7 terminologicznych pomyłek, które popełniamy

Język naukowy powinien być ostry jak brzytwa. Słownikowe wybiegi, na które wszyscy sobie pozwalamy na co dzień, w kontekście naukowym potrafią kompletnie zburzyć cały sens wywodu. Przyjrzyjmy się zatem siedmiu przykładom pojęć, nagminnie mylonym przez dziennikarzy, internautów, pisarzy, filmowców, a od czasu do czasu również przez nas samych.

1. Cząstka a cząsteczka

Pojęcia cząstki i cząsteczki stosują zamiennie nie tylko laicy, ale również osoby związane bądź chcące być związane z nauką. Doskonale pamiętam wywiad doktorem nazywającym siebie “psychologiem kwantowym”, który podczas rozmowy kilkanaście razy używał sformułowań typu “cząsteczki subatomowe” czy “cząsteczki światła”.

Cząstka to nie to samo co cząsteczka

O ile w rozmowie potocznej można przymknąć oko na cząstkowanie i cząsteczkowanie, o tyle mówiąc o biologii, chemii a zwłaszcza fizyce, nie powinniśmy sobie na to pozwalać. Cząstkami nazywamy najmniejsze cegiełki budujące materię oraz przenoszące oddziaływania. Często mówi się o cząstkach elementarnych – choć akurat ten przymiotnik wynika z zaszłości historycznych i nie uwzględnia faktu, iż niektóre z tych cząstek posiadają wewnętrzną strukturę (np. proton i neutron składają się z kwarków). Z kolei cząsteczki, czy inaczej molekuły, to związki złożone z dwóch lub więcej atomów. Do cząsteczek będziemy zatem zaliczać CO2, H2O, czy H2SO4, a do cząstek – proton, neutron, elektron, neutrino czy foton. Chemicy mają tu większą swobodę i pozwalają na podciąganie obu grup pod termin “cząstka”, lecz działa to tylko w jedną stronę. Oznacza to, że cząstką moglibyśmy ewentualnie ochrzcić molekułę DNA, ale na pewno nie powinniśmy pod żadnym pozorem przemianowywać elektronu lub fotonu na cząsteczkę (co uczynił wspomniany psycholog). Osobiście preferuję bezpieczny rozdział na cząstki subatomowe i cząsteczki-molekuły. Przynajmniej na gruncie fizyki.

2. Czarna materia i ciemna dziura

Światło w pobliżu horyzontu zdarzeń.

Niby nic, a wkurza. Gdybym sporządził jakąś statystykę wypowiedzi internautów o astrofizyce, jestem pewny, że co najmniej w połowie przypadków użyto nieistniejącego określenia “czarna materia”. Zdarzyło mi się również usłyszeć pytanie o to, czy “czarna dziura składa się z czarnej materii?”. Niby terminy podobne, związane z kosmosem i tajemniczymi, intrygującymi tworami – ale nie mają ze sobą za wiele wspólnego. Podobnie, użyte w ich przypadku przymiotniki – “czarna” i “ciemna” – są różne nie bez powodu. Termin black hole, dla przekory ukuł słynny fizyk John Wheeler. Ku jego zdziwieniu okazał się on strzałem w dziesiątkę, bo idealnie oddawał istotę rzeczy. Nic, łącznie ze światłem, nie posiada dostatecznej prędkości aby uciec spoza horyzontu zdarzeń czarnej dziury – powinniśmy więc mieć rzeczywiście do czynienia z obiektem absolutnie czarnym. Pomijam tu oczywiście kwestie dysków akrecyjnych czy hipotetycznego promieniowania Hawkinga.

Nazwa dark matter, wskazuje raczej na enigmatyczność i nieuchwytność poszukiwanego typu cząstek wypełniających wszechświat. W rzeczywistości odpowiedniejszy byłby tu mniej ekscytujący termin: niewidzialna materia. Niewidzialna, ponieważ cząstki ciemnej materii – jeśli istnieją – na pewno ignorują oddziaływanie elektromagnetyczne. Nie odbijają ani nie pochłaniają (więc nie mogą być czarne…) światła i nie ma sposobu na ich dojrzenie. Jedyne co możemy, to tropić ich ślady pozostawiane w polu grawitacyjnym.

3. Rok świetlny jako miara czasu

Naprawdę, z góry Was przepraszam, bo nie sądzę aby którykolwiek spośród czytelników Kwantowo pozwolił sobie na tego typu omyłkę. Jednakże wiele osób wciąż uważa rok świetlny za oznaczenie czasu, a nie odległości. O jednym takim, wysoko postawionym delikwencie, wspomniał w swojej książce dyrektor SETI Frank Drake. Gdy przedstawiał twardogłowemu kongresmenowi argumenty za dofinansowaniem projektu, usłyszał “może za kilka lat świetlnych”, co chyba miało być arcyzabawnym żartem. Oczywiście rok świetlny to najwygodniejsza i najczęściej spotykana, astronomiczna jednostka odległości. Jeden rok świetlny to dystans przemierzany przez wiązkę światła w ciągu roku, czyli w praktyce około 9,5 biliona kilometrów.

4. Masa a ciężar

Masa a ciężar

Chyba większość słowników potwierdzi, że takie słowa jak “ciężki” i “masywny” można traktować zamiennie. Niestety gdy wchodzimy na grunt fizyki, musimy porzucić językową różnorodność i do znudzenia powtarzać jeden z tych terminów.

O ciężarze należy myśleć jako o sile wywołanej przez grawitację, ściągającej nas ku środkowi Ziemi lub innego ciała niebieskiego. Ciężar danego obiektu jest względny, zależnie od tego gdzie zostanie przeprowadzony pomiar. Jak każde dziecko wie, skok osoby przebywającej na Księżycu będzie wyglądał zupełnie inaczej od tej, próbującej oderwać się od powierzchni Ziemi. Siła przyciągania naszego satelity jest sześciokrotnie mniejsza od ziemskiej, co oznacza, że przebywający na jego powierzchni astronauta nie będzie ważył 600 niutonów (tu mamy kolejną “pułapkę”, bo kilogram to jednostka… masy. Ciężar powinniśmy wyrażać w jednostkach siły, czyli niutonach), a zaledwie około 100.

Masa to wbrew pozorom znacznie bardziej skomplikowane pojęcie. Gdybyśmy posłuchali wykładów ekspertów od fizyki relatywistycznej, fizyki teoretycznej a zwłaszcza fizyki cząstek elementarnych, moglibyśmy złapać się za głowę już nigdy nie wracając do tematu. (Leon Lederman w jeden ze swoich książek dowodzi, że tak “proste” terminy jak masa, energia czy praca są w istocie najtrudniejsze do wyjaśnienia). Nam wystarczy najbardziej pospolita definicja, określająca masę, jako ilość materii zawartej w danym ciele. W odróżnieniu od ciężaru, jest ona własnością bezwzględną, niezależną od miejsca pomiaru. Ciało o większej masie w każdych warunkach będzie nam trudniej popchnąć od ciała o masie mniejszej – mówiąc łopatologicznie. Obie wartości pozostają ze sobą związane, bo siła grawitacji (wpływająca na ciężar) rzeczywiście zależy od masy, ale nie są one tożsame.

5. Szybkość, prędkość, zwrot, kierunek

Wektory o tym samym kierunku, ale różnych zwrotach.
Wektory o tym samym kierunku, ale różnych zwrotach.

W przypadku pojęć związanych z szeroko rozumianym ruchem, rzecz ma się podobnie. Rozmawiając ze znajomym podczas jazdy samochodem, raczej nie silimy się na terminologiczny nazizm. Słowa prędkość i szybkość traktujemy jak synonimy, a kierunek właściwie zawsze mylimy ze zwrotem. Co do ostatniego problemu, to najlepiej podsumowuje go stary suchar:

Idzie student fizyki ulicą, zaczepia go staruszka:
– Panie, do kościoła to dobry kierunek?
– Dobry babciu – odpowiada student.
Staruszka odchodzi, a student do siebie:
– Kierunek dobry, ale zwrot przeciwny.

Tak naprawdę to co potocznie rozumiemy jako oznaczenie przebytej drogi w danym czasie, w fizyce powinno być oznaczane wyłącznie jako prędkość. Posypuję w tym miejscu głowę popiołem, ponieważ sam w kilku miejscach – dla złamania językowej monotonii – wspomniałem o “szybkości światła” zamiast o jego prędkości. Dlaczego to niezbyt fortunne wyjście? Ponieważ szybkość w ścisłym znaczeniu tego pojęcia, odnosi się do zmian w wielkościach skalarnych, a nie wektorowych. Z czystym sumieniem możemy więc mówić o szybkości zmian temperatury, gęstości, ciśnienia i tak dalej. Z tego co obserwuję zasada ta jest jednak coraz częściej ignorowana i nawet w niektórych podręcznikach autorzy pozwalają sobie na terminologiczną dowolność. Tyle dobrze, że akurat w tym przypadku nieścisłości nie prowadzą do większych komplikacji.

6. Meteory i meteoryty

A teraz coś z astronomii. Ten babol jest na tyle powszechny, że można go spotkać na każdym kroku. Pewien czytelnik zwrócił mi uwagę chociażby na polską wersję gry Heroes of Might & Magic III, gdzie wśród zaklęć magii ziemi figuruje Deszcz meteorów. Od razu przypomniało mi się, że podobną nieścisłość kryją umiejętności czarodziejki z gry Diablo II, która również korzysta z meteoru. W obu przypadkach mamy do czynienia z pociskami spadającymi na wrogów z niebios – a zatem z meteorytami, nie meteorami. Jak informuje książka Astronomia dla każdego, meteorem nazywamy zjawisko świetlne, wywołane obcym ciałem wnikającym w atmosferę Ziemi (popularne “spadające gwiazdy”). Jeżeli obiekt nie spłonie w atmosferze lecz uderzy w powierzchnię Ziemi, to mówimy o meteorycie.

7. Teoria a hipoteza

Ten błąd został już omówiony i to dość szeroko w tekście Hipoteza to nie teoria. Zapamiętaj!, do lektury którego oczywiście zachęcam. Uznałem jednak, że drobne przypomnienie nie zaszkodzi, ponieważ powszechne nierozumienie tych pojęć totalnie wypacza myślenie wielu osób. Ambaras wynika z prób zastosowania w nauce pojęcia teorii, w znaczeniu zaczerpniętym z języka powszechnego. Słownik PWN nam podpowiada, iż teoria może być rozumiana jako “teza jeszcze nieudowodniona lub nieznajdująca potwierdzenia w praktyce”. Tak się składa, że w świetle metodologii naukowej tak możemy  zdefiniować hipotezę.

Czym jest zatem teoria? Najkrócej mówiąc to hipoteza, która pomyślnie przeszła proces weryfikacji. Eksperymentalnie lub obserwacyjnie dowiedziono jej słuszności i w tym momencie stanowi ona najpełniejsze wyjaśnienie danego zjawiska. Kiedy więc takie osoby jak Wojciech Cejrowski, rzucają w odniesieniu do ewolucji czy teorii względności formułą “to tylko teoria!”, nie tylko dają wyraz swojej kosmicznej ignorancji w danej dziedzinie, ale przede wszystkim okazują jak bardzo nie ogarniają istoty metody naukowej.

Ale Wam chyba nie muszę tego powtarzać?

Potęga spadającego jabłka Fizyka spadającego kota Cholerne strzałki Feynmana