Walka o cyfrę

Codzienne pisma warszawskie zaczerpnęły niedawno z dość mętnego źródła bardzo alarmującą wiadomość: szybkość światła zmniejsza się w tempie zawrotnym, spadła z 300 tysięcy kilometrów na 280 tysięcy na sekundę. Jeżeli tak dalej pójdzie, światło słoneczne w ogóle „nigdy nas nie dopędzi”, Ziemia pozbawiona promieni życiodajnych, ostygnie, zmarnieje. Zginiemy, wymrzemy, zmarzniemy. Wielki Michelson1 wiedział o tym, ale ukrył wyniki swoich doświadczeń ostatnich. Spostrzegł z przerażeniem, że „spadek” pobił nawet rekord głośnych krachów giełdowych: szybkość „notują” już tylko 275 tysięcy! Nie chciał nas martwić i nie ogłosił owych cyfr2 fatalnych. Chciał zabrać tajemnicę do grobu.

Skąd się biorą tego rodzaju plotki i „kaczki naukowe?” Kto rozpuszcza szczyptę prawdy w ogromnym cebrze blagi?

Pomiar szybkości światła należy do trudniejszych wyczynów laboratoryjnych. Ale — właśnie dzięki Michelsonowi — zdobyliśmy cały szereg cudownych przyrządów optycznych, umiemy z nieprawdopodobną precyzją chwytać promień świetlny na gorącym uczynku i osiągnęliśmy taką dokładność, o jakiej się najlepszym fizykom w czasach dawnych nie śniło. Samo zestawienie cyfr budzi podziw. W roku 1902 uczony francuski Perrotin otrzymał dla szybkości światła 299 901 kilometrów na sekundę (błąd prawdopodobny: ± 84 km/s). W latach 1924 i 1926 mistrz Michelson powtórzył raz jeszcze dawniejsze doświadczenia własne. Wynik: 299 802 ± 30 i 299 796 ± 4. Wreszcie w roku 1928 Karolus i Mittelstaedt w Niemczech podają jako rezultat licznych pomiarów cyfrę 299 778 ± 20. Jak widzimy, do alarmów i popłochu nie ma najmniejszego powodu. Cyfry — dla laika — są prawie jednakowe, drobne różnice wytłumaczyć można doskonale nieuniknionymi błędami w obserwacji (nie zapominajmy, że zestawiamy wyniki różnych badaczy, otrzymane w różnych laboratoriach i trochę odmiennymi metodami). Zresztą nawet uczony angielski Gheury de Bray, który na możliwość takiego spadku, zmniejszenia wielkości zasadniczej, zwrócił uwagę, nie mówi o tragicznym końcu świata. Mierzymy prędkość światła na Ziemi w jej zmiennym polu magnetycznym i grawitacyjnym, możemy podać aż kilka bardzo prostych przyczyn, dla których światło biegnie pozornie wolniej, jeżeli w ogóle jakiejś różnicy dopatrzeć się chcemy koniecznie. Strachy na lachy — ta katastrofa nam chwilowo nie grozi.

Ale skoro się już suchym cyfrom lepiej przyjrzeliśmy, uważny czytelnik powinien z nich wyciągnąć inny, bardziej pocieszający wniosek. Nauka dzisiejsza pochwalić się może niebywałymi majstersztykami: fala świetlna i elektryczna — promień — przebiega obwód Ziemi osiem razy w ciągu sekundy. Wyznaczyć ściśle chyżość najściglejszego we wszechświecie gońca, podać, jak Michelson, tę straszliwą ilość kilometrów ze skromnym dodatkiem: ±4, to rzecz doprawdy oszałamiająca.

Kroniki naukowe, tablice, wykresy zawierają sporo takich wyników sensacyjnych i gdybyśmy je umieli czytać, zajęłyby nas bardziej niż niejeden rekord sportowy. Astrofizyk Coblentz3 zmajstrował z nieprawdopodobnie cienkich drutów bizmutowych i srebrnych ciepłomierz, termoelement, który wyczuwa zapałkę z odległości setek metrów. Nic dziwnego, że mierzy temperatury średnie na Marsie i nagrzewanie powierzchni Księżyca pod wpływem promieniowania słonecznego.

Geofizyk Heyl4 poustawiał w piwnicach amerykańskiego Bureau of Standards5 wagi, którymi stwierdza jakieś niewyczuwalne zmiany w masach ciał. Po czterokrotnych badaniach określił za pomocą tzw. wagi torsyjnej stałą grawitacji i... wyznaczył ciężar kuli ziemskiej. Tu znów wypada cyfra tak ogromna, że trudno ją zmieścić w jednym wierszu. Nawet w tonach ów ciężar wygląda bardzo okazale: szóstka i 21 zer.

Do pomiarów czasu zastosowano szybkie elektrony, z którymi zapoznały nas bliżej lampki odbiorników radiowych. Elektrony są niezwykle wrażliwe na wszelkie zmiany w prądach elektrycznych, rejestrują je natychmiast i w laboratoriach współczesnych funkcjonują oscylografy, notują najdrobniejsze zmiany w napięciach i natężeniach, a iskrę albo błyskawicę odtwarzają tak, jak gdyby to była długa historia wojny siedmioletniej. Oscylograf mierzy czas w mikrosekundach (milionowych częściach sekundy) i jedna setna takiego mikrona jeszcze się świetnie zaznacza na zdjęciach.

Najwięcej pracy i uwagi poświęcono oczywiście przyrządom optycznym. W niektórych nowoczesnych aparatach interferencyjnych grają rolę poważną płaskie płytki szklane i w Ameryce istnieje majster, John Clacey6, który je tak potrafi obrabiać i szlifować, że niedawno stworzył rzecz „najbardziej płaską, czy równą” na świecie. Powierzchnię płytki kwarcowej wygładził tak starannie, iż nierówności nie przekraczały na pewno stutysięcznych części milimetra.

Możemy też sobie wyobrazić, jak niesamowicie dokładny jest przyrząd — interferometr — którym instytut w Jenie postanowił ostatecznie rozstrzygnąć kwestię, czy podstawy teorii Einsteina są dość mocne, czy tzw. wiatr w eterze nie istnieje i czy Michelson się nie pomylił, powtarzając kilkakrotnie, i zawsze z tym samym wynikiem negatywnym, głośny eksperyment. Aparat zbudowały zakłady Zeissa pod kierunkiem profesorów Joosa i H. Simona, „Gdybyśmy zmierzyli drogę na Księżyc z tą samą dokładnością — mówi Simon w referacie — omyłka o jeden jedyny centymetr już by się zaznaczyła wyraźnie”. Dodajmy: przesunięć na kliszach nie znaleziono, Michelson i Einstein mieli rację, ruchu absolutnego Ziemi w eterze dostrzec nie można.

Niesamowita ścisłość metod i przyrządów, nieprawdopodobna maestria fizyków sprawiły, że z lekkim uśmiechem mówimy teraz o przysłowiowej „pracy benedyktyńskiej”. Uczeni dzisiejsi pobili już dawno wszystkie rekordy. Rozszczepiają włos na tysiące części, mierzą średnice atomów i elektronów, ważą protony, widzą, jak elektron odłupuje część drobiny gazowej.

Przedwczesny alarm pism codziennych miał i dobry skutek. Zwrócił uwagę licznych czytelników na to, że czasem w jakiejś cyfrze po przecinku mogą się kryć ważne bardzo wnioski, że od skromnego znaku dziesiętnego los świata zależy.

Wielki mistrz fizyki teoretycznej Planck7 wygłosił kiedyś odczyt pod znamiennym tytułem: „Walka o znak decymalny8”.

Podziwiać trzeba wytrwałość i przenikliwość dzielnych bojowników, którzy zdobywają wielkie prawdy w nieskończenie małych ułamkach.