r.Tom XXX.

JVb. 4 3 (1533).

W a rs z a w a , dnia

października 1911 r.

TYGODNIK POPULARNY, POŚWIĘCONY NAUKOM PRZYRODNICZYM.

PRENUMERATA „W SZECHŚW IATA".

W Warszawie: roczn ie rb. 8, kwartalnie rb. 2.

Z przesyłką pocztową ro czn ie rb. 10, p ó łr. rb. 5.

PRENUMEROWAĆ MOŻNA:

W Redakcyi „ W szechśw iata" i w e w szystkich księgar­

niach w kraju i za granicą.

R edaktor „W szechświata*4 przyjm uje ze sprawami redakcyjnem i cod zien n ie od god zin y 0 do 8 w ieczorem w lokalu redakcyi.

A d r es R ed a k cy i: W S P Ó L N A Ni>. 37. T elefon u 83-14.

Z N A C Z E N IE W O D Y W W Y B U ­ C H A C H W U LK A N IC ZN Y C H .

(B ad an ia G a u tie ra i B runa),

Najbardziej imponującem, a zarazem strasznem zjawiskiem geologicznem, któ­

rego bilans często obliczany bywa na tysiące istnień ludzkich, obok trzęsień ziemi, jest wybuch wulkanu. Toteż od początków cywilizacyi ludzkiej widzimy próby ujęcia tych tajemniczych zjawisk w jakieś tłumaczenie, a obok mistycz­

nych wierzeń bezradnego i bezbronnego wobec nich człowieka, już w starożytnej Grecyi i Rzymie rodzą się pierwsze mniej lub więcej udatne hypotezy wulkanolo- giczne. Pomimo jednak, że natura roz­

siała w Europie wulkany w środowisku cywilizacyi—na morzu Rzymian i Greków, pomimo, że od pierwszych nieudolnych pojęć o wulkanizmie do dni dzisiejszych przeszło wiele, wiele lat, podczas któ­

rych duch ludzki niejednokrotnie mógł się przekonać o swej genialności, pomi­

mo tego, powtarzam, istota wulkanizmu pozostała dotąd, jak ongi, tajemniczą.

Zdawało się, że jesteśmy na dobrej dro­

dze do wykrycia przyczyny erupcyj wul­

kanicznych, gdy oto badacz genewski, p. Albert Brun, w szeregu rozpraw, a ostatnio w pięknej monografii *) kate­

gorycznie zaprzeczył dotychczasowym poglądom, podając hypotezę nową, nie­

zwykle nęcącą swą prostotą i logiką.

Wartykule niniejszym czytelnikWszech- świata znajdzie zestawienie dwu poglą­

dów: dawnego, powiedzmy klasycznego, uznanego za słuszny przez szereg powag geologicznych i chemicznych, uświęcone­

go czasem, i nowego, wykwitającego do­

piero na polu wulkanologii. Pierwszy przedstawia nam najnowsze prace Ar­

manda Gautiera, członka akademii fran­

cuskiej — drugi badania twórcy jego Al­

berta Bruna.

Jedną z najdawniejszych a zarazem najpopularniejszych teoryj wulkanicznych była idea aktywnego działania wody morskiej na rozpalone czy roztopione masy skalne w głębi ziemi 2). Hypotezę tę, jak się zdawało, stwierdzały fakty

!) A lb e rt B run. fte c h e rc h e s su r l ‘exhalaison vcilcanique.

2) I d e a łączności kom inów w ulk an iczn y ch z w n ętrz em ziem i została obalona przez badania Stiibla.

674 WSZECHSWIAT

z n a tu ry . W u lk a n y m orza Śró d ziem n ego

a więc obszaru najlepiej poznanego, gó­

r y ogniowe Jap o nii i wysp południow o azyatyckich leżą na b rze g u m orza lub w je g o pobliżu. Należało ty lk o p rzy ją ć istnienie lub tw o rze n ie się w ielkich szcze­

lin, przez k tó r e w oda m o rs k a m o g ła b y się p rzedo staw ać do c e n tró w w u l k a n ic z ­ ny ch , i k w e s ty a b y ła rozw iązana. Udział w ody m orskiej w procesach w u lk a n ic z ­ nych był jeszcze o ty le dogo d ny , że d o ­ skonale tłu m ac z y ł obecność w ielkiej ilo­

ści chlorków w p r o d u k ta c h e ru p c y jn y c h , ciał n a innej drodze n ied a jąc y c h się t a k łatw o w yjaśnić.

J e d n a k z biegiem czasu g ro m a d z iły się fakty, k tó re m iały z a p rzeczy ć p r z y ­ j ę t y m poglądom. S tw ierd zon o istnienie wulkanów b ardzo od d alo n ych od morza, okoliczność z m u s z a ją c a w m y śl p ow yż ­ szych tw ierd z eń do p r z y ję c ia istn ie n ia Mazelin n a s e tk i k ilo m etró w długich.

Z d ru g ie j s tr o n y szczegółowe b a d a n ia p ro d u k tó w e ru p c y jn y c h w y k a z a ły b r a k w n i c h jo d u i bromu, p ie r w ia s tk ó w tak stale re p re z e n to w a n y c h w wodzie m o r­

skiej; n a to m ia s t analizy chem iczne w y­

k r y w a ły obecność w ielkich ilości C 0

i B r

a więc związków, nie od egryw a- jąc y c h w m o rz u pow ażniejszej roli.

T e o ry a w o dy infiltracy jn ej s p o ty k a jeszcze je d e n szkopuł. Niedochodząc do w ięk szy ch głębokości, np. c e n tró w w u l­

kanicznych, w o da ta, s ą d z ą c ze s to s u n ­ ków g eo te rm ic zn y c h , s p o tk a ła b y t a k w y ­ soką te m p e ra tu rę , że m u s ia ła b y przejść

W

s ta n p a ry , a co za tem idzie, m u s i a ­ łab y się ta k ż e w y z b y ć ty c h soli, k tó re za cz e rp n ę ła w morzu. Dalsze zaś p r z e ­ n ik an ie je j w jeszcze głębsze w a rstw y , s ta je się bardzo p ro b le m a ty c z n e m wobec pa n u ją c e g o tam c iśn ie n ia 1).

: T e o ry a udziału w ody m orskiej w w y ­ b u c h a ch w ulk aniczn y ch w aliła się w g r u ­ zy. J e d n a k pozostaw ał fak t, p r z y t a c z a ­ n y przez w s z y s tk ic h p raw ie badaczów w ulk an ó w , p r z y j ę ty do n a u k i j a k o p e ­ w n ik, — f a k t w y rz u c a n ia przez w u lk a n y w ielk ich ilości p a r y wodnej czy to w c h w i­

lach paroksyzm u, czy też w okresie dzia­

łalności uśpionej — w postaci fumarol, źródeł gorących, gejzerów.

Należało sz u k a ć innej drogi. Reyer, T s c h e rm a k i Suess wprowadzili, pojęcie wody ju w e n a ln e j, t. j. p ie rw o tn e j. J e s t ona częścią s k ła d o w ą m agm y , j a k o woda k o n s ty tu c y jn a , głosiła idea ty c h b a d a ­ czów. Istn ien ie je j zw iązane j e s t z hy- potezą płynnej ongi ziemi, k ied y to zo­

s ta ła ona z a a b so rb o w a n a z atm osfery przez roztopioną m agm ę.

Zw olennikiem tego poglądu j e s t tak ż e p. A rm a n d Gautier.

P. G autier od szere g u l a t badał gazy, w ydzielające się w w ysokich t e m p e ra tu ­ rach z k ry sta lic z n y c h s k a ł a rc h a ik u m Francy i, o g łaszając w y n ik i s w y c h stu- dyów w s p raw ozdan iach a k ad em ii f r a n ­ cuskiej J).

W r o k u 1903 Moissan 2) ogłosił w y n i­

ki analiz gazów z fum arol Mont P e ­ le n a M artynice, z e b ra n y c h i p r z y w ie ­ zionych do P a r y ż a przez znako m iteg o ba­

dacza tego w u lk a n u —profesora Lacroix.

Po z estaw ien iu w yników analiz Mois- sana z w łasnem i, p. G autier zauważył istn ienie m iędzy niemi wielkiej analogii, j a k to w idać z zamieszczonej niżej ta ­ belki.

■ i) E . H an g . T ra ite de g eo lo g ie I . L e s phe- liom enes geologiyues. P a r y ż 1909.

Grazy M. P e le Moi ssan

G ra n ity P o rfir Ofit G a u t i e r

H 3S b. m ałe ślady

śla d y 0,00 0,45

04OO

44,2 14,80 59,25 35,71

N 10,2 0 J 3 3) 2,103) 0,68 3)

A r 2,0 — — — ' ■'

CO 4,6 4,93. 4,20 4,85

c h4 IB,7 2,24 2,53 1,99

H 23,3 77,30 31,09 66,29

A c e ty le n bardzo bardzo bardzo bardzo

i w ęgłów . m ałe m ałe m ałe m ałe

e ty lo w e śla d y ślad y ślady ślad y

*) C om ptes R e n d u s de l‘A cad. d. Sc. tom C X X X I, 1901, to m CXXXV1, 1903.

2) C om ptes R e n d u s de l‘A cad, d. Sc. tom CX X X V I, 1903.

3) W analizach G au tie ra az o t za w ie ra ł sporą .dom ieszkę argonu.

JSJÓ 43 WSZECHSWIAT

Mamy więc te same gazy i w stosun­

kach zbliżonych. Różnice ilościowe, na pierwszy rzut oka dość znaczne, nie po­

winny dziwić, o ile się weźmie pod uwa­

gę niesłychaną zmienność składu che­

micznego fumarol jednego i tego same­

go wulkanu. Studya analityczne, prze­

prowadzone nad twardemi produktami góry Pele (bomby, lapilli, popiół), wy­

kazały, że składają się one przeważnie z andezytu, bogatego w hypersten, t. j.

krzemian żelazawy (PeSi03); Gautier zaś topiąc skały zawierające krzemiany że­

laza i manganu doszedł do bardzo cie­

kawych wniosków, stwierdził mianowicie następujące zjawiska J):

1) Wysuszone w 250°C skały (zaró­

wno kwaśne jak granit i porfir, tak i za­

sadowe, ofit, lherzolit) i ogrzewane na­

stępnie w próżni do 500° — 600°, a więc do temperatury czerwonego żaru, wydzie­

lają wodę i to w następujących ilościach:

1

granitu wydziela 7—10

wody 1 „ porfiru . 12 „ . 1 . ofitu „ 15 B „ l „ lherzolitu „ 16 „ „ 2) Wydzielająca się ze skały woda w panującej w układzie wysokiej tempe­

raturze działa utleniająco na krzemiany żelazawe (perydot, hypersten, biotyt, au- git i inne), przeprowadzając je w wyż­

szy stopień utlenienia. Podczas tej prze miany wydzielają się wielkie ilości wo­

doru wolnego.

3FeSi03 + H20 = Fe30* + 3Si02 - f H*.

Podobnie rozkładają się węglany, któ­

re Gautier znalazł w granicie i porfirze w postaci małych inkluzyj krystalicz­

nych.

3 Pe C03 - f H20 = Pe30 4 + 3 C02 + H, a wodór in statu nascendi redukuje dwutlenek węgla dając CO i H20.

C02 + H2 = CO + H20.

To samo dzieje się z siarczanami, któ­

re wodór in statu nascendi redukuje w żarze:

Ar. G au tier. T heorie des Volcans (Buli.

d. 1. Soo. b elg e de Geol. tom X V III, 1903. P r.

Verb. S tr. 555—562).

Id e m . A p ropós de la com position des gaz des fum arolles du M ont P ele . C om ptes ren d u s d, l‘A cad. d. S ciences, t. C X X X V I, 1903 str. 16.

1) Na2S 0 4 + , 4 H 2 = Na2S + 4H ,0

2

) '-Ńa

S - fS iO i+ H

Ó = N a

SiOa+ H 8S i wreszcie w p ow ietrzu

H,S + O = H20 + S.

R eakcye te G autier stw ie rd z ił zarówno dla sztucznych j a k i n a tu r a ln y c h k rze ­ mianów, w ęglanów i siarczanó w żelaza­

wych.

3) Obecność w k r z e m ia n a c h sia rc z ­ ków powoduje w ytw a rz an ie się s ia rk o ­ wodoru:

3PeS + 4H20 = F e

0

+ 3H3S - f H2.

4) W śród gazów, wydzielonych w ża­

rze czerw onym ze skał kry staliczn ych, z n a jd u ją się azot, am oniak, argon i n a j­

praw dopodobniej hel, k tó ry c h obecność należy p rzy pisy w ać ich związkom w s k a ­ le. G autier uzasadn ił to tw ierdzenie dla azotu, dla in n y c h dwu p ierw ia s tk ó w czy­

ni to przez analogię, wobec zanie c zy sz ­ czenia argo nem otrzym yw aneg o azotu:

3Fe

N

- f 8H20 = 2Fe

0

+ NH3+ N +

H2.

5) W ie m y wreszcie, że m e ta n i ślady in n y c h węglowodorów, k tó re również w y­

d obyw ają się z b a d a n y ch skał w tem p e ­ r a tu r z e czerwonego żaru, pochodzą z roz­

k ładu pew nych węglików, a zwłaszcza w ęgliku żelazowego, lub m anganow eg o (co stw ierdziły doświadczenia Cloeza, Moissana i Mendelejewa) oraz, być mo­

że, z węgliku glinowego, k tó ry w n ie­

wielkich ilościach znajduje się w s k a ­ łac h pierw otnych.

3Fe

C + 8 H

0 = 2 F e

0

+ 3 C H

- f H 4.

Stre sz c za jąc się, G au tier pisze: te m ­ p e ra tu ra 500° — 600° w y s ta rc z a do uwol­

nienia się wody k o n s ty tu c y jn e j granitó w , porfirów i s k a ł analogicznych, która, działając w tej te m p e ra tu rz e na sk ła d ­ niki skał, pow oduje w ydzielanie się pe­

wnego to w a rz y s tw a g azó w —i d e n ty c z n e ­ go z tem, ja k ie o d daw na było s y g n a li­

zowane z większości erupcyj w ulkanicz­

nych.

Uczyńm y, idąc śladam i bad acza fran­

cuskiego, m ałe obliczenie.

Jeżeli

g r a n itu wydziela

wo­

dy to 1 m

g ran itu , w ażący 2 664

do­

starczy:

10

2 664

26 640

wody a 1

26 640 000 000

lub 26 640 000 ton n wody.

676 WSZECHSWIAT Równocześnie w y tw o r z y się pewma

ilość gazów. W e d łu g obliczeń G a u tie ra ilość t a ró w n a się

do 7-krotnej ob ję­

tości bloku skalnego, z k tó re g o się one w ytw orzyły. Czyli k ilo m e tr sześc ien n y w yda

do 7 m iliardów m e tró w s z e ś c ie n ­ n ych gazów pa lny c h , obliczonych w t e m ­ p e ra tu rz e 15°; dla o t rz y m a n ia zaś o b ję ­ tości ich w t e m p e ra tu rz e czerw o n ego żaru, o trz y m a n ą liczbę należy potroić.

Gazy te zawierają średnio (w przypad­

ku granitu) w 100 częściach 79 części wodoru. Zatem metr sześcienny zawie­

rać będzie 790 litrów, a kilometr sze­

ścienny granitu dostarczy w tych samych warunkach przeszło- 5 000 milionów me­

trów sześciennych wodoru, który, spala­

jąc się w powietrzu, da takąż samę obję­

tość pary wodnej.

Możemy więc sobie wyobrazić, jak straszne ciśnienie wywołuje taka masa gazów i par, jaka potężna energia u k ry ­ wa się w kilometrze sześciennym granitu.

Gzy wyniki, otrzymane w pracowni che­

micznej możemy przenieść do natury?

Czy możemy tam spotkać podobne pro­

cesy? Pytania te zadaje sobie Gautier i odpowiada na nie twierdząco. Przecież W głębi ziemi, a zwłaszcza w terenach najmłodszych dyzlokacyj, zachodzą bez- wątpienia najrozmaitsze procesy mecha­

niczne, polegające na przesuwaniu się lub zapadaniu i wydźwiganiu partyj skal­

nych. A takie zaburzenia mechaniczne najzupełniej wystarczają do wytworzenia temperatury czerwonego żaru, czyli do stworzenia w skorupie ziemskiej warun­

ków, w których działy się te wszystkie ciekawe zjawiska w pracowni. Co wię­

cej, do obliczenia ilości gazów i par, wy­

dzielanych ze skały w wysokiej tempe­

raturze, posługiwaliśmy się granitem, a więc skałą, dającą najmniej wody z szeregu analizowanych przez Gautiera, oraz małą znikomo ilością jego w poró­

wnaniu ze stosunkami w przyrodzie, któ­

ra kryje w swych masach skalnych nie­

podobne do obliczenia ilości energii. W y­

starczy zachwiać równowagę skał głębi­

nowych—ażeby energia potencyalna prze­

szła w cynetyczną, siejąc dokoła śmierć i zniszczenie.

Zatem sam skład chemiczny skał kry­

stalicznych oraz warunki, panujące w głęb­

szych partyach skorupy ziemskiej, dają dostateczne dane do genezy erupcyj wul­

kanicznych, tłumacząc powstanie pary wodnej i gazów wulkanicznych.

Do tych wniosków doszedł badacz fran­

cuski, oparłszy się na analizie chemicz­

nej i na porównaniu składu chemicznego lotnych i stałych produktów erupcyjnych wulkanu Pelć na Martynice ze składem chemicznym ciał gazowych, otrzymanych ze starych i martwych na pozór skał krystalicznych Francyi środkowej.

Teorya Gautiera jest ostatnim z sze­

regu pomysłów, opierających się na sze­

rokim udziale pary wodnej w zjawiskach wulkanicznych.

Jednak studya Gautiera spotkały po­

ważny zarzut. Mianowicie Bergeron x), mówiąc o badaniach Gautiera, zaznacza z naciskiem nieobecność chlorków, fluor­

ków oraz wolnego chloru wśród gazów, otrzymanych przez żarzenie granitów, porfirów i t. d. Znaną jest przecie rze­

czą, że ciała te właśnie występują nader obficie w ekshalacyach wulkanicznych.

W tym samym mniej więcej czasie co Gautier, p. Albert Brun w genewskich

„Archives des sciences physiąues et na- turelles" (1905—1909) ogłosił szereg roz­

praw, poświęconych wulkanologii. Che­

mik ja k Gautier, Brun oparł się także na analizie chemicznej, doszedł jednakże do wręcz odmiennych wniosków, zaprze­

czających uświęconym tradycyą poglą­

dom o wulkanizmie. Różnica w studyach obu badaczów polegała na tem, że Gau­

tier analizował stare skały krystaliczne i w nich znalazł podstawę i materyał dla swej teoryi, Brun natomiast w dążeniu do rozwiązania swej wielkiej tezy, oparł się na współczesnych produktach erup­

cyjnych, twardych i gazowych. Olbrzy­

mi wprost materyał, jakiego dostarczyły mu analizy chemiczne, badacz genewski uzupełnił spostrzeżeniami w polu—w kra­

terze i stokach wulkanu. Ogólny wynik

1) B u lletin d. la S ociete b elg e de Geol. P a- leo n t. e t H y d ro l. P r. Verb. to m X V II, 1903, str. 554.

Nk

43 WSZECHSWIAT 677 swych studyów Brun podał w autorefe-

racie w styczniowym zeszycie 1910 roku

„Revue generale des sciences pures et appliquees“ ') oraz obszernie w cytowanej już monografii.

Odrzuca on stanow czo pogląd, ja k o b y woda by ła ow ym s p iritu s m ovens w zja­

w iskach w ulkan iczn y ch . W ą tp liw o ści p e ­ wne co do c zynnego udziału p a r y w od­

nej wypow iadali prze d tem ju ż A rchibald Douglas, W ilh e lm T. B righam i inni, j e ­ d nak głosy ich p rze b rz m iały bez echa wśród zgodnego chóru zwolenników t e ­ oryi wodnej.

P r z y jr z y jm y się więc zjaw iskom , ob­

se rw o w a n y m przez che m ik a genew skiego, c iekaw y m ju ż z tego chociażby względu, że w niosły nowy, rew oluc y jn y w p ro s t pow iew do cichych, pow ażnych pracow ni u n iw e rsy te ck ic h świata.

Brun, podobnie j a k Gautier, poddawał ba d a n e la w y w y sok im te m p e ra tu ro m . W ty c h w a r u n k a c h s k a ły k ry sta lic zn e zachow ują się rozmaicie. Zasadowe law y z chw ilą stop ie nia p o c z y n ają wrzeć; w y ­ dzielają z siebie g a z y i białe dym y, k tó ­ re k o n d e n s u ją się na zim nych m iejscach pieca w postaci białego nalotu. Pod w p ły ­ w em rodzących się w ich środow isku g a ­ zów u le g a ją one silnej eksplozyi, w y le ­ w a ją się z ty gielka, j a k b y m ały n a tu r a l ­ ny potok law y, ze w sz ystkie m i jej cha- ra k te ry s ty c z n e m i cechami. Po ostudze­

niu o trz y m u je się lekką w zd ętą masę, p e łn ą w akuol. Zupełnie t a k samo zacho­

w a j ą się bom by i popioły wulkaniczne, o ile zby t długo nie były poddane dzia­

łan iu deszczów. Daleko silniejsze i j e s z ­ cze bardziej zbliżone do w y b u c h u w u l ­ kanic z n e g o z ja w isk a w y k a z u ją w w y s o ­ k ich t e m p e ra tu ra c h sk a ły kw aśne, np.

o bsydyany. Stopione pow iększają sw ą objętość do

razy. Jeżeli w piecu u m ie ­ ścim y z b y t wielki kaw ał tej sk a ły — to eksplozya może być t a k silna, że piec zupełnie zniszczy. Podczas je d n e g o z do­

*) A lb ert B ru n . L e s rech ereh es m odernes su r le yolcanism e. R . gen . d. Se. p. et. ap. Ma 2, 30 sty c z n ia 1910. A rty k u ł te n u k az ał się ta k że w h an d lu k się g arsk im w odbitce.

św iadczeń B r u n włożył do pieca m e ta ­ lurgicznego o b sy d y a n z L ipari objętości około 1,5 litra. Badacz nie zwrócił do­

statecznej uw agi n a przebieg w zrostu t e m p e ra tu ry i nieoczekiw anie znalazł się w przykrej s y tu a c y i, bo piec pękł. Cie­

k a w ą j e s t rzeczą, że po w y b u c h u proces prze ksz ta łca nia się o b syd y an u nie p rz e r­

wał się pomimo tego, że badacz w raz z pomocnikiem rozbijali przekształcające się kaw ałki skały. Św iadczy to, że z roz­

poczęciem zja w iska e ksp ansy i nic nie j e s t w stan ie je j powstrzym ać.

Przek sz tałc an ie się o b sy d y a n u w pu ­ m eks odbywa się w s k u te k w y d obyw ania się gazów z je g o masy. J e s t to rea k - c y a m iędzycząsteczkow a. W e ź m y cien­

k ą p rzezroczystą tabliczkę o b sy dy an u i o g rze w ajm y j ą pod m ikroskopem , śle­

dząc zachodzące w niej zmiany. Do­

strzeżem y, że po n ieja k im czasie w m iej­

scu, nie d a jącem się p rze d tem oznaczyć, pow stanie b a ń k a gazu. Podczas d alsze­

go ogrzew ania rozszerza się ona, obok niej p o w s ta ją inne i w reszcie szk lista b udow a o b sy d y a n u przekształca się w po­

r o w a t ą —z o b sy d y a n u pow staje pum eks.

Zjawisko to B run p o rów nyw a do prze­

kształcania się b o rak su w płomieniu pal­

nika gazowego. J e d n a k tu ta j przy czy nę zjaw iska stanow i woda k ry sta liz a c y jn a , g d y w obsydyan ie czynność tę spełniają gazy chlorowe, o k tó ry c h będzie mowa dalej. W tere n ie w u lka nic z nym m am y również s zereg dowodów, że wydzielanie, się gazów z law j e s t re a k c y ą między- cząsteczkową. Dowodzą tego bom by o po­

pękanej pow ierzchni z powodu rozszerza­

nia się j ą d e r w ew nętrznych, potoki pły­

nącej law y w yrzu cające z siebie białe d y m y i krople roztopionej m a g m y ,—w re ­ szcie najży w szym dowodem j e s t pękanie bloków, w y rz u c an y c h przez k ra te r, i w y ­ dzielanie się p rzy te m białego dym u.

B r. Rydzewski.

i I ' (Dok. nast.).

678 WSZECHŚWIAT

43

O ZASADZIE W Z G L Ę D N O Ś C I W PO JĘC IU F IZ Y C Z N E M CZASU

1 P R Z E S T R Z E N I.

(H Y P O T E Z Y L O R E N Z A i E IN S T E IN A ).

Szkic z fizy k i te o re ty c z n e j.

R zecz w y g ło sz o n a n a połączonem p o sie d ze n iu S ekcyi n au k ścisłych i filozoficznych X I Z ja z d u p rzy ro d n ik ó w i Jekarzy polskich w K ra k o w ie.

(C iąg dalszy).

W y o b ra ź m y sobie, że n iezależnie od prom ienia w y sy ła n eg o w k i e r u n k u r u c h u Ziemi i z pow rotem , będ ziem y b ad ałi pro m ień z tego sam ego o gniska, w y r z u ­ cony w k ie r u n k u p r o sto p a d ły m do r u ­ chu Ziemi. P ro m ie ń ta k i niechaj r ó ­ wnież sp o tk a zwierciadło, z n a jd u ją c e się w odległości a od o g nisk a, i zostanie o d­

b ity i zw rócony do m iejsca w y s ła n ia , t. j. do tegoż ogniska. Ł a tw o zauważyć, że jeż e li ziemia j e s t w ru ch u , to z n ią razem i zwierciadło. W s k u te k tego pro-

Z, O p ie rw o tn o p o łożenie z w ie rcia d ła i ogniska.

i O, położenie z w ie rc ia d ła i ogniska: p ie rw ­ sze po u p ły w ie czasu, g d y pro m ień p rze jd zie

d rogę OZ, i d ru g ie po p rze jściu drogi

OZⁱ

+ Z 10[

m ień p ro sto p a d ły po p rze jś c iu p r z e s trz e ­ n i o ( = O Z ) , już ta m z w ierciad ła nie z a ­ s ta n ie (przejdzie ono do Z x) i nie z o s ta ­ nie odbity. Lecz o g nisk o p ro m ie n iu je w e w sz y stk ie stro ny, i dlate g o j e d e n z promieni, OZu trafi n a z wierciadło i b ę ­ dzie odbity. Będzie to oczywiście ta k i prom ień, k t ó r y przejdzie p rze strz e ń OZx w ty m s a m y m czasie, gdy zwierciadło z Ziemią przejdzie p r z e s trz e ń Z Z X = OA.

Lecz przestrzen ie te, p rzebiegane w j e ­ d n y m czasie przez d w a różnej chyżości d z ia łan ia (ruch Ziemi i bieg św iatła), b ę ­

d ą w sto s u n k u p ro sty m do odpowiednich chyżości, t. j.

OA

v

OZl c

Z d rug ie j s tr o n y o dbity prom ień ś w ia tła p rze jd zie do Ox d ro g ę OlZ l— OZi , c a łk o ­ w ita zaś droga prom ienia będzie oczyw i­

ście 2 OZu a czas na jej przebieżenie po-

t rz e b n y V Poniew aż z tró j k ą ta p r o ­ s to k ą tn e g o OAZu OZi— a^Ą-OA, a z przy- toczonej wyżej zależności OA— OZx . —

C

więc OZy— a^Ą-OZ, . ^

czas zaś potrz e b n y n a przebieżenie przez św iatło p rz e strz e n i

będzie:

t> = 2

, ! L , . . . . ii)

W z o ry 1) i II) s ą p o dstaw ow e dla w y ­ ja ś n ie n ia hy p o tez y względności p r z e s trz e ­ ni i czasu, do której ob jaśnienia obecnie p rzy stę p u je m y . W s k a z u ją one, że na z n a jd u ją c y m się w r u c h u ciele m ate ry a l- nem czas potrzeb ny dla przebieżenia tam i n a p o w ró t tej sam ej p r z e s trz e n i a p rzez prom ień w d w u różnych p r z y p a d k a c h — równolegle lub 'p ro sto p a d le do k ie r u n k u biegu j e s t różny i w d ru g im p r z y p a d k u j e s t m n ie js z y niż w pierw szy m

«

a

(t — - t' =

1

— poniew aż j

—

/—

więc zawsze j ' i

<

(bo v < c),

> ■

c‘

/

i t' < <)•

Zanim przejdziem y do w y nik ów z d o ­ piero co w yprow adzonego wniosku, m u ­ sim y zauważyć, czy wogóle różnica ty ch czasów nie j e s t znikomo mała. By t a k ile możności nie było, należy w y b ra ć sto- s unek

i ódległość a możliwie w iel­

kie. N ajszybszy ru ch m a te ry a ln y , j a k i

m am y w dośw iadczeniu do rozporządzę-

j\Iś 43

WSZECHSWIAT

nła, j e s t to r u c h Ziemi około Słońca, oko­

ło 30 k ilo m etró w na sekundę. W obec szybkości ś w ia tła 300 000 k ilom etrów na s e k u n d ę daje to

ju ż wyżej wspom niano,

uważyć, że

10000

Nietrudno za-

t’— t

J / l -

< l

Dla n ieznaczny ch wartości w przybliżeniu K = j / j

— Va —^ t . j. dl a

c~

v c

m am y

i

~

czyli czas p rze b ieg u św ia tła na ziemi rów nolegle do jej b ie ­ gu j e s t o

dłuższy niż prosto­

padle do tegoż biegu. J e s t to bardzo niewiele, je d n a k ż e może być ju ż zmie­

rzone w razie z astosow ania dzisiejszych środków o b s e rw a c y jn y c h i wielkości a znacznej, p o rzą d k u k ilk u n a s tu kilom e­

trów. Podobny pom iar został d w a razy u s k u te c z n io n y przez uczonego a m e r y ­ kań sk iego Michelsona, p ierw szy raz w r o ­ ku 1881, d ru g i raz 1887 r. razem z Mor- leyem, i obecnie poraź trzeci przez j e ­ dnego z badaczów angielskich. Samo doświadczenie polega na t. zw. interfe- ren cyi pro m ienia równoległego z prosto ­ padłym . Z wyliczonego powyżej spóźnie­

nia można bez tru d n o śc i z n a n ą w o p t y ­ ce d ro g ą obliczyć przesunięcie pasm in- terferency i, k tó r e łatw o m ogą być bez­

pośrednio spo strzeg an e. Otóż w szystkie trz y razy o trz y m an o r e z u l ta t na jz u pe ł­

niej n e g a ty w n y . Najszczegółowsze b a d a ­ nia nie dały żadnej różnicy dla prom ie­

nia równoległego i prostopadłego, t. j.

f a k ty zaprzeczyły w s z y s tk im p o p rze d ­ nim w yw odom J).

!) W rze c z y w isto śc i M ichelson w d o św ia d ­ czeniu 1887 r. o trz y m a ł p ew n e odchylenie, lecz 20 ra z y m niejsze od w y m ag a n eg o przez te o ry ę i zn a jd u ją ce się w g ran ic ac h błędów dośw iad­

czenia.

II .

W ta k im s ta n ie rzeczy z nak om ity fi­

zyk holenderski H. A. Lorenz wygłosił w 1892 roku hypotezę, że niezgodność d oświadczenia Michelsona z wnioskam i teoryi polega na tem , iż w sz y stk ie roz­

ciągłości ciał m a te ry a ln y c h na ciele bę- dącem w r u c h u i dla obserw ato ra, na niem się znajdującego, podczas przejścia od położenia prostopadłego względem k ie r u n k u r u c h u do położenia równole-, głego zm ieniają się w s to s u n k u

. 7

/ V

__

’ I

i : ponieważ do­

świadczenie uczy, że t = t! (wzory I i U ś ­ więć być to może tylko w tedy, g d y a w t' będzie inne, niż w t, i, mianowicie, ozna­

czając odległość a w t' przez a', wobec

2

a

a'

t -

u

\

« d - — -j będziemy mieli

i t'

n

K a1 . . . III),

t. j. gd y w sz y stk ie rozciągłości, przecho­

dząc z k ieru n k u prostopadłego względem r u c h u do równoległego, będą zm niejszo­

ne w s to s u n k u

Teoretycznie oczywiście nie ulega n a j ­ mniejszej w ątpliwości, że jeżeli hypoteza L oren za j e s t fizycznie słuszna, to n ie ­ zgodność doświadczenia z teoryą j e s t n ajzupełniej w yjaśn ion a. Czy j e s t ona j e ­ d n ak możliwa fizycznie i czy nie p row a­

dzi za sobą jeszcze ja k ic h innych w nio s­

ków, m og ących nas posunąć jeszcze da ­ lej w sferze dom niemań?

Przypuszczenie Lorenza, że rozcią­

głość ciał b ę d ą cy c h w r u c h u zależy od chyżości ru chu , j e s t czemś zupełnie no- w em dla um ysłów, k tó re w y ro sły w in­

n y c h pojęciach. Ponieważ każda cz ąstk a m a te ry a ln eg o w sz echśw iata jest w r u ­ chu, więc pojęcie rozciągłości s ta je się zupełnie w zględnem . Bezw zględna w a r ­ tość rozciągłości może istn ieć tylko w s t a ­ nie bezwzględnego spokoju, a zatem j e s t dla n a s zupełnie niedościgła. O bserw ato­

rowie na różnych ciałach niebieskich ró­

żnie oceniać będą te sam e rozciągłości.

680 WSZECHSWIAT JY®

O bserw ator n a Sło ńcu n a p r z y k ł a d o z n a ­

czy w m ierze swej tę sarnę p r z e s trz e ń inaczej, niż o b s e rw a to r n a Ziem i i t. d.

D ru g ą tru d n o ś ć s ta n o w i (co w s k a z u je szczególniej Poincaró), iż rzec z o n y s t o s u ­ nek, w k tó ry m każde rozciągłe ciało n a Ziemi zmienia sw e ro z m ia ry w razie zmian położenia, j e s t j e d n a k i i r ó w n y

' ^C"

m a te ry a ln y ch , bez w zględu n a ich n a t u ­ rę fizyczną...

Jeżeli nareszcie zw ró cim y się do w ie l­

kości liczebnej owego sk ró c e n ia, to w y ­ nosi ono dla Ziemi, j a k w yżej obliczono, Ysoooooooo- S ta n o w i to, d la całej ś re d n ic y Ziemi (ok. 13 500 kil.) w p rzy b liże n iu

18 5

- gQQ" m etra, tj. w ielkość około d w u c a li1), na j a k ą o k reślon y p ro m ie ń Ziemi się s k r a ­ ca w czasie od p ołudnia do zach od u S ło ń ­ ca i rozszerza od zacho d u do północy.

I każ d e narzędzie m iernicze, k ażd y łokieć lub m e tr n a Ziemi, k a ż d a rozciągłość przechodzi przez te sam e zm ian y . S ą to j e d n a k dla s to s u n k u b ieg u Ziemi do bie­

g u św ia tła ( ^ = Vio 000) zm iany n a d e r nieznaczne. Ja k ie ż one j e d n a k będą dla w ię k szy c h chyżości? Zupełnie e le m e n ­ ta r n y m a r y t m e t y c z n y m ra c h u n k ie m o t r z y ­ m ać m ożna n a s tę p u j ą c ą tabliczkę:

v sk ró ce n ie w y n ,

D la — “ Vio ooo t.i■ v=3Q /cwi|sek. Y200000000

„ » = % , t> = 4 0

000

» » =

7

75 000

„ ^{„ = i/S » W}

—150 000

/8

, „ = » / , „

<>=225 000 1/3

„ „

= 1

=300000 1

W ty m o s ta tn im p rz y p a d k u , n iem ożli­

w ym fizycznie, ro zm iar ciała rów nolegle do k i e r u n k u biegu pow inien z n ik a ć z u ­ pełnie. Ponieważ j e s t t o niem ożliw e więc v < c, t. j. żadne ciało fizyczne nie m o ­ że się p o ru sz a ć z szyb k ością r ó w n ą c h y ­ żości św iatła. W n iosek te n zn ajd ziem y p o tw ierd z o n y n a s tę p n ie i na p o d s ta w ie in n y c h względów.

Zobrazow ać j e d n a k fizycznie h y p o tez ę L o renza b ę d z ie m y mogli aż w te d y , g d y

3) R a ch u n e k te n og ło siliśm y je szc ze w ro k u

1893

zapoznam y się z jej dalszem rozw inię­

ciem n a pojęcie czasu, co zaw dzięczam y dopiero Einstenow i.

III.

Każde oznaczenie t rw a n ia czasu pole­

g a n a możności oznaczenia jednoczesno- ści d w u zjaw isk. Jeżeli np. chcę s p r a w ­ dzić bieg d w u zegarów z n a jd u ją c y c h się w d w u różnych m iejscach, to powinie­

nem, g dy n a pierw szym z n ich p r z y ­ p u ś ć m y j e s t

-sta, dać sy g n a ł np. a k u ­ s ty c z n y w y s trz a łe m z działa. Jeżeli od­

ległość d ru g ie g o zeg ara j e s t niez b y t z n a ­ czna (tak, że s y g n a ł może być u słysza­

ny) i znana, to w chwili, g d y właściciel d rugiego z e g a ra usłyszy w y s trz a ł, będzie rozum ow ał, że z e g a r n a s ta w ić należy na

tyle s ek un d, ile dźw ięk p o trzebo ­ w ał n a przebieżenie przestrzeni między zegaram i. J e ś li ta p r z e s trz e ń była np.

3 k ilo m etry , i je ś li w chwili u słyszenia s y g n a łu n a

, d ru g i z e g ar będzie w s k a ­ zyw ał I

h

sek., o bserw atoro w ie będą mieli pe w n o ić , że zeg ark i ich b ę d ą w d a ­ nej chwili mieć w skazanie je d n a k ie , syn- chronistyczne. Jeżeli j e d n a k dla u r e g u ­ lo w ania zegarów n a znaczniejszych od­

ległościach w y p a d n ie użyć innego ś r o d ­ ka, np. p rąd u e le k try c z n e g o lub s y gn ału św ietlnego , to rzecz staje się bardziej skom p lik o w a n ą , g dyż czas prze b ieg u wy- siłów e te ro w y c h je s t, ja k e ś m y ju ż w y ­ żej widzieli, w zależności od szybkości i k ie ru n k u biegu ciał m ate ry a ln y ch .

W y ob ra ź m y sobie, że g d y n a zegarze

-stą, d a je m y sy g n a ł św ietlny obserw atorow i z e g a ru w B, przyczem k ie r u n e k s y g n a łu j e s t zgodny z ru ch em Ziemi, t. j. B j e s t od A położone w s tr o ­ nę biegu ziem skiego *) w danej chwili.

Dla oznaczenia jcdn oczesn ości w ypadnie przesłać s y g n a ł od A do B i (odbiwszy go ta m np. od zw ierciadła) powrócić do A.

P r z y p u ść m y , że n a tę p o d w ójn ą drogę (od A do B i od B do ^4) św iatło zużyje

s e k u n d , które o b se rw a to r w A zmie-

W sz y stk ie m iejscow ości położone na w schód od danej l ę d ą w nocy w y p rz ed z ały daną m ie j­

scow ość w ru c h u koło Słońca, a w e dnie biedź będą poza nią.

JM® 43 WSZECHSWIAT 681 rzy n a s w y m zegarze. W te d y rozum ować

będzie (ponieważ w p ływ r u c h u Ziemi nie może być dostrzeżony, zgodnie ze zja ­ w iskiem Michelsona), że o bse rw ato r w B otrzym ał s y g n a ł po upływie połowy

s ekun d, a z a te m dla o trz y m an ia jedno- czesności należy, by zegar w B w s k a z y ­ wał l 2 h 5 sek., g d y sy g n a ł n ad ejdzie do

I

h

sek., g d y sy g n a ł po­

wróci do A . W ta k im razie o b s e rw a to ­ rowie ziem scy będą przekonani, że z eg a­

ry ich m ają w sk a z a n ia równoczesne.

W rzeczyw istości j e d n a k dla o b s e rw a to ­ r a nieruchom ego w sk a z a nia owych z e g a ­ rów nie b ę d ą takiem i. J u ż wyżej w i­

dzieliśm y, że dla takiego ob serw atora trw a n ie b ieg u p rom ienia w k ie r u n k u r u ­ chu j e s t dłuższe, niż w k i e r u n ­ ku p rze c iw n y m < e ° v ) • Stąd w ynika, że od A do B nie j e s t ono po ­ łową

sek., lecz więcej niż połową, np.

6

sek., a od B do A mniej niż połową, np. 4 sek. W s k u te k tego, g d y z e gary w A i B są nastaw ione, j a k wyżej w s k a ­ zano, t. j. g d y B, w chwili o trz y m a n ia sy gnału, n astaw ion o n a 12h 5 sek., w rz e ­ czyw istości dla n ieru c h o m e g o o bserw a­

tora było ju ż w B l

h

sek., t. j. d an y zegar w B spóźnia się o

sek. i wogóle z e g ary n a sta w io n e na p o dstaw ie s y g n a ­ łów e te ro w y c h (św ietlnych lub e le k try c z ­ nych) spóźniają się w zględem czasu ob­

s e rw a to ra nieruchom ego, w poró w naniu z z e g ara m i w m iejscach zn ajd u jąc y c h się poza n iem i w k ie r u n k u ruchu, i od­

wrotnie. N ie trudn o ła tw y m rac h u n k iem ocenić wielkość tej różnicy w zależności od s to s u n k u ^ , s to s u n k u chyżości r u c h u

do p rędk o ści św iatła. J e s t rzeczą oczy­

wistą, że różnica owa j e s t połową różni­

cy czasów zużyty ch na przebieżenie d ro­

gi w j e d n ę i d r u g ą stro n ę (w n aszy m przy kładzie 1 sek. = £

— 4)), t. j. s z u ­ k a n a różnica ± t = {

c— v

w yłuszczoną hypotezą Lorenza, w s z y s t­

kie rozciągłości równoległe do k ie r u n k u r u c h u s k ra c a ją się o y \ ____ ^ tu

' ca

zaś m am y właśnie zjawisko równoległe do ruchu, z a te m z a m iast a należy p o d ­ s ta w ić a

i w ted y o s ta ­ tecznie

A t =

°2 / i

av

J &

. . . IV) N ietrudno s tą d np. obliczyć, jak ie g o po­

r z ą d k u wielkości j e s t g r a n ic a możności reg u lo w a n ia dw u zegarów na Ziemi. Bio­

rąc n a jw ię k s z ą odległość np. tra n sm isy i fal e le k try c z n y c h (teleg raf bezdrutow y)

10 000>

m am y

- ć - ( ‘ + ' / > - ? - ) =

V io o o o ( 1 —j~ 71 . J/ i o s ) = V e o . V , o 4 —

Poniew aż je d n a k , zgodnie z poprzednio

1',eoo ooo sek.

W id z im y więc, że g ran ic a oznaczenia jednoczesności dw u wypadków n a Ziemi, leży znacznie niżej, niż d a ją n a m mo­

żność zauw ażyć to najczulsze c h ro n o m e ­ try. Jeżeliby Ziemia j e d n a k biegła około Słońca

razy chyżej, to g ran ic a ozna­

czenia jednoczesności byłaby znacznie wyższa, 7

se k u n d y d la tego sam ego w ypadku.

Tylko co w y ja śn io n a względność poję­

cia jednoczesności pozwala n am w y ra ź ­ niej uwidocznić pierw szy p o stu la t Lo­

renza, s k ra c a n ia rozciągłości ciała r u c h o ­ mego wzdłuż ruchu. W y ob ra ź m y sobie J), że dw aj ob serw atorow ie oddaleni j e d e n od d rugieg o o o jed n o śc i rozciągłości chcą zmierzyć tę rozciągłość na skali bezwzględnej nieruchom ej, np. p r z y tw ie r ­ dzonej do „niebios“. Na czem polega proces m ierzenia ciała ruch om eg o w zglę­

dem skali nieruchom ej? N a tem, by ob­

serw atorow ie sto ją c y u końców owego ruchom ego a jednocześnie zauważyli, j a ­

]) Obraz te n j e s t z pew nem i m odylikaeyarni zaczerp n ięty z C ohna „P h y sik a lisc h es ttber R aum und Z e it.“.

682 WSZECHSWIAT J\la 43

kim wskazaniom skali n ieru c h o m e j od­

powiada początek i kon iec m ierzonego a.

Ponieważ j e d n a k jed noc z e sn o ść , w m yśl powyższego n a ciele r u c h o m e m j e s t t y l ­ ko względna, więc o b s e rw a to r n a koń cu

k u ruchu), k tó re g o z e g a r spóźnia się w zględem z e g a ra n a p o c z ątk u a, zapisze swe w sk a z a n ie później niż należy, t. j.

rozciągłość zm ierzona n a ska li n ie r u c h o ­ mej bezw zględnej okaże się dłuższą, niż t a s a m a odległość odm ierzona n a tejże skali przez n ieru chom eg o o b se rw a to ra , dla k tó re g o je d n o c z e sn o ś ć zachow uje po ­ ję c ie bezw zględne i k t ó r y zatem n a tej sam ej skali n ieru c h o m e j odetnie odpo­

w ied nią d ługość w czasie w łaściw ym , t. j. kró tszy m , a z atem o trz y m a j ą m n ie j ­ szą. T y m : w i ę c ' s p o sob em n ie ru c h o m y o b se rw a to r w ciele w z g lę d em niego r u ­ chomem z au w aży s k ró c e n ie w s z y s tk ic h rozciągłości ró w noleg ły ch do k i e r u n k u ruchu. Rozciągłości zaś do k i e r u n k u r u ­ chu p rostopadłe, po niew aż dla n ich w s k a ­ zania czasu są j e d n a k ie , zm ianie dla n ie ­ ruchom ego o b s e rw a to ra n ie u leg n ą . Tym sposobem np. k rz y ż z n a jd u j ą c y się na Ziemi i zd ający się być r ó w n o r a m ie n ­ n y m dla o b s e rw a to ra n a Ziemi, będzie dla o b se rw ato ra n a S łońcu w y d a w a ł się nieró w n o ra m ie n n y m , a m ian o w icie ram ię do k ie r u n k u r u c h u p rostopadłe będzie obse rw ato ro w i słon e c z n em u w y daw ało się dłuższem niż równoległe. J e s t r z e ­ czą także oczyw istą, że o b s e rw a to r b ę ­ dący w r u c h u za u w a ż y ć sw eg o „ w ła sn e ­ go" sk ró c e n ia nie może, gdyż w szy stkie skale ruchom e, n a k t ó r y c h on tylko po­

m iar u s k u te c z n ić może, u le g a ją tej sam ej zmianie, j a k i odległość m ierzona.

Lecz n ietylko bieg z e g aró w nie j e s t je d n o c z e sn y na ciele, k tó re się porusza.

E in s te in zwrócił u w ag ę n a jeszcze j e d e n w nio sek ze zja w iska Michelsona, a m ia ­ nowicie, że i b ieg ty c h zegarów j e s t na ciele ru ch o m e m ró żn y od bieg u z e g a ró w pozostających w spokoju, t . j . sam o o k r e ­ ślenie p rzeciągłości czasu j e s t inn e na ciele ru ch o m e m aniżeli n a ciele w spo­

koju, a samo pojęcie czasu s ta je się w zg lęd nem , j a k j u ż u L orenza pojęcie rozciągłości p rz e s trz e n n e j. - •

By ilu stro w ać te n ostatni, może n a j ­ w ażniejszy, w niosek teoryi względności, za uw a ż ym y, że p o d s ta w ą tej te o ry i j e s t fizyczna niemożliwość w y k a z a n ia d ośw iad ­ czeniem na ciele rucho m e m (zjawisko Mi­

chelsona) w p ły w u na zja w iska np. o p ty ­ czne (i wszelkie inne) r u c h u ciała. P o ­ nieważ, j a k e ś m y wyżej widzieli, prom ień przeb iegający w k ie r u n k u r u c h u i z po­

w ro tem p r z e s trz e ń

a zużyw a na to czas

— —

— i, ponieważ zgodnie z hy- c (* - - H ■

potezą Lorenza, w k ie ru n k u r u c h u roz­

ciągłość p r z e s trz e n n a s k ra c a się z a do

/

a y l — — — , więc czas p o trz e b n y pro-

mieniowi do przebieżenia wspom nianej . p rze strz e n i na ciele ru ch o m e m będzie

2

a

a

= " a - -

Jeżeli zaś ciało się nie porusza, czas bę­

dzie oczywiście (y

)

a

Zatem, by niem ożna było zauw ażyć z ob­

s e rw a c y i biegu prom ieni k ieru n k u ruchu, trzeba, ab y czas tx n a z e g ara ch r u c h o ­ m ych był od czytaniem j e d n a k i j a k czas

<n, k tó ry b y te sam e z e gary wskazały, g d y b y ciało się za trzy m a ło (lub g d y b y np. m ierzono czas p rom ienia p ro sto p a d łe ­ go do k ie r u n k u ruchu). By zaś ta k było, j a k w idać z odpow iednich wzorów, t r z e ­

ba, by (ponieważ tr > t„, bo K < 1) g o ­ dzina np. zm ierzon a n a zegarze r u c h o ­ m y m była w rzeczyw istości dłuższa niż n a zegarze n ieru c h o m y m . P rzedłużenie to j e s t n a tu r a ln ie n a d z w y c z ajn ie małe, i tylko przez długie o k resy a s tro n o m ic z ­ ne m ogłoby być w y k r y te ł). Zn aczn iej­

sze zm ia n y w n a s z y c h o k reślen iach cza­

su w y m a g a ją szybkości niezm iernie wiel-

; !) P o in c a re w spom ina, że zastosow anie te o ry i E in s te in a do obliczenia p e w n y c h niezgodności z o b se rw ac y ą ru cłió w p la n e ty M erkurego w p ra w ­ dzie dało p o praw kę te g o sam ego znaku, ja k ie g o w y m a g a ły o b serw acy e, lecz o trz y m a n a w arto ść liczbow a (5*) b y ła znacznie m n iejsza od w y m a­

g a n e j .(38").

JSIe 42 WSZECHSWIAT 683 kich. A żeby trw a n ie godziny określonej

na Ziemi rów nało się 40 m inutom ozna­

czonym dla tegoż trw a n ia czasu przez o b se rw ato ra nieruchom ego, trzeba, b y

kilom etrów n a sekundę, k tó rą b y w takim razie Ziemia mieć musiała.

11. Merczyng, (Dok. nasfc.).

P . D O F L E I N .

S T A N O W IS K O NAUKI W S P Ó Ł ­ C Z E S N E J W O B E C D A R W IN O W ­

SK IEJ T E O R Y I D O BO RU J).

Szanow ni słuchacze!

Zadanie, k tó re w ziąłem na siebie, m ia­

nowicie ro zp atrzenie darw inow skiej te- oryi doboru, u w ażam za specyalnie t r u ­ dne. Niemożliw ą j e s t rzeczą przejrzenie w ciągu godziny olbrzymiej powodzi po­

glądów, zrodzonych n a tem polu w o s ta t ­ nich la t d ziesiątkach. P y ta n ia , czy te- orya doboru D a rw in a j e s t słuszną, czy tylko ona j e s t tra fn ą , czy też obok niej i inne z a sa d y m u sz ą b y ć w zięte pód u w a g ę dla w y ja śn ie n ia p o w sta w a n ia g a ­ tunków , p y t a n i a te były w o statniem pięćdziesięcioleciu g łó w ny m p ro b le m a ­ tem n a uki o pochodzeniu i w szyscy w iel­

cy b adacze za jm u ją c y się tą n a u k ą w y ­ dali sw ą opinię o darw inizm ie w ściślej- szem tego słowa znaczeniu.

Nie m ogę uw ażać za swe zadanie z a ­ znajom ienia w as bodajb y tylko z naj- w ażniejszem i z t y c h poglądów. Do tego byłyby p o trzeb ne w y k ła d y z wielu go ­ dzin złożone. Słuszniejszem mi się w y ­ daje, g d y już przedsiębiorę tę próbę, w y ­ kazanie wam , j a k ą rolę obecnie teorya D a rw in a o d g ry w a w bad aniach nad kwe- s ty a m i pochodzenia.

*) O dczyt w y g ło sz o n y w zim ow ym sem es­

trz e litlO jll ro k u w Alonachinm , w y d a n y n a stę ­ pnie w zbiorow em dziele „Die A bstam m ungsleh- r e “. J e n a 1911. (P rzy p . tłum .).

Poży teczn em będzie k ró tk ie w skazanie, cośmy p rzy w y k li nazyw ać teo ry ą D a rw i­

na w ściślejszem znaczeniu tego w yrazu.

W ś ró d sz ersz y ch w a r s tw publiczności z z asady darw inizm identyfikuje się z t e ­ oryą ewolucyi. To popularne stanow isko ma do pew nego stopnia uzasadnienie, gdyż dopiero po u g r u n to w a n iu przez D a r ­ wina teo ry a ewolucyi z y sk ała większe znaczenie dla nauki. W szyscy j e d n a k wiecie, że teo ry e pochodzenia, teorye

„utw orzenia p r z y r o d y

istn iały ju ż przed D arw inem i że n iektó re z nich, przede- w szystk iem L a m arc k a, posiadały ju ż głę­

bokie p o d sta w y naukowe.

D a rw in j e d n a k w sform ułowaniu, j a ­ kie dał teoryi ewolucyi, wygłosił nietyl- ko nowe ory gin alne idee, dotyczące fak ­ tów descendencyi, lecz p rze d e w sz y stk ie m zbudował teoryę, k tó ra m iała w yjaśn ić p o w staw anie n ow ych g a tu n k ó w z form ju ż istn ieją cy c h . Chciał on przez sw ą teo ry ę w y k ry ć siły czynne w przemianie.

Zasadniczą tre ść darw inow skiej teoryi selekcy i najłatw iej uprzytom nię waszej pamięci, jeśli obiorę za p u n k t w yjścia ja k iś przykład k o n k r e tn y , np. pospolity g a tu n e k m otyla R u sa łk a p o krzy w n ik (Va- n essa urticae). G atunek te n w ystęp uje u nas corocznie mniej więcej w tej sa­

mej ilości. W y n ik a z tego, że z każdej p arki, istniejącej w r o k u bieżącym, w y ­ rośnie w ro k u przyszły m również tylko j e d n a p a rk a potom stw a. Motyl j e d n a k każdy s k ła d a j a j dużo, z k tó ry c h się też w y k lu w a wiele gąsienic. Co się z niem i dzieje? Tylko dw a egzemplarze średnio, czyli j e d n a p a rk a , może w y ro sn ą ć i prze- b y to w a ć aż do okresu rozm n ażan ia się w szystkie inne w drodze do tego celu m uszą zginąć.

Jeżeli je d n a k świeżo złożone przez mo­

ty la j a j a w eźm iem y pod swoję opiekę i w yho d u je m y w klatce dla gąsienic, o trzym am y zupełnie inny wynik, aniżeli n a wolności. W razie ostrożności i od­

rob in y szczęścia może się n am udać, że zam iast jednej p a ry o trzym am y ich

lub

z jed n e j porcyi j a j , innem i sło­

wy, że w szystkie j a j a doprowadzim y do ok resu dojrzałości płciowej.

Gdy hodujem y gąsienice w w a ru nka ch

684

WSZECHSWIAT

sztucznych, o c h ra n ia m y j e od w s z y s t ­

kich wypadków , g rożący ch im n a w olno­

ści. Od pierw szych sta d y ó w ro zw oju j a j a i młode zw ierzęta są w y s ta w io n e n a m nóstw o niebezpieczeństw : zim no i go ­ rąco, z b y t w ielka wilgoć lub susza, b r a k lub nieodpow iedniość p o k a rm u , p le ś n ie ­ nie, gnicie, choroby b a k te r y a l n e i inne, p asorzy ty, wrogowie w szelakiego ro d z a ­ ju: osy, ptaki, ja s z c z u r k i i t. p. d z ie s ią t­

k u ją n a wolności w y lą g owadzi; w m ia ­ rę tego, j a k r o d ze ń stw o w z ra sta , s ta je się coraz m niej licznem.

N ie k a żd y w y lą g n a wolności z n a jd u je się w t a k n ie p rz y ja z n y c h w a r u n k a c h , że dziesiątkow anie idzie t a k daleko; z j e ­ dnego przeżyje

,

, z d r u g ie g o

,

egzem plarzy, wiele in n y c h w y lę gó w w cze­

śniej czy później zostan ie zniszczone do ­ szczętnie. T y m sposobem śre d n io o t r z y ­ m u je się rezu ltat, k t ó r y w idzim y w n o r ­ m aln y c h w a r u n k a c h w przyrodzie: liczba osobników danego g a t u n k u z r o k u n a rok nie j e s t ani większa, ani m niejsza.

To w y tę p ia n ie w iększości p o to m s tw a m a zasadnicze zn aczen ie w teo ry i D a r ­ wina.

Przeciw w s z y s tk im w ro g im p i e r w ia s t­

kom, grożącym p o s zczególn y m osobni­

kom zagładą, s ta c z a ją one „ w a l k ę o b y t “.

K ażdy osobnik, a b y się u trz y m a ć przy życiu, rozw ija w s z y s tk ie siły, k tó re m i rozporządza. Siły j e d n a k poszczególnych osobników nie są je d n a k o w e .

P roszę sobie przy pom n ieć w ażne f a k ­ ty, k tó re w yłożył w am w s w y m o dczy­

cie mój k oleg a G o ldschm idt !). W y n ik a z nich, że p o tom stw o z je d n e g o w y lęg u pochodzące często znaczn ie m iędzy sobą się różni: o rg an iz m y p o d le g a ją z m ie n n o ­ ści. J e s t oczywistem, że p o to m stw o j e ­ dnej p a ry rodziców, różniące się m iędzy sobą n a zasadzie zmienności, w y s tą p i do w a lk i o b y t z ro zm a ite m u zbrojeniem .

J a jk o bogatsze w żółtko m a np. w p e ­ w n y c h n ie p rz y ja z n y c h w a r u n k a c h więcej

*) N in ie jsz y o d c z y t D ofłeina b y ł sz ó sty m z całej se ry i o d c z y tó w o te o r y i ew o łu c y i. W śró d o d cz y tó w p o p rz e d z a ją c y c h b y ły d w a R. Groldsch- m id ta p. t. „ P o w s ta w a n ie g a tu n k ó w w św ie tle w spółczesnej n au k i o d zied ziczn o ści15. (Prz. tł.).

d a n y c h do w y d a n ia n a ś w ia t silniejszej gąsienicy, aniżeli ja jk o gorzej w żółtko zaopatrzone. Motyl la ta ją c y lepiej, ł a ­ tw iej ujdzie pogoni p ta k ó w owadożer- nych , aniżeli la ta ją c y źle. Podobne cechy k o rz y s tn e m ogą m ieć za s k u te k , że osob­

n ik w nie zaopatrzon y będzie należał do ty c h niew ielu w ybrańców , k tórzy o s ią ­ g nęli swój cel: rozm nażanie się.

Jeżeli t e r a z te s p ecyain e własności, k tó re się okazały k o rz y s tn e m i dla zw ie­

rzęcia, są dziedziczne, a takiem i są one w w ielu razach, to przeniosą się n a po­

tom stw o. Gdy się podobne w ypadki, w k tó ry c h zw ie rz ę ta pew nego g a tu n k u w s k u t e k posiadania określonego dziedzi­

cznego zboczenia p r z e trw a ją w walce o b y t, b ę d ą grom adziły, to c h a r a k t e r t e ­ go g a t u n k u sam przez się ulegnie z m ia ­ nie. Lepiej uposażone osobniki m uszą się s ta ć coraz częstszem i, gd yż one w walce o b y t przeżyw ają, g d y t y m c z a ­ sem ich mniej szczęśliwi to w a rz y sz e zo­

s t a n ą przez dobór w y tępieni.

Oto j e s t w k ró tk im zarysie zasadnicza tre ś ć d arw inow skiej teoryi selekcyi czyli doboru. W a lk a o byt, t. j. ogół sił p r z y ­ r o d y dz ia łają c ych na d any g a tu n e k zw ie­

rzęcy, u s u w a osobniki gorzej p rzy s to s o ­ w ane, aby zostaw ić p rzy życiu p r z y s t o ­ sow a ne najlepiej do d a n y c h w arunków życiowych. Spełnia więc ona czynność podo bn ą do czynności hodow cy w sto­

sun ku do zw ierząt domowych, roślin u ż y ­ tecznych, k w ia tó w i t. p., w y b ie ra jąc e g o z m a te ry a łu hodow lanego do dalszej k u l t u r y tylko osobniki obdarzone w ła ­ snościami, k tó re m u hodowlę opłacą. J e ­ żeli te własności okażą się dziedziczne- mi, to hodowca może n ow y g a tu n e k s tw o ­ rzyć sztucznie, przez dobór sztuczny.

Zjawisko odpowiednie w n a tu rz e na wolności n a z y w a m y doborem n a t u r a l ­ nym. To, co w pierw szym p rz y p a d k u w y ­ k o n y w a mniej lub więcej św iadom ie czło­

wiek, to w d ru g im czynią, podług nie­

u b ła g a n y c h p ra w działające, n ieś w ia d o ­ me, nieuosobione siły przyrody.

Ta t a k prosta, j a s n a i zrozum iała za­

sa d a w y w a rła w p ływ wielki n a w s z y s t­

k ich p rzy ro dn ikó w , k tórz y j ą dobrze po­

ję li i ujęli. Zrozumieć to z re s z tą łatwo;

Ais 43 WSZECHSWIAT 685 n ależy tylko uśw iadom ić sobie, w ja k im

sta nie z n a jd o w ała się n a u k a o o rgani­

zmach, w te d y , g d y zasada D arw ina zo­

s ta ła ogłoszona.

Z jed n e j s tro n y przez przepaść m iędzy p a ń s tw a m i organicznem i i nieorganicz- nem i został, dzięki odkryciom chemii, w sposób n ieo czekiw any przerzucony most; z drugiej j e d n a k stro n y n ajz n a k o ­ m itsi znaw cy zja w isk życiow ych w s k a ­ zywali celowość form organicznych, ja k o p roblem at, sta n o w ią c y olbrzym i k o n tra s t z ciałami n ieo rg a n ic z n e m u Celowe p rzy ­ s tosow an ia organizm ów n a s u w a ły w y ja ­ śnieniu n a u k o w e m u ty le trudności, że zda­

wało się n iem a drogi, na której m ożnaby j e w y ja ś n ić zapomocą ju ż z n a n y ch p raw n a tu ry .

D a rw in przem ógł te tru d n o ś c i i t rw a łą zasługą je g o geniu szu będzie w yk azan ie, że p ow stan ie przystosow ań celowych mo­

żna sobie w yobrazić na po dstaw ie zasad n a tu r a ln y c h , gdyż te o r y a jego wraz z po­

w sta w a n ie m n o w y c h g a tu n k ó w w y j a ­ ś niała ich przystoso w anie do d a ny ch w a ­ ru n k ó w życiowych. Dzisiaj jeszcze trz e ­ ba p rzyznać, że lo gik a sposobu m yślenia D a rw in a j e s t przekonyw ająca. Musimy się zgodzić, że nowe g a tu n k i m ogą p o­

w s ta w a ć przez w alkę o b y t i dobór na zasadzie p r a w zm ienności i dziedziczno­

ści, o ile f a k ty i obserwacye, n a k tó ry c h się logiczne d e du kc ye opierają, zostaną uz n a n e za p raw dziw e i słuszne.

Nie można w ątpić, chociaż w o statnich czasach bardzo przeciw tem u w y stępo­

wano, że zasa d a D a rw in a przy c z y n ia się wiele do w yja śn ie n ia rozwoju, o ile bio­

logicznie p odstaw ow e założenia D arw in a okażą się praw dziw em i. Zanim się j e ­ d n a k zw rócim y do sp raw d zen ia tego na p od staw ie rez u lta tó w nowych badań, ch cielib yśm y w k ró tk o śc i w yśw ietlić j e ­ szcze jed n o w ażne zagadnienie, dzielące biologów o sta tn ie g o dziesiątka la t na d w a obozy.

Jeżeli b ędziem y musieli uznać za s łu ­ sz n ą zasadę doboru D arwina, czy tem s am em inne teo ry e p o w sta w a n ia g a t u n ­ ków należy odrzucić ja k o nieprawdziw e?

In n em i słowy, czy zasada D a rw in a w y ­ s ta r c z a do w y ja śn ie n ia pochodzenia g a ­

tu n k ó w i czy wyłącza w szelką możliwość w y ja śnie nia innego? T a k często dzieje n a u k i w y kazują, że pewien s z ere g f a k ­ tów w ydaje się być w y ja śn io n y m przez je d n ę jed n o litą teoryę w ciągu d z ie s ią t­

ków lat, aż się okaże, że trz e b a w p ro ­ wadzić nowe czynniki w y jaśniające, lub też, że fakty, k tó re należy w yjaśnić, roz­

p a d a ją się na grupy, z k tó ry c h je d n e mogą być w yjaśnion e przez jednę teoryę, inne przez drugą. J a k się rzecz ma z darw inizm em ?

D a rw in sam wprow adził swoję zasadę ja k o zasadę pom ocniczą i nie myślał p rzypisyw ać je j znaczenia u n iw e rs a ln e ­ go. Zanadto był on b adaczem przyrody w ścisłem znaczeniu w yrazu. Teorya była dla niego środkiem pomocniczym w pracy, m eto d ą do głębszego p rze n i­

knięcia w zaw ikłane stosunki. S a m a ta m etoda była podd a n a walce o b y t w p a ń ­ stw ie myśli i m usiała być g otow a w k a ­ żdej chwili do u s tą p ie n ia metodzie lep­

szej.

In n e j e s t j e d n a k sta n ow isko zajęte przez większość jego zwolenników i n a ­ stępców. Dla nich ju ż z gó ry darw inizm był zw iązany ściśle z ich na św ia t po­

glądem . Nie był dla nich metodologicz- nem rów n aniem , które tak, j a k np. ł a ń ­ cuch pierścieniow y benzolu w chemii lub w ir ete ru w fizyce, daje badaczowi p u n k t oparcia podczas w dzierania się w k ra in y nieznanego. Stanowcza logika d arw inow ­ skiej teoryi doboru umożliw iła im zacho­

wanie swego poglądu na świat, do k tó ­ rego doszli n a zupełnie innej drodze, i w świecie organicznym .

Bezpośredni zwolennicy i n a stę p c y D a r ­ wina nie rozw inęli wcale je g o teoryi d a ­ lej: t a k np. Haeckel, H uxley i wielu p rzy ­ ro d ników we w szystkich krajach, k tórzy poszli w ich ślady. Zasługi ich leżą po większej części w in n y c h dziedzinach, nad darw in izm em pracow ali o ty le tylko, 0 ile był on teo ry ą ewolucyi; bronili t e ­ oryi doboru i zastosowali j ą do tru d n y c h 1 sporn ych dziedzin, przyczem mogli w y­

kazać jej logiczną zastosow alność we w sz y stk ic h m ożliwych dziedzinach bio­

logii.

Ci je d n a k , k tó rz y się z en erg ią oddali