Hugo Steihaus – animator matematyczny
Hugo Dionizy Steinhaus był jedną z najwybitniejszych postaci w historii polskiej nauki. Niekwestionowany talent łączył się u niego ze zmysłem praktycznym i chęcią pracy dla dobra kraju. Mimo czasów, w których przyszło mu żyć, czynił wszystko, by matematyka jak najbardziej przyczyniała się do rozwoju i polepszenia poziomu życia ludzi. Był jednym z tych rzadkich wszechstronnych naukowców, którzy w swojej pracy zawsze pozostawiają cząstkę siebie. Miał wielki dar organizowania i popularyzowania nauki. To on przyczynił się do powstania Lwowskiej Szkoły Matematycznej, a także innych towarzystw naukowych.
Hugo Dionizy Steinhaus urodził się 14 stycznia 1887 roku w Jaśle w rodzinie żydowskiej pochodzącej z Węgier. Jego ojciec Bogusław Steinhaus był kupcem i właścicielem tamtejszej cegielni, pełnił też kilka prestiżowych funkcji w mieście oraz posiadał tytuł radcy dworu. Dzieciństwo młodego Steinhausa upływało więc w spokoju i dostatku. Do dziewiątego roku życia uczył się w domu, a następnie rozpoczął naukę w miejscowym gimnazjum klasycznym. W 1905 roku zdał maturę z wyróżnieniem i rozpoczął studia (matematykę oraz filozofię) na uniwersytecie we Lwowie. Prawdopodobnie tam miał okazję słuchać wykładów Józefa Puzyny i Kazimierza Twardowskiego. Po roku studiów za radą przyjaciela rodziny przeniósł się na uniwersytet w Getyndze(która słynęła wówczas ze studiów matematycznych), gdzie zdecydował, że zrezygnuje z filozofii i całkowicie poświęci się studiowaniu matematyki stosowanej pod kierunkiem Carla Davida Tolme’a Runge’a. Podczas studiów zaprzyjaźnił się z wieloma Polakami studiującymi w Getyndze, między innymi z matematykiem i malarzem Leonem Chwistkiem, który później został jego szwagrem.
Już w tamtym okresie Steinhaus wyróżniał się nieprzeciętną umysłowością. W 1911 roku w wieku zaledwie dwudziestu czterech lat otrzymał stopień doktora filozofii summa cum laude na podstawie napisanej pod kierunkiem jednego z najwybitniejszych matematyków tamtych czasów Davida Hilberta pracy Neue Anwendungen des Dirichletschen Prinzips. Po studiach wrócił do domu w Jaśle, gdzie, nie mając pracy, spędzał czas na pisaniu artykułów matematycznych (dotyczących między innymi szeregów trygonometrycznych) oraz grze w tenisa – która obok matematyki była jego wielką namiętnością. W tamtym okresie dzięki wsparciu finansowemu rodziny odbył też wiele podróży – zwiedził Włochy i Francję, w Paryżu słuchał wykładów Lebesgue’a, E. Borela i Ch. E. Picarda. Jego spokojne życie przerwał wybuch I wojny światowej –Steinhaus jako prawdziwy patriota postanowił wstąpić do Legionów Polskich – w 1915 roku walczył na froncie wołyńskim jako działonowy 1. Pułku Artylerii Legionów Polskich, a w 1916 roku został zwolniony z wojska i rozpoczął pracę jako urzędnik w Centrali dla Gospodarczej Odbudowy Galicji w Krakowie. Właśnie w Krakowie poznał jedną z najważniejszych (sam określał to jako swoje największe osiągnięcie) osób w swoim życiu– studiującego tam Stefana Banacha, matematycznego geniusza. Prawie do legendy przeszła opowieść, w której Steinhaus na Plantach usłyszał dwóch rozmawiających o matematyce młodzieńców – jednym z nich był właśnie Banach. Razem z nim, jego kolegami Witoldem Wilkoszem i Ottonem Nikodymem oraz Władysławem Ślebodzińskim, Leonem Chwistkiem i Stożkiem tworzyli nieformalne koło matematyczne.
Rok 1917 był jednym z ważniejszych dla Hugona Steinhausa. W sierpniu wziął ślub ze Stefanią ze Smoszów (rok później urodzi się ich córka Lidia, później żona krytyka teatralnego Jana Kotta),a w tym samym roku habilitował się na Uniwersytecie Lwowskim na podstawie rozprawy "O niektórych własnościach szeregów Fouriera". Został docentem na kierowanej przez Józefa Puzynę I Katedrze Matematyki Stosowanej Uniwersytetu Lwowskiego i w następnym roku w „Mathematische Zeitschrift” opublikował pracę, którą uważa się za pierwsze polskie opracowanie z nowej dyscypliny matematycznej – analizy funkcjonalnej Additive und stetige Funktionaloperationen.
W tym samym roku ogłasza też pracę o zbiorze odległości punktów zbioru miary dodatniej Sur les distances des points dans lesensembles de mesure positive.
Po zakończeniu wojny w listopadzie 1918 we Lwowie i okolicach wybuchają walki polsko-ukraińskie. Steinhaus decyduje się wrócić do rodzinnego Jasła i zatrudnia się jako ekspert matematyczny gazociągu firmy Gartenbarg, Waterkeyn i Karpaty. W 1920 roku otrzymał nominację na profesora nadzwyczajnego Uniwersytetu we Lwowie i zdecydował się tam wrócić. Po śmierci Józefa Puzyny objął kierownictwo I Katedry Matematyki Stosowanej (którą będzie zawiadował, aż do wybuchu II wojny światowej) i wykładał teorię prawdopodobieństwa, teorię funkcji analitycznych i rzeczywistych oraz teorię rachunku różniczkowego i całkowego. Nie zapomniał też o Stefanie Banachu – sprowadził go z Krakowa i dzięki jego wstawiennictwu Banach otrzymał asystenturę na Wydziale Mechanicznym Politechniki Lwowskiej. Steinhaus odbywał podróże po Europie i nawiązywał znajomości w matematycznych środowiskach innych krajów, zaś we Lwowie otrzymał stanowisko prezesa Lwowskiego Oddziału Polskiego Towarzystwa Matematycznego. W roku 1923 został profesorem zwyczajnym, w tym samym okresie opublikował jedną z pionierskich prac w dziedzinie teorii gier: Les probabilités dénombrables et leur rapport à la théorie de mesure, zawierającą pełną matematyzację ważnego przypadku systemu probabilistycznego: gry w orła i reszkę. Wydaje też pierwszą ze swoich popularnonaukowych książek "Czym jest,a czym nie jest matematyka", którą stara się przybliżyć matematykę i zainteresować nią szersze rzesze czytelników. W 1925 roku publikuje pracę pt. "Definicje potrzebne do teorii gier i pościgu", niedocenioną wówczas, a pionierską w ujęciu pościgu jako gry (w sensie nowoczesnej teorii gry).
Równoległe z karierą Hugona Steinhausa rozwijała się kariera akademicka jego przyjaciela i dawnego protegowanego Stefana Banacha, który w wieku zaledwie 30 lat został profesorem nadzwyczajnym i objął kierownictwo jednej z katedr matematyki Wydziału Matematyczno-Przyrodniczego Uniwersytetu Jana Kazimierza. W 1927 roku Steinhaus i Banach opublikowali pracę z dziedziny analizy funkcjonalnej Sur le principe de la condensation des singularis, w której przedstawili dowody zasady jednostajnej ograniczoności (Twierdzenie Banacha-Steinhausa). Był to jeden z ważniejszych kroków w tej dziedzinie matematyki, szybko wokół uczonych zaczęli skupiać się młodzi matematycy zajmujący się analizą funkcjonalną: Stanisław Ulam, Juliusz Schauder, Władysław Orlicz, Stanisław Mazur, Stefan Kaczmarz, Marek Kac czy Herman Auerbach. Uczeni spotykali się nie tylko w murach uniwersytetu. Stefan Banach, który znany był z niechęci do pracy naukowej przy biurku, zainicjował spotkania w kawiarniach. Najpierw grupa spotykała się we lwowskiej Romie, później większą popularność zdobyła kawiarnia Szkocka na placu Akademickim 98. Zarówno samo miejsce, jak i grupa matematyków skupionych wokół Steinhausa i Banacha (znana jako Lwowska Szkoła Matematyczna) przeszły do legendy, a Steinhaus jeszcze po latach wspominał, jak twórczym i niesamowicie dynamicznym okresem w jego życiu był czas tych kawiarnianych posiedzeń. Na spotkania zapraszano również innych europejskich matematyków i uczonych (w latach 30-tych do Lwowa kilka razy przyjechał John von Neumann – współtwórca pierwszego komputera). Potrafiły one trwać nawet siedemnaście godzin. Jednym z ich stałych punktów było wpisywanie problemów, zadań i rozwiązań do przechowywanej w kawiarni Księgi Szkockiej – zeszycie kupionym w kiosku przez żonę Stefana Banacha, Łucję.
W 1929 roku Hugo Steinhaus założył i wraz ze Stefanem Banachem redagował czasopismo „Studia Mathematica” publikujące prace wyłącznie obcojęzyczne i poświęcone tylko analizie funkcjonalnej, będące swoistym przedłużeniem kawiarnianej działalności Lwowskiej Szkoły Matematycznej.
„Studia Mathematica” szybko zdobywały uznanie w naukowym świecie i stały się jednym z najbardziej cenionych periodyków o tej tematyce. Czasopismo działało do 1940 roku, ukazało się w tym czasie dziewięć tomów zawierających 161 prac (w tym 6 Steinhausa).
Lata 30-te to również wyjątkowo pomyślny okres w życiu Hugona Steinhausa. W 1930 roku został dziekanem Wydziału Matematyczno-Przyrodniczego Uniwersytetu Jana Kazimierza, zasiadał też w komitecie redakcyjnym lwowsko-warszawskiej serii „Monografie Matematyczne”. Wspólnie z Markiem Kacem ogłosił sześć prac definiujących funkcje niezależne stochastycznie (w sensie niezależności zmiennych losowych w rachunku prawdopodobieństwa) i opublikował je pod wspólnym tytułem Sur les fonctions indépendantes w „Studia Mathematica”.
Zainteresowania uczonego nie ograniczały się jedynie do teorii matematycznych, uważał, że matematyka może zrobić wiele w służbie ludzkości. W tamtym okresie wymyślił między innymi siatkę do pomiarów długości linii krzywych na mapach (ponoć zainspirowany zadaniem szkolnym swojej córki Lidii), sporo zawdzięcza mu też medycyna. Wraz z pediatrą Franciszkiem Groerem opracowywał metodę rozpoznawania stopnia zarażenia dzieci gruźlicą, w konsultacji z lekarzami skonstruował też introwizor – aparat do lokalizacji ciał obcych w organizmie, pozwalający operować w świetle zwykłym (bez użycia lampy rentgenowskiej), który po II wojnie światowej opatentował w Polsce i USA. W 1938 roku opublikował jedną ze swoich najpopularniejszych w Polsce i na świecie książek "Kalejdoskop matematyczny", która, podobnie jak "Czym jest, a czym nie jest matematyka", miała za zadanie popularyzowanie matematyki wśród przeciętnych obywateli i pokazanie, że jest stale obecna w naszym życiu – od gry w szachy po prawa przyrody. Książka ta do dzisiaj doczekała się wielu wydań, przetłumaczono ją na angielski, rosyjski, francuski, bułgarski, węgierski, niemiecki i japoński.
Czasy przed wybuchem II wojny światowej odznaczały się też wieloma podróżami, jakie odbywał Steinhaus – zwiedził praktycznie całą Europę, wakacje zaś najbardziej lubił spędzać na Huculszczyźnie. Choć Lwowska Szkoła Matematyczna działała prężnie i wydawałoby się, że nic nie zapowiada wojennej katastrofy, w drugiej połowie lat 30-tych antysemickie nastroje we Lwowie sięgały zenitu. Po ulicach przetaczały się narodowościowe demonstracje, na kolejnych wydziałach wprowadzano getta ławkowe. Jednak lwowscy intelektualiści (wielu z nich jak Steinhaus pochodzenia żydowskiego) nie przypuszczali, że niebawem sytuacja pogorszy się jeszcze bardziej. Po wybuchu II wojny światowej i zajęciu Lwowa przez Armię Czerwoną życie Steinhausa i jego żony dzięki jego statusowi światowej sławy uczonego i matematyka wydawało się w miarę bezpieczne, choć Steinhaus znany z ciętego języka ponoć pytał nowe komunistyczne władze uczelni, czy wiedzą „jak się różniczkuje po marksistowsku”? Uniwersytet został przemianowany na Państwowy Uniwersytet Ukraiński im. I. Franki. Steinhaus podjął na nim pracę jako profesor oraz kierownik II Katedry Analizy Matematycznej, został również członkiem Ukraińskiej Akademii Nauk w Kijowie. Jego przyjaciel Stefan Banach, który po sukcesach w latach 30-tych był już postacią legendarną otrzymał stanowisko dziekana Wydziału Matematyczno-Fizycznego. Mimo wojennego terroru i aresztowań NKWD, uczeni kontynuowali spotkania w Szkockiej. Ponoć do Lwowa zaczęli pielgrzymować sowieccy matematycy chcący skorzystać z okazjii poznać Stefana Banacha i inne legendy Lwowskiej Szkoły. Ucieczkę od wojennej rzeczywistości Steinhaus znalazł w pracy. W „Studia Mathematica” opublikował Équipartition, gdzie przedstawił model realizujący jednocześnie deterministyczny i probabilistyczny przebieg ruchu dużego roju punktów materialnych (ruchy Browna).
Zajęcie Lwowa przez Niemców w lipcu 1941 roku było końcem Lwowskiej Szkoły Matematycznej. Hugo Steinhaus z racji swojego żydowskiego pochodzenia musiał się ukrywać – najpierw regularnie zmieniając mieszkania, później wraz z żoną zdecydował się na wyjazd na wieś. Pod fałszywym nazwiskiem Grzegorz Krochmalny mieszkał najpierw w Osiczynie koło Zimnej Wody, później w Berdechowie koło Stróż. Steinhaus włączył się w tajne nauczanie (pod pseudonimem Stanisław Melon), zaczął też budować w celach zarobkowych zegary słoneczne dla okolicznych gospodarstw.
Właśnie podczas wojny zaczął spisywać swoje wspomnienia, które później ukazały się pod tytułem "Wspomnienia i zapiski". Steinhaus poświęcił w nich dużo miejsca wojennym okrucieństwom, jakich Niemcy dopuścili się na jego dawnych przyjaciołach. Lwowskich intelektualistów dotknęła faszystowska czystka– rozpoczęta od Kazimierz Bartela i Stanisław Ruziewicza, którzy zostali zamordowani w lipcu 1941 na Wzgórzach Wuleckich. Stefan Banach wraz z synem i wieloma polskimi intelektualistami przeżył wojnę dzięki profesorowi Rudolfowi Weiglowi, w którego Instytucie Badań nad Tyfusem Plamistym i Wirusami był karmicielem wszy. Jednak większości nie udało się przetrwać wojny.
Po zakończeniu wojny i postanowieniach konferencji w Jałcie Steinhaus musiał opuścić rodzinne miasto na zawsze. Na zaproszenie dawnego rektora lwowskiego uniwersytetu Stanisława Kulczyńskiego, który odpowiadał za powołane we Wrocławiu politechnikę i uniwersytet zdecydował się na przeprowadzkę. Został pierwszym dziekanem Wydziału Matematyki, Fizyki i Chemii oraz kierownikiem Katedry Zastosowań Matematyki w Instytucie Matematyki, które początkowo były wspólne dla Uniwersytetu i Politechniki Wrocławskiej. Jego przyjaciel Stefan Banach, przeżywszy wojnę, miał objąć Katedrę Matematyki na Uniwersytecie Jagiellońskim, niestety umarł na raka płuc w sierpniu 1945 roku.
Choć Steinhaus zdawał sobie sprawę z tego, jak wielu z dawnej Lwowskiej Szkoły odeszło na zawsze, liczył, że uda mu się wskrzesić choć część jej dawnego ducha. W 1945 roku opublikował pracę będącą podsumowaniem jego wojennych przemyśleń na temat podziałów pragmatycznych, zawierającą słynne „sandwich theorem” twierdzenie o podziale płaszczyzną trzech zbiorów w przestrzeni trójwymiarowej. Usiłował przywrócić słynny zwyczaj wpisywania zadań i problemów do „Księgi Szkockiej” i wspólnie z Edwardem Marczewskim od 1946 roku redagował „Nową Księgę Szkocką”, zainicjował też powstanie Wrocławskiego Towarzystwa Naukowego.
Mimo wszystko w 1947 roku wydawało się, że Steinhaus, nie dokońca zadowolony z nowych władz, wyemigruje. Zrezygnował z posady dziekana i wyjechał do Stanów Zjednoczonych. Zwiedził Princeton, Chicago i Waszyngton oraz wygłosił referat na Kongresie Statystycznym, jednak po trzech miesiącach wrócił i z właściwą sobie werwą zabrał się z powrotem do uczynienia z Wrocławia równie ważnego ośrodka naukowego jak lwowski. W r. 1948 wznowił we Wrocławiu „Studia Mathematica”, które redagował, a które pozostało ważnym matematycznym periodykiem w zakresie analizy funkcjonalnej, w 1953 założy kolejne poważane czasopismo „Zastosowania Matematyki”, którego redaktorem był, aż do śmierci. Steinhaus został też jednym z organizatorów warszawskiego Państwowego Instytutu Matematycznego i jakiś czas pełni w nim funkcję wicedyrektora, zaś po rozdzieleniu Politechniki i Uniwersytetu Wrocławskiego w 1951 roku objął Katedrę Zastosowań Matematycznych.
Wskazywanie praktycznego zastosowania matematyki było jedną z największych pasji Hugona Steinhausa i na przełomie lat 40-tych i 50-tych, gdy cały naród usiłował odbudować zniszczony wojną kraj, matematyk również starał się jak najlepiej przysłużyć ojczyźnie. Był doradcą matematycznym Polskiego Komitetu Normalizacyjnego (brał udział w układaniu normy statystycznej kontroli jakości), utworzył we Wrocławiu seminarium poświęcone stosowaniu matematyki do zagadnień nauk przyrodniczych, lekarskich i społecznych, zajmował się także antropologią (jego słynna „taksonomia wrocławska” – metoda przedstawiania podobieństw między indywiduami scharakteryzowanymi kilkoma cechami, która polegała na wyznaczeniu najkrótszego spójnego zbioru odcinków łączących te indywidua) oraz prawem cywilnym (zajął się rozwiązaniem problemu dochodzenia ojcostwa przez rachunek prawdopodobieństwa).
Oprócz swojego matematycznego geniuszu Hugo Steinhaus znany był też jako językowy purysta i miłośnik literatury, a według wielu mu współczesnych jedną z jego najbardziej wyrazistych cech był cięty dowcip. Przed peerelowską rzeczywistością bronił się humorem – w rubryce ‘pochodzenie’ ponoć zawsze wpisywał „arystokracja plus burżuazja”. Tępił prowincjonalizmy, zły literacki styl czy nieprawidłową akcentację, zaś podsumowaniem jego błyskotliwych i niejednokrotnie złośliwych bon motów był wydany w 1953 Słownik racjonalny, porównywany z Myślami nieuczesanymi Stanisława Jerzego Leca. Pisał również eseje filozoficzne: " Zagadnienie nieodwracalności", "Wnioskowanie indukcyjne", "O ścisłości matematycznej", "Probability, credibility, possibility" czy "O grach (swobodnie)". Kontynuował również popularyzowanie matematyki, m.in. w książkach "Orzeł czy reszka" oraz "100 zadań".
Hugo Steinhaus znany jest nie tylko jako umysł matematyczny, ale także jako błyskotliwy aforysta. Do najlepszych jego powiedzeń należą:
• Warszawiacy nie wierzą w nic, co wymyśli prowincja. Są ateis-
tami, bo nie spotkali Boga na Marszałkowskiej.
• Amor pochodzi od „amoralny”, nic nie pochodzi od „moralny”.
• Dzięki rozpowszechnieniu oświaty można dziś czytać, pisać
i publikować, nie przestając być analfabetą.
• Nałogowe chodzenie na pogrzeby - zabawa w chowanego.
• Kto oburza się na Hitlera, że traktował narody, które chciało mu się nazwać „minderwertig”, tak jak my traktujemy zwie-
rzęta, niech nie traktuje sam zwierząt tak jak Hitler ludzi!
• Za granicą mówią: „X to dobry matematyk; z pewnością Polak”.
U nas mówią: „Y to dobry Polak; z pewnością słaby mate-
matyk”.
• Nie starość, ale młodość starców czyni ich obcymi otoczeniu.
• Arystokracja wywodzi swe przywileje od pierwszego z rodu, tzn.
od tego jedynego w linii, który nie urodził się arystokratą.
• Człowiek jest dowodem boskości zwierzęcia.
• Dowcipem nie należy celować, tylko trafiać.
• Łatwo usunąć Boga z jego miejsca we wszechświecie. Ale takie
dobre posady długo nie wakują.
• Wszystkie bale są kostiumowe, nawet bal nudystów.
• Miłość robi odkrycia, rozpusta wynalazki.
• Łatwo z domu rzeczywistości zajść do lasu matematyki, ale nie-
liczni tylko umieją wrócić.
• Jak by tu przemówić do rozsądku racjonaliście?
• Kula u nogi – Ziemia.
• Grawitacja nie jest dostatecznym argumentem przeciw tań-
cowi.
• Każdy człowiek zachowuje się sztucznie – jest to zupełnie natu-
ralne!
• Mędrzec widzi w lustrze głupca, głupiec przeciwnie.
• Przed operacją lekarz zawsze umywa ręce.
• Kom ple ment po winien być praw dziw szy od prawdy.
• Dowcip, który jest tylko dowcipem, nie jest dowcipem.
W 1960 roku Steinhaus przeszedł na emeryturę, ale nadał był kierownikiem Działu Zastosowań Przyrodniczych i Gospodarczych w Instytucie Matematycznym PAN. Wykładał również za granicą na Uniwersytecie w Indianie w Stanach Zjednoczonych oraz na University of Sussex w Brighton w Wielkiej Brytanii. Jego ostatnie lata to też lata pełne zaszczytów – otrzymał doktoraty honoris causa Akademii Medycznej we Wrocławiu (1961), Uniwersytetu Adama Mickiewicza (1963) i Uniwersytetu Wrocławskiego (1965), zaś jego rodzinne Jasło uczyniło go honorowym obywatelem. Otrzymał również wiele odznaczeń: Krzyż Oficerski, Krzyż Komandorski z Gwiazdą, Order Odrodzenia Polski oraz Order Sztandaru Pracy I Klasy.
Zmarł 25 lutego 1972 roku we Wrocławiu, który w powojennych latach stał się jego nowym domem. Został pochowany na cmentarzu św. Rodziny. Na jego nagrobku wykuto cytat „Między duchem a materią pośredniczy matematyka”.
Hugo Dionizy Steinhaus był jedną z najwybitniejszych postaci w historii polskiej nauki. Niekwestionowany talent łączył się u niego ze zmysłem praktycznym i chęcią pracy dla dobra kraju. Mimo czasów, w których przyszło mu żyć, czynił wszystko, by matematyka jak najbardziej przyczyniała się do rozwoju i polepszenia poziomu życia ludzkości. Był jednym z tych rzadkich wszechstronnych naukowców, którzy w swojej pracy zawsze pozostawiają cząstkę siebie. Zarówno historia matematyki, jaki Polska wiele mu zawdzięczają.
Bibliografia:
• Duda R., Hugo Dionizy Steinhaus, www.ipsb.nina.gov.pl
[dostęp 2018-07-03].
• Kolanowski S., Pawlikowska-Brożek Z., Hugo Dionizy
Steinhaus, www.wiw.pl [dostęp 2018-07-03].
• Urbanek M., Piękne umysły. Lwowska Szkoła Matematyczna,
Ośrodek KARTA, Warszawa 2016.
• Weron R., Hugo Steinhaus: matematyk, humanista i… popu-
laryzator sprawiedliwego podziału tortu, „Decyzje” 2006,
nr 6.