Zasady elektryczności : (jako przykład do metodologii)

Z A S A D Y

E L E K T R Y C Z N O Ś C I

(JAKO P R Z Y K Ł A D D O METODOLOGU)

P R Z E Ł O Ż Y Ł 1 U W A G A MI O P A T R Z Y Ł

L U D W IK S I L B E R S T E I N

W A R S Z A W A 1 9 1 3

N A K Ł A D E M K SIĘG A RN IE. W E N D E I S P - LWÓW:

H.AL TE N B E R G , G .SE Y F A R TH .E . W END E ISK A .

ZASADY ELEKTRYCZNOŚCI

W E N D E G O .

R E D A K T O R Z Y : FRAN C ISZE K P U Ł A S K I

S E K R E T A R Z G E N E R A L N Y W A R S Z A W ­ S K I E G O T O W A R Z Y S T W A N A U K O W E G O .

I

L U D W I K S I L B E R S T E I N

Dr. FIL., D O C E N T F I Z Y K I MATEM. W U N I W E R S Y T E C I E RZ Y MS KI M, L E C T U R E R NA L A T A 1912-14 W U N I V E R S I T Y C OL L E GE W L ON DY N I E .

N O R M A N R. C A M P B E L L

ZASADY ELEKTRYCZNOŚCI

(JAKO PRZYKŁAD DO METODOLOGII)

H b 4

DRUKARNIA NARODOWA W KRAKOWIE.

Do krótkiego tytułu oryginalnego „The principles of Electricity“ książeczki Campbella, wydanej w zbiorze popularnym „The People’s Books“ (Londyn, T. C. & E. C. Jack) uw aża­

liśmy za stosowne dodać w charakterze obja­

śnienia: „jako przykład do Metodologii“, gdyż tem u w łaśnie odpow iada główny cel książki.

W spom ina też o tern sam autor w swej kró­

tkiej przedmowie, którą poniżej dajemy w prze­

kładzie dosłownym. Tekst cały z nieistotnymi wyjątkam i rów nież podaliśm y w przekładzie możliwie dosłownym. Oprócz przypisków w y­

raźnie zaznaczonych dodał też tłumacz tu i ówdzie po kilka słów w tekście; te ujęte są w nawiasy prostokątne [ ].

Dodatek dw ustronicow y umieszczony na końcu oryginału pod tyt. „Bibliografia“, a m a­

jący (li tylko na żądanie w ydawców angiel­

skich) zawierać wskazów ki do dalszego czy­

tania, względnie do studyów głębszych, nie odpow iadałby zgoła naszym w arunkom . Dla­

tego też uważaliśmy za stosowne opuścić go, tembardziej, że i sam autor żadnej niemal nie przypisuje m u wartości.

Londyn, w m aju 1913.

PRZEDMOWA AUTORA.

Książeczka ta m a być próbą ilustracyi, na zasadniczych praw ach i teoryach elektrycznych, niektórych najważniejszych zasad wszelkiego wogóle dociekania naukowego. Przeznaczona jest dla czytelnika interesującego się kw e- styami ogólnemi; nie wymaga od niego żadnej znajomości dotyczących faktów, lecz wymaga za to czujnej uwagi i starannego m yślenia;

nie m a ona dostarczyć lekkiej pół-godzinnej lektury, lecz m a zadowolić pew ne potrzeby tych, którzy rzeczywiście łakną wiedzy.

W tom iku o tak małej objętości, a celach tak szerokich niewiele można poświęcić m iej­

sca szczegółom. Mam nadzieję, że żaden z wy­

łożonych w nim poglądów nie sprow adzi czytelnika na m anowce w jakiejkolw iek ważnej kw estyi; zgoła wszakże nie kusiłem się o ści­

słość drobiazgową, niezbędną w podręczni­

kach. Nie szczędziłem natom iast trudu, aby uniknąć wszelkich dwuznaczności wysłowienia lub pomieszania pojęć.

B ozdz. S tr.

I. Prawa i teorya elektrostatyki . . . . 1 IL Pomiary e le k tr o s ta ty c z n e ...37 I II. E lektrom agnetyzm ...61

IV . Teorya Paraday’a . . 87

V. Teorya M a x w e l l a ...115

ROZDZIAŁ I.

Praw a i teorya elektrostatyki.

1. „Co to jest elektryczność?“ — Nikomu chy­

ba, kto poświęcił więcej trochę czasu studyom fizyki, nie jest obce pytanie, stawiane zazwyczaj przez ludzi stojących zdała od nauki. „Co to jest elektryczność?“ — pytają oni, a gdy za­

gadnięty nie um ie oczywiście dać im odpow ie­

dzi prostej i zupełnie bezpośredniej, jakiej oczekują, natenczas starają się mniej lub wię­

cej grzecznie ukryć swe m niem anie, iż koniec końcem wie on o nauce niew iele więcej od nich. Istotnie jednak postaw ienie takiego py­

tania raczej, niż niezdolność udzielenia na nie odpowiedzi, zdradza nieuctwo; im więcej ktoś wie, tem trudniejszą wyda m u się odpowiedź na to pytanie, tem lepiej bowiem uprzytom ni sobie, że w tej form ie nie m ożna wcale na nie odpowiedzieć. Pom im o to pytający w ten spo­

sób oczekuje praw dopodobnie od zagadniętego specyalisty pewnej informacyi, którą istotnie otrzymać może bez uprzednich naw et głębszych studyów. Dziełko to m a być próbą udzielenia

Z asady e le k try c z n o śc i. X

m u takiej właśnie odpowiedzi. Ponieważ atoli pierw otne jego pytanie dowodzi nietylko, że jest on po prostu nieukiem, lecz że ma o nauce pewne z góry urobione, a wręcz błędne poję­

cia, przeto możnaby się obawiać, że gdybym, jak w podręczniku, zaczął odrazu od w ykładu tych pojęć, które uczeni urobili sobie dla trak­

tow ania zjawisk elektrycznych, zrozumiałby on niewłaściwie wiele z mych zdań, a to utw ier­

dziłoby go jeszcze w w ielu pojęciach błędnych.

Wobec tego więc dobrze będzie nasam przód wy­

jaśnić krótko, czem wogóle jest nauka, jakiego rodzaju zajmuje się badaniam i i jakie daje od­

powiedzi. Po takim jedynie w stępie wyłożyć m ożna naszemu im aginacyjnem u interlokuto­

row i jakąkolw iek specyalną gałęż nauki z nie­

jakim dla niego pożytkiem.

2. Podstawy nauki. — Zwykły podręcznik

„elektryczności“ rozpocząłby się od t a k i e j mniej więcej, słów : „Grecy już zauważyli, że kaw ałek bursztynu potarty ręką, nabyw a w ła­

sności przyciągania lekkich ciał poblizkich A to w łaśnie stwierdzenie osobliwych własności b u r­

sztynu znakom itą odda nam usługę, jako przy­

kład jednej z ważniejszych klas sądów lub tw ier­

dzeń naukowych, którem i zająć się nam w ypa­

dnie.

PRAWA I TEORYA ELEKTROSTATYKI 3 Zauważmy przedewszystkiem, że zdanie p o ­ wyżej przytoczone m ów i nam, że coś zauw a­

żono czyli dostrzeżono; w tym przypadku do­

strzeżenia, o których m ow a, są tak proste, iż zdawałoby się, że nie w arto naw et istoty ich da­

lej analizować; lecz po pewnem zastanowieniu przekonam y się, że nie są znowu tak proste, ja - kiemi wydają się na pierwszy rzut oka. Sceptyk jakiś mógłby nas przedewszystkiem zapytać, co rozum iem y przez „bursztyn“. Odpowiedź na to nietrudna; „bursztyn“ — powiedzielibyśmy —

„jest to żółta, krucha, tw ard a substancya, znaj­

dyw ana niedaleko morza, i tak d alej“. Zapyta on nas wówczas, co znaczy „żółta“, „krucha“

i „tw arda“. Możemy m u łatw o powiedzieć, co rozum iem y przez „ k ru ch ą“, mianowicie, że jeżeli substancyę taką uderzymy młotkiem, nie spłasz­

czy się, lecz połam ie na kaw ałki. Nieco tylko trudniej będzie objaśnić znaczenie „tw ardej“ ; rozum iem y przez to, że biorąc bursztyn między dw a palce, nie będziemy mogli zetknąć ich ze sobą, że starając się zbliżyć je do siebie, doznamy znacznego oporu. Lecz gdy sceptyk ów zapyta nas, co rozum iem y przez „żółtą“, nie będziemy mogli żadnej zgoła dać m u odpowiedzi; czu­

jemy, że jeżeli nie wie on, co to jest „żółty“, nie możemy niczego dla oświecenia go uczynić, gdy­

byśmy naw et słowo to na wszelkie istniejące

przetłumaczyli języki. Jeżeli jednak zgodzi się on na „żółtą“, możemy dalej z nim rozm awiać, odpow iadając nie bez pożytku, na dalsze jego nalegania. Może nas zapytać np., co rozumiemy przez „m łotek“ i przez „łam anie się“. W ypadnie nam wówczas zastanowić się znowu, czy są to pojęcia dopuszczające dalsze wyjaśnienia, czy też, podobnie jak „żółta“, są tak proste, iż nie dopuszczają już żadnej dalszej analizy. W ten to sposób rozm ow a nasza toczyć się może nadal, aż nie wydostał z nas wszelkich wyjaśnień, które Czujemy, iż dać m u m ożem y; zm usiłby nas tedy do zanalizowania pierwotnego naszego orzecze­

nia na mnóstw o innych, a tych na inne znowu, aż doszlibyśmy do tak prostych, iż nie dałyby się już wyjaśnić.

3. Prawa. — Ktokolwiek podjąłby się zupeł­

nego przeprow adzenia takiego procesu analizy, rychło porzucićby m usiał swe m niem anie, iż pierw otne orzeczenie było doskonale proste;

przekonałby się raczej, że zaw arte w niem po­

jęcia są nadzwyczaj zawiłe. Oto jest jeden z punktów , które chciałem na przykładzie po­

wyższym ilustrow ać. Do drugiego punktu nie tak ju ż łatw o dotrzeć; nie możnaby wyłuszczyć go całkowicie, nie przeprow adzając całej ana­

lizy od początku do końca,— to zaś byłoby nie­

PRAWA I TEORYA ELEK TRO STATYKI 5 słychanie trudnem zadaniem. Punkt ten dotyczy istoty ostatecznych orzeczeń i ostatecznych po­

jęć, do których dotarlibyśm y przez podobną analizę, takich mianowicie, które (podobnie jak

„żółty“) nie dają się już wyjaśnić czyli rozłożyć na prostsze. W edług powszechnego obecnie m niem ania, gdyby tylko analiza taka dała się wykonać, wszystkie ostateczne orzeczenia by- łyby, podobnie jak „to jest żółte“, orzeczeniami lub (w języku logiki) sądam i dotyczącymi czuć, t. j. orzekałyby, że to lub owo jest nam znane bezpośrednio przez narządy zmysłowe, że np.

widzimy jakąś barwę, lub słyszymy dźwięk, lub też czujemy wysiłek mięśniowy. Oczywista, że takie przynajmniej orzeczenia są ostatecznemi i nie dopuszczają dalszego w yjaśnienia; niepo­

dobna wyjaśnić komuś, co rozumiemy, mówiąc, że słyszymy wysoką nutę lub usiłujem y w yprę­

żyć ramię, zupełnie tak samo, jak, że widzimy coś żółtego.

Taki więc sąd naukowy, jaki przytoczyliśmy dla przykładu, jest złożonem zbiorowiskiem są­

dów prostych o zjaw ianiu się czu ć; można go rozłożyć na szereg takich sądów lub orzeczeń prostych, a ocena jego praw dziwości lub błęd­

ności opierać się będzie na praw dziwości lub błędności tych jego prostych składników. W nio­

sek ten dobrze jestznany każdem u,kto przyswoił

sobie współczesny kierunek zapatryw ań na zasa­

dy wiedzy naukowej ; przykład nasz jest tem, co zazwyczaj nazywa się „praw em “ naukow em ; otóż „praw o“ częstokroć już określano jako opis następstwa czuć. Zaznaczyć tu należy, że wyraz

„następstw o“ oddaje pew ną cechę praw a, która dla obecnych naszych celów drugorzędne tylko posiada znaczenie, chociaż nie pow inniśm y jej zupełnie przeoczyć.

4. Istota praw. — Twierdzenie powyższe o bursztynie potartym , jest w praw dzie zbiorem prostych orzeczeń o zjawianiu się czuć, lecz nie samym tylko zbiorem ; orzeczenia te są ugrupo­

w ane w pewnym porządku, a tw ierdzenie całe głosi pew ne zachodzące między niemi związki.

Orzeczenie, że „bursztyn został potarty“, sta­

now i jedną część tego zbioru, a to, że „bursztyn przyciąga lekkie ciała“ —drugą; całość nietylko stwierdza poprostu obie te części, każdą z osob­

na, lecz orzeka, że zachodzi między niemi pe­

wien związek, mianowicie, że czucia reprezen­

tow ane przez pierw szą część, poprzedzały czu­

cia zaw arte w drugiej części: bursztyn przyciąga po natarciu go. Ten rodzaj związku między orzeczeniami składow em i (prostemi), przy któ­

rym jedna grupa czuć występuje przed drugą, w czasie, najbardziej zw rócił na się uwagę auto­

PRAWA I TEORYA ELEKTRO STATYKI 7 rów , którzy pisali o filozofii nauki, a nazwa

„praw o“ ogranicza się zazwyczaj do twierdzeń, w których ten w łaśnie związek wyraźnie się przebija.

Lecz nie jest to bynajmniej jedyny rodzaj związku, głoszonego przez tw ierdzenia nauko­

we. To już samo np., że „bursztyn po tarto “, opiera się na założeniu, że istnieje coś podob­

nego do bursztynu, a to, jak widzieliśmy, zna­

czy, że jest jakaś rzecz żółta a jednocześnie tw arda, krucha i znajdyw ana blizko wybrzeży morskich. To zaś orzeczenie z kolei rozłożyć się daje na orzeczenia cząstkowe, jako to: że ist­

nieje coś twardego, że istnieje coś kruchego itd.

Tu jednak związek między orzeczeniami cząst- kowemi, głoszony przez orzeczenie całkowite, nie polega już na tem, że jedna grupa czuć na­

stępuje w czasie po drugiej; pew ną substancyę nazywamy bursztynem , jeżeli spostrzeżemy n a­

przód, że jest tw ardą, a później, że jest kruchą i t. d., lub też, jeżeli spostrzeżenia te uczynimy w jakim kolw iek innym porządku. W tym więc przypadku następstwo w czasie zgoła w grę nie wchodzi — a przykłady takie na każdym spoty­

kamy kroku.

caW obec tego, wszelkie usiłow ania ogranicze­

nia term inu „praw o“ do takich twierdzeń, w których chodzi o następstwo grup czucio­

wych w czasie, byłyby zawodne i sztuczne; to też w ciągu dalszym stosować będziemy słowo to jednako do jakichkolwiek twierdzeń, głoszą­

cych ten lub ów związek ogólny między zjaw ia­

niem się czuć. „Praw am i“ będą tedy dla nas nie- tylko takie twierdzenia, jak to, źegdy potrzemy bursztyn, będzie on przyciągał lekkie ciała, lecz również takie np. jak to, że są takie substancye jak bursztyn, który jest żółtym jednocześnie,

i kruchym , i tw ardym i t. d.

Możemy na teraz zakończyć ogólne te rozw a­

żania co do istoty tw ierdzeń naukowych i zająć się nieco bliżej ową szczególną klasą twierdzeń) na którą wskazuje tytuł niniejszej książeczki.

5. Prawa elektrostatyki. — Fakty, które mamy tu przytoczyć, znane są dobrze każdemu, kto otw orzył kiedykolwiek jakiś podręcznik elek­

tryczności lub słyszał o przedmiocie tym odczyt popularny; pomimo to m usim y tu, w celu dal­

szej naszej dyskusyi, skreślić je, dość starannie nawet. Można wcielić je w następujące tw ier­

dzenia, które stanowią główne praw a, na jakich opiera się nauka o elektryczności.

Jeżeli kilka kaw ałków szkła potrzem y odpo­

w iednią liczbą kaw ałków tkaniny jedw abiu,

PRAWA I TEORYA ELEKTROSTATYKI 9 nabędą one, przy należytych warunkach*, na­

stępujących własności:

\ s(l)i Kawałek szkła i kaw ałek jedw abiu przy- ciągają się wzajemnie.

(2) Dwa kaw ałki jedw abiu lub dw a kaw ałki szkła odpychają się wzajemnie.

(3) Każdy kaw ałek szkła lub jedw abiu przy­

ciąga wszelkie inne ciała, z którem i się nie ze­

tknął. We wszystkich tych przypadkach przy­

ciąganie lub odpychanie jest tern słabsze, im t | f większa jest odległość między przyciągającemi

lub odpychającem i się ciałami.

(4) Trzecie ciało, które było w zetknięciu z je ­ dnym z naszych kaw ałków szkła lub jedw abiu, nabywa w pew nym stopniu własności (1), (2), (3) tegoż szkła, względnie jedw abiu. Szkło zaś lub jedw ab, z którem i owo trzecie ciało się ze­

tknęło, traci w pewnej m ierze owe własności, t. j. prżyciąga lub odpycha z mniejszą siłą niż przedtem.

(5) W łasności te uzyskać może ciało trzecie nietylko przez zetknięcie się bezpośrednie ze szkłem lub jedw abiem , lecz również, jeżeli po­

łączymy je z niemi sztabką lub drutem z pewnej (lecz nie każdej) substancyi. Ze względu na sku-

* Powierzchnia szkła np. powinna być sucha, podobnie jak jedwab i t. d.

tek ten substancye podzielić można, z gruba, na dw ie k la sy : (A) substancye, — pośród których m etale najwybitniejsze zajm ują miejsce, ^ p r z e n o s z ą c e własności potartego szkłhflub jedw abiu) na trzecie ciało, skoro stykają się z o- bojgiem; (B) substancye, a szczególniej wszyst­

kie niemal stałe, oprócz metali, które w w a­

runkach tych n ie p r z e n o s z ą owych własności.

(6) Ciała klasy (A), lecz nie klasy (B), mogą nabyć własności szkła lub jedw abiu w inny jeszcze sposób, nie wymagający ich zetknięcia ze szkłem lub jedw abiem . Jeżeli szkło zbliżymy do jednego końca ciała klasy (A), drugi zaś ko­

niec dotkniem y na chw ilę ręką, a następnie usu­

niem y szkło na znaczną odległość, przekonamy się, że ciało to nabyło w pewnej m ierze w łas­

ności potartego jedw abiu. Tw ierdzenie to pozo­

stanie praw dziwem , jeżeli zastąpim y w niem wszędzie „szkło“ przez „jedw ab“ i odwrotnie.

Oto są (wyrażone bez nieistotnych komplika- cyi) fakty, z dostrzeżenia których w yrosła nauka o elektryczności. Dogodnie będzie, dla krótkości jedynie, w prow adzić tu kilka term inów tech­

nicznych, praw dopodobnie zresztą dobrze ju ż znanych czytelnikowi. O szkle lub jedw abiu, które dzięki potarciu nabyły własności (1), (2), (3), powiadamy, że są „naładow ane“; ciała klasy (A), nazywają się „przew odnikam i“, zaś klasy

PRAWA I TEORYA ELEKTROSTATYKI 11 (B) „nieprzew odnikam i“ lub „izolatoram i“; spo­

sób ładow ania ciała (przewodnika) opisany pod (6), nazywa się „ładowaniem przez indukcyę“.

Nie są to oczywiście wszystkie jeszcze praw a, które dzięki badaniu zjawisk takich odkryto.

Nietylko znam y w iele innych p raw tegoż ro ­ dzaju, co przytoczone przed chwilą, tj. opisu­

jących podobne w łasności innych ciał wzajem­

nie potartych (oprócz szkła i jedwabiu), — lecz odkryto rów nież wiele p raw innego zupełnie rodzaju. Tak np., czytelnik wie praw dopodo­

bnie, że w nauce elektrycznej w ażną odgrywają rolę pom iary i że w dziedzinie tej sform ułow ać się dały praw a ilościowe, a nietylko jakościowe, jak powyższe; wiemy nietylko, że siła wzajem ­ nego przyciągania się dwóch ciał naładow a­

nych maleje, gdy odległość ich rośnie, lecz również, że zachodzi między siłą tą a odległo­

ścią pewien określony związek liczebny. Na takie to praw a ilościowe zwrócim y teraz na­

szą uwagę; te, o których powyżej była mowa, różnią się od nich zarówno co do pochodze­

nia jak co do istoty swej, a ważną jest b ar­

dzo rzeczą, abyśmy uprzytom nili sobie to od­

różnienie, zanim posuniem y się dalej. Praw a przytoczone w poprzednim paragrafie były je- dynemi, które odkryto na drodze czystego eks­

perym entu i obserwacyi, stanowiących według

zwykłych poglądów źródło wszystkich praw ; owe inne natom iast praw a (ilościowe), odkryto dopiero wówczas, gdy nastąpił pew ien nowy rozwój w badaniu tych zjawisk, o którym do­

tychczas nie wspom nieliśm y jeszcze.

6. Dalszy rozwój. — Można zapatryw ać się nań z dwóch zupełnie różnych stron. Z jednego punktu widzenia polega on na ustanow ieniu związków między odkrytem i już praw am i. W i­

dzieliśmy, że praw o jest opisem czuć, składa­

jących się na obserwacye; proces ustanow ie­

nia praw a polega na znalezieniu jedynego krót­

kiego i zwięzłego sądu, łączącego w sobie wszystkie orzeczenia ostateczne, proste, o w y­

stępow aniu czuć; skoro zaś praw o zostało już ustanowione, można zeń wszystkie owe proste orzeczenia w yprow adzić (dedukc}'jnie). Tak np. ze sądu ogólnego, orzekającego, że „szkło i jedw ab po potarciu, przyciągają się wzajem ­ n ie“, możemy w yprow adzić sąd, że ten lub ów kaw ałek szkła przyciągnie dany kaw ałek je ­ dwabiu, którym je potarto; dalej, możemy wy­

wnioskować też stąd dedukcyjnie (jak już w spom niałem poprzednio), że istnieje pewna substancya tw arda, przezroczysta itd., — gdyby bow iem nie istniało nic podobnego do szkła, orzeczenie o tern, co się stało, skoro je potarto,

PRAWA I TEORYA ELEKTROSTATYKI 13 nie miałoby oczywiście żadnego sensu. Usta­

naw ianie czyli form ułow anie praw odbyw a się w ten sposób, iż znajdujem y pewne związki między ostatecznemi orzeczeniami o dostrzeże­

niach; a m ając ju ż praw o, które związki takie wyraża, możemy zeń w yprow adzić szczególne dostrzeżenia.

Lecz dokąd, zapytać można, doprow adzi nas ten proces budow ania praw . Czy możemy osta­

tecznie dojść do j e d n e g o praw a, które łą­

czyć będzie w sobie w s z y s t k i e poczynione dostrzeżenia i z którego wszystkie one dadzą się wyprowadzić, czy też dotarłszy do k i l k u praw , niezbędnych dla opisu wszystkich do­

strzeżeń, przekonam y się, że uproszczenie, (tj.

kondensacya) opisu nie da się ju ż dalej posu­

nąć? Rozstrzygnięcie zupełne tego pytania, w y­

magałoby zbyt wiele miejsca i zbyt głębokich dociekań, abyśmy je tu dać mogli; zdaniem mojem jednak nie ulega żadnej wątpliwości, że uproszczenie zupełne, t. j. skupienie opisu wszystkich obserwacyi w jedno jedyne orze­

czenie, nie daje się uskutecznić, jeżeli orzecze­

nie to m a być praw em . Liczbę p raw możemy zredukować nieco jeszcze; możemy np. połą­

czyć (5) i (6) w jedno praw o, mówiąc, że te tylko ciała, które mogą przenosić (przewodzić) własności ciała naładowanego, dają się łado­

wać przez indukcyę; skoro jednak w ykonam y wszystkie możliwe połączenia tego rodzaju, pozostanie nam przecież jeszcze kilka różnych praw , między którem i żaden związek przepro­

wadzić się w prost nie da.

Chociaż jed n ak połączenie wszystkich praw w jedno praw o jest niemożliwe, mogłyby one przecież dać się połączyć w jedno orze­

czenie, które n i e będzie praw em lecz tw ier­

dzeniem innego jakiegoś rodzaju. Istotnie, dal­

szy krok taki jest możliwy i posiada też w dzie­

dzinie badania naukowego jak najdonioślejsze znaczenie; o tej to fazie rozw oju m ówić obec­

nie zamierzamy. Dotychczas jednak nie posia­

damy jeszcze żadnych wskazówek co do ro ­ dzaju twierdzenia, które odpow iadałoby temu celowi; ogólne zaś zadanie znalezienia takiego twierdzenia, które objęłoby pew ną grupę in ­ nych, jest zgoła nieokreślone, dopóki nie po­

znam y bliżej nieco samej jego istoty.

7. Cel nauki. — Poco wogóle zajm ują się lu ­ dzie nauką? Jakiż jest cel wszystkich tych usi­

łow ań uproszczenia opisu czuć? W jakim celu pragniemy chociażby opisać tylko nasze do­

strzeżenia i czucia? Możemy tu pom inąć zu­

pełnie odpowiedź, głoszącą, że naukę upraw ia się z pow odów utylitarnych, t. j. dlatego, że

PRAWA I TEORYA ELEK TR O STA TY K I15 pomaga nam to w pewnej m ierze kontrolow ać czucia, których doznajemy, tern sam em zaś służy naszej wygodzie cielesnej. Naturalnie, że nie brak ludzi, którzy z tego w łaśnie pow odu zajm ują się pew nem i gałęziami nauki; nie ta­

kie jednak względy dały pochop do wyw odów i postępu czystej nauki, a tu w łaśnie obchodzi nas nauka najczystsza i najbardziej oderw ana.

Adept czystej nauki oddaje się swym docie­

kaniom poprostu dlatego, że pożąda wiedzy, dlatego, że wyniki jego pracy, o ile są pomyślne, dostarczają m u pewnej niewysłowionej rozko­

szy intelektualnej, podobnej do tej, którą inni czerpią z lektury utw orów literackich lub oglą­

dania obrazów; nie szuka on rozkoszy cieles­

nej, lecz duchowej.

Stara się zaś posunąć naukę poza form uło­

w anie praw , te bowiem, jeżeli je naw et znalazł, nie dają m u owego zadowolenia intelektual­

nego, którego szuka; nie może przyjąć ich chę­

tnie, jako końca swych trudów . Nie można zgoła powiedzieć, d l a c z e g o nie zadaw al- nia się on praw am i, zupełnie tak samo, ja k nie m ożna podać żadnego ostatecznego pow odu dla upodobań artystycznych, — a na szczęście też niema po tem u żadnej potrzeby.

Przypuszczam bowiem, że czytelnik mój jest zwykłym człowiekiem (the plain man), a nikt

nie odczuwa silniej od takiego człowieka nie- zadowalniającego charakteru praw , jako osta­

tecznych w yników nauki. Pow ołam się najle­

piej na w łasne jego doświadczenie. Gdybyśmy mały nasz w ykład w tern miejscu zakończyli, dając czytelnikowi jako ostateczny wynik nau­

kowy, osiągnięty w tak rozległej dziedzinie, same tylko praw a przytoczone w paragrafie 5-ym, sądzę, że nie tylko uważałby on je za reąultaty nadzwyczaj wątłe (chude), lecz, że nie zadowolniłyby go one już ze względu na sam ą swą istotę. N aturalny jego instynkt (chyba, że uległ perw ersyi dzięki błędnym napom nie­

niom pew nych ludzi, po których możnaby się czegoś lepszego spodziewać), pchałby go do pytania: „dlaczego?“ — „Wszystko to (tj. praw a wygłoszone) jest bardzo ład n e“ — powiedziałby mój czytelnik, — „lecz spodziewałem się, że dowiem się np., dlaczego ciała naładow ane mogą przyciągać nienaładow ane, lub dlaczego same tylko przew odniki dają się ładow ać przez indukcyę“. Dając posłuch takim w łaśnie pod­

szeptom instynktownym , doszli uczeni do naj­

większych swych odkryć.

Pytanie atoli, wyrażone w postaci „dlacze­

go?“ — nie oświeca nas bardzo co do rodzaju oczekiwanej na nie odpowiedzi. Istotnie, po m ałem zastanow ieniu przekonam y się, że żadna

\

forma odpowiedzi, udzielanej w zwykłej roz­

m owie na tak rozpoczynające się pytanie, nie daje się zastosować do jakiegokolwiek pytania dotyczącego praw odkrytych przez obserwacyę i eksperyment. Czasami jednak żądanie dalszej informacyi przybiera inną postać; interlokutor nasz pow iada mianowicie, że chciałby, aby

„w yjaśniono“ m u, lub „wytłum aczono“ owe praw a. Lecz i tu jeszcze panuje pew na mglis- tość; „wyjaśnienia“ bowiem mogą być najróż­

norodniejsze, z tych zaś większość nie jest w przypadku naszym stosowalna. Wszystkie atoli istotne wyjaśnienia jedną posiadają cechę w spólną: zastępują treść wyjaśnianą, obcą nam stosunkowo, przez pew ne obrazy, pojęcia lub słowa, z którem i bardziej jesteśm y oswojeni.

A tego to w łaśnie rodzaju wyjaśnienie jest po­

żądane, i do takiego też powadzi nas ów dal­

szy krok w nauce, o którym jest mowa.

Krok ten nowy polega więc na podstaw ieniu za odkryte nasze praw a pewnego tw ierdzenia lub kilku twierdzeń, które nie będą praw am i.

Nowe zaś te tw ierdzenia odpow iadać muszą dw om następującym w ym aganiom ; po pierw ­ sze, pow inny one obejmować w sobie praw a, podobnie jak te łączą w sobie poszczególne ob- serwacye, tak, aby — od w ro tn ie— m ożna było w yprow adzić z nich wszystkie nasze praw a;

Z asady elektryczności. 2

PRAWA I TEORYA ELEKTROSTATYKI 17

po drugie zaś m ają być takie, aby dały nam owo zadowolenie duchowe, którego praw a dać nam nie mogą, w tym zaś celu będą musiały zaw ierać pojęcia bliższe dla nas od tych, które w ystępują w samych praw ach.

Lecz i z tem naw et bliższem określeniem problem atu, nie można go oczywiście rozw ią­

zać „od rę k i“; niem a po tem u żadnej metody, jak np. dla rozwiązywania zadań arytmetycz­

nych. Darem nie też byłoby poświęcać czas i miejsce na rozważanie różnych możliwości.

To też zwrócimy się odrazu ku tem u w yjaś­

nieniu, które w dziejach nauki dano istotnie.

Nie przeczę w praw dzie, że mogą być inne w y­

jaśnienia, rów nież dobrze spełniające powyż­

sze dw a wymagania, lecz nie do nas należy ich dyskusya. Nie pow inniśm y stracić z oczu pytania, od którego zaczęliśmy: — „Co to jest elektryczność?“ W yjaśnienie, do którego przej­

dziemy obecnie, jest jedynem , które w ogóle m ów i nam coś o elektryczności.

8. Teorya „płynów“. — W yjaśnienie to opiera się na analogii. Ześrodkowujemy uwagę na taktach opisanych pod (4), mianowicie, że ciało nienaładow ane nabywa w pewnej mierze w łas­

ności ciała naładowanego, dzięki prostem u z niem zetknięciu. Nie brak przykładów oczy­

PRAWA I TEORYA ELEKTROSTATYKI 19 wistych takiego działania w innych dziedzinach dostrzeżeń. Jeżeli chociażby dotkniem y ręką gąbki napojonej wodą, nabierze ona niektó­

rych własności gąbki: stanie się m ianowicie wilgotną. W tym przypadku nietrudno się przekonać, że udzielenie własności gąbki rę­

kom naszym, polega na przenoszeniu (trans­

porcie) „substancyi“, wody, z gąbki na ręce.

Przez analogię nasuw a się tedy m yśl (a przed­

staw iam ją tu umyślnie w postaci takiej, w ja ­ kiej nasuw a się zwykle), że udzielenie w łas­

ności ciała naładowanego stykającem u się z niem ciału nienaładow anem u, polega na transporcie pewnej substancyi z pierwszego ciała na drugie, a więc też, że w łasności ciała, które nazywamy „naładow anem “, zdradzają obecność w niem tej w łaśnie przypuszczalnej substancyi, którą nazwano „elektrycznością“.

Jeżeli zgodzimy się na to, będziemy mogli po­

wiedzieć, że badanie własności, które odróż­

niają ciało naładow ane od nienaładowanego, poucza nas co do „własności elektryczności“.

Ponieważ dw a są rodzaje ciał naładow a­

nych, których przedstaw icielam i były dla nas szkło naładow ane i jedw ab, należy przypuścić, że w grę wchodzą dw ie różne substancye:

„elektryczność szklana“ i „elektryczność je ­ d w ab n a“ [lub „żywiczna“]. W edług praw (1),

(2), (3), powiem y teraz, że dwie cząstki (czę­

ści) elektryczności szklanej lub dwie jed w ab ­ nej odpychają się, zaś cząstka elektryczności szklanej i cząstka jedw abnej przyciągają się wzajemnie. Aby na tle analogii naszej przed­

stawić fakt, że ciało naładow ane przyciąga nie- naładow ane, m usim y uczynić pew ne przypusz­

czenie o stanie ciała nienaładowanego, doty­

czące elektryczności. N ajnaturalniejszem by­

łoby przypuszczenie, że ciało takie w cale nie zaw iera elektryczności; w takim jednak razie analogia nasza nie da żadnego odzwierciedle­

nia faktu, że przez tarcie wzajemne dwóch ciał, nie zawierających elektryczności, zjawia się elektryczność w każdem z nich. (Instynk­

townie zaś wzdragam y się przed dopuszcze­

niem stw arzalności tej „substancyi“ elektrycz­

nej.) Innem przypuszczeniem byłoby to, że ciało nienaładow ane zaw iera oba rodzaje elek­

tryczności, szklaną i jedw abną, w takim sto­

sunku, że jedna zobojętnia działanie drugiej, i że skutek tarcia polega na oddzieleniu tych dw óch rodzajów, przyczem jeden rodzaj elek­

tryczności przyczepia się do szkła, drugi do jedw abiu; działanie takie dałoby się może na­

śladować przy pomocy gąbek napojonych dw ie­

m a różnem i cieczami. W edług tego przypusz­

czenia dw a ciała nienaładow ane nic przycią­

PRAWA I TEORYA ELEKTROSTATYKI 21 gałyby się wzajemnie dlatego, że przyciąganiu elektryczności szklanej w je d n e m i jedw abnej w drugiem, przeciwdziałałoby odpychanie się wzajemne elektryczności jedw abnej w jednem i jedwabnej w drugiem ciele, i podobnie szkla­

nej w pierwszem i szklanej w drugiem. Jeżeli natomiast zbliżymy szkło naładow ane do ciała nienaładowanego, będzie ono przyciągać elek­

tryczność jedw abną i odpychać szklaną. Skoro zaś w prow adzim y dalsze jeszcze przypuszcze­

nie, że obie te elektryczności mogą się do pew ­ nego stopnia we w nętrzu ciała poruszać, elek­

tryczność jedw abna skupi się w miejscach bliższych szkła naładowanego, elektryczność zaś szklana w miejscach odleglejszych; dzięki temu, przyciąganie części bliższej zwiększy się, odpychanie zaś dalszej zmniejszy się, tak, iż w w yniku ostatecznym otrzym am y przycią­

ganie.

„W yjaśniliśm y“ tedy praw a (1), (2), (3), (4);

rozważm y więc jeszcze (5) i (6). Analogia znowu nam tu przychodzi z pomocą. Jeżeli sztabę pełną (nie wydrążoną) zetkniemy jednym koń­

cem z gąbką, nie zamoczymy ręki dotykając nią drugiego końca sztaby; nastąpi to jednak skoro zamiast sztaby weźmiemy rurę. Zgodnie z tem przew odniki upodobniam y rurom : stają się one dla nas ciałami, wzdłuż których elek­

tryczność swobodnie płynąć może, podczas gdy nieprzewodniki (izolatory) są ciałami, w któ­

rych nie może się poruszać swobodnie (lecz tylko przesuwać się w ciasnych granicach na­

około pewnego położenia równowagi, — co jest niezbędne dla danego wyżej wyjaśnienia przy­

ciągania ciał nienaładow anych jakichkolw iek, które opierało się na rozdziale obu rodzajów elektryczności).

To zaś dostarcza nam natychm iast niezbę­

dnej wskazówki dla praw a (6). Istotnie, obec­

ność, jak widzieliśmy, szkła naładowanego w pobliżu jednego końca ciała nienaładow a- nego spraw ia, że elektryczność szklana zbiera się na tym końcu, jedw abna zaś na przeciw ­ ległym. Jeżeli więc ciało to jest przew odni­

kiem i dotykam y dalszego jego końca, elek­

tryczność szklana, mogąc poruszać się sw o­

bodnie, odpływ a dalej jeszcze od szkła nała­

dowanego, do naszej ręki (a stąd przez ram ię i t. d. do ziemi), pozostawiając w ciele nad­

m iar elektryczności jedw abnej. Jeżeli jednak ciało to nie jest przewodnikiem , elektryczność szklana odpłynąć nie może, tak, iż po usunię­

ciu szkła naładowanogo, ciało to nadal zawie­

rać będzie obie elektryczności w pierw otnym stosunku, t. j. pozostanie nadal nienaładow a- nem.

PRAWA I TEORYA ELEKTROSTATYKI 23 9. Teorye. — Oto jest nowy krok, który uczy­

niono w zajmującej nas tu nauce, oto w yjaś­

nienie, które dla praw powyższych dano. Są­

dzę, że jest ono takiem właśnie, jakiego spo­

dziewał się czytelnik, i że rzuca ono istotnie nowe i cenne światło na rozważane zjawiska.

Niezawodnie było mu już ono znane i w yda­

w ało się tak oczywistem, iż przy form ułow a­

niu praw (1)—(6), m usiałem zadać sobie dość trudu, aby nie skorzystać zeń, czy to jaw nie, czy też w ukryty jakiś sposób. Czytelnik jednak wyraźnie pow inien sobie uprzytomnić, że w y­

jaśnienie to stanow i istotnie pewien nowy krok w rozwoju nauki, i że można zupełnie dobrze wysłowić praw a tych zjawisk, nie uciekając się doń zgoła. W artość jego polega niew ąt­

pliw ie na tern, że spowadza ono obce nam zupełnie działania naładowanego szkła i je ­ dw abiu do znanego nam dobrze skutku prze­

noszenia substancyi z jednego ciała na drugie.

W yjaśnienie takiego rodzaju, jaki naszkico­

wano w § 8, proponow ałbym nazwać „te- ory ą11.* Słowo to bywa naogół używane w ró w ­ nież lużnem znaczeniu w nauce, ja k w zwykłej rozmowie, a i tu, jak zazwyczaj, luźność ter­

* t. j. „teoryą fizyczną“, w odróżnieniu od „matema­

tycznej“. Porównaj § 36. — P r z y p . red.

minologii w ypływ a z lużności myśli. Często­

kroć zapoznawano praw dziw ą istotę wyjaśnie­

nia naukowego praw , a wiele pow stało zamie­

szania stąd, że nie zdołano spostrzedz wyraźnie istotnej różnicy między takiem i wyjaśnieniam i a sam emi praw am i w yjaśnianem i. Znaczenie, w którem użyłem term inu „teorya“ niezawsze zgadzać się będzie z tem, które przyjęto w wielu podręcznikach naukow ych; zdaje m i się je ­ dnak/że większość autorów nie przyw iązuje do słow a tego żadnego ściśle określonego znacze­

nia, lecz używa go do oznaczenia w ielu różnych zupełnie rodzajów tw ierdzenia naukowego.

Musimy teraz rozpatrzeć nieco szczegółowiej w łaściw ą istotę teoryi i stosunek jej do praw , które tłumaczy (wyjaśnia). Zauważyliśmy już, że teorya pow inna być taką, aby dały się z niej w yprow adzić praw a; zobaczmy, jak dedukcyę tę można wykonać. W zwykłym języku teoryę powyższą tak wysłowić m ożna: „Osobliwe własności ciał naładow anych polegają na obec­

ności w nich pewnego nadm iaru jednego z dw óch płynów, które nazywam y elektrycz­

nością (lub „płynami, fluidami, elektrycznym i“)- Płyny te są takie, iż każdy z nich przyciąga dow olną część drugiego, odpycha zaś każdą inną część tego samego ro d zaju ; mogą się one poruszać swobodnie w ciałach klasy (A), lecz

PRAWA I TEORYA ELEKTRO STATYKI 25 nie — klasy (B)“. Dwa te zdania m ają dość różne znaczenia. Drugie w yraża „własności elektryczności"; m ów i nam, jaką jest istota now ych tw orów pojęciowych w prow adzonych przez teoryę. Pierw sze natom iast zdanie niczego zgoła o samej elektryczności nie orzeka, lecz m ów i nam tylko, jaki jest związek między

„elektrycznością“ a zjaw iskam i dostrzeganemi, dając nam możność pow iązania nowego poję­

cia: elektryczność, z pojęciami zaw artem i w p ra ­ wach, które teorya nasza m iała wyjaśnić.

Podobnie też każda teorya z dwóch składa się części, z których jed n a opisuje nowe pojęcia przez nią w prow adzone, druga zaś pozwala nam przetłumaczyć niejako tw ierdzenia wyrażone w term inach tych pojęć teoryi na tw ierdzenia wyrażone w term inach pojęć praw . Druga ta część jest pewnego rodzaju słow nikiem ; ten w rozważanym przypadku polega na orzecze­

niu, że ilekroć pow iadam y, iż ciało jakieś zaw iera nadm iar jednego z dwóch płynów elektrycznych, rozum iem y przez to zupeł­

nie to samo, co mówiąc, że ciało to przejaw ia owe osobliwe w łasności naładowanego szkła lub jed w ab iu , które opisaliśm y na po­

czątku; a orzeczenie takie niczem się nie różni od tych, które spotykam y we francuskim np.

słow niku: przez „Cela est jaune'1 rozum iem y to

samo, co przez „To jest żółte“. Zważmy, że jedy­

nie dzięki takiemu słow nikow i możemy z teoryi w yprow adzić praw a. Tak np. tw ierdzenie teoryi naszej, opiewające, że płyny przeciwne przycią­

gają się wzajemnie, prow adzi natychm iast do w niosku, że, jeżeli dw a ciała zawierające płyny przeciwne połączymy drutem m etalowym, pły­

ny te zmieszają się wzajemnie, zobojętniając tym sposobem swe działania. Lecz wniosek ten nie oznacza niczego, co możnaby wyrazić w postaci praw a, dopóki nie uciekniemy się do słownika, aby przetłumaczyć „zawierające płyny przeci­

w n e “ na „naładow ane jak szkło i je d w ab “ ; do­

piero po dokonaniu tego przekładu otrzym u­

jem y część prawa(5).

Jak już powiedziano na wstępie, teorya taka, składająca się z orzeczenia o pew nych nowych pojęciach oraz ze słownika, umożliwiającego przekład ich na język obserwacyi (dostrzeżeń), jest poprostu rów now ażna praw om , dla w y­

jaśnienia których została zbudow ana; skupia ona i w yraża p raw a te w innych poprostu sło­

wach, które z pew nych względów wydają się nam dogodniejsze i bardziej nas zadowalniają.

O ile zaś teorya wogóle orzeka coś o ob- serwacyach, stw ierdza poprostu te, które są zaw arte w owych praw ach; żadnych innych obserwacyi przy budow ie teoryi nie uwzglę­

dniono. Dalej, pam iętać należy (a jest to punkt, na który szczególny położyć m usim y nacisk), że jedynie przy pomocy słow nika w yprow a­

dzić m ożna z teoryi orzeczenia o obserw a- cyach; wszystkie inne, w yprow adzone z niej, a nie dające się na mocy słownika przetłum a­

czyć, nic zgoła dostrzegalnego nie wyrażają.

Tak np. teorya nasza orzeka, że „elektrycz­

ność jest płynem “. Zwracając się do naszego słownika, nie znajdujem y w nim żadnej „po­

zy cyi“ (rubryki), któraby um ożliw iła przekład tego orzeczenia; możem y przetłumaczyć to, że jakieś ciało zaw iera płyn elektryczny, lecz nie to, że elektryczność jest płynem. To więc orze­

czenie wogóle nic takiego nie wyraża, co mo- żnaby wysłowić w term inach obserw acyi; m o­

głoby oznaczać coś takiego jedynie, co żadnych zgoła nie dotyczy dostrzeżeń. Jeżeli więc (jak to uczynimy później) przypisujem y orzeczeniu tem u jakikolw iek sens, w ypadnie nam przy­

puścić, że coś daje się powiedzieć o elektry­

czności, czego nie można wyrazić w term inach obserwacyi, a więc, że pojęcie „elektryczność“

nie daje się w term inach takich całkowicie opisać. Przeoczenie oczywistego tego w niosku w yw ołało bezgraniczne trudności.

10. Wartość teoryi. — Z kolei m usim y przyj­

rzeć się teoryom ze względu na to, co nadaje PRAW A I TEORYA ELEKTROSTATYKI 27

im w artości a co czyni je zarazem niebezpiecz­

nemu Nie potrzebowalibyśm y zatrzymywać się tak długo nad tern, czego dana teorya n i e orzeka, gdyby nie groziło niebezpieczeństwo stąd w ła­

śnie, że teorye napozór orzekają więcej, niż w rzeczy wistości, tj. że sugerują o wiele więcej, niż w istocie orzekają. Gdy powiadam y, że „elek­

tryczność jest płynem obdarzonym pewnemi w łasnościam i“, nie możemy oprzeć się myśli, że elektryczność jest czemś obdarzonem nietylko temi własnościami, w któreśm y ją wyraźnie wy­

posażyli, lecz również wszystkiemi własnościa­

mi w spólnem i innym rzeczom, które nazywamy niekiedy płynami. „Elektryczność“ nazwaliśmy płynem dlatego, że przypuściliśmy, iż z wielką łatw ością poruszać się może w pew nych cia­

łach, lecz nie w innych.; lecz skoro już na­

zwaliśm y ją tak, nie możemy oprzeć się pyta­

niu, czy, podobnie jak inne płyny, nie po­

siada ona też określonego ciężaru i objętości, czy nie będzie parow ać przy ogrzewaniu, krze­

pnąć przy oziębianiu, i tak dalej.

Otóż, rzeczywiste znaczenie nasuwających się w ten sposób pytań nie jest bezpośrednio zro­

zum iałe; nie w iem y bow iem w prost, czy słowa

„elektryczność posiada ciężar“ m ają jakiś sens wogóle, chyba, że przy pomocy słow nika

możem y je tak interpretow ać, aby wyrażały jakieś praw o. To, co się tu nasuw a, byłoby oczywiście now em jakiem ś p raw em ; m iano­

wicie, że ciało zaw ierające więcej elektryczno­

ści pow innoby też ważyć więcej. Należy je­

dnak pamiętać, że nasuw ające się now e orze­

czenia o elektryczności m ają w yrażać praw a i że do słow nika pierwotnego nowe należy dodać w yrazy; niezbędność dodatków takich nie jest w praw dzie zbyt oczywista w pew nych przypadkach, lecz za to zupełnie jasna w in ­ nych. Tak np. orzeczenie, że „elektryczność posiada pew ną objętość“ nie daje się bezpo­

średnio interpretow ać w tym duchu, że obję­

tość ciała jest tym większa, im więcej zawiex-a ono elektryczności; w racając bow iem do n a­

szej analogii, nie możemy powiedzieć, aby ob­

jętość gąbki zwilgoconej koniecznie m iała być większa niż suchej. Nie pow inniśm y sądzić, że orzeczenie takie w ogóle coś wyraża, do­

póki nie upew nim y się, czy słow nik nasz za­

w iera wyrazy, za pom ocą których daje się przetłumaczyć na prawo.

Stąd, że praw a skupione w pierw otnej teo­

ryi są słuszne, nie w ynika bynajm niej, aby i te praw a, które ona później nasuwa, ró w ­ nież miały być słuszne. Czy now e te praw a są słuszne, czy nie, rozstrzygnąć można jedynie

PRAWA I TEORYA ELEKTROSTATYKI 29

przez eksperym ent i obserwacyę; m usim y prze­

konać się, czy dają się poczynić dostrzeżenia, odpow iadające dokładnie tym praw om . Czę­

stokroć przewidywania nasuw ane przez teoryę są błędne, t. j. nie ziszczają się, jak np. wszyst­

kie te, które uczyniliśmy przed chw ilą na pod­

stawie „teoryi płynów elektrycznych“. Nie zna­

my żadnych praw , dających opisać się dokła­

dnie przez twierdzenie, że elektryczność po­

siada ciężar lub objętość, że krzepnie przy ozię­

bianiu lub wyparow uje przy ogrzewaniu. Otóż, teorya nasuw ająca p raw a fałszywe jest oczy­

wiście mniej zadow alniającą od takiej, która nasuw a praw dziw e; teorye faktycznie istnie­

jące różnią się od siebie pod tym względem raczej co do stopnia, niż co do ro d z a ju ; isto­

tnie bow iem wszystkie niem al, poważne teo­

rye nasunęły pew ne praw a praw dziw e i wszyst­

kie nasunęły pew ne fałszywe. W obec tego zaś byłoby pożądanem, abyśmy, o ile można, stwierdzili, w jak i sposób dochodzim y do teo­

ryi, które istotnie nasuw ają lub przepow ia­

dają ziszczające się praw a.

Nikt nie podał i, jak sądzę, nie poda też nigdy żadnego praw idła formalnego, według którego możnaby budow ać dobre teorye, t. j.

wiodące do praw praw dziw ych, a nie fałszy­

wych. Usiłowano w praw dzie, jak czytelnikowi

PRAW A I TEORYA ELEKTRO STATYKI 31 wiadom o niezawodnie, sform ułow ać praw idła, wynajdywania* praw , lecz wszystkie te próby wydają m i się zgoła niezadowalniającem i; co do teoryi zaś, to nie próbow ano tego nawet.

Możemy jednak spraw ę tę poniekąd w yświe­

tlić, w racając raz jeszcze do pytania, dlaczego wogóle budujem y teorye. Oto, jak powiedzie­

liśmy już, dlatego, że praw a w ydają się nam niezadowalniającemi, dlatego że nie czynią za­

dość potrzebom estetycznym naszego umysłu.

Fakt sam, że udało się zbudow ać jakąkolwiek wogóle dobrą (praw dziw ą) teoryę, tak iż m a­

jąc pierw otnie tylko na celu now ą postać sfor­

m ułow ania pewnych praw , można było otrzy­

m ać formę w yrażającą nietylko owe praw e lecz inne też, o których na początku wcale się nie myślało, fakt ten, zdaniem mojem, dowodzi, że instynkt zniewalający nas do budow y jakichkolw iek wogóle teoryi, w ska­

zuje nam też drogę do dobrych w łaśnie te-

* W oryginale czytam y mianowicie in ven tion , w y ­ najdywanie ; na pierwszy rzut oka zdawałoby się tu od­

powiedniejszem słowo „odkrycie“ „odkrywanie“, jak się mówi o odkryciu Ameryki, w przeciwstawieniu do wynalezienia telefonu chociażby; po głębszcm atoli za­

stanowieniu przekona się czytelnik, że i w zdobywa­

niu praw nie brak pew nych elem entów czysto w ynalaz­

czych. P r z y p . red.

oryi. Gdybyśmy bow iem przekonali się z do­

świadczenia, że pojęcia, które w prow adzam y dla zaspokojenia naszych potrzeb intelektual­

nych, domagających się wyjścia poza praw a znane, — że pojęcia te częstokroć lub zawsze zawodzą nasze oczekiwanie, nie staralibyśm y się w cale potrzeb owych zaspokoić, przesta­

libyśmy zajm ować się nauką. Nauka dlatego tylko jest możliwą, że dostrzeżenia okazują się zgodnemi z potrzebam i ro z u m u ; uwaga ta jest niemal truizmem.

11. Kunszt n au k i/ — Mówiłem o ludzkich potrzebach intelektualnych ; lecz ludzie różnią się się co do tych potrzeb: niektórzy w olą zajm ować się literaturą, inni znow u m atem a­

tyką lub inną jakąś nauką. Jacyż więc są lu­

dzie, których potrzeby intelektualne kierują jakby bieg zjawisk przyrody, tj. dają zgodne z nim naogół przew idyw ania? Odpowiedź jest oczywista: są to praw dziw ie wielcy uczeni.

Owi filozofowie, kt ór zy— w ostatniem zw ła­

szcza stuleciu — usiłowali zanalizować i opi­

sać „Metodę nau k i“ jako mechaniczny niemal przepis w yprow adzania wyników z obserwacyi,

* W ten jedynie sposób uważałem za m ożliwe spol­

szczyć tytn ł angielski T he A r t o f Science, tego paragrafu.

Zresztą z samej, treści jego zobaczy czytelnik najlepiej, o co autorowi chodzi. P rzy p . red.

PRAW A I TEORYA ELERTROSTATYKI 33 nigdy nie podjęli zagadnienia, czem się to dzieje, że wielkie postępy w nauce nie zo­

stały dokonane przez tych, którzy byli (lub, którym zdawało się, że byli) najlepiej obeznani z „m etodą“, lecz przez ludzi takich jak New­

ton lub Faraday, którzy nie posiadali wybi­

tnego talentu filozoficznego. Autorzy tacy (któ­

rzy pisali o „metodzie“) starając się uczynić wyniki naukow e bardziej dla laika przekony­

w ującym i, usiłują jednocześnie ukryć przed czytelnikiem fakt, że wyniki te zdobyto dzięki polotom wyobraźni, na jakie zwykły czytelnik nigdy nie mógłby się zdobyć. W szelka p raw ­ dziwa filozfia nauki pow inna uznać, ze zdo­

bycie każdej cennej teoryi wym aga obecności pewnego pierw iastka intelektualnego, który jest rów nież osobistym, nie dającym się opisać ani też na innych przelać, ja k ten, co chara­

kteryzuje dzieło wielkiego artysty. Nauka w najwyższej swej postaci, nie jest przeciw ­ staw ieniem sztuki, lecz pew ną jej formą.

Osobliwa zaś ta m oc intelektualna jest nie­

odzow ną zarów no dla zrozum ienia istniejącej już teoryi, jak do wynalezienia nowej. Dana te- orya nasuw ać może rzeczy błędne zarówno jak praw dziwe, lecz ludzie obdarzeni instynktem praw dzie naukow ym idą jedynie za podszeptem tych a nie tamtych. Te np. nasuw ające się

Z asad y ę le k try c z n o ć c i. 3

błędne myśli, które przytoczyliśmy nieco wyżej, nie wstrzym ały postępu n a u k i; wszystkie one bow iem (z w yjątkiem tej, że elektryczność posiada ciężar, co może niezupełnie być błę­

dne) w ydają się w prost śmiesznem i każdemu, kto tylko posiada jakie takie poczucie naukowe;

nikt z takich nie wziąłby ich seryo. Zwodni­

cze takie podszepty teoryi są natom iast bardzo niebezpieczne dla tych, co poczucia tego nie posiadają, i dały też początek całem u m nó­

stwu bezsensownych dyskusyi. Gdy prostak, a tem bardziej filozof, słyszą od uczonych, że elektryczność jest substancyą, zapędzają się natychm iast do w niosku, że „elektryczność“

posiada wszelkie własności innych rzeczy, które sam i substancyam i nazywają. W zamie­

szaniu tem chodzi po części o słow a; trudno jest nieco pogodzić się z myślą, aby tw ierdze­

nie „elektryczność jest substancyą“ nie miało posiadać tego samego chociażby rodzaju zna­

czenia, co tw ierdzenie, że „bursztyn jest sub­

stancyą“ — aczkolwiek widzieliśmy, że drugie jest poprostu opisem pew nych dostrzeżeń, pod­

czas gdy w pierwszem chodzi o pew ne poję­

cia, nie dające się określić całkowicie w ter­

m inach dostrzeżeń. Ludzie nienaukow i skarżą się często na term iny techniczne, którym i po­

sługuje się nauka; istotnie jed n ak popełnialiby

PRAWA I TEORYA ELEKTROSTATYKI 35 daleko m niej błędów, gdyby nauka używ ała nie mniej lecz więcej takich właśnie term i­

nów ; niema obfitszego źródła błędów, jak uży­

wanie utartego słow a w now em znaczeniu.

Źródła atoli nieporozum ień leżą też po czę­

ści głębiej, a m ianow icie w podatności na błędne raczej podszepty teoryi, niż na p raw ­ dziwe. Teorye naukow e są budow ane przez i dla ludzi nauki; oni to tylko w łaściw ie je ro ­ zum ieją; ci, co nie posiadają instynktu nauko­

wego [zmysłu do nauki], pow inni raczej m ożli­

wie unikać teoryi. Nauka n i e jest „zorganizo­

wanym com m onsensem “ lecz najbardziej może tajemniczym w ytw orem (esoteric).

Z tych to względów staraliśm y się, w edle możności, obejść na samym początku naszych roztrząsań formę pytania: „Co to jest elektry­

czność?“ Takie bow iem pytanie niechybnie nasuw a odpow iedź zaczynającą się od słów

„Elektryczność jest to substancya...“ W ciągu dalszym zobaczymy, że istnieją teorye zja­

w isk elektrycznych, które odpow iedzi tego ro ­ dzaju zgoła nie dopuszczają; lecz jeżeli przyj­

m iem y naw et teorye, które do odpow iedzi takiej prow adzą, odpow iedź ta, bez starannego wyjaśnienia, niem al napew no w błąd w p ro ­ wadzić musi.

Zakończywszy przydługi nasz wstęp, może­

3^*

my teraz bez obawy popełnienia grubszego błę­

du przejść do rozważenia kilku w yników szcze- gółowszych badania zjawisk elektrycznych.

W następnych paragrafach znow u w praw dzie zajmiemy się praw am i, teraz jednak będą to praw a, które nie pow stały z samej obserw a- cyi, lecz nasunęły się wyraźnie dzięki teoryi, a potem dopiero zostały sprawdzone. Najważ­

niejsze z tych p raw dotyczą pom iaru w ielko­

ści elektrycznych.

ROZDZIAŁ II.

Pom iary elek trostatyczn e.'

12. Co to jest pomiar? — Z pojęciem po­

m iaru wszyscy są obeznani, a naw et tak dalece oswojeni, iż m ało jest osób, które starały się je wogóle zanalizować. Każdemu wiadom o, że są pew ne jakości, które dają, inne znowu, które nie dają się mierzyć, lecz bynajm niej nie wszyscy mogliby poniekąd chociażby zdać spraw ę z istotnej różnicy, która zachodzi mię­

dzy jakościam i w ym ierzalnem i a niew ym ie- rzalnem i. Dajmy na to, iż m am y w ielką liczbę dzbanów , różnych co do wielkości, ciężaru, barw y, tw ardości i rysunku artystycznego;

z pośród jakości tych, co do których dzbany różnią się wzajemnie, dw ie pierw sze bezpo­

średnio dają się stwierdzić i zmierzyć; wszyscy wiedzą, co oznacza tw ierdzenie, że jeden z dzba­

nów jest np. trzy lub pięć razy większy (co do objętości) lub cięższy od innego. Myśl na­

tom iast pom iaru barw y dzbanów (tj. w yraże­

nia różnicy barw dw óch dzbanów przez róż­

nicę pew nych liczb) nasunęłaby się tym jedy­

nie, którzy oswoili się z pew nym i w yw odam i optyki dość świeżej daty; pom iar tw ardości jest, jak dotąd, możliwy dla najbardziej naw et posuniętych w nauce w stopniu mało zado- w alniającym, pom iary zaś rysunku artystycz­

nego, t. j. jego w artości artystycznej, są wręcz niemożliwe: nikt nie przyw iązyw ałby ścisłego jakiegoś znaczenia do orzeczeń takich, jak że jeden dzban jest dw a razy piękniejszy od d ru ­ giego.

Dwojaki może być cel stosowania liczb dla odróżnienia przedm iotów pod względem danej jakości. Po pierw sze może to być wygodne poprostu jako m etoda opisu detalicznego. Sze­

reg liczb może zastępować szereg słów, a daje to tę znaczną dogodność, że liczb łatw o utw o­

rzyć możemy tyle, ile nam się podoba. Gdyby przyniesiono nam nowy jakiś dzban i gdyby­

śmy chcieli porów nać go co do wielkości z je ­ dnym z pierw otnego naszego szeregu dzbanów, moglibyśmy powiedzieć np., że wielkość jego zbliża się poniekąd do w ielkości dzbanu z nad­

łam aną rączką i innego jeszcze o plam ach nie­

bieskich. Lecz gdyby dzbanów było bardzo wiele, niełatw o byłoby znaleźć dostateczną liczbę opisów tego rodzaju dla odróżnienia wszystkich dzbanów; wówczas dogodnie by­

POMIARY ELEKTROSTATYCZNE 39 łoby ponum erow ać je, a więc nazwać dzban o nadłam anej rączce dzbanem Nr. 1, dzban o plam ach niebieskich — Nr. 2, itd.; gdyby­

śmy nie w iem ile naw et dzbanów mieli, nie zbrakłoby nam opisów tego rodzaju, t. j. n u ­ merów .

W ten to sposób korzystamy z liczb w życiu codziennem, gdy chodzi np. o określenie do­

m ów na tej lub owej ulicy. W ten rów nież sposób stosować m ożna liczby, gdy chodzi o jakąkolw iek własność, piękno artystyczne zarów no ja k wielkość; liczby zresztą, acz naj­

dogodniejsze w celach odróżniania, nie stano­

w ią bynajmniej jedynego pod tym względem śro d k a ; rów nież literam i alfabetu posłużyć się możemy, zwłaszcza jeżeli w iem y z góry, że liczba przedm iotów naszych jest ograniczona (skończona). To jednak stosow anie liczb, cho­

ciaż stanow i logiczną podstaw ę pom iaru, nie jest jeszcze pom iarem w łaściwym . Gdy posłu­

gujemy się liczbam i nie dla samego tylko opisu jakości, lecz dla ich mierzenia, zakła­

damy, że między jakościam i, które oznaczyli­

śmy np. przez „2“, przez „3“ i przez „5“ za­

chodzi pewien związek, który przestanie za­

chodzić, gdy jakość „3“ zastąpim y przez jakość

„4“, ja k np. związek, który wyrażamy, m ów iącj że jakość „5“ jest sum ą jakości „2“ i „3“. Ten

to związek, czyli stosunek, rozważyć m usim y szczegółowiej.

13. Logika pomiaru. — Jeżeli pow iadam y, że objętość jednego dzbanu jest pięć razy w ię­

ksza od objętości drugiego, rozum iem y przez to, że napełniwszy drugi dzban w odą i wypróż­

niwszy go starannie do pierwszego, po pię- ciokrotnem w ykonaniu tego procesu napełni­

m y cały pierw szy dzban. Jeżeli pow iadam y, że jeden dzban jest pięć razy cięższy od drugiego, rozum iem y przez to, że pięć dzbanów zupeł­

nie do drugiego podobnych, umieszczonych na jednej szali wagi, zrów now aży pierwszy dzban umieszczony na drugiej szali. W każdym z tych przypadków liczba pięć wyraża, ile razy w y­

konać m usim y na drugim dzbanie pew ne działanie, aby otrzymać ten sam skutek co przez jednokrotne wykonanie tegoż działania na pierwszym dzbanie. Działania te jed n ak są różne w różnych przypadkach, i dobrze zapa­

miętać należy, że rodzaj czyli istota działania nie stanow i spraw y obojętnej, lecz m usi być dokładnie określona; dopóki nie wiemy, ja ­ kiem jest to działanie, tw ierdzenie, że jedno ciało jest co do pew nej jakości pięciokrotno­

ścią drugiego nie daje nam żadnej zgoła in ­ form acji. Pytam y więc, dlaczego dla pom iaru

POMIARY ELEKTROSTATYCZNE 41 pewnej jakości w ybieram y raczej jedno niż drugie działanie, i ja k określić możemy, które działanie jest w d a n y m przypadku „odpowie­

dn ie“, „w łaściw e“.

Aby na to odpowiedzieć, zważmy, że po­

m iary pow inny być zgodne ze sobą, tj. że nie pow inny dać się wykonać tak, aby dla liczby wyrażającej jed n ą i tę sam ą jakość wynikły dw ie lub więcej różnych w artości. Rozważmy np. sam ą tylko wielkość (pojemność) dzbanów.

Dajmy na to, iż m am y cztery dzbany, A, B, C, D; z tych niechaj jeden (A) m a pojemność, którą z jakichkolw iek pow odów w yrażam y przez 1.

N apełniam y dzban A i w ypróżniam y starannie zaw artość jego kolejno do B, C i D dopóty, dopóki nie będą pełne; znajdujem y, że dw a takie napełnienia i w ypróżnienia są wymagane dla napełnienia B, cztery dla napełnienia C, wreszcie sześć dla napełnienia D. Wówczas, zgodnie z powyższemi uwagam i, będziemy wiedzieli, że pojem ności dzbanów B, C i D są 2, 4 i 6. Otóż, z tego, co powiedziano o zna­

czeniu pom iaru pojemności, wynika, że jeżeli napełnim y B i C i obadw a w ypróżnim y do D, dzban D m usi być akurat pełny, gdyż 2-j-4=6.

Próbujem y doświadczenie to wykonać i prze­

konyw am y się, że w ypada dobrze, tj. że D akurat się napełnia. Lecz w ynik ten niekonie­

cznie m usiał być do przew idzenia; nie jest on bow iem wnioskiem logicznym wypływającym z podanego określenia pom iaru pojemności i z tw ierdzenia arytmetycznego 2 -f-4 = 6 ; m o­

żna go było przewidzieć jedynie dzięki obser- wacyi; jest to więc praw o. Gdybyśmy działa­

nie odpow iadające naszym pom iarom określili inaczej, nie otrzym alibyśm y tego samego w y­

niku. Moglibyśmy np. powiedzieć, że orzecze­

nie, iż pojem ność jednego dzbana jest pięć razy większa od drugiego, oznaczać ma, że jeżeli napełniam y drugi i rzucam y w pierwszy (zamiast przelać zaw artość jego starannie) pię­

ciokrotne, pierw szy będzie napełniony. W ta­

kim jed n ak razie nie otrzym alibyśm y już po­

wyższego stosunku między pojem nościam i B, C i D; pom iary nasze nie byłyby w drugim tym przypadku zgodne między sobą. Nic zaś innego oprócz doświadczenia nie mogłoby po­

uczyć nas, jakie z tych dw óch działań: sta­

ranne przelew anie (przenoszenie), czy dowolne ciskanie, doprow adzi do w yników samo-zgo- dnych. To, że jedno z tych działań w ydaje się nam rozsądnem , drugie zaś niedorzecznem, jest poprostu dziełem długotrwałego doświadczenia.

W ynika stąd, że, jeżeli pom iar wogóle m a być możliwy, m usim y posiadać ju ż dość szcze­

gółową znajomość pew nych praw ; m usim y

POMIARY ELEKTROSTATYCZNE 43 znaleźć pew ne działanie, dla pom iaru w tern znaczeniu słow a odpow iednie, iż prow adzić będzie do zgodnych ze sobą w yników. Czy to lub owo nasuw ające się działanie spełni czy też nie spełni tego wym agania, o tem wiedzieć możemy jedynie z doświadczenia. Pow odem , dla którego pew ne jakości możem y mierzyć, innych zaś nie, jest to, że dla pew nych zdo­

łano znaleźć owo działanie odpow iednie, dla innych zaś nie; znaleziono je np. dla objętości i ciężaru; znaleziono je również, acz w zaw il­

szej znacznie postaci, dla barw y; dla tw ard o ­ ści pow iodło się to w sposób niebardzo za- dowalniający, zaś dla rysunku artystycznego (t. j. wogóle dla w artości estetycznej) wcale działania takiego nie znaleziono.

Dotychczas nie w spom nieliśm y o tem, skąd wiemy, że pojem ność jednego z dzbanów na­

szych jest 1. Otóż, w cale tego niew ierny; przyj­

m ujem y to poprostu. Skoro znaleźliśmy „od­

pow iednie“ działanie, m ożem y przyjąć za 1 pojemność tego dzbanu, który nam się podoba, a pom iary nasze będą zgodne ze sobą, chociaż liczba, która przypadnie na wszystkie inne dzbany, będzie oczywiście zależną od w y­

boru dzbanu, którego pojem ność oznaczyliśmy przez 1.

W yrażając się językiem form alnym , trzy

uczynić musim y orzeczenia, jeżeli m a wogóle być m ow a o pom iarze jakości. (1) Powiadam y, że ilość (liczba) w ynikająca z pom iaru jest jedna i ta sam a dla dwóch przedm iotów po­

dobnych co do pew nej jakości. Tak np. po­

jem ność dw óch dzbanów (i odpow iednia liczba) je st jedna i ta sama, jeżeli w oda wypełniająca jeden, dokładnie też w ypełnić może drugi.

(2) Pow iadam y, że ilość ta jest 1 dla pewnego, szczególnego, lecz dow olnie wybranego, przed­

m iotu, — jak np. dla dzbanu o plam ach nie­

bieskich. (3) Przez twierdzenie, że ilość dla jednego przedm iotu jest sum ą ilości dla dwóch innych przedm iotów , rozum iem y to, że wy­

konanie pewnego określonego działania na dwóch ostatnich przedm iotach daje ten sam w ynik co w ykonanie tegoż działania na pier­

wszym przedmiocie. Tak np. twierdząc, że pojemność jednego dzbanu jest sum ą pojem no­

ści dwóch innych, chcemy przez to powiedzieć, że jeżeli do innego jakiegoś naczynia nalejenw zaw artości dw óch ostatnich, woda podniesie się w nim do tegoż poziomu, do którego się­

gałaby, gdybyśmy naleli do naczynia tego za­

wartość pierwszego dzbanu.

Są to same określenia: (1) jest czysto słowne, tj. określeniem tego rodzaju, jakie znajdujemy w słow niku;’ (2) jest zupełnie dowolne, jak