Faraday

Londyn, z nim Anglia i reszta świata, obchodził niedawno uroczyście aż dwa jubileusze, dwa wielkie święta naukowe. Minęło sto lat od chwili, kiedy Michał Faraday³⁰ — jak twierdzą bardzo wybitni uczeni: największy geniusz w dziejach wiedzy przyrodniczej — odkrył indukcję³¹ i stworzył dynamomaszynę³², fizykę eteru³³, elektrotechnikę, stworzył olbrzymi przemysł i ukazał nowe kontynenty badaczom. Minęło również sto lat od chwili, kiedy w Anglii powstało rozgłośne i dostojne towarzystwo przyjaciół nauk, sławetna i wielce zasłużona British Association³⁴.

Gazety podały imponujący program obchodu, nagłówki referatów, zaznaczyły, że nawet wielka Albert Hall³⁵ nie mogła pomieścić tłumów, które się chciały przyjrzeć najznakomitszym przedstawicielom nauki w świecie współczesnym. Przemawiali lord Rutherford, Zeeman, Debye, J. J. Thomson, de Broglie, Eddington, Millikan, Jeans³⁶. Te nazwiska przejdą na pewno do potomności i w następną setną rocznicę nasi wnukowie wymieniać je będą z tą samą czcią, z jaką my dziś wymawiamy nazwiska Newtonów, Koperników, Faradayów. Rzecz ciekawa: właśnie w naszych smutnych czasach żyje na świecie nadspodziewanie wielka gromada genialnych ludzi i kto wie, czy nasza burzliwa epoka nie otrzyma kiedyś w historii zaszczytnej nazwy — epoki Nowego Odrodzenia...

Spora część programu londyńskiego poświęcona była, jak zwyczaj każe, wspomnieniom i „rzutom oka wstecz”. Okazało się przy tym raz jeszcze, że front naukowy posunął się naprzód nieprawdopodobnie daleko w dziesięcioleciach ostatnich. Ziściliśmy wszystkie marzenia Faradaya: z wątłych drucików, w których odkrył indukcję, powstały dziś potężne generatory, z transformatorów tryskają iskry czterometrowej długości, nasze aparaty rejestrują napięcia czterech-pięciu milionów woltów. Odkryliśmy nie tylko ów wpływ magnesu na światło, którego tak uporczywie szukał ongiś wielki fizyk, ale znaleźliśmy nowe fale w eterze, nowe gatunki promieni. Indukcja rozwinęła się tak dalece, że drucik umieszczony pod biegunem północnym reaguje natychmiast na prąd elektryczny wytworzony w Nauen pod Berlinem albo w Schenectady w Ameryce i... to jest właśnie podstawą radiofonii. Nowe zaś gatunki światła pozwoliły ludziom rozwikłać tajemnicę budowy atomów. Zrozumieliśmy, że materia jest dziwacznym splotem sił i cząsteczek elektrycznych. Za lotną fizyką, która jest i była zawsze skrzydlatą awangardą nauk ścisłych, rusza pędem chemia. Powitały nowe dziedziny nauki: fizykochemia i nauka o pierwiastkach promieniotwórczych. Nie poprzestając na roli biernych widzów-analityków, zabraliśmy się do syntez i dziś tworzymy w retortach i bombach³⁷ stalowych płynny węgiel, środki pobudzające działalność serca, związki zabijające bakterie śpiączki. Chemik nauczył się wykrywać i badać niewidzialne odrobiny substancji i o niezwykle ważnych w naszym życiu „witaminach” mówili w Londynie szeroko głośni, znakomici odkrywcy: Jansen, Boudrillon, Wieland, Windaus³⁸.

Ale nie tylko świat drobin zawojowaliśmy elektrometrami i ultramikroskopami. Inna gromada śmiałych Kolumbów nowoczesnych ruszyła na podbój wszechświata i uczony dzisiejszy igra kosmosami jak Cochet³⁹ piłkami tenisowymi. Na kongresie londyńskim rozgorzała niezwykle emocjonująca dyskusja na temat dawniejszych i przyszłych losów ogromu kosmicznego, dyskusja, w której brali udział Jeans, Eddington, Lodge, Millikan, E. A. Milne i najgenialniejszy z genialnych astronomów czasów nowszych, znakomity twórca teorii o „pulsującym wszechświecie”, profesor holenderski, de Sitter.

Oczywiście omówiono też szerzej jedną z najważniejszych pozycji w dorobku dwóch pokoleń ostatnich — teorię ewolucji.

Przez długie lata nauka przyglądała się dość bezradnie tysiącom gatunków i rodzin świata zwierzęcego i roślinnego. Samych tylko owadów jest podobno półtora miliona różnych odmian. Sprawa skomplikowała się jeszcze bardziej, kiedy z głębszych warstw geologicznych poczęto wydobywać na światło dzienne szkielety olbrzymich ssaków, ptaków, gadów. Koń był ongiś wielkości dzisiejszego psa, za to zdarzały się jaszczurki niewiele mniejsze od „Zeppelina”. Jak to sobie wszystko wytłumaczyć? Jakie ambicje twórcze ma przyroda? Dlaczego wypuszcza z pracowni potworne olbrzymy, każe im ginąć, zagrzebuje w piachu, a zostawia małe mrówki i jeszcze mniejsze bakterie?

Przed wiekiem prawie (moglibyśmy na dobrą sprawę znów urządzić jubileusz) padł pierwszy promień i rozświetlił nieco tajemnicze mroki. Spostrzeżono, że natura ma szereg „patentów” na szczęki, czaszki, kręgosłupy, kończyny, że tysiączne odmiany mają wspólny plan konstrukcyjny, dostrzeżono „rozwój” organizmów, zależność od warunków zewnętrznych. Ustalono pokrewieństwa dziwaczne i wyrysowano ciekawe drzewa genealogiczne. W ostatnich latach biologia amerykańska i niemiecka (profesor Muller⁴⁰) odnalazła nawet klucz najważniejszej zagadki: fantastyczna różnorodność potomstwa — a stąd różnorodność odmian — wytwarza się pod wpływem promieni rentgenowskich i prawdopodobnie pod działaniem niedawno odkrytych promieni kosmicznych Millikana. Powoli zaczynamy rozumieć, skąd się biorą na ziemi dziwaczne stwory dzisiejsze — dodajmy do tego walkę o byt, przystosowanie do warunków klimatycznych i — odwieczna kwestia nie wydaje się już tak diabelnie trudna jak dawniej. Zbliżamy się do rozwiązania i tej łamigłówki...

W ogóle — jak powiedział generał Smuts⁴¹, przyrodnik, entuzjasta nauki, na posiedzeniu plenarnym sławetnej British Association — coś wielkiego stało się na naszym globie w latach ostatnich. Po wiekach ewolucji mamy dziś na ziemi tłumy wybitnych ludzi, polot myśli, rozwój wszechogarniających teorii naukowych zadziwia i olśniewa uważnego widza... W niektórych mityngach⁴² londyńskich uczestniczyło po pięćset osób... I kto wie, czy najskromniejszy z uczestników nie zdobyłby w dalekiej starożytności sławy Prometeusza.

Bardzo być może, że na nasze smutne i burzliwe czasy potomni będą patrzyli innym okiem niż my, przerażeni troskami życia codziennego.

Na następnym jubileuszu, za lat sto, będziemy mieli na pewno bardzo „dobrą prasę”!

Walka o cyfrę

Codzienne pisma warszawskie zaczerpnęły niedawno z dość mętnego źródła bardzo alarmującą wiadomość: szybkość światła zmniejsza się w tempie zawrotnym, spadła z 300 tysięcy kilometrów na 280 tysięcy na sekundę. Jeżeli tak dalej pójdzie, światło słoneczne w ogóle „nigdy nas nie dopędzi”, Ziemia pozbawiona promieni życiodajnych, ostygnie, zmarnieje. Zginiemy, wymrzemy, zmarzniemy. Wielki Michelson⁴³ wiedział o tym, ale ukrył wyniki swoich doświadczeń ostatnich. Spostrzegł z przerażeniem, że „spadek” pobił nawet rekord głośnych krachów giełdowych: szybkość „notują” już tylko 275 tysięcy! Nie chciał nas martwić i nie ogłosił owych cyfr⁴⁴ fatalnych. Chciał zabrać tajemnicę do grobu.

Skąd się biorą tego rodzaju plotki i „kaczki naukowe?” Kto rozpuszcza szczyptę prawdy w ogromnym cebrze blagi?

Pomiar szybkości światła należy do trudniejszych wyczynów laboratoryjnych. Ale — właśnie dzięki Michelsonowi — zdobyliśmy cały szereg cudownych przyrządów optycznych, umiemy z nieprawdopodobną precyzją chwytać promień świetlny na gorącym uczynku i osiągnęliśmy taką dokładność, o jakiej się najlepszym fizykom w czasach dawnych nie śniło. Samo zestawienie cyfr budzi podziw. W roku 1902 uczony francuski Perrotin otrzymał dla szybkości światła 299 901 kilometrów na sekundę (błąd prawdopodobny: ± 84 km/s). W latach 1924 i 1926 mistrz Michelson powtórzył raz jeszcze dawniejsze doświadczenia własne. Wynik: 299 802 ± 30 i 299 796 ± 4. Wreszcie w roku 1928 Karolus i Mittelstaedt w Niemczech podają jako rezultat licznych pomiarów cyfrę 299 778 ± 20. Jak widzimy, do alarmów i popłochu nie ma najmniejszego powodu. Cyfry — dla laika — są prawie jednakowe, drobne różnice wytłumaczyć można doskonale nieuniknionymi błędami w obserwacji (nie zapominajmy, że zestawiamy wyniki różnych badaczy, otrzymane w różnych laboratoriach i trochę odmiennymi metodami). Zresztą nawet uczony angielski Gheury de Bray, który na możliwość takiego spadku, zmniejszenia wielkości zasadniczej, zwrócił uwagę, nie mówi o tragicznym końcu świata. Mierzymy prędkość światła na Ziemi w jej zmiennym polu magnetycznym i grawitacyjnym, możemy podać aż kilka bardzo prostych przyczyn, dla których światło biegnie pozornie wolniej, jeżeli w ogóle jakiejś różnicy dopatrzeć się chcemy koniecznie. Strachy na lachy — ta katastrofa nam chwilowo nie grozi.

Ale skoro się już suchym cyfrom lepiej przyjrzeliśmy, uważny czytelnik powinien z nich wyciągnąć inny, bardziej pocieszający wniosek. Nauka dzisiejsza pochwalić się może niebywałymi majstersztykami: fala świetlna i elektryczna — promień — przebiega obwód Ziemi osiem razy w ciągu sekundy. Wyznaczyć ściśle chyżość najściglejszego we wszechświecie gońca, podać, jak Michelson, tę straszliwą ilość kilometrów ze skromnym dodatkiem: ±4, to rzecz doprawdy oszałamiająca.

Kroniki naukowe, tablice, wykresy zawierają sporo takich wyników sensacyjnych i gdybyśmy je umieli czytać, zajęłyby nas bardziej niż niejeden rekord sportowy. Astrofizyk Coblentz⁴⁵ zmajstrował z nieprawdopodobnie cienkich drutów bizmutowych i srebrnych ciepłomierz, termoelement, który wyczuwa zapałkę z odległości setek metrów. Nic dziwnego, że mierzy temperatury średnie na Marsie i nagrzewanie powierzchni Księżyca pod wpływem promieniowania słonecznego.

Geofizyk Heyl⁴⁶ poustawiał w piwnicach amerykańskiego Bureau of Standards⁴⁷ wagi, którymi stwierdza jakieś niewyczuwalne zmiany w masach ciał. Po czterokrotnych badaniach określił za pomocą tzw. wagi torsyjnej stałą grawitacji i... wyznaczył ciężar kuli ziemskiej. Tu znów wypada cyfra tak ogromna, że trudno ją zmieścić w jednym wierszu. Nawet w tonach ów ciężar wygląda bardzo okazale: szóstka i 21 zer.

Do pomiarów czasu zastosowano szybkie elektrony, z którymi zapoznały nas bliżej lampki odbiorników radiowych. Elektrony są niezwykle wrażliwe na wszelkie zmiany w prądach elektrycznych, rejestrują je natychmiast i w laboratoriach współczesnych funkcjonują oscylografy, notują najdrobniejsze zmiany w napięciach i natężeniach, a iskrę albo błyskawicę odtwarzają tak, jak gdyby to była długa historia wojny siedmioletniej. Oscylograf mierzy czas w mikrosekundach (milionowych częściach sekundy) i jedna setna takiego mikrona jeszcze się świetnie zaznacza na zdjęciach.

Najwięcej pracy i uwagi poświęcono oczywiście przyrządom optycznym. W niektórych nowoczesnych aparatach interferencyjnych grają rolę poważną płaskie płytki szklane i w Ameryce istnieje majster, John Clacey⁴⁸, który je tak potrafi obrabiać i szlifować, że niedawno stworzył rzecz „najbardziej płaską, czy równą” na świecie. Powierzchnię płytki kwarcowej wygładził tak starannie, iż nierówności nie przekraczały na pewno stutysięcznych części milimetra.

Możemy też sobie wyobrazić, jak niesamowicie dokładny jest przyrząd — interferometr — którym instytut w Jenie postanowił ostatecznie rozstrzygnąć kwestię, czy podstawy teorii Einsteina są dość mocne, czy tzw. wiatr w eterze nie istnieje i czy Michelson się nie pomylił, powtarzając kilkakrotnie, i zawsze z tym samym wynikiem negatywnym, głośny eksperyment. Aparat zbudowały zakłady Zeissa pod kierunkiem profesorów Joosa i H. Simona, „Gdybyśmy zmierzyli drogę na Księżyc z tą samą dokładnością — mówi Simon w referacie — omyłka o jeden jedyny centymetr już by się zaznaczyła wyraźnie”. Dodajmy: przesunięć na kliszach nie znaleziono, Michelson i Einstein mieli rację, ruchu absolutnego Ziemi w eterze dostrzec nie można.

Niesamowita ścisłość metod i przyrządów, nieprawdopodobna maestria fizyków sprawiły, że z lekkim uśmiechem mówimy teraz o przysłowiowej „pracy benedyktyńskiej”. Uczeni dzisiejsi pobili już dawno wszystkie rekordy. Rozszczepiają włos na tysiące części, mierzą średnice atomów i elektronów, ważą protony, widzą, jak elektron odłupuje część drobiny gazowej.

Przedwczesny alarm pism codziennych miał i dobry skutek. Zwrócił uwagę licznych czytelników na to, że czasem w jakiejś cyfrze po przecinku mogą się kryć ważne bardzo wnioski, że od skromnego znaku dziesiętnego los świata zależy.

Wielki mistrz fizyki teoretycznej Planck⁴⁹ wygłosił kiedyś odczyt pod znamiennym tytułem: „Walka o znak decymalny⁵⁰”.

Podziwiać trzeba wytrwałość i przenikliwość dzielnych bojowników, którzy zdobywają wielkie prawdy w nieskończenie małych ułamkach.