Jeszcze o Einsteinie/Słowo „teraz“, a wiedza ścisła
| <<< 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 | |
Najpiękniejszy chyba zegar na świecie posiada miasto Wenecja. Nad śliczną starą bramą, która na plac Ś-go Marka prowadzi, wmurowano duży czworobok z cyframi złotemi, a dwie metrowe strzały krążą po tym cyferblacie. Na płaskim dachu dwaj spiżowi kowale biją młotami w wielki dzwon, wydzwaniając godziny i kwadranse.
Przypuśćmy, że w kawiarni Florianiego siedzi wieczorem na Piazza di San Marco miljoner amerykański, Mr. Smith, patrzy na ten cudowny, rzeźbiony, trzypiętrowy budzik, patrzy na to, jak się cyfry godzin zapalają, jak dwaj spiżowi kowale pracują i powiada:
„Oddaję połowę majątku temu, kto mi powie, co teraz robi w Paryżu miss Lavinja Coolidge“.
Propozycja wydaje się poprostu śmieszna i przedewszystkiem wynagrodzenie za tę wiadomość jest wprost niepomiernie wysokie. Gdybyśmy żyli w czasach antycznych, kiedy to trzeba było wysyłać gońców maratońskich, wynajmować szybkobiegów do roznoszenia wieści — możnaby jeszcze taką cenę sobie wyobrazić, ale dziś — w epoce radjotelefonu? telegrafu iskrowego?
Stawiamy poprostu na sławetnej wieży weneckiej, na owej Torre dell’Orologio, stacyjkę iskrową, wysyłamy radjodepeszę do wieży Eiffla w Paryżu, czekamy na odpowiedź i zabieramy p. Smithowi połowę majątku.
Otóż — sprawa nie jest wcale taka prosta.
Przedewszystkiem telegraf iskrowy wysyła również tylko fale elektryczne, które zasadniczo niczem się — jak uczy fizyka — od fal świetlnych nie różnią, a zwłaszcza biegną w przestrzeni z pewną prędkością, wielką wprawdzie, ale ściśle określoną, skończoną. Mamy tu, krótko mówiąc, znów do czynienia z falami optycznemi, o których już przedtem wspominaliśmy. Nim fale te z Wenecji do Paryża dobiegną — czas pewien upłynąć musi i Mr. Smith może twierdzić zupełnie słusznie, że to, cośmy mu o pannie Lavinji powiedzieli, jest wprawdzie ciekawe, ale nie jest odpowiedzią ścisłą na jego pytanie.
„Pytałem się, co Lavinja robi o 9-ej, a nie o 9-ej + jakiś tam ułamek sekundy, który waszemu gońcowi — fali świetlnej — podobało się zmarnować na drogę Wenecja — Paryż“.
Spróbujmy, nie szczędząc żadnych kosztów, wykonać doświadczenie z całą dokładnością, na jaką naukę współczesną stać.
Rzecz zabawna ale tak jest istotnie: gdybyśmy nawet najidealniejszych fizyków świata do roboty zaprzęgli, gdyby sam Michelson pracami kierował, nic lepszego nad sposób, który tu podamy, wymyślić nie można.
Ustawiamy w Wenecji aparat kinematograficzny i zdejmujemy bez przerwy p. Smitha. Każemy telegraficznie ustawić taki sam aparat w Paryżu i fotografować pannę Coolidge. O pewnej porze wysyłamy z Wenecji sygnał świetlny. Ten sygnał robi znak na filmie paryskim, wraca i markuje film wenecki. Po tych dopiero operacjach możemy powiedzieć, który z obrazków paryskich jest jednoczesny z obrazkiem weneckim, czyli co się przytrafiło jednocześnie p. Smithowi i pannie Lavinji.
Jak widać z rysunku — obrazek paryski L, na który nasz delegat — promień świetlny — trafił, jest jednoczesny z pewnym obrazkiem weneckim S, leżącym pośrodku między punktami 1 i 2 (moment wyjścia i powrotu promienia).
Bez takiego segregatora — bez fali świetlnej — obyć się nie możemy. Mamy szereg faktów i zjawisk w Wenecji, szereg faktów i zjawisk w Paryżu. Jak ustalić, które z nich odpowiadają sobie nawzajem? Jak je rozlokować w czasie bez pomocy światła, albo bez pomocy jakiegoś gońca maratońskiego? Jaki inny związek — prócz naszych nałogów myślowych i przyzwyczajeń — łączy film paryski z filmem weneckim?
Chwila zastanowienia wykaże, że metoda nasza jest właściwie jedyną. Fizyk, jeżeli chce dać odpowiedź ścisłą na pytanie p. Smitha, musi jakoś zeszyć, skoordynować fakty weneckie z faktami paryskiemi. Używa w tym celu najszybszego gońca, to jest światła, wprowadza drobną „korektę“ i dochodzi wreszcie do wyniku prostego i dla wszystkich obserwatorów na ziemi zrozumiałego. Nie będziemy się też nad tem szerzej rozwodzili, ale istotnie każdy fizyk na ziemi, zastosowawszy naszą metodę, stwierdzi, że obrazek S jest z obrazkiem L jednoczesny.
Nareszcie tedy nadaliśmy pewien określony sens wyrazowi „teraz“, powiązaliśmy zdarzenia w różnych miejscach globu i możemy chyba zabrać Smithowi połowę majątku? Owszem, jeżeli ten człowiek nie jest zbyt wymagający, jeżeli wystarcza mu opinja uczonych ziemskich. Gdyby chciał mieć zdanie absolutne, obowiązujące wszystkie istoty myślące we wszechświecie — musielibyśmy machnąć ręką na całą sprawę.
Nie zapominajmy bowiem, że nasza ziemia jest „pokładem ruchomym“. Kiedyśmy wysyłali sygnał świetlny z Wenecji, Paryż biegł ze znaczną szybkością na spotkanie naszego gońca, kiedy ten goniec wracał z Paryża — Wenecja szybkim krokiem starała się uciec od niego. Czyż można się dziwić, że obserwator, umieszczony — dajmy na to — na słońcu, człowiek, który z ziemskim karuzelem nic wspólnego nie ma, powie: „pomiar, a zwłaszcza ta część, w której wykonywacie „korektę“, nie jest zupełnie ścisły. Obrazek L nie jest jednoczesny z obrazkiem S, ale z obrazkiem nieco wcześniejszym, bo w drodze powrotnej Paryż — Wenecja goniec wasz zmarnował trochę więcej czasu, niż w drodze Wenecja — Paryż“.
Doskonale! Korygujmy dalej! Ale skąd pewność, że to właśnie obserwator ze słońca ma głos rozstrzygający i że jego opinja jest dla całego kosmosu miarodajna? Słońce też jest w przestrzeni statkiem ruchomym — pędzi ku jakimś celom, ku jakiejś mecie w gwiazdozbiorze Herkulesa. Dlaczego mają nam prawa dyktować, dlaczego mają nam narzucać swoje „teraz“ fizycy ze słońca, a nie fizycy z Herkulesa? Nie możemy tych przywilejów byle komu oddawać.
Krótko mówiąc — niema i być nie może we wszechświecie obserwatora uprzywilejowanego. Każdy z nich ustala dla siebie i dla ludzi, w jednakowych z nim warunkach żyjących, co jest teraz, każdy ma odrębny, inaczej płynący czas, każdy określa prędkość światła jako wielkość stałą, bo światło jest tym gońcem, tym urzędnikiem, który fakty różne w czasie segreguje i rozmieszcza.
Poczynamy rozumieć doświadczenia Michelsona i de Sittera.
Gdybym się nie wiem jak wślad za falą świetlną, kwapił, nie skonstatuję, że ta fala jest powolniejsza, bo musiałbym stwierdzić, że w tym samym czasie, co przedtem, na mniejszą odległość ode mnie się odsuwa. Ale tego samego czasu mieć nie będę, bo mi odnośny urzędnik inny sens nadaje sekundom.
Tak w ogólnych zarysach wygląda podstawowa myśl teorji Einsteina, i dalsze matematyczne jej rozwinięcie tworzy cały system, zwany szczególną zasadą względności. Ludzie sądzą, że te rozumowania prowadzą do zupełnej anarchji, że teraz już nic nie wiemy i „wsio dozwoleno“, jak mówi w „Biesach“ Dostojewski.
Dlaczego? Wyzbyliśmy się — niewiadomo skąd zaczerpniętej — idei powszechnego, wszędzie obowiązującego czasu, którego wcale zdefinjować nie można. Przekonaliśmy się wzamian za to, że czas w pewien sposób ściśle określony — można to ująć w proste wzory matematyczne — zależnie od ruchu obserwatora się zmienia, bo następczość i kolejność zjawisk coś nam przecie ustalić musi. Owo coś — światło — biegnie jak wykazały doświadczenia, dla każdego obserwatora, bez względu na to, gdzie jest i dokąd zmierza, z jednakową szybkością i dlatego właśnie inny mu czas odlicza.
Jeżeli się nad sprawą zastanowić uważniej — nie tak znowu trudno odkryć, gdzie leży źródło wszystkich nieporozumień i na czem właściwie tragiczny rozdźwięk między naszym poglądem zwykłym i Einsteinowskim polega.
Jesteśmy w życiu codziennem przeświadczeni, że wiemy doskonale, co się teraz dzieje w świecie. Mamy — jak to pięknie w bajkach dla dzieci opowiadają — najlotniejszego gońca, myśl ludzką, na usługi, możemy go wysłać na zwiady, możemy sobie jednocześnie wyobrazić słońce, księżyc, najdalsze gwiazdy — nasz poseł przebiega wszechświat momentalnie, przeszywa cały kosmos stokroć prędzej od błyskawicy. Szkoda tylko, że fizyk nie wie, co z nim począć, jak go do solidnej prący zaprząc! Dopóki jakiejś nadnaturalnej telepatji nie stwierdzono doświadczalnie, przyrodnik nie ma i nie znajdzie nigdzie sługi tak doskonałego, jak ta myśl z bajki. Ograniczony do pomiarów fizykalnych, musi znaleźć sposób wiązania i zestawiania faktów nie przy pomocy fantazji, wyobrażeń, skoków myślowych — musi się oprzeć na czemś realnem, dla badań dostępnem. Jego posłem jest najszybsza w przyrodzie fala świetlna i od jej zeznań zależy, co się dzieje teraz w Paryżu.
Wszystko, co o świecie wiemy, wiemy dzisiaj z tą samą pewnością, co i dawniej. Więcej nawet: każdej chwili możemy wyliczyć, jak wyglądają nasze obserwacje dla fizyka, umieszczonego na słońcu albo na gwiazdach Herkulesa. Z jednego tylko zrezygnowaliśmy: z wszechwiedzącego ducha, który gdzieś w przestworzach tkwi i wie najlepiej, wie z całą dokładnością, nieodwołalnie, ile sekund „prawdziwych“ minęło od Narodzenia Chrystusa do ostatniej mowy Poincare’go. Ten przeciąg czasu inny będzie na ziemi, a inny na słońcu, interwal ma jakby perspektywę, wygląda inaczej dla różnych obserwatorów we wszechświecie...
Na jedno jeszcze położyć musimy nacisk. Wszystkie nasze rozważania opierały się na faktach, zaczerpniętych z optyki, odwoływały się do eksperymentów, wykonanych lub przynajmniej wykonalnych fizycznie — nie mamy tu nigdzie do czynienia z filozofją i metafizyką. Teorja Einsteina jest syntezą z dziedziny nauk ścisłych, jest — jak prawo zachowania energji np. — teorją „fenomenologiczną“. Filozofja może ją dla swoich celów wyzyskać, ale nie może jej obalić tak, jak nie może obalić teorji atomistycznej czy systemu Kopernika. Podważyć mogłaby ją jedynie albo jakaś jaskrawa sprzeczność wewnętrzna (której jednak najlepsi matematycy przez lat już prawie 18 wykryć nie zdołali), albo sprzeczność z faktami (której znowu fizycy dotąd nie dostrzegli), albo wreszcie pogląd, że ta teorja się nie opłaca, t. zn. wymaga zbyt wiele, a daje zbyt mało.
Kto lubi analogje i porównania poetyckie, może się tu przez chwilę nad takim choćby — pierwszym lepszym — przykładem zastanowić. Przed wojną bardzo trudno byłoby nam sobie wyobrazić, że pieniądz — miara wszelkiej wartości — sam może mieć wartość zmienną, niestałą, kapryśną. Dziś wiemy, że nawet z najdzikszemi skokami walutowemi pogodzić się można, że — mimo te piruety — ludzie sprzedają, kupują, handlują, kalkulują, mają giełdę, sklepy, kupców, nabywców, ceny. Gdyby ekonomja była wiedzą tak ścisłą, jak fizyka, moglibyśmy naukę o gospodarstwie społecznem rozszerzyć, ustalić prawa obiegu towarów, oparte na względnej wartości pieniądza. Ta nowa nauka nie byłaby jakimś chaosem tez anarchicznych — przeciwnie, miałaby podstawy solidniejsze, pewniejsze, ogólniejsze, powszechniej obowiązujące, byłaby trwalsza, niż to, co wiedzieliśmy przedtem, obejmowałaby okresy spokojne i czasy kryzysów.
Otóż — to porównanie kuleje napewno, jak wszystkie porównania. — Ale od biedy jakiejś analogji między zmiennym Czasem w fizyce i między zmiennym pieniądzem w ekonomji dopatrzeć się można.
