Nauka i Hypoteza/Przyroda/Teorye fizyki nowoczesnej

Z Wikiźródeł, wolnej biblioteki
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
<<< Dane tekstu >>>
Autor Henri Poincaré
Tytuł Nauka i Hypoteza
Część Przyroda
Rozdział Teorye fizyki nowoczesnej
Redaktor Ludwik Silberstein
Data wydania 1908
Wydawnictwo G. Centnerszwer i Ska.
Drukarz Drukarnia Narodowa w Krakowie
Miejsce wyd. Warszawa
Tłumacz Maksymilian Horwitz
Źródło Skany na Commons
Inne Cały tekst
Pobierz jako: Pobierz Cały tekst jako ePub Pobierz Cały tekst jako PDF Pobierz Cały tekst jako MOBI
Indeks stron
Rozdział Dziesiąty.
Teorye Fizyki nowoczesnej.

Znaczenie teoryi fizycznych. — Profanów uderza charakter efemeryczny teoryi naukowych. Widzą oni, jak teorye te po pewnym okresie powodzenia kolejno zostają porzucane; widzą, jak ruiny gromadzą się na ruinach; przewidują, że na teorye dziś modne przyjdzie również rychło kolej upadku i wnoszą stąd, że teorye te są zupełnie czcze i próżne. Poglądy te swoje nazywają bankructwem nauki.

Sceptycyzm ich jest powierzchowny; nie zdają sobie zupełnie sprawy z celu i z roli teoryi naukowych, w przeciwnym bowiem razie zrozumieliby, że i ruiny mogą do czegoś służyć.

Żadna teorya nie wydawała się mocniej ugruntowaną od teoryi Fresnela, przypisującej światło ruchom eteru. A jednak ustąpiła ona dziś miejsca teoryi Maxwella. Czyi znaczy to, że dzieło Fresnela było próżne? Bynajmniej, albowiem celem Fresnela nie było dowiedzenie się, czy istnieje rzeczywiście eter, czy składa się on, czy też nie składa z atomów, czy atomy te poruszają się rzeczywiście w tym lub w owym kierunku, celem jego było przewidywanie zjawisk optycznych.

Otóż do tego celu nadaje się teorya Fresnela dzisiaj również dobrze jak przed Maxwellem. Równania różniczkowe zawsze są prawdziwe; zawsze można je całkować zapomocą tych samych metod, i wyniki tego całkowania zachowują zawsze swą wartość.

I niechaj nam nie mówią, że sprowadzamy w ten sposób teorye fizyczne do roli prostych przepisów praktycznych; równania te wyrażają pewne stosunki: jeżeli zaś równania pozostają prawdziwemi, to dlatego, że i odnośne stosunki trwają nadal. Mówią nam one, obecnie jak i poprzednio, że między »czymś« a »czymś innym« zachodzi pewien stosunek; tylko że to »coś« nazywaliśmy dawniej ruchem, obecnie zaś nazywamy je prądem elektrycznym. Lecz nazwy te były tylko obrazami zastępującemi rzeczywiste przedmioty, które przyroda wiecznie będzie przed nami ukrywała. Prawdziwe stosunki między temi rzeczywistemi przedmiotami są jedyną rzeczywistością, do której możemy dotrzeć, a jedynym warunkiem jest, by te same stosunki zachodziły między temi przedmiotami a obrazami któremi zmuszeni jesteśmy je zastępować. Skoro znamy te stosunki, jest już sprawą bez znaczenia, czy osądzimy za dogodne zastąpienie jednego obrazu przez inny.

Czy dane zjawisko peryodyczne (np. drganie elektryczne) pochodzi rzeczywiście od wibracyi jakiegoś atomu, który na podobieństwo wahadła przesuwa się rzeczywiście w tym lub owym kierunku — nie jest ani pewnym ani ciekawym. Że przecież między drganiem elektrycznym, ruchem wahadła i wszystkiemi zjawiskami peryodycznemi zachodzi wewnętrzne powinowactwo, odpowiadające głębokiej rzeczywistości; że powinowactwo to, to podobieństwo lub raczej ten paralelizm sięga nawet szczegółów tych zjawisk; że jest on konsekwencyą zasad ogólniejszych; mianowicie zasady energii oraz najmniejszego działania — oto są rzeczy, które możemy twierdzić z pewnością; oto prawda, która pozostanie zawsze tą samą, w jakąkolwiek uznamy za pożyteczne przyoblec ją szatę.

Podawano wiele teoryi rozszczepienia (światła); pierwsze z nich miały znaczne braki i zawierały jedynie małą część prawdy. Następnie przyszła teorya Helmholtza; później próbowano ją zmodyfikować na rozmaite sposoby i nawet sam jej autor obmyślił inną opartą na zasadach Maxwella. Rzecz przecież godna uwagi, że wszyscy badacze, którzy przyszli po Helmholtzu, doszli do tych samych co on równań, jakkolwiek punkty ich wyjścia były napozór bardzo odległe. Odważyłbym się twierdzić, że wszystkie te teorye są jednocześnie prawdziwe, nietylko dlatego, że każą nam przewidywać te same fakty, lecz nadto dlatego, że uwydatniają pewien prawdziwy stosunek, mianowicie stosunek pochłaniania do anormalnego rozszczepienia. W przesłankach tych teoryi prawdziwe jest to, co jest wspólne wszystkim autorom; jest to ustanowienie takiego a takiego związku między pewnemi rzeczami, które jedni nazywają jednym imieniem, inni zaś innym.

Przeciw teoryi kinetycznej gazów wytoczono wiele zarzutów, na które trudnoby było odpowiedzieć, gdyby chciano upatrywać w niej prawdę absolutną. Ale wszystkie te zarzuty nie znoszą faktu, iż była ona bardzo pożyteczna, co ujawniło się zwłaszcza w odkryciu za jej pomocą pewnego związku prawdziwego a głęboko dawniej utajonego, mianowicie związku między ciśnieniem gazowym a ciśnieniem osmotycznym. W tym też sensie można twierdzić, że jest ona prawdziwa.

Gdy fizyk stwierdza sprzeczność między dwiema teoryami, które są mu jednakowo drogie, mówi niekiedy: Nie niepokójmy się tym, lecz trzymajmy mocno oba końce łańcucha, chociaż ogniwa pośrednie są dla nas ukryte. Argument ten, zakrawający na tłumaczenie się zakłopotanego teologa, byłby śmieszny, gdyby się miało nadawać teoryom fizycznym to samo znaczenie, jakie w nich widzą profani. W razie sprzeczności jedną z nich przynajmniej trzebaby było natenczas uważać za błędną. Inaczej atoli rzecz się ma, jeśli szukamy w nich tego tylko, co w nich upatrywać należy. Możliwe jest, że tak jedna jak druga wyrażają prawdziwe związki a sprzeczność zachodzi jedynie między obrazami, w które przyodzialiśmy rzeczywistość.

Tym, którzyby uważali, że zbyt zacieśniamy obszar dostępny dla badacza, odpowiemy: Pytania, które ku waszemu żalowi z góry odrzucamy, są nietylko nierozwiązalne lecz nadto ułudne i pozbawione treści.

Ten lub ów filozof utrzymuje, że cała fizyka tłumaczy się przez wzajemne zderzenia atomów. Jeśli chce przez to poprostu powiedzieć, że między zjawiskami fizycznemi zachodzą te same związki, co między wzajemnemi uderzeniam wielkiej liczby bil, — doskonale — jest to twierdzenie sprawdzalne, może ono być prawdziwe. Ale chce on powiedzieć coś więcej; a nam się zdaje, że go rozumiemy, bo zdaje nam się, że wiemy, co to jest zderzenie samo w sobie; dlaczego? poprostu dlatego, że widzieliśmy niejednokrotnie partye bilardu. Czy będziemy sądzili, że Bóg, oglądając swoje dzieło, doznaje tych samych wrażeń, co my, przypatrując się partyi bilardu? Jeśli twierdzeniu jego nie chcemy nadać tego dziwacznego znaczenia, a jednocześnie odrzucamy owo zacieśnione znaczenie, które wyłożyliśmy powyżej i które jest znaczeniem właściwym, tedy nie będzie ono miało żadnego.

Hypotezy tego rodzaju posiadają więc jedynie znaczenie metaforyczne. Badacz nie ma więcej powodów wyrzekać się ich, niż poeta — wyrzekać się metafor; ale wiedzieć powinien, jaka jest ich wartość. Mogą one być pożyteczne dla zaspokojenia pewnych wymagań umysłu, a nie będą szkodliwe, o ile tylko są hypotezami obojętnemi.

Rozważania te tłumaczą nam, dlaczego pewne teorye, o których sądzono, że są porzucone i ostatecznie potępione przez doświadczenie, odradzają się nagle ze swych popiołów i rozpoczynają nowe życie. Albowiem wyrażały one prawdziwe związki; i nie przestały ich wyrażać i wówczas, gdy dla tej lub innej racyi uznaliśmy za odpowiednie wyrazić ten sam związek w innym wysłowieniu. Zachowały w ten sposób pewnego rodzaju życie utajone.

Zaledwie piętnaście lat temu czyż było cos śmieszniejszego, coś naiwniej staromodnego niż płyny Coulomba? A przecież obecnie pojawiają się znowu pod nazwą elektronów. Czym różnią się te cząsteczki naelektryzowane w sposób trwały od molekuł elektrycznych Coulomba? Wprawdzie w elektronach elektryczność dźwigają małe, ale to bardzo małe drobinki materyi; innemi słowy posiadają one masę, (której zresztą obecnie zaczęto im odmawiać); lecz i Coulomb nie odmawiał masy swym fluidom, albo jeśli to czynił, to tylko z żalem. Zbyt śmiałym byłoby utrzymywać, że wiara w elektrony nie ulegnie nigdy zaćmieniu; niemniej jednak warto było stwierdzić to nieoczekiwane odrodzenie.

Lecz najbardziej uderzającym przykładem jest zasada Carnota. Carnot ustanowił ją, wychodząc z założeń błędnych; gdy zauważono, że ciepło nie jest niezniszczalne, lecz może się przekształcać w pracę, porzucono zupełnie jego pomysły; później wrócił do nich Clausius i zapewnił im ostateczne zwycięstwo. Teorya Carnota w pierwotnej swej postaci wyrażała obok związków rzeczywistych inne związki nieodpowiadające rzeczywistości, odłamki starych poglądów; atoli obecność tych nie nadwerężała bynajmniej rzeczywistości tamtych. Clausiusowi pozostawało usunąć je poprostu, jak obłamuje się zeschłe gałęzie.

Rezultatem tego było drugie prawo podstawowe termodynamiki. Były to zawsze te same stosunki, jakkolwiek nie zachodziły już napozór między temi samemi przedmiotami. Wystarczyło to, by zasada zachowała swą wartość. Rozumowania nawet Carnota nie przepadły bezużytecznie; dotyczyły one treści błędnej; ale forma ich (czyli ich istota) pozostała poprawna.

Powyższe uwagi przelewają zarazem światło na rolę zasad ogólnych, jak np. zasada najmniejszego działania lub zasada zachowania energii.

Zasady te posiadają bardzo wysoką wartość; ustanowiono je drogą wykrycia pierwiastków wspólnych w formułach licznych praw fizycznych; stanowią one przeto jak gdyby kwintesencyę niezliczonych dostrzeżeń.

Z samego wszakże ich charakteru ogólnego wynika wskazana przez nas w Rozdziale VIII-ym ich właściwość, polegająca na tym, że doświadczenie nie może ich już obalić. Ponieważ nie możemy dać ogólnego określenia energii, zasada zachowania energii oznacza poprostu, że istnieje coś, co pozostaje niezmiennym. Otóż jakiekolwiek będą nowe pojęcia o świecie fizycznym, nasunięte nam przez przyszłe doświadczenia, pewni jesteśmy z góry, że zawsze coś będzie pozostawało stałym, i to coś będziemy mogli nazywać energią.

Czy znaczy to, że zasada ta nie ma żadnego znaczenia, że rozpływa się w tautologię? Bynajmniej, gdyż powiada ona, że owe różne rzeczy, którym dajemy nazwę energii, związane są rzeczywistym powinowactwem; stwierdza prawdziwy między niemi związek.

Lecz skoro zasada ta ma pewien sens, tedy może być błędna; może się zdarzyć, że nie będziemy mieli prawa rozciągać nieograniczenie jej stosowalności — a przecież pewni jesteśmy z góry, że doświadczenie ją potwierdzi w ścisłym tego słowa znaczeniu; w jakiż sposób poznamy, że dosięgła ona ostatecznych krańców swej prawowitej stosowalności? Poprostu przez to, że przestanie ona być nam użyteczna, to jest pozwalać nam trafnie przewidywać nowe zjawiska. Pewni będziemy wówczas, że sformułowany związek nie odpowiada już rzeczywistości; w przeciwnym bowiem razie byłby płodny; doświadczenie, nie zaprzeczając bezpośrednio nowemu rozciągnięciu naszej zasady, niemniej każe je stanowczo odrzucić.


Fizyka a mechanizm. — Większość teoretyków posiada stałą predylekcyę do objaśnień, zapożyczonych od mechaniki lub dynamiki. Jedni byliby zadowoleni, gdyby mogli zdać sprawę ze wszystkich zjawisk zapomocą ruchów cząsteczek, przyciągających się według pewnych praw. Inni są bardziej wymagający; chcieliby oni znieść przyciągania na odległość; cząsteczki poruszają się w ich pojmowaniu po drogach prostolinijnych, od których mogą je odchylać jedynie zderzenia. Inni wreszcie, jak Hertz, znoszą również siły a zakładają, że cząsteczki połączone są wiązaniami geometrycznemi, analogicznie do naszych układów artykułowanych; chcą oni w ten sposób sprowadzić dynamikę do pewnego rodzaju kinematyki.

Wszyscy, jednym słowem, chcą nagiąć przyrodę do pewnej formy, poza którą dla umysłów ich nie masz zadowolenia. Czy przyroda okaże się dosyć po temu giętka?

Pytanie to rozpatrzymy w rozdziale XII-ym przy rozbiorze teoryi Maxwella. Zobaczymy, że ilekroć zasadom energii i najmniejszego działania staje się zadość, tedy nie tylko możliwe jest objaśnienie mechaniczne, ale objaśnień takich istnieje zawsze nieskończoność. Dzięki pewnemu znanemu twierdzeniu Königsa o układach artykułowanych, dałoby się dowieść, że można objaśnić wszystko zapomocą połączeń Hertzowskich lub też sił centralnych i to na nieskończoną ilość sposobów. Możnaby zapewne również łatwo dowieść, że wszystko może być zawsze objaśnione przez zwyczajne zderzenia.

Oczywista, że nie można przytym ograniczać się do materyi pospolitej, tej, która podpada pod nasze zmysły, i której ruchy obserwujemy bezpośrednio. Trzeba albo założyć, że materya pospolita składa się z atomów, których ruchy wewnętrzne nie są dla nas postrzegalne, a dostępne naszym zmysłom jest jedynie przesunięcie ich całokształtu, albo też wyobrazić sobie jeden z owych subtelnych płynów, które pod nazwą eteru lub nazwami innemi odgrywały po wsze czasy w teoryach fizycznych rolę wybitną.

Częstokroć posuwają się fizycy jeszcze dalej i uważają eter za jedyną materyę pierwotną a nawet za jedyną materyę prawdziwą. Najbardziej umiarkowani patrzą na materyę pospolitą, jako na zgęszczony eter, w czym niema nic, coby nas raziło; inni przecież zmniejszają jeszcze bardziej jej znaczenie i widzą w niej jedynie miejsce geometryczne punktów osobliwych w eterze. Dla lorda Kelvina np. to, co nazywamy materyą, jest poprostu miejscem punktów, w których eter ożywiony jest ruchem wirowym; dla Riemanna była ona miejscem punktów, w których eter ustawicznie ulega zniszczeniu; dla innych autorów ostatniej doby, jak Wiechert lub Larmor, jest to miejsce punktów, w których eter ulega pewnemu szczególnemu bardzo skręceniu. Jeżeli chcemy stanąć na jednym z tych stanowisk, tedy zachodzi pytanie, jakim prawem rozciągnie się na eter, pod pozorem, że jest to prawdziwa materya, własności mechaniczne, zaobserwowane na materyi pospolitej, która jest tylko materyą pozorną.

Dawne fluidy, cieplik, elektryczność i t. d, zostały porzucone, skoro zauważono, że ciepło nie jest niezniszczalne. Ale porzucono je dla innej jeszcze racyi. Materyalizując je, podkreślano poniekąd ich indywidualność, kopano między niemi w pewnym sensie przepaść. Trzeba przecież było ją zapełnić, skoro zjawiło się żywe odczucie jedności przyrody i skoro zauważono głębokie związki łączące wszystkie jej części. Dawni fizycy, mnożąc fluidy, nietylko tworzyli bez potrzeby coraz to inne istoty, ale nadto zrywali rzeczywiste związki.

Nie wystarcza, aby dana teorya nie formułowała związków fałszywych, trzeba nadto, by nie zasłaniała związków rzeczywistych.

A eter nasz, czy istnieje rzeczywiście?

Wiadomo, skąd pochodzi wiara nasza w eter. Gdy światło dochodzi do nas z odległej gwiazdy, w ciągu kilku lat nie jest ono już na gwieździe, nie jest jeszcze na ziemi — musi więc ono być gdziekolwiek, dźwigane, że tak powiem, przez jakieś materyalne podłoże.

Tę samą myśl można wyrazić w postaci bardziej matematycznej i bardziej abstrakcyjnej. Bezpośrednio stwierdzamy jedynie zmiany zachodzące w cząsteczkach materyalnych; widzimy np., że klisza fotograficzna ulega wynikom zjawisk, których widownią była przed kilku laty rozżarzona masa gwiazdy. Owóż, w mechanice zwykłej stan badanego układu zależy jedynie od jego stanu w chwili bezpośrednio poprzedzającej; układ czyni więc zadość równaniom różniczkowym. Gdybyśmy zaś nie zakładali istnienia eteru, stan wszechświata materyalnego zależałby nietylko od stanu bezpośrednio poprzedzającego lecz nadto od stanów o wiele dawniejszych; układ czyniłby zadość równaniom o różnicach skończonych. Dla uniknięcia więc tego odchylenia od ogólnych praw mechaniki wynaleźliśmy eter.

Zmuszałoby to nas wszakże do napełnienia eterem jedynie próżni międzyplanetarnej, nie kazałoby mu jeszcze przenikać nawet do naszych środowisk materyalnych. Eksperyment Fizeau idzie dalej. Przez interferencyę promieni, które przeszły przez poruszające się powietrze lub wodę, zdaje się nam ukazywać dwa różne środowiska wzajem się przenikające, a przecież przesuwające się jeden względem drugiego. Mamy wrażenie, jak gdybyśmy nieledwie dotykali eteru palcami.

Można przecież wyobrazić sobie doświadczenia, któreby pozwoliły nam go dotknąć z bardziej jeszcze bliska. Przypuśćmy, że Newtonowska zasada równości działania i oddziaływania przestaje być prawdziwa w zastosowaniu do samej tylko materyi, i że zostaje to stwierdzone. Suma geometryczna wszystkich sił, przyłożonych do wszystkich cząsteczek materyalnych przestałaby być równą zeru. Musielibyśmy natenczas, aby uniknąć konieczności zmienienia całej mechaniki, wprowadzić eter, który pozwoliłby na przeciwważenie tego pozornego działania na materyę przez oddziaływanie materyi na coś innego.

Albo też przypuśćmy, że stwierdzone zostało, iż zjawiska optyczne i elektryczne ulegają wpływowi ruchu ziemi. Naprowadziłoby to nas na wniosek, że zjawiska te mogłyby nam ujawnić nietylko ruchy względne ciał materyalnych lecz również ruchy, jakby się zdawać mogło, bezwzględne. I w tym razie musielibyśmy przyjąć istnienie eteru, aby te rzekomo absolutne ruchy nie były ich przesunięciami względem przestrzeni próżnej, lecz względem czegoś konkretnego.

Czyż kiedykolwiek dojdziemy do tego? Nie mam tej nadziei, i niebawem objaśnię, dlaczego; a przecież nie jest ona bynajmniej tak niedorzeczna, skoro mieli ją inni.

Jeżeliby np. była prawdziwa teorya Lorentza, o której będziemy mówili szczegółowo w Rozdziale XIII-ym, tedy zasada Newtona nie stosowałaby się do samej tylko materyi, i odchylenie od tej zasady byłoby niemal dostępne dla doświadczenia.

Z drugiej strony poczyniono wiele badań nad wpływem ruchu ziemi. Rezultaty były zawsze ujemne. Jeżeli wszakże podjęto te doświadczenia, to dlatego, że nie było z góry pewności co do ich wyników, a nawet według panujących teoryi kompensacya, która tu zdaje się zachodzić, ma być tylko przybliżoną i oczekiwać by należało, że metody dokładniejsze dadzą rezultaty dodatnie.

Zdaniem moim nadzieja taka jest ułudną; nie mniej warto było okazać, że powodzenie pomienionych eksperymentów otworzyłoby przed nami poniekąd świat nowy.

Niechaj mi tutaj czytelnik pozwoli na dygresyę; muszę bowiem wytłumaczyć, dlaczego wbrew Lorentzowi nie wierzę, by najdokładniejsze bodaj obserwacye mogły kiedykolwiek ujawnić coś więcej nad ruchy względne ciał materyalnych. Wykonano doświadczenia, które powinny byłyby wykryć wyrazy pierwszego rzędu; rezultaty były ujemne; czy mogło to być dziełem przypadku? Nikt tego nie dopuszczał; usiłowano znaleść ogólne wytłumaczenie tego faktu, i powiodło się to Lorentzowi: okazał on, że wyrazy pierwszego rzędu muszą się wzajem znosić, co natomiast nie zachodzi dla wyrazów rzędu drugiego. Wówczas wykonano doświadczenia dokładniejsze; lecz i one wypadły ujemnie: i to również nie mogło być rzeczą przypadku; trzeba było wytłumaczenia tego; znaleziono je; znajduje się je zawsze; hypotez bowiem nigdy nie brak.

Nie dość wszakże na tym; któż nie czuje, że pozostawia się w ten sposób przypadkowi rolę nadmierną? Czyż nie byłby również przypadkiem ów dziwny zbieg okoliczności, naskutek którego pewna okoliczność nadarza się właśnie po to, by znieść wyrazy pierwszego rzędu, a inna okoliczność najzupełniej różna, lecz równie na rękę, podejmuje się zniszczenia wyrazów drugiego rzędu. Nie; należy znaleść jedno i to samo wytłumaczenie dla jednych i dla drugich, wobec czego wszystko przemawia za tym, że wytłumaczenie to stosować się będzie również do wyrazów rzędu wyższego i że wzajemne znoszenie się tych wyrazów będzie ścisłe i absolutne.


Stan obecny nauki. — W dziejach rozwoju fizyki rozróżnić można dwie przeciwne dążności. Z jednej strony co chwila wykrywa się nowe związki między przedmiotami, które napozór zdawały się na zawsze od siebie niezależne; fakty rozsypane przestają być dla siebie obcemi, zdążają one do uszeregowania się w potężną syntezę. Nauka kroczy ku jedności i prostocie.

Z drugiej strony obserwacya wykrywa codziennie nowe zjawiska; muszą one wyczekiwać długo na swe miejsce i niejednokrotnie, aby im je wyznaczyć, wypada zburzyć jakąś część gmachu. Nawet w zjawiskach znanych, które tępym zmysłom naszym wydawały się jednostajnemi, odkrywamy szczegóły coraz to bardziej urozmaicone; to, cośmy uważali za proste, staje się znowu złożone, i nauka zdaje się kroczyć ku rozmaitości i komplikacyi.

Któraż z dwu tych dążności, zdających się tryumfować kolejno, weźmie ostatecznie górę? Jeśli pierwsza, nauka jest możliwa; ale nic nie dowodzi tego a priori, i obawiać się można, że po próżnych usiłowaniach nagięcia opornej przyrody do naszego ideału jedności, zalani wzbierającą ustawicznie falą naszych nowych bogactw, będziemy zmuszeni zrzec się ich ogarnięcia, porzucić nasz ideał, i zredukować naukę do rejestru niezliczonych recept.

Na pytanie to nie możemy odpowiedzieć. Możemy jedynie obserwować naukę obecną i porównywać ją z wczorajszą — nic ponad to. Zestawienie to pozwoli nam niewątpliwie na pewne domysły co do przyszłości.

Przed pół stuleciem żywiono bardzo wielkie nadzieje. Odkrycie zachowania energii i jej przekształceń ujawniło świeżo jedność siły. Wykazało ono w ten sposób, że zjawiska cieplne mogą być wytłumaczone przez ruchy molekularne. Nie wiedziano wprawdzie dokładnie, jaka jest istota tych ruchów, nie wątpiono wszakże, że rychło pozna się ją. Dla światła zadanie to wydawało się w zupełności spełnionym. Mniej daleko posunięta była znajomość elektryczności. Elektryczność świeżo dokonała zaboru magnetyzmu. Było to znacznym krokiem ku jedności, i to krokiem ostatecznym. Nie wiedziano jednakże wcale, jak wprowadzić elektryczność w obręb ogólnej jedności, jak sprowadzić ją do powszechnego mechanizmu. Możliwości tej redukcyi nikt przecież nie podawał w wątpliwość, — miano wiarę. Wreszcie podobna redukcya dla własności molekularnych ciał materyalnych zdawała się jeszcze łatwiejsza, lecz wszystkie jej szczegóły pozostawały we mgle. Słowem nadzieje były szerokie, były żywe — lecz były mgliste.

Dziś, cóż widzimy?

Nasamprzód pierwszy postęp, postęp olbrzymi. Związki elektryczności i światła są obecnie znane; trzy dziedziny: światła, elektryczności i magnetyzmu, niegdyś odosobnione, dziś stanowią jedną; a aneksya ta zdaje się ostateczną.

Zwycięstwo to wszelako odniesione zostało kosztem pewnych ofiar. Zjawiska optyczne wchodzą, jako wypadki szczególne, do zjawisk elektrycznych; dopóki były one odosobnione, łatwo było wytłumaczyć je zapomocą ruchów, które, jak się zdawało, znane były we wszystkich szczegółach, szło to jak po maśle; dziś natomiast wytłumaczenie o tyle tylko się nadaje, o ile można je bez trudności rosciągnąć na całą dziedzinę elektryczności. Otóż nie obywa się to bez przeszkód.

Najbardziej zadawalającą z dotychczasowych teoryi jest teorya Lorentza, która, jak zobaczymy w ostatnim rozdziale, tłumaczy prądy elektryczne przez ruch małych cząstek naelektryzowanych; teorya ta, bez kwestyi, najlepiej zdaje sprawę z faktów znanych, oświetla największą ilość prawdziwych związków, jest to teorya, której najwięcej śladów odnajdzie się w ostatecznej konstrukcyi naukowej. Niemniej posiada ona jedną ważną wadę, o której wspomniałem wyżej; sprzeciwia się Newtonowskiej zasadzie równości działania i oddziaływania; albo raczej zasada ta, zdaniem Lorentza, nie stosuje się do samej tylko materyi; jest ona prawdziwa o tyle, o ile uwzględnia się działanie eteru na materyę i oddziaływanie materyi na eter. Otóż obecnie przynajmniej nie jest prawdopodobnym, by tak było w rzeczywistości.

Jakkolwiekbądź, dzięki Lorentzowi został ustanowiony związek między wynikami badań Fizeau nad optyką ciał w ruchu, prawami rozszczepienia normalnego i anormalnego i prawami pochłaniania, oraz związek między niemi a innemi własnościami eteru, i związki te nigdy już zapewne nie zostaną zerwane. Zobaczcie, z jaką łatwością nowe zjawisko Zeemana znalazło sobie w tej teoryi jakgdyby przygotowane miejsce a nawet pomogło do umieszczenia w niej obrotu magnetycznego Faradaya, który opierał się skutecznie atakom Maxwella; łatwość ta dowodzi, że teorya Lorentza nie jest sztucznym zlepkiem, skazanym na rozpadnięcie się. Wypadnie prawdopodobnie ją zmodyfikować; ale nie zburzyć.

Lecz Lorentz nie miał innej ambicyi nad objęcie jednym zespołem całej optyki i elektrodynamiki ciał w ruchu; nie miał on pretensyi do wytłumaczenia mechanicznego tych dziedzin. Larmor idzie dalej; zachowując w teoryi Lorentza to, co w niej jest istotnego, szczepi on na niej, że tak powiem, poglądy Mac-Cullagha na kierunek ruchów eteru. Prędkość eteru posiada dlań ten sam kierunek i tę samą wielkość, co siła magnetyczna. Prędkość ta więc jest nam znana, albowiem siła magnetyczna jest dostępna dla doświadczenia. Jakkolwiek pomysłowym jest to przedsięwzięcie, odnajdujemy w nim tę samą wadę, co w teoryi Lorentza, i to w stopniu wzmożonym. Działanie nie jest równe oddziaływaniu. U Lorentza nie wiedzieliśmy, jakie są ruchy eteru; dzięki tej nieświadomości mogliśmy przypuścić, że są one takie, iż kompensując ruchy materyi, przywracają one równość działania i oddziaływania. U Larmora znamy ruchy eteru i możemy stwierdzić, że kompensacya się nie dokonywa.

Jeśli próba Larmora, zdaniem moim, nie powiodła się, czyż znaczy to, że wytłumaczenie mechaniczne nie jest możliwe? Bynajmniej: powiedzieliśmy wyżej, że skoro tylko pewne zjawisko podlega zasadom energii i najmniejszego działania, tedy dopuszcza ono nieskończenie wiele wytłumaczeń mechanicznych; stosuje się to zatym do zjawisk optycznych i elektrycznych.

Ale to nie wystarcza; tłumaczenie mechaniczne, aby było dobre, musi być proste; ażeby obrać jedno z pośród wszystkich wytłumaczeń możliwych, trzeba mieć inne jeszcze po temu racye niż konieczność dokonania wyboru. Otóż nie ma dotychczas teoryi, czyniącej zadość temu warunkowi, czyli niema teoryi, która mogłaby się do czegoś nadać. Czy mamy tego żałować? Byłoby to zapoznaniem naszego celu; albowiem celem naszym nie jest mechanizm — celem prawdziwym, jedynym jest jedność.

Powinniśmy tedy zakreślić granice naszej ambicyi; nie usiłujmy sformułować tłumaczenia mechanicznego: zadowolmy się okazaniem, że gdybyśmy zechcieli, moglibyśmy zawsze je znaleść. A tego dopięliśmy; zasadę zachowania energii potwierdza całe nasze doświadczenie; przyłączyła się do niej druga zasada — zasada najmniejszego działania, ubrana w postać odpowiadającą fizyce. I tę zasadę potwierdzało zawsze doświadczenie, przynajmniej w zakresie zjawisk odwracalnych, stosujących się do równań Lagrange’a, to jest do najogólniejszych praw mechaniki.

Zjawiska nieodwracalne są o wiele oporniejsze. I one wszakże dają się uporządkować i zdążają do sharmonizowania się z jednością powszechną; dzieje się to za sprawą zasady Carnota. Przez długi czas termodynamika ograniczała się do badań nad rozszerzaniem się ciał i zmian w ich stanie. Od pewnego czasu stała się ona zuchwalszą i znacznie rozszerzyła swój zakres. Zawdzięczamy jej teoryę stosu, teoryę zjawisk termo-elektrycznych; niema w całej fizyce kąta, któryby nie był objęty jej badaniami; zaatakowała ona nawet chemię. Wszędzie panują te same prawa; wszędzie pod rozmaitością pozorów odnajdujemy zasadę Carnota, wszędzie również owo tak niesłychanie abstrakcyjne pojęcie entropii, równie powszechne jak pojęcie energii i jak ono posiadające cechy czegoś realnego. Ciepło promieniste zdawało się jej nie podlegać; przekonano się niedawno, że i ono znajduje się pod panowaniem tych samych praw.

W ten sposób objawiają się nam nowe analogie, sięgające często szczegółów; opór ohmiczny podobny się staje do lepkości cieczy; hystereza ma raczej podobieństwo do tarcia ciał stałych. We wszystkich wypadkach tarcie byłoby typem, według którego kształtują się najrozmaitsze zjawiska nieodwracalne — a powinowactwo to jest rzeczywiste i głębokie.

Usiłowano również znaleść wytłumaczenie mechaniczne tych zjawisk we właściwym znaczeniu. Nie nadawały się one jednak do tego. Aby wytłumaczenie to znaleść, należało np. przypuścić, że nieodwracalność jest tylko pozorna, że zjawiska elementarne są odwracalne i ulegają znanym prawom dynamiki. Lecz elementy są nadzwyczaj liczne i mieszają się ze sobą coraz bardziej, tak iż dla tępych naszych oczu wszystko zdaje się zdążać do jednostajności, czyli wszystko zdaje się postępować w jednym kierunku, bez nadziei powrotu. Pozorna nieodwracalność jest tedy poprostu przejawem prawa wielkich liczb. Jedynie istota o zmysłach nieskończenie subtelnych, w rodzaju urojonego demona Maxwella, potrafiłaby rozwikłać tę poplątaną sieć i zawrócić świat wstecz.

Koncepcya ta, związana z teoryą kinetyczną gazów, powstała kosztem wielkich wysiłków i ostatecznie okazała się mało płodną, może się stać nią jednak. Nie tutaj miejsce rozpatrywać, czy nie prowadzi ona do sprzeczności, i czy odpowiada ściśle rzeczywistej naturze rzeczy.

Wspomnijmy przecież o oryginalnych pomysłach fizyka Gouy’ego, dotyczących ruchu brownowskiego. Według tego badacza osobliwy ten rodzaj ruchu uchyla się od zasady Carnota. Cząstki, które wprawia on we wstrząśnienie, mają być mniejsze niż oka tej tak gęsto zasnutej sieci; mogą one przeto oka te rozwikłać i w ten sposób kazać światu postępować wstecz. Zdawaćby się mogło, że widzimy przy pracy demona Maxwella.

Tak więc zjawiska dawniej znane szeregują się coraz lepiej; równocześnie wyłaniają się nowe zjawiska, domagające się dla siebie miejsca, które też w większości wypadków — jak np. zjawisko Zeemana — natychmiast znajdują.

Lecz mamy jeszcze promienie katodowe, promienie X, promienie uranu i radu. Świat cały, którego istnienia nikt nie podejrzewał. Ileż nieoczekiwanych gości wypada ulokować!

Nikt nie może teraz przewidzieć, jakie zajmą oni miejsce. Nie przypuszczam wszakże, by znieść one miały jedność ogólną, sądzę raczej, że ją uzupełnią. Albowiem z jednej strony nowe promieniowania zdają się związane ze zjawiskami luminescencyi; nietylko wywołują one fluorescencyę, ale niekiedy powstają w tych samych co ona warunkach.

Nie są one również obce przyczynom, sprawiającym wybuch iskry pod działaniem światła ultra-fioletowego.

Wreszcie, i nadewszystko, we wszystkich tych zjawiskach odnajdujemy, jak się zdaje, prawdziwe jony, tym tylko różniące się od zwykłych, że są ożywione prędkościami bez porównania większemi, niż w elektrolitach.

Wszystko to jest jeszcze bardzo nieokreślone, ale z czasem nabierze ścisłości.

Fosforescencya, działanie światła na iskrę, stanowiły obszary nieco odosobnione a przeto też zaniedbane nieco przez badaczy. Można się teraz spodziewać, że przeprowadzona zostanie nowa linia komunikacyjna, która ułatwi ich stosunki z nauką powszechną.

Nietylko odkrywamy nowe zjawiska, lecz nawet w zjawiskach, o których mniemaliśmy, że je znamy, ukazują się oczom naszym niespodziewane strony. W swobodnym eterze prawa zachowują majestatyczną swą prostotę; lecz materya we właściwym znaczeniu zdaje się coraz bardziej skomplikowana; cokolwiek się o niej mówi, jest zawsze tylko przybliżone, i co chwila zmuszeni jesteśmy uzupełniać nasze wzory nowemi wyrazami.

Nie łamie to wszakże ram konstrukcyi naukowych; związki, stwierdzone przez nas między przedmiotami, które uważaliśmy za proste, nie przestają istnieć między temi samemi przedmiotami, skoro poznajemy, że są one skomplikowane, a to jedynie posiada wagę. Równania nasze stają się wprawdzie coraz bardziej skomplikowane po to, by przylgnąć ściślej do komplikacyi przyrody; nic wszakże nie zmienia związków, pozwalających na wyprowadzenie tych równań jedne z drugich. Słowem, kształt tych równań zostaje zachowany.

Weźmy dla przykładu prawa odbicia; Fresnel ustanowił je zapomocą teoryi prostej i ponętnej, którą doświadczenie zdawało się potwierdzać. Od tego czasu dokładniejsze badania okazały, że potwierdzenie to było tylko przybliżone; ujawniły one wszędzie ślady polaryzacyi eliptycznej. Lecz dzięki pomocy, jaką okazało to pierwsze przybliżenie, znaleziono natychmiast przyczynę tych anomalii, mianowicie obecność warstwy przejściowej, tak iż teorya Fresnela ostała się w istotnej swej części.

Nie można przecież opędzić się jednej uwadze. Wszystkie te związki pozostałyby niedostrzeżonemi, gdyby przeczuwano odrazu komplikacyę przedmiotów, między któremi one zachodzą. Dawno już powiedziano: Gdyby Tycho posiadał narzędzia dziesięć razy dokładniejsze, nie byłoby nigdy ani Keplera, ani Newtona, ani astronomii. Jest nieszczęściem dla nauki, gdy rodzi się zbyt późno, kiedy środki obserwacyi stały sice zbyt doskonałemi. W takim położeniu znajduje się dziś fizyko-chemia: w pracach szkicowych, założycielom jej utrudniają często sprawę trzecie i czwarte znaki dziesiętne; na szczęście są to ludzie mocnej wiary.

W miarę tego, jak poznaje się lepiej własności materyi, stwierdza się, że panuje w niej ciągłość. Od czasu prac Andrewsa i Van der Waalsa, zdajemy sobie sprawę z tego, w jaki sposób odbywa się przejście ze stanu ciekłego w stan gazowy, i że przejście to nie jest nagłe. Podobnież niema przepaści między stanami ciekłym a stałym, i w sprawozdaniach jednego z niedawnych Kongresów naukowych znalazła się obok pracy o sztywności cieczy rozprawa o rozlewaniu się ciał stałych.

Dążność ta nadweręża oczywiście prostotę; pewne zjawisko było wyobrażone przez kilka linii prostych: proste te wypada połączyć zapomocą mniej lub bardziej skomplikowanych krzywych. Jedność natomiast wiele na tym wygrywa. Owe ostro odcinające się kategorye oszczędzały umysłowi zmęczenia lecz go nie zadawalały.

Wreszcie metody fizyki wtargnęły do nowej dziedziny, do chemii: zrodziła się fizyko-chemia. Jest ona jeszcze bardzo młoda, ale już teraz jest widoczne, że pozwoli nam ona powiązać ze sobą zjawiska takie, jak elektroliza, osmoza, ruchy jonów.

Jakież wyprowadzimy wnioski z pobieżnego tego wykładu?

Wszystko wziąwszy w rachubę, zbliżono się do jedności; nie posuwano się tak prędko, jak się tego spodziewano przed pięćdziesięciu laty, nie zawsze wypadło iść drogą przewidzianą; w rezultacie wszakże dokonano znacznych podbojów.





Tekst jest własnością publiczną (public domain). Szczegóły licencji na stronach autora: Henri Poincaré i tłumacza: Maksymilian Horwitz.