Profesor Jan Czochralski wyprzedził
swoją epokę o całe dekady! To, co wymyślił 100 lat temu
wciąż trwa, rozwija się i ogarnia wszystkie dziedziny życia.
Jan Czochralski (23.10.1885 r. - 22.04.1953 r.). Przez świat nauki uważany za ojca elektroniki. Polski chemik, metaloznawca, wynalazca powszechnie stosowanej do dzisiaj metody otrzymywania monokryształów krzemu, nazwanej później metodą Czochralskiego, podstawy procesu produkcji układów scalonych. Gigant światowej nauki, najczęściej cytowany polski uczony! Radca Izby Przemysłowo-Handlowej w Warszawie w 1935 r.
Metodą „wyciągania” produkuje się monokryształy kwarcu do dzisiaj! / Fot. NAC
05.02.2021 r.
To polski Tesla. Bez jego odkrycia nie byłoby całej współczesnej elektroniki. Profesor Jan Czochralski wyprzedził swoją epokę o całe dekady. Za granicą wymieniają go na równi z Kopernikiem i Skłodowską, u nas tymczasem przez wiele lat kompletnie nieznany, niedoceniany. Teraz przywracany pamięci Polaków jako ....
Krzem, a konkretnie jego monokryształy są podstawą budowy układów elektronicznych. Proszę sobie wyobrazić świat bez elektroniki. Jak by wyglądał? Jakie byłoby nasze życie? Jak wyglądałaby komunikacja? Gdyby nie prace i odkrycia polskiego uczonego, Jana Czochralskiego, być może dzisiaj żylibyśmy w takim świecie.
Profesor Czochralski był autorem ponad 120 publikacji w prestiżowych czasopismach naukowych. Dzisiaj jest najczęściej cytowanym polskim naukowcem. Nie tylko w XX wieku, ale w ogóle. Na jego prace badacze z całego świata powołują się częściej niż na prace Kopernika czy Marii Skłodowskiej-Curie. Nie ma żadnej wątpliwości, że gdyby Czochralski żył kilka lat dłużej, mielibyśmy noblistę z fizyki albo z chemii. Rozkwit elektroniki półprzewodnikowej bez prac Czochralskiego byłby niemożliwy. Nie byłoby komputerów, tabletów, komórek, odbiorników GPS, nowoczesnych telewizorów, konsol do gier, odtwarzaczy mp3, aparatów cyfrowych, kamer... Długo by można wymieniać.
Jan Czochralski, syn trumniarza, uczony, wynalazca, milioner
Po II wojnie 4 miesiące spędza w areszcie z oskarżeniem o kolaborację z Niemcami. Niczego nie udaje mu się udowodnić, ale w grudniu 1945 r. Senat Politechniki Warszawskiej podejmuje uchwałę o odebraniu mu wszelkich tytułów i honorów. Jego kariera naukowa jest skończona. Honor i etos człowieka, naukowca, patrioty pogrzebany na wiele lat...
Choć dopiero od niedawna można się uczyć o nim w szkole, to w ciągu 65 lat, jakie minęły od jego śmierci, pozostaje najczęściej cytowanym polskim uczonym na świecie. I najbardziej polskim, bo mógł gdzie indziej, a wolał tu – na dobre i na złe. I najbardziej uczonym, bo to, co wymyślił 100 lat temu wciąż trwa, rozwija się i ogarnia wszystkie dziedziny życia.
Dotykamy ekranu komputera czy telefonu, by zobaczyć, jaka będzie pogoda, „cóż tam panie w polityce?” oraz co odkryto nowego. A każdy kolejny ciąg zer i jedynek, otwartych i zamkniętych mikroskopijnych „krzemowych bramek” procesora w naszych laptopach wyśpiewuje pochwały temu synowi trumniarza z Kcyni, Janowi Czochralskiemu.
Matura w strzępach
Przyjść na świat w 1885 r. jako przedostatnie z dziesięciorga dzieci prostego, polskiego stolarza w niedużym miasteczku zaboru pruskiego, z jedyną szkołą „wyższą” na tyle, by kształcić nauczycieli abecadła i rachunków to nie jest wymarzony początek wielkiej kariery naukowej. Być wśród uczniów najsłabszych – bo prostak, bo Polak, bo po niemiecku mówi z akcentem i wygląda na takiego, co mocny raczej w pięści, niż w głowie – to dramat. A zakończenie szkoły awanturą z profesorem, podczas której padają słowa o niesprawiedliwych ocenach i zupełna już katastrofa - świadectwo szkolne zamienia się w strzępy papieru.
Bez tego świadectwa i dobrego listu polecającego żadnej pracy w szkolnictwie nie będzie. Jednak opuszczając rodzinny dom i idąc w świat, Jan przyrzeka ojcu, że nie wróci, dopóki nie zdobędzie sławy i majątku. Słowa dotrzymał.
Dzięki terminowaniu w krotoszyńskiej aptece, wreszcie w 1904 roku może się udać do niemieckiej stolicy. Nowy, wspaniały świat, który trzeba poznać i zdobyć! I chemia, którą uwielbia z pasją. Pracuje w aptece dra Herbranda, następnie dla firmy AEG (Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft), niemieckiego monopolisty branży elektrotechnicznej. Zacznie jako pomocnik farmaceuty, by skończyć jako kierownik (starszy inżynier) działu badań stali i żelaza. Osiąga niesamowitą, dogłębną znajomość metalurgii i chemii leków.
Uczy się – jako wolny słuchacz – chemii na politechnice w Charlottenburgu pod Berlinem. I – co w owej epoce oczywiste – uczęszcza na wydział sztuki Uniwersytetu Berlińskiego. Trzeba nie tylko zostać kimś (chociażby inżynierem), trzeba jeszcze brzmieć, zachowywać się i prowadzić konwersację jak ktoś.
Podczas wykładów poznaje miłość swojego życia, późniejszą żonę Margueritę Haase. Urocza i utalentowana muzycznie Holenderka poślubi Czochralskiego w 1910 roku. Nic dziwnego, że rodzina panny młodej przystaje na oświadczyny, był to bowiem moment, gdy Czochralski awansuje na kierownika w AEG, a jednocześnie uzyskuje dyplom inżyniera na politechnice w Charlottenburgu. Tak przynajmniej twierdzi część źródeł.
No właśnie… pozostaje bowiem pytanie, czy z tą podartą na strzępy 9 lat wcześniej maturą w ogóle mógł tam zostać oficjalnie przyjęty, a w konsekwencji zakończyć studia dyplomem.
Kropla na końcu stalówki
Jakkolwiek było z tym wykształceniem na papierze, już w latach 1911-14 Czochralski prowadzi intensywne prace naukowo-badawcze pod kierunkiem Wicharda von Moellendorffa. Wspólnie publikują pierwszą i kolejne prace poświęcone krystalografii metali i jej związkom z raczkującą coraz raźniej elektroniką.
Nie zostaje się geniuszem – ani teraz, ani tym bardziej wtedy – bo zdołało się opublikować wyniki badań. Geniusz, niezależnie od dziedziny, w której Bóg go nim szczególnie dotknął to ktoś, kto widzi pełniej i potrafi się zatrzymać nad tym, co widzi, a obok czego inni przechodzą bez sekundy zdziwienia.
Wielu ludziom jabłko spadło z drzewa na głowę, ale Newton był tylko jeden. Wielu, zwłaszcza naukowców w wieku XIX, nosiło kawałki metalu w kieszeniach, ale tylko małżonka Becquerela zapytała go, jakim cudem jakiś metal może bez przecięcia dziury w materiale spodni poranić skórę na udzie. Cud nazywał się promieniowanie radioaktywne. Wielu ludzi wsadziło stalówkę pióra w dowolne cokolwiek, być może w tygielek z rozgrzanym metalem. Ale tylko Czochralski, wyjąwszy ją z gorącej cyny, spojrzał na nią z ciekawością. I zobaczył to, czego nie widzieli inni. Metaliczny cynowy wąs zwisający ze stalówki.
Im wolniej wyciągał kolejne stalówki z cyny (no przecież jasne, że zaczął się tym bawić), tym wąs był grubszy i dłuższy. Ale… niezależnie od kształtu i wielkości po dokładniejszej analizie, okazywał się pojedynczym kryształem cyny.
W 1916 r. opublikował to, co dostrzegł na końcu stalówki, a co doprowadziło go do odkrycia metody pomiaru szybkości krystalizacji metali. Metodę wielokrotnie ulepszał i dopracowywał. Bez niej nie zaistniałby dzisiaj ani jeden monokryształ krzemu, czyli ani jeden z miliardów pracujących na naszej planecie tranzystorów, a później procesorów. Metoda ta uzyskała swą powszechnie stosowaną na całym ziemskim globie nazwę od tego arcytrudnego do wymówienia przez innych polskiego nazwiska swojego odkrywcy.
Pierwszy milion i zaproszenie od Mościckiego
W 1917 r. rodzina osiada we Frankfurcie nad Menem, gdzie Czochralski zostaje szefem laboratorium metaloznawczego Metallbank und Metallurgische Gesellschaft AG. Szuka lepszego stopu do łożysk w pociągach.
Czochralskiego do powrotu skłonił inny wybitny polski uczony, utalentowany chemik Ignacy Mościcki. Na zdjęciu Mościcki już jako prezydent (siedzi pierwszy z lewej) w zakładzie fizyki Politechniki Warszawskiej ogląda zjawisko istnienia dwóch różnych stanów ciekłych w niskich temperaturach odkryte przez prof. Mieczysława Wolfkego i asystenta dr J. Mazura. /Fot. NAC
Niemcy prowadzą wojnę, a nęka ich brak cyny, gdyż są objęte embargiem na jej import wprowadzonym przez państwa ententy. Pociągi muszą jeździć i dostarczać żołnierza oraz sprzęt na front, a tu takie maleńkie łożysko się zaciera i pociąg stoi.
Metoda wytwarzania monokryształów – przez tzw. wyciąganie – była w czasach Czochralskiego ciekawostką. Czymś, co interesowało w zasadzie tylko specjalistów – metalurgów. Gdyby zapytać samego odkrywcę, pewnie powiedziałby, że nie widzi jakiegokolwiek praktycznego zastosowania monokryształów. Ta praca nie przyniosła swojemu odkrywcy ani sławy, ani pieniędzy.
Czochralski zaczął być znany dzięki temu, czego dokonał prawie 10 lat później. W laboratorium stworzył stop, który sprawdzał się w produkcji łożysk kolejowych. Tym ostatnim odkryciem zachwycony był sam Henry Ford (założyciel słynnego koncernu samochodowego).
Bezcynowy stop łożyskowy, zwany w Polsce metalem B, zostanie ostatecznie przez Czochralskiego opatentowany dopiero po wojnie, w roku 1924. Zrewolucjonizuje kolejnictwo. Pociągi będą jeździć szybciej i bardziej niezawodnie. Patent kupią liczne państwa i koleje (korzystano z niego do lat 60. XX wieku), a Czochralski zostaje milionerem.
W 1925 r. wybierają go na przewodniczącego Niemieckiego Towarzystwa Metaloznawczego i członka honorowego Międzynarodowego Związku Badań Materiałoznawczych w Londynie. Wtedy też Henry Ford, ten od samochodów dowolnego koloru, byle były czarne, proponuje mu stanowisko dyrektora laboratorium swojej nowej firmy produkcji duraluminium w Detroit. Czochralski odmawia!! Bo nieco wcześniej otrzymał zaproszenie do powrotu do Polski, od innego utalentowanego chemika, prezydenta Ignacego Mościckiego.
Proces o dobre imię
Do kraju wraca w roku 1928 (podobno namawiał go do tego sam Ignacy Mościcki, wtedy Prezydent niepodległej Polski, ale także wybitny chemik). Natychmiast otrzymuje stanowisko profesora na politechnice, doktorat honoris causa Politechniki Warszawskiej i w oparciu o ten tytuł zostaje szefem stworzonej specjalnie dla niego Katedry Metalurgii i Materiałoznawstwa. Pracuje głównie dla wojska, ma więc (sam będąc, jak na warunki panujące w polskiej nauce krezusem) właściwie nieograniczone środki na badania. Do wybuchu II wojny światowej pracował otoczony sławą jednego z najlepszych chemików epoki (choć jego metoda tworzenia monokryształów nie była jeszcze powodem tej sławy).
Zawiść jest cieniem sławy, jak mawiali starożytni. Nie mylili się. Współpraca z profesorami politechniki nie układa się idyllicznie.
Jest rok 1928. Właściciel pałacyku na Nabielaka w Warszawie, gdzie prowadzi salon literacki – sam był też poetą – na lato zawsze wraca do Kcyni. Buduje tu wspaniałą posiadłość, Margowo. Część majątku wydaje na finansowanie wykopalisk w Biskupinie i remont Dworku Chopina w Żelazowej Woli oraz na stypendia dla najbiedniejszych zdolnych studentów. Mimo tak patriotycznych gestów, jego adwersarze, głównie prof. Witold Broniewski, zarzucają mu w roku 1934 sabotaż na rzecz Niemiec. To intrygujące podwójnie. Po pierwsze dlatego, że istnieją pogłoski, jakoby Czochralski musiał wrócić do Polski, by uniknąć dekonspiracji w Niemczech jako polski szpieg. Po drugie dlatego, że to Broniewski był wcześniej promotorem owego – być może niezbędnego do otrzymania katedry – doktoratu honoriscausa dla Czochralskiego.
Sam kształcony w wielkim świecie (doktorant Marii Skłodowskiej-Curie na Sorbonie), Broniewski nie miał żadnego doświadczenia w przemyśle. Jako uczony był całkowicie odmiennie uformowany. No i znacznie biedniejszy. Zazdrość, która popchnęła go do zniesławiania Czochralskiego, kosztuje go dwa miesiące więzienia i sporą grzywnę.
Część polskich akademików nigdy jednak nie wybaczy Czochralskiemu, że bronił swojego dobrego imienia przed sądem przeciw jednemu z kolegów, a w procesie zeznawali tajnie oficerowie polskiego wywiadu.
Oskarżenie: kolaborant
Sprawy komplikują się jeszcze bardziej, gdy wybuchła II wojna światowa. Okazuje się, że młyny biurokratyczne zarówno dogorywającej Republiki Weimarskiej, jak i III Rzeszy mieliły strasznie powoli. Zwłaszcza papiery o zrzeczeniu się obywatelstwa. Procedura trwała 15 lat.
1 września 1939 r. okazuje się, że Czochralski nadal jest Niemcem. W dokumentach ma na imię Johann, a jego Katedra Metalurgii zostaje przemianowana na Zakład Badań Materiałów, pracujący także na rzecz niemieckich sił zbrojnych. Nastąpiło to za zgodą władz konspiracyjnych Politechniki Warszawskiej i miało na celu ochronę pracowników uczelni oraz wyposażenia. Zatrudniano tam żołnierzy AK i produkowano także uzbrojenie i części do drukarni dla podziemia.
Od poczatku wojny nie rezygnuje z pracy. Z jednej strony dzięki temu, że prowadził Zakład Badań Materiałów, uratował wielu polskich naukowców. Z drugiej strony Zakłady pracowały za zgodą i dla Wehrmachtu. Przez lata Czochralskiego, także w środowisku naukowym, uważano w związku z tym za zdrajcę.
Czochralski sabotuje prace dla Niemców i składa meldunki wywiadowi AK. Korzystając ze swych niemieckich znajomości, wyciąga z aresztów gestapo i z obozów od 30 do 50 osób. Ale mieszka w niemieckiej dzielnicy miasta, w której znajduje się jego pałacyk – jako obywatel niemiecki nie został wysiedlony. Po Powstaniu Warszawskim dostaje zgodę Niemców na wywiezienie z politechniki ocalałej aparatury badawczej, a także mienia po wypędzonych mieszkańcach.
Świat naukowy wykluczył Profesora. Po wojnie 4 miesiące spędza w areszcie z oskarżeniem o kolaborację z Niemcami. Niczego nie udaje mu się udowodnić, a na procesie na jego korzyść zeznaje sam Ludwik Solski, któremu Czochralski uratował wnuka, a jednocześnie ojca późniejszej prof. Anny Świderkówny.
Po latach Jan Czochralski patronuje wielu wydarzeniom naukowym. Jego pamięci poświęcono seminarium inicjujące powstanie „RCI – Przestrzeni Innowacyjnych Technologii Jana Czochralskiego” na Uniwersytecie Technologiczno-Przyrodniczym w Bydgoszczy. Fot. PAP/Tytus Żmijewski
Jednak w grudniu 1945 r. Senat Politechniki Warszawskiej podejmuje uchwałę uniemożliwiającą mu powrót do pracy na uczelni. Jego kariera naukowa w powojennej Polsce jest definitywnie zakończona. Czochralski nie przyjmuje propozycji wyjazdu z Polski, do Wiednia.
Niedoceniony gigant. Długa droga do rehabilitacji
Po wyjściu z więzienia wraca do Kcyni i zakłada niewielka firmę chemiczną Bion, produkującą drobną chemię gospodarczą: pastę do butów, płyn do trwałej ondulacji, proszek na katar, sól peklującą.
Jednak przed władzą ludową, zwłaszcza w okresie zaostrzonej walki klasowej, ,,tępienia pasożytniczych elit II RP" ukryć się nie da. W kwietniu 1953 r. do willi w Kcyni wchodzi Urząd Bezpieczeństwa i robi szczególnie brutalną rewizję. Jan Czochralski, jeden z najlepszych polskich naukowców przypłacił tę wizytę zawałem serca i śmiercią. Pochowany w anonimowym grobie na starym kcyńskim cmentarzu, tabliczki z nazwiskiem doczeka się dopiero w 1998 r. Gdyby smętni panowie zaczekali jeszcze rok, to Czochralski doczekałby przynajmniej chwili, gdy z uzyskanego jego metodą monokryształu krzemu w odległym Teksasie skonstruowano by pierwszy tranzystor. Już wtedy opracowana przez Czochralskiego metoda produkcji monokryształów była stosowana do budowy układów elektronicznych. Sam wynalazca nie miał z tego ani centa. Skad my to znamy?... A potem już poszło z odkryciami Czochralskiego!
Odnalezione w 2011 r. dokumenty nie pozostawiają żadnej wątpliwości, że prof. Jan Czochralski współpracował z wywiadem Komendy Głównej Armii Krajowej. Okazało się, że współpracę z Niemcami podjął za zgodą władz konspiracyjnych. Wreszcie i Senat Politechniki Warszawskiej uchwałą z 29 czerwca 2011 r. – po 66 latach – całkowicie go zrehabilitował. Co prawda za trzecim razem, ale jednak. Młyny sprawiedliwości mielą powoli...
Wielu z nas, w tym i ja, kończymy w tym momencie pisać. Zaraz zamkniemy swoje laptopy, a maleńkie krzemowe monokryształki będą tam nadal spokojnie robić swoje....
/Opracowano na podstawie artykułów Magdaleny Kawalec-Segond, Tomasza Rożka z: TTVP, Gość Niedzielny
Redakcja: Lidia Jurek i Joanna Ziental