Reklama

Eppur si muove

Eppur si muove

18.01.2008
Czyta się kilka minut
rys. STANISŁAW BAJTLIK
"

"Krótka historia czasu" Stevena Hawkinga (polskie wydanie Zysk i S-ka, 1998) bywa nazywana najważniejszą coffee table book popularyzacji nauki, czyli książką, którą wypada mieć i pokazać, że się ją ma, ale którą niewielu przeczytało. Ta złośliwość jest pewnie uzasadniona. Jeśli tak, to "Harrym Potterem dla intelektualistów" można nazwać książki Umberta Eco, "Imię róży" czy, co nas dziś bardziej interesuje, "Wahadło Foucaulta". Doprawdy, brakuje w nich tylko czakramu wawelskiego. Sądzę, że podobnie jak w przypadku książek Hawkinga, niewielu nabywców przeczytało je do końca.

W samą porę więc, dla tych, którzy nie mieli siły przeczytać "Wahadła..." Eco, pojawia się książka Amira D. Aczela "Wahadło. Léon Foucault i tryumf nauki". Amir Aczel jest pop-gwiazdą popularyzacji nauki i techniki, a także historii obu tych dziedzin.

Niektóre z jego książek, jak "Wielkie twierdzenie Fermata" (polskie wydanie Prószyński i S-ka, 1998) były światowymi bestsellerami. Aczel studiował matematykę w Berkeley i wykładał ją w Stanach Zjednoczonych, Włoszech i Grecji. Jednak to książki popularne uczyniły z niego gwiazdę, która nawet (wytłuszczenie jest zamierzoną złośliwością) występowała w programie "Nightline" amerykańskiej sieci telewizyjnej ABC. Wyzłośliwiam się, ale tak mierzy się autorski sukces za oceanem i nawet porządny autor piszący ciekawe i rzetelne książki musi zamieszczać (tłustym drukiem) takie rzeczy w swoim CV - signum temporis.

"Wahadło. Léon Foucault i tryumf nauki" to bardzo ciekawa książka na temat ważnych wydarzeń w nauce, jakie miały miejsce w połowie XIX wieku we Francji. Od przewrotu kopernikańskiego minęło już wtedy przeszło trzysta lat, od spojrzenia na niebo przez lunetę (Galileusz, rok 1609) prawie ćwierć milenium, a wciąż można było twierdzić (jak niektórzy nierozumiejący fizyki czynią nawet dziś!), że system heliocentryczny to tylko prostszy model matematyczny. Dlatego wielkie wrażenie zrobiło zaproszenie rozesłane

2 lutego 1851 r. do wszystkich znaczących uczonych Paryża: "Jesteś zaproszony do Sali Południkowej Obserwatorium Paryskiego, pomiędzy trzecią a piątą, by zobaczyć, jak Ziemia się obraca".

Wybitny fizyk samouk (dziś takich już nie ma) Léon Foucault (1819 -1868) znalazł sposób, by wykazać, że model Kopernika jest czymś więcej niż prostszym matematycznym opisem, że naprawdę eppur si muove. Zauważył, że wahadło zawieszone tak, by w punkcie zaczepienia nic nie narzucało mu żadnych ograniczeń i nie wyróżniało żadnego kierunku drgań, powinno wykonywać ruchy w płaszczyźnie stałej (niezmiennej) w przestrzeni. Ponieważ Ziemia się obraca, płaszczyzna ta powinna pozornie zmieniać orientację.

Wielką zasługą Foucaulta było znalezienie formuły matematycznej, określającej kierunek obrotu płaszczyzny i jego szybkości. Płaszczyzna drgań wahadła zawieszonego na biegunie północnym wykona pełny obrót, w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara (czyli w prawo), w ciągu 24 godzin. Takie samo wahadło zawieszone nad biegunem południowym obróci się również w ciągu jednej doby, ale w lewo. Płaszczyzna wahań nad równikiem będzie stała (niezmienna w czasie), a w szerokościach pośrednich tempo jej obrotu jest zadane prostym wzorem i np. dla Paryża (położonego na szerokości 48°52’N) wynosi 11° na godzinę, czyli pełny obrót następuje w ciągu około 32 godzin.

Choć dziś samo zjawisko jest jasne, a odpowiedni wzór możliwy do wyprowadzenia nawet przez zdolnego licealistę, w owym czasie była to sensacja naukowo-towarzyska Paryża. Nie bez znaczenia była wspaniała, dramatyczna i wsparta przez rząd (!) oraz samego Napoleona III wizualizacja - już w marcu 1851 roku Foucault powtórzył swoje doświadczenie w Panteonie, gdzie wahadło miało 67 metrów długości, a zawieszona na linie stalowa kula ważyła 28 kilogramów. Damy i dżentelmeni mogli swobodnie przyglądać się zjawisku i w krótkim czasie (wystarczy kwadrans, by dostrzec wyraźnie efekt) pozbyć się wątpliwości, że to Kopernik i Galileusz mieli rację.

Ten niezwykle efektowny, pouczający i mający głęboki sens fizyczny pokaz niełatwo przeprowadzić. Wahadło musi być jak najdłuższe, jak najcięższe, a przede wszystkim odpowiednio zawieszone. W Polsce pokazy wahadła Foucaulta są dziś wykonywane między innymi w kościele św. Piotra i Pawła w Krakowie, w Wieży Radziejowskiej we Fromborku, w wieży Zamku Książąt Pomorskich w Szczecinie, w Collegium Physicum na Uniwersytecie Adama Mickiewicza w Poznaniu, na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego. Także w Centrum Astronomicznym im. Mikołaja Kopernika w Warszawie mój kolega Aleksander Schwarzenberg-Czerny prowadził takie pokazy w czasie kilku kolejnych Warszawskich Festiwali Nauki - stąd wiem z pierwszej ręki, jak trudny jest to eksperyment!

Wahadło Foucaulta fascynowało wielu, jako że wiąże się z podstawowymi problemami fizyki - przestrzenią, masą, bezwładnością. Rozważania podobne do tych, jakie motywowały Foucaulta, nieobce były Ernstowi Machowi (1838--1916), fizykowi i filozofowi austriackiemu. Jego ogólne stwierdzenie, że "masa tam wpływa na bezwładność tutaj" było źródłem inspiracji dla Einsteina przy tworzeniu teorii względności.

Aczel opisuje niełatwe życie swego bohatera. Foucault za namową matki zaczął studiować medycynę. Okazało się, że nie może znieść widoku krwi. Porzuciwszy medycynę, jako samouk zajął się fizyką. Był wybitnym konstruktorem aparatury. Choć po doświadczeniu z wahadłem stał się sławny, jego relacje z członkami Akademii Francuskiej układały się źle. Brak formalnego wykształcenia był przeszkodą w uznaniu go za swojego. Dopiero na trzy lata przed śmiercią ten odkrywca ważnych zjawisk elektromagnetycznych, badacz podczerwieni i autor pierwszego zdjęcia (dagerotypu) Słońca i pierwszego pomiaru prędkości światła, wykonanego z dokładnością 1%, został członkiem Akademii.

Książka dostarcza szerokiej panoramy Paryża, Francji, nauki francuskiej i fizyki w ogóle w pierwszej połowie XIX wieku. Autor nie ogranicza się do doświadczenia z wahadłem ani nawet do postaci i dokonań Léona Foucaulta; w tytule równie dobrze mogłaby pojawić się zamiast niego inna arcyciekawa postać - François Jean Dominique Arago (1786-1853), matematyk, fizyk, astronom, polityk, a zamiast wahadła - południk paryski.

Przez długi czas Anglia i Francja rywalizowały o honor posiadania przechodzącego przez stolicę zerowego południka, od którego mierzono by długość geograficzną i wyznaczano czas. Każdy, kto był w Paryżu, pamięta wspaniałe założenie Ogrodu Luksemburskiego, od północy zamknięte symetryczną bryłą Senatu, a od południa starym budynkiem paryskiego Obserwatorium Astronomicznego, w którym Foucault przeprowadził pierwszy pokaz, a Ole R?mer (1644-1710) po raz pierwszy zmierzył prędkość światła. Oś ogrodu, przechodząca przez obie budowle, wyznacza paryski południk, w zamierzeniu Francuzów - zerowy, aż do czasu ustąpienia zaszczytu na rzecz Greenwich. Zaszczyt ten miał wielkie znaczenie praktyczne. Definicja metra była w owych czasach związana z długością południka. Arago dokonywał heroicznych czynów (łącznie z popadnięciem w niewolę najpierw Hiszpanów w trakcie wojen napoleońskich, a potem piratów), by wykonać zadanie wytyczenia i pomiaru paryskiego południka. Przygody tego uczonego, a później także i polityka, są tak niezwykłe, że godne byłyby pióra Jana Potockiego albo Aleksandra Dumasa. Nam musi wystarczyć Amir Aczel. Pióro nie to i nie tak naostrzone, ale i jego warto czytać.

W Paryżu, przy 23 quai de Conti mieści się Bureau des Longitudes - Biuro Długości. Ta dziwna dla laików nazwa nie oznacza miejsca rodem z Akademii Pana Kleksa, tylko jedną z najważniejszych w świecie instytucji zajmujących się pomiarem czasu, a kiedyś także związanym z nim wyznaczaniem długości geograficznej. Paryż jest siedzibą tej instytucji dzięki jednemu z jej założycieli - był nim właśnie Arago.

Powszechnie znany, i to z wielu powodów, jest paryski Boulevard Arago. Przede wszystkim w pobliżu ponurego aresztu La Santé (to tam trafił np. słynny terrorysta Szakal) zachował się ostatni z przybytków zwanych la pissoti?re, kiedyś niemal symboli Paryża, dziś zastąpionych przez kosmiczne high-tech kabiny, do których strach wejść, tak są naszpikowane elektroniką. Z la pissoti?re przy bulwarze Arago korzystają nocą przede wszystkim taksówkarze. Nas zainteresują mosiężne plakiety wmurowane w ulicę i chodnik, będące pamiątką wyznaczającą dalszy przebieg południka paryskiego. A na rogu Boulevard Arago i rue Faubourg, jak w piosence Okudżawy, "góruje cokół, na którym nie stoi już nikt". Stał tu posąg bohaterskiego Arago, który dla trudno zrozumiałej w epoce GPS sprawy walki o południk zerowy

i wzorzec metra narażał życie. Nie dość, że nikogo dziś nie obchodzi ów południk, to w dodatku spiżowy pomnik Niemcy przetopili w czasie wojny na jakieś wojenne narzędzia.

Amir D. Aczel, Wahadło. Léon Foucault i tryumf nauki, przeł. Danuta Czyżewska, Warszawa 2007, Prószyński i S-ka

Ten materiał jest bezpłatny, bo Fundacja Tygodnika Powszechnego troszczy się o promowanie czytelnictwa i niezależnych mediów. Wspierając ją, pomagasz zapewnić "Tygodnikowi" suwerenność, warunek rzetelnego i niezależnego dziennikarstwa. Przekaż swój datek:

Dodaj komentarz

Usługodawca nie ponosi odpowiedzialności za treści zamieszczane przez Użytkowników w ramach komentarzy do Materiałów udostępnianych przez Usługodawcę.

Zapoznaj się z Regułami forum

Jeśli widzisz komentarz naruszający prawo lub dobre obyczaje, zgłoś go klikając w link "Zgłoś naruszenie" pod komentarzem.

Zaloguj się albo zarejestruj aby dodać komentarz

© Wszelkie prawa w tym prawa autorów i wydawcy zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów i innych części czasopisma bez zgody wydawcy zabronione [nota wydawnicza]. Jeśli na końcu artykułu znajduje się znak ℗, wówczas istnieje możliwość przedruku po zakupieniu licencji od Wydawcy [kontakt z Wydawcą]