W 80-lecie opublikowania przez Alberta Einsteina
zasad szczególnej teorii względności
B ronisław Sredniaw a (Kraków)
R E C E PC JA TEO R II W ZGLĘDNOŚCI W PO LSCE
WSTĘP
T eoria w zględności zaciekaw iła fizyków polskich już w k ilk a m iesięcy po u k azan iu się w 1905 r. fu n d a m e n ta ln e j p ra c y E in stein a, w k tó re j zo s ta ły sform ułow ane p o d staw y szczególnej teo rii w zględności. W la ta c h po p rzedzający ch w ybuch pierw szej w ojn y św iatow ej te o rią tą zajm ow ali się głów nie fizycy, in tereso w ali się nią rów nież m ate m a ty cy . N ato m iast w śród ogółu in te le k tu a listó w zain tereso w an ie tą teo rią było w ty m okre sie niew ielkie, n ie zn alazła ona rów nież w ty m czasie oddźw ięku w śró d polskich filozofów. S y tu a c ja zm ieniła się rad y k a ln ie , gdy po zakończe n iu w o jn y opublikow ano w y n ik i obserw acji astronom icznych, p o tw ie r d zających w nioski z ogólnej teorii w zględności. N astąp ił w ów czas g w ał to w n y w zrost zain teresow an ia tą te o rią w cały m cyw ilizow anym św ie- cie. Zw rócili n a nią uw agę p rzede w szystkim te c h n ic y i filozofow ie. Część z nich nie m ogła się pogodzić z obaleniem p od staw o w ych pojęć, zw iązanych z bezw zględnym i p rz e strz e n ią i czasem , po w staw ały więc spory i p olem ik i w czasopism ach i p rasie codziennej oraz d y sk u sje n a zebraniach, organizow anych przez uczelnie i to w arzy stw a naukow e. Do d yskusji w łączyli się filozofow ie, a później zw olennicy różnych ideologii.
W Polsce polem iki pisem ne i d y sk u sje publiczne do tyczyły w lata ch trzy d ziesty ch pod staw fizycznych i filozoficznych teo rii w zględności; nie było w n ich elem entów politycznych, co jed n a k nie w ykluczało p o ja w iania się tak ic h akcentów w rozm ow ach p r y w a tn y c h 1. Szczytow e za interesow anie te o rią w zględności w Polsce trw a ło w śró d ogółu in te lig e n
1 A. E i n s t e i n : O szczególnej i ogólnej teorii względności. Warszawa 1921 (z dodatkiem tłumaczenia artykułu Einsteina Dialog über die Einwände gegen die Relativitätstheorie. „Naturwissenschaften” 1918. Warszawa 1922, (przedmowa tłu macza M. Hubera).
cji da połow y lat dw udziestych, w śród filozofów do początk u la t trz y dziestych. Od tego czasu m ożna uw ażać pozycję te o rii w zględności w P ol sce za u g ru n to w an ą, a późniejsze w ypow iedzi przeciw ko niej by ły nie liczne i odosobnione.
O recepcji teorii w zględności w Polsce pisali: M aksym ilian H u b e r 2, Leopold I n f e ld 3 i S tan isław L o r ia 4, a o p rzy ję ciu jej w K rakow ie — B ronisław S r e d n ia w a 5. Poświęcono jej też jeden z działów w y staw y , p rzed staw iającej życie i dzieło E insteina, zorganizow anej w 1979 r. w M uzeum T echniki w W arszaw ie 6.
1. UZNANIE SZCZEGÓLNEJ TEORII WZGLĘDNOŚCI PRZEZ AUGUSTA WITKOWSKIEGO I JEGO UDZIAŁ W JEJ ROZPOWSZECHNIANIU Z a jm ijm y się n a jp ie rw recep cją teo rii w zględności w śród fizyków . N ajw cześniejsze ślady zain tereso w an ia tą te o rią m ożna dostrzec w K ra kowie. N astępca Z y g m u n ta W róblew skiego n a K a te d rz e F izyki D ośw iad czalnej U n iw ersy tetu Jagiellońskiego, p rofesor A ugust W itkow ski (1854—- 1913)7, b y ł jedny m z niew ielu fizyków , k tó rzy zrozum ieli doniosłość idei E insteina od raz u po ukazaniu się w 1905 r. jego przełom ow ej p ra c y Z u r E le k tro d y n a m ik b ew egter K ó r p e r 8, zaw ierającej sform ułow anie podstaw szczególnej teo rii w zględności. W itkow ski był przede w szystkim św ietnym ek sp ery m en tato rem ; k o n ty n u o w ał p rac ę W róblew skiego, zaj m ując się głów nie w łasnościam i term o dynam iczny m i pow ietrza. O dzna czał się rów nież w ielkim zam iłow aniem do fizyki teo retyczn ej. W ykładał „wiele lat zarów no fizykę dośw iadczalną, jak też obok profeso ra N a ta n -
sona, fizykę teoretyczną.
W itkow ski posiadał w y b itn ą in tu icję fizyczną oraz zdolności zrozu m ienia po jaw iający ch się w nauce now ych idei, co pozowoliło m u zorien tować się w doniosłości p rac y E in stein a o elektrod yn am ice cia ł w ru ch u . J a k w iadom o, p raca ta nie w yw ołała w ciągu k ilk u la t po jej ogłoszeniu żadnego znaczącego odzewu. W 1906 r. pojaw iła się tylk o jedn a p rac a
2 M. H u b e r : Albert Einstein i jego teoria. Lwów 1921.
s L. I n f e l d : Albert Einstein, jego dzieło i rola w nauce. Warszawa 1956, patrz s. 65.
4 S. L o r i a : Einstein a fizyka kwantowa. „Postępy Fizyki”, 1955 t. 6 s. 500— 507.
5 B. S r e d n i a w a : Teoria względności na Uniwersytecie Jagiellońskim w pięć dziesięcioleciu 1909—1959. „Kwartalnik Historii Nauki i Techniki” 1969 s. 759—788
6 A. S y m : Mit o Einsteinie i pewna próba jego rewizji (o wystawie: Albert Einstein — w 100 rocznicę urodzin). Tamże, 1979 s. 825—829.
7 K. Z a k r z e w s k i : O działalności naukowej śp. Augusta Witkowskiego. „Wiadomości Matematyczne” (cyt. dalej jako Wiad. Mat.) 1913 t. 17 s. 211—224.
8 A. E i n s t e i n : Elektrodynamik beweger Körper. „Annalen der Physik” (cy1. dalej Ann. d. Phys.) 1905 t. 17 s. 831—921, zob. też: A. E i n s t e i n: Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig?. Tamże, 1906 t. 18 s. 639—641.
P la n c k a Das P rinzip der R e la tivitä t u n d die G rundlagen der M echan ik 9, k tó re j a u to r zaznaczył w e w stępie, że „w prow adzona n iedaw no p rzez H. Л. L o rentza i w ogólniejszym u jęciu przez A. E in stein a »zasada względności« pozw ala, jeżeli zostanie p o tw ierd zo n a, na ogrom ne u p ro sz czenie w szystkich zagadnień e lek tro d y n am ik i ciał w r u c h u ” .
Lecz, jak nap isał Leopold I n f e ld 10 „[...] byli fizycy, k tó rz y w ty m w łaśnie okresie bardzo uw ażnie czytali p race E insteina, w idząc w n ich n aro d zin y now ej n au k i. P rz y ja c ie l m ój, p ro fesor L oria opow iadał mi, ja k jeg o nauczyciel, p rofeso r W itkow ski, p rzeczy taw szy p rac ę E in ste in a po
w iedział do Lorii: »N arodził się now y K opernik! N iech p a n p rze c z y ta p ra c ę E insteina«. G dy więc później, w 1907 r., w e W rocław iu p ro feso r L oria spotkał profesora М аха B orna, opow iedział m u o E instein ie i sp y tał, czy czytał jego pracę. O kazało się, że an i B orn ani n ik t z obecnych n a zjeździe fizyków nic o E insteinie nie słyszeli. Poszli więc do b iblio tek i i w ziąw szy z półek sied em nasty tom „A nnalen d e r P h y sik ” zaczęli czytać pracę E insteina. M ax B orn n a ty c h m ia st zrozum iał jej doniosłość, a także potrzebę form aln eg o jej uogólnienia. Ogłoszona później w łasn a p ra c a B orna stała się jed n ą z najw ażniejszych, jakie w p ierw szy m o k re sie napisano n a te m a t teorii w zględności” . B yła to p rac a Die träge M asse u nd das R e la tivitä tsp rin zip u .
W 1908 r., a więc już po rozm ow ie L orii z B ornem , a przed u k a z a niem się w spom nianej p ra c y B orna, opublikow ana została ty lk o jed n a ro zp raw a, w k tó re j a u to r pow ołuje się na p racę E in ste in a z 1905 r., a m ianow icie p rac a H e rm a n n a M inkow skiego Die G rundgleichu n gen fü r die elektrom a g netischen Vorgänge in b e w eg ten K ö r p e r n 12, M inkow ski o p iera ł się głów nie na p rac a c h L oren tza, lecz zauw ażył że „A. E in ste in w y ra z ił n a jd o b itn ie j, że te n p o stu lat '[postulat w zględności —- B.Ś.] nie jest sztu czn ą hipotezą, lecz raczej now ym , n arzu co n y m przez zjaw isk a pojęciem czasu” .
P ra ca B orna z 1909 r. i ogłoszone przez niego w n a stęp n y ch la ta c h dalsze prace z teo rii w z g lę d n o śc i1S, w raz ze sły n n y m odczytem H e rm a n a M inkow skiego R aum und Z e i t 14, w ygłoszonym na osiem nasty m zjeź dzie Stow arzyszenia N iem ieckich P rzy ro d n ik ó w i L e k a rz y w 1909 r., zdecydow ały o rozpow szechnieniu teorii względności.
9 M. P l a n c k : „Verhandlungen der deutschen physikalischen Gesellschaft” 1906 -t. 8 s. 136—141.
10 Patrz przyp. 3.
11 M. B o r n : „Ann. d. Phys.” 1908 t. 28 s. 571—584.
12 H. M i n k o w s k i : „Nachrichten v.d. Königl. Gesellschaft zu Göttingen, phys. math. Klasse” (cyt. dalej jako Gött. Nachr.) 1—19, 1908.
13 Scientific Papers Presented to Max Born. Edinbourgh 1953.
14 H. M i n k o w s k i w zbiorze: Lorentz — Einstein — Minkowski: Das Rela tiv e ätsprinzip. Leipzig und Berlin 1913, s. 56—73.
F a k t, iż p ro fesor W itkow ski zo rien tow ał się od ra z u jak doniosłe b yły idee E insteina, nie b y ł p rzyp ad k o w y , lecz w y n ik ał z jego długoletnich z ain tereso w ań podstaw am i fizyki, a szczególnie pojęciem e te ru . P ojęciu tem u pośw ięcił k ilk a odczytów . Siedząc ich treść m ożna zauw ażyć, z ja ką tru d n o ścią W itkow ski rezygnow ał stopniow o z p o trz e b y posługiw a nia się w fizyce pojęciem e te ru . E w olucja poglądów W itkow skiego na istn ien ie e te ru została szczegółowo p rzedstaw iona w p ra c y B. S re d n ia - w y ls, tu z acy tu jem y ty lk o k ilk a zdań z odczytów W itkow skiego n a te n tem at.
W 1887 r. W itkow ski w odczycie O n o w ych poglądach w teorii św ia tła s tw ie rd z ił1G, że „... istn ieje tzw . e te r pow szechny; na przypuszczenie to w szyscy się godzą i graniczy ono dziś niem al z pew nością” . W odczy cie p t E ter 17 W itkow ski daje już w 1902 r. w y raz sw oim w ątpliw ościom co do realn eg o istn ien ia eteru , m ów iąc „[...] że jak pojęcie m a te rii jest w y razem naszego dośw iadczenia zew nętrznego, zm ysłowgo, ta k pojęcie e te ru należy uw ażać jako w y raz naszych dośw iadczeń w ew nętrzny ch, in te le k tu a ln y c h ; e te r jest białą tablicą, na k tó re j nasz um ysł k reśli b a rw n y obraz w zajem nych stosunków m iędzy ciałam i m ate ria ln y m i. T aki e te r w y starczy nam w zupełności. W ta k im zrozum ieniu e te r n ap ew n o jest i będzie”.
W ykład O zasadzie w zg lę d n o śc i18, w k tó ry m W itkow ski p rz e d sta w ił w 1909 r. zasady teorii w zględności, kończył się uw agą: „»Eter« był n am potrzebny, dopóki bez ja k ie jś nici przew odniej b ylibyśm y zbłądzili w śród lasu różnorodnych luźn y ch fak tów . Skorośm y raz p rze jrz e li i zro zum ieli ich zw iązek, p o p rzestań m y na konk luzji, że zjaw isk a św ietlne p rze d staw ia ją się n a m tak , ja k gdyby polegały na ru c h u fa l {...]. Nie p y ta jm y o w ięcej, gdyż nic n a d to nie dow iem y się. Z szeregu bytów m e tafizy czn y ch n a le ż y e te r ostatecznie i stanow czo w y k re ślić ” . Je d n a k w ieloletnie przy zw y czajen ie nie pozw oliło W itkow skiem u odrzucić defi n ity w n ie pojęcia e te ru , gdyż zaraz dodał: „P odręczniki optyki ciał n ie ru chom ych nie zm ienią się an i o jotę. Z achow ają one eter, jak sądzę na zawsze, w szelako jak o pojęcie raczej d y d aktycznej n a tu ry , jako środek do uzm ysłow ienia a n ie do w ytłu m aczen ia p ra w p rz y ro d y ” .
2. WCZESNE POLSKIE PUBLIKACJE I WYKŁADY O TEORII WZGLĘDNOŚCI T ekst om ów ionego przed ch w ilą w y k ład u nie był jed n a k p ierw szą p olską p u b lik a c ją n a te m a t teo rii względności. P ierw szeń stw o należy
15 patrz przyp. 5.
16 A. W i t k o w s k i : „Kosmos” 1887 t. 12 s. 71—84.
17 A. W i t k o w s k i : Eter. Wykład wygłoszony w Auli Uniwersytetu Jagielloń skiego 13.11.1902. Kraków 1903.
18 A W i t k o w s k i : O zasadzie względności. Odczyt na publicznem posiedze niu Akademii Umiejętności 22.5.1909. Kraków 1909.
p rzy znać Jak u b o w i L aubow i (1881— 1962) 19. L au b (urodzony w Rzeszo wie) rozpoczął stu d ia z z a k resu fizyki w U n iw ersytecie Jag iello ń sk im i k o ntyn u o w ał je w W iedniu i w G etyndze. W 1905 r. rozpoczął u W ilhel m a W iena w W ürzb u rg u p racę d o ktorską. W ien, k tó ry b y ł re d a k to re m czasopism a „A nnalen der P h y sik ”, p rz y ją ł w ty m ro k u do p u b lik a c ji p rac ę E in stein a O elektro dyna m ice ciał w ru c h u i bezpośrednio po je j uk azan iu się polecił L aubow i zreferow anie jej n a n ajbliższym sem in a riu m 20. Po refe ra c ie L a u b a w y w iązała się ożyw iona d y sk u sja, k tó re j uczestnicy stw ierdzili, że nie będzie łatw o przyzw yczaić się do now ych pojęć czasu i p rzestrzen i. W rok później L au b, podczas obrony sw ojej (dośw iadczalnej) p ra c y d o k to rskiej o w łasnościach w tó rn y c h prom ieni, katodow ych, w y tw o rzo n ych p rzez pro m ienie R eontgena, bronił teo rii w zg lęd n o ści21, w yw ołując ty m k o n ste rn a c ję kom isji eg zam in acy jn ej. W ien był jed n a k zadow olony z p ra c y L au b a i uznano, że egzam in został złażony pom yślnie.
W 1908 r. L au b opublikow ał p racę Z u r O p tik bew eg ter K ö r p e r 22, w k tó re j omówił zasady teo rii w zględności i obliczył w spółczynnik u n o szenia F resn ela. Jeszcze p rze d u k azan iem się te j p ra c y w d ru k u L a u b refe ro w a ł jej w y n ik i23 na X Zjeździe lek a rzy i p rzy ro d n ik ó w we L w o w ie w lipcu 1907 r. R e fe ra t L aub a w yw ołał dy skusję, w k tó re j w zięli ud ział fizycy i m atem aty cy . T reść te j p ra c y L aub opublikow ał rów n ież w obszernym a rty k u le P r z y c z y n k i do e le k tro d y n a m ik i ciał ru c h o m y c h 24. W krótce L au b został w spółpracow nikiem E in stein a i w sp ó łau to rem trz e ch jego p u b lik a c ji25.
19 L. P y e n s o n: Einstein’s early scientific collaboration „Historical studies in physical sciences” 1976 t. 7 s. 83—123; t e n ż e : The Young Einstein. Bristol and Boston 1985, patrz s. 210; B. S r e d n i a w a : History of theoretical physics at Jagellonian University in 19th and in the first half of 20th century. „Zeszyty- Naukowe UJ, Prace Fizyczne” 1985 nr 24, § 6.2.
40 R. W. C l a r k : Einstein, the Life and Times. New York 1971; patrz s. 141—-142.
!1 L. P y e n s o n : dz. cyt. s. 93.
22 J. L a u b : Zur Optik der bewegten Körper, „Ann. d. Phys.” 1908 t. 23 s. 738 —744; Die Mitführung des Lichtes durch bewegte Körper nach den Relativität-, spricncip. Tamże, 1907 t. 23 s. 989—990; Zur Optik bewegter Körper II. Tamże,< 1908 t. 25 s. 175—184.
23 J. L a u b : Optyka ciał ruchomych. „Spraw, z posiedzeń naukowych X Zjazdu lekarzy i przyrodników polskich”. Lwów 1907/8; patrz s. 12.
24 J. L a u b : „Prace Matematyczno-Fizyczne” (cyt. dalej jako Prace Mat.-Fiz.)-1908 t. 19 s. 63—75.
26 A. E i n s t e i n , J. L a u b : Über die elektromagnetischen Grundgleichungen für bewegte Körper. „Ann. d. Phys.” 1908 t. 26 s. 532—540; Bemerkungen zu unserer Arbeit: „Über die elektromagnetischen Grundgleichungen für bewegte Körper". Tamże, 1908 t. 28 s. 445—447; Uber die im elektromagnetischen Felde ausgeübien ponderomotorische Kräfte. Tamże, 1908 t. 26 s. 541—550.
W K rak o w ie p rac ę naukow ą w dziedzinie teo rii w zględności zainicjo w ał b y ły a sy ste n t W itkow skiego, fizyk i okulista — K am il K ra ft (1873— 1945) 26, k tó ry w lata ch 1911 i 1912 opublikow ał pięć p rac dotyczących szczególnej teo rii względności. 27 Poniew aż p rac e te om ówione są w a rty k u le B. Ś r e d n ia w y 28, ograniczym y się tu ta j do k ró tk ieg o ich streszcze nia. W pierw szych dwóch p rac a c h K ra ft w y prow adził tożsam ość pozw a la ją c ą na w y rażenie dalam bercjaniu dowolnego b iw ek to ra p rzez jego czte- ro w y m iaro w e dyw ergencje i ro ta c je oraz zastosow ał tę tożsam ość do rozw iązania ró w n a ń M axw ella. O trzy m ał m. in. zw iązek rów now ażny tzw. fu n d am e n ta ln em u w zorow i S o m m e rfe ld a 29. W n a stęp n y ch dwóch p ra cach K ra ft obliczył w p ro sty sposób w spółczynniki przek ształcen ia Lo re n tz a pom iędzy dw om a u k ład am i odniesienia upraszczając znacznie w zo ry w yprow adzone uprzedn io przez M in k o w sk ieg o 30. N astępnie w y p ro w adził w y rażenia na składow e w ielkości elek try c z n y c h i m agnetycznych w ru chom ych c iałach m aterialn y ch . W o statniej p rac y K ra ft sform ułow ał i udow odnił n a stę p u jąc e tw ierdzenie: Je że li dw a u k ład y w spółrzędnych S(x, y, z, t) i S ’(x, y ’, z’, t ’) p o ru sz a ją się w zględem siebie ruchem po stępow ym ze stałą prędkością, to p rz y odpow iednim w yborze początków ty ch układów w spółrzędnych o raz jednostek długości i czasu zachodzi zw iązek
e (x’2 + y '2 + z’2) —t’2= s (x2 + y 2 + z 2) —t2,
(1)
gdzie £ jest dow olną sta łą dodatnią. K ra ft nie założył tu ta j, że prędkość św ia tła w p różni jest we w szystkich (inercjalnych) u k ład a c h w spółrzędnych ta sam a i dlatego zw iązek (1) jest ogólniejszy od zw iązku
x'2 + y ’2 + z’2 - c2t-2 = x 2 + y2 + z2 — c2t2,
(2)
słusznego w szczególnej teo rii w zględności ze sta łą we w szystkich ukła dach in erc ja ln y ch prędkością św ia tła K Ze zw iązku (1) w y n ik a dla £ = = l/c 2 p rzek ształcen ie L orentza, a z n ią p raw a szczególnej teo rii w zględ ności, a dla £ = 0 p rzek ształcenie G alileusza, w y stęp u jące w m echanice26 Patrz przyp. s. 763; 19 § 4.5.
27 K. K r a f t : Eine Identität im. der vierdimensionalen Analysis und deren Anwendung in der Elektrodynamik. „Bull. Internat, de L’Academie des Sciences et de Lettres de Cracovie (Classe mathem et natur. Serie A. Sciences mathem)” 1911 s. 537—541; Über die Integration der typischen Differentialausdrücke von Raum-Zeit Vektoren. Tamże, 1911 s. 564—577; Zum Problem der Integraldarstellung der elektromagnetischen Vektoren in bewegten Körpern nach Minkowski’s Grund gleichungen. Tamże, 1911 s. 596—619; Über die Koeffizienten der allgemeinen Lo- rentztranformation. Tamże, 1912 s. 385—399; Über die Eigenschaften linearer Raum-Zeit Transformation. Tamże, 1912 s. 952—968.
28 Patrz przyp. 5.
23 A. S o m m e r f e l d : Zur Relativitätstheorie. I Vierdimensionale Vektoral gebra. „Ann. d. Phys.” 1910 t. 32 s. 749—776.
n ew tonow skiej. P ierw szą z w ym ienionych p rac K ra fta cytow ali W ilson 1 L ew is 31, o statn ią I n f e l d 32.
W ty m sam ym czasie L u d w ik S ilb e rste in (1872— 1948), by ły docent U n iw e rsy te tu Lw owskiego, b ędący wów czas w ykładow cą U n iw e rsy te tu Rzym skiego, opublikow ał dw ie p race Q uaternionic fro m of r e la tiv ity 33, oraz Second m em o ir in quaternionic r e la t iv i ty 34. W p ierw szej z nich zdefiniow ał k w a te rn io n y odpow iadające czterow e'ktorom i nazw ał je k w a - tern io n am i fizycznym i oraz w y p row ad ził p rzek ształcen ie L o ren tza w po staci k w atern io n o w ej. Potem , pow ołując się n a w cześniej przez siebie w yprow adzone w z o r y 35, w yp ro w ad ził ró w n a n ia n a p o ten c jały e le k tro m a g n ety czn e i w zór na siłę L o ren tza w p o staci kw atern io n o w ej. W d ru g iej p rac y obliczył k w atern io n o w ą postać siły, napięć i gęstość en erg ii. P ie rw szą z w y m ien ion y ch p rac p rze d staw ił w 1911 r. W arszaw sk iem u T ow a rz y s tw u N aukow em u i opublikow ał w sp raw ozdaniach tegoż T o w arzy stw a 36. *
W ty ch lata ch S ilb erstein opublikow ał podręcznik E lektryczn o ść i m a g n e ty z m 37. W d ru g im jego tom ie um ieścił k ilk a uw ag o teo rii w zględ ności i zapow iedział, że w trzecim tom ie p ojaw i się rozdział o teo rii względności. N ie ste ty jed n ak u k azała się ty lk o pierw sza część trzecieg o tom u bez zapow iedzianego rozdziału pośw ięconego teorii w zględności. Po dręczn ik te n został wysoko oceniony przez M arian a Sm oluchow skie- g o 38. Rów nież zapow iedziane b y ł o 39 tłu m aczenie na język polski pod ręcznik a S ilb erstein a T h eo ry of r e la tiv ity 40, jed n a k tłum aczen ie to nie ukazało się.
31 E. B. W i l s o n , G. N. L e w i s : The space manifold of relativity. The noneuclidean geometry of mechanics and electromagnetism. „Proc. Amer. Society of Arts and Sciences” 1912 t. 48 s. 389—507.
32 L. I n f e l d : O pomiarach przestrzenno-czasowych w fizyce klasycznej i teo rii względności. Cz. 1, „Sprawozdania i Prace Pol. Tow. Fiz.” (cyt. dalej jako Spraw, i Prace PTF) 1927 t. 3 s. 1—16; tamże, cz. 2 s. 117—129.
33 L. S i l b e r s t e i n : Quaternionic form of relativity; „Philosophical Maga zine” 1912 t. 23 s. 790—809.
34 L. S i l b e r s t e i n : Second memoir on quaternionic relativity. Tamże 1913 t. 25 s. 139—144.
35 L. S i l b e r s t e i n : Elektromagnetische Gnmdgleichngen in bivektoriellen Behandlung. „Ann. d. Phys.” 1907 t. 22 s. 579—586.
36 L. S i l b e r s t e i n : Kwaternionowa postać teorii względności. „Spraw, z czynności i posiedzeń Warsz. Tow. Nauk.” 1911 t. 4 s. 506—547 (ze streszczeniem w języku niemieckim).
37 L. S i l b e r s t e i n : Elektryczność i magnetyzm. Warszawa 1908 T. 1, 1910 T. 2, 1913 T. 3 cz. 1.
38 M. S m o l u c h o w s k i : Poradnik dla Samouków. T. 2. Fizyka. Warszawa 1917 s. 243.
39 Tamże, s. 243.
W późniejszych lata ch S ilb erstein , k tó ry przeniósł się z R zym u do A nglii, a później do Stanów Zjednoczonych, ogłosił w iele p ra c naukow ych z teorii w zględności 41 oraz opublikow ał książkę The Size o f th e U niver se 42. Jed n akże, zaznaczył A. P a i s 43, S ilb e rste in n ieje d n o k ro tn ie zaj m ow ał stanow isko opozycjonisty w obec teo rii w zględności. Taką scep ty czn ą postaw ę wobec ogólnej teo rii w zględności p rz y ją ł S ilberstein na sły n n y m łącznym posiedzeniu R oyal Society i A stronom ical R oyal So ciety w 1919 r. 44. Zauw ażm y, że Pais, w y ra ż ają c się z sy m p atią o Sil— bersteine, w spom niał o jego p o lsk im pochodzeniu.
W 1911 r. u k azały się dw a a rty k u ły o teo rii w zględności w języku polskim . Czesław B iałobrzeski (1878— 1954), w ów czas docent U n iw ersy te tu K ijow skiego, a później w ielo letn i p ro feso r U n iw e rsy te tu W arszaw skie go opublikow ał a rty k u ł Zasada w zględności i niektó re je j zastostowąnia 4S, w k tó ry m jasno p rze d staw ił zasad y szczególnej teo rii w zględności. Rów nież polski fizyk H e n ry k M erczyng (1860— 1916), pro feso r P o litechn iki w P e tersb u rg u , n ap isał a rty k u ł O zasadzie w zględności w pojęciu fiz y c z n y m czasu i p r z e s tr z e n i46, w k tó ry m p rzed staw ił zasad y teo rii w zględ ności, podając też p rzy k ład y nu m eryczne, ilu s tru ją c różnice pom iędzy w y n ikam i teo rii w zględności i m echan iki new tonow skiej.
W P oradniku dla sam ouków 47, k tó ry przez w iele la t b y ł przew odni kiem dla m łodych pracow ników naukow ych i stu d en tó w , M arian Sm olu- chow ski w n a stę p u jąc y sposób p isał o te o rii w zględności: „[...] w yłoniła się now a gałąź nau k i, tzw . te o ria w zględności. J e s t to dziedzina o pod staw ow ym znaczeniu dla całej budow y fizyki teo re ty c z n e j, gdyż tw orzy poniekąd now ą syntezę w szy stk ich zjaw isk zależnych od ru ch u , z ogólne go, jednolitego p u n k tu w idzenia, połączoną z zasadniczą rew izją daw n ych pojęć czasu i p rze strz e n i [...] w k racza w zasadnicze pojęcie fizyki, a n a w et geom etrii [...]. W ta k zn ak o m ity sposób stw arza jednolitość i h arm o n ijn ą p ro stotę tam , gdzie bez n iej pano w ałaby chaotyczna kom plikacja różnych nie pow iązanych ze sobą zjaw isk” .
41 J. C. P o g g e n d o r f f : Biographisch-Literarisches Handbuch. Bd. 5 1926, Bd. 6 1940.
■“ L. S i l b e r s t e i n : The Size of the Universe. Oxford 1930.
43 A. P a i s : „Subtle is the Lord”. The Science and the Life of Albert Einstein. Oxford 1982 s. 305.
44 Patrz w rozdziale 7.
45 C. B i a ł o b r z e s k i : Zasada względności i niektóre jej zastosowania. „Wek tor” 1911 t. 1 s. 1—19.
44 A. M e r c z y n g : O zasadzie względności w pojęciu czasu i przestrzeni. H i potezy Lorentza i Einsteina. „Wszechświat” 1911 t. 30 s. 657—659, 678—683, 690—693. (Rzecz wygłoszona na połączonym posiedzeniu Sekcji nauk ścisłych i filozoficz nych XI Zjazdu przyrodników i lekarzy w Krakowie).
3. TEORIA WZGLĘDNOŚCI W WYKŁADACH UNIWERSYTECKICH W KRAKOWIE. DOKTORAT LEOPOLDA INFELDA
K ra ft i S ilb erstein opublikow ali sw oje p race z te o rii w zględności w 1911 r. N astęp na polska ory g in aln a p rac a n aukow a, dotycząca; te j teorii, p o jaw iła się w 1921 r. Je d n a k teo rii w zględności nie pom ijano w K rakow ie w w y k ła d a ch u n iw ersy teck ich . N ie b yła ona tu w y k ła d a n a jako osobny przedm iot, zo stała n a to m ia st1 w łączona w p ięcioletn ie cykle w ykładów fizyki teo rety czn ej, w y g łaszanych przez p ro feso ra W ład y sła w a N atan son a (1864— 1937) 48. S tu d e n te m N atan sona b ył L eopold In fe ld (1898— 1968) 49, k tó ry p isa ł w swoich p a m ię tn ik a ch 50: „P ierw szy raz u s ły szałem nazw isko E in stein a podczas drugiego ro k u stu d ió w n a U n iw e rsy tecie Jagiellońskim . A było to tak: fizyk ę teo re ty c z n ą w y k ła d a ł podów czas p ro fesor W ładysław N atanson; w y k ła d a ł pięknie, ta k p ięk n ie że z n ik ały tru d n o ści, że w ydaw ało się w szystko już załatw ione, rozw iązane, w yjaśnio n e i to raz n a zaw sze {...]. N a dru g im ro k u u n iw e rs y te tu w y kładał m echanikę klasyczną, pięć godzin tygodniow o przez d w a p ó łro cza [...]. P rz y końcu ro k u akadem ickiego p ro feso r N atan so n pośw ięcił kil k a godzin szczególnej teo rii E insteina. Po raz p ierw sz y u sły szałem to n a zwisko, po raz pierw szy usłyszałem o tra n sfo rm a c ji L o ren tza, k tó rą E in stein sform ułow ał. W yk ład y te by ły d la m nie rew elacją... P am iętam , jak p ro fesor N atan so n pow iedział o E instein ie »geniusz n a d geniusze«. P a m iętam w rażen ie, jak ie w y w arło na m nie p iękno s tr u k tu r y te o rii w zględ ności, odw aga p rzy ję cia zupełnie nowego p u n k tu w idzenia, odw aga p rz y jęcia dziw nych, zdaw ałoby się w ów czas nonsensow nych, w niosków . Nie byłem jeszcze do statecznie przygotow any, ab y zrozum ieć w p e łn i s tr u k tu rę teorii względności, w iedziałem jed n ak, że pow rócę do n iej jeszcze” . O pisane przez In feld a w y k ła d y N atanso n w ygłosił w ro k u akad em ick im 1917/18; jest bardzo praw dopodobne, że N atan son w y k ład ał już w cześniej teorię w zględności w sw oich k u rsc h fizyki teo re ty c z n e j.
Po c z te re c h lata ch stu dió w w K rak o w ie In feld przen iósł się n a U n i w e rsy te t B erliński, gdzie uczęszczał w sem estrze zim ow ym 1920/21 n a w y k ła d y L auego i P la n ck a i poznał E insteina. Podczas p o b y tu w B e rli nie In feld nap isał p rac ę doktorską, z a ty tu ło w an ą Fale św ie tln e w teorii w zg lę d n o śc i51, k tó rą p rzed staw ił profeso ro w i N atansonow i. S topień do k to ra u zy sk ał In feld w 1921 r.
D y sertacja In fe ld a sk ład ała się z dw óch części. P ierw sza część b y ła pośw ięcona szczególnej teo rii względności. In feld ograniczył się do p rz y
48 J. W e y s s e n h o f f : Ladislaus Natanson, 1864—1937. „Acta Physica Polo nica” 1937 t. 6 s. 289—294; B. S r e d n i a w a : dz. cyt. § 6.4.
49 E. I n f e l d , J. B i a ł y n i c k i - B i r u l a , A. T r a u t m a n : Leopold Infeld. His Life and Scientific Work. Warszawa 1978.
so L. I n f e l d : Moje wspomnienie o Einsteinie. Warszawa 1978.
61 L. I n f e l d : Fale świetlne w teorii względności. „Prace Mat.-Fiz.” 1922 t. 32 s. 33—67.
p a d k u optyki geom etry czn ej, rozw ażając fale o bardzo dużej częstości i w ykazał, że rów nież M axw ella m ożna rozw iązać w ted y , gdy spełnione jest rów n an ie eikonału. W ynika stąd, że tró jw y m ia ro w y w ektor P o y n tin - ga m a w ru ch o m y m ośrodku m a te ria ln y m k ieru n e k prom ienia św ietlne go. D rug a część om aw ianej p ra c y odnosiła się do ogólnej teo rii w zględ ności. In feld w yk azał tam , że dla fal o b ard zo dużej częstości w polu g ra w itac y jn y m sta ty c zn y m w e k to r P o y n tin g a rów nież istn ieje i jest rów no legły od w e k to ra św ietlnego, któ reg o lin ią św iata jest geodetyka zerow a. A zatem o pty ka geom etryczna jest zerow ym przy b liżen iem rozw iązań M axw ella zarów no V szczególnej, jak i w ogólnej teo rii w zg lęd n o ści52.
J e s t rzeczą in te resu jąc ą , że n aw et w ty c h lata ch m ożna dostrzec śla dy p osługiw ania się term inologią e te ru , gdyż In feld n ap isał w d y se rta cji: „P ro p ag acja każdego działania, którego podłożem jest eter, może się od byw ać jedy nie w zdłuż linii geodetycznej zerow ej naszgo k o n tin u u m c zte- ro w y m iarow eg o ”. D y se rta c ja Infelda b yła pierw szą polską p racą z dzie dzin y ogólnej teo rii w zględności.
W spom nijm y jeszcze dw a w y k ła d y 53 o teorii w zględności, wygłoszo ne n a posiedzeniach oddziału krakow skiego Polskiego T ow arzystw a F i zycznego w 1920 r.: U w agi k r y ty c z n e o teorii E instein a P. W yedlicha oraz ks. F. H orty ń skieg o O teorii względności.
P ierw szy roczny w ykład, pośw ięcony w całości szczególnej i ogólnej teorii względności, prow adził w K rakow ie w ro k u akadem ickim 1936/37 profesor J a n W eyssenhoff.
4. TEORIA WZGLĘDNOŚCI NA UCZELNIACH WARSZAWY, LWOWA I WILNA
P isaliśm y dotąd o p rzy ję ciu teorii w zględności p rzez fizyków k rak o w skich i fizyków polskich przeb y w ający ch za g ranicą p rze d pierw szą w o j ną św iatow ą i w czasie jej trw a n ia . R ów nież fizycy in n y ch ośrodków a k a dem ickich w Polsce teo rię tę w p ełn i przy jęli. P ie rw sz y odczyt o ogól nej teo rii w zględności 54 w ygłosił w 1917 r., po pow rocie z Belgii, p rofesor fizyki dośw iadczalnej odrodzonego U n iw e rsy te tu W arszaw skiego S tefan Pieńkow ski. W krótce rozpoczęto na polskich uczelniach w y k ła d y ze szcze gólnej i ogólnej teorii względności.
P ierw sze w y kłady te o rii w zględności na U niw ersytecie W arszaw skim p row adził w lata ch 1922/23 i 1924/25 m ate m a ty k W itold Pogorzelski
52 Dokładniej omówił wyniki tej pracy B. S r e d n i a w a : Teoria względności... s. 767.
53 „Sprawozdania i Prace Polskiego Towarzystwa Fizycznego” 1920/21. t. 1 s. 16. *4 Od pierwszych kroków w fizyce do odkrycia odwrotnego nasycenia dialek-trycznego, rozmowa z prof. A. Piekarą. „Postępy Fizyki” 1984 t. 35 167—179 s. 172.
(1895— 1963), k tó ry zresztą h ab ilito w ał się z fizyki teo re ty c z n e j n a U ni w ersytecie Jag gieio ń skim w 1921 r.; ty tu ł jego w y k ła d u h a b ilitacy jn eg o brzm iał: „Z asada w zględności i zjaw isk a ele k tro m a g n ety c zn e ” 55. W la tach n a stęp n y ch teo rię w zględności w y k ład ał n a U n iw ersytecie W a r szaw skim pro fesor C zesław B iałobrzeski, a w ro k u akadem ickim 1935/36 w y k ład y z teo rii w zględności i kosm ologii p row adził docent M yron M athisson (1897— 1940) 56. W y kłady Pogorzelskiego opracow ał i w y d ał S tan isław W a h rh a ftm an n jak o Zarys teorii w z g lę d n o śc i37. Z ary s te n b ył jed y n y m polskim u n iw ersy teck im podręcznikiem teo rii w zględności aż do 1956 r., gdy ukazała się K lasyczna teoriia pola 58 n a p isa n a p rzez S ta n isła w a Bażańskiego w edług w yk ład ó w p ro feso ra In feld a na U n iw ersy tecie
W arszaw skim .
N a P olitechnice W arszaw skiej zasłużony polski m echan ik, re d a k to r „P rzeg ląd u Technicznego” , F elik s K u ch arzew ski (1849— 1935) p row ad ził w lu ty m i w m arcu 1921 r. cykl w ykładów z h isto rii m echaniki. N a w y kładach ty ch w spom inał ogólnikowo o now ych teo riac h fizycznych, w szczególności teo rii w zględności, d y sk u tu jąc ich p rzy p u szczalny w p ły w na rozw ój n au k i. K uch arzew sk i opublikow ał też w la ta c h 1921 i 1923 trz y a r t y k u ł y 59, z k tó ry c h dw a m ia ły w spólny ty tu ł P ainleve o E in stein ie, a trzeci „Czasy” Bergsona i E insteina. W a rty k u ła c h ty c h p rze d staw ił k ry ty c z n e wobec teo rii w zględności poglądy fran cu sk ieg o m a te m a ty k a P ainlevego oraz B ergsona i jego zw olenników , sam jed n a k nie zajął s ta now iska wobec nich. W spom niane w y k ład y w raz z cy to w an y m i a rty k u łam i K u charzew ski opublikow ał w książce M echanika w s w y m rozw o ju h isto ry c zn y m 60.
We w czesnych lata ch d w udziestych została ogłoszona w W arszaw ie jed n a p raca z ogólnej teo rii w zględności. B yła to ro zp raw a G u staw a Do- borzyńskiego, nauczyciela w yższej szkoły tech n iczn ej W aw elberga i R ot- w anda, zaty tu ło w an a N ie zm ien n ik ogólnej teorii w zględności i w zó r - Schw arzschilda 61, w k tó re j a u to r w yprow adził w zór S chw arzschilda, sto su jąc zasadę rów now ażności; ra c h u n k i b y ły pro stsze niż w o ry g in aln ej
p ra c y Schw arzschilda.
55 B. S r e d n i a w a : dz. cyt. w przypisie 19, § 6.2.
56 Tamże § 7.3 oraz B. S r e d n i a w a : Myron Mathisson (1897—1940). „Postępy Fizyki” 1982 t. 33 s. 373—383.
87 S. W a h r h a f t m a n n : Zarys teorii względności. Opracowane według wy kładów dr W. Pogorzelskiego, Koło Mat.-Fiz. Stud. UW. Warszawa 1933.
58 S. B a ż a ń s k i : Klasyczna teoria pola, według wykładów prof. I. Infelda. Łódź—Warszawa 1956.
59 F. K u c h a r z e w s k i : Painleve o Einsteinie. „Przegląd Techniczny” 1923 t. 59 s. 294—295, 318—319; „Czasy Bergsona i Einsteina. Tamże, 1933 t. 61 s. 7—8.
60 F. K u c h a r z e w s k i : Mechanika w swym rozwoju historycznym. Warsza wa 1924.
81 G. D o b o r z y ń s k i : Niezmiennik ogólnej teorii względności i wzór Schwarzschilda. „Wiad. Mat.” 1925 t. 29 s. 1—38.
W W olnej W szechnicy P olskiej ty lk o raz, w ro k u ok. 1937/38 p ro fe sor S ta n isław K alinow ski p row adził se m in a riu m z te o rii w zględności.
We Lw ow ie pierw sze w y k ła d y teo rii w zględnności prow adził w ro k u ak adem ickim 1921/22 p ro feso r W ojciech R ubinow icz (1889— 1974) n a W y dziale O gólnym P o litech n ik i Lw ow skiej i ko n ty n u o w ał je w n astępn ych la ta c h do 1934 r., gdy w ydział te n został zlikw idow any. N a U n iw ersyte cie L w ow skim w y k ła d y z teo rii w zględności rozpoczęto o w iele później; p ierw sze w y k ła d y p ro w ad ził w ro k u akadem ickim 1931/32 docent Leopold In feld, a w ro k u 1933/34 docent Szczepan Szczeniowski.
W W ilnie teo rią w zględności zajm ow ał się p rofesor J a n W eyssenhoff (1889— 1972) 62, k tó ry w lata ch 1914— 1919 p rze b y w ał w Z urichu, gdzie sty k a ł się z E insteinem . S potkan ia te opisał W eyssenhoff w a rty k u le U w agi o ży c iu i tw órczości E insteina na tle w ła sn ych w s p o m n ie ń 63. Pierw sze k ró tk ie sp o tkan ie m iało m iejsce w 1916 r. Sposobności do bliż szych k o n tak tó w dostarczył p o b y t E in ste in a w Z u ric h u w 1919 r. O ty m pobycie pisał W eyssenhoff w e w spom nianym a rty k u le : „P o dwóch z górą lata ch [Einstein] p rzy je ch a ł znow u do Z u ric h u na dw um iesięczny cy k l o obu teo riach w zględności w sty czn iu i w lipcu 1919 r. B rał udział w k o n w ersato riach fizycznych, (zw anych ta m P hysikalisch es Colloquium ), na k tó ry c h byłem jed n y m z dwóch najgorliw szych refe re n tó w i wówczas, a szczególnie n a w spólnych posiedzeniach w k a w ia rn i m iałem sposobność bliższego k o n tak to w an ia się z E in stein em ” .
N om inację n a p ro fe so ra U n iw e rsy te tu W ileńskiego W eyssenhoff o trz y m ał w 1921 r. Pierw sze w y k ła d y z teo rii w zględności prow ad ził w ro k u akad em ickim 1923/24; później od ro k u akadem ickiego 1927/28 ko n ty n uo w ał je corocznie do ro k u 1934/35. G dy w 1935 r. W eyssenhoff został
f j - ’ - 1 - ' - y ? h q x u ;. O j 7 7 I X ’ i O ;
pow ołany do U n iw e rsy te tu Jagiellońskiego, feorię w zględności w y k ład ał w W ilnie jego n astęp ca, p ro feso r Szczepan Szczeniow ski 64.
5. STOSUNEK POLSKICH MATEMATYKÓW I ASTRONOMÓW DO TEORII WZGLĘDNOŚCI
T eoria w zględności w zbudziła też zaintereso w anie w śró d polskich m a tem aty k ów . Ju ż w 1909 >r. p rzetłu m aczony sły n n y odczyt M inkow skiego R aum und Z e i t 65. W 1913 r. ukazało się tłum aczen ie a rty k u łu V aricaka
;.;n> ,.;C> vnoai evpnX :r. ; [ n: f ! ;; ■ . .W U ,'■->«T'<i 0;0>s ,do;>'
“ J. R a y s k i , B. S r e d n i a w a : Jan Weyssenhoff (1889—1972). „Acta Physica Polonica” 1972 nr 5 s. III—VI; B. S r e d n i a w a : Jan Weyssenhoff, 1889—1972. „Postępy Fizyki” 1972 t. 23 s. 461-468. :i ■- V.ivI.d’V :
■>y - «3 j W e y s s e n h o f f: Uwagi 0 życiu i twórczości Einsteina na tle własnych wspomnień. „Postępy Fizyki” 195S t. 6 s. 481—488.
64 Informacje o wykładach z teorii względności znajdują się w spisach wykła dów i składach osobowych poszczególnych uczelni.
N ich teu klid isch e In te rp reta tio n der R e la tivitä tsth eo rie 66, opublikow anego w 1912 r. w „ J a h re s b e ric h t d e r D eutschen M a th e m a tik e rv e rin ig u n g ” . W 1918 r. m łody m ate m a ty k w arszaw sk i S tan isław Sachs w ygłosił dw a odczyty n a posiedzeniach K oła M atem atyczno F izycznego stu d e n tó w U ni w e rs y te tu W arszaw skiego O te o rii g ra w ita c ji E in ste in a 67. iDrugi z ty c h odczytów kończył się d y sk u sją na te m a t m ożliw ości dośw iadczalnego spraw d zen ia w niosków ogólnej teo rii w zględności. J e d n a k do la t d w u dziestych m a te m a ty c y polscy nie ogłaszali o ry g in a ln y c h p ra c z teo rii względności.
Teoria w zględności nie n ap o tk a ła n a sp rzeciw y w śró d przew ażającej większości m atem aty k ó w . J e d y n y m uczonym , k tó ry w y ra z ił w ątpliw ości wobec tej teorii, b y ł w y b itn y m ate m a ty k k rakow ski, p ro fe so r S ta n isław Z arem b a (1863— 1942). Ogłosił on w 1921 r. p rac ę z a ty tu ło w a n ą Teoria w zględności w obec fa k tó w stw ie rd zo n y ch d ośw iadczeniem i spostrzeże n iem 68, w k tó re j tw ierdził, że sposób sfo rm uło w ania p o d sta w teo rii w zględności nie je s t zadow alający. T reść te j p ra c y i p óźniejsza d y sk u sja n a jej te m a t są in te resu jąc e , poniew aż ilu s tru ją w y ra ź n ie różnice w spo sobie m yślenia fizyków i n iek tó ry ch m atem aty k ó w .
D ziałalność m atem aty czn a Z arem b y b y ła zw iązana z fizyką. W sw ojej a u to b io g ra fii69 pisał: „ Ju ż od m łodości pociągały m nie problem y, w y stęp u jące w fizyce m atem aty czn ej. Otóż fa k t te n o raz m o je głębokie p rz e konanie, że b ad an ia w zakresie a n a lizy m ają pełn ą w arto ść n auko w ą je dynie w tedy, gdy są zupełnie ścisłe, w y zn aczyła c h a ra k te r m o jej tw ó r czości n au k o w e j”. G łów ne zain tereso w an ie i osiągnięcia Z a rem b y doty czyły teo rii ró w n a ń różniczkow ych cząstkow ych d rugiego rzęd u. P u b lik o w ał też p race i p odręczniki z dziedziny fizyki, w k tó ry c h zajm ow ał s ta now isko m ate m a ty k a, d y sk u tu ją c p rzede w szystkim p o d staw y teo rii fi
zycznych i p ró b u jąc je zaksjom atyzow ać.
W spom niana już p ra c a Z arem b y rep re z en to w a ła te n w łaśnie k ie ru n e k b adań. W y rażała jego sceptyczny w ty m czasie stosunek do teo rii w zględ ności; jej celem było, aby „dokładnie zbadać, czy tez y w y sn u te przez rela ty w istó w jako n astę p stw a logiczne p rz e sła n e k te o rii w zględności, rz e czyw iście z ty c h p rze słan e k w y n ik a ją ”. P ierw szą część p ra c y Z arem b a pośw ięcił ak cjo m aty zacji podstaw zarów no szczególnej, ja k i ogólnej teo rii
M W. V a r i c a k : Interpretacja nieeuklidesowa teorii względności. „Wiad. Mat.” 1918 t. 17 149—181.
•7 S. S a c h s : O teorii grawitacji Einsteina. Tajnie t. 22 s. 181^-199.
, jysylZ (.'50! Aïï\ OSdOOJ v,
68 S. Z a r e m^b a^ -Teotią} względności 1 doświadczę -niem i spostrzeże-niem. Kraków 1922; t e n ż e : La théorie de la réïativité et les faits observés. .„JtQupiial de ipatli^ji}. pure et appliquée’’ : 1922 t. A s. 105—139; Patrz przyp. 5 s. 768. ' ’ ... Vi-S- - Uf: 7 lit ] ' SS*?Ï^ut
^ A rch iw u m U n iw .Jag., WF fl,12Z; J. S z a r s k i ; Stanisław Zaremba (1863— 1942). „Wiad. Mat.” 1962 t. 5 s. ac<: 7 .■ -c'u ' = orjpK v:;>( 0l> ï'ucuo1-..
w zględności, a w łaściw ie te j jej części, k tó ra zajm u je się w łasnościam i czasoprzestrzeni. W d ru g iej części p ra c y b ad ał zw iązek pojęć d y sku to w an y ch w p ierw szej części z dośw iadczeniem i doszedł do w niosku, że w szczególnej te o rii w zględności — wobec n ieistn ie n ia ciał szty w ny ch — nie m ożna podstaw ow ych pojęć te j teo rii w iązać z fak ta m i dośw iadczal nym i. R ów nież i w ram a ch ogólnej teo rii w zględności nie m ożna w edług Z arem b y in te rp re to w a ć n a p rzy k ła d przesu nięcia p e rih e liu m M erkurego, gdyż w te j teo rii nie m ożna określić odległości w sposób jednoznaczny. Z arem ba p o dk reślił jednak, że celem jego p ra c y nie było w cale obale nie teo rii w zględności, pisząc: „W obec pow yższego stan u rzeczy m owy być nie może o potw ierdzeniu albo obaleniu fak tó w stw ierdzonych przez jakieś dośw iadczenia lub spostrzeżenia. Ż eby ta k a k o n tro la teorii stała się m ożliw a, należałoby uzupełniać stopniow o zespół jej p rze słan e k ” .
Om ówione tu a rg u m e n ty p rzed staw ił Z arem b a w dw ugodzinnym w y kładzie w letn im sem estrze 1921 r. Obecny n a ty m w ykładzie In feld słu ch ał w yw odów Z arem b y z niesm ak iem i ocenił je bardzo surow o 70.
U kazanie się p ra c y Z arem b y w yw ołało o stry spór i ożywioną dyskusję z p ro feso rem astronom ii U n iw e rsy te tu Jagiellońskiego Tadeuszem B ana- chiew iczem (1882— 1954). D yskutanci p rze d staw ia li sw oje stanow iska w p rzesy łan ych do przeciw n ika listach. B ąnachiew iscz opublikow ł a rty k u ł U w agi k r y ty c z n e nad rozpraw ą prof. dr. S t. Z a re m b y „Teoria w zg lęd ności wobec fa k tó w stw ierd zo n ych dośw iadczeniem i sp o strzeżen iem ” 71, w k tó ry m zarzu cił Z arem bie, że „na sk u tek dziw nego daltonizm u geom e try czn eg o nie spostrzegł, że jego d efin icja c ia ła sztyw nego nie ty lk o nie jest d efin icją relaty w istó w , ale m usi być przez n ich a lim ine odrzucona...” W edług B anachiew icza definicja ciała sztyw nego, p rz y ję ta przez Z arem bę, je st ty lko przybliżeniem , niedopuszczalnym gdy rozw aża się zjaw iska, k tó re teo ria w zględności m a tłum aczyć. Także n iektó re ak sjo m aty Z a rem b y, odnoszące się do pom iarów , są a rb itra ln e i nie dopasow ane do sy tu acji, w y stęp u jący ch przy rea ln ie w yk on yw anych pom iarach.
Rów nież skrócona w e rsja om aw ianej p rac y Z arem by Essai sur la m ise de la théorie de re la tiv ité 72, opublikow ana w czasopiśm ie „S cientia’ w y w ołała uw agi k ry ty c z n e recen zen ta J. Rossignola 73, k tó ry napisał: „A by rozw inąć sw oje propozycje, Z arem b a opiera się ty lk o na ogólnych s tw ie r dzeniach i unika w szelkiej ścisłości” . Rów nież późniejsze p rac e In fel
70_ L. I n f e l d : Kordian, fizyka i ja. Warszawa 1968 s. 181.
71 T. B a n a c h i e w i c z : Uwagi krytyczne nad rozprawą prof. dr. Si. Zaremby „Teoria względności wobec faktów stwierdzonych doświadczeniem i spostrzeże niem”. „Rocznik Astronomiczny Obserwatorium Krakowskiego” 1923 t. 2 s. 136— 144.
72 S. Z a r e m b a : Essai sur la mise au point de la théorie de relativité. „Scientia” 1922 t. 31 s .341—346.
73 J. R o s s i g n o l : Essai sur la mise au point de la théorie de relativité. „Journal de Physique” 1922 t. 3 s. 295 D, (recenzja).
d a 74 oraz pośrednio prace W e y sse n h o ffa 75 z a w ie ra ją odpow iedzi na za rz u ty Z arem by.
Z resztą w krótce sam Z arem ba porzu cił sw ój k ry ty c z n y sto su n ek do teo rii w zględności i sta ł się jej z w o le n n ik ie m 76. Jego p rac a z 1924 r., z a ty tu ło w an a S u r la m o b ilité des solides sub issa nt la contraction de M. L o re n tz dans le sens de la vitesse 77 nie z a w iera ła już ż a d n ej k r y ty k i teo rii względności. A u to r udow odnił w n iej tw ierd zen ie, słuszne w szcze gólnej teo rii względności, m ów iące, iże ciało, podlegające skró cen iu L o ren tz a i p oruszające się w zględem eteru , w y k o n u je ru ch je d n o sta jn y p ro stoliniow y. W dzisiejszej term in olo g ii m ożna sform ułow ać to tw ierd zen ie m ówiąc, że ciało podlegając ek o n tra k cji L o ren tza w y k o n u je ru c h jed n o sta jn y prostolin io w y w zględem dowolnego u k ład u in ercjalneg o . Z au w aż m y, że m im o u p ły w u p raw ie dw ud ziestu la t od sfo rm ułow an ia szczegól nej teo rii względności, niepo trzebn e od d aw n a pojęcie e te ru było w ciąż używ ane; bardzo tru d n o było porzucić w ieloletni zw yczaj u ży w an ia teg o pojęcia, pozostałego z czasów, gdy te o ria e te ru p ano w ała w fizyce.
W spom nim y tu jeszcze opublikow aną w 1921 r. broszurę m a te m a ty k a A lojzego Stodółkiew icza, p raw dopodobnie nauczyciela p ro w in cjo n a ln e j szkoły śred n iej, k tó ry p ublikow ał swe prace w „W iadom ościach m ate m a ty cz n y c h ” . W b roszurze U w agi o teorii w z g lę d n o śc i78, k ry ty k u ją c e j tę teorię a u to r p rzy jąw szy pogląd K a n ta na pojęcie czasu, u trz y m y w a ł, że g eom etria p o w stała bez zw iązku z dośw iadczeniem i że p ra w a fizy ki za leżą od w arun kó w , w k tó ry c h ludzkość żyje na Ziem i i dlatego nie są w iarygodne n a w e t gdy chodzi o fizykę klasyczną, a jeszcze m n iej w p rz y p ad k u teo rii w zględności. B roszurę tę tru d n o po trak to w ać serio.
P ierw sza n a p isan a przez polskiego m a te m a ty k a o ry g in a ln a p ra c a z teorii w zględności u kazała się w połow ie la t dw udziestych. W ładysław Ślebodziński (1884— 1972) z P oznania, sp ecjalista w dziedzinie geo m etrii różniczkow ej, ogłosił w ted y dw ie p race. P ierw sza, z a ty tu ło w a n a C ontri butions à la théorie des aourbes e t de congruences d ’une espace riem a - n ie n n e 79 dała p o d staw y geom etryczne dla d ru giej, stanow iącej p ra c ę z teorii w zględności R echerches géom étriques sur le cham p sta tiq u e de g ravitation 80,w k tó re j Ślebodziński znalazł, oprócz ro zw iązań S ch w arz- schilda i T reffza, dw a now e rozw iązania ró w n a ń pola g raw itacy jn eg o o c e n tra ln e j sym etrii.
74 Patrz przyp. 32. 75 Patrz przyp. 86, 87.
76 Informacja uzyskana od prof. J. Weyssenhoffa.
77 S. Z a r e m b a : „Buli. Soc. Math. de France” 1924 s. 596—601.
78 A. J. S t o d ó ł k i e w l c z : Uwagi o teorii względności. Warszawa 1922. 79 W. Ś l e b o d z i ń s k i : „Prace Mat.-Fiz.” 1925/26 s. 65—89.
80 W. Ś l e b o d z i ń s k i : dz. cyt. s. 9 t. 34, 91—118 1925/26; t e n ż e : Dodatek do Annales de la Société Polonaise de Miahematiąue Kraków 1929 s. 188—189.
570
W końcu kilka słów o p rzy ję ciu teo rii W zględności w śród astronom ów polskich. P ro feso r B anachiew icz, k tó ry — jak w idzieliśm y — b ył zw olen nikiem teo rii względności, w ygłosił w 1921 r. — w P olskiej A kadem ii U m iejętności o d c z y t81, w k tó ry m zauw ażył, że odchylenie pro m ien i sło necznych w polu g raw ita cy jn y m może w p ływ ać w nieco odm ienny spo sób na obserw ację zaćm ień, gdy ciało niebieskie em itujące św iatło z n aj d u je się blisko czy dalego od Ziem i. W k o lejn y ch tom ach „Rocznika O b se rw ato riu m K rakow skiego” u k a z ały się trz y a rty k u ły o te o rii w zględ ności: w 1923 r. a rty k u ł Józefa W itkow skiego o sp raw d zeniu dośw iad czalnym teo rii w z g lę d n o śc i82, a w lata ch 1924 i 1925 tłum aczenie a rty k u łów: H. N. R ussela M o d yfika cja naszych pojęć o przyrodzie i E.v.d. P a h - lena N ieskończoność w szechśw iata a teoria w zględności, oba tłum aczone przez Z. R eutt-W itkow sk ą.
Z p oczątkiem la t trzy d z ie sty c h pojaw iło się też p a rę k ró tk ic h a rty k u łów p o p u larn y c h w czasopiśm ie T ow arzystw a M iłośników A stronom ii „ U ra n ia ” : W. Opolskiego M gław ice po zagalaktyczne, E. R ybki R ozsze rzanie się w szech św iata i tłum aczenie a rty k u łu W. de S itte ra Rozszerza nie się w szechśw iata dokonane przez E. R ybkę.
6. PRACE LEOPOLDA INFELDA I JANA WEYSSENHOFFA O PODSTAWACH TEORII WZGLĘDNOŚCI OPUBLIKOWANE W LATACH 1927—1935
Chociaż polscy fizycy zaakceptow ali teo rię w zględności b ard zo w cześ nie, je j p o dstaw y przy ciąg ały jeszcze przez dłuższy czas ich uw agę. In feld i W eyssenhoff rozpoczęli p racę nau k ow ą w dziedzinie teo rii w zględ ności od b ad an ia jej p odstaw . P rzed staw im y t u re z u lta ty ich badań, po niew aż d ają one b ezpośrednie lub p o średnie odpow iedzi n a z a rz u ty Z a rem by. B ezpośrednia odpowiedź n a k ry ty k ę Z arem by z a w a rta jest w dwóch p racach In feld a pod w spólnym ty tu łe m : O pom iarach p rzestrze ń - no-ozsow ych w fiz y c e kla sy c zn ej i teorii w zględności I, I I S3. Infeld dy sku to w ał ta m p rob lem p om iarów długości i czasu w fizyce new tonow skiej i relaty w isty czn ej. Szczególną uw agę pośw ięcił definicji ciała sztyw nego, uw zględniając rozw ażania E insteina, H ilb e rta i E ddingtona i dochodząc do w niosku, że d efin icja ciała sztyw nego zależy od p ra w fizy k i zarów no w fizyce klasycznej, jak i w fizyce relaty w isty czn ej. W każdej z ty c h teorii tk w i im plicite definicja ciał sztyw nych, każda p rzy p isu je tem u sa m em u, istniejącem u w rzeczyw istości, p rzedm iotow i różne w łasności. Tu w łaśnie tk w i zasadnicza różnica w sposobie budow ania teo rii fizycznych
81 T. B a n a c h i e w i c z : O pewnych konsekwencjach z ogólnej teorii względ ności, „Spraw, z czynności i pos. P.A U .” 1926 t. 26 nr 3 s. 11.
82 J. W i t k o w s k i : Teoria względności w astronomii. „Rocznik Astr. Obs. Krak.” 1923 t.: 2 s. 113—116.
i m atem aty czn y ch , gdyż w m atem aty ce definicje fo rm u łu je się niezależ nie od tw ierd zeń, a tego w łaśnie żądał Z arem b a od te o rii w zględności.
O ty c h dwóch p rac a c h In fe ld n ap isał 84: „Z arem bie w łaściw ie zaw dzię czam dwie m oje n a stęp n e p race, ro zp raw iające się z jego zarzu tam i. A le Z arem b a by ł ta k p e w n y swego, że n ig d y nie zadał sobie tr u d u czy tania ty c h prac, p rzek o n an y , że są id io ty czn e” . M ożna jednak, w św ie tle w y po w iedzi W eyssenhofa i p ra c y Z a rem b y z 1924 r. 85 m ieć pew ne w ątp liw o ś ci, czy ta uw aga In fe ld a b y ła w p e łn i obiektyw na.
R ów nież p ra c a W eyssenhoffa K o m en ta rze do teorii w zg lę d n o śc i86, n ap isan a w 1928 r., zaw ierała odpowiedź na k ry ty k ę Z arem b y, chociaż nazw isko Z arem by nie zostało w n iej w ym ienione. W p ra c y te j W eyssen hoff o k reślał dokładnie sw oje stanow isko m etodologiczne, w ychodząc z uw agi, że istn ie ją d w a sposoby p recyzow ania p odstaw teo rii fizycznych. J e d e n z n ich to ak sjo m aty zacja na w zór ak sjo m a ty z a cji w m atem aty ce, d rug i to m ożliw ie k o n k retn e, naoczne ujęcie p o d staw fizyki aż do n a j d robn iejszy ch szczegółów, to podanie „dośw iadczeń id e a ln y ch ” , służących do po m iaru każdej nowo w p row adzonej w ielkości. T en w łaśnie sposób p rz y ją ł W eyssenhoff i zastosow ał do d y sk u sji podstaw ow ego w teo rii w zględności pojęcia czasoprzestrzeni.
N astępne dwie p rac e W eyssenhoffa o w spólnym ty tu le : A n schau liches z u r R ela tivitä tstheo rie I, I I 87 zaw ierały dy sk u sję in te rp re ta c ji skład ow y ch ten so ra m etry czn eg o g!^v w szczególnej i ogólnej teo rii w zględności. W o statn iej p ra c y tej serii, z aty tu o łw an ej M etrisches F eld u n d G ravi ta tio nsfeld 88 W eyssenhoff sprecyzow ał różnicę pom iędzy ty m i ro d zajam i pól, o k reślając pole m etry czn e jako obszar czasop rzestrzeni, a pole m e tryczne w obecności m aterii.
Z auw ażm y, że W eyssenhoff spędził letn ie m iesiące 1935 r. w In s ty tu cie S tudiów Z aaw ansow an ych w P rin c e n to n w USA, gdzie ponow nie n a w iązał k o n tak t z E insteinem . *
W spom niane tu p race In fe ld a i W eyssenhoffa otw orzyły now y rozdział w dziejach teo rii w zględności w Polsce, okres sy ste m aty c zn e j p rac y n a u kow ej w tej dziedzinie fizyki. In feld pracow ał później w C am bridge i w e Lw ow ie, a n astęp n ie w ra z z E in stein em w P rin c e to n oraz w Toronto. W róciwszy w 1950 r. do W arszaw y, zorganizow ał tu ośrodek b a d a ń w dziedzinie teo rii w z g lę d n o śc i89. W eyssenhoff rozw ijał w K rak o w ie ze
84 L. I n f e l d : dz. cyt. s. 181. 85 Patrz przyp. 77 i 5.
81 J. W e y s s e n h o f f : „Sprawozdania i Prace PTF” 1927/28 t. 3 s. 295—311; patrz przyp. 5 s. 770.
87 J. W e y s s e n h o f f : „Zeitschrift für Physik” 1935 t. 95 s. 391—408; tamże 1937 t. 107 s. 64—72; patrz przyp. 5 s. 771.
88 J. W e y s s e n h o f f : „Buli. Acad. Pol. de Sciences et de Lettres, Classe de Sc. Math, et Nat.” 1937 Serie A s. 252—259.
sw ym i w spółpracow nikam i re la ty w isty cz n ą teo rię cząstek sp in o w y c h 90, M athisson badał w W arszaw ie, K rakow ie i w C am bridge ru ch cząstek spi now ych w polu g raw ita cy jn y m i e le k tro m a g n e ty c z n y m 91.
7. ROZPOWSZECHNIANIE SIĘ IDEI TEORII WZGLĘDNOŚCI WŚRÓD INTELEKTUALISTÓW
P rz ed p ierw szą w o jn ą św iatow ą zain teresow anie teo rią w zględności w szerokich k ręg ach in telig en cji było raczej um iarko w ane. L udzie in te re s u ją c y się rozw ojem n au k p rzy ro d n iczych m ogli znaleźć w iadom ości o teo rii w zględności i zagadnieniach z nią zw iązanych w a rty k u ła c h w y m ienionych w yżej, w rozdziale m ów iącym o teo rii w zględności w uczel niach lu b n a p rz y k ła d w tłu m aczen iach a rty k u łó w P o in c are ’go, A b ra h a m a, S a lp e te ra i innych, ogłaszanych w m iesięczniku „W szechśw iat”, po św ięconym po p u lary zacji nau k i.
Szersze zain tereso w an ie teo rią w zględności pojaw iło się w śród in te lek tu alistó w po zakończeniu pierw szej w ojn y św iatow ej, gdy ogłoszono p o tw ierd zające p rzew id y w an ia ogólnej te o rii w zględności w y n ik i o bser w acji odchylenia p rom ieni św ietln ych w polu g raw ita cy jn y m Słońca, do ko n an y ch podczas zaćm ienia Słońca w m a ju 1919 r. przez ekspedycje do S obral i n a w yspę P rincipe.
O m ów ieniu ty c h w yników oświęcono zorganizow ane w dniu 6 listo p a d a 1919 r. w spólne posiedzenie dwóch to w arzy stw naukow ych: Royal S ociety i R oyal A stro no m ical S o c ie ty 92. P rzebieg tego zeb rania w zoro w a n y był n a p roced urze p rocesu kanonizacyjnego. Jak o p o stu la to r w y stąp ił astronom F. W. Dyson w asyście adw okatów — p ro k u rato ró w : astro no m a A. C rom elina i fizy ka E. E ddingtona. Dyson przem aw iając pierw szy stw ierdził, że sta ra n n e zbadanie p ły t fotograficznych ze zdję ciam i odchylonych pro m ien i św ietln y ch przekonało go o praw dziw ości p rzew id y w ań E insteina. D ysona pop arli C ro m elin i.E d d in g to n . Po ich przem ów ieniach w y stąp ił jako advocatus diaboli L u dw ik S ilb erstein , w y rażając w ątpliw ości, czy dyskutow ane odchylenie prom ieni św ietln y ch w p o lu g raw ita cy jn y m Słońca należy rzeczyw iście uw ażać za efek t g ra w itacy jn y . Je że li nie zostanie zaobserw ow ane przesu nięcie p rążków w id m ow ych w polu g raw ita cy jn y m ku czerw ieni, teo ria pow inna upaść (efekt te n został zaobserw ow any później). Pom im o w ątpliw ości w y sun iętych przez S ilb erstein a uznano, że odchylenie p ro m ien i św ietlny ch w polu g ra w itac y jn y m Słońca jest p rzeko n y w ającym dowodem praw dziw ości ogól 90 Patrz przyp. 5 s. 778; t e n i e: Relativistic Equations of Motion of Spin Partiicles. Materiały konferencji: Spin, torsion rotation and supergravity, Erice, maj 1979. Red. P. Bergmann i V. de Sabbata. New York and London 1980 s. 434.
91 B. S r e d n i a w a : Myron... 82 A. P a i s : Subtle is... s. 305.
n e j teo rii względności. P o tw ierd ził to uroczyście przew odniczący z e b ra n ia J. J . Thom son, n azyw ając d y sk u to w an y w y n ik „je d n y m z n a jw y ż szych osiągnięć m yśli lu d zk ie j” .
W iadom ość o ty m zeb ran iu d o tarła szybko do w ykształcon ej p u b licz ności w Polsce. W dniach 8 i 9 lutego 1920 r. u k azały się w k rak o w sk im dzienniku „Czas” dw a a rty k u ły M arii S ułkow skiej pt. E instein a N e w to n , zaw ierające spraw ozdania z zeb ra n ia w d niu 6 listop ada 1919 r. o raz po p ra w n e streszczenie zasad szczególnej i ogólnej teo rii względności.
Stopniow e p rzy jm o w an ie zasad teo rii w zględności w szerok ich k r ę gach in te lig e n c ji polskiej n astępow ało w lata ch 1920— 1923. W lata ch ty c h odbyw ały się w m iastach u n iw ersy teck ich publiczne odczyty, pisano a rty k u ły w p rasie codziennej i czasopism ach oraz ogłaszano książki i bro sz u ry popularno n auko w e. Nie obyło się p rz y ty m bez sporów i polem ik pom iędzy zw olennikam i i przeciw n ik am i teo rii w zględności.
D yskusja nad teo rią w zględności osiągnęła szczególne n atężen ie we Lw owie, m ieście, w k tó ry m kw itło in ten sy w n e życie in te le k tu a ln e . Mogą o ty m św iadczyć n a stęp u jące słow a w ybitnego lw ow skiego m a te m a ty k a S tan isław a U la m a 93, pracu jąceg o później w S ta n ac h Z jednoczonych: „Z p ersp e k ty w y dnia dzisiejszego Lw ów m ógłby się w y daw ać m ia ste m prow in cjon alny m , lecz ta k nie było. N aukow cy w ygłaszali często dla publiczności odczyty, w k tó ry c h poruszali, tak ie tem a ty , jak ro w e o d k ry cia w astronom ii, now ą fizykę i teo rię w zględności. P rz y cią g ały one adw okatów , fin an sistó w i inn y ch laików... W lata ch 1919— 1920 94 ty le pisano o teo rii w zględności w g azetach i czasopism ach, że postan ow iłem dow iedzieć się, o co w łaściw ie chodzi...” (tłum . m oje, B.S.).
We Lw ow ie działali w ty m ty m czasie trz e j energiczni i zap alen i zw o lennicy teorii w zględności: fizyk S ta n isław L oria, zn a n y pro feso r m ech a n ik i tech n iczn ej P olitech nik i L w ow skiej M aksym ilian T y tu s H u b e r (1872— 1975) i filozof Z y g m u nt Z aw irsk i (1882— 1948), w ów czas pro feso r U n iw e rsy te tu Lw owskiego, w lata ch 1929— 1936 profesor U n iw e rsy te tu Poznańskiego, a od 1937 r. — U n iw e rsy te tu Jagiellońskiego.
L oria poznał E in stein a w 1912 r. n a zjeździe N iem ieckiego T ow arzy stw a Fizycznego w W iedniu. Po objęciu w 1919 r. k a te d ry fizy k i te o re tyczn ej U n iw e rsy te tu Lw ow skiego L o ria znalazł się w sy tu a c ji naukow o b ardzo tru d n e j z pow odu o sam o tn ien ia w now ym ośrodku u n iw e rsy teckim i b ra k u bieżącej lite r a tu r y naukow ej. Z w rócił się w ów czas do k ilk u znajom ych fizyków zagranicznych, m iędzy in n y m i do E in steina, z prośbą o p rzy słanie odbitek z ich p rac opublikow anych w o sta tn ic h la tach . J a k pisał L o r ia 9S: „E n istein p rzy słał m i w ted y cały p a k ie t p u b li k a c ji z la t 1913— 1919 z bardzo m iły m listem , w k tó ry m p rze p ra sz a ł, że
93 S. U 1 a m: Adventures of a Mathematician. New York 1983 s. 18. 94 Było to — jak zobaczymy — w latach 1920—22.
