WSZECH ŚWIAT

WSZECH ŚW IAT

3M 91 NR 4-5/90 K W IE C IE tt-M A J 1990

Zalecono do bibliotek nauczycielskich i licealnych pism em M inistra Ośw iaty nr IV/Oc-2734/47

W ydano z pomocą finansową Komitetu Nauki i Postępu Technicznego

T R E Ś Ć Z E S Z Y T U 4-5 (2316-17)

J. V e t u 1 a n i, B yć ludzkim dla zw ierząt la b o r a to r y jn y c h ... 49 S. T o m e c k a-S u c h o ń, W yk orzysta n ie zjaw isk a p rzep ływ u prądu elek trycz­

nego w skałach do badania ich w łasności f i z y c z n y c h ... 52 J. H u r w i c , P ięć ra zy „ G ” czy li w aru n k i sukcesu badacza naukowego . . 56 J. L a t i n i , W ielk a podróż z k łopotam i do J o w i s z a ... 57 W . K r z y ż a n o w s k i , W irus H I V - 1 — terapia antyw iru sow a czy szczepionka? 59 E. P y z a , Zagadka zegara biologicznego o w a d ó w ...62 P. T. Z g o n n i k o w , P olsk i p rzy ja c ie l G ru zji (w 80-lecie śm ierci L u d w ik a

M łokosiew icza) . . . . 66

B. F r a ń c z u k , D r Józef K o łą czk o w sk i i Szczawnica w końcu X I X w iek u 68 i

P a ra zyto zy przew odu pokarm ow ego człow ieka

Askarydoza (C. Głow niak, K . A . G ło w n ia k )... 70 D robiazgi

C zynnik I X (T. P i e t r u c h a ) ... 72 M ożliw ość u p ra w y lu cern y na terenach zasolonych w strefie ciepłej

(B. T ryb u ch -K ach el) ... 73 Purchaw ica olbrzym ia Lcingerm annia gigantea w Puszczy Boreckiej, w Dobie koło G iżycka i w Toruńskiem (K . W o ł k ) ... 74

W szechświat przed 100 la ty . 75

R o z m a i t o ś c i ... 78 Recenzje

G. S c h u l z e : D ie S chw einsw ale — F a m ilie Phocoenidae (A . R opelew ski) 80 E. Z h a o i in.: Studies on Chinese Salam anders (P. Sura) . . . . 80 K ron ik a

I I I K on feren cja Chiroptero,logiczna, Św iebodzin, 15-16 I V 1989 (B. W. W ołoszyn) 81 K om en tarz R ed a k cji

Jakim i k ryteria m i oceniać w ydajność p racy nau kow ej? (J. V etu lan i) . . 81 Kom unikat

„A tla s Zasobów N aturalnych P o lsk i” ... 83

S p i s p l a n s z

I. M U C H A Ś N IE Ż N A . Fot. T. Bojasiński II. A N T Y L O P Y K A M A . Fot. W. S tro jn y

I I I . W IE L K IE S S A K I z bliska, a. Słoń indyjski. Fot. W. S trojn y; b. H ip op o­

tam. Fot. B. W . W ołoszyn

IV . P U S Z C Z A B U K O W A pod Szczecinem . Fot. J. P ło tk o w ia k V . B O B R E K T R Ó J L IS T K O W Y . Fot. D. K a rp

V I. S P R A W Y W IO S E N N E , a. P a ź k ró lo w ej, Fot. W . Puchalski; b. Żaba wodna, Fo,t. Z. P n iew sk i

V II. P IS K L Ę T A , a. Kos. Fot. W. S tro jn y; b. Szpak. Fot. W. S trojn y V I I I . S R O M O T N IK B E Z W S T Y D N Y . Fot. A . P ra d el

O k ł a d k a , s. I — Z IE M IA N A J M IL S Z A nad N ettą, Fot. D. K a rp ; s. I V — P O ­ W Ó D Ź N A D O D R Ą . Fot. W . S trojn y

P I S M O P O L S K IE G O T O W A R Z Y S T W A P R Z Y R O D N IK Ó W IM . K O P E R N I K A

TOM 91 KWIECIEŃ— MAJ 1990 ZESZYT 4— 5

(ROK 109) (2316— 17)

Od Redakcji

N o w y rocznik Wszechświata oddajem y z dużym opóźnieniem. N ie w ie le brakow ało, aby nie dotarł on w ogóle do rąk C zytelników . P o licznych zapew nie­

niach, że najstarsze polskie czasopismo popularno- -naukow e nie może zniknąć, T ow arzystw o K opern ika dow iedziało się, początkow o drogą kuluarową, że W y ­ dział I I P olskiej A k ad em ii Nauk przestaje finansować nasze czasopismo z przeznaczonych przez Akadem ię do dyspozycji W ydziału środków na w yd aw n ictw a nau­

kowe. Ostateczna decyzja n egatyw na zapadła w m ar­

cu, kiedy już pierw sze num ery b yły złożone i czeka­

ły na druk, i była dla R ed ak cji zupełnym zaskocze­

niem. N ie m ożem y do te j pory zrozumieć stanowiska Sekretarza N aukow ego W yd ziału II, prof. Rom ualda K lekow skiego, ani jego zastępcy do spraw w yd a w n i­

czych, prof. Tadeusza B ielickiego, odpowiedzialnych osobiście za tę decyzję.

N a szczęście — nie ty lk o dla Wszechświata, ale i

dla dobra nauk przyrodniczych w Polsce, zrozumienie w tej spraw ie w yk azał prof. Stefan Am sterdam ski i K om itet Nauki i Postępu Technicznego przyznał w w tym roku dotację na w ydaw an ie naszego czasopi­

sma. Sądzim y, że dalsze finansow anie Wszechświata uzyskamy jeszcze z innych źródeł, o czym zaw iadom i­

m y Czytelników .

Jeszcze raz dziękuję pro,f. Am sterdam skiem u i w y ­ rażam zdziw ienie i żal w obec stanowiska W ydziału I I P A N , którego k ierow n ictw o nie docenia ro li p eł­

nionej przez Wszechświat zarów no jako symbolu trw ałości polskiej m yśli naukowej i je j in tegracji z nauką europejską naw et w okresie niew oli, jak i ja ­ ko w ażnego organu popularyzującego w iedzę i kształ­

cącego polskich przyrodn ików od ponad w iek u po dzień dzisiejszy.

R E D A K T O R N A C Z E L N Y

J E R Z Y V E T U L A N I (K ra k ów )

BYĆ LUD ZKIM D LA ZW IERZĄT LABORATORYJNYCH

Supremacja człowieka nad światem doprowa­

dziła do tego, że los zwierząt, zwłaszcza kręgo­

wców, nie wydaje się do pozazdroszczenia. Te, które pozostały w stanie dzikim, najczęściej znajdują w człowieku zaciekłego wroga, jeżeli stanowią dlań albo źródło pokarmu, albo uciech

łowieckich, bądź też jeżeli w jakimkolwiek sto­

pniu zaburzają jego gospodarkę lub poczucie bezpieczeństwa. Tylko niewiele gatunków dzi­

ko żyjących uzyskuje status znajdujących się

pod ochroną. Niektóre zwierzęta związały swój

los z człowiekiem. Gatunki synantropijne znaj-

50 W s z e c h ś w ia t , t. 91, n r 4—5/1990

dują czasem ochronę i opiekę, ale często łat­

wiejszy dostęp do pokarmu naraża je na w y ­ tępienie. Trzeba jednak dodać, że niektóre, jak szczury, wychodzą z walki z człowiekiem jeże­

li nie zwycięsko, to na remis. Jeszcze inne zwie­

rzęta związały swój los z człowiekiem ściślej.

Są to zwierzęta udomowione, które można by podzielić na gospodarskie, dostarczające czło­

wiekowi żywności i materiałów przemysłowj’ ch, pokojowe —- hodowane głównie dla przyjem ­ ności, ale niekiedy niosące pomoc i przyno­

szące pożytki natury ekonomicznej, a wresz­

cie zwierzęta doświadczalne — wykorzystywa­

ne w badaniach naukowych.

P O D W Ó J N A M I A R A

Los zwierząt doświadczalnych uważany jest często za tragiczny. Miliony myszy i szczurów, setki tysięcy świnek morskich i królików, dzie­

siątki tysięcy psów i setki małp oddają życie dla postępu nauk przyrodniczych. Oczywiście, są to ilości znikome w porównaniu z liczbą krów, świń i owiec, a także królików, nie mó­

wiąc już o drobiu, zabijanych w celach konsump­

cyjnych, ale jakoś tak się złożyło, że los zw ie­

rząt gospodarskich nie ewokuje w nas zazwy­

czaj uczucia sprzeciwu, chyba że do ogółu doj­

dzie wiadomość o szczególnie nieludzkim ich traktowaniu, np. w transporcie. Sądzę, że do podwójnej miary przykładanej przez nas do traktowania zwierząt gospodarskich i doświad­

czalnych przyczynia^ się fakt, że ludzkie mięso- żerstwo uznane jest za naturalny stan rzeczy w większości kultur naszego globu. Badania naukowe natomiast są traktowane często jako

„hobby” uczonych, jeżeli wręcz nie sposób rea­

lizacji sadystycznych skłonności, i ogół nie zda­

je sobie sprawy z tego, że bez ofiar zwierzę­

cych nie byłby m ożliwy postęp nauk biologicz­

nych i medycznych i np. nie można byłoby opracować żadnego ze współczesnych leków, ratujących zdrowie i życie setkom tysięcy lu­

dzi. Ponadto, jeżeli z zwierzętami rzeźnymi sty­

kają się zazwyczaj ci, których nawyki kultu­

rowe nie skłaniają — łagodnie mówiąc — do refleksji nad losem i cierpieniem „naszych młodszych braci” , to w laboratoriach nauko­

wych ból i śmierć zadają zwierzętom osoby stanowiące, przynajmniej w teorii, „kwiat” spo­

łeczeństwa i ważną część jego elity intelektual­

nej. Stąd też i działania w obronie zwierząt doświadczalnych przyjmują różne postacie w różnych krajach.

C Z Y W O G Ó L E B Y Ć D O B R Y M D L A Z W I E R Z Ą T ?

Warto spróbować odpowiedzieć na pytanie, dlaczego mamy przejmować się losem zwierząt doświadczalnych i starać się oszczędzać im cierpień? Czy istnieje jakaś uzasadniona ku te­

mu przyczyna? Czy nasze emocje nie są raczej infantylne?

Około i0 lat temu odbyła się na ten temat kameralna dyskusja na Wydziale Biologii Uni­

wersytetu Jagiellońskiego, na którą zostałem

zaproszony jako przedstawiciel „rzeźników” : kierownik Zakładu Biochemii Instytutu Far­

makologii PA N , w którym, jak w całym pra­

wie Instytucie, zwierzęta laboratoryjne używa się (i zabija) masowo. W skali rocznej liczby użytych szczurów i myszy (praktycznie tylko na tych gatunkach pracuje się w Instytucie) mierzy się tysiącami. Moje stanowisko było wówczas i jest dziś zdecydowane: istnieją bar­

dzo ważne przyczyny bezwzględnie nakazujące maksymalny humanitaryzm w stosunku do zwierząt doświadczalnych i minimalizowanie ich cierpień. Przyczyny te są dwojakiego rodza­

ju: utylitarne i etyczne. Łatwiej rozważyć naj­

pierw te pierwsze, niejako bardziej „obiektyw­

ne” .

W doświadczeniu prowadzonym na zwierzę­

ciu dążymy zawsze do uzyskania odpowiedzi wykraczającej poza bezpośredni wynik ekspe­

rymentu. Nie zależy nam na wniosku typu:

„po podaniu 3 mg/kg (miligramów na kilogram wagi ciała; podstawowy sposób przeliczania da­

wek dla zwierząt doświadczalnych) substancji X siedmiu szczurom, które potem dostały za­

strzyk 70 mg/kg kardiazolu nie wystąpiły drga­

wki u żadnego osobnika, podczas gdy drgawki obserwowano u siedmiu innych szczurów, które przed podaniem 70 mg/kg kardiazolu otrzymały zamiast substancji X wodę destylowaną” . Chcie­

libyśmy na podstawie tego wyniku postawić najpierw wniosek: „U wszystkich szczurów lek X zapobiega drgawkom kardiazolowym” , a po­

tem — wniosek dalszy: „Warto przeprowadzić badania, czy aby substancja X nie okaże się skutecznym lekiem w pewnych rodzajach pa­

daczki u człowieka” . Otóż aby tak móc wnio­

skować, aby dokonać generalizacji, musimy mieć pewność, że nasze wyniki będą powtarzal­

ne. Tego zaś możemy oczekiwać, jeżeli pracu­

jemy ze zwierzętami zdrowymi, nie zestreso­

wanymi lub wygłodzonymi. Stres, choroba, głód, pragnienie mogą drastycznie zmienić od­

powiedzi zwierząt na leki i naszych wyników możemy nie powtórzyć. Wynik niepowtarzalny z punktu widzenia nauki jest bezwartościowy.

Tak, jak chemik musi dbać, aby odczynniki użyte w jego pracy były czyste, tak biolog musi pracować na dobrym, jednorodnym i zdrowym materiale zwierzęcym, a jednym z warunków do tego koniecznych jest zapewnie­

nie naszym „małym współpracownikom” mak­

symalnego komfortu przed doświadczeniem.

Również i sam eksperyment powinien być mo­

żliwie bezstresowy: ból czy lęk mogą w nie­

przewidziany sposób zmienić wyniki badania.

A jak wygląda drugi mój argument, „su­

biektywny” . Wynika on z przekonania, że oso­

bowość ludzka jest tym bardziej okrojona i zubożona, im osobnik jest brutalniejszy. Może nawet w walce o byt pewna dóza brutalności zapewnia sukces, ale jej nadmiar —• nigdy, a w kulturalnym społeczeństwie sukces mate­

rialny i reprodukcyjny łatwiej jest jednak 0-

siągnąć tym jego członkom, których osobowość

jest bogaciej rozwinięta. I chyba jakość życia

osoby wrażliwej tak na cierpienia innych, jak

W s z e c h ś w ia t , t . 91, n r 4.—5/1990 51

i na piękno świata jest wyższa niż osobnika o mentalności prymitywnej. Społeczeństwo odno­

si per saldo więcej korzyści z osób wrażliwych i altruistycznych niż brutalnych samolubów i popiera te pierwsze, dając im satysfakcję spo­

łecznej akceptacji.

Otóż brutalny czy niehumanitarny stosunek do zwierząt powoduje narastającą brutalizację osobowości. Niesie to skutki tragiczne, chociaż często niezauważalne dla samego zainteresowa­

nego, ale odbija się źle również na jego rodzi­

nie i otoczeniu. Skrajne tego przypadki mogą mieć miejsce, kiedy pracę na zwierzętach w y­

konuje gruboskórny naukowiec, który jest ró­

wnocześnie praktykującym lekarzem. A każdy prawie, kto ma styczność z medycyną w na­

szym wydaniu, może doszukać się potępienia godnych przykładów bezdusznego traktowania bólu i potrzeb psychicznych pacjenta. Stąd też należy bezwzględnie wpajać od samego począ­

tku zasady poprawnego stosunku do zwierząt doświadczalnych studentom i kandydatom na biologów pracujących doświadczalnie. Wydaje się, że celowe byłoby wprowadzenie tego za­

gadnienia do wykładów lub seminariów dla studentów wydziałów biologii, weterynarii, zoo­

techniki, a także medycyny.

K O N IE C Z N O Ś Ć K O N T R O L O W A N I A U C Z O N Y C H

Chociaż wielu badaczy zdaje sobie sprawę z wagi humanitarnego stosunku do zwierząt do­

świadczalnych, pozostaje problem, czy wszy­

stkie instytucje naukowe i wszyscy badacze na­

prawdę tak postępują jak powinni? Nadmier­

nie zagęszczone i brudne klatki, brutalna ob­

sługa, niedostateczna opieka, zwłaszcza w so­

boty i niedziele, a także nie przestrzeganie za­

sad maksymalnego oszczędzania cierpień zwie­

rzętom, na których się pracuje, nie jest, jak się wydaje, zjawiskiem całkowicie niespotykanym w zwierzętarniach i laboratoriach zakładów naukowych w Polsce i na świecie. Jest tu wielkie pole dla kierowników badań i starszych kolegów, ale i kontrole odpowiednich czynni­

ków, w naszych warunkach najlepiej komisji mieszanych, z udziałem tak członków Towarzy­

stwa Opieki nad Zwierzętami jak i naukow­

ców pracujących na zwierzętach, przeprowa­

dzane nie emocjonalnie, ale z sensem, bardzo by się przydały. I to nie tylko dla oszczędzenia cierpień zwierzętom, ale i podniesienia stan­

dardu prac naukowych, gdyż, jak mówiliśmy, doświadczenia przeprowadzane na zwierzętach nieodpowiednio chowanych, w stanie stresu lub wręcz chorych, mogą często dawać wyniki nie dające się powtórzyć i nie nadające się do generalizacji, a więc pozbawione wartości nau­

kowej. Oczywiście, trzeba na sprawę patrzeć z punktu zwierzęcia, a nie człowieka. Codzien­

ne czyszczenie klatek tych zwierząt, które zna­

kują terytorium, np. niektórych małych małp szerokonosych, stanowi właśnie silny stres. P o­

glądy na to, co jest miłym, a co niemiłym za­

pachem mogą być różne, i postępować trzeba zgodnie z gustem podopiecznych, a nie opieku­

nów.

Wprowadzając kontrolę stanu zwierzętarni i projektów oraz realizacji badań na zwierzę­

tach nie będziemy bynajmniej pionierami. Os­

tatnio Rada Miejska miasta Cambridge w stanie Massachussetts w USA wydała surowe przepisy dotyczące norm i sposobów kontroli warunków, w których żyją i są wykorzystywane zwierzęta doświadczalne. Ma to ogromne znaczenie, po­

nieważ w Cambridge znajdują się m.in. słynne Uniwersytet Harvarda i Instytut Technologicz­

ny Massachussetts (M IT), w których prowadzi się prace doświadczalne na zwierzętach na naj­

wyższym poziomie światowym. Laboratorium amerykańskie przyłapane na lekceważeniu norm opieki nad zwierzętami może stracić subwencje (granty) państwowe, a także zostać skazane na zapłacenie grzywny (której część może prze­

znaczyć na zorganizowanie dla personelu kur­

su postępowania ze zwierzętami — patrz Wszechświat 1985, 86:115).

Należy też dodać, że wiele czasopism nau­

kowych żąda obecnie oświadczenia, że w cza­

sie pracy nad zwierzętami przestrzegano zasad sformułowanych w tzw. deklaracji helsińskiej, oraz że w wielu krajach periodyki naukowe nie publikują prac wykonywanych przy pomo­

cy metod uznanych za niehumanitarne (np. tzw.

szok nie do uniknięcia, w którym zwierzę o- trzymuje uderzenia prądem elektrycznym nieza­

leżnie od swojego zachowania, a więc inaczej niż np. w przypadku wytwarzania odruchów warunkowych, gdzie może się nauczyć, jak u- ciec przed bólem).

E U T A N A Z J A

Zwierzęta doświadczalne po zakończeniu eks­

perymentów, jeżeli wyszły z nich z życiem, z reguły czeka śmierć. Większość poradników ho­

dowli i opieki nad współtwórcami naszych su­

kcesów, lub współuczestnikami naszych klęsk na polu badań biologicznych, zaleca możliwie szybkie i bezbolesne pozbawianie ich życia. Naj­

niższe stopnie zezwolenia na badania na zwie­

rzętach w Anglii, uprawniające do pracy tylko na myszach i szczurach, wymagają, aby zwie­

rzę zostało zabite w ciągu 24 h po jakiejkol­

wiek iniekcji, nawet, jeżeli będzie to kontrolne podanie tzw. roztworu fizjologicznego. Jeżeli zwierzę jest operowane, powinno być zabite przed wybudzeniem z narkozy. Ma to, oczywi­

ście, na celu zapobieganie cierpieniom w w y­

niku zranienia czy ewentualnej infekcji. W ka­

żdym razie — i należy to bezwzględnie pod­

kreślić — śmierć zwierząt po doświadczeniu nie powinna przysparzać im cierpień. Humani­

tarna eutanazja to podstawowy obowiązek, któ­

rego wprowadzenie powinno być dopilnowane przez kierowników zakładów naukowych czy dyrekcje instytutów, a zaniedbania w tym za­

kresie powinny być karane właśnie na tym szczeblu.

A L T E R N A T Y W A

Czy zawsze zabicie zwierzęcia po doświadcze­

niu jest postępowaniem rzeczywiście etycznym?

52 W s z e c h ś w ia t , t. 91, n r 4— 5/1990

Otóż niektórzy uważają, że nie, zwłaszcza gdy w grę wchodzą małpy człekokształtne. Do małp bowiem mamy stosunek wyraźnie inny niż do zwierząt niższych, zwłaszcza gryzoni. Nawet wieśniacy na Malajach, Sumatrze i Borneo, którzy używają lapundery czyli makaki świń- sko-ogonowe jako zwierzęta robocze do zbioru orzechów kokosowych (p. W szechświat 1982, 83:

77), pozwalają starym małpom dożyć swoich dni na łaskawym chlebie, traktując je jak zwierzęta pokojowe.

Przykład prawdziwie humanitarnego podej­

ścia dali założyciele Południowo-Zachodniej Fundacji Badań Biomedycznych w USA, którzy również uważali, że małpom, które służyły nau­

ce i medycynie kosztem swego zdrowia, nale­

ży się jakaś wdzięczność ze strony ludzi. Pa­

rę lat temu Fundacja zgromadziła ok. 400 000 dolarów i zaczęła je inwestować, przeznaczając cały dochód na pomoc dla szympansów doś­

wiadczalnych. W 1989 r. wybudowano pierwszy przytułek dla małp, który przyjął 37 szympan­

sów zaszczepionych w celach badawczych w i­

rusem H IV i 11 innych, zainfekowanych wiru­

sem nagminnego zapalenia wątroby. Ponieważ szympansy w niewoli dożywają 50 lat, impreza jest dość kosztowna. Na razie małpy mają po­

mieszczenia w klatkach i dostatek bananów, w przyszłości planuje się budowę „osiedla” z do- mkami dla 3-5 osobników i wybiegiem.

A L T E R N A T Y W A T E R R O R Y S T Y C Z N A

Wydaje się, że organizacja opieki nad zwie­

rzętami doświadczalnymi, które straciły przy­

datność do badań, ale nie możliwość i chęć ży­

cia jest podejściem prawdziwie humanitarnym, w odróżnieniu od akcji członków różnych „ A r ­ mii Wyzwolenia Zwierząt” , którzy napadają na laboratoria i „uwalniają” zwierzęta laborato­

ryjne. Wypuszczane „na wolność” białe szczury i myszy szybko giną w warunkach, w których cierpią znacznie więcej, niż w tych, które mia­

łyby do chwili śmierci w pracowni badawczej.

Zwłaszcza fatalne skutki przynosi dla „wyswo- badzanych” akcja uwalniania małp. „Oswobo­

dzenie” prowadzi z reguły do rozbicia istnie­

jących w zwierzętarniach stabilnych grup ro­

dzinnych, co małpy przeżywają bardzo mocno i boleśnie (można się o tym zorientować po zmianie zachowania, chudnięciu itp.). Odnale­

zione w krótkim czasie po „ataku” na kolonię małp w laboratorium w Lyonie (maj 1989) oso­

bniki były rozdzielone, w fatalnych warun­

kach higienicznych, z jadzącymi się ranami po­

wstałymi w wyniku działań „oswobodzicieli” , którzy wykrawali skórę z tatuażem, aby utrud­

nić rozpoznanie zwierząt. Terroryzm różnych

„ruchów wyzwoleńczych” przynosi nie tylko szkody nauce, ale również zwierzętom przyspa­

rza zwykle więcej cierpień, niż odczuwają one w warunkach prawidłowej hodowli i badań w instytucjach naukowych. Podobnie jak ludzi i narodów, tak i zwierząt doświadczalnych nie należy wyzwalać i uszczęśliwiać przemocą.

W płynęło 12.V I I I . 1989

i P r o f . d r h a b . J e r z y V e t u la n i je s t k ie r o w n ik ie m Z a k ła d u B io c h e m ii In s t y tu t u F a r m a k o lo g ii P A N w K r a k o w ie .

S Y L W I A T O M E C K A -S U C H O Ń (K ra k ó w )

W YK O R ZYSTA N IE ZJAW ISKA PR ZEPŁYW U PRĄDU ELEKTRYCZNEGO W SK AŁAC H DO B A D A N IA ICH W ŁASNOŚCI FIZYCZNYCH

Zdolność skał do przew odzen ia prądu elek tryczn e­

go charakteryzu je się ich opornością elektryczną. T a właściw ość skał jest jednym z bardziej istotnych p a ­ ra m etrów p ozw alających w sposób pośredni określić własności fizyko-m ech an iczn e ośrodka skalnego, a je j pom iary m ogą być zastosowane do p rzew id yw a n ia trzęsień ziem i. Zasadniczym czynnikiem d eterm in u ją­

cym oporność elektryczną p róbki skalnej jest sieć szczelin i p orów w ypełn ion ych elek trolitem .

P rzew od n ictw o elektryczne ciała stałego, jest u w a ­ runkow ane obecnością w jego strukturze w oln ych noś­

n ik ó w prądu, k tórym i m ogą być elek tron y lub jony.

W skałach o n iejednorodnej strukturze m ogą w ystąpić obydw a rod zaje przew odnictw a, pon iew aż p ew ne zia r­

na m ineralogiczne m ogą w y k a zy w a ć przew od n ictw o elek tron ow o-jon ow e, a pęknięcia w yp ełn ion e e le k tro ­ litem — p rzew od n ictw o jonow e, W w iększości skał budujących skorupę ziem ską można oczekiw ać m ie­

szanego p rzew od n ictw a elek tron ow o-jon ow ego, a por nadto, zależnie od stanu nasycenia wodą, p ew nych

fra g m en tó w skał nie można traktow ać jako ciało stałe, lecz jak ciek ły elektrolit.

W zw iązku z tym, że głów n e m in erały budujące skały takie, jak np. kalcyt, kw arc, skalenie, halit, charakte­

ryzu ją się w ysoką opornością elektryczną wynoszącą od 1012 do 1020 „Q.m w stanie całkow itego wysuszenia, m ogą być traktow an e ja k izolator. W stanie natu­

ralnym , tzn. w złożu, sytuacja taka raczej się nie zdarza. N a przykład, przew odn ictw o elektryczne w ę ­ gla naw et częściow o tylk o nasyconego w odą jest o k ilk a rzęd ów w ielk ości większe, a w ięc w praktyce n ależy uważać, że przyczyną zm ian oporności jest przew od n ictw o jonow e.

Badania oporności próbek nasyconych w odą desty­

low an ą w ykazu ją, że p o nasyceniu oporność próbki jest znacznie m niejsza niż w yn ik a łob y to z ilości w ody do niej w prow adzon ej. Stąd można w nioskować, że w w od zie nasycającej próbkę rozpuszczają się sole m ine­

raln e zn ajdujące się w te j próbce i jest to pow odem dużej k oncentracji jo n ó w w elek trolicie w y p e łn ia ją ­

W s z e c h ś w ia t , t. 91, n r 4—5/1990 53

cym szczeliny. Tak więc, rzeczyw istą próbkę skalną, z elektrycznego punktu widzenia, należy traktować jak skom plikowaną sieć szczelin przewodzących jo,- nowo,, odzielonych od siebie izolującym i ziarnam i skały.

Oporność elektryczna próbki skalnej zależy w ięc od ilości i rodzaju elektrolitu w ypełn iającego jej szcze­

liny. Pod w p ływ em naprężeń elek trolit może się prze­

mieszczać w ew nątrz próbki, co pow oduje zmianę o- porności. W ielkość zm ian oporności i ich przebieg ze w zrastającym naprężeniem zw iązane są z rozw ojem szczelin, pow odującym przem ieszczenie się elektrolitu.

Z tego punktu w idzenia, dla badania istotną jest r e ­ jestracja nie bezw zględnych wartości oporności, które zm ieniają się od próbki do próbki, lecz rejestracja zmian tej oporności w czasie ściskania próbki. Na podstawie w yn ik ó w różnych badań można stwierdzić, że bezpośredni zw iązek pom iędzy naprężeniem w pró­

bce, a je j opornością w stanie nasyconym spowodo­

w an y jest w p ływ em naprężenia na sieć szczelin w y ­ pełnionych przew odzącym medium. Przewodność ele­

ktryczna badanej próbki jest w ięc bezpośrednią miarą ilości elektrolitu w ypełn iającego sieć szczelin i zm ie­

nia się pod w p ływ em zm iany koncentracji tych szcze­

lin i ich ogólnej objętości.

P rzyb liżen ie w laboratorium w arunków, w których skała poddana jest naciskow i w górotw orze jest na ogół n iełatw ym zadaniem. Zm iany oporności w m o­

mencie pękania próbki są chyba najbardziej in tere­

sujące ale i trudne do badania. W iększość skał za­

chowuje się jak m ateriał „k ru ch y” , pękając gw a łto w ­ nie w sposób niekontrolow any, jeżeli ich w y trzy m a ­ łość m ierzy się za pomocą konw encjonalnych „m ięk­

k ich ” pras hydraulicznych. U n iem ożliw ia to prow a­

dzenie pom iarów do końca, to znaczy do momentu zniszczenia próbki. T ego rodzaju trudności są w g łó w ­ nej m ierze w yn ik iem konstrukcji układu obciążają­

cego próbkę, który sam ulega odkształcaniu w czasie zgniatania i w ten sposób m agazynuje energię. Po przekroczeniu w artości , w ytrzym ałości próbki i roz­

poczęciu pękania, energia zgrom adzona w tłokach pra­

sy w yzw a la się, pow odując niekontrolow ane niszcze­

nie próbki. Dokładne badanie procesów prowadzących do dezintegracji próbki stało się m ożliw e z chw ilą skonstruowania prasy „s zty w n e j” , w której proces w y ­ zw alania zm agazynow anej energii przebiega w sposób kontrolowany.

Sytuację jaka w ystępuje w górotw orze najlepiej odw zorow uje naprężenie trójosiow e przyłożone do próbki. W stanie naprężeń trójosiow ych charakter zmian oporu elektrycznego zależy silnie od napręże­

nia bocznego, to znaczy w zależności od jego w ielk o ­ ści próbki mogą zachow yw ać się jak m ateriał k ru ­ chy lub plastyczny. Zniszczenie próbki jest sygnalizor w ane przez gw ałtow n e zm iany oporności. P rzez za­

stosowanie odpow iedniej m etodyki badań elektrycz­

nych można interpretow ać w y n ik i badań dla okre­

ślenia momentu powstania m akroszczeliny, je j loka­

lizacji oraz rozw oju w czasie. Istn ieje rów nież m oż­

liwość id en tyfik acji poszczególnych etapów niszcze­

nia skały.

W yn ik i badań laboratoryjnych mogą być w y k o rzy ­ stane do opisu mechanizmu pow staw ania niebezpie­

cznych naprężeń w górotw orze, oraz do interpretacji pom iarów geoelektrycznych prowadzonych w w yro b i­

skach górniczych dla identyfikow ania stopnia znisz­

czenia górotworu.

P R Z Y C Z Y N Y Z M I A N O P O R N O Ś C I E L E K T R Y C Z N E J W W Y N I K U I S T N I E N I A N A P R Ę Ż E Ń

W ielkie zm iany oporu elektrycznego, poprzedzające pęknięcie skały, są w yn ik iem dwóch procesów: dyla- tancji i zm ian związanych z rozm ieszczeniem elek tro ­ litu w szczelinach i porach. W iele skał podczas de­

form ow ania ulega dylatancji, tzn. nieznacznie zw ięk ­ sza swoją objętość. Obserwowano to naw et wówczas, gdy próbka była deform ow ana przy ciśnieniu bocz­

nym 800 M Pa. W ielkość tego wzrostu objętości w stosunku do zmian elastycznych jest niew ielka, a w y ­ stępuje wówczas, kiedy naprężenie osiąga wartość 1/3- -2/3 w artości naprężenia niszczącego. Ten w zrost p rzy ­ pisuje się tworzeniu now ych szczelin, które o tw iera ją się i układają przeważnie rów nolegle do kierunku maksym alnego ściskania.

Przew odzenie elektryczności (przez szczeliny i pory) w skałach nasyconych w odą zm ineralizowaną jest przede w szystkim jonowe. W próbkach la b oratoryj­

nych efek t ciśnienia hydrostatycznego na przew od­

nictw o jest związany z tym, że szczeliny i pory zm ie­

niają kształt pod w p ływ em ciśnienia. W zrost ciś­

nienia bocznego o 1000 M P a zm ienia rezystancję po­

spolitych skał krystalicznych o trzy rzędy w ielkości, p rzy czym duża część tych zmian ma m iejsce p rzy pierwszych 200 M Pa. W yjaśniają to, badania ściśli­

wości lin io w ej i innych param etrów sprężystych w tym zakresie naprężeń. Większość skał, takich jak np. granit, w ykazu je m inim alną porowatość w fo r­

m ie szczelin; szczeliny te zam ykają się już p rzy ciś­

nieniu kilkuset MPa. Pozostałe przestrzenie porow e są bardziej izom etryczne i dalsze zm iany w prze­

kroju ścieżek przewodzących zachodzą znacznie w o l­

niej.

Z opisanych tu zjaw isk w ynika, że jeżeli zgnia­

tana jest skała nasycona, obserwuje się na początku w zrost rezystancji (zam ykanie istniejących od po­

czątku szczelin), a następnie, p rzy około 1/3— 2/3 w artości naprężenia niszczącego następuje gw a łtow n y je j spadek (skała ulega dylatancji i tw orzą się nowe szczeliny). W arunkiem w ystąpienia tej .sekwencji zda­

rzeń jest swobodne przem ieszczanie się płynu do próbki i z próbki, tak, aby ewentualne ścieżki prze­

wodzenia zaw ierały elektrolit. T a k i m odel zachowa­

nia, dla różnych skał, p otw ierd ziły badania B race’a i jego kolegów ; jed yn ym w yją tk iem był marmur, w którym ze względu na znaczną plastyczność docho­

dziło do innego zamykania szczelin.

B A D A N I A L A B O R A T O R Y J N E O P O R N O Ś C I E L E K T R Y C Z N E J

Laboratoryjn e badania geoelektryczne prow adzi się z myślą o w ykorzystaniu ich do w nioskow ania o, prze­

biegu dynamicznych zjaw isk w skorupie ziem skiej.

Badania w laboratorium prow adzić można z w iększą precyzją i w dogodniejszych w arunkach niż badania połowę. Poniew aż rezystancja zm ienia się z napręże­

niem, w łaściwości elektryczne nasyconych skał mogą być użyte, np. do badania szczegółów procesu niszczenia skał lub w yk ryw an ia niew ielkich zm ian w strukturze skały poddanej naprężeniu. Jednakże w y n ik i testów laboratoryjnych, naw et prow adzonych w warunkach zbliżonych do naturalnych, a w ięc przy istnieniu ciś­

nienia bocznego i podw yższonej tem peratury, w y k a ­ zują szereg rozbieżności z obserw acjam i w w aru n -

54 W s z e c h ś w ia t , t . 91, n r i — 5/1990

kach polow ych. T ak np. w w arunkach laboratoryjn ych spadek naprężenia p rzy pękaniu próbki w yn osi 100- -200 M Pa, podczas g d y taki spadek podczas tąpnieć w kopalniach w R P A b ył rzędu 1-5 M Pa, a podczas trzęsień Z iem i nie p rzew yższa 10 M Pa.

P rzyk ła d em badań nad m ożliw ością w nioskow ania na podstaw ie w y n ik ó w laboratoryjn ych o zjaw iskach na w ie lk ą skalę b y ły doświadczenia R o w e lla i jego w spółpracow ników , k tó rzy chcieli stw ierdzić, czy kruszenie skał w warunkach lab oratoryjn ych poz­

w a la na w yciągan ie w n iosk ów dotyczących zjaw isk fizyczn ych w ystępu jących w trakcie kruszenia skał

„in situ” , a w ię c tąpnieć w kopalniach i trzęsień zie­

mi. W y k a za li oini, że badania la b ora toryjn e kruchych skał, takich ja k gra n ity i kw arcyty, muszą być pro­

w adzone tak, aby otrzym ać dane w okresie ostat­

nich m ilisekund poprzedzających pęknięcie próbki.

W p rzeciw n ym razie, gd y nie p o tra fim y zastosować odpow iedn iej skali czasowej, obraz la b ora toryjn y ma charakter jedn ostkow ego zdarzenia katastroficznego, nie przypom inającego obrazu trzęsienia ziemi. T y m ­ czasem okazuje się, że odpow iednio m ierzone p ęk n ię­

cie w warunkach doświadczalnych nie jest w y d a rze ­ niem pojedynczym , ale — podobnie ja k w zdarzeniach na w ie lk ą skalę — serią m ałych, odrębnych pęknięć, w ystępu jących jednak w bardzo w ą sk iej skali cza­

sow ej. An om aln e w łaściw ości p o ja w ia ją się dopiero w ciągu ostatnich 10 ms. przed pęknięciem . Podczas badań ze ściskaniem trójosiow ym , tuż przed p ęk n ię­

ciem, obserw uje się znaczny spadek ciśnienia, suge­

ru ją cy nagłe naruszenie stabilności mechanicznej.

Szczególnie interesujące są zm iany oporu ele k try c z­

nego w nasyconych próbkach skał pod w p ły w e m na­

prężenia. M om ent pęknięcia próbki kruchej skały pod­

danej naprężeniu jest zazw yczaj trudny do p rz e w i­

dzenia na podstaw ie ob serw acji m akroskopow ych lub na podstaw ie przebiegu k rzy w e j naprężenie —• od­

kształcenie. Jednakże przed pęknięciem w struktu­

rze ta k iej skały, np. granitu, zachodzi w ie le subtel­

nych zmian. M a ją one w ie lk i w p ły w na p ew n e w ła ­ ściwości próbki, a w szczególności na własności e le ­ ktryczne. P rzed pęknięciem nasyconych w odą skał krystaliczn ych można zauw ażyć zm iany oporu ele k ­ tryczn ego o rząd w ielkości. Z m ian y te m ożna w y k o ­ rzystać do p rzew id yw a n ia m om entu pęknięcia.

K Ł O P O T Y M E T O D Y C Z N E W B A D A N I A C H L A B O R A T O R Y J N Y C H

W szystkie opisane w y ż e j badania d o tyczyły skał nasyconych. W skałach suchych, w których p rzew od ­ nictw o nie zależy od elektrolitu, zm iany oporu e le ­ k tryczn ego m ogą m ieć inny charakter. O bserw ow an e w nich zm iany oporu elek tryczn ego są znacznie m n ie j­

sze i silnie zróżnicowane.- P o n iew a ż w w arunkach naturalnych skały są zaw sze nasycone elektrolitem , badania lab oratoryjn e suchych skał nie m ogą służyć do w yciągan ia w n iosk ów o zachowaniu się skał w w arunkach naturalnych. D rugim istotnym m om entem jest to, iż w warunkach naturalnych skały (z w y ją t ­ k iem u tw o ró w p ow ierzch n iow ych ) są poddaw ane ciś­

nieniu ze w szystkich stron. Tym czasem jeszcze sto­

sunkowo rzadko u żyw a się aparatu ry zap ew n iającej poddanie próbki ciśnieniom trójosiow ym . T rzeb a ta k ­ że podkreślić, że doświadczenia z poddaw aniem p ró ­ bek naprężeniom niszczącym muszą być prow adzone

przy użyciu tzw. prasy sztyw nej, nie ulegającej od­

kształceniom w trakcie prow adzenia badań.

B A D A N I A G E O E L E K T R Y C Z N E „ I N S I T U ” A P R Z E W I D Y W A N I E T R Z Ę S IE Ń Z IE M I

W y n ik i badań geoelektrycznych próbuje się w y k o ­ rzystać do prognozow ania trzęsień ziem i. W iększość trzęsień w ystępu je na brzegach płyt lito s fe ry i jest w y n ik iem akum ulacji naprężeń zw iązanych z p o w o l­

nym przem ieszczaniem się tych płyt. K o n tro la para­

m etró w elektrycznych p łyty skalnej może w ykazać w ystąpien ie niebezpiecznych naprężeń, czy naw et po­

ja w ien ie się makroszczelin. Obu tym zjaw iskom to­

w arzyszą gw ałtow n e zm iany oporu elektrycznego.

Trzęsienia ziem i b yły zawsze zjaw isk iem zaskaku­

jącym m ieszkańców zam ieszkujących ich obszary. W zw iązku z tym od w ielu lat geofizycy czynią próby p rzew id yw a n ia takich zjaw isk, w celu zm inim alizo­

w an ia strat i zapew nienia ludziom bezpieczeństwa.

W w ielu krajach zauważono, że zw ierzęta w yczu w ają m om ent nadejścia trzęsienia ziem i i ratują się w cześ­

n iej ucieczką. M im o licznych prób nie udało się zbu­

dow ać teorii, która w yjaśn iałab y to zachowanie zw ie ­ rząt. Poza obserw acjam i zachowania zw ierząt istnieją jednak i inne m etody m ające na celu p rzew id yw a n ie trzęsień ziemi. Procesy fizyczn e zachodzące podczas trzęsienia ziem i p rzeja w ia ją się w postaci różnych e fe k tó w fizycznych, dających zaobserw ow ać się na pow ierzchni Ziem i, takich jak zm iany prędkości roz­

chodzenia się fa l sejsmicznych, anomalie m agnetyczne, zm iany oporu elektrycznego, zm iany prędkości prze­

p ływ u cieczy. W śród licznych w łaściw ości skał, ta ­ kich ja k np. podatność m agnetyczna, przenikalność elektryczn a, szczególnie dogodna do badań jest re zy ­ stancja elektryczna. Opór elektryczn y jest nie ty lk o ła tw y do pomiaru, ale też i jego zm iany są skorelo­

w an e ze zm ianam i własności trudno m ierzalnych. N a p rzykład w skałach nasyconych zm ineralizow aną w o ­ dą, czyli takich jak ie w ystępu ją w skorupie ziem ­ skiej, poddanych naprężeniom , zm iany oporu e lek try ­ cznego są znacznie bardziej w yraziste niż zm iany w ła ­ sności sprężystych. Jest to w yn ik iem tego, że w łasno­

ści elektryczne skał nasyconych są p ra w ie całkow icie niezależne od ich składu m ineralnego i zależą je d y ­ n ie od struktury skały i charakteru je j przestrzeni p orow ej.

P R Z E W I D Y W A N I E T R Z Ę S IE Ń Z I E M I

T rzęsien ie ziem i jest zw yk le poprzedzone w zrostem naprężeń w skorupie ziem skiej i ich w y k ry c ie z dużą pew nością sygnalizuje nadchodzącą katastrofę. Stąd też w yn ik a zainteresow anie problem em , czy takie zm iany naprężeń pow odują zm iany w łaściw ości geo­

elek tryczn ych skał.

Już d aw n iej stwierdzono, że opór elektryczn y skał w skorupie ziem skiej nie jest stały, ale ulega zm ianom w y w o ła n y m praw dopodobnie pływ am i, chociaż w ielu to w yjaśn ien ie kwestionuje. P ew n e skały szczegól­

nie gw a łtow n ie zm ieniają opór elek tryczn y w ra z ze zm ianam i naprężeń. N a ich istnienie pierw szy zw ró ­ cił uw agę w 1965 r. g e o fizy k japoński, Yam azaki, pro­

w ad zący badania w jaskini w pobliżu Tokio. Obser­

w ow a n e przez n iego gw ałtow n e, w zględ n e zm iany oporu elek tryczn ego b y ły tysiąckrotnie w ię k ­ sze niż w ielk o ści odkształceń p ływ o w ych stwierdzone

W s z e c h ś w ia t, t. 91, n r 4—5/1990 55

wcześniej przez innych badaczy. Jak się okazało, efek ­ ty elektryczne, zaobserw ow ane przez Yam azaki, były związane jed yn ie ze skałami tu fow ym i, częściowo na­

syconymi i pow staw ały p rzy stosunkowo niew ielkich naprężeniach. Późn iejsze badania laboratoryjne pot­

w ierd ziły n iezw yk łą w rażliw ość elektryczną na od­

kształcenia pew nych skał tufow ych, dla których do­

konano pierw szych badań polow ych.

D ostrzegając m ożliw ości zastosowania pom iarów zmian oporu elektrycznego do badań deform acji sko­

rupy ziem skiej i p rzew id yw a ń trzęsień ziemi, A m e ry ­ kanie M o rro w i Brace zaczęli badać inne skały i w ykazali, że p ew ne tufy, pobrane z okolic a k ty w ­ nych uskoków w płn. K a lifo rn ii, w y k a zy w a ły takie same duże zm iany oporu elektryczn ego w fu n k cji na­

prężenia jak opisane przez Y am azak i tu fy z P ó łw y s ­ pu Izu.

Zm iany oporu elektrycznego, obserwowane w la ­ boratorium, b y ły najw iększe p rzy naprężeniach poni­

żej 6 M Pa, p rzy częściow ym nasyceniu i dla skał 0 porowatości poniżej 20°/o- W zględn e zm iany re zy ­ stancji z naprężeniem osiągały dla w ielu tu fó w w a r­

tości rzędu 105, p rzy w zględnych zmianach naprężeń wynoszących 10— a w ięc zjaw iska elektryczne były około m iliard razy silniej w yrażon e niż powodujące je zm iany mechaniczne. Interesującym i n iew yjaśn io­

nym aspektem zachowania elektrycznego tu fów był pow rót do stanu pierw otn ego m iędzy cyklam i naprę­

żeń, gdyż nie obserw ow ano tego dla innych skał, ró ­ w n ie porowatych, takich ja k np. piaskow iec oraz dla częściowo nasyconego granitu. N a podstawie tych ba­

dań stwierdzono, że elektryczn ie w ra żliw e tu fy, w po­

bliżu aktyw n ych uskoków, m ogą być użyte do prze­

w id yw an ia trzęsień ziem i. Jeśli tylkoi zn ajdzie się miejsca w pobliżu stref sejsmicznych, w których za­

legają częściowo nasycone tufy, prowadząc badania ich oporności elektryczn ej można je w ykorzystać do prognozow ania trzęsień ziemi.

Badania zm ian oporu elektryczn ego w aspekcie pro­

gnozowania trzęsień ziem i prow adzono rów n ież w ZSRR. Borsukov i Sorokin zauw ażyli, prowadząc pra­

ce polow e w sejsm icznym rejon ie Garmu, że w re jo ­ nie przyszłego epicentrum wstrząsu p o ja w ia ją się w zględn e zm iany oporu elektryczn ego rzędu 7-18%, 1 że zm iany te w ystępu ją tym wcześniej, im większa będzie energia m ającego nastąpić wstrząsu. A n a lo g i­

czne w y n ik i uzyskał w Chinach Rikitake, a obser­

w ow ane przez niego zm iany oporu elektrycznego w y ­ stępowały w odległościach kilkuset kilom etrów od epicentrum i p o ja w iły się na 40-80 dni przed trzęsieniem ziemi.

B A D A N I A G E O E L E K T R Y C Z N E W P O L S C E

W naszym kraju pom iary oporu elektrycznego skał stosowano w prognozowaniu tąpnieć górniczych. N a ­ le ży tu w ym ien ić prace W. Stapińskiego i R. Teis- seyre’a. Badania Stopińskiego na terenie kopalni „ L u ­ b in ” w ykazały, że wstrząs poprzedzany jest spad­

kiem oporu elektrycznego. B adając zm iany oporu e le ­ ktrycznego w czasie, Stopiński i Teisseyre obserw ow ali proces narastania naprężeń, prow adzący do groźnych zjaw isk sejsmicznych.

Szczególnie w iele prac dotyczyło rów n ież p rze w i­

dyw ania tąpnieć w kopalniach w ę g la kamiennego. I tak, Zakolski m ierzył zm iany rezystancji, badając w p ły w k raw ęd zi niew ybranych resztek na w zrost na­

prężeń w wyrobiskach położonych w y ż e j lub niżej, oraz prow adził badania laboratoryjn e na próbkach w stanie powietrzno-suchym , poddanych naprężeniom jednoosiowym . H. M arcak badając opór elektryczn y w K W K „C zerw one Zagłębie” , w celu określenia zmian m ikrostruktury w ęgla pod w p ły w em obciążeń, obserw ow ał w ystąpienie nieelastycznych deform acji przed frontem ściany eksploatacyjnej. D eform acje te w zrastały w m iarę zbliżania się do ściany, a w odleg­

łości 30 m w ystąpiły różnice w zachowaniu się oporu elektrycznego w zależności od rodzaju w ęgla : dla pokładu w ę g la błyszczącego obserwowano je j spadek, a dla w ę g la m atow ego — głów nie wzrost. Dane doś­

wiadczalne posłużyły do konstrukcji modelu w yjaśn ia­

jącego rozw ój m ikrostruktury spękań przed w ystąpie­

niem głów nego pęknięcia górotworu.

Badania Goszcza, w których w ykonano serię pro­

filo w a ń elektrycznych dla piaskow ców w celu w y ja ś ­ nienia mechanizmu pękania w stropie eksploatow a­

nego pokładu, w ykazały, że pękanie piaskow ców roz­

poczyna się przed linią frontu eksploatacji; pęknięcia koncentrują się na kontakcie pokład— w a rstw y stropo­

we, w m iarę zbliżania się frontu następuje propagacja szczelin i pęknięć w kierunku stropu, a za frontem rozw arcia szczelin zm niejsza się.

W ykorzystanie badań zjaw isk elektrycznych w ska­

łach nie ogranicza się oczyw iście tylk o do prognozo­

wania trzęsień ziem i i tąpnięć w kopalniach.

M etody geoelektryczne w górnictw ie polskim pro­

w ad zi się ju ż od trzydziestu lat. Początkow o w y k o ­ rzystyw ano je do badania podłoża na terenach gór­

niczych, w szczególności dla w yk ryw a n ia pustek po­

eksploatacyjnych na terenach przew idyw an ych pod zabudowę oraz dla lokalizow ania w ychodni uskoków na powierzchni stropow ej litego podłoża. P óźn iej me­

todę elektrooporow ą rozpoczęto rów n ież stosować w zagadnieniach m echaniki skał.

Badania laboratoryjne m ające na celu określenie związku m iędzy oporem elektrycznym skały a je j własnościam i zbiornikow ym i p row ad zili w latach 70.

Z. Bal i St. Plew a, szukając zależności pom iędzy porowatością i zaileniem a rezystancją. Duże zain­

teresowanie tym i param etram i związane jest ze szcze­

gólnym znaczeniem elektrooporow ych metod g e o fizy ­ cznych w poszukiwaniu horyzontów ropo- i gazonoś­

nych. Próbow ano rów nież, z powodzeniem , zastoso­

w ać pom iary rezystancji do określania takich w ła ­ ściwości w ę g li jak popielność i stopień uw ęglenia.

Jak stąd w idać badania geoelektryczne m ają liczne zastosowania i w ielk ą przyszłość. N a szczęście w P o l­

sce ich znaczenie dla p rzew idyw an ia w ielk ich trzę­

sień ziem i ma znaczenie jed yn ie teoretyczne.

W płynęło 28.11.1990

D r S y lw ia T o m e c k a -S u c h o ń je s t s p e c ja lis t ą - g e o fiz y k ie m w M ię d z y r e s o r t o w y m In s t y tu c ie G e o f iz y k i A G H w K r a ­ k o w ie .

56 W s z e c h ś w ia t , t. 91, n r 4— 5/1990

J O ZE F H U R W IC (M arsylia, F ran cja)

PIĘĆ R A Z Y „G ” , C Z Y L I W A R U N K I SUKCESU BADACZA NAUKOWEGO

Znany łotew sk o-n iem ieck i chem ik i historyk che­

m ii — P au l W alden w jednej ze sw ych książek w y ­ m ien ił w sposób ża rtob liw y, lecz niezm iern ie trafn y, następujące pięć w aru n k ów sukcesu badacza nauko­

w ego ; w szystkie rozpoczynają się w języku niem iec­

k im literą „G ” : 1. G eist (umysł, intelekt), 2. G eduld (cierpliw ość), 3. G enauigkeit (dokładność, precyzja), 4. G liick (szczęście, szansa), 5. G eld (pieniądze).

W arunek p ierw szy jest, oczyw iście, n a jw ażn iejszy i nie da się n iczym zastąpić. W ie lk ie od k rycie w y ­ m aga n ieprzeciętnej um iejętności dedukcji i n ieocze­

k iw an ych skojarzeń, ale rów n ież w ie lk ie j in tu icji z w ią ­ zanej z w yobraźn ią, co zbliża naukę do sztuki, a uczonego do artysty. T o w łaśnie genialna intuicja p o­

d yk tow ała D ym itro w i M en d e le je w o w i koncepcję u kła­

du okresow ego i w yn ik a ją ce z n iej p rzep ow ied n ie is­

tnienia nieznanych jeszcze p iew iastk ów chemicznych.

W izjon era m i b y li tw órca te o rii w zględn ości — A lb e r t Einstein i ojciec m echaniki k w a n to w ej — E rw in Schrodinger, k tórzy za ło żyli zręb y w spółczesnej fiz y ­ ki.

Same jednak w a lo ry um ysłow e nie w ystarczają, zw łaszcza w zakresie nauk doświadczalnych.

P rzyp om n ijm y, że M a ria i P ie rre Curie, aby o trzy ­ mać w 1902 roku 1 decygram czystego chlorku radu z w ielu ton odpadów, k tóre pozostaw ały w Jachym o- v ie w Czechach po w yd zielen iu tam uranu z pech- blendy, m usieli pośw ięcić cztery lata na w ytężoną, u ciążliw ą pracę, w niezm iernie trudnych p rzy ty m warunkach. N ie b yłob y to m ożliw e, g d yb y brakło im cierp liw ości, w ym a ga n ej przez d ru gi w aru nek W a l- dena.

W ie le la t musiał pracow ać am erykański w yn alazca Thom as A lv a Edison, b y skonstruować w 1879 roku pierw szą nadającą się do użytku p raktyczn ego ż a ró w ­ kę elektryczną. P rzed e w szystkim doszedł do wniosku, że w bańce musi być próżnia, ja k ie j nie m ogą w y ­ tw o rzyć istniejące w ów czas pompy. Edison zaczyna w ię c od ulepszania pom py. Zanim zaś zastosował w żarów ce zw ęglon e w łók n o bam busowe, w y p ró b o w a ł ze w spółpracow n ikam i sześć tysięcy różnych m ate­

riałów . Jego notatki na ten tem at zapełn iają 40 t y ­ sięcy stronic w dwustu grubych zeszytach. A b y zbu­

dow ać akum ulator żela zo w o -n ik lo w y, p rzep row a d ził 50 tysięcy doświadczeń. Edison n iem al n ie opuszczał pracow ni; ja d ł p rzy stole la b o ra to ryjn ym i spał z k il­

kom a książkam i pod głow ą. Jemu przypisu je się sła­

w n e pow iedzenie, że gen ialn y w yn a la zek jest o w o ­ cem w 1% w ysiłk u intelektu aln ego i w 99°/o — p racy w pocie czoła.

N ie chodzi p rzy tym oi pracę b y le jaką, lecz o pracę w yk o n yw a n ą z n a jw yższą precyzją, ja k tego w y m a g a trzeci w aru nek W aldena. M ożna p rzytoczyć tysiące przyk ład ów , ja k niezm iern ie dokładne p om iary d o­

p ro w a d ziły do fundam entalnych odkryć. O graniczę się do kilku, w różnych dyscyplinach.

A stron om francuski U rb ain Jean Joseph L e v e r r ie r na podstaw ie dokładnej an alizy drobnych zakłóceń biegu p la n ety U rana doszedł w 1846 roku do w n ios­

ku, iż istn ieje nieznana w ów czas planeta, która o- trzym a ła następnie n azw ę Neptun.

C hem ik am erykański H arold C layton U re y w ra z

z w spółpracow nikam i w 1932 roku stw ierdził w ystę­

pow anie w w id m ie atom ow ym wodoru, obok dobrze znanych lin ii w zakresie w idzialn ym , bardzo słabych analogicznych lin ii w idm ow ych, lecz przesuniętych nieznacznie (o około 1,5 •10- ’10 m etra) w stronę fa l krótkich (fioletu). W ten sposób został od k ryty cięż­

k i w odór — deuter. O dkrycie to przyniosło U re y o w i w 1934 roku nagrodę N obla z chemii.

F izy cy polscy M arian Danysz i Jerzy P n iew ski w 1952 roku, analizując niezm iernie drobiazgow o i do­

kładnie blok em ulsji fotograficzn ej, naśw ietlony pro­

m ieniam i kosm icznym i w locie balonu stratosferyczne­

go, o d k ry li pierw sze hiperjądro. H ip erjąd ro różni się od „z w y k ły c h ” jąder atom ow ych obecnością w sw ym składzie, obok nukleonów (protonów i neutronów), hiperonu lam bda — n ietrw a łej ciężkiej cząstki ele­

m entarnej, elek tryczn ie obojętnej. B yło to chyba n aj­

w iększe osiągnięcie pow ojen n ej fiz y k i polskiej. Zapo­

czątkow ało szybko ro zw ija ją cą się fizy k ą m aterii hi- perjąd row ej.

W badaniach naukow ych często pom aga szczęśliw y przypadek (w arunek czw arty), ale — jak pow iedział Pasteur — tylk o w tedy, g d y n atrafi na umysł p rzy ­ gotow any, by z n iego skorzystać.

Do takich um ysłów należał w łosk i lekarz i fiz jo ­ lo g — L u ig i G alvani. W 1786 roku przypadkow o zaob­

serw ow ał, że m ięsień w yp rep arow an ej kończyny ża­

by ku rczy się, gd y zostaje dotknięty jednocześnie d w o­

ma różn ym i m etalam i. B y ło to odkrycie prądu, naz­

w anego później od nazwiska od k ryw cy prądem ga l­

wanicznym .

Podobna szansa tra fiła się w 1895 roku fiz y k o w i niem ieckiem u — W ilh elm o w i C onradow i Roentgeno­

w i. Badając prom ienie katodow e zauw ażył przypad­

k ow o św iecenie znajdującego się w pobliżu aparatury ekranu p ok rytego solą fosforyzu jącą. W nioski, jak ie z tej obserw acji w ysnuł głęb ok i i system atyczny umysł uczonego, dop row ad ziły go do odkrycia prom ieni, któ­

re nazw ano jego im ieniem .

G dy fiz y k francuski H en ri B ecąuerel przystąpił w 1896 roku do badania zależności m iędzy fosforescencją i ew entu alnym pow staw an iem prom ieni rentgenow ­ skich, jeg o w y b ó r ciała fosforyzu jącego padł szczę­

śliw ie na zw ią zek uranu. W celu wzbudzania jego fosforescen cji badacz w ysta w ia ł preparat na działa­

nie św iatła słonecznego i używ ał kliszy fo to g ra ficz­

nej, o w in iętej w czarny papier, do w y k ry w a n ia hipo­

tetycznego prom ien iow an ia Roentgena, które m iało być w y w o ły w a n e przez fosforescencję. W ciągu kilku dni jest jednak pochmurna pogoda. U czony p rzeryw a w ięc doświadczenia, czekając na rozpogodzenie się.

Sum ienny badacz korzysta jednak z te j przypadko­

w e j przeszkody, b y spraw dzić w p ły w nie n aśw ietlo­

n ej soli uranu na kliszę. P o w yw ołan iu okazuje się, że klisza, w b re w oczekiw aniom , jest zaczerniona. Bec­

ąu erel m o d yfik u je zatem dalsze doświadczenia i dzię­

k i tem u w ykazu je, że preparat u ranow y nie naśw iet­

lon y uprzednio, a w ięc bez fosforescencji, to znaczy sam orzutnie, w y sy ła prom ieniow anie działające na kliszę. T a k zostaje odkryta prom ieniotwórczość.

Przechodzę dq prozaicznego warunku piątego — pieniędzy.

W s z e c h ś w ia t , t. 91, n r 4—5/1990 57

Uczeni daw nych czasów: A n g lic y R obert B oyle i H enry Cavendish, Francuzi P ie rre Simon Laplace i Antoine Lau rent L a vo isier b y li bogaci i dzięki te­

mu m ieli środki, które p o zw o liły im dokonać znako­

mitych odkryć w dziedzinie fiz y k i i chemii. Obecnie w arunki finansow e o d gryw ają jeszcze w iększą rolę.

Doświadczalne badania naukowe stały się bez porów ­ nania kosztowniejsze. Dzisiejsza astronomia w ym aga gigantycznych teleskopów. Do zgłębiania tajn ików cząstek elem entarnych i subelementarnych potrzebne są potężne akceleratory, na które mogą sobie poz­

w olić tylk o Stany Zjednoczone A m e ry k i i w pew nym stopniu Z w iązek Radziecki. M n iejsze zaś państwa mu­

szą się łączyć z innym i, by w spólnie tw orzyć w ie l­

kie organizacje badawcze, ja k Zjednoczony Instytut Badań Jądrow ych w Dubnej pod M oskwą (do k tóre­

go należy i Polska) czy C E R N (Europejska O rganiza­

cja Badań Jądrow ych) w G en ew ie (do k tó rej w p ra w ­ dzie Polska nie należy, ale w je j pracach uczestni­

czą polscy fizycy). W y tw o rzy ła się paradoksalna sy­

tuacja, że im m niejszy jest obiekt badany, tym w ię ­ ksze jest narzędzie badawcze.

W krótce ma być uruchomione w C E R N -ie urządze­

nie pod nazw ą L a rg e Electrons Positrons Storage R in g (L E P ), w k tórym będą się zderzały elektrony ujem ne (negatony) i elek tron y dodatnie (pozytony), rozpędzone do prędkości bliskiej prędkości światła, biegnące w przeciw nych kierunkach. Urządzenie ma służyć do badania cząstek, które będą p ow staw ały w tych zderzeniach. Zainstalow ana aparatura w aży 60 tysięcy ton, tj. sześć razy w ię c e j niż w ieża E iffla.

Całość m ieści się w kołow ym tunelu o obw odzie 27 k ilom etrów w ydrążon ym na głębokości od 50 do 100

m etrów pod granicą francusko-szwajcarską. K oszt u- rządzenia w ynosi 7 m iliard ów fra n k ó w francuskich.

W Waxahachie, 40 k ilom etrów na południe od D al­

las, w samym sercu Teksasu, przystąpiono do budo­

w y Super Superconductor C ollider (SSC) — urządze­

nia, które ma rozpędzać protony do energii 20 tera- elektronow oltów , tj. 20 tysięcy m iliard ów elektron o- w oltów , i powodować zderzenia dwóch w iązek takich protonów biegnących w przeciw nych kierunkach. U - rządzenie będzie się m ieściło w podziem nym k ołow ym tunelu o obwodzie 84 kilom etry. Aparatura będzie zaopatrzona w elektrom agnesy nadprzewodzące chło­

dzone ciekłym helem o tem peraturze — 270°C, a skom plikowane detektory, korzystające z n ajn ow ­ szych osiągnięć elektroniki i inform atyki, będą r e je ­ strow ały w y n ik i zderzeń. K oszt budowy ocenia się na 6,9 m iliarda dolarów.

Zauw ażm y na zakończenie, że instalacje takie b a r­

dziej przypom inają w ie lk ie zakłady przem ysłow e niż placów ki badawcze. M ożna tu m ów ić o p raw d ziw ej industrializacji nauki, która staje się w ielk im „b izn e­

sem” ze wszystkim i skutkam i dodatnim i i ujem nym i tego stanu rzeczy.

W płynęło 25.VII.1989

J ó z e f H u r w ic e m e r y t p w a n y p r o fe s o r n a U n iw e r s y t e c ie w M a r s y lii je s t b. p r o fe s o r e m z w y c z a jn y m i b . d z ie k a ­ n e m W y d z ia łu C h e m ic z n e g o P o lit e c h n ik i W a r s z a w s k ie j, o ra z b. p re z e s e m P o ls k ie g o T o w a r z y s t w a C h e m ic z n e g o W y b it n y p o p u la r y z a t o r n a u k i, d łu g o le tn i r e d a k to r n a ­ c z e ln y P r o b le m ó w .

J E R Z Y L A T I N I (K ra k ó w )

W IE L K A PODRÓŻ Z KŁO PO TAM I DO JOWISZA

N ajbardziej, jak dotąd, skom plikowana podróż sondy kosm icznej rozpoczęła się w październiku 1989, k iedy po 12 latach przygotow ań P rzyląd ek K en n e­

d y e g o opuścił pojazd G alileo. Zbudow any kosztem 1,2 m iliarda dolarów i przez swych tw órców nazy­

w any R olls-R oycem kosmosu, leci w okolice Jowisza po tra jek torii tak zaw iłej, jak żaden z jego poprzed­

ników. Jeżeli w szystko się pow iedzie, G a lileo doleci na m iejsce po sześciu latach, w ykonując po drodze masę roboty: zbada strukturę chmur i w yładow ań elektrycznych w atm osferze Wenus, sporządzi dokład­

ne mapy niew idocznej z Z iem i pow ierzchni Księżyca, przekaże obrazy dziu ry ozonow ej nad naszym biegu­

nem południowym , i sfotografu je z bliska dw ie pła- netoidy: Gasprę i Idę. P o zbliżeniu się do Jowisza w grudniu 1995, G a lileo zrzuci sondę celem pomiaru temperatury, ciśnienia i składu atm osfery oraz zba­

dania struktury chmur, a następnie spędzi w pobliżu giganta około 20 m iesięcy, badając m agnetosferę pla­

n ety i je j pasy radiacyjne, oraz przekazując obrazy pow ierzchni najw iększych, tzw . galileuszow ych księ­

życów Jowisza. O brazy te, uzyskane za pomocą ka­

m er telew izyjn ych i spektrom etrów do podczerwieni, m ają mieć rozdzielczość 20— 1000 razy w iększą od

rozdzielczości obrazów przekazanych przez sondę V o - yager 16 la t w cześniej; ich czytelność i ładunek za­

w artych w nich in form a cji m ają być takie same, jak obrazów Ziem i przekazyw anych przez system Landsat.

Galileo jest pojazdem kosm icznym o złożonej bu­

dowie. Składa się w zasadzie z dwóch części: przed­

niej, obracającej się w k oło osi, z anteną o w ysokim wzm ocnieniu oraz aparaturą do pom iaru cząstek i pól, oraz tyln ej, z kam eram i i spektrometrami. Żaden z dotychczasowych pojazdów kosmicznych nie był tak wyposażony w aparaturę kom puterową, która poza program am i sterującym i zaw iera rów n ież program y diagnostyczne i korekcyjne, uw zględniające m nóstwo m ożliw ości w a lk i z ew entualnie p ojaw ia ją cym i się de­

fektam i. N ie ma co się dziw ić: żadna sonda kosmiczna nie m iała przed sobą tak długiej i trudnej drogi, któ­

rej na dodatek nie planowano na początku, a którą w ym u siły okoliczności.

P ierw otn y plan lotu zakładał, że G a lileo opuści Z ie­

mię w kw ietniu 1986 r. w yn iesion y potężną rakietą Centaur i już z początkiem 1989 r. znajdzie się w pobliżu Jowisza. P o katastrofie C hallengera w sty­

czniu 1986, spowodowanej w łaśnie aw arią Centaura,