanisława Ulama przeczytasz w książce pt. „Akademia Superbohaterów”.

Stefan Banach – naukowiec z przypadku?

To specyficzny przykład naukowca, który karierę zrobił przypadkiem. Nie ukończył studiów, doktorat obronił przez przypadek, a jednak mimo to finalnie został profesorem. To, że dziś tak dobrze jest znany i usłyszał o nim cały świat też wydaje się być niezwykłym zbiegiem okoliczności. Współcześnie Banach nazywany jest ojcem polskiej szkoły matematycznej. I zupełnie zasługuje na to miano.

Doktorat podstępem

W 1917 roku Banach wyjechał do Lwowa, aby uczestniczyć w wykładzie habilitacyjnym innego słynnego naukowca – Steinhausa. Zaledwie trzy lata później prof. Antoni Łomnicki mianował go asystentem na Politechnice Lwowskiej. I nie byłoby w tym nic dziwnego, gdyby nie fakt, że Banach przecież nie ukończył studiów, co nadszarpnęło mocno uczelniane przepisy. Stanowisko mógł utrzymać pod jednym warunkiem. W przeciągu roku miał przedstawić pracę doktorską.

Dla samego zainteresowanego nie byłoby to żadnym kłopotem. Problem jednak polegał na tym, że Banach nie zamierzał tracić czasu „zbędne formalności”, dlatego potrzeby był podstęp. Jego przyjaciele nakłonili asystentów Banacha, aby ci spisywali wszystkie jego pomysły i idee. Pomysł okazał się niezły, bo w zaledwie pół roku powstała z tego pokaźna publikacja. To jednak nie wystarczyło, bo Banach nie zamierzał stawić się przed komisją. Na to też znalazł się sposób.  

Pewnego dnia jeden z pracowników poprosił Stefana o przyjście do sekretariatu na spotkanie z gośćmi z Warszawy. Pretekstem miał być pewien matematyczny problem do rozwiązania, któremu Banach miał sprostać. Jakież było zdziwienie naukowca, gdy po zakończonej dyskusji ogłoszono pozytywny wynik obrony jego pracy doktorskiej.

Twórca analizy funkcjonalnej

W wieku zaledwie 30 lat obronił pracę habilitacyjną i został jednym z twórców nowej dziedziny matematycznej nazwanej analizą funkcjonalną. Wokół Steinhausa i Banacha zbierali się młodzi, uzdolnieni matematycy, którzy tworzyli lwowską szkołę matematyczną. Polacy zyskali wówczas światowe uznanie. Fenomenem jest to, że w czasie dwudziestolecia międzywojennego, w bardzo trudnym dla Polski czasie, ojczyzna Banacha urosła do miana potęgi matematycznej, chociaż nie miała wcześniej takich tradycji.

Banach jest autorem wielu prac naukowych oraz książek i podręczników. Dzięki „Teorii operacji liniowych” stał się rozpoznawalny w świecie matematyków. Stworzone przez niego pojęcia, jak na przykład „przestrzeń Banacha”, zna dzisiaj każdy matematyk na świecie.

Więcej na temat Stefana Banacha przeczytasz w książce pt. „Akademia Superbohaterów”.

Wielka matematyczka – Zofia Kowalewska!

Na koniec nie możemy nie wspomnieć o jeszcze jednej, słynnej polskiej matematyczce – Zofii Kowalewskiej. Była pierwszą kobietą w Europie, która zdobyła tytuł profesora matematyki. Specjalizowała się w równaniach różniczkowych, a w 1888 roku wygrała konkurs Paryskiej Akademii Nauk na temat ścisłego rozwiązania równań ruchu bryły sztywnej. Chcesz dowiedzieć się więcej na temat Kowalewskiej? Sięgnij po drugie wydanie „Akademii Superbohaterów”. Kowalewska to jedna z sześciu nowych postaci tej książki.

Zobacz również

Podcasty NTL