Struktura rewolucji relatywistycznej i kwantowej w fizyce. Wojciech Sady

Чтение книги онлайн.

СКАЧАТЬ do przewodnika i zwiększania mocy baterii. Nienależący do ezoterycznego kręgu fizyków klasycznych uczony nie używał terminu „siła”, niemniej w trakcie dalszych systematycznych badań stwierdził m.in., że działanie nie zależy od tego, z jakiego metalu wykonany jest drut, a „konflikt” nie działa na igły z materiałów niemagnetycznych. Wyniki innej serii eksperymentów świadczyły o tym, że działanie nie ma natury elektrycznej:

      Wpływ łączącego drutu przenika do igły przez szkło, metale, drewno, wodę, żywicę, kamionkę, kamienie […]. Rzecz jasna transmisji efektów przez wszystkie te materie nigdy wcześniej nie obserwowano w dziedzinie elektryczności i galwanizmu (Ørsted 1820).

      Pod koniec artykułu znajdujemy produkt gry wyobraźni podsumowujący uzyskane wyniki:

      Wszystkie wyżej wymienione oddziaływania na biegun północny można łatwo zrozumieć, zakładając, że ujemna elektryczność porusza się po linii spiralnej wygiętej w prawo i popycha biegun północny, ale nie działa na biegun południowy. Wpływ na biegun południowy wyjaśnimy w podobny sposób, jeśli przypiszemy elektryczności dodatniej przeciwny ruch i zdolność działania na biegun południowy, ale nie na północny (Ørsted 1820).

      Tekst kończy próba rozciągnięcia odkrytego związku na zjawiska cieplne i optyczne:

      Dodam tylko do powyższego, że wykazałem w książce opublikowanej pięć lat temu, iż ciepło i światło polegają na konflikcie elektryczności. Z podanych obecnie obserwacji możemy wywnioskować, że w tych efektach występuje również ruch kołowy (Ørsted 1820).

      Pobudzeni doniesieniem Ørsteda badacze jeszcze w tym samym roku dokonali szeregu odkryć. Będąc fizykami, nieznającymi Naturphilosophie, a doskonale obeznanymi z mechaniką klasyczną, badali oni siły działające między prądami i magnesami. Końcowe fragmenty artykułu Ørsteda ignorowali, natomiast wcześniejsze partie przetłumaczyli na język mechaniki klasycznej. Wymagało to zmierzenia, od czego i w jaki sposób zależą siły między prądami a biegunami magnesów.

      Do badań błyskawicznie – wbrew cytowanej opinii z 1819 – włączył się Biot. Wraz z Félixem Savartem mierzyli okresy drgań igły magnetycznej umieszczonej w różnych odległościach od prostoliniowego przewodnika łączącego przeciwne bieguny stosu Volty. W niektórych seriach pomiarowych wpływ magnetyzmu ziemskiego był kompensowany przez odpowiednio umieszczony magnes stały.

      Za pomocą tych procedur panowie Biot i Savart doszli do następującego wyniku, który rygorystycznie przedstawia działanie cząsteczki południowego lub północnego magnetyzmu umieszczonego w pewnej odległości od cienkiego i nieograniczenie [długiego] cylindrycznego drutu, który prąd galwaniczny uczynił magnetycznym. Jeśli wykreślimy prostopadłą do osi drutu od punktu, w którym znajduje się cząsteczka magnetyczna, to siła działająca na cząsteczkę będzie prostopadła do tej linii i do osi drutu. Jej natężenie jest odwrotnie proporcjonalne do odległości (Biot & Savart 1820).

      Podobnie jak w przypadku odkryć Coulomba, prawo Biota-Savarta zostało dedukcyjnie wywnioskowane z praw mechaniki klasycznej, twierdzeń na temat układu eksperymentalnego pochodzących z innych udanych zastosowań mechaniki i z wyników eksperymentów wspomnianych przed chwilą.

      Z prawa Biota-Savarta kolejny wniosek wyprowadził Laplace: mały element prądu wywiera na biegun magnesu siłę odwrotnie proporcjonalną do kwadratu odległości.

      3.2. KOMENTARZ: O wpływie poglądów nienaukowych na rozwój nauki

      Ritter odkrył promienie, zwane dziś nadfioletowymi, inspirowany romantyczną Naturphilosophie (zob. § 2.1). Ta filozofia ukierunkowała też badania Ørsteda, które doprowadziły do odkrycia oddziaływań między prądami elektrycznymi a magnesami. Poniżej będzie wzmianka o wpływie parapsychologii na badania Crookesa – i dokonanych przez niego odkryciach (zob. § 6.2). Rodzi to pytanie o rolę poglądów nienaukowych, np. filozoficznych i religijnych, na rozwój nauki, a w szczególności na przeobrażenia zwane rewolucyjnymi.

      Kuhn (1962, rozdz. VIII) twierdzi, że nauka normalna zazwyczaj trzyma się z dala od filozofii, natomiast naukowcy, którzy udręczeni kryzysem prowadzą badania nadzwyczajne, dość często uciekają się do analiz i poglądów filozoficznych. Wymienione przed chwilą odkrycia nie zostały jednak dokonane w Kuhnowskich sytuacjach kryzysowych. Z kolei żaden z bohaterów rozdziału I – a to oni pracowali w dziedzinie, w której uporczywych i ważnych „anomalii” było w bród – nie uciekał się do refleksji filozoficznych. Wygląda na to, że Kuhn się mylił. Ale tak czy inaczej, z uwagi na centralny temat tej książki, należy się zastanowić, czy źródłem teoretycznych nowości skutkujących rewolucjami naukowymi nie bywają poglądy czerpane spoza nauki.

      Należy najpierw podkreślić, że choć Ritter i Ørsted byli do pewnego stopnia – z uwagi na Schellingowskie inspiracje – outsiderami, to nie zupełnymi. Przyswoili sobie niemałą porcję oficjalnej – podzielanej przez zdecydowaną większość uczonych pierwszych lat XIX w. – fizyki. Mało tego, korzystali ze standardowych w ich czasach przyrządów laboratoryjnych, co silnie wiązało ich z większością. A wreszcie, ich odkrycia weszły do naukowego obrazu świata wtedy, gdy grupa zasadnicza uczonych wyraziła je w języku fizyki klasycznej – i zamieniła promienie chemiczne Rittera na promienie nadfioletowe, a moce wywierane na magnes przez konflikt elektryczny Ørsteda na siły między prądami i magnesami.

      Do pytania o wpływ koncepcji filozoficznych na myślenie naukowców, dokonujących rewolucji naukowej, wrócimy w § 4.22.

      3.3. Narodziny elektrodynamiki

      Na początku września 1820 Arago zdał w Królewskiej Akademii Nauk w Paryżu raport o odkryciu Ørsteda. Pobudzony tym 45-letni matematyk (a także chemik, psycholog, filozof i naukoznawca, w żadnej z tych dziedzin niemający formalnego wykształcenia), André-Marie Ampère, przystąpił do badań, które trwały do stycznia następnego roku. Prowadził je, niezręcznie manipulując zamawianymi u rzemieślników przyrządami i poddając uzyskiwane rezultaty analizie matematycznej. Już po tygodniu przedstawił w Akademii pierwsze wyniki.

      Najważniejsze było odkrycie, że prądy elektryczne działają na siebie siłami. W najprostszym przypadku dwóch równoległych przewodów występuje przyciąganie, gdy prądy w obu płyną w tym samym kierunku, a odpychanie, gdy płyną w kierunkach przeciwnych. Jeszcze we wrześniu uczony wywnioskował stąd – i potwierdził ten wniosek eksperymentalnie – że solenoid z prądem wywiera takie samo działanie jak magnes stały. Na tej podstawie twierdził, że magnesy zawdzięczają swoje działanie prądom elektrycznym, które płyną w nich w płaszczyznach prostopadłych do ich osi.

      Rozważmy teraz oddziaływanie prądu elektrycznego i magnesu oraz oddziaływanie dwóch magnesów; zobaczymy, że oba podlegają temu samemu prawu rządzącemu oddziaływaniem dwóch prądów, jeżeli założymy, że prąd płynie w każdym punkcie linii narysowanej na powierzchni magnesu od jednego bieguna do drugiego w płaszczyznach prostopadłych do osi tego magnesu; z uwagi na wszystkie fakty nie wydaje mi się możliwe wątpić, że takie prądy istnieją wokół osi magnesu (Ampère 1820, § I.4).

      Od tej chwili płyny magnetyczne zaczęły znikać z fizycznego obrazu świata: akceptacja twierdzeń Ampère’a oznaczała redukcję СКАЧАТЬ