Pobierz Co to jest fizyka i więcej Notatki w PDF z Fizyka tylko na Docsity! FOTON 120, Wiosna 2013 54 Co to jest fizyka Grzegorz Białkowski Delta 03/1974 W 1974 roku Redakcja Delty zamieściła piękny artykuł Grzegorza Białkowskiego „Co to jest fizyka”. Ponieważ jest on w całości zamieszczony w internecie początkowo nasza redakcja chcia- ła zamieścić tylko fragmenty. Zadecydowaliśmy jednak, by przedrukować go w całości, jest tak dobrze skonstruowany, że straciłby wiele na skrótach, a i nie wszyscy mają pod ręką internet. Każdy z nas przychodząc na świat, a właściwie należałoby powiedzieć: zasiada- jąc na ławie szkolnej, zastaje pewien obraz nauk, które w sposób mniej lub bar- dziej schematyczny dzielą między siebie dotychczasowy dorobek myśli ludz- kiej. Dowiadujemy się na przykład, że równia pochyła i kalorymetr – to fizyka, natomiast sole i kwasy – to chemia, a pływak żółtobrzeżek i moczarka kanadyj- ska – to biologia. Oczywiście, później przekonujemy się, że fizyka, w odróżnie- niu od Coca-Coli, „to nie jest to”, lecz znacznie, znacznie więcej. Podobnie jest z innymi naukami. Faktem jest jednak, że niepostrzeżenie przyzwyczajamy się do pewnej klasyfikacji, która ukształtowała się historycz- nie i która, całkiem słusznie, jest podstawą nauczania szkolnego. Nie lekcewa- żąc tej tradycji, mamy jednak prawo, a nawet obowiązek, zadać sobie pytanie, czy ta klasyfikacja nauk jest całkowicie uzasadniona merytorycznie, czy też częściowo przynajmniej, ma charakter przypadkowy. Dzieje nauk dostarczają nam wielu pouczających przykładów, że zjawiska pozornie zupełnie ze sobą niepowiązane są w rzeczywistości pokrewne i mogą być wyjaśnione w sposób jednolity. Któż na przykład w początku XIX wieku mógł podejrzewać, że zachowanie się kompasu, skurcze żabich udek i tęcza w istocie rzeczy podlegają tym samym prawom, które później, po kilkudziesię- ciu latach, zostały w ostatecznej postaci sformułowane przez Maxwella? To połączenie się nauki o magnetyzmie, nauki o elektryczności, nauki o prądzie elektrycznym, optyki i innych jeszcze nauk w pewną całość, którą jest klasycz- na teoria elektromagnetyzmu, najlepiej wskazuje, że dobrze jest od czasu do czasu „przewietrzyć” aparat pojęciowy odziedziczony po poprzednich pokole- niach. Weźmy inny przykład, a mianowicie rozpatrzmy wzajemny stosunek fizyki i astronomii. Wcześnie, jeszcze w czasach starożytnych, stworzono już pewne elementy astronomii, ujęte poprawnie od strony opisowej. Natomiast fizyka istniała wówczas w postaci prawa Archimedesa, pewnych zasad statyki i mało czego jeszcze. Astronomia była więcej niż nauką, była sztuką (miała swoją muzę!), i więcej niż sztuką, bo była częścią wierzeń religijnych. Fizyka nato- Dziękujemy Redakcji Delty za wyrażenie zgody na przedruk artykułu. FOTON 120, Wiosna 2013 55 miast prawie że nie była nauką – była umiejętnością, służyła budowniczym do dźwigania kamieni, jeżeli nie liczyć słynnego quizu ze złoto-srebrną koroną tyrana Syrakuz (był to raczej dowód wielkości Archimedesa niż samej fizyki). Mimo stopniowego rozwoju, głównie mechaniki i optyki, fizyka pozostawa- ła do czasów nowożytnych taką właśnie prawie nauką świata ziemskiego, pod- czas gdy astronomia zajmowała się sprawami znacznie „wznioślejszymi” – sprawami niebios. Sytuacja ta zaczęła się radykalnie zmieniać od czasów Ko- pernika. Odbierając Ziemi jej uprzywilejowane stanowisko we Wszechświecie, Ko- pernik uczynił ją jedną z planet, co musiało doprowadzić do prób wyjaśnienia zjawisk astronomicznych prawami fizyki ziemskiej. Jak wiemy, milowym kro- kiem w tym kierunku były odkrycia Newtona, który spadanie jabłek i ruch pla- net po orbicie podporządkował tym samym prawom fizycznym. Dziś jest zu- pełnie oczywiste dla każdego, że astronomia jest fizyką odnoszącą się do szcze- gólnego kręgu zjawisk: wielkich mas, wielkich ciśnień, ogromnych temperatur, a może przede wszystkim przytłaczającej swymi rozmiarami próżni kosmicznej, wypełnionej niesłychanie rzadkim pyłem i promieniowaniem – głównie elek- tromagnetycznym. Podobnie rzecz się ma np. z meteorologią, oczywiście zakładając, że uzna się ją już dziś za „pełnokrwistą” naukę, mógłby bowiem ktoś o tym powątpiewać, biorąc pod uwagę, że wróżby z przysłów ludowych o pogodzie sprawdzają się nie gorzej niż prognozy opracowywane przez sztab synoptyków i komputery. Nikt jednak nie ma wątpliwości co do tego, że zachowaniem wiel- kich mas powietrza rządzą prawa fizyki, a nie kaprysy istot nadludzkich. Postawiliśmy pytanie, czym jest fizyka. Narzucają się dwa sposoby szu- kania odpowiedzi na to pytanie. Zastanówmy się najpierw, czy fizyka nie posługuje się jakąś szcze- gólną, jej tylko właściwą metodą badań, która odróżnia ją od innych nauk. Metoda taka niewątpliwie istnieje. Jest ona oparta na doświadczeniu, ale jednocześnie ujmuje jego wyniki w skomplikowanym i wysoce sformalizowanym systemie matema- tycznym. Wszelako inne nauki przyrodnicze także posługują się podobną meto- dą badań. Różnice między poszczególnymi naukami nie mają charakteru zasad- niczego, gdyż polegają głównie na stopniu zaangażowania matematyki w anali- zę danych czerpanych z doświadczenia. Z drugiej strony, w obrębie samej fizyki ujawniają się analogiczne różnice pomiędzy jej poszczególnymi działami. Można by też jako kontrargument przytoczyć pewien fakt historyczny, a mia-