Heisenberg Werner Carl _ Fizyka a filozofia.pdf

(845 KB) Pobierz
Werner Carl Heisenberg
Fizyka a filozofia
Przekład Stefana Amsterdamskiego
OD REDAKCJI
Polski przekład książki 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, że 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 mo-
żliwości technicznych?
Aby odpowiedzieć na te pytania, należy przypomnieć, że wraz z produkcją nowych
narzędzi zawsze rozpowszechniają się idee, dzięki którym zostały one stworzone. Ponieważ
każdy naród i każde ugrupowanie polityczne niezależnie od położenia 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, tradycyjnymi poglądami. Jaki będzie wynik oddziaływania
poglądów z tej dziedziny nauki współczesnej na głęboko zakorzenione stare tradycje? W tych
krajach, w których powstała nauka współczesna, już od dawna niezmiernie żywo
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, że
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,
że nauce właściwy będzie całkowity internacjonalizm. W tej wymianie myśli jeden z
partnerów - stare tradycje - będzie miał różne oblicze na rozmaitych kontynentach, drugi zaś,
nauka - wszędzie będzie taka sama. Toteż wyniki owej wymiany idei będą docierały tam
wszędzie, gdzie będą się toczyły dyskusje.
Z wymienionych wyżej względów może okazać się pożyteczna próba wyłożenia - w
sposób możliwie 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 jedynie
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
wyposażeniem technicznym niezbędnym do prowadzenia fizycznych badań nad zjawiskami
mikro-świata. Jednakże, jeśli chodzi o technikę doświadczalną fizyki jądrowej, to polega ona
na stosowaniu niezwykle udoskonalonej, lecz tej samej metody badań, która warunkowała
rozwój nauki nowożytnej od czasów Huyghensa, Volty czy też Faradaya. Zupełnie podobnie,
onieśmielająco trudny aparat matematyczny niektórych działów teorii kwantów można
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, że jest ona zmianą
przełomową, która naruszyła dotychczasową strukturę nauki.
Z tego względu pierwszy rozdział książki 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 żaden z centralnych działów fizyki atomowej. Każda próbka materii,
gdy jest ogrzewana, rozżarza się, najpierw do czerwoności, później zaś, w wyższej tempera-
turze, do białości. Barwa silnie ogrzanego ciała w nieznacznej tylko mierze zależy od
rodzaju substancji, a w przypadku ciała czarnego zależy wyłącznie od temperatury. Toteż
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
jednakże nie powiodła się, przy czym ujawniły się trudności natury zasadniczej. Nie jest
rzeczą możliwą przedstawić je tutaj w sposób przystępny. Dlatego też zadowolić się musimy
stwierdzeniem, że 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 niż problem promieniowania.
Takie ujęcie nie usunęło żadnych trudności, uprościło jednak interpretację faktów doświad-
czalnych. 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
zależności 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, że wzór jest całkowicie
zgodny z
danymi doświadczeń. W ten
sposób zostało odkryte prawo Plancka, prawo promieniowania cieplnego
1
.
Był to jednak dopiero początek intensywnych badań teoretycznych, które podjął
Pianek. Należało podać właściwą interpretację fizyczną nowego wzoru. Wobec tego, że na
podstawie swych wcześniejszych prac Pianek łatwo mógł przełożyć swój wzór na twierdzenie
o promieniującym atomie (o tak zwanym oscylatorze), to wkrótce już musiał zauważyć, że z
wzoru tego wynika, iż oscylator może emitować energię jedynie kwantami, a więc w sposób
nieciągły. Wniosek ten był tak zaskakujący i tak różnił się od wszystkiego, co wiedziano
dotychczas z fizyki klasycznej, że Pianek z pewnością nie mógł natychmiast uznać go za
słuszny. Jednakże w ciągu lata 1900 roku, lata, podczas którego pracował niezwykle in-
1
Por. M. Planck,
Zur Geschichte der Auffindung des physikalischen Wirkungsquantums,
“Naturwissenschaften", 31
(1943), s. 153 oraz Max von Laue,
Historia fizyki,
Warszawa 1960, s. 202—205
(przyp. red. wyd. polskiego).

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin