Fizyka
  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 > Fizyka > Wielkie wykłady - Boska cząstka 
  Indeks
Wielkie wykłady
Dramatis personae
Niewidoczna piłka
nożna

Pierwszy fizyk cząstek
Interludium A:
Opowieść o dwóch
miastach

Poszukiwania atomu:
mechanicy

Dalsze poszukiwania
atomu: chemicy
i elektrycy

Człowiek, który odkrył
20 centymetrów
niczego

Ściskanie gazu
Zabawa w nazwy
Pelikan i balon
Z powrotem do atomu
Pasjans z
pierwiastkami

Elektryczne żaby
Tajemnica wiązania
chemicznego: znowu
cząstki

Szok w Kopenhadze
Znowu déjà vu
Świece, silniki,
dynama

Niech pole będzie
z tobą

Z prędkością światła
Hertz na ratunek
Magnes i kulka
Pora do domu?
Pierwsza prawdziwa
cząstka

Nagi atom
Interludium B:
Tańczący mistrzowie
wiedzy tajemnej

Akceleratory: one
rozkwaszają atomy,
nieprawdaż?

Interludium C:
Jak w ciągu weekendu
złamaliśmy parzystość
i odkryliśmy Boga

A–tom!
I wreszcie boska
cząstka

Mikroprzestrzeń,
makroprzestrzeń
i czas przed
początkiem czasu

  Źródło
Leon Lederman,
Dick Teresi

BOSKA CZĄSTKA
Jeśli Wszechświat jest odpowiedzią, jak brzmi pytanie?

Przełożyła Elżbieta
Kołodziej-Józefowicz


  Hertz na ratunek
 
Hertz na ratunek
 
P
rawdziwym bohaterem (przynajmniej w  oczach piszącego te słowa stronniczego badacza historii) jest Heinrich Hertz, który w  latach 1873–1888 potwierdził eksperymentalnie wszystkie przewidywania płynące z  teorii Maxwella.
       Wszelkie fale charakteryzują się długością, która określa odległość między ich grzbietami. Grzebienie morskich fal są zazwyczaj odległe od siebie o  około 7–10 metrów. Fale dźwiękowe mają długość paru centymetrów. Elektromagnetyzm także występuje pod postacią fal. Światło widzialne – niebieskie, zielone, pomarańczowe, czerwone – znajduje się w  środku widma elektromagnetycznego. Fale radiowe i  mikrofale mają większą długość, a  ultrafiolet, promienie rentgenowskie i  gamma są krótsze.
       Korzystając z  detektora i  cewki podłączonej do źródła wysokiego napięcia, Hertz znalazł sposób wytwarzania fal elektromagnetycznych i  mierzenia ich prędkości. Wykazał, że fale te, podobnie jak fale świetlne, ulegają odbiciu, ugięciu i  polaryzacji i  że można je ogniskować. Pomimo niepochlebnych recenzji Maxwell miał rację. Hertz poddał teorię Maxwella eksperymentalnej weryfikacji, rozjaśnił ją i  uprościł do „systemu czterech równań”, którym za chwilę się zajmiemy.
       Dzięki Hertzowi idee Maxwella zostały powszechnie zaakceptowane i  stary problem oddziaływania-na-odległość odszedł na zasłużony spoczynek. Siły przemieszczały się w  przestrzeni ze skończoną prędkością – z  prędkością światła – pod postacią pól. Maxwell sądził, że konieczny był jakiś ośrodek, by fale elektromagnetyczne mogły się rozchodzić, zaadaptował więc koncepcję przenikającego Wszechświat eteru Faradaya-Boškovića, w  którym drgają pola elektryczne i  magnetyczne. Podobnie jak odrzucony już wcześniej eter Newtona, tak i  ten eter miał dziwaczne własności, które wkrótce miały odegrać ważną rolę w  następnej rewolucji naukowej. Triumf koncepcji Faradaya–Maxwella–Hertza oznaczał kolejny sukces redukcjonizmu. Odtąd uniwersytety nie musiały już zatrudniać osobno profesora elektryczności, profesora magnetyzmu i profesora optyki. Dziedziny te zostały zjednoczone i  jeden profesor z  powodzeniem wystarcza (zostanie więcej pieniędzy dla drużyny futbolowej). Szeroki wachlarz naturalnych zjawisk i  wytworów myśli ludzkiej został ujęty w  jednolity system: silniki i  generatory, transformatory, cały przemysł elektroenergetyczny, światło słoneczne i  światło gwiazd, fale radiowe i  radar, i  mikrofale, podczerwień i  ultrafiolet, promienie Roentgena i  gamma oraz lasery. Wszystko to można wyjaśnić za pomocą czterech równań Maxwella, które w  nowoczesnej postaci, zastosowane do przepływu prądu w  pustej przestrzeni, przybierają następującą postać:
Równania Maxwella
       W  równaniach tych E  oznacza pole elektryczne, B  to pole magnetyczne, a  c, prędkość światła, odpowiada za związek wielkości elektrycznych i  magnetycznych, które można zmierzyć doświadczalnie. Zwróć, drogi Czytelniku, uwagę na symetrię między E  i  B. Nie przejmuj się tymi niezrozumiałymi gryzmołami – nie musimy się wgłębiać w  istotę znaczenia tych równań. Ważne jest to, że stanowią one naukowy ekwiwalent wezwania: „Niech się stanie światło!”
       Na całym świecie studenci fizyki i  inżynierii noszą koszulki ozdobione tymi czterema przaśnymi równaniami. Niczym nie przypominają równań sformułowanych przez Maxwella, gdyż ta uproszczona wersja to dzieło Hertza, będącego rzadkim przykładem kogoś więcej niż zwykłego eksperymentatora pobieżnie zaznajomionego z  teorią. On był zupełnie wyjątkowy w  obu dziedzinach. Podobnie jak Faraday, zdawał sobie sprawę z  ogromnego znaczenia swoich prac, ale zupełnie się tym nie interesował. Zostawił to pomniejszym umysłom naukowym, takim jak Marconi czy Larry King*.
       Teoretyczne prace Hertza polegały głównie na porządkowaniu spuścizny Maxwella i  popularyzowaniu jego teorii. Gdyby nie wysiłki Hertza, studenci fizyki musieliby uprawiać kulturystykę, żeby nosić koszulki rozmiaru XXXL ozdobione nieporadnymi rachunkami Maxwella.
       Wierni naszej tradycji i  obietnicy danej Demokrytowi, który ostatnio przypomniał nam o  niej przysyłając fax, musimy przebadać Maxwella (lub jego spuściznę) w  sprawie atomów. Oczywiście, że w nie wierzył. Był też autorem bardzo popularnej teorii, traktującej gaz jako zbiorowisko atomów. Wierzył, i  słusznie, że atomy chemiczne nie są tylko maleńkimi sztywnymi ciałami, lecz mają złożoną strukturę. Przekonanie to miało swe źródło w  jego wiedzy na temat widm optycznych, które, jak się wkrótce przekonamy, stały się istotne dla rozwoju teorii kwantowej. Maxwell wierzył, niesłusznie, że te złożone atomy są niepodzielne. Wyraził to w  piękny sposób w  1875 roku: „Choć na przestrzeni wieków w  niebiosach wydarzały się i  jeszcze mogą się wydarzyć katastrofy, choć dawne systemy mogą się rozpadać i  nowe powstawać z  ich ruin, atomy, z  których te systemy [Ziemia, Układ Słoneczny itd.] są zbudowane – kamienie węgielne materialnego Wszechświata – pozostają niezniszczalne i  nie zużyte”. Gdybyż tylko użył terminu „leptony i  kwarki” zamiast „atomy”!
       Ostateczna ocena Maxwella znowu pochodzi od Einsteina, który stwierdził, że w  XIX wieku Maxwell był autorem najważniejszego odkrycia, dokonanego przez jednego człowieka.

* Popularny w  USA publicysta, gospodarz programu telewizyjnego komentującego bieżące wydarzenia społeczne i  polityczne (przyp. tłum.).
góra strony
poprzedni fragment następny fragment
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