Delta mi!

Na czym polega tworzenie jakiejkolwiek teorii fizycznej? Wbrew sugestiom, które nasuwa podział fizyki na doświadczalną i teoretyczną, trzeba wyraźnie stwierdzić, że praca ta nosi przede wszystkim charakter działalności umysłowej. Cała historia zaczyna się z reguły od zauważenia pewnego mniej lub bardziej powszechnego zjawiska. Po wybraniu, załóżmy, że udanym, przedmiotu badań, należy uruchomić wyobraźnię i przyjąć jakieś założenia dotyczące przyczyn i wspólnych cech interesujących zjawisk...

W fizyce często spotyka się przykłady pojęć czy też rozumowań, które najwyraźniej nie są umotywowane doświadczeniem, mimo że zwycięsko, całkiem zresztą słusznie, podkreśla się, iż właśnie eksperyment jest podstawą fizyki. Czyżby więc te "pozaeksperymentalne" elementy fizyki były "nienaukowe"? Czyżby były one pozostałościami dawnych etapów rozwojowych tej nauki, których nie zdołała ona z siebie jeszcze wyplenić? Czy też przeciwnie, są one uprawnioną częścią fizyki?

Każdy z czytelników zna zapewne wyrażenie na falach eteru, ale sądzę, że wielu przypuszcza, iż to jakiś poetyczny zwrot mający wyrażać ulotność i niedostępność bezpośrednio naszym zmysłom fal radiowych. Tymczasem powiedzenie owo jest jedyną pozostałością po bardzo realistycznie w swoim czasie traktowanej koncepcji eteru, którą, w dramatyczny bardzo sposób, obaliły rezultaty prac Einsteina znane pod nazwą szczególnej teorii względności.

Otacza nas urzekająca i trudno dająca się opisać różnorodność istot żywych - niewidocznych gołym okiem drobnoustrojów, tysięcy roślin, milionów zwierząt. Każda z tych istot jest odmienna, niepowtarzalna; każda rośnie, rozwija się w sobie właściwym cyklu rozwojowym: każda na swój sposób stara się o pożywienie i miejsce na świecie, walczy z wrogami i przeciwnościami, aż wreszcie albo ginie albo wydaje przed śmiercią sobie podobne potomstwo.

Kręte są drogi rozwoju nauki. Nie biegną one wedle z góry założonego programu: Raczej, jak powiada George Santayana, naukę można porównać ... do wytrwałego oblężenia prawdy, do której zbliża się na ślepo i bez przywódcy, jak armia mrówek. Do prawdy o ewolucji życia, której ogólne zarysy już obecnie widzimy, droga była również zawikłana.

W życiu codziennym spotykamy wiele zjawisk, które intuicyjnie chcielibyśmy tłumaczyć zupełnie inaczej niż nauczono nas (jakże często na pamięć) w szkole. Mówimy na przykład o przepływie ciepła i rzeczywiście proces ogrzewania ciała chłodniejszego przez cieplejsze sugeruje, że coś tam przepływa. Dopiero mocne potarcie palcem o kawałek materiału, kiedy i palec i materiał ogrzewają się, a nic nie staje się zimniejsze, przekonuje nas, że sprawa nie jest taka prosta i że cała historia ma coś wspólnego z przekazywaniem energii, a nie przepływem jakiejś substancji.

Spośród wszystkich innych nauk matematyka przede wszystkim z jednego powodu cieszy się szczególnym poważaniem: jej twierdzenia są bezwzględnie pewne i niezaprzeczalne, podczas gdy twierdzenia wszystkich innych nauk są do pewnego stopnia przedmiotem sporu i wciąż narażone na obalenie wskutek odkrycia nowych faktów. Mimo to badacz, pracujący na innych polach, nie miałby jeszcze powodu zazdrościć matematykowi, gdyby jego wywody nie odnosiły się do przedmiotów rzeczywistych, lecz tylko do tworów naszej wyobraźni...

Fizyka jest nauką ścisłą, bardzo mocno związaną z matematyką. Czy jednak zastanawialiście się, na czym te związki polegają? Dzięki czemu są one możliwe i płodne? Jaki jest ich charakter i znaczenie dla obu nauk? Czy możliwa jest prawdziwa, nowoczesna fizyka bez matematyki? Czy możliwa jest matematyka bez fizyki? Jak przedstawiały się związki między tymi naukami dawniej i jak przedstawiają się dziś? Czy każdą naukę, w której stosuje się wzory matematyczne, można tym samym zaliczyć do nauk ścisłych?

W jednej z historii "z brodą" opowiada się, jak to pewien profesor egzaminując studenta z fizyki zapytał...

W 1972 roku przedstawiciele Akademii Nauk Bułgarii, Czechosłowacji, NRD, Polski, Rumunii, Węgier i ZSRR podpisali porozumienie o utworzeniu w Warszawie Międzynarodowego Centrum Matematycznego imienia Stefana Banacha. Nieprzypadkowo nowa międzynarodowa instytucja matematyczna, stawiająca sobie za cel podwyższanie kwalifikacji kadr naukowych i rozwijanie współpracy naukowej, nosi imię polskiego uczonego i ma swoją siedzibę w Warszawie.

Każdy z nas przychodząc na świat, a właściwie należałoby powiedzieć: zasiadając na ławie szkolnej, zastaje pewien obraz nauk, które w sposób mniej lub bardziej schematyczny dzielą między siebie dotychczasowy dorobek myśli ludzkiej. Dowiadujemy się na przykład, że równia pochyła i kalorymetr - to fizyka, natomiast sole i kwasy - to chemia, a pływak żółtobrzeżek i moczarka kanadyjska - to biologia. Oczywiście później przekonujemy się, że fizyka, w odróżnieniu od Coca-Coli, "to nie jest to", lecz znacznie, znacznie więcej. Podobnie jest i z innymi naukami...

W latach 1930-1932 wychodziło w Poznaniu czasopismo matematyczne «Parametr», poświęcone nauczaniu matematyki. W styczniu 1939 r. czasopismo zostało reaktywowane i wychodziło do wybuchu drugiej wojny światowej.

Wybitny rosyjski geometra Michaił Gromow powiedział kiedyś w dokumentalnym programie telewizyjnym poświęconym Perelmanowi, że próba opowiadania zwykłemu odbiorcy o mocno zaawansowanej matematyce jest jak wspólna analiza chińskiego tekstu z kimś, kto chińskiego nie zna; po prostu nie należy tego robić...

Wydaje się oczywiste, że praktycznie wszystkie zwierzęta nie zdają sobie sprawy z rzeczywistych rozmiarów świata i historycznego upływu czasu. Praktycznie wszystkie, ponieważ z tej kategorii należy wyłączyć ludzi i, w pewnym stopniu, szympansy...

Na brzegu Dzikiej Orlicy, w wiosce Helvíkovice, która dziś jest przedmieściem Žamberku, stoi niewielki dom, wybudowany w stylu charakterystycznym dla regionu Gór Orlickich. Urodził się w nim wynalazca Wacław Divíšek, który na kartach nauki zapisał się jako Prokop Diviš (1698 -1765). Kiedy po śmierci ojca gospodarstwo objął jego starszy brat, dzięki pomocy pochodzącego z Žamberku rektora szkoły Henryka Dušíka, chłopiec nie został, na przykład, pomocnikiem cieśli albo kowala, ale rozpoczął naukę w jezuickim kolegium w Znojmie. Wstąpił do zakonu norbertanów i uczył się dalej, obronił doktoraty z teologii oraz z filozofii w Salzburgu i w Ołomuńcu. Jednak pasją jego życia stały się nauki przyrodnicze.

Zdarza się, niestety, że odznaczające się lenistwem intelektualnym osoby, niekiedy nawet w randze podsekretarza stanu, potrafią piękną koncepcję naukową, na przykład ewolucję biologiczną, zbyć lekceważącym „to tylko teoria”. Nie od rzeczy będzie zatem przypomnieć, co przyrodnik ma na myśli, kiedy używa słów takich jak „teoria” i „model”.

Zorganizowana w maju przez Stowarzyszenie Otwarta Rzeczypospolita debata, prowadzona przez publicystkę Janinę Paradowską, z udziałem Moniki Płatek (prawniczka), Magdaleny Fikus (biolożka) i Zbigniewa Nosowskiego (publicysta), miała za myśl przewodnią zdanie wypowiedziane przez fizyka, wieloletniego dyrektora Festiwalu Nauki w Warszawie, Macieja Gellera (1941-2014): „Krytyk moich poglądów nie jest moim wrogiem, lecz współtowarzyszem w dążeniu do prawdy”...

Starożytnym myślicielom zawdzięczamy przede wszystkim solidne naukowe podstawy uprawiania nauki. Opracowali oni założenia matematyki, logiki i geometrii, a w szczególności studiowali fizykę i filozofię z dociekliwością nie mniejszą niż współcześni badacze (a może o wiele większą, gdyż nie mieli do dyspozycji wyników doświadczeń Wielkiego Zderzacza Hadronów czy obserwacji teleskopu Hubble’a). Leukippos, Demokryt i Epikur wiedzieli na przykład, że materii nie da dzielić się w nieskończoność – składa się ona z niepodzielnych elementów (atomów), pomiędzy którymi znajduje się próżnia.

Naukowcy uwielbiają unifikacje, czyli sytuacje, w których dwa na pozór różne zjawiska lub własności okazują się przejawami tego samego prawa lub przyczyny. Jedno z najbardziej znanych praw fizyki – prawo powszechnego ciążenia Newtona – jest w istocie pierwszym sukcesem programu unifikacji nowożytnej fizyki. Także i dzisiaj postulat unifikacji oddziaływań jest jedną z najważniejszych motywacji badań teoretycznych w fizyce cząstek elementarnych. Warto zatem przyjrzeć się bliżej, jak ta historia się zaczęła oraz jak się – przynajmniej na razie – kończy.

Jednym ze wspomnień mojego wczesnego dzieciństwa jest miesięcznik Horyzonty Techniki prenumerowany przez ojca. Niczym bohater Schulzowskiego opowiadania Księga, pochłaniający historię Anny Csillag i jej cudownego środka na porost włosów, z wypiekami na twarzy czytywałem wtedy rubrykę Fantazje i facecje naszych dziadków. Do dziś pamiętam rysunki przedstawiające majestatyczne zeppeliny i wielkie maszyny parowe albo panów w melonikach (jak gdyby wyjętych wprost z obrazów Magritte’a) pedałujących z jakąś dziwną zawziętością, by w ten sposób poruszać skrzydłami ornitopterów.