7 najsławniejszych publikacji w dziejach nauki cz.1

Dopiero po przelaniu śmiałej teorii na papier i jej publikacji, zaczyna ona żyć własnym życiem. Historia nauki jest zatem niczym innym, aniżeli historią niezwykłych ksiąg i artykułów. Przyjrzyjmy się garści najsławniejszych. 

1. O obrotach sfer niebieskich

de revolutionibus orbium coelestium

“Pierwszą i najwyższą ze wszystkich jest sfera gwiazd stałych. Z kolei idzie pierwsza z planet, Saturn, który obiegu swego dopełnia w ciągu trzydziestu lat. Za nim Jowisz, dokonujący obiegu w dwunastu latach. (…) A w środku wszystkich ma swą siedzibę Słońce”. Całość możesz znaleźć w tym miejscu.

Na dobry początek polski akcent (i niestety ostatni). Dzieło, o którym mimo upływu setek lat słyszał chyba każdy. Nie każdy jednak wie, że De revolutionibus orbium coelestium, trafiło do druku z korektami dokonanymi za plecami samego autora. Mikołaj Kopernik nazwał swą pracę krótko – O obrotach – bez żadnych sfer; a co ważniejsze, wydawca wywalił z ostatecznej wersji całą przedmowę! Zamiast niej, pojawił się krótszy wstęp zapewniający czytelnika, iż treść księgi prezentuje tylko pewien zamysł, którego nie należy łączyć z rzeczywistą mechaniką nieba. Jak łatwo się domyśleć, przezorny drukarz wolał dmuchać na zimne niż zostać oskarżonym o współudział w herezji.

Tak naprawdę dzieło Toruńczyka nie od razu stało się drzazgą pod paznokciem Kościoła. Sytuacja zmieniła się dopiero kilka dekad po śmierci autora, gdy za rozpowszechnianie teorii heliocentrycznej wziął się fanboj Kopernika, Galileo Galilei. W 1616 roku praca została wpisana do indeksu ksiąg zakazanych, coby “nie szerzyć poglądów na szkodę wiary”.

Nie byłbym sobą gdybym nie wspomniał, że publikację pierwszego polskiego przekładu O obrotach sfer niebieskich, zawdzięczamy urodzonemu w moim rodzinnym Sławkowie, astronomowi Janowi Baranowskiemu.

2. Posłanie z gwiazd

siderus nuncius

“Dnia zatem siódmego stycznia (…) kiedy oglądałem ciała niebieskie przez lunetę, nadarzył mi się wówczas Jowisz. A ponieważ przygotowałem sobie bardzo dokładny przyrząd, spostrzegłem (…) że obok tej planety są trzy małe, ale jasno świecące gwiazdki”. Całość możesz znaleźć w tym miejscu.

A propos Galileusza. Urodzonego w Pizie uczonego można uznać za ojca nowożytnej astronomii, czego najlepszym dowodem jest traktat Sidereus nuncius. Opisał w nim skrupulatnie konstrukcję swojej słynnej lunety, jak i opis dokonanych za jej pomocą obserwacji. Na początku XVII stulecia Włoch podpatrywał odległe gwiazdy, dokonał szczegółowej obdukcji powierzchni Księżyca i przede wszystkim, odkrył cztery księżyce Jowisza (najpierw trzy, Ganimedes doszedł trochę później). Wyciągał przy tym pochopne wnioski, dumając nad tym czy naszego satelitę pokrywają oceany oraz myląc księżyce gazowego olbrzyma z gwiazdami (nazwanych medycejskimi, na cześć księcia Toskanii). Mimo to, Posłanie z gwiazd stanowiły największe poszerzenie wiedzy o Układzie Słonecznym od czasów starożytnych – no może nie licząc O obrotach sfer niebieskich.

Na polski przekład przyszło nam czekać wyjątkowo długo, bo do 2011 roku. Więcej szczęścia mieli Chińczycy, którzy zamówili nowatorskie dzieło zaledwie kilka lat po premierze w Wenecji!

3. Philosophiae naturalis principia mathematica

principia mathematica

“Siła ta bierze się z pewnej przyczyny, która penetruje aż do środków Słońca i planet, nie doznając przy tym żadnego pomniejszenia jej mocy działania. Działanie to nie jest proporcjonalne do wielkości powierzchni cząstek, na które działa, jak to ma miejsce w przypadku przyczyn mechanicznych, lecz jest proporcjonalne do ilości przestrzennej materii, a jej działanie rozchodzi się wszędzie na niewyobrażalnie duże odległości, zawsze malejąc tak jak kwadrat odległości”. Całość możesz znaleźć w tym miejscu.

Stephen Hawking w swojej Krótkiej historii czasu nazywa dzieło Izaaka Newtona “zapewne najważniejszym dziełem z zakresu nauk ścisłych, jakie zostało kiedykolwiek napisane”. Nie może być do końca obiektywny, jako Brytyjczyk i wieloletni zarządca katedry Lucasa w Cambridge – tej samej, w której trzysta lat temu zasiadał Newton. Ale nawet jeśli popularyzator nauki przesadził ze swoją oceną, to tylko odrobinę. Principia stanowiły dla ówczesnych fizyków niesamowity hicior. Ku zaskoczeniu skromnego i bogobojnego Izaaka, początkowo wzbraniającego się przed upowszechnianiem swoich wypocin. Gdyby postawił na swoim, mógłby poważnie opóźnić bieg nauki. Dzieło Newtona zawiera nie tylko legendarną regułkę definiującą prawo powszechnego ciążenia, ale również wyjaśnia na jego podstawie przyczyny keplerowskiego ruchu planet (Niemiec uważał, że za wszystko odpowiadają siły elektryczne), opisuje zasady dynamiki, oraz okrasza to wszystko aparatem matematycznym wyprzedzającym swoją epokę.

Na polską wersję znów przyszło nam czekać całe stulecia. Ale się opłaciło, bo solidne wydanie zostało okraszone komentarzami znawcę historii nauki Andrzeja Kajetana Wróblewskiego oraz wybitnego filozofa Michała Hellera.

4. O zmodyfikowanej postaci drugiego fundamentalnego prawa mechanicznej teorii ciepła

o zmodyfikowanej postaci drugiego fundamentalnego prawa mechanicznej teorii ciepła

“Możemy wyrazić fundamentalne prawa wszechświata, odpowiadające dwóm podstawowym zasadom mechanicznej teorii ciepła, w następującej postaci: 1. Energia wszechświata jest stała. 2. Entropia wszechświata dąży do maksimum” Całość możesz znaleźć w tym miejscu.

Prawdopodobnie najmniej znana praca tego zestawienia, ale nie podobna jej pominąć. Koszalinianin Rudolf Clausius był żywo zaangażowany w dyskusję na temat ciepła, energii, perpetuum mobile i fundamentalnych zasad wszechświata. To właśnie jemu zawdzięczamy naukowy opis pospolitej reguły, wzbraniającej samorzutnego przekazywania energii z układu zimnego do układu gorącego (co postulowali jego poprzednicy!); odrzucenie substancjalnej hipotezy cieplików rzekomo przenoszących ciepło, a nade wszystko nowoczesne ujęcie II zasady termodynamiki. Z tym ostatnim osiągnięciem wiąże się pionierskie użycie przez Clausiusa pojęcia entropii. O tym właśnie traktował pokrótce artykuł z 1856 roku, zamieszczony w numerze 97 Annalen der Physik und Chemie.

5. O powstawaniu gatunków

o powstawaniu gatunkow

“Do ostatnich czasów większość naturalistów przypuszczała, że gatunki to utwory niezmienne i że każdy został stworzony oddzielnie. Z drugiej strony niewielu przyrodników sądziło, że gatunki ulegają przekształceniu i że obecnie żyjące formy organiczne powstały z dawniej istniejących, drogą prawdziwego rozmnażania” Całość po polsku możesz znaleźć w tym miejscu.

Podobno każda teoria biologiczna w oderwaniu od ewolucji, traci sens. Jeśli tak, to niewątpliwie The Origin of Species, należy do kanonu nauk przyrodniczych. Część osób może całkiem słusznie zaprotestować, ponieważ w tym kontekście poza Karolem Darwinem pojawiają się również m.in. nazwiska Jeana de Lamarcka i Alfreda Wallace’a. Lamarkizm rzeczywiście dowodził procesu zmiany gatunków już w XVIII wieku, lecz jego autor nie rozumiał przyczyn zjawiska, sądząc że organizm dostosowuje się do nowych warunków podczas życia, aby następnie przekazać wykształcone cechy potomstwu.

Brytyjczycy natomiast, częściowo niezależnie od siebie, wpadli na pomysł wkomponowania w to wszystko reguł bezlitosnego doboru naturalnego. Nie sądź jednak, że Darwin podchodził bezkrytycznie do swego śmiałego konceptu. Dwie dekady zajęły mu podróże oraz obserwacje – i niewykluczone, że trwałoby to jeszcze dłużej gdyby nie konkurencja. Oczywiście obaj panowie wiedzieli o swoich wyprawach, toteż dżentelmen Wallace wysłał w 1858 roku do kolegi po fachu list wraz z notatkami i propozycją opublikowania wspólnego artykułu. Tak też się stało, zaś sam tom O powstawaniu gatunków, ujrzał światło dzienne w roku następnym. Chyba nie muszę wspominać jaką furorę, ale i burzę, wywołała jego premiera?

6. Dynamiczna teoria pola elektromagnetycznego

Dynamiczna teoria pola elektromagnetycznego

“Teorię, którą tu proponuję, można nazwać teorią pola elektromagnetycznego, ponieważ dotyczy ona przestrzeni otaczającej ciała elektryczne i magnetyczne, można ją też nazwać teorią dynamiczną, gdyż przyjmuje się w niej, że w tej przestrzeni występuje poruszająca się materia, za której pośrednictwem powstają obserwowane zjawiska elektromagnetyczne”. Całość możesz znaleźć w tym miejscu.

Już przed XIX stuleciem uczeni słyszeli o elektryczności oraz o magnetyzmie, ale na połączenie tych zjawisk trzeba było poczekać do 1864 roku i przełomowego artykułu Jamesa Clerka Maxwella. Był to jeden z pierwszych kroków na krętej i długiej ścieżce ku unifikacji sił natury, ale nie tylko. Dynamical Theory of the Electromagnetic Field dała podwaliny pod całą teorię pól, stanowiącą grunt współczesnej fizyki. Szkot rozpisał swój pomysł w słynnych czterech równaniach (ukutych trzy lata wcześniej), które pozwalały m.in. na skojarzenie światła z falą elektromagnetyczną oraz wysunięcie odważnej tezy o niezmienności prędkości tejże fali.

Widoczny na fotografii oryginalny egzemplarz artykułu, można podziwiać na wystawie brytyjskiego Muzeum Nauki.

7. O elektrodynamice ciał w ruchu

O elektrodynamice ciał w ruchu

“Temu przypuszczeniu, które będziemy nazywali zasadą względności, nadamy rangę postulatu; ponadto wprowadzimy jeszcze jeden postulat, tylko pozornie sprzeczny z pierwszym, że światło w próżni rozchodzi się z określoną prędkością, która nie zależy od stanu ruchu ciała je wysyłającego. Te dwa postulaty wystarczają do podania prostej, wolnej od sprzeczności elektrodynamiki ciał w ruchu”. Całość możesz znaleźć w tym miejscu.

Podobnie jak wielu historyków nauki, lubię dzielić dzieje fizyki na erę przed i po Einsteinie. Szczególną cezurę stanowi “szczęśliwy rok” 1905, podczas którego 26-letni pracownik biura patentowego w Bernie, wydał na świat aż cztery rewelacyjne artykuły. Kolejno wyjaśniał naturę ruchów Browna, efektu fotoelektrycznego, a w końcu czasu i przestrzeni oraz masy i energii. Dziś aż trudno sobie wyobrazić, że jeden młodzieniec średnio co dwa miesiące wywiera niebagatelny wpływ na rozwój całej nauki.

Tekst O elektrodynamice ciał w ruchu ukazał się w 17 tomie prestiżowego Annalen der Physik i z miejsca zainicjował wielką dyskusję. Już Hendrik Lorentz i Henri Poincaré przebąkiwali o kontrakcji i enigmatycznej zasadzie względności, ale robili to ostrożnie, szukając kompromisu z dotychczasowym krajobrazem fizyki. Albert Einstein zmiótł wszystko, wysuwając szereg eleganckich i śmiałych postulatów. Według szczególnej teorii względności czas i przestrzeń miały być względne, prędkość światła absolutnie niezmienna, zaś punkt widzenia każdego obserwatora równoważny. Stało to w sprzeczności z nieśmiertelnymi Principiami Newtona (zakładającego stałość czasu i przestrzeni) i zapoczątkowało triumfalny marsz fizyki relatywistycznej.

Literatura uzupełniająca:
A. K. Wróblewski, Historia fizyki. Od czasów najdawniejszych do współczesności, Warszawa 2015;
W. Issacson, Einstein. Jego życie, jego wszechświat, przeł. J. Skowroński, Warszawa 2010;
R. Dawkins, Najwspanialsze widowisko świata. Świadectwa ewolucji, przeł. P. Szwajcer, Warszawa 2010;
S. Hawking, Krótka Historia Czasu, przeł. P. Amsterdamski, Warszawa 2007.
Polscy uczeni wobec zagadnienia interpretacji mechaniki kwantowej [wyniki ankiety] Kapsuła w płomieniach – misja Apollo 1 Nobel za porządkowanie nieporządku – krótko i do pewnego stopnia przejrzyście