Czy ludzie epoki wiktoriańskiej byli od nas inteligentniejsi?

Niezwykle długie panowanie królowej Wiktorii: od 1837 do 1901 roku było wyjątkowe także z powodu niezwykłego postępu, jaki się w tym czasie dokonał. To prawda, że Anglia miała do dyspozycji zasoby całego swego imperium, ale była też krajem, który umiał z nich korzystać, przodował w przemyśle, handlu, wynalazkach, organizacji państwa, jak też w naukach podstawowych. Jeśli chodzi o naukę, wystarczy wyliczyć największe osiągnięcia naukowe stulecia: James Clerk Maxwell stworzył jednolitą teorię elektryczności, magnetyzmu i optyki, James Joule i William Thomson (późn. lord Kelvin) mieli wielki wkład w powstanie termodynamiki, a Charles Darwin przekształcił biologię z bezładnej opowieści o cudach stworzenia w spójną narrację dotyczącą dziejów życia na Ziemi. Były to czasy, gdy życie gentlemana było zdecydowanie komfortowe, ale także szerokie masy mogły wreszcie utrzymać się przyzwoicie ze swej pracy, nie głodując. W Anglii już od dawna nie było analfabetów, dużą popularnością cieszyły się popularne wykłady i książki naukowe (w Polsce międzywojennej wciąż około 20% ludności nie znało liter, a nauka nie była popularna właściwie nigdy).

Francis Galton był kuzynem Charlesa Darwina, mieli wspólnego przodka w osobie Erasmusa Darwina, wizjonera ewolucjonizmu. Galton, który sam był cudownym dzieckiem w wieku sześciu lat czytającym Shakespeare’a dla przyjemności, gdy chciał odpocząć od poważniejszych lektur, interesował się dziedziczeniem inteligencji i przeprowadził badania empiryczne czasu reakcji. Współcześni psychologowie uważają, że czas reakcji człowieka jest miarą sprawności jego aparatu poznawczego, jednym słowem, gdy potocznie mówimy, że ktoś jest bystry i rozumiemy przez to szybsze przetwarzanie danych w umyśle, nie jesteśmy daleko od istoty inteligencji. Współcześni badacze porównali dane Galtona dotyczące czasu reakcji z danymi uzyskiwanymi później. Wyniki nie są niestety korzystne dla współczesnego społeczeństwa.

1-s2.0-S0160289613000470-gr1

Czas reakcji w milisekundach. Wykres z pracy: Woodley, M.A., et al.,Were the Victorians cleverer than us? The decline in general intelligence estimated from a meta-analysis of the slowing of simple reaction time, „Intelligence” (2013), http://dx.doi.org/10.1016/j.intell.2013.04.006

Oczywiście można dyskutować nad statystyką i metodologią tej pracy, zainteresowani mogą sami się jej przyjrzeć. Załóżmy jednak, że wyniki są prawdziwe. Jest możliwe, że taka jest właśnie cena cywilizacyjnego postępu: szerszy dostęp do medycyny, kalorycznej żywności i higieny owocuje większym przyrostem naturalnym, także czy może przede wszystkim wśród osób o mniejszych zdolnościach poznawczych.

W ten sposób postęp cywilizacyjny, budowany przez stosunkowo nielicznych, byłby wykorzystywany przez innych, którzy wyłącznie go konsumują. Pomyślmy np. o imigracji. Każdy bogaty kraj zalewany jest falą imigracji i jedynie niewielką jej część stanowią ludzie, którzy chcą się rozwijać i mają autentyczne aspiracje, jak powiedzmy Chińczycy w USA. Polityczna poprawność każe uciekać od tematów tego rodzaju, jednak ludzie nie są równi i nic na to nie poradzimy, podobnie jak nie każda praca naukowa jest tyle samo warta, a nie każdy profesor jest wybitnym uczonym. (Nie znaczy to jednak, że ludzie nie powinni być równi wobec prawa – to zupełnie inna sprawa – albo że nie trzeba tworzyć im równych szans, nie opowiadam się tu za żadną dyskryminacją, nie jestem zwolennikiem wybranej rasy ani wybranego narodu!).

Wyniki tego badania są ciekawe także dlatego, że przeczą naszemu odruchowemu przekonaniu o postępie. A przecież kiedy się chwilę zastanowić, nie wszystko i nie zawsze zmienia się na lepsze. Np. wykształcenie Polaków bardzo się poprawiło, jeśli mierzyć je liczbą wydanych dyplomów, a pogorszyło się, jeśli mierzyć je liczbą czytanych książek (filmiki czy memy w internecie nie nauczą nas intelektualnego wysiłku, pokonywania trudności, książki dla umysłu są tym co siłownia czy sport dla mięśni). Nie chcę przez to powiedzieć, że dzisiejsi Polacy są mniej inteligentni, chodzi mi tylko o to, żeby uświadamiać sobie ukryte założenia w naszym myśleniu. To jedna z najtrudniejszych kwestii w życiu umysłowym i naukowym. Wiele razy w historii ludzie nie wyciągali wniosków z tego, co mieli przed nosem, tylko dlatego, że stały im na drodze jakieś niewidzialne przeszkody. Wielkość wybitnych uczonych, powiedzmy Galileusza czy Einsteina, polegała w znacznej mierze na umiejętności uwalniania się od takich oczywistych założeń. Galileusz znał cały zestaw argumentów przeciwko ruchowi Ziemi i wykazał, że można je wszystkie skutecznie rozbroić i że ruch Ziemi nie oznacza żadnej katastrofy dla jej mieszkańców. Einstein potrafił zakwestionować coś tak oczywistego jak wspólny dla wszystkich absolutny czas.

Kuszenie księżnej Karoliny

Wilhelmina Karolina von Brandenburg-Ansbach była córką władcy niewielkiego księstwa Ansbachu, wchodzącego w skład Cesarstwa. Dzieciństwo miała raczej smutne, najpierw umarł na ospę jej ojciec, potem matka wyszła powtórnie za mąż za wysoko urodzonego brutala, który żył w związku ze swą przyrodnią siostrą i groził śmiercią żonie oraz jej dzieciom. Dwa lata później ojczym Karoliny i jego kochanka niemal jednocześnie zmarli, także na ospę. Niedługo później umarła jej matka i sierota trafiła na dwór pruski w Berlinie pod opiekę Fryderyka I i jego żony, Zofii Szarlotty.

W Berlinie inteligentna i urodziwa Karolina nabrała nie tylko ogłady, lecz zaczęła też prędko nadrabiać braki w wykształceniu. Zetknęła się tam z Wilhelmem Gottfriedem Leibnizem, który utrzymywał bliskie stosunki z Zofią Szarlottą i jej matką Zofią.

Caroline_Wilhelmina_of_Brandenburg-Ansbach_by_Sir_Godfrey_Kneller kadr1

Fragment portretu Karoliny jako księżnej Walii pędzla Godfreya

Leibniz, stary kawaler, uwielbiał towarzystwo, a zwłaszcza towarzystwo kobiet. Było to upodobanie na tyle niezwykłe, że wspomniał o nim nawet Fontenelle w oficjalnej eulogii, napisanej po śmierci niemieckiego polihistora. Filozof nie miał w sobie nic z zasuszonego profesora, był dowcipny i kurtuazyjny, nie znaczy to jednak wcale, że toczył puste i błahe konwersacje salonowe. Potrafił opowiadać o tysiącu rzeczy, na których się znał i którymi się zajmował, filozofii nie wyłączając. Kobiety w naturalny sposób były partnerkami do takich rozmów, gdyż, jak ujął to jeden z historyków, ówczesne dwory cechował „skrajny dymorfizm kulturowy”: mężczyźni zajmowali się wyłącznie polowaniami, wojskiem i polityką. W ten sposób sztuka, literatura i wszelkie zajęcia umysłowe stawały się domeną kobiet. Niektóre z nich interesowały się nawet naukami przyrodniczymi, filozofią i teologią. Leibniz sądził, że „ich ciekawość i subtelność mogłaby być bardziej użyteczna dla rodzaju ludzkiego i lepiej głosić chwałę Bożą, niż wszystkie plany zdobywców, gdy ci wprowadzają tylko zamęt i zniszczenie”.

W roku 1704 Karolina stała się przedmiotem szczególnych zabiegów. Miała 21 lat i dzięki znakomitemu pochodzeniu zaczęto interesować się jej zamążpójściem. Pretendował do jej ręki arcyksiążę Karol Austriacki, brat przyszłego cesarza Austrii. Przeszkodą było luterańskie wyznanie Karoliny, przysłano więc uczonego jezuitę, ojca Ferdinanda Orbana, aby nawrócił ją na katolicyzm. Ojciec Orban przychodził dyskutować z Karoliną, przekonywał, naciskał, wynajdywał argumenty. Dziewczyna raz mówiła „tak”, innym razem „nie”, prowadzili długie i wyczerpujące seanse z tekstem Biblii w ręku. Ostatecznie jednak Karolina stwierdziła, że wyznania nie zmieni i basta. Ojciec Orban długo jeszcze zasypywał ją listami, lecz z konwersji (i z małżeństwa) nic nie wyszło. Stawka matrymonialna była wysoka: arcyksiążę Karol był kandydatem do tronu Hiszpanii i z czasem został cesarzem. Wśród książąt protestanckich Karolina stała się dzięki tej odmowie niezwykle popularna, trafiła nawet na karty powieści.

Wyszła za mąż za Jerzego Augusta, syna elektora Hanoweru. Niebawem elektor w wieku pięćdziesięciu czterech lat został królem Anglii Jerzym I, a tym samym jego syn i synowa zostali księciem i księżną Walii. I tu odegrało rolę przywiązanie do protestantyzmu, bo choć Jerzy I był bardzo dalekim krewnym zmarłej królowej Anglii, Anny, to jednak wszyscy pozostali (w liczbie kilkudziesięciu!) jako katolicy nie wchodzili w grę. Anglią nie mógł rządzić katolik, tak postanowił parlament.

Księżna Karolina przeniosła się wraz z całym dworem do Anglii, w Hanowerze został tylko samotny Gottfried Leibniz, któremu król zabronił podążyć za sobą. Leibniz miał najpierw ukończyć dzieło historyczne poświęcone domowi hanowerskiemu. Filozof starał się o stanowisko oficjalnego historyka Wielkiej Brytanii, ale król nie zamierzał antagonizować nowych poddanych nominacją cudzoziemca. Co więcej, Leibniz pozostawał wówczas w ostrym sporze z Isaakiem Newtonem na temat odkrycia rachunku różniczkowego i całkowego, był więc dla angielskich kół naukowych persona non grata.

Stary filozof musiał pogodzić się także i z tym, że jedyna życzliwa mu osoba na dworze angielskim – księżna Karolina, dostała się w orbitę Newtona i jego uczniów. Dawna czytelniczka Teodycei, dyskutowała teraz godzinami z Samuelem Clarke’iem, oglądała pokazy eksperymentów Newtona dotyczących kolorów i istnienia próżni – i czuła się „niemal nawrócona” na jej istnienie. (Był to jeden z licznych punktów spornych między wizją Newtona planet poruszających się w pustej przestrzeni niebios, a Leibniza, który utrzymywał, iż próżnia jest niemożliwa.) Leibniz postanowił walczyć o duszę księżnej Karoliny, postarał się ją ostrzec przed niebezpiecznymi poglądami Anglików. Pisał: „Wielu uważa dusze za cielesne, jeszcze inni za cielesnego mają samego Boga. (…) Pan Newton i jego stronnicy mają jeszcze jedno nader zabawne mniemanie o dziele Bożym. Wedle nich Bóg potrzebuje nakręcać od czasu do czasu swój zegar. W przeciwnym razie ustałoby jego działanie. Nie był bowiem na tyle przezorny, aby nadać mu ruch wieczny. (…) Moim zdaniem, siła i energia pozostają w tej machinie zawsze te same i tylko przechodzą z materii na materię zgodnie z prawami natury i z pięknym, ustanowionym wprzód porządkiem” (G.W. Leibniz, Wyznanie wiary filozofa, przeł. S. Cichowicz i H. Krzeczkowski, PWN, Warszawa 1969, s. 321). Karolina przekazała pismo Samuelowi Clarke’owi, ten zaś na nie odpisał. Wiemy dziś, że Clarke uzgadniał swe argumenty z Newtonem, tak że w istocie ścierali się tu Leibniz z Newtonem. Tak rozpoczęła się jedna z najsławniejszych debat w filozofii, prowadzona w formie listów między Clarke’iem a Leibnizem, kierowanych na ręce księżny, która miała być kimś w rodzaju arbitra. Anglik twierdził, że księżna znała z góry wiele argumentów Leibniza. Ostatecznie polemika pozostała nierozstrzygnięta i niezakończona, piąta odpowiedź Clarke’a nie doczekała się riposty, gdyż Gottfried Leibniz zmarł. Na pogrzebie największego filozofa Niemiec nie pojawił się ani król Jerzy I, który przebywał wówczas w ojczyźnie, ani nikt z jego dworu (Karolina została w Anglii).

Więcej o tym fundamentalnym sporze Leibniza z Newtonem na temat funkcjonowania świata:

http://www.toya.net.pl/~jerzykierul/Newton/31.htm

Korzystałem m.in. z pracy Gregory’ego Browna, Leibniz’s Endgame and the Ladies of the Courts, „Journal of the History of Ideas”, t. 65 (2004), s. 75-100.

Étienne-Louis Boullée, cenotaf Newtona, 1784

Pół wieku po swej śmierci Isaac Newton cieszył się sławą, jakiej przed nim nie doświadczył chyba żaden uczony. Kolejne pokolenia badaczy znajdowały wciąż nowe potwierdzenia prawa grawitacji: od spłaszczenia Ziemi przy biegunach aż po powrót komety Halleya, całkowicie zgodny z prawem ciążenia powszechnego.

Mechanika i optyka Newtona stały się dobrem wspólnym całej Europy, bez przesady można powiedzieć, że wyznaczały jej nową, oświeceniową tożsamość. Hołd zupełnie szczególny złożył Newtonowi Étienne-Louis Boullée, architekt-wizjoner, tworząc projekt symbolicznego grobowca angielskiego uczonego. „O Newtonie! Jeśli ty, blaskiem swego umysłu i wzniosłością geniuszu oznaczyłeś kształt Ziemi, ja powziąłem ideę, aby zamknąć cię w twoim własnym odkryciu”. Grobowiec miał więc być sferą o średnicy 150 m, okoloną żałobnymi cyprysami. Przez otwory w jej powierzchni wpadać miało do wnętrza światło dzienne. Inną możliwością było oświetlenie umieszczone w geometrycznym środku sfery. Właściwy grobowiec położony był w jej najniższym punkcie.

f3f4f5

Projekt Boullée’go nie został nigdy zrealizowany, pewnie zresztą przy ówczesnej technice był niemożliwy do wykonania. Wiadomo jednak, że wpłynął na sposób myślenia i wyobraźnię architektów. Jego zimna geometryczność wydaje się dziś czymś przerażająco nieludzkim, choć, kto wie, być może dobrze oddaje ideał, do którego dążył obsesyjny i pedantyczny geniusz z Woolsthorpe. Newton, nawet kiedy zajmował się historią, sprowadzał ją do liczb, konfiguracji, dynastii. Świat był dla niego areną całkowicie pozaludzkich i nieubłaganych sił, za którymi stał nieprzenikniony w swych zamysłach i jedyny Bóg. Nie zgadzał się z koncepcją Trójcy Świętej, uważając ją za oszustwo wprowadzone w łono Kościoła przez św. Atanazego, m.in. dlatego że pełnia władzy wymaga jedynego Władcy, Pantokratora. Ten władca stworzył Układ Słoneczny i nas, ale kiedyś, w niedalekiej przyszłości, zgodnie z proroctwami Apokalipsy, zniszczy swoje dzieło, zostawiając sobie tylko wybranych spośród ludzi, którzy, uwolnieni od ziemskiego ciała, będą mogli razem z Chrystusem przemieszczać się w dowolne miejsce wszechświata.
Boullée zapewne niewiele wiedział o religijnych poglądach Newtona, były one bardzo mało znane. Jego doprowadzony do skrajności ésprit géométrique – zmysł geometrii pachnie raczej innym rodzajem tyranii, tym spod znaku zburzenia Bastylii i obywatela Robespierre’a. Może to niesprawiedliwe, ale przychodzą na myśl projekty jak ten poniżej, autorstwa Alberta Speera (Hala w Berlinie, model, 1939).

tumblr_m1fb89LeWk1qdngh4o1_500

Markiza du Châtelet atakuje sekretarza paryskiej Akademii nauk, 1740

W roku 1740 ukazała się anonimowo książka Institution de physique („Podstawy fizyki”). Cały Paryż wiedział, że autorką jest arystokratka, Gabrielle Émilie Le Tonnelier de Breteuil, po mężu markiza du Châtelet, dama znana z zainteresowań filozofią i naukami matematycznymi, wieloletnia  partnerka Voltaire’a, mieszkająca z nim razem w swoim château w Cirey. Książka napisana była w celu kształcenia syna markizy. Nie wiadomo, czy nastolatek ją przeczytał, z pewnością nie był to podręcznik zupełnie elementarny. Stanowił wprowadzenie w filozofię Leibniza, a także przystępny wstęp do mechaniki, bez użycia matematyki, nierezygnujący wszakże z tematów tak wówczas aktualnych jak Newtonowska grawitacja.

519px-Emilie_du_Chatelet

W książce Émilie – jak nazywał ją Voltaire – opowiedziała się stanowczo za jedną ze stron sporu, który dzielił ówczesny świat naukowy. Chodziło o tzw. „siły żywe”. W gruncie rzeczy chodziło o naukowe sprecyzowanie potocznego pojęcia. Mówimy, że jakieś ciało porusza się „z większą bądź mniejszą siłą”. Mówimy tak nawet dziś, mimo kilku wieków powtarzania za Newtonem, że siła to czynnik zmieniający ruch, a nie przysługujący poruszającemu się ciału. Także i wtedy debata toczyła się niejako obok mechaniki newtonowskiej. Pojęcie siły żywej wprowadził zresztą Wilhelm Gottfried Leibniz, wielki rywal Newtona, także na polu mechaniki. Leibniz sądził, z powodów metafizycznych, że całkowita siła żywa cząstek w świecie jest stała.
Jasne było, że siła żywa jest proporcjonalna do masy ciała: widać to chociażby w skutkach zderzeń przy tej samej prędkości. Głównym przedmiotem sporu była kwestia, jak siła żywa zależy od ruchu ciała: czy jest proporcjonalna do prędkości, czy też może do jej kwadratu. Za drugim rozwiązaniem opowiadał się Leibniz, a także Johann Bernoulli, trzeci wielki matematyk i fizyk tamtej epoki. Rozwiązanie to wybrała także markiza du Châtelet. Przedstawiła następującą argumentację. Rozpatrzmy ciało spadające swobodnie. Ciało przyspiesza i działanie siły grawitacji możemy sobie wyobrażać tak jakby wzdłuż toru ułożone były ściśnięte sprężyny, które kolejno rozprężając się, przyspieszają nasze ciało. Łączna siła żywa, jakiej ciało nabierze, będzie proporcjonalna do liczby owych sprężyn, a więc także i do przebytej drogi. Wiadomo, że w spadku swobodnym kwadrat prędkości końcowej jest proporcjonalny do wysokości, z jakiej spadło ciało. A zatem siła żywa jest proporcjonalna do kwadratu prędkości. Rzut pionowy możemy sobie wyobrazić jako stopniową utratę siły żywej na ściskanie kolejnych sprężyn ułożonych wzdłuż drogi ciała. Współczesny czytelnik zauważy pełną analogię do zamiany energii potencjalnej w kinetyczną (podczas spadku) i vice versa.
Technikę imaginacyjnych sprężyn wprowadził Johann Bernoulli w pracy konkursowej przedstawionej paryskiej Akademii nauk w roku 1724. Bernoulli wiedział, że Leibnizowska siła żywa nie jest specjalnie popularna wśród francuskich uczonych, sądził jednak, że zmusi ich do kapitulacji swymi dowodami, wspartymi też rachunkiem całkowym. Niechęć do mv^2 wynikała z rozmaitych powodów. Jednym była swoista wierność kartezjanizmowi, a Kartezjusz uczył, iż to całkowita ilość ruchu (mv) cząstek w świecie pozostaje w świecie stała. Fizyka dopiero zaczęła się matematyzować i nie wszyscy rozumieli, że zdrowy rozsądek to za mało. Akademicy mieli np. zastrzeżenia do Leibnizowskiego kwadratu prędkości, ponieważ nie rozumieli jego sensu i pochodzenia. Dziś wiemy, że nie można tu „zrozumieć” nic więcej, można jedynie wyprowadzić odpowiednie wyrażenie, jak to zrobił Bernoulli, i zastanawiać się ewentualnie nad tym, czy założenia rachunku są spełnione w naturze. Szwajcarskiego uczonego spotkał spory zawód, nie tylko bowiem nie przekonał paryżan, ale wystąpił przeciwko niemu nie kto inny niż Jean-Jacques Dortous de Mairan, z którym korespondował i któremu przekazywał swoje prace i myśli.

431px-Miger_-_Dortous_de_Mairan

Dortous de Mairan unikał pojęcia siła żywa, mówił o „sile poruszającej” i miała ona być proporcjonalna do prędkości, mniej więcej w duchu Kartezjusza. Wprowadził w swej pracy dość osobliwą miarę tej siły. Otóż miałaby ona być mierzona nie odległościami przebytymi przez ciało, ale odległościami przez nie nieprzebytymi: tzn. różnicami odległości rzeczywiście przebytych i odległości, jakie byłyby przebyte, gdyby ciało poruszało się jednostajnie, zamiast zmieniać prędkość. Podawał prosty przykład (cała jego praca nie wykraczała matematycznie poza ten przykład). Weźmy dwa jednakowe ciała A i B. Rzucamy ciało B pionowo w górę z prędkością 1 i wznosi się ono w jednostce czasu na maksymalną wysokość, którą także oznaczymy jako 1. Wiadomo, że gdyby poruszało się jednostajnie do góry, wzniosłoby się na wysokość 2. Różnica tych dwóch wysokości jest „odległością nieprzebytą” i to jest miara „siły poruszającej” naszego ciała A w chwili początkowej. Ciało B wzniesie się na wysokość 4 razy większą i zajmie mu to 2 jednostki czasu. W ciągu pierwszej jego prędkość zmniejszy się do 1 i znajdzie się ono na wysokości 3. Wysokość, jaką by osiągnęło w ruchu jednostajnym byłaby w tym czasie równa 4. Wobec tego w pierwszym odcinku czasu „odległość nieprzebyta” to 4-3=1. Na początku drugiego odcinka czasu ciało ma prędkość 1, a więc znajduje się w takiej sytuacji jak B na początku: wzniesie się więc o 1, zamiast o 2. „Odległość nieprzebyta” w drugiej jednostce czasu wynosi 1. W sumie dla ciała A otrzymujemy 2 jako miarę siły poruszającej, a dla ciała B – 1. Siła poruszająca jest zatem proporcjonalna do prędkości.
Markiza du Châtelet zaatakowała de Mairana (który zdążył do tej pory zostać sekretarzem Akademii nauk) z punktu widzenia swojej ulubionej teorii. Istotnie patrząc na powyższy przykład z tego punktu widzenia, ciało A ma siłę żywą równą 4, a ciało B – 1, i takie też są wysokości, na jakie oba ciała się wznoszą. W teorii „siły żywej” czas nie miał nic do rzeczy: „Jak w mierzeniu majątku człowieka, który musi być taki sam, bez względu na to, czy wyda się go w jeden dzień, rok, czy w sto lat”. (Markiza wiedziała o czym mówi: przegrała kiedyś w karty mniej więcej równowartość miliona dolarów w ciągu kilku godzin.) Émilie okazała się skuteczna retorycznie, stwierdzając, że de Mairan równie dobrze mógłby dowodzić, że 2+2=6.
Dyskusja nie mogła być rozstrzygnięta. Dziś rozumiemy, że obie strony sporu posługiwały się innym zestawem pojęć i w nieco inny sposób. Intuicje Bernoulliego i markizy du Châtelet wymagały dzielenia drogi na odcinki jednakowej długości – co prowadzi do zasady zachowania energii mechanicznej (suma en. kinetycznej i potencjalnej). Dortous de Mairan mimo osobliwych sformułowań miał także swoją rację – jego „odległości nieprzebyte” mierzą zmiany prędkości. Można bowiem podzielić ruch na odcinki odpowiadające równym czasom i wówczas „siła ruchu” zależy liniowo od prędkości. Jest to równoważne dzisiejszemu sformułowaniu II zasady dynamiki: F\Delta t =m \Delta v.
Kompetentne i odważne wystąpienie markizy w sporze z Dortous de Mairanem dodało jej pewności siebie, kolejne wydanie Institutions de physique zawiera już bowiem nazwisko autorki, a także jako suplement polemikę z sekretarzem Akademii. Uczona kobieta okazała się co najmniej równa uznanemu autorytetowi – na kolejne przykłady takiej sytuacji wypadło we Francji czekać wyjątkowo długo, bo aż do czasów Marii Skłodowskiej-Curie.

Nb. polska Wikipedia lekko bredzi, twierdząc, że markizie du Châtelet zawdzięczamy wyrażenie na energię kinetyczną i to w osobliwej postaci przybliżonej:bb3745077452708dc3b5e4b81566a6ea

Jean Perrin i atomy, 1913

Zeszłoroczne odkrycie bozonu Higgsa przez dwa niezależne zespoły w LHC w CERN-ie ożywiło debatę nad znaczeniem tego wyniku. Z punktu widzenia teoretyków pracujących w dziedzinie cząstek elementarnych sytuacja jest nieco frustrująca: oto potwierdza się model zbudowany jakieś 40 lat temu – mniej więcej tyle, ile trwa profesjonalne życie badacza. Teoretycy przez ten cały czas wciąż pracowali, głównie pod dwoma sztandarami: supersymetrii i teorii strun. Najwybitniejsi, a także najlepiej zabiegający o popularność, badacze stworzyli całe multiświaty różnych wersji tych idei. Oprócz niezliczonych artykułów i monografii napisano całe mnóstwo książek popularnonaukowych, nakręcono trochę filmów. I jest tylko jeden mały kłopot: ta góra nie urodziła nawet myszy. Nie ma jak dotąd żadnych śladów supersymetrii w przyrodzie. Nie ma też żadnych przewidywań teorii strun – to znaczy istnieje ona w tylu wersjach, że pozwala, jak się wydaje, przewidzieć wszystko, trzeba tylko wiedzieć, do jakich faktów należy ją dopasować. Stąd dość ostry czasami ton dyskusji ekspertów. Por. np. blog Not Even Wrong.

Niewykluczone, że mieliśmy w XX wieku niespotykane szczęście do fizyki: udało się bowiem w ciągu tego stulecia poznać elementarne składniki materii, przede wszystkim atomy, których budowa i zachowanie nie ma już przed nami tajemnic. To niesłychanie wiele, jeśli weźmiemy pod uwagę, że praktycznie cała materia wokół nas to właśnie atomy. To także niesłychanie wiele, jeśli pomyśleć, że od starożytności aż do początku wieku XX atomy były właściwie hipotezą, jak cząstka Higgsa do zeszłego roku. Np. radca dworu i profesor uniwersytetu w Wiedniu Ernest Mach uważał, że nauka powinna zajmować się jedynie ekonomicznym i jak najprostszym opisem faktów doświadczalnych. Wobec tego teorie wyjaśniające np. zachowanie gazów za pomocą ruchu niewidocznych atomów uważał za nienaukowe. Pytał szyderczo Ludwiga Boltzmanna, pioniera fizyki statystycznej: „Czy widział Pan może jakiś atom?” Mach był konserwatywny, ale na początku XX wieku nie był zupełnie odosobniony w swoich poglądach, przeciwnikiem atomów był także Wilhelm Ostwald, wybitny chemik.

Okazało się niebawem, że choć samych atomów i cząsteczek chemicznych nie można zobaczyć pod mikroskopem (optycznym), to można obserwować skutki ich chaotycznych, bezładnych ruchów termicznych. Są to ruchy Browna, ruchy cząstek różnych zawiesin (np. dymu). Cząstki te są na tyle wielkie w sensie atomowym, że można je bez trudu obserwować bezpośrednio, a zarazem na tyle małe, by reagować na bombardowanie przez otaczające cząsteczki. Statystyczne charakterystyki ruchów Browna zostały w roku 1905 objaśnione w niezależnych pracach Alberta Einsteina i Mariana Smoluchowskiego. Jean Perrin wykonał słynne doświadczenia, które rozwiały ostatnie wątpliwości co do istnienia atomów. Opisał je kilka lat później w książce Les atomes (1913). Pisze w niej, że w nauce można postępować dwojako. Niektórzy, jak Galileusz czy Sadi Carnot, potrafią wyabstrahować prawa z obserwowanych zjawisk, dostrzegając niewidoczne dla innych analogie czy powiązania. Inni starają się objaśnić skomplikowane zjawiska zakładając ukrytą prostotę na innym poziomie – jest to droga Daltona i Boltzmanna, pionierów atomizmu w XIX wieku.

PerrinPlot2.svg

Tory cząstek mastyksu obserwowanych przez Perrina co 30 s. Jedna podziałka skali równa jest 3,125 μm (Les atomes, s. 165)

Charakterystyczną cechą ruchów Browna jest ich skrajna nieregularność, Perrin pisze, że robiąc obserwacje 100 razy częściej, dostalibyśmy zamiast każdego z odcinków poszarpaną linię łamaną. Tory cząstek nie są regularne w żadnej obserwowanej skali. Zjawisko to ilustruje rysunek poniżej, gdzie różnymi kolorami zaznaczono tory uzyskiwane przy obserwacjach z różnym krokiem czasowym. Przypominają one np. linię brzegową przedstawianą na mapach o różnej skali: im dokładniejsza mapa, tym dłuższa linia brzegowa. Tor cząstki jest fraktalem.

Brownian_hierarchical

Źródło: Wikipedia

Pomiary Perrina przypieczętowały sukces teorii atomowej i pozwoliły wyznaczyć liczbę Avogadro, a tym samym masy atomów. Dwadzieścia lat później powstała mechanika kwantowa, która początkowo miała być tylko teorią atomów, słuszną dla zjawisk w skali energii pojedynczych elektronowoltów (eV), a ostatecznie okazała się skuteczna nawet w skali TeV, czyli 10^{12} razy większej.
W jakimś sensie dzisiejsi fizycy, narzekając na Model Standardowy cząstek, cierpią na zawrót głowy od sukcesów. Miejmy nadzieję, że LHC pozwoli jeszcze odkryć jakąś nową fizykę, inaczej trudno będzie przekonać polityków i podatników do następnych, jeszcze kosztowniejszych projektów tego typu i stagnacja może potrwać długo.