Mjereći silu težu, otkrio je unutrašnjost Zemlje te kako i zašto nastaju planine

Jedan od najvažnijih znanstvenih problema 18. stoljeća bio je problem određivanja oblika i veličine Zemlje. Da bi riješile taj znanstveni problem, najpoznatije europske znanstvene institucije poduzimale su znanstvene ekspedicije po raznim dijelovima svijeta, a mjerenja su služila i za izradu zemljopisnih karata koje su bile važne za vojne i druge praktične svrhe.

Karta Papinske Države

I Boškoviću se pružila prilika da 1750. godine sudjeluje u jednoj znanstvenoj ekspediciji u Brazilu koji je tada bio pod portugalskom upravom. Portugalski kralj João V. (Ivan V.) zamolio je papu da mu preporuči znanstvenike koji bi proveli zemljopisna i geodetska mjerenja sa svrhom izrade zemljopisnih karata, a papa Benedikt XIV. predložio je Boškovića koji je poziv prihvatio.

“Kad je to saznao, kardinal Silvije Valenti ... zapita me za uzrok tako duga putovanja. Čim ga je od mene čuo, onom svojom snagom uma zapita me ne bi li se to moglo izvesti i u papinoj državi, pa ... iznese to pred mudroga papu koji je isto tako veliki ljubitelj znanosti. On me preko samoga kardinala Valentija obavijesti da svakako želi da... takvo istraživanje ne poduzimam u Americi nego u papinoj državi...” Tako se i Papinska Država u znanstvenim istraživanjima priključila tim europskim znanstvenim ekspedicijama. Bošković i irski isusovac Christopher Maire su više od dvije godine mjerili duljinu meridijanskog luka između Rima i Riminija, a rezultat toga je i izrada zemljopisne karte crkvene ili Papinske Države (1755.).

Na temelju mjerenja Bošković je zaključio da Zemlja nije kugla nego je spljoštena na polovima te je prilično točno izračunao njezinu spljoštenost. Išao je još i dalje tvrdeći da Zemlja nije ni pravilni elipsoid nego je nepravilnog oblika koji je kasnije nazvan geoid (1873). Bošković je bio još radikalniji kada je tvrdio da ni geoid nije stalan nego se njegov oblik mijenja s vremenom. To se naziva plimom i osekom krutih dijelova Zemlje.

Konstruirao je nove mjerne sprave i pomagala kao što su geodetski stalci kakvi su kasnije ušli u geodetsku mjernu praksu. Predložio ih je njemački matematičar i znanstvenik Carl Friedrich Gauss pa su nazvani Gaussovi stalci. Boškoviću je time učinjena velika nepravda jer bi te stalke trebalo zvati njegovim imenom.

Boškoviću pripadaju i zasluge za poticanje drugih na slična geodetska i astronomska mjerenja u raznim dijelovima svijeta. Carici Mariji Tereziji ukazivao je na važnost određivanja oblika Zemlje kako za astronomiju, geodeziju i geografiju tako i za plovidbu i trgovinu i predložio joj da se u njezinoj državi provedu mjerenja što je i učinjeno. O tome je poslije pisao: “Kada sam vidio da je moje izlaganje pobudilo um nadasve oštroumne vladarice... Predobra i premudra vladarica je obećala da će se za to pobrinuti, a isto i oštroumni kancelar knez Kaunitz, kome sam sve to ostavio izloženo napismeno...”

Bošković je imao presudan utjecaj da se slična mjerenja provedu i u Pijemontu i u Pennsylvaniji u SAD-u. Neka su mjerenja provedena i u Hrvatskoj. Na osnovi podataka geodetskih i astronomskih mjerenja izrađen je prvi egzaktan zemljovid Papinske Države što je vrlo pozitivno utjecalo na razvitak kartografije u Italiji. Bošković je kasnije izradio i druge zemljopisne karte.

Drugo važno znanstveno postignuće u geoznanostima koje dugujemo Boškoviću istraživanje je unutrašnje strukture Zemlje. U to doba nije bilo niti je moglo biti nikakvih eksperimentalnih istraživanja unutrašnje strukture Zemlje. Ali je Bošković na osnovi gravimetrijskih mjerenja (mjerenja akceleracije sile teže) zaključio o unutrašnjoj strukturi Zemlje i o tome kako i zašto nastaju brda i planine te je postavio teoriju o tome.

Boškovićev pojam Zemljine kore koja se negdje uzdiže, negdje spušta kasnije, u 19. st., znanstvenici su definirali kao pojam izostatičke plohe i postavili teorije izostazije. Geodeti danas predlažu da se model ili teorija izostazije nazove i po Boškoviću. Njegova gledišta o unutrašnjoj strukturi Zemlje pokazala su se točnima. Naime, početkom 20. st. (1910.) postojanje izostatske plohe Zemlje dokazao je hrvatski geofizičar Andrija Mohorovičić koji je otkrio plohu diskontinuiteta između Zemljine kore i plašta što je u svjetskoj znanosti poznato kao Moho diskontinuitet ili jednostavno MOHO.

Određivanje staza kometa

Još kao student u Rimskom kolegiju Bošković se počeo baviti astronomijom, a 1736. objavio je svoju prvu znanstvenu raspravu o Sunčevim pjegama. Nakon toga provodi astronomska motrenja, npr. prolazak Merkura ispred Sunca. Sljedećih godina objavio je i astronomske rasprave o sjevernoj zori, o upotrebi dalekozora za određivanje nebeskih objekata (1739.), a posebno se zanimao za određivanje staza kometa (1746.) i planeta (1749.). Postavio je kriterij za oblik staze nekog nebeskog tijela. Njegove su rasprave izazvale veliko zanimanje u europskim znanstvenim krugovima tako da su se o njima pohvalno izrazili neki francuski učenjaci i akademici kao npr. Jean-Jacques d’Ortous de Mairan, koji je kasnije Boškovića predložio za člana Francuske akademije znanosti, te poznati francuski astronom Joseph-Nicholas De L’Isle (Delisle), koji se posebno bavio Merkurom pa je htio imati Boškovićevu raspravu o tome. Izravno se obratio Boškoviću sa željom da pristane s njim znanstveno komunicirati. Piše mu: “Premda nemam možda časti da znate za mene, ipak sam vidio kako ste u časti u Akademiji... pa sam mislio da ćete biti dobri i dopustiti mi kao Vašem kolegi da Vam predložim dopisivanje o stvarima astronomije ...” Bošković se odazvao tom pozivu, ali se ispričava što će mu pisati na talijanskom: “Premda dobro razumijem francuski jezik u knjigama i spisima, ne znam ga govoriti, a još sam manje u stanju pisati ga.”

Tadašnji europski znanstveni časopisi objavili su o Boškovićevim raspravama pohvalne prikaze, a neke su njegove rasprave pretiskavane u tim znanstvenim časopisima. Kada su astronomi 1780-ih godina uočili dotad nepoznato nebesko tijelo, tražili su kakva mu je staza. Pretpostavka je bila da se radi o novom kometu. Bošković je pretpostavio da se radi o novom planetu. Bila je to smiona pretpostavka u to doba s obzirom na to da se još od starih vremena znalo da uz Mjesec, Sunce i Zemlju postoji samo pet planeta. Pretpostavka novog planeta bila je gotovo znanstvena hereza. Iako sam Bošković nije otkrio novi planet, potaknuo je astronome da razmišljaju u tom smjeru, a i vrlo brzo otkrio ga je engleski astronom William Herschel (1781.) i nazvao ga Uran. Kasnije je na osnovi Boškovićeve metode određena staza Urana te su stoga Boškovićeve zasluge za otkriće Urana vrlo važne.

U astronomiji se on bavio i Mjesečevom atmosferom. Smatrao je da Mjesec nema svoje atmosfere, dok je Sunce ima. Istraživao je kako i zašto nastaju perturbacije Saturna i Jupitera.

Kada je Bošković predavao u Paviji, izradio je plan zvjezdarnice u Breri kraj Milana (1765.). Vodio je radove, djelomično financirao gradnju, a kada je zvjezdarnica dovršena, opremio ju je astronomskim instrumentima, koje je i sam izrađivao, načinio plan rada zvjezdarnice i postao jedan od njezinih upravitelja. Zvjezdarnica je zahvaljujući Boškoviću postala ugledna astronomska ustanova u Europi. Na njoj su se vršila opažanja pomrčine Sunca, Mjeseca, Jupiterovih satelita, kometa. Bošković je na osnovi promjene položaja Sunčevih pjega odredio vrijeme vrtnje Sunca oko svoje osi (1777.).

U optici je prvi objavio zakon rasvjete, ali se to obično pripisuje njemačkom znanstveniku Johannu Heinrichu Lambertu i naziva se Lambertov zakon rasvjete (1760). U shvaćanju prirode svjetlosti Bošković je potaknuo engleskog fizičara Thomasa Younga da dođe do valne teorije svjetlosti. Neka su Boškovićeva razmišljanja o svjetlosti bila toliko napredna da ih nalazimo u fizici 20. stoljeća. On tvrdi da u proizvoljno malom prostoru može biti ma kako velik broj “svjetlosnih točaka” ili, kako bi danas moderno kazali, fotona (taj naziv u Boškovićevo doba nije postojao). Na tom načelu kvantne statistike zasniva se rad lasera pa bi se Boškovića moglo smatrati idejnim prethodnikom lasera. Ruski znanstvenik iz 20. stoljeća S. R. Filonovič kazao je: “Prvu zadovoljavajuću teoriju luminiscencije razvio je u 18. stoljeću hrvatski učenjak Ruđer Bošković.”

U vezi sa statističkom obradom rezultata mjerenja Bošković je prvi u povijesti znanosti iznio metodu ili teoriju izravnavanja pogrešaka mjerenja koju je kasnije francuski znanstvenik i mlađi Boškovićev suvremenik Pierre-Simon Laplace izrazio u matematičkom obliku i ta je metoda nazvana Laplaceova metoda. Da bi se donekle ispravila još jedna nepravda nanesena Boškoviću, u novije se vrijeme koristi izraz Bošković–Laplaceova metoda. 

U idućem broju: 
Prirodna filozofija: Teorija sila i struktura tvari – Čovjek ispred svoga vremena – “Novi svijet” Ruđera Boškovića