Sir J. II. Jean s
S IR TAMES TEANS
F I Z Y K I
z 7 ilustracjami
Z O RY G IN A ŁU A N G IEL SK IEG O PRZEŁOŻY Ł
DR A. D M O C H O W S K I
W YDAN IE D R U G IE U Z U PEŁ N IO N E
T R Z A S K A , E V E R T i M I C H A L S K I S. A.
WARSZAWA, K R A K O W SK IE PRZED M IEŚC IE 13 GMACH H O TELU EU R O PEJSK IEG O
T Y T U Ł O R Y G I N A Ł U
T H E M Y S T E R IO U S U N IV E R S E
W SZELK IE PRAWA
B® U 0 TEn
?>p' da
f t .
L s l '
OOt.53'.520|Sili
DRU KARNIA NARODOWA W KRA KOW IE
G r o m a d a m g ł a w i c w W a r k o c z u B e r e n i k i .
F otografia drobnej części nieba, zd jęta przy pom ocy n ajw ięk szego istn iejącego teleskop u (Mount W ilson, 100-calow y). W ięk
szość plam ek stan ow ią m gław ice, odlegle od nas o 50 m ilionów la t św iatła. K ażda m gław ica zawiera tysiące m ilionów gw iazd lub też m ateriał dla ich p ow stan ia. M ożem y sfotografow ać około dwóch m ilionów takich m gław ic, m ilion y m ilionów zaś istn ieje
praw dopodobnie poza zasięgiem teleskopu.
P R Z E D M O W A
Rozpowszechniło się szeroko przeświadczenie, iż nowe wskazania astronom ii i fizyki wywołać m uszą olbrzym i przew rót w zapatryw aniach naszych, zarówno na wszech
św iat jako całość, ja k i na znaczenie życia ludzkiego.
O stateczny w ynik zagadnienia należy oczywiście przede w szystkim do dziedziny filozofii, lecz, zanim filozofowie osiągną prawo zabrania głosu, pow inniśm y zwrócić się do nauki, prosząc ją o wypowiedzenie swego zdania, zarówno co do faktów stw ierdzonych, ja k i tym czasow ych hipotez;
w tedy dopiero będziem y mogli przenieść dyskusję na teren filozoficzny.
Z takim i to m yślam i przystąpiłem do napisania ni
niejszej książki; niejednokrotnie naw iedzały mię przy ty m wątpliwości co do znaczenia takiego dodatku do olbrzy
miej ilości dzieł, napisanych już na ten te m at. Nie mogę powołać się na żadne specjalne kwalifikacje poza zwykłym stanowiskiem prostego w idza; filozofem nie jestem ani z upodobania, ani z wyszkolenia, naukow a zaś praca moja leżała przez długie lata poza areną spornych teoryj fizycz
nych.
Cztery pierwsze rozdziały, tw orzące główną część książki, zaw ierają krótkie rozw ażania, om awiające w sze
rokich zarysach te zagadnienia naukow e, o k tó ry ch sądzi
łem, iż m ogą stanowić pożyteczny przyczynek do rozwi
kłania ostatecznego filozoficznego zagadnienia.
Nowy świat fizyki 1
O statni rozdział n atom iast stoi na wręcz odmiennej płaszczyźnie. Każdem u przysługuje prawo wyciągania własnych wniosków ze zjawisk objawionych przez nowo
czesną naukę; rozdział ten zawiera po prostu kom entarz, k tó ry ja sam, aczkolwiek obcy jestem w krainie myśli filozoficznej, wysnułem z naukow ych faktów i hipotez, rozpatryw anych w głównej części książki. Wiem z góry, iż wielu nie zgodzi się ze m ną — i w ty m też celu pisałem.
P rzystępując do drugiego w ydania, dołożyłem wszelkich starań, celem dostosowania treści naukow ej, zaw artej w czterech pierwszych rozdziałach, do najnowszego po
ziomu wiedzy, oraz usunięcia z moich wywodów wszelkich zawiłości. Z przykrością, bowiem, stwierdziłem , iż nie
które ustępy, zaw arte w oryginalnym w ydaniu stały się przyczyną pewnych nieporozumień, m ylnych interpre- tacyj, i kom entarzy równie błędnych, ja k niespodziewa
nych. Kilka z ty ch ustępów usunąłem , inne znów popra
wiłem, lub rozszerzyłem. Tu i ówdzie dodałem nowe zda
nia, nieraz nowe stronice, w nadziei, iż dowodzenia moje zyskają przez to na przejrzystości.
J . I i. J E A N S
Sokrates. — N a stęp n ie przyrodzone n asze zdoln ości ze w zględu na zd atn ość i n iezd atn ość n ab ycia w ied zy przyrównaj do takiego oto stan u . W y sta w sob ie te d y lu dzi ja k o b y w p od ziem n ym , do sk ały p od ob n ym m ieszk an iu , m ającym rozw arte ku św iatłu w ej
ście, ciągnące się bez przerw y w zd łu ż całej jaskini; tu taj prze
b yw ają oni od sw ego d ziecięctw a z w ięzam i na nogach i szyjach tak, iż się z m iejsca n ie ruszają i ty lk o przed siebie patrzą, a z po
w odu w ięzów n iezd oln i gło w y obrócić; św iatło zaś p rzyb yw a im od ognia, gorejącego z g óry daleko poza n im i, a p om ięd zy tym ogniem , a sp ęta n y m i w ied zie droga na w ysok ości; w zd łu ż tejże w yobraź sob ie m urek, w y b u d o w a n y na w zór p arapetu, k tóry kuglarze u staw iają przed w id zam i a ponad k tórym pokazują sw e dziw y.
Glaukon. — W ystaw iam sobie.
Sokrates. — W ięc w y sta w sob ie ludzi, n iosących ponad tym parapetem rozm aite sp rzęty, w y sta ją c e ponad niego, posągi k a
m ienne, drew niane, różne d zieła sztu k i, p rzedstaw iające ludzi i in ne stw orzenia.
Glaukon. — O d ziw n ym m ów isz p o d ob ień stw ie i o dziw n ych w ięźniach .
Sokrates. — D o n as p od ob n ych . B o cz y sąd zisz, że oni, w ten sposób skuci, k ied yk olw iek co innego w id zą z siebie i z drugich, jak cienie, które od ognia p adają na p rzeciw ległą ścian ę jaskini.
Glaukon. — J a k żeb y m ogli, skoro zm u szeni są n ieporuszone trzym ać g ło w y przez całe życie?
Sokrates. — W ięc g d y b y on i z sob ą rozm aw iać m ogli, cz y m yślisz, że słu szn ieb y p rzesuw ające się przed n im i cien ie n azw ali tak sam o, jak p rzenoszone p rzed m ioty.
Glaukon. — S łusznie.
Sokrates. — W ięc ci lu dzie w ogóle n ic nie u w ażalib y za rze
czyw istość, jak ow e cien ie w yrob ion ych p rzedm iotów .
P laton : Rzeczpospolita, K sięga V I I . Przekład Stanisława Lisieckiego.
1*
R O Z D Z I A Ł P I E R W S Z Y
GASNĄCE SŁOŃCE
Bardzo niewiele znam y gwiazd o rozm iarach nieznacznie tylko większych od ziemi, przeważnie zaś są one ta k olbrzy
mie, iż setki tysięcy kul ziemskich mogłoby się w każdej z nich swobodnie pomieścić, nie wypełniwszy jej ogromu;
gdzieniegdzie naw et n atrafiam y na gwiazdę-olbrzyma, m ogącą pomieścić m iliony milionów globów. Suma zaś gwiazd we wszechświecie je st niby suma ziarnek piasku na w szystkich w ybrzeżach św iata. Takim to drobiazgiem je st miejsce, które zajm ujem y w przestrzeni, gdy je zestawim y z całkow itą zaw artością wszechświata.
Olbrzymie to mnóstwo gwiazd odbywa bezustanną wę
drówkę po przestw orzach. N iektóre u k ład ają się w grupy, podróżujące razem , ale większość — to sam otni wędrowcy.
A obracają się one we wszechświecie ta k wielkim, iż zbli
żenie się dwu gwiazd do siebie w ydaje się być zdarze
niem w prost nie do pom yślenia. Toteż przeważnie płynie gwiazda w zupełnej sam otności, ja k ok ręt przez pustkę oceanu, jeśli zaś przyjm iem y porównanie gwiazdy do okrętu, to możemy powiedzieć, iż każdy ta k i okręt znaj
duje się o dobrych milion mil od swego najbliższego są
siada. W skutek tego z łatw ością zrozum iem y, ja k rzad
kim wydarzeniem je st jakiekolw iek zetknięcie się dwu gwiazd ze sobą.
Niemniej jednakże jesteśm y przekonani, iż to niesły
chane zdarzenie zaszło kiedyś i jakaś gwiazda, wędrująca ślepo przez przestworza, zbliżyła się bezpośrednio do słońca. Podobnie jak słońce i księżyc pow odują przypływ i odpływ na powierzchni ziemi, ta k i owa gwiazda wywołała je na powierzchni słońca. Były one wszelako zupełnie inne, aniżeli fale, które drobna masa księżyca wywołuje na n a szych oceanach. Przeogromna fala musiała przejść po po
wierzchni słońca, tworząc wreszcie niezmiernie wysoko górę, która rosła coraz to bardziej w m iarę zbliżania się do niej powodu tego zaburzenia. Wreszcie, zanim owa gwiazda poczęła się oddalać, jej siła przyciągająca stała się ta k po
tężną, iż góra uległa rozerwaniu i rozsypała się dookoła w drobne cząsteczki, podobnie ja k grzbiet fali morskiej rozbryzguje dookoła kropelki piany. Od tego czasu owe drobne odłamki k rążą dookoła słońca — są to planety, większe i mniejsze, a jedną z nich je st nasza ziemia.
Zarówno słońce, ja k i inne gwiazdy, które widzimy na niebie, posiadają tem p eraturę niezmiernie wysoką, o wiele za w ysoką na to, aby życie mogło na nich pow stać i roz
winąć się. Równie gorące m usiały być też owe odłamki słońca, n atychm iast po oderwaniu się od niego, stopniowo jednakże stygły one tak , iż obecnie posiadają tylko nie
wiele wewnętrznego ciepła, a ogrzewane są prawie wyłącz
nie przez promieniowanie słoneczne. Z biegiem czasu, nie wiemy kiedy, jak, ani dlaczego, na jednym z ty ch sty gn ą
cych odłamków powstało życie. Rozpoczęło się ono od ustrojów zupełnie prostych, który ch zdolności życiowe ograniczały się do przejawów rozm nażania się i śmierci, ale z tych skrom nych zaczątków w ytrysnął strum ień ży
Gasnące słońce 7
cia. W m iarę postępow ania naprzód, kom plikow ał się on coraz to bardziej, aż wreszcie do tarł do kulm inacyjnego p u n k tu w stworzeniu istot, podlegających różnorodnym wzruszeniom, pełnych aspiracyj, obdarzonych poczuciem estetycznym , a zwłaszcza religijnym , w którym , ja k w skarbcu legły najwznioślejsze ich nadzieje i najszlachet
niejsze dążenia.
Chociaż nie posiadam y żadnych pewnych danych, to jednakże według wszelkiego praw dopodobieństw a przy
puszczać należy, iż właśnie w ta k i sposób powstało życie.
Stojąc na naszym m ikroskopijnym ułam ku ziarnka piasku, staram y się zbadać n a tu rę i przeznaczenie wszech
św iata; pierwszym wrażeniem naszym je st nieomal że przerażenie. W szechśw iat w ydaje się n am przerażającym ze względu na swoje niezmierzone i niewytłum aczone prze
stworza, przerażającym z powodu niepojętych w swej roz
ciągłości okresów czasu, k tóry m i operuje, a przy których historia ludzkości je st tylko mgnieniem oka, przerażają
cym z powodu naszego zupełnego osam otnienia oraz ni
kłości miejsca, jakie zajm ujem y w przestrzeni — jednej milionowej części ziarnka piasku, zgubionego wśród w szyst
kich w ybrzeży świata.
Ale ponad tym w szystkim góruje przerażenie ha wi
dok zupełnej obojętności tego wszechświata wobec życia.
W zruszenia, am bicje i w yczyny wszelkie, sztuka i religia w ydają się być jednako obce jego planom ; moglibyśmy rzec naw et, iż odnosi się on w prost wrogo do życia takiego, ja k nasze. P uste przestw orza są przeważnie ta k chłodne, iż życie zam arzłoby w nich, większość m aterii w przestw o
rzu zaś ta k gorąca, iż pow stanie życia je st tu uniemożli-
wionę. Różnorodne promieniowanie, szkodliwe, bądź n a
w et zabójcze dla życia przenika całą przestrzeń, bom bar
dując stale wszelkie ciała niebieskie.
Do takiego to wszechświata w padliśm y, jeśli nie w prost przez pom yłkę, to jednakże w skutek czegoś, co można by śmiało nazwać przypadkiem . Użycie tego zw rotu nie wy
raża jed nak bynajm niej zdziwienia z powodu tego, że nasza ziemia istnieje. P rzypadki zdarzają się często i należy przypuszczać, iż wszelkie dające się pomyśleć przypadki zdarzą się prędzej czy później, jeśli św iat nasz potrw a do
statecznie długo. Zdaje mi się, iż to H uxley powiedział, że sześć m ałp, uderzających bezmyślnie w klawisze m a
szyny do pisania przez m iliony milionów la t, napisałoby z konieczności wszystkie dzieła znajdujące się w British Muséum. Gdybyśmy, spojrzawszy na o statn ią stronę, n a
pisaną przez jedną z ty ch m ałp, stwierdzili, iż zawiera ona sonet Szekspira, tobyśm y słusznie mogli uważać to zda
rzenie za w yjątkow y w prost przypadek, gdybyśm y n a
tom iast przejrzeli wszystkie m iliony stron, zapisanych przez owe m ałpy w ciągu niezliczonych milionów lat, tobyśm y mogli być niemal pewni, iż znajdziem y wśród nich sonet Szekspira, jako w ynik ślepej gry przypadku.
W edług tychże prawideł miliony milionów gwiazd, w ędru
jących ślepo po przestworzu przez miliony milionów lat, musi z konieczności spotkać się zarówno ze wszelkimi moż
liwymi przypadkam i, jak i utw orzyć pewną ilość systemów planetarnych, jednakże liczba ty ch musi być m inim alną w porów naniu z całkowitą sumą gwiazd na niebie. Ta nie- liczność systemów planetarnych je st niezmiernie ważna, ponieważ, wnosząc z tego, co widzimy, życie takie, jak
Gasnące słońce 9
nasze na ziemi, pow stać mogło jedynie na planetach do niej podobnych. Powstanie tego życia w ym aga odpowied
nich w arunków fizycznych; spośród nich najważniejszym je st tem peratu ra, przy której ciała m ogłyby istnieć w stanie płynnym .
Gwiazdy są wyłączone tu ta j ze względu na zb y t w y
soką tem peratu rę. Możemy je sobie w yobrazić, jako wiel
kie zbiorowiska ogni, rozrzuconych w przestw orzach, a do
starczających ciepła w klimacie, co najwyżej czterech stopni ponad absolutne zero — coś około 268 stopni zimna na skali Celsiusza; te m p eratu ra ta je st jeszcze niższa w roz
ległych strefach, leżących poza Drogą Mleczną.
Poza obrębem ty ch ogni panuje niedający się opisać mróz, sięgający setek stopni, tu ż obok znów żar o tem pera
turze wielu tysięcy stopni, przy której wszystkie ciała stałe topnieją, wszystkie płyny w rą. Życie może się w y
łącznie utrzym ać w ograniczonej strefie um iarkow anej, otaczającej każdy z tych ogni, w ściśle określonym oddale
niu; po jednej stronie tej strefy życie m usiałoby zam ar
znąć — po drugiej ulec spopieleniu. Strefy, w obrębie k tórych życie je st możliwe, stanow ią w sumie m niej, niżeli je d n ą tysiącznom ilionową milionowej części przestrzeni, a naw et w ich obrębie życie musi być n ad er rzadkim w yda
rzeniem; je st to bowiem przypadek ta k osobliwy, aby słońce miało zrzucać z siebie planety, ja k to uczyniło nasze słońce, iż w ątpliw e jest, aby więcej, niżeli jedna gwiazda wśród 100.000 posiadała w prom ieniu swego działania pla
netę, zn ajdującą się właśnie w owej um iarkow anej strefie, posiadającej w arunki sprzyjające życiu.
Z powyższych powodów w ydaje się nam mało praw -
dopodobnym , aby wszechświat został stw orzony, celem stanowienia podłoża, na którym by mogło pow stać życie, gdyby ta k bowiem było, to by należało się spodziewać lepszej proporcji między ogromem m echanizm u a sum ą wyników. Toteż na pierwszy rzu t oka życie zdaje się być zupełnie nic nie znaczącym, ubocznym produktem , my zaś, stworzenia żyjące, jesteśm y pozornie zupełnie w yłą
czeni z głównego planu natu ry .
Nie wiemy nic o tym , czy odpowiednie w arunki fizyczne są w ystarczające same przez się dla wytw orzenia życia.
Jedna szkoła uczonych twierdzi, iż było to zjawiskiem n a turalnym , niemal nieuniknionym , aby w m iarę ja k ziemia stopniowo ostygała, życie miało pojawić się na niej, inna znów szkoła jest zdania, iż zarówno jak przypadek był po
wodem pow stania ziemi ta k i przypadek był konieczny dla wywołania życia. M aterialnym i składnikam i żyjącego ciała są zwykłe atom y chemiczne: węgiel, ta k i sam, ja k w sadzach, wodór i tlen, te same co w wodzie, oraz azot, stanow iący również główny składnik pow ietrza itd . Wszelki atom , potrzebny do życia, musiał istnieć na nowopowstałej ziemi; być może, iż z czasem ułożyły się one w sposób, tw orzący układ komórki żywej. G dyby rozporządzały dostateczną ilością czasu, uczyniłyby to z całą pewnością, podobnie, jak owe m ałpy przy dostatecznej ilości czasu napisałyby sonet Szekspira. Ale czy stanow iłyby one wówczas komórkę żywą? Innym i słowy, azali kom órka żywa jest tylko grupą zwykłych atomów, zestawionych ze sobą w niezwykły sposób, czy też je st ona czymś wię
cej? Czy są to tylko wyłącznie atom y, czy też atom y plus życie? Lub też (aby wyrazić się jeszcze inaczej), czy do-
Gasnące słońce 11
statecznie w praw ny chemik mógłby z niezbędnych a to mów stw orzyć życie, ta k jak dziecko buduje sobie m aszynę z części meccano, a potem „puścić je w ru c h “. Nie m am y na to odpowiedzi, lecz gdy przyjdzie ona kiedyś, stać się nam może wskazówką, że i na innych św iatach istnieje życie podobne do naszego, a przez to musi wywrzeć po
tężny wpływ na sposób w jaki tłum aczym y sobie cel i zna
czenie życia. Zapewne wywoła jeszcze większą rewolucję myślową, aniżeli astronom ia Galileusza lub biologia D ar
wina.
W iadomo nam , iż w m aterii żywej, składającej się ze zw ykłych atomów, przew ażają atom y, posiadające szcze
gólną skłonność do układania się w olbrzymie grona, czyli
„cząsteczki“.
Większość atom ów nie posiada tej właściwości. Np.
atom y wodoru i tlenu mogą się połączyć, tw orząc czą
steczki wodoru (H2 lub H3), tlenu lub ozonu (Oa lub 0 3), wody (H20), lub dw utlenku wodoru (H2 0 2), lecz żaden z ty ch związków nie zawiera więcej, niż cztery atom y.
Dodanie azotu niewiele zmienia stan rzeczy; połączenia wodoru, tlenu i azotu zaw ierają stosunkowo m ałą liczbę atomów, n ato m iast dodanie węgla całkowicie zmienia ów obraz: atom y wodoru, tlenu, azotu i węgla, łącząc się, tw orzą cząsteczki, zawierające tysiące, a naw et setki tysięcy atomów. Z takich to przeważnie cząsteczek skła
d ają się ciała żyjące.
Jeszcze sto ła t tem u powszechnie przypuszczano, iż jak aś „siła żyw otna“ była potrzebna dla wytworzenia ty ch lub innych substancyj, wchodzących w skład żywego ciała. Wówczas to, W ohler w ytw orzył w swej pracowni
mocznik (CO(NH2)2), p ro d u k t typowo zwierzęcy, za po
m ocą zwykłego procesu syntezy chemicznej; po moczniku przyszła kolej na inne składniki żywego u stroju, obec
nie zaś wszystkie zjawiska, przypisyw ane dawniej dzia
łaniu „siły żyw otnej“, są, jedno po drugim , tłu m a
czone za pomocą zwykłych procesów fizycznych i che
micznych.
Aczkolwiek zagadnienie je st jeszcze bardzo dalekie od rozwiązania, w ydaje się coraz to bardziej praw dopodobne, iż to, co cechuje ciała żyjące, nie je st bynajm niej żadną
„siłą żyw otną“, ale po prostu pierw iastkiem węgla w po
łączeniu z coraz to innym i atom am i, z którym i tw orzy cząsteczki niezwykłej wielkości.
Jeśli ta k je st istotnie, znaczyłoby to, iż życie powstało na świecie dzięki pew nym w yjątkow ym właściwościom atom u węgla. Być może, iż węgiel posiada szczególne zna
czenie chemiczne, ponieważ stanow i przejście od m etali do metaloidów, nato m iast w fizycznej budowie węgla nie w ykryto dotychczas nic takiego, co by mogło w ytłum a
czyć szczególną jego zdolność łączenia ze sobą innych atomów.
A tom węgla składa się z sześciu elektronów, obraca
jących się dookoła właściwego centralnego ją d ra , niby sześć planet, obracających się dookoła słońca. Różni się on od swych dwóch najbliższych sąsiadów na tablicy pier
wiastków chemicznych, atomów boru i azotu, tylko tym , iż posiada o jeden elektron więcej, niż pierwszy i o jeden mniej, niż drugi, wszelako drobna ta różnica ponosi całko
w itą odpowiedzialność za różnicę m iędzy życiem, a b ra
kiem życia. Nie ulega wątpliwości, iż przyczyna ty ch za-
Gasnące słońce 13
dziwiających właściwości sześcioelektronowego atom u leży gdzieś u ta jo n a w najgłębszych praw ach n a tu ry , ale fizyka m atem atyczna nie zdołała jej jeszcze przeniknąć.
Inne podobne w ypadki znane są w chemii. Zjawisko trwałego m agnetyzm u w ystępuje w najw yższym stopniu w żelazie, w m niejszym stopniu natom iast w jego sąsiadach, niklu i kobalcie; ato m y ty ch pierw iastków posiadają od
powiednio po 26, 27 i 28 elektronów. Właściwości m agne
tyczne innych atom ów w porów naniu z nim i prawie że nie zasługują n a w zm iankę; jednakowoż, aczkolwiek fizyka m atem atyczna nie w ytłum aczyła nam jeszcze, w jaki sposób się to dzieje, — m agnetyzm niewątpliwie zależy od swoistych własności tych właśnie atomów, posiadają
cych po 26, 27 i 28 elektronów, a zwłaszcza od pierwszego z nich. Promieniotwórczość, ograniczona, z nielicznymi w yjątkam i, do atom ów posiadających od 83 do 92 elektro
nów, stanow i trzeci przykład tego rodzaju. Z tego widzimy, iż chemia potrafi jedynie zaliczyć życie do tej samej k a te gorii, co m agnetyzm i promieniotwórczość. W szechświat je st ta k stworzony, iż podlega on ściśle określonym p ra
wom; w skutek tych praw atom y, posiadające pew ną okre
śloną liczbę elektronów, mianowicie: 6, 26 do 28 i 83 do 92, posiadają pewne szczególne właściwości, objaw iające się odpowiednio w zjawiskach życia, m agnetyzm u i prom ienio
twórczości. W szechwładny Stwórca, nie podlegający żad
nym ograniczeniom, nie mógł być skrępow any praw am i, rządzącym i obecnym wszechświatem ; mógł On zbudować ów wszechświat w edług niezliczonej ilości innych praw , gdyby zaś został w ybrany inny zespół praw , to by inne atom y posiadały inne swoiste własności, z ty ch praw w ypły-
wające. Nie możemy oczywiście wyobrazić sobie, ja k b y się to przedstaw iało, a priori w ydaje się nam jednakże ra
czej nieprawdopodobne, aby promieniotwórczość, m agne
tyzm lub życie miały figurować między nim i. Chemia w yraża przypuszczenie, iż życie zarówno ja k prom ienio
twórczość lub m agnetyzm je st po prostu tylko przy pad
kowym wynikiem szczególnego zespołu praw , rządzących wszechświatem.
N iektórzy mogliby czynić zarzuty pojęciu „przypad
kow y“. A może właśnie Stwórca wszechświata w ybrał ten szczególny zespół praw dlatego, iż prowadził on do zja
wienia się życia? A jeśli to właśnie był Jego sposób stw o
rzenia życia? Dopóki ktoś w yobraża sobie Stwórcę, jako w yolbrzymioną istotę ludzką, ożywioną uczuciam i i dą
żeniami, podobnym i do naszych, zarzuty powyższe n i
czym odparte być nie mogą; co najwyżej można by uczy
nić uwagę, że z chwilą gdy podobne pojęcie o Stw órcy zo
stało przyjęte za pewnik, to nie pozostaje już miejsca na żadne argum enty.
Jeśli jednak uwolnimy myśl naszą od^wszelkich śladów antropom orfizm u, nie m am y najmniejszego powodu do przypuszczania, iż obecny zespół praw został specjalnie w ybrany, w celu wywołania życia; z jednakow ym powo
dzeniem twierdzić by można, iż zostały one w ybrane dla stworzenia m agnetyzm u, lub promieniotwórczości; m ia
łoby to naw et więcej cech praw dopodobieństw a, jako że fizyka odgrywa przypuszczalnie o wiele większą rolę we wszechświecie, aniżeli biologia. Gdy spojrzym y z czysto m aterialnego punk tu widzenia na zupełną znikomość zna
czenia życia, to mimo woli musim y odrzucić przypuszczenie,
Gasnące słońce 15
aby to życie miało stanowić szczególne dążenie Wielkiego Budowniczego wszechświata.
Proste porównanie może nam oświetli jaśniej położe
nie: oto jakiś pozbawiony w yobraźni m arynarz, k tó ry przez całe życie przyzwyczaił się do wiązania węzłów, mógłby sądzić, iż nie podobna bez nich przepłynąć przez ocean. Możność zawiązywania węzłów je st ograniczona do przestrzeni trójw ym iarow ej, żadnego węzła nie można zawiązać w przestrzeni o 1, 2, 4, 5 lub innej liczbie w ym ia
rów. Otóż z tego to faktu mógłby nasz pozbaw iony wyo
braźni m arynarz łacno wywnioskować, iż dobroczynny Stwórca m usiał mieć m arynarzy pod swą szczególniejszą opieką, co Go skłoniło do stworzenia przestrzeni trójw y
miarowej, celem umożliwienia wiązania węzłów i przepły
w ania przez ocean na stw orzonym przezeń wszechświecie;
innym i słowy, przestrzeń trójw ym iarow a istnieje po to, by mogli istnieć m arynarze.
Przykład te n i argum ent przytoczony powyżej stoją mniej więcej na tej samej płaszczyźnie, gdyż całość życia i wiązanie węzłów dadzą się porównać ze sobą, oba jako znikome ułam ki całkowitej działalności m aterialnego wszechświata.
Oto wszystko, co, zgodnie z dotychczasow ym dorob
kiem nauki, dotyczy przedziwnego sposobu, w jaki zosta
liśmy stworzeni; lecz przerażenie nasze wzmaga się jeszcze gdy przejdziem y od rozpatryw ania naszego pochodzenia do zbadania celu istnienia oraz przeznaczeń, które los gotuje naszem u rodzajowi.
Znane nam przejaw y życia mogą istnieć wyłącznie przy odpowiednich w arunkach ciepła i światła, m y zaś
istniejem y jedynie dzięki tem u, iż otrzym ujem y ściśle po
trzebną ilość promieni słonecznych; w razie zakłócenia równowagi w jakimkolwiek kierunku, czy to zm niejszenia, czy to wzmożenia tego promieniowania, życie m usiałoby zniknąć z powierzchni ziemi. Sedno zaś spraw y leży w tym , iż owo zakłócenie równowagi może niezmiernie łatwo n a stąpić.
Pierw otny człowiek, zam ieszkujący strefę um iarko
waną, musiał zapewne z przerażeniem śledzić postępy okresu lodowego, ogarniającego jego domostwo. Lodowce zstępowały z każdym rokiem niżej w dolinę, z każdym rokiem słońce zdawało się tracić coraz bardziej zdolność udzielania swego życiodajnego ciepła; zarówno jem u, ja k i nam wszechświat m usiał się zapewne w ydaw ać wrogim dla życia.
A my, ludzie doby obecnej, żyjący w w ąziutkiej strefie um iarkowanej, otaczającej słońce, gdy zapuścim y wzrok w daleką przyszłość, to widzimy, że i nam również zagraża innego rodzaju okres lodowy. Bo zarówno ja k tragedią T antala, pogrążonego w jeziorze ta k głęboko, iż m om ent tylko dzielił go od utonięcia, było um ierać z pragnienia, ta k je st tragedią rodzaju naszego, iż zagraża mu praw do
podobnie śmierć z zimna, gdy tym czasem większa część substancji wszechświata pozostaje nadal za gorącą na to, aby życie mogło w niej powstać. Słońce, nie m ając skąd czerpać z zewnątrz zapasów ciepła, m usi z konieczności wydzielać coraz mniej swego życiodajnego prom ieniow a
nia, a w skutek tego owa um iarkow ana strefa, w której jedynie życie ostać się może, musi zaniknąć.
A by móc pozostać odpowiednim podłożem dla życia,
Gasnące słońce 17
ziemia m usiałaby się zbliżać coraz to bardziej do gasną
cego słońca, tym czasem nau ka mówi nam , iż nie tylko że się ta k nie dzieje, ale przeciwnie, nieubłagane praw a dy
nam iki odpychają ziemię wciąż dalej od słońca, w krainę mrozów i ciemności.
0 ile możemy przewidzieć, nie ustan ą one w swym działaniu, aż wreszcie życie w ym arznie na ziemi, jeśli mu przedtem nie zgotują wcześniejszej i szybszej śmierci jakieś nowe kolizje lub kataklizm y niebieskie. Takie pro
gnostyki śmierci nie dotyczą wyłącznie tylko naszej ziemi;
i inne słońca muszą zamrzeć ja k nasze, a wszelkie postacie życia, mogące istnieć na innych planetach, spotka nie
chybnie ten sam sm u tn y koniec.
W nioski astronom ii potw ierdza fizyka, gdyż, nieza
leżnie od wszelkich rozważań astronom icznych, ogólne prawo fizyczne, znane pod nazw ą drugiego praw a term o
dynam iki, przepow iada, iż może nastąpić jeden tylko ko
niec wszechświata, a mianowicie „zgon ciepła“, przy k tó rym zaszłoby równom ierne rozłożenie całkowitej energii we wszechświecie oraz wyrównanie te m p eratu ry zaw artej w nim m aterii; tem p eratu ra ta byłaby ta k niska, iż unie
możliwiłaby życie. Lecz cóż ostatecznie znaczy droga, któ rą dojdziem y do tego ostatecznego końca; wszak wszystkie drogi prow adzą do Rzym u, a kresem wędrówki naszej może być tylko śmierć ogólna.
Azaliż takie tylko m ają być w artości i znaczenie życia?
Wpaść niemal że przez pom yłkę do świata, k tó ry najoczy- wiściej dlań nie był przeznaczony i któ ry , z pozorów są
dząc, je st m u albo zupełnie obojętny, albo w prost wrogi?
Trw ać na drobniutkim ułam ku ziarnka piasku w oczeki-
Nowy świat fizyki
waniu śmierci lodowej? Odgrywać króciutkie role na m a
lutkiej scence w ty m przeświadczeniu, iż wszystkie aspi
racje nasze są skazane na ostateczną zagładę, że wszystko, czegośmy dokonali, musi zaginąć wraz z nam i, pozosta
wiając wszechświat takim , jakim byłby również, gdybyśm y nigdy na nim nie istnieli?
Astronomia podsuwa nam te zapytania, ale — moim zdaniem — należałoby po odpowiedź zwrócić się do fizyki.
Astronomia może wprawdzie powiedzieć nam cośkolwiek o obecnym układzie wszechświata, o ogromie i pustce przestworzy i o znikomości naszej roli, a naw et o zm ia
nach, spowodowanych biegiem czasu; wszelako należy w niknąć głęboko w zasadniczą istotę rzeczy, zanim zdo
łam y otrzym ać odpowiedź; a tu się kończy dziedzina astro
nomii i widzimy, że poszukiwania nasze prow adzą nas do głębi tajników nowoczesnej fizyki.
R O Z D Z I A Ł D R U G I
NOW Y ŚW IAT F IZ Y K I W SPÓ ŁC ZESN EJ
Człowiekowi pierw otnem u n a tu ra musiała w ydaw ać się dziwnie zawiłą i niezrozum iałą. N ajprostsze zjawiska po
w tarzały się niezmiennie jednakow o: niepodtrzym ane ciało:
musiało spaść, kam ień, rzucony do wody, szedł na dno, nato m iast kaw ałek drzewa utrzym yw ał się na powierzchni, inne zaś, bardziej złożone zjawiska, nie podlegały tej jedno- stajności: np. piorun trafiał jedno drzewo w lesie, gdy ty m czasem drugie wychodziło bez uszczerbku, pomimo jed n a
kowego w zrostu i rozmiarów; w jednym miesiącu nów po
wodował pogodę, w drugim miesiącu — niepogodę.
Postaw iony w obliczu przyrody, k tó ra, sądząc z po
zorów, zdawała się być równie kapryśną, ja k i on sam, człowiek w yobraził ją sobie na obraz i podobieństwo swoje;
począł on przypisyw ać błędny pozornie i nieskoordyno
w any porządek wszechświata w ybrykom i nam iętnościom bogów, lub dobroczynnych, bądź złośliwych duchów. Do
piero po wielu badaniach wyłoniła się wielka zasada przy- czynowości, a z czasem odkryto, iż panuje ona n ad całą m artw ą przyrodą. Stwierdzono, iż przyczyna, odosobniona w swym działaniu, wywoływała niechybnie zawsze te n sam skutek. Cokolwiek się zdarzyło, nie zależało bynajm niej od zachcianek isto t nadprzyrodzonych, lecz wypływało po prostu, skutkiem nieugiętych praw , z poprzedniego
2*t
stan u rzeczy, ten stan rzeczy znów m usiał niechybnie być wywołany przez jakiś stan poprzedni i ta k dalej wstecz aż do nieskończoności, tak , iż cały bieg w ypadków był z góry określony przez stan, w jakim się św iat znajdował w pierwszej chwili swego istnienia. Z chwilą ustalenia tego stan u n atu ra mogła kroczyć jedynie w y tk n iętą z góry drogą do przeznaczonego celu; innym i słowy, a k t stw o
rzenia nie tylko powołał wszechświat do życia, ale i zary
sował w dodatku całą jego przyszłą historię. Człowiek nie przestaw ał wprawdzie wierzyć w swą zdolność wpływania na bieg w ypadków ak tam i własnej woli, lecz tu kierował nim in sty n k t raczej, niż logika, nauka lub doświadczenie.
Od tej pory wszelkie w ypadki, przypisyw ane dawniej po
czynaniom isto t nadprzyrodzonych, zostały złożone na karb praw a przyczynowości. O stateczne uznanie tego p ra wa za kierowniczą zasadę n a tu ry było trium fem X V II wieku, wielkiego wieku Galileusza i New tona. Stwierdzono, iż zjawiska niebieskie stanow iły w ynik ogólnych praw optyki, że kom ety, uważane dotychczas za zw iastunki upadku m ocarstw lub śmierci królów, poruszały się po prostu według wzorów ogólnego praw a ciążenia; a N ewton w yrażał życzenie: „oby pozostałe zjawiska przyrody mogły być wyprowadzone z niezm iennych zasad za pomocą po
dobnego sposobu rozum ow ania“.
Z ty ch pojęć wywiązało się dążenie do w yobrażania sobie całego świata m aterialnego w postaci m aszyny.
K ierunek ten wzmacniał się stale, aż wreszcie dosięgną!
najwyższego pun k tu w drugiej połowie X IX wieku, kiedy to Helm holtz oświadczył, iż ostatecznym dążeniem wszel
kich nau k przyrodniczych powinna być przem iana ich
Nowy św iat fizyki współczesnej 21
w m echanikę, a Lord Kelvin wyznawał, iż nie potrafi zro
zumieć czegokolwiek, co by się nie dało w yrazić przy po
mocy modelu mechanicznego. Był on przecież, wysokiej m iary inżynierem , ja k wielu zresztą wielkich uczonych X IX wieku, tego wieku naukowców-inżynierów, których najw yższą am bicją było móc zbudow ać m echaniczny mo
del przyrody. W aterston, Maxwell i inni potrafili w y tłu m aczyć z wielkim powodzeniem właściwości gazu, biorąc za wzór właściwości m aszyny, a m aszyna ta polegała na wielkiej ilości m alutkich, okrągłych, gładkich kuleczek, tw ardszych od najtw ardszej stali, pędzących tu i tam , jak grad kul po polu bitw y. Ciśnienie gazu np. było spowodo
wane naporem szybko pędzących kulek i miało być czymś w rodzaju nacisku, wywieranego przez grad, spadający na dach nam iotu; przy przewodzeniu dźwięku przez gaz kulki owe grały rolę przenośników. Podobne próby, podjęte celem w yjaśnienia własności płynów i ciał stałych, jako własności m aszyn, osiągnęły mniejsze powodzenie, z zu
pełnym zaś niepowodzeniem spotkały się p ró b y w ytłum a
czenia w ten sposób zjawisk światła i ciążenia.
Jednakże te n b rak powodzenia nie zdołał naruszyć przekonania, iż św iat musi się dać ostatecznie w ytłum aczyć w sposób czysto m echanistyczny; zdawało się jedynie, iż potrzeba tylko jeszcze większych wysiłków, a całość przy
rody m artw ej objawi się nam jako nienagannie działająca m aszyna.
W szystko to musiało oczywiście wywrzeć znaczny wpływ na tłum aczenie sobie znaczenia życia ludzkiego.
Każde rozszerzenie praw a przyczynowości, każde zwy
cięstwo m echanistycznej in terp retacji przyrody, u tru d
niały coraz to bardziej wiarę w wolność woli, bo, jeśli cała przyroda podlegała praw u przyczynowości, dlaczegóżby życie miało stanowić w yjątek? Z pojęć ty ch wzięły swój początek mechanistyczne układy filozoficzne X V II i X V III stulecia, oraz idealistyczne teorie, które, jako n atu raln a reakcja, nastąpiły po nich. N auka skłaniała się do mecha- nistycznego poglądu, pojm ującego cały św iat m aterialny, jako olbrzym ią maszynę.
W prost przeciwnie, kierunek idealistyczny wysuwał koncepcję, iż świat je st tw orem myśli, składającym się wyłącznie z myśli.
Aż do początków X IX wieku wiedza nie sprzeciwiała się mniemaniu, iż życie może być uważane za coś zupełnie odrębnego od n a tu ry m artw ej. Wówczas to odkryto, iż żywe kom órki składają się ściśle z ty ch sam ych atomów, .co i m ateria m artw a, co prowadziło do wniosku, iż są one zapewne rządzone tym i sam ym i praw am i n atu raln y m i;
nasuwało się pytanie, dlaczego atom y, wchodzące w skład naszych ciał i mózgów, m iałyby nie być podległe prawom przyczynowości. Poczęto nie tylko wnioskować, lecz w prost bezwzględnie twierdzić, iż życie musi się wreszcie okazać czysto m echanicznym w swej naturze. Twierdzono, iż um ysły takiego np. Bacha, N ewtona lub Michała Anioła różniły się tylko w stopniu złożoności od prasy d ru k ar
skiej, gwizdka lub ta rta k a ; funkcją ich było wyłącznie ścisłe reagowanie na bodźce zewnętrzne.
Ponieważ podobne wierzenia nie pozostaw iały żadnego pola działaniom wyboru lub wolnej woli, usuwały one ty m sam ym wszelkie podstaw y etyki; św. Paw eł nie stał się do
browolnie innym od Szawła, stał się po prostu innym sam ą
N owy św iat fizyki współczesnej 23
siłą rzeczy, pod wpływem odmiennego zespołu bodźców zew nętrznych. Dawni uczeni byli w stanie dokonywać swych badań jedynie na cząstkach m aterii, k tó ry ch roz
m iary zezwalałyby na zbadanie ich bez pom ocy środków, rozszerzających zasięg naszych zmysłów; najdrobniejsza cząstka, stanow iąca przedm iot ich badań, zawierała m i
liony milionów cząsteczek. Niewątpliwe jest, iż ta k a cząstka ulegała praw om m echaniki; nie przesądzało to jednak 0 ty m , aby pojedyncze, zaw arte w niej cząsteczki, miały zachowywać się w sposób identyczny. Czyż nie wiemy, jaka różnica zachodzi pom iędzy zachowaniem się tłum u, a po
jedynczych jednostek, które się n ań składają. — Aż do
piero pod koniec X IX -go wieku pow stała możliwość zbadania zachowania się pojedynczych cząsteczek, atom ów 1 elektronów.
K alejdoskopowe w prost przestawienie pojęć naukow ych nastąpiło jednocześnie ze zm ianą stulecia. W iek X IX do
starczył nauce czasu dla przekonania się, iż niektóre zja
wiska, zwłaszcza promieniowanie i ciążenie, w ychodzą zwycięsko ze wszelkich prób tłum aczenia ich w sposób m echanistyczny. Gdy teoretycy nie przestaw ali rozpra
wiać o możliwości zbudow ania m aszyny, mogącej oddać wzruszenia Bacha, myśli N ew tona lub natchnienia Mi
chała Anioła — przeciętny badacz dochodził szybko do przekonania, iż niepodobieństw em je st zbudow ać m aszynę, mogącą naśladow ać światło świecy lub spadek jab łk a.
W ostatnich miesiącach ubiegłego stulecia prof. Max Planck w ysunął pew ną próbę w ytłum aczenia pew nych zja
wisk promieniowania, które do tego czasu w ym ykały się wszelkim interpretacjom .
W ytłum aczenie to było nie tylko niem echanistyczne w swojej istocie, lecz zdawało się w prost niemożliwym po
łączyć je z jakim kolwiek m echanistycznym sposobem m y
ślenia, toteż głównie z tego powodu zaatakow ano je, skry
tykow ano i naw et ośmieszono. Jednakże zostało ono ostatecznie uwieńczone ogrom nym powodzeniem i rozwi
nęło się w nowoczesną „teorię kw an tów “, k tó ra stanowi jedną z wielkich panujących zasad obecnej fizyki. Jednocze
śnie— aczkolwiek naonczas niewidocznie— zaznaczyła ona kres mechanistycznego wieku nauki oraz zaczątek nowej ery.
Pierw otna teoria Plancka zaledwie nastręczała przy
puszczenie, iż przyroda postępuje m ałym i skokam i i w a
haniam i, podobnie do wskazówek zegara. W szelako zegar, aczkolwiek nie postępuje stale naprzód, je st ostatecznie n a tu ry czysto mechanicznej i bezwzględnie podległy praw u przyczynowości. Dopiero jed n ak w roku 1917 dowiódł Einstein, iż teoria, założona przez Plancka, pociąga za sobą konsekwencje, o wiele bardziej w ywrotowe, niżeli zwykły brak ciągłości. Okazało się, iż teoria ta po prostu strąciła prawo przyczynowości z zajmowanego przezeń dotychczas stanow iska, kierującego biegiem świata przy
rodniczego. Dawna nau ka dufnie obwieszczała, iż n a tu ra może iść jednym tylko szlakiem, w ytkniętym od początku wieków aż do ich końca, przez nieprzerw any łańcuch przy
czyn i skutków : po stanie A następow ał nieunikniony, stan B. Nowa zaś nauka potrafiła nam , ja k dotychczas jedynie powiedzieć, iż po stanie A może n astąp ić stan B, ale również dobrze i stan C, D lub niezliczona ilość innych stanów . Może ona w prawdzie powiedzieć, iż bardziej praw dopodobne jest, iż n astąp i sta n B, niż C, C niż D,
N ow y świat fizyki współczesnej 25
może nam naw et określić względne praw dopodobieństw o stanów B, C i D, ale właśnie dlatego, iż operuje ona k ate
goriami praw dopodobieństw a, nie potrafi przepowiedzieć z całą pewnością, jak i stan n astąpi po drugim . Sprawa ta leży w rękach bogów jakim i by oni nie byli.
K o nk retny przykład w ytłum aczy to jeszcze jaśniej.
Znane nam jest, iż atom y radu oraz innych prom ienio
tw órczych substancyj rozpadają się po prostu z biegiem czasu na atom y ołowiu i helu, ta k , iż m asa radu zmniejsza się stale, ustępując miejsca masie ołowiu i helu. Prawo, w yrażające stopień szybkości tego zanikania, je st nad wyraz godne uwagi: ilość radu zmniejsza się dokładnie w te n sam sposób, w jaki zm niejszałaby się ludność, nie zasilana nowymi narodzinam i, a w której stopień śm iertel
ności byłby jednakow y dla w szystkich, niezależnie od wieku osobnika, lub, mówiąc inaczej, zm niejszałby się on w tak i sam sposób, ja k liczba żołnierzy w oddziele, w y
staw ionym na ślepy ogień karabinow y. Z tego widzimy, że dla każdego z osobna atom u radu wiek nie m a żadnego znaczenia: nie um iera on dlatego, iż przeżył już swoje, lecz raczej dlatego, iż w jakiś tajem niczy sposób przezna
czenie puka do w rót jego istnienia.
Chcąc sobie uprzytom nić to w sposób ko nk retn y, przy
puśćm y, iż pokój nasz zawiera 2000 atom ów radu . N auka nie zdoła orzec, ja k wiele po roku pozostanie przy życiu, może nam tylko powiedzieć, jakie względne szanse prze
m aw iają n a korzyść liczby 2000, 1999, 1998 itd. F ak ty cz
nie najpraw dopodobniejsze jest, iż ową liczbą będzie 1999.
Szanse rozpadnięcia się w ciągu następnego roku przem a
wiają za jednym i tylko jednym z 2000 atomów.
Nie wiemy, dlaczego ten jeden właśnie atom zostaje w ybrany spośród 2000: moglibyśmy skłaniać się do wnio
sku, iż będzie w ybrany ten atom , k tó ry je st najczęściej przerzucany z miejsca na miejsce, lub ten, k t ó r y s ię z n a j d u j e p o d w p ły w e m w ię k s z e g o c i e p ła , lub cośkolwiek w tym rodzaju, wszelako ta k być nie może, bo gdyby uderzenia lub ciepło były w stanie spowodować rozpad jednego atom u, mogłyby one równie dobrze uczy
nić to samo z pozostałym i 1999, moglibyśmy zatem do
konać przyśpieszenia rozpadania się radu za pomocą ści
skania lub ogrzewania go. K ażdy fizyk uważa to za nie
możliwe; przypuszcza on raczej, iż rok rocznie przezna
czenie puka do drzwi jednego atom u rad u spomiędzy 2000, zm uszając go do rozpadnięcia się; je st to ta k zwana hipo
teza „samorzutnego rozpadu“, w ysunięta przez R u th er
forda i Soddyego w 1903 r.
Oczywiście, historia może się pow tarzać i może znów kiedyś, w świetle głębszej wiedzy odkryjem y, iż ta pozorna kapryśność n a tu ry w yłania się z nieugiętego praw a przy
czyny i skutku. Gdy w życiu codziennym mówimy k a
tegoriam i praw dopodobieństw a, to dowodzimy ty m po prostu niedokładnej znajomości rzeczy. Możemy mówić, iż w ydaje się nam praw dopodobnym , że ju tro będzie padał deszcz, gdy tym czasem doświadczony meteorolog, widząc głęboką depresję, idącą od A tlanty k u ku wschodowi, może z całą pewnością powiedzieć, że ta k będzie istotnie. Mo
żemy mówić o szansach konia, gdy tym czasem jego właści
ciel wie z całą pewnością, iż złamał on nogę. W ten sam sposób, być może, iż ucieczka nowoczesnej fizyki w dzie
dzinę praw dopodobieństw a je st tylko szatą, pokryw ającą
Nowy św iat fizyki współczesnej 27
całkowitą jej nieznajom ość prawdziwego m echanizm u na
tu ry . Możemy obrazowo w ystaw ić sobie, ja k się to przed
stawia.
W początkach bieżącego stulecia Mc Lennan, R u
therford i inni odkryli w atm osferze ziemskiej nowy ro
dzaj prom ieniowania, odznaczający się niezmiernie wy
soką zdolnością przenikania ciał stałych. Zwykłe światło przenika tylko na ułam ek cala przez nieprzezroczystą sub
stancję. Możemy zasłonić nasze tw arze od promieni sło
necznych kaw ałkiem papieru lub jeszcze cieńszą zasłoną z m etalu, promienie Roentgena nato m iast posiadają o wiele wyższą przenikliwość; możemy przepuścić je przez nasze ręce lub naw et przez całe ciało i dzięki tem u chirurg może sfotografować nasze kości, ale m etal grubości m onety zatrzym uje je w zupełności. N atom iast promienie w ykryte przez Mc Lennana i R utherforda mogły przeniknąć przez wiele m etrów ołowiu lub innego ciężkiego m etalu.
W iemy obecnie, iż wielka część tych promieni, zwa
nych powszechnie prom ieniam i kosmicznymi, bierze swój początek w zewnętrznej przestrzeni; sp adają one na ziemię w wielkich ilościach, a ich potęga destrukcyjna je st ogro
m na; w ciągu jednej sekundy niszczą one około dwudziestu atom ów w każdym sześciennym calu naszej atm osfery oraz miliony atom ów w naszym ciele. W ysunięto przypuszcze
nie, iż owe prom ienie, p adając na plazm ę zarodkową, m ogłyby wywołać owe spazm atyczne zm iany biologiczne, których wym aga nowoczesna teoria rozwoju; k to wie, czy to nie promienie kosmiczne zam ieniły swego czasu m ałpy w ludzi.
W tenże sam sposób wnioskowano w swoim czasie, iż
działanie prom ieni kosmicznych na atom y promienio
twórcze powoduje ich rozpad.
Oto promienie te padały, ja k przeznaczenie, rażąc to ten, to ta m ten atom , w skutek czego ato m y padały, ja k żoł
nierze, w ystaw ieni na ślepy ogień, a prawo, rządzące sto p
niem ich zanikania, zdawało się być ty m sam ym w ytłu
maczone. H ipoteza ta została obalona, gdy zniesiono m a
terię prom ieniotwórczą do głębin kopalni węgla; zupełnie oddzielona w ten sposób od prom ieni kosmicznych rozpa
dała się ona w dalszym ciągu w ty m sam ym stopniu, co i poprzednio. Pomimo upadku tej hipotezy istnieje nie
zawodnie jeszcze wielu fizyków, m niem ających, iż da się odkryć inny czynnik fizyczny, odgryw ający rolę przezna
czenia w procesie rozpadu m aterii prom ieniotw órczej;
stopień śmiertelności atom ów byłby wówczas oczywiście proporcjonalny do siły tego czynnika. Inne podobne zja
wiska przedstaw iają o wiele większe trudności; znajduje się m iędzy nimi powszechnie znane zjawisko emisji świa
tła przez zwykłą żarówkę elektryczną. Isto ta rzeczy po
lega na ty m , że rozżarzony d ru t otrzym uje energię z dyna- m om aszyny i wyładowuje ją w postaci prom ieniow ania;
w ew nątrz samego d ru tu elektrony milionów atom ów wi
ru ją w swych orbitach, przeskakując z jednej do drugiej w sposób nagły i niepodlegający żadnej ciągłości, wydzie
lając, to znów absorbując promieniowanie w ciągu tego procesu. W 1917 r. Einstein zbadał to, co moglibyśmy nazw ać sta ty sty k ą tych skoków; niektóre z nich są oczy
wiście wywołane sam ym promieniowaniem oraz ciepłem d ru tu , lecz nie są one na tyle liczne, aby mogły stanowić całkowitą przyczynę prom ieniowania, wydzielanego przez
N ow y św iat fizyki współczesnej 29
drut. E instein w ykrył, iż m uszą zachodzić inne jeszcze skoki, w ystępujące spontanicznie podobnie ja k rozpad atom u rad u ; krótko mówiąc, zdaw ałoby się, iż w ty m wy
padku należy powołać się na przeznaczenie.
G dyby jakiś zwykły czynnik fizyczny odgrywał w tym w ypadku rolę przeznaczenia, siła jego pow innaby wpływać na intensyw ność emisji promieniowania d ru tu , tym czasem , 0 ile wiemy, natężenie prom ieniow ania zależy widocznie od znanych nam stałych n atu ry , identycznych na ziemi 1 w najbardziej oddalonych gwiazdach, nie pozostaw iając miejsca dla interw encji zew nętrznych czynników.
Moglibyśmy zobrazować n atu rę tych spontanicznych rozpadów i skoków przez porównanie atom u z p artią czterech graczy, godzących się z góry na przerw anie gry z chwilą, gdy po rozdaniu k a rt okaże się, iż każdy z grają
cych m a w ręku całkow ity kom plet jednego koloru; masę zaś substancji promieniotwórczej można by przyrów nać do pokoju, w k tó ry m b y się rozgrywały miliony takich p arty j. Okaże się w tedy, iż liczba p arty j będzie się zm niej
szała dokładnie według praw a rozpadu prom ieniotw ór
czego, jednakże pod w arunkiem , a b y k a r t y p r z e d k a ż d y m r o z d a n i e m z o s t a ł y g r u n t o w n i e p r z e t a s o w a n e . Przy dokładnym tasow aniu k a rt przebieg czasu i przeszłość nie będą m iały żadnego znaczenia dla graczy, jako że po każdorazow ym przetasow aniu sytu acja je st stworzona na nowo; w ty m w ypadku, podobnie ja k przy atom ach radu, śmiertelność na tysiąc będzie stała. Jeśli n ato m iast k a rty zostaną po każdej grze wzięte znów do ręki bez tasow ania, to każda p artia w ynika niechybnie z poprzedniej i oto m am y analogię do dawnego praw a
przyczynowości; stopień zm niejszania się liczby graczy różniłby się w ty m w ypadku od faktycznie zaobserwowa
nego w rozpadzie prom ieniotwórczym ; ostatn i możemy odtw orzyć jedynie, zakładając, iż k a rty są nieustannie tasow ane, a rolę tasującego obejm uje tzw. przeznaczenie.
Aczkolwiek dalecy jesteśm y od stanowczej znajomości rzeczy, w ydaje się możliwym istnienie jakiegoś czynnika, neutralizującego w naturze żelazną konieczność starego praw a przyczynowości, a dla którego nie znaleźliśmy, jak dotychczas, odpowiedniejszej nazw y nad „przeznaczenie“ ; być może, iż przyszłość nie je st ta k niezmiennie w yzna
czona przez przeszłość, ja k się nam to zdawało dotychczas;
może ona przynajm niej częściowo spoczywać w rękach bogów.
Wiele innych rozw ażań prow adzi nas w ty m samym kierunku; na przykład prof. Heisenberg w ykazał, iż kon
cepcje nowoczesnej teorii kw antów zaw ierają ta k zwaną przez niego „zasadę niewyznaczalności“. Przez długi czas w yobrażaliśm y sobie działanie przyrody, jako wzór ide
alnej precyzji; m aszyny, zbudowane ręką ludzką, są, jak wiemy, niedokładne i nieścisłe. Łudziliśm y się w iarą, iż najistotniejszy m echanizm atom u okaże się wzorem ide
alnej dokładności i precyzji. Tym czasem Heisenberg wy
kazuje, iż przed ty m właśnie n a tu ra wzdryga się n a jb a r
dziej .
W edług dawnej nauki stan takiej cząstki, ja k elektron, był zupełnie wyznaczony z chwilą, gdy znaliśm y miejsce, zajmowane przezeń w przestrzeni w pewnym określonym momencie oraz szybkość jego ruchu w tym że momencie.
Dane te, w połączeniu ze znajomością sił, mogących wpły
Nowy św iat fizyki współczesnej 31
wać nań z zew nątrz, określały z góry całą przyszłość elek
tronu; posiadając owe dane co do każdej cząstki wszech
św iata, można by z góry przepowiedzieć całą jego przy
szłość.
Nowa wiedza w ujęciu Heisenberga zapewnia nas, iż dane te są z n a tu ry rzeczy nieosiągalne; gdy wiemy, iż elek
tron znajduje się w pew nym punkcie przestrzeni, nie mo
żemy dokładnie określić szybkości jego ruchu — n atu ra pozostawia pewien „margines błędu“, a przy wszelkich próbach wkroczenia doń nie udziela nam ona żadnej po
mocy — zdaw ałoby się, iż nie uznaje ona zupełnie wszel
kich ścisłych pomiarów. Gdy znam y znów dokładnie szyb
kość ruchu elektronu, n a tu ra nie dopuszcza nas do odkrycia istotnego miejsca, zajmowanego przezeń w przestrzeni.
W ygląda to zupełnie, ja k gdyby położenie i ruch elektronu były naznaczone po obu stronach przezrocza. Gdy włożymy przezrocze do niedokładnej latarn i projekcyjnej, to mo
żemy nastaw ić na ostrość w pół drogi między jedną stroną a drugą i zobaczymy względnie jasno zarówno położenie, ja k i ruch elektronu, nato m iast z dokładnym aparatem nie moglibyśmy tego uczynić: im bardziej nastaw ialibyśm y jedną stronę na ostro, ty m bardziej zam gloną staw ałaby się druga.
N iedokładną latarn ią była daw na nau k a; łudziła nas ona mniem aniem , iż gdybyśm y mogli rozporządzać dosko
nałym przyrządem , to byśm y byli w stanie określić jedno
cześnie położenie i ruch cząstki w danym momencie z n aj
wyższą dokładnością — złudzenie to wprowadziło deter- minizm do nauki. Obecnie, gdyśmy w postaci nowej nauki otrzym ali tę ulepszoną latarnię, w ykazuje nam ona, iż
o k r e ś l e n i a ruchu i położenia leżą na dwu odm iennych płaszczyznach rzeczywistości, nie dających się jednocześnie nastaw ić na absolutną ostrość — ty m sam ym usuwa ona podstaw ę, na której opierał się daw ny determ inizm .
W ygląda to, przyjm ując znowu inne porównanie, jak gdyby spojenia wszechświata rozluźniły się, ja k gdyby me
chanizm jego był „rozklekotany“, podobnie ja k w zużytej m aszynie; jednakże analogia ta szwankuje, jeśli nasuwa nam przypuszczenie, iż św iat je st w jakikolw iek sposób zużyty lub niedoskonały. W starej lub zepsutej maszynie stopień rozklekotania lub rozluźnienia spojeń zmienia się z miejsca na miejsce, w świecie n a tu ry zaś mierzy się ta jem niczą wielkością, znaną jako „stała h P lan ck a“, abso
lutnie jed no stajną dla całego wszechświata; w artość tej stałej może być zmierzoną zarówno w laboratorium , jak i na gwiazdach niezliczoną ilością sposobów, a okazuje się zawsze jednaką. Sam fakt, iż „rozluźnienie spojeń“ ja kiegokolwiek bądź ty p u przenika wszechświat na wskroś, obala możliwość istnienia ścisłej przyczynowości, pojm ując tę o statnią, jako cechę nienagannie działającej m aszyny.
Niepewność, na k tó rą zwrócił uwagę Heisenberg je st czę
ściowo, acz nie całkowicie n a tu ry subiektyw nej. Nie je
steśm y w stanie oznaczyć z absolutną precyzją położenia, ani szybkości elektronu, w dużej mierze z braku odpo
wiednio subtelnej ap aratu ry . Podobnie nie możemy zwa
żyć człowieka z absolutną dokładnością gdy nie rozporzą
dzam y odważnikam i poniżej 1 kg.
N ajm niejszą znaną wiedzy jednostką je st elektron, toteż mniejszej nie ma fizyk do rozporządzenia. Bezpo
średnią przyczyną kłopotu są nie tyle granice wielkości tej
N ow y świat fizyki współczesnej 33
jednostki, ja k wielkość tajem niczej jednostki h, wprowa
dzonej do nauki przez teorię kw antów Plancka. Stała ta daje nam pojęcie o „skokach“, którym i n atu ra postępuje i dopóki te w ahania są określonej wielkości, dopóty do
konanie ścisłych pomiarów je st rzeczą równie niemożliwą, jak dokładne zważenie człowieka na wadze poruszającej się „skokam i“.
Jednakże ta subiektyw na niepewność nie ma żadnego związku z promieniotwórczością i promieniowaniem (patrz str. 28). Istnieje również wiele innych zjawisk w przyrodzie, ta k licznych, iż trudno by je tu wszystkie wymienić, k tó rych bez w prowadzenia pojęcia indeterm inizm u nie po
dobna ująć w żaden stały schem at.
Te i inne rozważania, do których powrócimy poniżej, doprowadziły wielu fizyków do m niem ania, iż determ inizm nie ma zastosowania w przypadkach, gdzie atom y i elek
tro n y w ystępują pojedynczo, a że pozorny determ inizm w ydarzeń w skali makroskopowej je st jedynie n a tu ry sta tystycznej. Dirac określa sytuację w sposób następujący:
„Dokonując obserwacyj n ad pew nym system em atom ów ...
w pew nym określonym stanie, nie otrzym ujem y na ogół określonego w yniku, czyli powtórzywszy w ielokrotnie to doświadczenie w identycznych w arunkach, możemy otrzy
mać szereg różnorodnych rezultatów . Jeśli doświadczenie pow tórzym y wielką ilość razy, to zobaczymy, iż otrzy
mam y każdy w ynik jako pewien określony ułam ek ogółu oznaczeń. Można, przeto, powiedzieć, iż istnieje pewne określone praw dopodobieństw o otrzym ania owego wy
niku, przy każdorazowym w ykonaniu doświadczenia. Teo
ria umożliwia nam wyliczenie owego prawdopodobień-
Nowy świat fizyki 3
stwa. W niektórych w ypadkach praw dopodobieństw o to może rów nać się jedności, a wówczas rezu ltat doświad
czenia będzie ściśle określony“. Innym i słowy gdy m am y do czynienia z atom am i i elektronam i w dużych masach, to m atem atyczne prawo średnich w artości narzuca nam determ inizm , którego praw a fizyczne stwierdzić nie mogły.
Pojęcie to możemy zobrazować za pomocą analogicznej sytuacji w świecie m akroskopow ym . Gdy podrzucim y pięciogroszówkę, nie możemy być nigdy pewni, czy wy
padnie „orzeł“ czy „reszka“, rzuciwszy jed nak milion ton pięciogroszówek wiemy, iż 500.000 ton upadnie na jedną a 500.000 na drugą stronę. Możemy doświadczenie to po
w tarzać do nieskończoności, zawsze z jednakow ym sk u t
kiem, moglibyśmy uw ażać je za dowód jednostajności n a tu ry i przypisyw ać to działaniu praw a przyczynowości, w rzeczywistości jedn ak je st to tylko w ynik m atem atycz
nych praw przypadku.
Liczba pięciogroszówek w milionie ton je st jednakże niczym w porów naniu z liczbą atom ów w najm niejszej naw et cząstce m aterii, na której fizycy doby ubiegłej mogli przeprow adzać swe badania, jasne je st więc obec
nie, w jaki sposób złudzenie determ inizm u — o ile ono je st rzeczywiście iluzją — w targnęło do nauki.
Nasze wiadomości co do tych zagadnień są ja k do
tychczas bardzo nieokreślone. Pew na, aczkolwiek sądzę, stale m alejąca ilość fizyków oczekuje chwili, gdy prawo przyczynowości zostanie w tak i, czy inny sposób przy
wrócone na swe dawne miejsce. Ale najnow szy kierunek rozwoju nauki, tych nadziei bynajm niej nie potwierdza.
W obrazie w szechświata, przedstaw ionym nam przez no
Nowy św iat fizyki współczesnej 35
woczesną fizykę, pojęcie ścisłej przyczynowości nie znajduje dla siebie miejsca. W ynika z tego, iż, w przeciwieństwie do dawnych m echanistycznych koncepcyj, obraz wszech
świata, przedstaw iany nam przez obecną fizykę, pozosta
wia w swym zakresie więcej miejsca dla istnienia życia i świadomości wraz z atry b u tam i, które zwykliśmy łączyć z nimi, jako to wolną wolą oraz zdolnością wpływania samą naszą obecnością na bieg i istotę wszechświata. Albo
wiem być może niezależnie od tego, co wiemy, oraz nie
zależnie od zaprzeczeń nowoczesnej nauki, bogami, gra
jącym i rolę przeznaczenia w stosunku do atomów, wcho
dzących w skład naszych mózgów, je st własna nasza wola.
Być może, iż za pośrednictwem ty ch atom ów wpływa ona na ruchy naszych ciał, a przez to i na stan otaczającego nas św iata. Dzisiejsza nauka nie może ju ż dłużej zam ykać drogi tej możliwości, nie rozporządza ona już bowiem, żadnym i niezbitym i argum entam i, którym i by mogła zwal
czać nasze wrodzone przeświadczenie o istnieniu wolnej woli. Z drugiej strony nie daje nam ona żadnych wskazó
wek co do doniosłości braku determ inizm u i przyczyno
wości. Jeśli zarówno m y, ja k i n atu ra w ogóle, nie reagu
jemy w jednolity sposób na bodźce zewnętrzne, to cóż wo
bec tego określa bieg w ypadków ? Jeżeli jakakolw iek przyczyna istnieje, pow racam y znów do determ inizm u i przyczynowości; jeśli jej nie ma, to jakże w ogóle cośkol
wiek dziać się może?
Moim zdaniem, nie podobna je st dojść w tych spra
wach do określonego wniosku, dopóki nie osiągniemy do
kładniejszego zrozum ienia isto ty czasu. Podstawowe prawa natu ry , przynajm niej w obecnie znanym nam zakresie,
3*
nie d ają żadnego powodu do myślenia, iż czas posuwa się stale naprzód: są one równie dobrze nastaw ione na możli
wość istnienia czasu, stojącego w miejscu, ja k i płynącego wstecz. Stałe posuwanie się czasu naprzód — istotna pod
staw a stosunku przyczyny i s k u tk u — je st czymś, co n a
kładam y na zauważone praw a n a tu ry z własnego doświad
czenia. Nie je st nam wiadomo, azali stanow i ono isto tn ą cechę czasu, aczkolwiek teoria względności, ja k się wkrótce 0 ty m przekonam y, skłania się bądź co bądź w dużej mierze do naznaczenia pojęcia posuwania się naprzód czasu oraz związku przyczyny i sk utku piętnem czystego złudzenia.
Pojm uje ona czas po prostu jako czw arty w ym iar, który należy dodać do trzech wymiarów przestrzeni, w skutek czego zasada post hoc ergo propler hoc da się tyle samo za
stosować do kolejności zdarzeń w czasie, co do kolejności słupów telegraficznych wzdłuż linii kolejowej.
Zagadka istoty czasu była zawsze ham ulcem dla na
szych myśli, jeśli zaś pojęcie czasu je st czymś ta k głębo
kim, iż zrozumienie jego isto ty pozostanie dla nas na zawsze nieosiągalne, to wówczas, wedle wszelkiego praw do
podobieństwa, odwieczny spór pomiędzy determ inizm em 1 wolną wolą nie doczeka się nigdy rozstrzygającego wy
roku.
Możliwość usunięcia determ inizm u i zasady przyczy- nowości z fizyki stanow i stosunkowo świeży etap w hi
storii teorii kw antów . Pierw otnym celem tej teorii było usiłowanie w ytłum aczenia pewnych zjawisk promienio
wania. Dla należytego zrozum ienia ostatecznego zagad
nienia należy jednak cofnąć się aż do Newtona i X V II wieku.
