Jeszcze o Einsteinie/Niebezpieczeństwa. Trudności istotne. Paradoksy
| <<< Dane tekstu >>> | |
| Autor | |
| Tytuł | Jeszcze o Einsteinie |
| Podtytuł | teorja względności z lotu ptaka |
| Wydawca | Polska Składnica Pomocy Szkolnych |
| Data wyd. | 1924 |
| Druk | Zakłady Graficzne „Drukarnia Bankowa“ |
| Miejsce wyd. | Warszawa |
| Źródło | Skany na Commons |
| Inne | Cały tekst |
| Indeks stron | |
Każda trwała teorja naukowa musi zdać egzamin z t. zw. celowości. Musi wykazać, jakie to fakty wytłumaczyć i jakie przewidzieć potrafi. Te dopiero o racji jej bytu rozstrzygają. Teorja Kopernika dlatego tylko była lepsza od dawnej, Ptolemeuszowej, że nietylko dzień i noc, cztery pory roku, zaćmienia księżyca, ale kierunek wiatrów (passatów), spłaszczenie naszego globu, podrywanie prawego brzegu w rzekach, płynących na północ, doświadczenia z wahadłem i kulą, spadającą z wieży wysokiej — z jednego prostego zdania: „ziemia się obraca“ wyprowadzić zdołała. Dla tych korzyści darowano jej — po długich coprawda walkach — ten trud myślowy, do jakiego zmuszała, gwałt, jaki wyobrażeniom utartym czyniła.
Popularne broszurki einsteinowskie wywołują w czytelniku wrażenie, jakoby cała „zasada względności“ na jedynej nitce doświadczeń Michelsona wisiała.
Dzieje się tak dlatego, że te zjawiska, te „zaćmienia“ i „passaty“, które w sposób nienaganny i prosty z nowego poglądu o względności czasu wyprowadzić się dają, leżą już dość głęboko w obrębie fizyki współczesnej. W wykładzie popularnym ogromnie jest trudno fakty, czytelnikowi nieznane, opisywać i jednocześnie ich tłumaczenie podawać — i to jeszcze z różnych punktów widzenia.
Spróbujmy jednak choćby jeden przykład rozpatrzeć bliżej.
Mówiliśmy, że czasu powszechnego niema, że obserwator na słońcu, który w zawrotnym karuzelu, w rotacjach ziemskich, udziału nie bierze, w pewien — zresztą ściśle określony — sposób inaczej czas mierzy, niż my.
Ale czas — jak sobie jeszcze może z nauki szkolnej przypominamy — jest jedną z jednostek zasadniczych, wchodzi prawie we wszystkie nasze pomiary. To też wyliczenia dokładne wykażą, że obywatel słoneczny inaczej będzie mierzył np. masy ciał! Zważmy dobrze: masa, którą dotąd również uważaliśmy za niezmienną (nawet powszechne prawo zachowania masy dekretowaliśmy), — według nowych pojęć, tylko dlatego, że ów obywatel słoneczny w innym jest stanie ruchu, niż my — inną mu się wyda, inne będą jej wszystkie efekty fizykalne, czyli poprostu inną będzie dla niego, niż dla nas.
Dziwnym trafem ten właśnie wniosek teorji einsteinowskiej doskonale możemy sprawdzić w laboratorjum. Nie będziemy się w tym celu przenosili na słońce. Posiadamy, albo możemy wywołać, w każdej rurce próżniowej (rury szklane z rozrzedzonem powietrzem) małe ciałka — elektrony, którym — jak tego wymaga właściwie teorja względności — możemy nadać prędkość, nieomal dowolnie wielką zapomocą sił elektrycznych. Wobec tych małych kulek, imitujących w tem doświadczeniu ziemię — jesteśmy jakgdyby obserwatorami słonecznymi. Cóż się okazuje?
Masa elektronów zmienia się, wzrasta razem z ich prędkością w sposób, zupełnie ściśle przewidziany przez teorję Einsteina. Doświadczenie to wykonywali wielkrotnie Kaufmann, Bucherer, Hupka — zawsze z tym samym rezultatem.
Naturalnie, wszystkie tego rodzaju wyniki i wnioski wyglądają daleko piękniej w języku matematycznym. Matematyka nie jest wcale istotą teorji względności. Można — jak to właśnie w tej rozprawie próbujemy — wyłożyć bez wzorów i formuł, o co chodzi. Ale w lakonicznym języku takich wzorów struktura logiczna teorji, jej wiązadła zarysowują się o wiele mocniej i wyraźniej, niż w mowie potocznej.
Pocóż tedy opowiadać, jak objaśnia Einstein fakty, dawniej znane, aberację światła, rezultat doświadczenia Fizeau i t. d.?
Przekładając sprawę na język wulgarny — tu najłatwiej moglibyśmy znane przysłowie włoskie potwierdzić: traduttore — traditore.
W dziełku popularnem powinno wystarczyć zapewnienie, że teorja wględności ze wszystkich dotychczasowych wyników eksperymentalnych naszej Optyki i Elektroniki świetnie zdaje sprawę i że nigdzie w sprzeczności z doświadczeniem nie stoi.
Zato, jak każda myśl nowa, zadaje pewien gwałt wyobrażeniom zwykłym, i niekiedy lekkie pchnięcie, drobne przeszarżowanie wniosków wystarcza, aby ją uczynić zabawną i śmieszną. Ale właściwie i temu trudno się dziwić. Przypomnijmy sobie, że humorystą był Kolumb, kiedy twierdził w biały dzień, że ziemia ma kształt kuli czy gruszki i że — po drugiej stronie — ludzie chodzą „głową na dół“, zwróceni ku nam stopami. Humorystą był Kopernik, kiedy w poważnem dziele wykładał, że każdy z nas — wyszedłszy z domu na ulicę — staje na jakimś trottoir roulant, który się w przestrzeń wymyka i pędzi przed siebie, 50 razy szybciej od najściglejszego konia arabskiego.
Jest też oczywiście humorystą i Einstein. I jego teorja prowadzi do licznych paradoksów, w których jednak w gruncie rzeczy — nic paradoksalnego niema.
Np. owa „jednoczesność“ — różna dla różnych widzów.
— Jakto? — mówił mi niedawno pewien zdolny publicysta — więc ja wysyłam swoją teściową — dajmy na to — do Paryża i już wobec tego nie wiem, jakie fakty z jej życia są z mojemi jednoczesne? Jakiś — odpowiednio we wszechświecie wybrany — einsteinista będzie mi twierdził, że jestem równieśnikiem tego starego pudła, a ja mu nic na to odpowiedzieć nie mam prawa? Jego twierdzenia są równie słuszne, jak moje? — Gdzie tu sens?
To byłby istotnie absurd, ale też nikt nie twierdzi, że pan — z jakiegokolwiek punktu widzenia — może być rówieśnikiem owej starszej pani.
W przykładzie, któryśmy omawiali szerzej (Wenecja — Paryż), upływa między chwilą wysłania gońca świetlnego a jego powrotem około jednej setnej części sekundy. Formuły einsteinowskie dowodzą jedynie, że dla kogoś na słońcu, czy na Herkulesie ta jedna setna może być krótsza, może być jedną tysiączną, jedną miljonową sekundy — ale różnica nigdy ponad te drobne ułamki nie urośnie. „Ujednocześniać“ zjawisk nie możemy bez granic i dowolnie. Pewien „interwal czasu“, obserwowany na ziemi wydaje się krótszy obywatelowi słonecznemu, ponieważ, jak to z dalszego rozwinięcia idei zasadniczej wynika — jego zegary wolniej chodzą od naszych.
Ale nawet najzgryźliwszy, najgorzej dla nas wybrany sędzia kosmiczny kwestjonować może w ziemskich pomiarach jednoczesności tylko pewną drobną korektę, pewną nadwyżkę — tam np., gdzie o zjawiska na naszym globie, od Alaski do Tasmanji, chodzi — zaledwie ⅛ sekundy.
Niema też obawy, aby ów „człowiek w kosmosie“ mógł prawo przyczynowości przełamać i zobaczyć w jakiemś naszem zdarzeniu — skutek przed przyczyną. Zobaczy je w tym samym porządku, tylko — jakby z innej, dalszej perspektywy.
Najtrudniejszym i najzabawniejszym paradoksem teorji einsteinowskiej jest jednak — jej myśl zasadnicza. Jakże to? dlatego, żem wskoczył do tramwaju, choćby najszybciej, choćby tam z prędkością fal świetlnych czy sygnałów elektrycznych w przestrzeni biegnącego — dlatego czas ma mi upływać inaczej, a mój zegarek kieszonkowy będzie raptem wolniej chodził?
Zegarek jest kupą żelastwa, jest przyrządem i nie może ustalać samej zasady pomiarów, nie może nam narzucać światopoglądu. Człowiek, który — pożegnawszy się z nami — wskoczył do tramwaju kosmicznego, będzie wiadomości o świecie odbierał, będzie je segregował i uzależniał zgodnie z oczywistością. Ale — jak to doskonale urobione słowo już etymologicznie wskazuje — jego oczywistość będzie zależna od raportów promieni świetlnych. Cóż dziwnego, że zmieni się w pewnie — zresztą nie dowolny, ale doświadczeniami Michelsona i teorją Einsteina ściśle określony — sposób?
W najbliższym związku z tą sprawą jest słynna historja o braciach bliźniakach, albo, jeżeli kto woli, einsteinowska bajka o śpiącej królewnie. Kursuje ta opowieść po wszystkich broszurkach, szerząc zamęt i spustoszenie, przyprawiając ludzi o zawrót głowy, to też należy jej się krótka wzmianka.
Powiedzieliśmy, że pasażer tramwaju kosmicznego ma inną oczywistość, inaczej czas mierzy i że jego zegary wolniej chodzą od naszych. Otóż wyobraźmy sobie, że ten człowiek odjeżdża i po kilkunastu latach bolesnej rozłąki wraca i wysiada z wagonu. Logicznym wnioskiem naszych rozważań jest paradoks dziwaczny: dla nas na ziemi — podczas jego nieobecności — minęło, dajmy na to, dziesięć lat, a on twierdzi poważnie, że to był rok, powołuje się przytem na swoje pomiary fizyczne, biologiczne czy inne. Jest jednem słowem — dlatego tylko, że sobie w świat pojechał — o dziewięć lat od nas młodszy! Zostawił na ziemi brata-bliźniaka, który teraz mógłby być — pozwólmy sobie na lekką przesadę — nieomal jego ojcem. Wierutny nonsens!
Otóż — doświadczenia takiego, niestety, wykonać nie możemy. Trudno kogoś wyekspedjować na dziesięć lat z ziemi, kazać mu pędzić po wszechświecie z prędkością, zbliżoną do prędkości światła, i jeszcze po powrocie pytać go o wrażenia.
Ten zaś „wierutny nonsens“ — jak nam się na pierwszy rzut oka wydało — błędu logicznego, przypuszczeń myślowo niedopuszczalnych, nie zawiera wcale.
Przeciwnie. Bardzo być może, że ów pasażer, dla którego odległość między przyczyną i skutkiem, przebieg czasu, trwanie wszelkich procesów i zjawisk w świecie, masy, miary długości, inne będą, niż dla nas, po powrocie mniej sobie będzie lat liczył, niż my.
Bardzo być może, iż umieszczony w innych warunkach, w otoczeniu, gdzie od a począwszy, od sekundy — wszystko ma inny sens, wróci do naszego życia, jak legendowa śpiąca królewna.
Tylko bezpośredni eksperyment mógłby tu kłam zadać teorji. Niestety jest — w całej rozciągłości — niewykonalny, a tam, gdzieśmy go próbowali wykonywać częściowo (p. wyżej zmienność masy) — tam właśnie... potwierdza tę teorję!
