Fizyka współczesna dla filozofów

© Copyright by Robert Surma, wyd. 3bird Projects 2012.

Kalendarz

1800 – Pierre Simon de Laplace wysuwa hipotezę o możliwości istnienia ciał wywołujących tak 

silne   pole   grawitacyjne,   że   nawet   światło   (teoria   korpuskularna)   nie   może   opuścić   ich 
powierzchni („prędkość ucieczki”  przewyższa prędkość światła).

1801 – Johann Georg von Soldner oblicza kąt, o który powinny odchylić się promienie świetlne 
od odległych gwiazd przechodząc w pobliżu Słońca. Wynik był o połowę mniejszy od realnego.

1826  –   fotometryczny  paradoks   Olbersa:   Gdyby   nieskończony   Wszechświat   był   średnio 
równomiernie wypełniony gwiazdami, to w każdym kierunku trafiałoby się na gwiazdę, wobec 

czego   całe   niebo   powinno   świecić   z   jasnością   powierzchniową   jak   u   przeciętnej   gwiazdy   – 
tymczasem jest czarne.

1881 -  Albert Michelson przeprowadza doświadczenie z użyciem interferometru optycznego do 
pomiaru   ruchu   Ziemi   względem   eteru   (jako   wzorzec     stosuje   długość   fali   świetlnej   sodu). 

Doświadczenie daje wynik negatywny, zaprzecza istnieniu eteru.
1887  – Albert Michelson oraz Edward Morley publikują artykuł „O ruchu względnym Ziemi i 

świetlistym   eterze”   („American   Journal   of   Science”,   tom   34),   w   którym   opisują   drugie   już 
doświadczenie z użyciem interferometru optycznego (wyniki są dziesięciokrotnie dokładniejsze 

niż   za   pierwszym   razem).   Wniosek   znowu   jest   negatywny,   eter   nie   istnieje.   W   1907   roku 
Michelson dostaje Nagrodę Nobla za udoskonalenie interferometru

1

.

1922  – podczas spotkania z Heisenbergiem w Getyndze, Bohr wspomina o  motywach, które 
skłoniły go do sformułowania teorii budowy atomu: „Punktem wyjścia nie była myśl o tym,  

że atom jest miniaturowym układem planetarnym i że można tu stosować prawa astronomii.  
Tak  dosłownie   nigdy   tego  nie   brałem.   Punktem  wyjścia  była   dla   mnie   natomiast  stabilność  

materii,  która   jest   przecież  czystym  cudem  z  punktu  widzenia   dotychczasowej  fizyki.   Przez  
słowo   'stabilność'   rozumiem   to,   że   występują   wciąż   te   same   substancje   o   tych   samych  

właściwościach, tworzą takie same kryształy, powstają te same związki chemiczne itd. Musi to  
przecież   znaczyć,   że   po   wielu   zmianach   mogących   się   zdarzyć   w   wyniku   oddziaływań  

zewnętrznych,  atom  żelaza  jest  ostatecznie  z powrotem  atomem żelaza  o  dokładnie takich  
samych właściwościach. Według mechaniki klasycznej jest to niepojęte, szczególnie wtedy, gdy  

atom jest podobny do układu planetarnego. Istnieje więc w przyrodzie tendencja do tworzenia  
określonych form – słowo 'forma' rozumiem tutaj w najogólniejszym sensie – i odtwarzania ich,  

jeśli formy te zostają zaburzone lub zniszczone”

2

.

1933 – Fritz Zwicky postuluje istnienie ciemnej materii.

1948  –   George   Gamow   przewiduje   istnienie   jednorodnie   rozłożonego   w   przestrzeni 
promieniowania reliktowego (mikrofalowego).

1949 – Ralph Alpher i Robert Herman ustalają temperaturę promieniowania reliktowego na 5°K.
1965  –   istnienie   promieniowania   reliktowego   zostało   eksperymentalnie   potwierdzone   przez 

Arno   Allan   Penziasa   i   Roberta   Woodrow   Wilsona.   Jego   temperatura   wynosi   2,72°K. 
Promieniowanie reliktowe może służyć jako układ odniesienia prędkości Słońca czy też całej 

naszej Galaktyki (porusza się ona z prędkością 630km/s w kierunku gwiazdozbioru Hydry.
1981 – Alan Guth tworzy hipotezę o istnieniu inflacji na początku istnienia Wszechświata.

1992  –   pomiary   przeprowadzone   przez   satelitę   COBE   potwierdziły   niejednorodność   w 
promieniowaniu reliktowym.

1998  – dane obserwacyjne wskazują, że Wszechświat rozszerza się coraz szybciej. Źródłem 
przyspieszenia może być tzw. „ciemna energia”.

Modele Wszechświata

a) płaski (euklidesowy) o zerowej krzywiźnie (suma kątów w trójkącie wynosi 180 stopni); w tej 
wersji, Wszechświat czeka wieczna ekspansja;

b) zamknięty o dodatniej krzywiźnie (suma kątów w trójkącie jest większa niż 180 stopni); w 
tej wersji, Wszechświat zacznie znowu się kurczyć;

c) otwarty o ujemnej krzywiźnie (suma kątów w trójkącie jest mniejsza niż 180 stopni); w tej 
wersji, Wszechświat czeka wieczna ekspansja szybsza niż dla modelu płaskiego;

1

J. Kalinowski, 

Interferometr atomowy w sto lat po doświadczeniu Michelsona i Morleya, [w:] „Delta” 1988, nr 8 (176).

2

W. Heisenberg, 

Część i całość.

Teoria inflacji

Hipoteza   zaproponowana   przez   Alana   Gutha   w   1981   roku.   W   czasie   10

-35

-10

-32

  sekund 

Wszechświat nagle zwiększył swój rozmiar 21 jeden razy w wyniku dodatniego ciśnienia próżni 

(w tym stanie zwiększanie objętości nie wpływa na gęstość energii). Przekroczywszy prędkość 
światła, różne obszary i oddziaływania straciły ze sobą kontakt przyczynowo-skutkowy. Drobne 

fluktuacje   na   poziomie   kwantowym   nagle   nabrały   rozmiarów   galaktyk   (gromad   galaktyk). 
Oddziaływanie silne oddzieliło się od oddziaływania elektrosłabego.

Problem z ciemną materią

W 1933 astronom Fritz Zwicky zauważył, że galaktyki mają zbyt małą masę, aby przyciągać 
inne galaktyki i wiązać się z nimi w gromady. Aby rozwiązać ten problem postulował istnienie 

ciemnej materii (niekoniecznie wewnątrz galaktyk, być może pomiędzy nimi).

Edward Arthur Milne

Milne   przyjął   w   swojej   teorii   metodologię   aksjomatyczno-dedukcyjną,   tzn.   aksjomatem   jest 
ogólna wizja mechanizmów rządzących Wszechświatem (oparta na zdrowym rozsądku), z której 

to drogą dedukcji określone są bardziej szczegółowe twierdzenia. Inspiracją dla jego teorii był 
fakt   zaobserwowania   tzw.   „ucieczki   galaktyk”   (m.in.   obserwacje   przeprowadzone   przez 

Edmunda   Hubble'a),   co   tłumaczy   się   rozszerzaniem   Wszechświata.   Swoją   teorię   nazwał 
Kinematyczną Teorią Względności (uważa się ją za alternatywę w stosunku do Ogólnej Teorii 

Względności zaproponowanej przez Einteina).

1. Wszechświat zawiera nieskończoną ilość cząstek.

2. Przestrzeń nie ma żadnej struktury, nie rozszerza się, nie kurczy, jest nicością, miejscem 

na materię. Jest jedynie konstrukcją naszego umysłu. Przestrzeń nie istnieje niezależnie 

od   materii.   Stosowanie   wobec   niej   konkretnych   modeli   geometrycznych   ma   tylko 
wartość   praktyczną   i   estetyczną,   przestrzeń   sama   w   sobie   nie   ma   charakteru 

geometrycznego (była to teza Poincarégo). Dla celów praktycznych można przyjąć np. 
geometrię euklidesową. Milne stwierdza: „Fizycy matematyczni, przypisując strukturę  

przestrzeni,   przywracając   strukturę   temu,   co   jest   bez   struktury,   w   rzeczywistości   z  
powrotem wprowadzili eter!”

3

.

3. Wszechświat ma ujemną krzywiznę, jest statyczny, ale czas jest dynamiczny. W takim 

modelu   również   zaobserwujemy   „przesunięcie   ku   czerwieni”,   która   będzie 

spowodowana   nie   ucieczką   galaktyk,   ale   różnicą   rytmów   obydwu   zegarów.   Różnica 
rytmów wynika z powolnych zmian tempa przebiegów procesów wewnątrzatomowych 

następującymi w miarę upływu czasu (teoria zmęczenia światła)

4

.

4. OTW   jest   fałszywa   m.in.   dlatego,   że   do   jej   zrozumienia   wymagany   jest   zbyt 

skomplikowany aparat matematyczny.

3

M. Heller, 

Ewolucja kosmosu i kosmologii, PWN, Warszawa 1985, s. 96.

4

S. Butryn, 

Materializm dialektyczny a naukowy obraz wszechświata, PWN, Warszawa 1980, s. 146.