Przemówienie prof. Władysława Natansona na zjeździe organizacyjnym Polskiego Towarzystwa Fizycznego

Niechaj wolno mi będzie powitać Panów radośnie, Czcigodni Koledzy. Jeszcze niedawno tak liczne, tak piękne zebranie fizyków polskich mogło wydawać się niepodobieństwem. Że ono zgromadzi się w zjednoczonej i niepodległej Ojczyźnie, że pierwsze posiedzenie Towarzystwa naszego odbędzie się w męczeńskiej Warszawie, o tern długo roiliśmy tylko, o tern marzyliśmy w niewypowiedzianej tęsknocie. 

Nie oddawajmy się dłużej bolesnym wspomnieniom; kierujmy raczej w przyszłość nasze spojrzenia; czeka nas droga daleka i trudna, droga znojnej pracy i nieprzerwanego wysiłku. Związani w tern Towarzystwie, postanawiamy gorliwie i wiernie służyć Narodowi naszemu. Powołanie każe nam poznawać i rozważać Naturę; od niej, Od pramacierzy, od pierwowzoru wszystkiego, co jest, chcemy uczyć się myśleć ona bowiem karmi nas nietylko chlebem codziennym, ona wznieca w nas wrażenia, ona budzi pojęcia, ona wytwarza całe nasze życie duchowe. Chcemy iść razem, iść naprzód z wielką nauką świata; chcemy korzystać ze wszystkich zdobyczy szerokiej myśli wszechludzkiej, chcemy uczestniczyć spółrzędnie i czynnie w jej niepowstrzymanym i wspaniałym pochodzie. Pragniemy uczyć się nieprzerwanie i innym pomagać się uczyć’ ażeby przyczynić się do postępu i, da Bóg, do rozkwitu Narodu, ażeby spełnić nasz obowiązek względem jego przyszłych pokoleń. 

Rozpoczynając tę pracę, czy możemy zapomnieć o tych, którzy kładli pierwsze podstawy pod budowę Fizyki polskiej? W dzisiejszym dniu święta nauki naszej wspominamy ze czcią o Wojciechu Urbańskim, o Stefanie Kuczyńskim, o Babczyńskim, Żebrawskim, Prażmowskim, Przystańskim, o Strzeleckim, Staneckim, o Edwardzie Skibie i Oskarze Fabianie, o Chlebowskim, Tomaszewskim, Piotrowskim, Kwietniewskim, o Janie Nepomucenie Frankem, o Juljuszu Brühlu, o Janie Jędrzejewiczu, Eugeniuszu Dziewulskim, o Holewińskim, Abaka­nowiczu, o Stanisławie Kramsztyku, o Henryku Merczyngu, o Brunerze, Danyszu, Wiktorze Biernackim, Maurycym Rudzkim, o niezapomnianym i drogim Władysławie Gosiewskim, o świetnym Zygmuncie Wróblewskim, o wysoce zasłużonym Karolu Olszewskim, o umiłowanym gorąco przez wszystkich Auguście Witkowskim, o Marjanie Smoluchowskim, którego strata okryła nas głęboką żałobą. Do Nich zwraca się dzisiaj myśl nasza wdzięczna, nasza pamięć serdeczna. Od tych Zmarłych szczęśliwsi, możemy dążyć ku nowym zadaniom, w zgoła nowych warunkach.

I

Postanawiamy iść ku tym celom w karnym szeregu. Fizycy, wiemy może najlepiej, jak istotna i silna jest zwartość i spójnia każdego zespołu, jak ona bezgranicznie góruje ponad anarchją i ponad chaosem. W fizyce jasno widzimy, jak dalece niezwykłe są uporządkowane zjawiska; rozumiemy, że wyróżniają się one pośród zjawisk bezładnych, podobnie jak ponad szarą pospolitość życia wybiega legenda i wznosi się epos. W naszej nauce uzasadniony byłby może tylko ten podział, który odróżniałby fizykę zjawisk mało prawdopodobnych od fizyki zjawisk bardzo prawdopodobnych; lub może ten układ, który pozwoliłby uporządkować zjawiska według stopy ich prawdopodobieństwa, według miary zmian prawdopodobieństwa, niezbędnych w nich i dokonywanych. Proste, jednorodne i jednostkowe zjawiska, to fikcje, do których zbliżamy się może niekiedy, w wyjątkowych warunkach. Prozą codziennego życia Natury są tłumne zjawiska, które powstają z bezmiernego splątania niezliczonych, mniej lub bardziej sprzecznych, indywidualnych wydarzeń. W takich gromadnych splotach przebiegów, w takich bezładnych skupieniach zmienności, objawia się zwłaszcza charakter tego czegoś nieznanego i niezrozumiałego, co nazywamy materią.

II

Praw, rządzących materją, poszukuje myśl ludzka, na bardzo rozmaitych drogach, od wielu stuleci. Wiemy jednakże, że ogólna i dokładna teorja materji w fizyce nie istnieje dotychczas. W żadnej, właściwie mówiąc, prowincji nauki nie zdołano ściśle wyrazić ilościowego przebiegu zjawisk, odbywających się (albo układających się do równowagi) w łonie materjalnych ośrodków. Hydrodynamika i aerodynamika, teorja ciał stałych sprężystych oraz akustyka są rozwinięte i udoskonalone rachunkowo przepięknie, ale w założeniach, wywodach, twierdzeniach i wnioskach oddalają się od rzeczywistości, nieraz bardzo, bardzo daleko. Oderwana termodynamika wskazała wprawdzie fundamentalne prawa przemiany i równowagi energji; ale zastosowanie tych praw, choćby tylko w tęorji fizycznych i chemicznych równowag, wymaga stopnia znajomości materji, którego nie osiągnęliśmy; dlatego doprowadza dotychczas do wyników niedostatecznych, niejednolitych i w najlepszym razie tylko przybliżenie prawdziwych. Podobnie dzieje się w teorji magnetyzmu, w teorji zjawisk lepkości, dyfuzji, elektrolizy, w teorji przewodnictwa cieplnego, albo elektrycznego przewodnictwa metali. O ciałach stałych posiadamy nadzwyczaj mało wiadomości głębokich, ogólnych; nie opanowaliśmy dotychczas ich mechanicznych ani żadnych innych własności; poznaliśmy wprawdzie stosunkowo dość jasno niektóre cechy kryształów, ale i co do nich przechodzimy nieraz zbyt chętnie na pole abstrakcji. Elektrostatyka tylko w podręcznikach jest prosta; w rzeczywistości niemal nie istnieje. Nauka o kolloidach jest u swoich początków. Co powiedzieć o Promieniotwórczości, o przebogatej Chemji, która odsłania nam rozległe i nowe, tak często w fizyce milczeniem zbywane widoki materji? Śród zjawisk światła i promieniowania zdołaliśmy cośkolwiek zrozumieć tam tylko, gdzie bez pojęcia materji możemy się obejść lub gdzie możemy to pojęcie pewnym wybiegiem ominąć, naprzykład w elektromagnetycznej teorji próżni lub w termodynamice zrównoważonego promieniowania; zresztą losy tych obu nauk jeszcze się ważą. Ścisłego obrazu optycznych wydarzeń, które dzieją się w łonie materjalnych ośrodków, nie umiemy dziś podać. Jak mało jeszcze wiemy dotychczas o elektrycznym efekcie Kerra, o (naturalnem zwłaszcza) skręcaniu płaszczyzny polaryzacji, o istocie extynkcji, o budowie linij spektralnych; jak niezmiernie zawiłe jest zjawisko Zeemana, którego szczegółów nie możemy rozplątać. Do bardzo niedawna nie rozumieliśmy wcale mechanizmu, dzięki któremu fale elektromagnetyczne, ze zmienioną prędkością fazową i słabnąc, dążą naprzód w materjalnym ośrodku; wszystkie teorje załamania i rozpraszania światła były do niedawna tylko zręcznym wybiegiem, okrążającym istotę procesów, które miały tłomaczyć.

III

W takiem stadjum rozwoju naukowego poznania Natury przychodzą nam w pomoc obrazy, modele, konstrukcje czyli wyobrażenia konkretne, które pod rozmaitemi nazwami krzewią się bujnie w nauce, od jej pierwszych w starożytności początków. Nie mogąc wiedzy ująć w formuły jednolite i proste, myśl zamiast faktów próbuje podstawić własne swoje utwory, zamiast rzeczywistych zagadnień podsuwa domniemane. Od bardzo dawnych czasów, od Demokryta a zapewne i wcześniej, w niezliczonych molekularnych i atomistycznych teorjach, lub usiłowaniach teoryj, próbowano zastąpić rzeczy niezrozumiałe przez hypotetyczne wprawdzie, ale mniej niezrozumiałe lub może napozór mniej niezrozumiałe. Tak postępowano i dziś jeszcze postępujemy w różnych szkicach i próbach teorji materji. Nasi poprzednicy próbowali stworzyć molekularną teorję kapilarności, sprężystości, lepkości; molekularną mechanikę magnesów albo kryształów; atomistykę płynów, gazów, nieważkiego cieplika lub powszechnego eteru. My usiłujemy dźwignąć kinetyczną teorję gazów, statystyczną mechanikę, teorję elektronów oraz naukę o budowie chemicznego atomu. Każda z pomiędzy dawnych, każda z pomiędzy nowoczesnych teoryj, niewątpliwie tłomaczyła lub dziś jeszcze tłomaczy pewne zarysy zjawisk fizycznych; każda, niejako w przenośni, ukrywa w sobie część prawdy i dzięki tej zawartości żywiła lub dziś jeszcze żywi pewien postęp w pojmowaniu Natury. Lecz jakże łatwo nam dostrzec sztuczność, dowolność, przypadkowość wszelkiej konstrukcji, która ma sięgać istoty wszechrzeczy, zapożycza zaś swoje pierwiastki z zakresu bezpośredniego zmysłowego poznawania. Takich przypuszczeń nie powinniśmy przyjmować ani nawet pojmować dosłownie. Musimy o tem pamiętać, że hypotezy są tylko narzędziem badania; nie może nas zatem zajmować ich (zresztą nieuchwytna) prawdziwość, lecz tylko ich pożyteczność, ich wartość chwilowa, przejściowa. 

Treścią Nauki jest poznawanie rzeczywistości. To poznawanie jest bodźcem nauki i powinno być jedyną jej troską; takie poznanie jest jej całkowitą wartością. Schematy i wzory dynamicznych, hydrodynamicznych, elastycznych, elektromagnetycznych czy „quantowych“ urządzeń są przemijającą próbą i usiłowaniem, które wiedzie ku owemu celowi i służy tej trosce. 

Według Newton a mamy w nauce za zadanie i niejako za obowiązek: rozpoznawać i wypowiadać to wszystko, ale to tylko, co może być wyprowadzone z dostrzeżeń, nie mniej i nie więcej. Quicquid ex phaenomenis deducitur, mówi Newton (Principia, liber lll, Scholium generale) hypothesis vocanda est; et hypotheses... in Philosophia Experimentali locum non habent. In hac Philosophia, dodaje, propositiones deducuntur ex phuenoinenis et redduntur generales per inductionem.

IV

Żyjemy dzisiaj w epoce ponownego rozkwitu hypotez, które wykraczają daleko poza Newtonowską granicę nauki. Według tych hypotez, wszelka nasza bezpośrednia wiedza o materjalnych zjawiskach jest nadzwyczaj powierzchowna i niedoskonała. Dostrzegamy naprzykład ciśnienie lub temperaturę pewnego gazu; mierzymy natężenie prądu elektrycznego lub promieniowania. Lecz to są tylko wypadkowe sumy lub średnie ogólnikowe wartości olbrzymiej liczby indywidualnych wielkości. W chaotycznym splocie niezmiernie mnogich, dla nas znikomych wydarzeń poruszamy się niejako niewypowiedzianie niezręcznie, nie umiejąc wpływać na elementarne przebiegi, działając tylko na wypadkowe, przeciętne. Ta hypoteza złożoności i wielokrotności pozornie prostych pojęć naszej nauki wydaje się istotnem i jest zapewne jedynem istotnem założeniem statystycznych (czyli multytudynarnych) teoryj fizycznych. Ta myśl, myśl James Clerk-Maxwella przeważnie, głęboka i płodna, jest i dziś jeszcze źródłem coraz nowych postępów w nauce. 

Uwydatnilibyśmy rolę założenia Maxwella, gdybyśmy odrzucili od statystycznych teoryj wszelkie szczegóły i dodatki zbyt konkretne, a więc dowolne i sztuczne. Takie założenia bywają użyteczne w pierwszym okresie budowania teoryj; ale dojrzalszej i oderwanej myśli wydają się niepotrzebne i raczej ją odpychają. Przecież znikające małe prawdopodobieństwo za tern przemawia, ażeby leżało w nich odgadnięcie rzeczywistych urządzeń Natury. Co powiedziałby Huygens, gdyby czytał spółczesne nasze usiłowania molekularnego i elektromagnetycznego pogłębienia i poprawienia jego undulacyjnej wielkiej zasady? zapewne wyrzekłby raz jeszcze, co mówi na str. 18 Traite de la Lumiere: „tout cecy ne doit pas sembler estre recherche avec trop de soin et subtilité“. O wiele mocniej wyraża się (zawsze ostry i ponury) Pascal: „il faut dire en gros“ (mówi nam): „cela se fait par figure et mouvement; mais de dire quels et composer la machine, cela est ridicule; car cela est inutile et incertain et pénible“. 

Nie mówiąc o kształcie, o rozmiarach i o budowie cząsteczki, nie używszy nawet ani razu wyrazu molekuła, moglibyśmy wyłożyć istotną treść kinetycznej teorji gazów i nie uronilibyśmy nic przytem z jej głębokiej wartości. Przy pomocy środków, których dostarczają stworzone przez Fouriera metody analizy, możemy wyłożyć optykę i teorję promieniowania, jako zastosowanie nauki o rozkładaniu danego zaburzenia na nieskończoność elementarnych (jednakże nie całkiem niezależnych) wydarzeń. Jeżeli elementarne zjawiska składają się według praw przypadku, wstępuje w swe prawa zasada fundamentalna, odkryta niezależnie przez Lorda Rayleigh i przez Markowa, która w optyce materji, w kinetycznych teorjach i w całej wogóle fizyce statystycznej powinna odegrać rolę pierwszorzędną. 

Jeżeli wolno mi posłużyć się hasłem dziś popularnem, powiem, że molekularne, kinetyczne, elektronowe i quantowe teorje materji nie są jeszcze dostatecznie relatywistyczne. Wyrażamy się zwykle w fizyce tak, jak gdybyśmy wierzyli w prymordjalne, niezależne i bezwzględne istnienie materji. Ale materja jest tylko skróceniem, które plącze się z innemi skróceniami; materja jest tylko pojęciem, które zahacza o inne pojęcia. W fizyce mieliśmy zawsze zbyt wiele głównych, podstawowych abstrakcyj.

V

Ażeby spróbować teraz wyrazić myśl, która mi się tutaj nasuwa, pozwólcie, Czcigodni Panowie, że przytoczę proste, elementarne (i zresztą znane) twierdzenie z kinematyki biegu fal. Wyobraźmy sobie oś z spółrzędnych; w dodatnim kierunku tej osi rozłożone są dwa ciągi fal proste: 

(1)          f₁ ( z, t ) = A₁cos Θ₁         gdzie Θ₁ = n₁ ( t − b₁ z ) 

(2)          f₂ ( z, t ) = A₂cos Θ₂         gdzie Θ₂ = n₂ ( t − b₂ z ) 

Tutaj A₁ i A₂są amplitudy stałe; n₁ i n₂ są dwie bardzo bliskie siebie ale nierówne sobie częstości; przez t, jak zwykle, rozumiemy czas. Przez b₁ i przez b₂ rozumiemy wartości, które przybiera pewna funkcja skończona i ciągła b(n), gdy do niej za n wstawimy n₁ i n₂

(3)       b₁ = b ( n₁ ) ;         b₂ = b ( n₂ )

Jeżeli ośrodek nie absorbuje, b₁ i b₂ są rzeczywiste. 

Składając ze sobą ciągi (1) i (2), otrzymujemy t. zw. grupę fal 

(4)           f ( z, t ) = A₁cos Θ₁ + A₂cos Θ₂

Wyobraźmy sobie obserwatora Ω który porusza się wzdłuż osi z, w jej dodatnim kierunku, z pewną stałą prędkością V. Przypuśćmy, iż patrzymy na grupę wzrokiem obserwatora Ω; chcemy poznać stan zaburzenia, które dostrzegałby Ω w kolejnych miejscach swego pobytu. Kładziemy 

(5)         V = Dz / Dt 

gdzie z teraz wyznacza miejsce obserwatora Ω, Dz zaś i Dt są związane ze sobą zmiany wartości z oraz t. Do równania (4) wprowadzamy te same z oraz t, jakie w danych warunkach przypisujemy obserwatorowi Ω. Załóżmy 

(6)          ϑ₁ = n₁ ( 1 − b₁ V) · Dt

(7)          ϑ₂ = n₂ ( 1 − b₂ V) · Dt

Możemy poruszać obserwatora z rozmaitą prędkością; zależnie od wartości V, jaką go obdarzamy, zjawiska, odbywające się w grupie, przedstawiają się obserwatorowi coraz inaczej. Szczególnie interesująca, ale ostatecznie dowolna, jest wartość V następująca: 

(8)         V = (n₁ − n₂) / (n₁ b₁ − n₂ b₂)

która sprawia, że 

(9)             ϑ₁ = ϑ₂

Pisząc wówczas, na podobieństwo wzoru (4), 

(10)          g ( z , t ) = A₁sin Θ₁ + A₂sin Θ₂

otrzymujemy natychmiast: 

(11)         f ( z + Dz , t + Dt ) = f ( z , t ) cos ϑ − g ( z, t ) sin ϑ

gdzie przez ϑ rozumiemy wartość wspólną wielkości ϑ₁ i ϑ₂. Wzór (11) jest bardzo pouczający. Widzimy tutaj, jak grupa, posuwając się naprzód, przeobraża się perjodycznie; chwieje się ona wówczas istotnie w swojej budowie pomiędzy 

(12)         ± f ( z , t )      a        ∓ g ( z , t )

Uogólnienie do przypadku dowolnej liczby ciągów fal elementarnych, których częstości leżą między danemi ciaśnemi granicami, jest bardzo łatwe; wartość (8) prędkości V staje się wówczas prędkością grupy fal, ową ważną prędkością, którą Sir G. G. Stokes pierwszy rozpoznał, którą zajmowali się później Osborne Reynolds, Lord Rayleigh, Sir A. Schuster, H. Lamb, Laue i inni. Dobrze znane są zastosowania, które to pojęcie znajduje, w hydrodynamice zwłaszcza i w optyce. 

Zastanówmy się nad wynikiem, do którego doprowadzeni zostaliśmy. Zadaliśmy sobie dwa ciągi fal, określone przez (1) i (2); o takich ciągach tylko konwencjonalnie mówimy, że one dążą naprzód, że „postępują“. Ciągi (1) i (2) oczywiście nie biegną, nie poruszają się wcale; one są wszędzie i zawsze obecne, wypełniają wiekuiście nieograniczony ośrodek. Nie one posuwają się; posuwa się wzdłuż osi z uwaga obserwatora 0. Jeżeli obserwator dostrzega wyłącznie ciąg (1) i śledzi go wzrokiem, ślizgającym się wzdłuż osi z z prędkością 1 / b₁ zaburzenie to (1) wydaje mu się trwałe; jeżeli bada tylko ciąg (2) i posuwa uwagę wzdłuż osi z z prędkością 1 / b₂, zaburzenie (2) wydaje mu się trwałe. Ale teraz przypuśćmy, że obserwator Ω widzi obadwa naraz zaburzenia faliste i rezultat ich interferencji; przypuśćmy, żę obserwator przegląda zjawisko, przenosząc spojrzenie coraz dalej wzdłuż osi z, z prędkością V, daną przez równanie (8); samo prawo wydarzeń zdaje mu się wówczas być chwiejne, waha się w typie, w granicach, wskazanych przez wzory (12). Ażeby wytłomaczyć taką zmienność zjawiska, obserwator ucieknie się ' może, jeżeli nie jest doskonałym relatywistą, do śmiałych przypuszczeń. Bardzo prosty, naiwny nasz przypadek nie zasługuje na dalszą analizę; pozwoliłem sobie zatrzymać na nim na chwilę Panów uwagę, ponieważ jego rozbiór pomaga do zrozumienia, że postać, w jakiej dostrzegamy wszystkie wogóle przemiany Natury, może nieograniczenie zależeć od biegu strumienia naszej własnej świadomości, nieznanego nam i niepoznawalnego. Wyrastaliśmy w założeniu milczącem, według którego zdarzenia dzielą się same przez się, jednakowo dla wszystkich, na teraźniejsze, przeszłe i przyszłe. Dla relatywistów założenie to jest wyrazem złudzenia, które, biorąc rzecz ściśle, nie ma nawet dokładnie określonego znaczenia. Relatywiści wyobrażają sobie, że nie wydarza się nic; przeszłość, teraźniejszość i przyszłość jednakowo istnieją; my, tylko my, posuwamy się wzdłuż koryta wypadków. Relatywizm odrzuca zatem nieodwracalność zjawisk fizycznych, ewolucyjny zaś determinizm dawniejszy, dynamiczny, petryfikuje w statykę, sztywną nieubłaganie. Czy taki sposób myślenia wystarcza w samej fizyce? tego jeszcze z pewnością nie wiemy. Ale podział zjawisk na fizyczne i niefizyczne polega przecież, w ostatniej instancji, na pewnego rodzaju umowie. Nasz stosunek do świata możemy wprawdzie układać w myśli bezmiernie rozmaicie, lecz z tego stosunku siebie samych nie możemy opuścić, „Jutro“ różni się od „wczoraj“; być może, iż różni się tylko biologicznie lub psychologicznie; ale różni się. 

Świadomość każdego z pomiędzy nas ucieka i spływa do wspólnego, odwiecznego łożyska. To płynięcie jest niepowstrzymanem i nieodwracalnem zjawiskiem; jest może jedynem nieodwracalnem zjawiskiem, które odbywa się w świecie; jest może jedynem zjawiskiem, które odbywa się; ale w niem streszcza się wszystko.

Władysław Natanson, 
Warszawa, 11 kwietnia 1920 r.

/na podst. "Założenie Polskiego Towarzystwa Fizycznego i działalności jego Oddziałów", Sprawozdania i prace Polskiego Towarzystwa Fizycznego. t. 1 s. 5, Warszawa 1923/ 
/pisownia oryginalna/