Wartość nauki/Nauki fizyczne/Przyszłość fizyki matematycznej
| <<< Dane tekstu >>> | |
| Autor | |
| Tytuł | Wartość nauki |
| Część | Nauki fizyczne |
| Rozdział | Przyszłość fizyki matematycznej |
| Redaktor | Ludwik Silberstein |
| Wydawca | G. Centnerszwer i Ska. |
| Data wyd. | 1908 |
| Druk | Drukarnia Narodowa w Krakowie |
| Miejsce wyd. | Warszawa |
| Tłumacz | Ludwik Silberstein |
| Źródło | Skany na Commons |
| Inne | Cały tekst |
| Indeks stron | |
Zasady a doświadczenie. — Pośród tylu ruin cóż trwa jeszcze? Zasada najmniejszego działania jest aż dotąd nietknięta, i Larmor sądzi, jak się zdaje, że przeżyje ona znacznie inne zasady; istotnie jest ona bardziej nieokreślona i bardziej jeszcze ogólna.
Wobec tego ogólnego upadku zasad jakież stanowisko zajmie fizyka matematyczna? Zanim jednak wzruszymy się zbytnio, należałoby też zapytać, czy wszystko to jest prawdą. Wszystkie owe uchybienia zasadom napotykamy jedynie w dziedzinie wielkości nieskończenie małych; musimy uciec się do mikroskopu, aby zobaczyć ruch Brownowski; elektrony są bardzo lekkie [małe]; rad jest bardzo rzadki,
i substancyi tej mamy naraz kilka zaledwie miligramów; wobec tego zaś możnaby zapytać, czy obok nieskończenie małych, które się dostrzegło, niema innych nieskończenie małych, które się przeoczyło, a które równoważą się z tamtemi.
Zachodzi tu więc pytanie, które, jak się zdaje, doświadczenie tylko może rozstrzygnąć. Będziemy tedy musieli zwrócić się do eksperymentatorów, a czekając, dopóki sporu ostatecznie nie rozstrzygną, nie troszczyć się o te niepokojące zagadnienia i spokojnie prowadzić w dalszym ciągu pracę naszą, jak gdyby zasady były jeszcze bez zarzutu. Mamy zresztą wiele jeszcze do zrobienia, nie wychodząc po za dziedzinę, w której zasady dają się z zupełną jeszcze pewnością stosować; mamy ku czemu zwrócić czynność naszą podczas tego okresu wątpliwości.
Rola analityka. — Czyż jednak istotnie nie moglibyśmy nic uczynić, aby naukę od wątpliwości tych uwolnić? Przyznać należy, że nie sama tylko fizyka doświadczalna je wywołała, lecz że i fizyka matematyczna przyczyniła się ku temu poniekąd. Wprawdzie eksperymentatorzy spostrzegli, że rad wydziela energię, lecz teoretycy to ujawnili wszelkie trudności związane z rozchodzeniem się światła w poruszającem się środowisku; gdyby nie oni, nie domyślanoby się prawdopodobnie tych trudności. Otóż, skoro uczynili wszystko możliwe, aby nas wprowadzić w zakłopotanie, powinniby też wybawić nas zeń.
Powinni poddać krytyce wszystkie te nowe poglądy, które powyżej naszkicowałem, i nie opuszczać żadnej zasady, dopóki nie wyczerpią sumiennie wszelkich środków mogących je ocalić. Cóż jednak w tym względzie uczynić mogą? Postaram się to wyłuszczyć.
Chodzi przedewszystkiem o zbudowanie bardziej zadawalającej elektrodynamiki ciał ruchomych. Tu bowiem przeważnie, jak wykazałem powyżej, gromadzą się trudności; możemy nie wiem jak mnożyć hypotezy, a przecież nie zdołamy zadośćuczynić wszystkim naraz zasadom; aż dotąd umiano tylko ocalić jedne kosztem innych; wszelka jednak nadzieja osiągnięcia lepszych wyników nie jest jeszcze stracona. Weźmy tedy teoryę Lorentza, obracajmy ją na wszelkie możliwe strony, przekształcając ją stopniowo, — a być może, że wszystko ułoży się jakoś.
Tak naprzykład, zamiast przypuścić, że poruszające się ciała skracają się w kierunku ruchu i że skrócenie to jest jedno i to samo niezależnie od istoty tych ciał i zresztą od działających na nie sił, czyż nie możnaby prostszej jakiejś i naturalniejszej wprowadzić hypotezy? Możnaby, naprzykład, wyobrazić sobie, że zmienia się sam eter, skoro znajduje się w ruchu względnym w stosunku do środowiska materyalnego, które go przenika, że — zmieniony w ten sposób — nie przenosi już zaburzeń z jednakową we wszystkich kierunkach prędkością. Prędkość ta mogłaby być większą w kierunku równoległym do ruchu środowiska, — czy to zgodnym z nim, czy też wprost przeciwnym, — mniejszą natomiast w kierunkach prostopadłych. Powierzchnie fal nie byłyby już kulami lecz elipsoidami, a tym sposobem możnaby się obejść bez owej nadzwyczajnej kontrakcyi wszystkich ciał.
Przytaczam to jedynie tytułem przykładu; możliwe bowiem próby modyfikacyi dałyby się oczywiście zmieniać do nieskończoności.
Aberacya a astronomia. — Być też może, że danych po temu dostarczy nam kiedyś astronomia; ona to, koniec końcem, poruszyła tę sprawę, skoro zapoznała nas ze zjawiskiem aberacyi światła. Traktując teoryę aberacyi z gruba, do nader dziwnego dochodzi się wyniku. Pozorne położenia gwiazd różnią się od ich położeń rzeczywistych, a to dzięki ruchowi ziemi; ponieważ zaś ruch ten jest zmienny, zmieniają się również owe położenia pozorne. Położenia rzeczywistego poznać nie możemy, możemy atoii obserwować zmiany położenia pozornego. Dostrzeżenia aberacyi nie wskazują nam tedy samego ruchu ziemi, lecz tylko zmiany tego ruchu, nie mogą nas przeto pouczyć co do ruchu bezwzględnego ziemi.
Tak przynajmniej jest w pierwszem przybliżeniu; byłoby natomiast inaczej, gdybyśmy mogli mierzyć tysiączne części sekundy. Widzielibyśmy wówczas, że amplituda drgań zależy nietylko od zmiany ruchu, — zmiany dobrze znanej, gdyż chodzi tu o ruch naszego globu na jego orbicie eliptycznej, — lecz również od wartości przeciętnej tego ruchu, tak iż stała aberacyjna nie byłaby zupełnie tą samą dla wszelkich gwiazd i odpowiednie różnice pouczyłyby nas co do ruchu bezwzględnego ziemi w przestrzeni.
Stanowiłoby to więc, w innej znowu postaci, upadek zasady względności. Daleko nam wprawdzie do oceny tysiącznej części sekundy [kątowej], lecz z tem wszystkiem, jak powiadają niektórzy, całkowita prędkość bezwzględna ziemi jest może znacznie większa niż prędkość jej względem słońca; gdyby wynosiła ona np. 300 kilometrów na sekundę zamiast trzydziestu, wystarczałoby to, aby uczynić zjawisko dostrzegalnem.
Zdaje mi się, że ci, co w ten rozumują sposób, zbyt prostą przyjmują teoryę aberacyi; jak wspomniałem, Michelson okazał, że procedury fizyczne są bezsilne, o ile chodzi o ujawnienie ruchu bezwzględnego; jestem pewny, że to samo okaże się co do postępowania astronomicznego, gdyby nawet nie wiem jak daleko posunięto jego dokładność.
Bądź co bądź, dane, których w tym względzie dostarczy nam kiedyś astronomia, będą bardzo cenne dla fizyka. Tymczasem, jak sądzę, teoretycy, pomnąc doświadczenia Michelsona, mogą liczyć na wynik ujemny, i dobrzeby uczynili, gdyby teraz już zbudowali teoryę aberacyi, która z takiego wyniku ujemnego z góry zdawałaby sprawę.
Elektrony i widma. — Do dynamiki elektronów z różnych dojść można stron, lecz pośród prowadzących do niej dróg jest jedna, którą zaniedbano nieco, a która przecież jest jedną z tych, co najwięcej obiecują nam niespodzianek. Mam tu na myśli ruchy elektronów wywołujące promienie widm emisyjnych; dowodzi tego zjawisko Zeemana; to, co drga w ciele rozżarzonem, podlega działaniu magnesu, a więc jest naelektryzowane. Jest to pierwszy, nader ważny punkt, dotychczas jednak nie poszliśmy dalej. Dlaczego promienie widma są rozmieszczone regularnie według pewnych praw? Eksperymentatorzy zbadali te prawa do najdrobniejszych szczegółów; są one bardzo ścisłe i stosunkowo proste. W pierwszem badaniu rozmieszczenia te przypominają tony harmoniczne [nadtony], które spotykamy w akustyce; różnica przecież jest znaczna: nietylko że liczby drgań nie są kolejnemi wielokrotnościami jednej i tej samej liczby, lecz nie odnajdujemy tu nawet niczego podobnego do pierwiastków owych równań przestępnych, do których prowadzi nas tyle zagadnień fizyki matematycznej: zagadnienie drgań ciała sprężystego o kształcie jakimkolwiek lub drgań Hertzowskich w dowolnym wysyłaczu, zagadnienie Fouriera dotyczące stygnięcia bryły stałej.
Prawa widmowe są wprawdzie prostsze, lecz odmiennej zupełnie natury, i — aby jedną chociażby zacytować różnicę — dla składników harmonicznych wysokiego rzędu liczby drgań, zamiast rosnąć bezgranicznie, zdążają do pewnej granicy skończonej.
Dotychczas nie zdano stąd sprawy, a zdaje mi się, że stoimy tu przed jedną z najważniejszych tajemnic przyrody. Fizyk japoński Nogaoka zaproponował niedawno pewne wytłomaczenie; według niego atomy składałyby się z większego elektronu dodatniego otoczonego pierścieniem, złożonym z bardzo wielkiej liczby małych bardzo elektronów ujemnych, — jak gdyby planeta Saturn z pierścieniem swoim. Jest to próba nader interesująca, lecz niezupełnie jeszcze zadawalająca; próby takie należałoby ponowić. Wnikniemy, że tak powiem, do wnętrza materyi. Ze względu zaś na szczególny punkt widzenia, który nas tu zajmuje, gdy dowiemy się, dlaczego drgania ciał rozżarzonych różnią się tak znacznie od zwykłych drgań sprężystych, dlaczego elektrony nie zachowują się tak jak znana nam materya, zrozumiemy też lepiej dynamikę elektronów, a wówczas będzie nam może łatwiej pogodzić ją z zasadami.
Konwencye wobec doświadczenia. — Przypuśćmy teraz (w co jednak, po rozważeniu całej sprawy, nie wierzę), iż wszystkie te wysiłki spełzną na niczem; cóż należałoby wówczas uczynić? Czy należałoby starać się naprawić uszkodzone zasady za pomocą tego, co my Francuzi nazywamy un coup de pouce? To oczywiście zawsze jest możliwe, nie cofam też bynajmniej tego, co wyżej powiedziałem. Czy nie napisał Pan —, mógłby ktoś mi zarzucić, — że zasady, aczkolwiek pochodzenia doświadczalnego, nie są już obecnie wystawione na żadne niebezpieczeństwo ze strony doświadczenia, dlatego że stały się umowami? Teraz zaś mówi nam Pan, że najnowsze zdobycze doświadczalne zagrażają tym zasadom.
Otóż, miałem słuszność poprzednio i nie mylę się też obecnie. Miałem słuszność wówczas, a to, co dzieje się obecnie, jest nowym tego dowodem. Weźmy naprzykład doświadczenie kalorymetryczne Curie z radem. Czy można je pogodzić z zasadą zachowania energii? Usiłowano to uczynić wieloma różnemi sposobami: na jeden z tych chciałbym tu zwrócić uwagę; nie jest to wytłumaczenie, które obecnie dąży do przewagi, lecz poprostu tylko jedno z tych, które zaproponowano. Przypuszczono mianowicie, że rad jest tylko pośrednikiem, że gromadzi on w sobie tylko nieznane co do istoty swej promieniowania, przeszywające przestrzeń we wszystkich kierunkach i — z wyjątkiem radu — przechodzące poprzez wszystkie ciała bez żadnej zmiany swych własności i bez żadnego na nie działania. Sam tylko rad miałby odbierać im część energii, aby zwrócić ją nam następnie pod różnemi postaciami.
Jakież korzystne i wygodne wytłumaczenie! Przedewszystkiem jest ono niesprawdzalne, tem samem zaś nie daje się obalić. Następnie można za pomocą niego zdać sprawę z nie wiem jakich uchybień względem prawa Mayera; odpiera ono z góry już nietylko zarzut Curie, lecz także wszelkie zarzuty, które przyszli eksperymentatorzy mogliby nagromadzić. Nowa ta a nieznana energia do wszystkiego służyć może.
Otóż to właśnie twierdziłem, i przez to też dowiedziono nam, iż zasada nasza drwi sobie ze wszelkiego doświadczenia.
Z tem wszystkiem jednak cóż zyskaliśmy przez owo coup de pouce? Zasada pozostała nietkniętą, lecz do czegóż odtąd służyć nam może?
Dawniej pozwalała nam ona przewidywać, że w tych lub owych okolicznościach można liczyć na taką a taką ilość całkowitą energii; ograniczała nas ona; obecnie jednak, skoro oddaje się nam do rozporządzenia ów nieokreślony zapas nowej energii, nic już nas nie ogranicza; otóż — jak powiedziałem w Nauce i Hypotezie — jeżeli zasada jakaś przestaje być płodną, doświadczenie, nie sprzeciwiając się jej wprost, potępi ją jednak.
Fizyka matematyczna przyszłości. — Nie to więc należałoby uczynić, powinnibyśmy raczej wszystko na nowo odbudować. Możemy zresztą pocieszyć się, chociażbyśmy do tej ostateczności byli zmuszeni. Nie należałoby stąd wnioskować, że nauka może wykonywać tylko pracę Penelopy, że może wznosić efemeryczne tylko gmachy, które niebawem własnemi rękoma znowu burzyć musi od podstaw do szczytu.
Jak powiedziałem, przeszliśmy już raz podobne przesilenie. Okazałem, że w drugiej fizyce matematycznej, we fizyce zasad, odnaleść można ślady pierwszej, t. j. fizyki sił centralnych; nieinaczej też będzie, gdy wypadnie nam poznać trzecią [fizykę]. Podobnie dzieje się ze zwierzęciem, które leni się, które zrzuca swą skórę zbyt ciasną, aby otoczyć się nową; pod nową jego osłoną rozpoznamy łatwo istotne rysy organizmu, które nadal trwają.
W jakim rozszerzymy się kierunku, tego przewidzieć nie można; być może, iż rozwinie się kinetyczna teorya gazów tak, aby innym za wzór posłużyć. Wówczas to fakty, które pierwotnie wydawałyby się nam prostemi, będą już tylko wypadkowemi bardzo wielkiej liczby faktów elementarnych, skierowanych ku jednemu celowi jedynie tylko dzięki prawom przypadku. Prawo fizyczne przybrałoby wówczas zupełnie nowy wygląd: nie byłoby już poprostu równaniem różniczkowem, lecz miałoby cechy prawa statystycznego.
Być też może, iż wypadnie nam nową zupełnie zbudować mechanikę, której zaledwie się domyślamy, a w której — ze względu na bezwładność rosnącą wraz z prędkością ruchu — prędkość światła stałaby się nieprzekraczalną granicą. Zwykła nasza, prostsza mechanika zachowałaby nadal wartość pierwszego przybliżenia, gdyż byłaby prawdziwą dla prędkości niezbyt wielkich, — tak iż pod nową odnaleźlibyśmy jeszcze dawniejszą dynamikę. Nie wypadłoby nam tedy żałować wiary naszej w zasady, a ponieważ prędkości zbyt wielkie dla dawnych formuł zdarzałyby się wyjątkowo tylko, w praktyce byłoby nawet najlepiej jeszcze postępować tak, jak gdyby się w zasady owe nadal wierzyło. Są one tak użyteczne, iż należałoby zachować dla nich miejsce w nowej fizyce. Chcąc je wykluczyć zupełnie, pozbawilibyśmy się cennego nader oręża. Na zakończenie muszę dodać, że nie zaszliśmy jeszcze tak daleko, i że tymczasem nic jeszcze nie dowodzi, iż nie wyjdą one z walki tej zwycięsko i nietknięte[1].
- ↑ Rozważania te dotyczące fizyki matematycznej są zapożyczone z odczytu wygłoszonego w Saint-Louis.
(Przyp. autora).
