Heisenberg_C_H-Fizyka_a_Filozofia_PL.pdf

Werner Carl Heisenberg

Fizyka a filozofia

Przekład Stefana Amsterdamskiego

OD REDAKCJI

Polski przekład ksiąŜki W. Heisenberga, który oddajemy w ręce

czytelników, został dokonany na podstawie oryginalnego tekstu angielskiego.

Uwzględnione w nim zostały merytoryczne zmiany i uzupełnienia wprowadzone

przez autora do wydania niemieckiego (Physik und Philosophie, S. Hirzel Verlag,

Stuttgart 1959).

I. STARE I NOWE TRADYCJE

Gdy mówi się dziś o fizyce współczesnej, na myśl przychodzi przede

wszystkim broń atomowa. Wszyscy zdają sobie sprawę z tego, jak ogromny wpływ

ma istnienie tej broni na stosunki polityczne w świecie współczesnym, wszyscy

zgodnie przyznają, Ŝe nigdy jeszcze wpływ fizyki na ogólną sytuację nie był tak

wielki, jak obecnie. Czy jednak polityczny aspekt fizyki współczesnej rzeczywiście

jest najbardziej doniosły? W jakiej mierze i na co fizyka miałaby wpływ, gdyby

struktura polityczna świata została przystosowana do nowych moŜliwości

technicznych?

Aby odpowiedzieć na te pytania, naleŜy przypomnieć, Ŝe wraz z produkcją

nowych narzędzi zawsze rozpowszechniają się idee, dzięki którym zostały one stwo

rzone. PoniewaŜ kaŜdy naród i kaŜde ugrupowanie polityczne niezaleŜnie od

połoŜenia geograficznego i tradycji kulturowych danego kraju musi w tej lub innej

mierze interesować się nową bronią, przeto idee fizyki współczesnej przenikać będą

do świadomości wielu narodów i zespalać się w rozmaity sposób ze starymi, tra

dycyjnymi poglądami. Jaki będzie wynik oddziaływania poglądów z tej dziedziny

nauki współczesnej na głęboko zakorzenione stare tradycje? W tych krajach, w

których powstała nauka współczesna, juŜ od dawna niezmiernie Ŝywo interesowano

się praktycznymi zagadnieniami produkcji i technologii oraz ściśle z nimi związaną

racjonalną analizą wewnętrznych i zewnętrznych warunków zastosowania odkryć

naukowych w przemyśle. Narodom tych krajów dość łatwo będzie zrozumieć nowe

koncepcje; miały czas na to, by powoli, stopniowo przyswajać sobie metody

nowoczesnego myślenia naukowego. W innych krajach nastąpi starcie nowych idei z

religijnymi i filozoficznymi poglądami stanowiącymi podstawę rodzimej kultury.

Skoro prawdą jest, Ŝe teorie fizyki współczesnej nadają nowy sens tak podstawowym

pojęciom, jak rzeczywistość, przestrzeń i czas, to w wyniku konfrontacji starych i

nowych poglądów mogą zrodzić się zupełnie nowe kierunki rozwoju myśli, których

dziś nie sposób jeszcze przewidzieć. Jedną z istotnych cech tej konfrontacji

współczesnej nauki z dawnymi metodami myślenia będzie to, Ŝe nauce właściwy

będzie całkowity internacjonalizm. W tej wymianie myśli jeden z partnerów stare

tradycje będzie miał róŜne oblicze na rozmaitych kontynentach, drugi zaś, nauka

wszędzie będzie taka sama. ToteŜ wyniki owej wymiany idei będą docierały tam

wszędzie, gdzie będą się toczyły dyskusje.

Z wymienionych wyŜej względów moŜe okazać się poŜyteczna próba

wyłoŜenia w sposób moŜliwie przystępny koncepcji fizyki współczesnej,

rozpatrzenia wniosków filozoficznych, które z nich wynikają, i porównania ich z

pewnymi starymi, tradycyjnymi poglądami.

Najlepszym zapewne wprowadzeniem w problemy fizyki współczesnej jest

omówienie historycznego rozwoju teorii kwantów. Oczywiście, teoria kwantów to je

dynie mały wycinek fizyki atomowej, która z kolei jest niewielkim tylko fragmentem

nauki współczesnej. Ale najbardziej zasadnicze zmiany sensu pojęcia rzeczywistości

spowodowało właśnie powstanie teorii kwantów, w której wykrystalizowały się

ostatecznie i skupiły nowe idee fizyki atomowej. Innym jeszcze aspektem tej

dziedziny nauki współczesnej, odgrywającym nader istotną rolę, jest posługiwanie się

niezwykle skomplikowanym wyposaŜeniem technicznym niezbędnym do

prowadzenia fizycznych badań nad zjawiskami mikroświata. JednakŜe, jeśli chodzi o

technikę doświadczalną fizyki jądrowej, to polega ona na stosowaniu niezwykle

udoskonalonej, lecz tej samej metody badań, która warunkowała rozwój nauki

nowoŜytnej od czasów Huyghensa, Volty czy teŜ Faradaya. Zupełnie podobnie, onie

śmielająco trudny aparat matematyczny niektórych działów teorii kwantów moŜna

traktować jako ostateczny wynik rozwoju metod, którymi posługiwali się Newton,

Gauss i Maxwell. Natomiast zmiana sensu pojęcia rzeczywistości spowodowana

przez mechanikę kwantową nie jest skutkiem kontynuacji dawnych idei; wydaje się,

Ŝe jest ona zmianą przełomową, która naruszyła dotychczasową strukturę nauki.

Z tego względu pierwszy rozdział ksiąŜki poświęcony został analizie

historycznego rozwoju teorii kwantów.

II. HISTORIA TEORII KWANTÓW

Powstanie teorii kwantów jest związane z badaniami nad dobrze znanym

zjawiskiem, którym nie zajmuje się Ŝaden z centralnych działów fizyki atomowej.

KaŜda próbka materii, gdy jest ogrzewana, rozŜarza się, najpierw do czerwoności,

później zaś, w wyŜszej temperaturze, do białości. Barwa silnie ogrzanego ciała w nie

znacznej tylko mierze zaleŜy od rodzaju substancji, a w przypadku ciała czarnego

zaleŜy wyłącznie od temperatury. ToteŜ promieniowanie ciała czarnego w wysokiej

temperaturze stanowi obiecujący obiekt badań fizycznych. Jest to nieskomplikowane

zjawisko, które powinno być łatwo wytłumaczone na podstawie znanych praw

promieniowania i praw zjawisk cieplnych. W końcu dziewiętnastego stulecia lord

Rayleigh i Jeans próbowali je wytłumaczyć w taki właśnie sposób; próba jednakŜe nie

powiodła się, przy czym ujawniły się trudności natury zasadniczej. Nie jest rzeczą

moŜliwą przedstawić je tutaj w sposób przystępny. Dlatego teŜ zadowolić się musimy

stwierdzeniem, Ŝe stosowanie praw fizycznych znanych w owym czasie nie

doprowadziło do zadowalających wyników. Kiedy w 1895 roku Pianek zajął się tym

zagadnieniem, spróbował je potraktować raczej jako problem promieniującego atomu

niŜ problem promieniowania. Takie ujęcie nie usunęło Ŝadnych trudności, uprościło

jednak interpretację faktów doświadczalnych. W tym właśnie okresie, latem 1900

roku, Kurlbaum i Rubens przeprowadzili w Berlinie bardzo dokładne pomiary widma

promieniowania cieplnego. Kiedy Pianek dowiedział się o wynikach tych pomiarów,

spróbował je wyrazić za pomocą prostych wzorów matematycznych, które wydawały

się zgodne z wynikiem jego własnych badań dotyczących zaleŜności między ciepłem i

promieniowaniem. Pewnego dnia, goszcząc u Plancka, Rubens porównywał wspólnie

z nim wyniki ostatnich swych pomiarów z wzorem proponowanym przez Plancka.

Okazało się, Ŝe wzór jest całkowicie zgodny z danymi doświadczeń. W ten sposób

zostało odkryte prawo Plancka, prawo promieniowania cieplnego .

Był to jednak dopiero początek intensywnych badań teoretycznych, które

podjął Pianek. NaleŜało podać właściwą interpretację fizyczną nowego wzoru. Wobec

tego, Ŝe na podstawie swych wcześniejszych prac Pianek łatwo mógł przełoŜyć swój

wzór na twierdzenie o promieniującym atomie (o tak zwanym oscylatorze), to

wkrótce juŜ musiał zauwaŜyć, Ŝe z wzoru tego wynika, iŜ oscylator moŜe emitować

energię jedynie kwantami, a więc w sposób nieciągły. Wniosek ten był tak

zaskakujący i tak róŜnił się od wszystkiego, co wiedziano dotychczas z fizyki

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: