Biblioteka
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
  Jesteś tutaj:   Wirtualny Wszechświat > Biblioteka > Klasycy nauki



WARTOŚĆ NAUKI
Przekład Ludwik Silberstein
Redakcja Piotr Amsterdamski

Rozdział drugi
Miara czasu
I

Dopóki nie opuszczamy dziedziny świadomości, pojęcie czasu jest względnie jasne. Nie tylko bez trudności odróżniamy wrażenia obecne od wspomnień wrażeń przeszłych i przewidywań wrażeń przyszłych, lecz wiemy również bardzo dobrze, co chcemy powiedzieć, gdy twierdzimy, że z dwóch zjawisk, których jesteśmy świadomi i które zachowaliśmy w pamięci, jedno było wcześniejsze niż drugie, albo też, że z dwóch przewidywanych zjawisk jedno będzie poprzedzało drugie.

Gdy mówimy, że dwa fakty naszej świadomości są równoczesne, rozumiemy przez to, że przenikają się one wzajemnie do tego stopnia, że analizując je, nie można ich rozdzielić nie powodując deformacji.

Porządek, w którym grupujemy zjawiska świadomości, nie jest bynajmniej dowolny, lecz narzuca się nam tak, że nie możemy w nim niczego zmienić.

Chciałbym tu dodać tylko jedną uwagę. Jeśli grupa wrażeń ma stać się wspomnieniem dającym umieścić się w czasie, musi stracić swoją aktualność, musi zatrzeć się w nas poczucie jej nieskończonej złożoności - inaczej bowiem pozostałaby aktualna - musi ona, że tak powiem, wykrystalizować wokół pewnego jądra skojarzeń, które stanowić będzie jego etykietę. Wspomnienia nasze możemy dopiero wówczas uporządkować w czasie, gdy straciły już całe życie, podobnie jak botanik układa w swym zielniku zasuszone kwiaty.

Lecz liczba takich etykiet musi być skończona. Wydaje się, że z tego względu czas psychologiczny powinien być nieciągły. Skąd zatem bierze się poczucie, że między dwiema dowolnymi chwilami są chwile inne? Klasyfikujemy nasze wspomnienia w czasie, wiemy jednak, że pozostają też puste przegródki. Jakże byłoby to możliwe, gdyby czas nie był pierwotną formą naszego umysłu? W jaki sposób wiedzielibyśmy, że istnieją puste przegródki, gdyby te objawiały się nam jedynie przez swą zawartość?

II

Nie dość na tym. Do formy tej chcemy wtłoczyć nie tylko zjawiska naszej świadomości, lecz również te, które rozgrywają się na scenie świadomości innych osób, więcej nawet, chcemy wcisnąć w nią fakty fizyczne, to coś, czym wypełniamy przestrzeń i czego nie postrzega bezpośrednio żadna świadomość. Jest to konieczne, gdyż inaczej niemożliwa byłaby nauka. Jednym słowem, dany jest nam czas psychologiczny, a chcemy stworzyć czas naukowy i fizyczny. To właśnie zaczyna się trudność, a właściwie trudności, bo jest ich dwie.

Oto dwie świadomości, stanowiące jakby dwa wzajemnie nieprzenikalne światy. Jakim prawem chcemy je wtłoczyć w jedną i tą samą formę, mierzyć je tą samą miarą? Czy nie wygląda to tak, jakbyśmy chcieli długość mierzyć w gramach lub ciężar ważyć metrem?

A zresztą, czemu mówimy o mierze? Wiemy może, że pewien fakt jest wcześniejszy niż inny, ale nie wiemy, o ile jest wcześniejszy.

Stąd dwie trudności:

(1) Czy możemy psychologiczny czas jakościowy przekształcić na czas ilościowy?

(2) Czy możemy sprowadzić do tej samej miary fakty zachodzące w różnych światach?

III

Pierwszą trudność zauważono już dawno; była ona przedmiotem długich rozpraw, i można powiedzieć, że sprawa ta jest obecnie rozstrzygnięta.

Nie posiadamy bezpośredniej intuicji równości dwóch przedziałów czasu. Ludzie, którzy sądzą, że tę intuicję posiadają, ulegają złudzeniu.

Jaki sens ma stwierdzenie, na przykład, że od południa do pierwszej upłynęło tyle czasu co od drugiej do trzeciej?

Po najkrótszym choćby namyśle zrozumiemy, że to stwierdzenie, samo przez się, nie ma żadnego sensu, i że mieć będzie tylko takie znaczenie, jakiego zapragnę mu nadać, przez definicję, która z pewnością wniesie pewien element arbitralności.

Psychologowie mogliby się obyć bez takiej definicji; dla fizyków, astronomów jest ona niezbędna, a zatem zobaczmy, jak sobie radzą.

Uczeni mierzą czas za pomocą wahadła, zakładając, na mocy definicji, że czas trwania kolejnych wahań jest jednakowy. Stanowi to jednak tylko pierwsze przybliżenie; temperatura, opór powietrza, ciśnienie barometryczne mają wpływ na ruch wahadła. Uwzględniając te źródła błędów, można otrzymać znacznie lepsze przybliżenie, ale zawsze będzie to tylko przybliżenie; inne, jeszcze nie skorygowane zaburzenia - elektryczne, magnetyczne, i tak dalej - powodują dalsze drobne błędy.

Nawet najlepsze zegary musimy czasem korygować, a poprawki wprowadzamy na podstawie obserwacji astronomicznych; staramy się, żeby zegar gwiazdowy wskazywał zawsze tę samą godzinę, ilekroć ta sama gwiazda przecina południk. Innymi słowy, stałą jednostką czasu jest dla nas dzień gwiazdowy, czyli czas trwania jednego obrotu Ziemi. Zastępując definicję opartą na ruchu wahadła przez tę definicję, zakładamy, że okres ruchu obrotowego Ziemi wokół jej osi jest stały.

Astronomowie nie zadowolili się tą definicją. Wielu z nich sądzi, że przypływy i odpływy działają na glob ziemski niczym hamulec i Ziemia obraca się coraz wolniej. W ten sposób tłumaczymy pozorne przyspieszenie ruchu Księżyca, który miałby poruszać się prędzej niż to wynika z teorii - wyłącznie dlatego, że zegar nasz, to znaczy Ziemia, się spóźnia.

IV

Wszystko to - mógłby ktoś mi zarzucić - ma niewielkie znaczenie. Bez wątpienia przyrządy pomiarowe są niedoskonałe, wystarczy jednak, byśmy mogli sobie wyobrazić przyrząd idealny. Ideału tego nie da się osiągnąć, wystarczy jednak, byśmy go sobie pomyśleli i w ten sposób ściśle określili jednostkę czasu.

Na nieszczęście, taka ścisłość jest niemożliwa. Gdy mierzymy czas posługując się wahadłem, co zakładamy w sposób domyślny?

Zakładamy, że dwa identyczne zjawiska trwają tak samo długo, albo też - jeżeli ktoś woli - że te same przyczyny powodują takie same skutki w takim samym czasie.

To właśnie, na pierwszy rzut oka, jest dobrą definicją równości czasu trwania dwóch zjawisk.

Musimy jednak zachować ostrożność. Czy doświadczenie nie zmusi nas kiedyś do odrzucenia tego postulatu?

Dla wyjaśnienia sprawy, załóżmy, że w pewnym punkcie zachodzi zjawisko , które po upływie pewnego czasu powoduje skutek '. W innym, bardzo odległym punkcie, zachodzi zjawisko , które powoduje skutek '. Zjawiska , podobnie jak skutki ' i  ' uważamy za równoczesne.

W późniejszej epoce zjawisko powtarza się w okolicznościach mniej więcej identycznych i jednocześnie powtarza się zjawisko w odległym punkcie Wszechświata w tych samych mniej więcej okolicznościach.

Skutki ' i  ' również mają się powtórzyć. Przypuszczam, że skutek ' wyraźnie wyprzedza skutek '.

Gdybyśmy byli świadkami tych zdarzeń, doświadczenie zadałoby kłam naszemu postulatowi. Nauczyłoby nas bowiem, że pierwszy przedział czasu ' jest równy pierwszemu przedziałowi czasu ', natomiast drugi przedział czas ' jest krótszy niż drugi przedział ', podczas gdy z postulatu wynika, że obydwa przedziały ' powinny być równe, podobnie jak oba przedziały '. Równość i nierówność przedziałów, stwierdzona doświadczalnie, byłaby sprzeczna z dwiema równościami wynikającymi z postulatu.

Czy można twierdzić, że przyjęte przed chwilą założenia są niedorzeczne? Nie zawierają one niczego zgoła, co byłoby niezgodne z "zasadą sprzeczności". Bez wątpienia nie można byłoby ich urzeczywistnić bez pogwałcenia zasady "racji dostatecznej". Jednak dla uzasadnienia tak podstawowej definicji wolałbym inną gwarancję.*

* Warto w tym miejscu zwrócić uwagę, że choć Poincaré celnie krytykuje pojęcie równoczesności zdarzeń, jako możliwe przyczyny nierównoczesności sugeruje efekty dynamiczne; istotnym punktem szczególnej teorii względności jest powiązanie równoczesności i szybkości upływu czasu z ruchem obserwatora; jest to efekt czysto kinematyczny, nie związany z żadnymi prawami dynamicznymi, obowiązującymi w danej teorii. Pod tym względem Einstein zajął odmienne stanowisko niż Poincaré i Lorentz - P.A.

V

To jeszcze nie wszystko.

W rzeczywistości fizycznej dany skutek nie wynika z działania jednej przyczyny, lecz bardzo wielu i trudno jest rozstrzygnąć, jaki udział przypada każdej z nich w doprowadzeniu do niego.

Fizycy usiłują to uczynić, ale udaje im się tylko w przybliżeniu i nigdy nie będzie inaczej, niezależnie od rozwoju metod eksperymentalnych. W przybliżeniu wahadło porusza się pod wpływem przyciągania Ziemi, ale ściśle mówiąc, należałoby uwzględnić również przyciąganie ciał niebieskich położonych jeszcze dalej niż Syriusz.

W takich warunkach przyczyny, które spowodowały pewien skutek, można odtworzyć tylko w przybliżeniu.

Wobec tego musimy zmienić nasz postulat i naszą definicję. Zamiast mówić: "Te same przyczyny powodują takie same skutki w takim samym czasie" powinniśmy powiedzieć: "Przyczyny mniej więcej identyczne powodują w przybliżeniu takie same skutki w mniej więcej takim samym czasie".

Definicja nasza jest zatem tylko przybliżona.

Zresztą, jak słusznie zauważył Calinon w niedawno opublikowanej rozprawie (Etude sur le diverses grandeurs, Gauthier-Villars, Paryż 1897): "Jedną z okoliczności dowolnego zjawiska jest prędkość obrotowa Ziemi; gdy prędkość ta się zmienia, stanowi ona przy powtórzeniu tego zjawiska okoliczność, która nie pozostaje identyczna. Założenie, że prędkość obrotowa jest stała, byłoby równoważne przyjęciu założenia, że umiemy mierzyć czas".

Definicja nasza nie jest jeszcze zadowalająca; z pewnością nie jest to definicja, którą milcząco przyjmują astronomowie, gdy twierdzą, że prędkość obrotowa Ziemi stale maleje.

Jakie znacznie ma to ich twierdzenie? Możemy to zrozumieć jedynie na podstawie analizy dowodów, które podają na jego poparcie.

Twierdzą oni przede wszystkim, że tarcie w czasie przypływów i odpływów, wytwarzając ciepło, musi powodować dyssypację energii kinetycznej i powołują się na zasadę zachowania energii.

Następnie powiadają, że przyspieszenie wiekowe Księżyca, obliczone zgodnie z teorią Newtona, byłoby mniejsze niż wynika z obserwacji, gdy w ich analizie nie wprowadza się poprawki na malejącą prędkość obrotową Ziemi.

Astronomowie opierają się zatem na prawie Newtona.

Innymi słowy, definiują oni czas następująco: czas należy tak zdefiniować, aby spełnione było prawo powszechnego ciążenia Newtona i zasada zachowania energii.

Prawo Newtona jest prawem empirycznym; jako takie, jest tylko przybliżone, a zatem definicja oparta na tym prawie również jest tylko przybliżona.

Jeżeli założymy, że przyjęto inny sposób mierzenia czasu, to doświadczenia, na których opiera się prawo Newtona zachowają swoje pierwotne znaczenie, lecz prawo to trzeba wówczas inaczej sformułować; po przetłumaczeniu na inny język, będzie ono znacznie bardziej złożone.

Tak więc definicja, którą milcząco przyjmują astronomowie, da się streścić następująco:

Czas należy tak zdefiniować, aby równania ruchu mechaniki były jak najprostsze.

Innymi słowy, jeden sposób mierzenia czasu nie może być bardziej prawdziwy niż inny; ten, który powszechnie przyjęto, jest tylko dogodniejszy.

Nie mamy prawa twierdzić, że z dwóch zegarów jeden chodzi dobrze, a drugi źle; możemy jedynie twierdzić, że wygodniej jest opierać się na wskazaniach pierwszego.

Trudność tę, jak już powiedziałem, wskazywano już wielokrotnie; z pośród najnowszych prac, w których jest o niej mowa, przytoczyłbym oprócz pracy Calinona wykład mechaniki Andrade'a.

VI

Dotychczas mniej uwagi poświęcono na drugą trudność, jest ona jednak zupełnie analogiczna do pierwszej, a z logicznego punktu widzenia, to od niej powinienem był rozpocząć.

Dwa zjawiska psychologiczne zachodzą w dwóch różnych świadomościach; gdy mówię, że są równoczesne, cóż chcę przez to powiedzieć?

Kiedy mówię, że zjawisko fizyczne zachodzące poza wszelką świadomością jest wcześniejsze lub późniejsze o pewnego zjawiska psychologicznego, cóż chcę przez to powiedzieć?

W 1572 roku Tycho Brahe spostrzegł na niebie nową gwiazdę. Na jakiejś bardzo odległej gwieździe zdarzył się ogromny wybuch; miało to miejsce znacznie wcześniej - upłynęło co najmniej dwieście lat nim światło wysłane z tej gwiazdy dotarło do Ziemi. Wybuch ten był zatem dawniejszy niż odkrycie Ameryki.

Otóż gdy to mówię, gdy rozważam olbrzymie zjawisko, które zapewne nie miało żadnych świadków, o ile planety owej gwiazdy były niezamieszkane, gdy mówię, że jest ono dawniejsze niż powstanie obrazu wizualnego wyspy Hispaniola w świadomości Krzysztofa Kolumba, cóż chcę przez to powiedzieć?

Chwila namysły wystarcza, aby zrozumieć, że twierdzenia te same przez się nie mają żadnego sensu.

Można im przypisać sens tylko na mocy pewnej konwencji.

VII

Przede wszystkim należy rozważyć, jak można było powziąć myśl wtłoczenia do tej samej ramy tylu różnych, wzajemnie nieprzenikliwych światów.

Chcielibyśmy przedstawić sobie świat zewnętrzny i uznaliśmy, że tylko za tę cenę możemy go poznać. Wyobrażenia tego nigdy jednak nie osiągniemy; wiemy o tym, jesteśmy zbyt słabi.

Chcemy więc przynajmniej, aby można sobie było pomyśleć nieskończoną inteligencję, dla której wyobrażenie to byłoby możliwe, pewnego rodzaju ogromną świadomość, która widziałaby i klasyfikowała wszystko w swoim czasie, podobnie jak w naszym czasie porządkujemy tę niewielką część, która jest dla nas dostępna.

Hipoteza ta jest dość surowa i niekompletna; owa najwyższa inteligencja byłaby tylko półbogiem; nieskończona pod pewnym względem, pod innymi byłaby ograniczona, miałaby bowiem tylko ograniczoną pamięć przeszłości; nie mogłaby mieć nieograniczonej pamięci, gdyż wówczas wszystkie wspomnienia byłyby dla niej jednakowo żywe, a zatem czas nie istniałby dla niej.

A jednak, gdy mówimy o czasie, w którym zachodzą wszystkie zjawiska zewnętrzne, czy nie przyjmujemy bezwiednie tej hipotezy? Czy nie stawiamy się w położeniu tego niedoskonałego boga? Czy nawet ateiści nie stawiają się w położeniu, w którym byłby bóg, gdyby istniał?

To, co powiedziałem przed chwilą, tłumaczy zapewne, dlaczego staramy się wtłoczyć w jedną ramę wszystkie zjawiska fizyczne. Nie może to jednak uchodzić za definicję równoczesności, bowiem owa inteligencja hipotetyczna, gdyby nawet istniała, byłaby dla nas niepoznawalna.

Należy zatem poszukać czegoś innego.

VIII

Zwykłe definicje, właściwe dla czasu psychologicznego, nie mogą nas zadowolić. Dwa równoczesne fakty psychologiczne są ze sobą tak ściśle powiązane, że analizując je, nie można ich rozdzielić nie powodując deformacji. Czy dotyczy to również faktów fizycznych? Czy moja teraźniejszość nie jest bliższa mojej przeszłości wczorajszej niż teraźniejszość Syriusza?

Według pewnej propozycji, dwa fakty należy uważać za równoczesne, jeśli można dowolnie odwrócić porządek ich następstwa! Definicji tej nie można byłoby oczywiście zastosować w odniesieniu dwóch faktów fizycznych, zachodzących w wielkiej odległości od siebie; w tym przypadku nie wiedzielibyśmy nawet, co należy rozumieć przez ich odwracalność; zresztą, należałoby najpierw zdefiniować następstwo.

IX

Spróbujmy więc wyjaśnić, co rozumiemy przez równoczesność i uporządkowanie w czasie. W tym celu zanalizujmy kilka przykładów.

Piszę jakiś list; czyta go następnie przyjaciel, do którego był zaadresowany. Oto dwa fakty, których widownią były dwie różne świadomości. Pisząc ten list, miałem w umyśle jego obraz wizualny, a przyjaciel mój miał taki obraz, gdy go czytał.

Nie bacząc na to, że te dwa fakty zachodzą w świadomościach zupełnie wzajemnie nieprzenikliwych, nie waham się uważać, że pierwszy jest wcześniejszy od drugiego, gdyż sądzę, że jest jego przyczyną.

Słyszę grzmot i wnoszę stąd, że zaszło gdzieś wyładowanie elektryczne. Bez wahania uważam to zjawisko fizyczne za wcześniejsze od wrażenia dźwiękowego w mojej świadomości, bowiem sądzę, że jest ono jego przyczyną.

Oto więc reguła, której się trzymamy, jedyna, które moglibyśmy się trzymać: gdy jakieś zjawisko wydaje się nam przyczyną innego, uważamy je za wcześniejsze.

Definiujemy więc czas za pomocą przyczyny; najczęściej jednak, gdy dwa fakty występują w stały związku, w jaki sposób poznajemy, który jest przyczyną, a który skutkiem? Zakładamy, że fakt wcześniejszy, poprzednik, jest przyczyną, a późniejszy, następnik, jest skutkiem. Określamy więc przyczynę przez czas. Jak wywikłać się z tej petitio principii?

Raz mówimy, post hoc, ergo propter hoc, innym razem propter hoc, ergo post hoc; czy zdołamy wyjść z tego błędnego koła?

X

Przyjrzyjmy się zatem, nie jak się z niego wychodzi (gdyż to niezupełnie się udaje), lecz jak usiłuje się z niego wyjść.

Wykonuje dowolny czyn A i doznaję następnie wrażenie D, które uważam za następstwo czynu A; z drugiej strony, z jakiegoś powodu sądzę, że następstwo to nie jest bezpośrednie, lecz że poza moją świadomością nastąpiły dwa fakty, BC, których świadkiem nie byłem; B było skutkiem A, C skutkiem B, a D jest skutkiem C.

Dlaczego? Jeśli zdaje mi się, że mam powody uważać cztery fakty A, B, C, D za związane węzłem przyczynowości, dlaczego mam je grupować w porządku przyczynowym A B C D i zarazem w porządku chronologicznym A B C D, a nie w jakimś innym?

Widzę wprawdzie, że wykonując czyn A miałem poczucie aktywności, a gdy doznaję wrażenia D mam poczucie bierności. Właśnie dlatego uważam A za przyczynę początkową, a D za skutek ostateczny; dlatego umieszczam A na początku, zaś D na końcu łańcucha. Dlaczego jednak mam umieścić B przed C, nie zaś C przed B?

Na tak postawione pytanie odpowiada się zazwyczaj, że B jest przyczyną C, gdyż wiadomo, że B zachodzi zawsze przed C. Dwa te zjawiska, gdy jesteśmy ich świadkami, zachodzą w pewnym porządku: gdy więc zachodzą analogiczne zjawiska bez świadków, nie ma żadnego powodu, aby porządek ten był odwrócony.

Niewątpliwie, ale powinniśmy się strzec takiego rozumowania. Nigdy nie znamy zjawisk fizycznych BC bezpośrednio, lecz tylko wrażenia B'C' wywoływane przez BC. Świadomość nasza poucza nas bezpośrednio, że B' poprzedza C', my zaś z kolei zakładamy, że BC następują w tym samym porządku.

Reguła ta wydaje się zupełnie naturalna, a przecież często trzeba ją odrzucać. Grzmot słyszymy dopiero kilka sekund po wyładowaniu elektrycznym. Z dwóch piorunów, jednego dalekiego, drugiego bliskiego, czy to pierwszy nie może być wcześniejszy, mimo że huk drugiego dociera do nas wcześniej niż huk pierwszego?

XI

A oto inna trudność: Czy istotnie mamy prawo mówić o przyczynie jakiegoś zjawiska? Skoro wszystkie części Wszechświata są ze sobą w pewien sposób połączone, żadne zjawisko nie jest wynikiem jednej przyczyny, lecz konsekwencją nieskończenie wielu przyczyn, lub też, jak to się często mówi, wynikiem stanu, w jakim przed chwilą znajdował się Wszechświat.

Jak formułować reguły obowiązujące w tak złożonych okolicznościach? A przecież tylko za tę cenę reguły te mogą być ogólne i ścisłe.

Aby nie pogubić się w tej nieskończonej złożoności, przyjmijmy prostsze założenie: rozważmy trzy ciała niebieskie, na przykład Słońce, Jowisza i Saturna, które jednak - dla uproszczenia - uznajmy za punkty materialne, które nie oddziałują z całą resztą Wszechświata.

Znajomość położenia i prędkości tych trzech ciał w danej chwili wystarcza do wyznaczenia ich położeń i prędkości w chwili następnej, a zatem również w dowolnej chwili. Ich położenia i prędkości w chwili t określają ich położenia zarówno w chwili t + h, jak i w chwili t - h.

Nie dość na tym: położenie Jowisza w chwili t, wraz z położeniem Saturna w chwili t + a, determinują położenie Jowisza i położenie Saturna w dowolnej chwili.

Dwa położenia - Jowisza w chwili t + i Saturna w chwili t + a + - są związane z położeniami Jowisza w chwili t i Saturna w chwili t + a przez prawa równie dokładne jak prawo Newtona, choć bardziej skomplikowane.

Skoro tak, to dlaczego nie mamy uważać jednej z tych par położeń za przyczynę drugiej, a więc też uznać za równoczesną chwilę t dla Jowisza z chwilą t + a dla Saturna?

Rozstrzygając ten problem można się oprzeć jedynie na kryteriach wygody i prostoty - które oczywiście są bardzo ważne.

XII

Przejdźmy do bardziej naturalnych przykładów; aby poznać określenie, które milcząco wprowadzają uczeni, przypatrzmy się ich pracy i postarajmy się uchwycić reguły, według których ustalają oni równoczesność zdarzeń.

Wezmę dwa proste przykłady: pomiar prędkości światła i pomiar długości.

Gdy astronom powiada, że obserwowane w tej chwili przez teleskop zjawisko gwiazdowe zaszło pięćdziesiąt lat wcześniej, ja zaś pragnę zrozumieć, co przez to chce powiedzieć, to pytam go przede wszystkim, skąd może to wiedzieć - jak zmierzył prędkość światła.

Przede wszystkim, astronom założył, że światło ma stałą prędkość i rozchodzi się z taką samą prędkością we wszystkich kierunkach. Jest to postulat, bez którego wszelkie pomiary prędkości światła spełzłyby na niczym. Postulatu tego nigdy nie uda się sprawdzić bezpośrednio; doświadczenie wykazałoby jego błędność tylko wtedy, gdyby wyniki różnych pomiarów były sprzeczne. Powinniśmy uważać za szczęście, że tak nie jest, a drobne różnice można łatwo wytłumaczyć.

Postulat ten, zgodny z zasadą racji dostatecznej, został powszechnie zaakceptowany; dostarcza on nam zupełnie nowej reguły badania równoczesności, całkowicie odmiennej od tej, o której była poprzednio mowa.

Po przyjęciu tego postulatu, przyjrzyjmy się, jak zmierzono prędkość światła. Wiadomo, że Roemer skorzystał z zaćmień satelitów Jowisza i obliczył prędkość światła na podstawie pomiarów opóźnienia zaćmień w porównaniu z przewidywaniami teoretycznymi.

Jak możne przewidywać zaćmienia? Otóż na podstawie praw astronomicznych, na przykład prawa Newtona.

Czy nie można byłoby równie dobrze wyjaśnić obserwacji, przypisując światłu nieco inną prędkość i zakładając, że prawo Newtona jest tylko w przybliżeniu słuszne? Owszem, ale wówczas trzeba byłoby zastąpić to prawo przez inne, znacznie bardziej złożone.*

* Nasuwają się tu dwie uwagi. Pierwsza - czysto historyczna. Roemer wyznaczył prędkość światła, nim jeszcze Newton opublikował swoje prawo. Druga - czy dałoby się uzgodnić tak zmodyfikowane prawo ciążenia z dziesiątkami i setkami innych obserwacji astronomicznych? Gdy w doświadczeniu sprawdzamy tylko dwie hipotezy (tutaj - prędkość światła i prawo ciążenia), łatwo znaleźć wiele kombinacji zgodnych z tym jednym doświadczeniem. W rzeczywistości w fizyce chodzi o uzgodnienie całej teoretycznej struktury ze zbiorem wszystkich dostępnych obserwacji, co na ogół jest bardzo trudne, a swoboda przyjmowania konwencji jest bardzo ograniczona - P.A.

Widzimy zatem, że przyjmuje się taką wartość prędkości światła, aby zgodne z nią prawa astronomiczne były jak najprostsze.

Marynarze lub geografowie, gdy określają długość geograficzną, mają do rozwiązania właśnie to zagadnienie, którym się tutaj zajmujemy: nie będąc w Paryżu, muszą obliczyć, która jest godzina w Paryżu.

Jak sobie z tym radzą?

Mogą zabrać ze sobą chronometr uregulowany w Paryżu. Jakościowe zagadnienie równoczesności sprowadza się wtedy do ilościowego zagadnienia pomiaru czasu. Nie ma już potrzeby, by wracać do trudności związanych z tym zagadnieniem, gdyż była już o tym mowa.

Mogą obserwować pewne zjawisko astronomiczne, na przykład zaćmienie Księżyca i przyjąć, że jest ono widoczne równocześnie ze wszystkich punktów globu.

Nie jest to zupełnie słuszne, bowiem światło rozchodzi się ze skończoną prędkością; gdyby chodziło o bezwzględną ścisłość, należałoby wprowadzić poprawkę określoną przez dość zawiłe reguły.

Mogą też posłużyć się telegrafem. Oczywiste jest, że odbiór sygnału w Berlinie to zdarzenie późniejsze niż nadanie sygnału w Paryżu. To stwierdza analizowana powyżej reguła przyczyny i skutku.

Późniejszy o ile? Często w ogóle zaniedbuje się czas rozchodzenia się sygnału i uważa te dwa zdarzenia za równoczesne. Dla ścisłości, należałoby jeszcze wprowadzić niewielką poprawkę, co wymaga zawiłych obliczeń; w praktyce nie czyni się tego, ponieważ poprawka byłaby znacznie mniejsza niż błędy pomiaru. Teoretycznie jednak jest ona konieczna, co musimy wziąć pod uwagę, gdy chodzi nam o ścisłą definicję.

Z całej tej dyskusji należy zapamiętać dwie rzeczy:

(1) Stosuje się bardzo różne reguły.

(2) Trudno jest oddzielić jakościowe zagadnienie równoczesności od ilościowego zagadnienia pomiaru czasu - czy to posługujemy się chronometrem, czy też uwzględniamy skończoną prędkość rozchodzenia się sygnałów, na przykład prędkości światła, gdyż nie umielibyśmy zmierzyć tej prędkości nie mierząc jakiegoś czasu.

XIII

Wypada zakończyć te rozważania.

Nie mamy ani bezpośredniej intuicji równoczesności, ani równości dwóch przedziałów czasu. Jeśli zdaje się nam, że mamy tę intuicję, ulegamy złudzeniom.

Wobec braku takiej intuicji, radzimy sobie za pomocą pewnych reguł, które stosujemy niemal zawsze, nie zdając sobie z tego sprawy.

Jaka jest istota tych reguł?

Nie ma reguły ogólnej i ścisłej, lecz wiele reguł stosowanych w poszczególnych przypadkach.

Przyjęcie tych reguł nie jest bynajmniej konieczne i można byłoby dla rozrywki wymyślać inne; gdy jednak je odrzucamy, musimy przyjąć znacznie bardziej skomplikowane prawa fizyki, mechaniki i astronomii.

Przyjmujemy zatem te reguły nie dlatego, że są prawdziwe, lecz dlatego, że są najwygodniejsze. Moglibyśmy je streścić następująco: "Równoczesność dwóch zdarzeń, porządek ich następstwa w czasie i równość dwóch przedziałów czasu należy tak zdefiniować, aby sformułowanie praw przyrody było możliwie najprostsze. Innymi słowy, wszystkie te reguły, wszystkie te definicje są tylko płodem nieświadomego oportunizmu".


[  góra strony  ]

Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach