werner carl heisenberg - fizyka a filozofia
TRANSCRIPT
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
1/191
Werner Carl Heisenberg
Fizyka a filozofiaPrzekad Stefana Amsterdamskiego
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
2/191
OD REDAKCJI
Polski przekad ksi ki W. Heisenberga, ktry oddajemy w
r ce czytelnikw, zosta dokonany na podstawie oryginalnego tekstu angielskiego. Uwzgl dnione w nim zostay merytoryczne
zmiany i uzupenienia wprowadzone przez autora do wydania
niemieckiego (Physik und Philosophie, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1959).
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
3/191
I. STARE I NOWE TRADYCJE
Gdy mwi si dzi o fizyce wspczesnej, na my l przychodzi przede
wszystkim bro atomowa. Wszyscy zdaj sobie spraw z tego, jak ogromny
wpyw ma istnienie tej broni na stosunki polityczne w wiecie wsp -
czesnym, wszyscy zgodnie przyznaj , e nigdy jeszcze wpyw fizyki na
ogln sytuacj nie by tak wielki, jak obecnie. Czy jednak polityczny aspekt
fizyki wspczesnej rzeczywi cie jest najbardziej doniosy? W jakiej mierze i
na co fizyka miaaby wpyw, gdyby struktura polityczna wiata zostaa
przystosowana do nowych mo liwo ci technicznych?
Aby odpowiedzie na te pytania, nale y przypomnie, e wraz z
produkcj nowych narz dzi zawsze rozpo wszechniaj si idee, dzi ki ktrym
zostay one stworzone. Poniewa ka dy nard i ka de ugrupowanie poli -
tyczne niezale nie od poo enia geograficznego i tradycji kulturowych
danego kraju musi w tej lub innej mierze interesowa si now broni ,
przeto idee fizyki wspczesnej przenika b d do wiadomo ci wielu na -
rodw i zespala si w rozmaity sposb ze starymi, tra dycyjnymi pogl dami.
Jaki b dzie wynik oddziaywa nia pogl dw z tej dziedziny nauki
wspczesnej na g boko zakorzenione stare tradycje? W tych krajach, w ktrych powstaa nauka wspczesna, ju od dawna niezmiernie ywo
interesowano si praktycznymi za gadnieniami produkcji i technologii oraz
ci le z nimi zwi zan racjonaln analiz wewn trznych i zewn trz nych
warunkw zastosowania odkry naukowych w przemy le. Narodom tych
krajw do atwo b dzie zrozumie nowe koncepcje; miay czas na to, by
powoli, stopniowo przyswaja sobie metody nowoczesnego my lenia
naukowego. W innych krajach nast pi starcie no wych idei z religijnymi ifilozoficznymi pogl dami sta nowi cymi podstaw rodzimej kultury. Skoro
prawd jest, e teorie fizyki wspczesnej nadaj nowy sens tak
podstawowym poj ciom, jak rzeczywisto , przestrze i czas, to w wyniku
konfrontacji starych i nowych pogl dw mog zrodzi si zupenie nowe
kierunki rozwoju my li, ktrych dzi nie sposb jeszcze przewidzie. Jedn z
istotnych cech tej konfrontacji wspczesnej nauki z dawnymi metodami
my lenia b dzie to, e nauce wa ciwy b dzie cakowity internacjonalizm. W
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
4/191
tej wymianie my li jeden z partnerw - stare tradycje - b dzie mia r ne
oblicze na rozmaitych kontynentach, drugi za , nauka - wsz dzie b dzie
taka sama. Tote wyniki owej wymiany idei b d docieray tam wsz dzie,
gdzie b d si toczyy dyskusje.
Z wymienionych wy ej wzgl dw mo e okaza si po yteczna prba
wyo enia - w sposb mo liwie przy st pny - koncepcji fizyki wspczesnej,
rozpatrzenia wnioskw filozoficznych, ktre z nich wynikaj , i porwnania ich z
pewnymi starymi, tradycyjnymi pogldami.
Najlepszym zapewne wprowadzeniem w problemy fizyki wspczesnej
jest omwienie historycznego rozwoju teorii kwantw. Oczywi cie, teoria
kwantw to jedynie may wycinek fizyki atomowej, ktra z kolei jest
niewielkim tylko fragmentem nauki wspczesnej. Ale najbardziej zasadnicze
zmiany sensu poj cia rzeczywisto ci spowodowao wa nie powstanie teorii
kwantw, w ktrej wykrystalizoway si ostatecznie i skupiy no we idee fizyki
atomowej. Innym jeszcze aspektem tej dziedziny nauki wspczesnej,
odgrywaj cym nader istotn rol , jest posugiwanie si niezwykle skompli -
kowanym wyposa eniem technicznym niezb dnym do prowadzenia
fizycznych bada nad zjawiskami mikro- wiata. Jednak e, je li chodzi o
technik do wiadczaln fizyki j drowej, to polega ona na stosowaniu
niezwykle udoskonalonej, lecz tej samej metody bada , ktra wa runkowaa
rozwj nauki nowo ytnej od czasw Huyghensa, Volty czy te Faradaya.
Zupenie podobnie, onie mielaj co trudny aparat matematyczny niektrych
dziaw teorii kwantw mo na traktowa jako ostatecz ny wynik rozwoju
metod, ktrymi posugiwali si New ton, Gauss i Maxwell. Natomiast zmiana
sensu poj cia rzeczywisto ci spowodowana przez mechanik kwanto w nie
jest skutkiem kontynuacji dawnych idei; wydaje si , e jest ona zmian
przeomow , ktra naruszya dotychczasow struktur nauki.
Z tego wzgl du pierwszy rozdzia ksi ki po wi cony zosta analizie
historycznego rozwoju teorii kwantw.
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
5/191
II. HISTORIA TEORII KWANTW
Powstanie teorii kwantw jest zwi zane z badaniami nad dobrze
znanym zjawiskiem, ktrym nie zajmuje si aden z centralnych dziaw
fizyki atomowej. Ka da prbka materii, gdy jest ogrzewana, roz arza si ,
najpierw do czerwono ci, p niej za , w wy szej tempera turze, do biao ci.
Barwa silnie ogrzanego ciaa w nieznacznej tylko mierze zale y od rodzaju
substancji, a w przypadku ciaa czarnego zale y wy cznie od tem peratury.
Tote promieniowanie ciaa czarnego w wy sokiej temperaturze stanowi
obiecuj cy obiekt bada fizycznych. Jest to nieskomplikowane zjawisko,
ktre powinno by atwo wytumaczone na podstawie znanych praw
promieniowania i praw zjawisk cieplnych. W kocu dziewi tnastego stulecia
lord Rayleigh i Jeans prbowali je wytumaczy w taki wa nie sposb; prba
jednak e nie powioda si , przy czym ujawniy si trud no ci natury
zasadniczej. Nie jest rzecz mo liw przed stawi je tutaj w sposb
przyst pny. Dlatego te zado woli si musimy stwierdzeniem, e stosowanie
praw fizycznych znanych w owym czasie nie doprowadzio do
zadowalaj cych wynikw. Kiedy w 1895 roku Pianek zaj si tym
zagadnieniem, sprbowa je potraktowa raczej jako problem
promieniuj cego atomu ni problem promieniowania. Takie uj cie nie
usun o adnych trudno ci, upro cio jednak interpretacj faktw do wiad -
czalnych. W tym wa nie okresie, latem 1900 roku, Kurlbaum i Rubens
przeprowadzili w Berlinie bardzo dokadne pomiary widma promieniowania
cieplnego. Kiedy Pianek dowiedzia si o wynikach tych pomiarw,
sprbowa je wyrazi za pomoc prostych wzorw ma tematycznych, ktre
wydaway si zgodne z wynikiem jego wasnych bada dotycz cych zale no ci mi dzy cie pem i promieniowaniem. Pewnego dnia, goszcz c u
Plancka, Rubens porwnywa wsplnie z nim wyniki ostatnich swych
pomiarw z wzorem proponowanym przez Plancka. Okazao si , e wzr jest
cakowicie zgodny z danymi do wiadcze . W ten sposb zostao odkryte
prawo Plancka, prawo promieniowania cieplnego 1.
By to jednak dopiero pocz tek intensywnych bada teoretycznych,
1 Por. M. Planck,Zur Geschichte der Auffindung des physikalischen Wirkungsquantums, Naturwissenschaften", 31(1943), s. 153 oraz Max von Laue,Historia fizyki, Warszawa 1960, s. 202205 (przyp. red. wyd. polskiego).
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
6/191
ktre podj Pianek. Nale ao poda wa ciw interpretacj fizyczn nowego
wzoru. Wobec tego, e na podstawie swych wcze niejszych prac Pianek
atwo mg przeo y swj wzr na twierdzenie o promieniu j cym atomie (o
tak zwanym oscylatorze), to wkrtce ju musia zauwa y, e z wzoru tego
wynika, i oscylator mo e emitowa energi jedynie kwantami, a wi c w
sposb nieci gy. Wniosek ten by tak zaskakuj cy i tak r ni si od
wszystkiego, co wiedziano dotychczas z fizyki klasycznej, e Pianek z
pewno ci nie mg na tychmiast uzna go za suszny. Jednak e w ci gu lata
1900 roku, lata, podczas ktrego pracowa niezwykle intensywnie, przekona
si on ostatecznie, e wniosek ten narzuca si nieuchronnie. Syn Plancka
opowiada, e pewnego dnia podczas dugiego spaceru w Grunewald - lesie
na przedmie ciu Berlina - ojciec mwi mu o swych nowych koncepcjach.
Podczas tego spaceru Pianek zwierzy si , i czuje, e dokona odkrycia pier -
wszorz dnej wagi, ktre, by mo e, da si porwna je dynie z odkryciami
Newtona. Tak wi c musia on ju wwczas zdawa sobie spraw , e jego
wzr dotyczy podstaw naszego sposobu opisywania przyrody i e pew nego
dnia podstawy te ulegn modyfikacji i przybior now , dotychczas nie znan
posta. Pianek - uczony o konserwatywnych pogl dach - bynajmniej nie by
zadowolony z takich konsekwencji swego odkrycia; niemniej w grudniu 1900
roku opublikowa sw hipotez kwantow .
Pogl d, ktry gosi, e energia mo e by pochaniana i emitowana
jedynie kwantami, w sposb nieci gy, by cakowicie nowy i zupenie si nie
mie ci w ramach tradycyjnych koncepcji fizycznych. Podj ta przez Plancka
prba pogodzenia nowej hipotezy z poprzednio odkrytymi prawami
promieniowania speza na niczym, nie udao mu si bowiem usun
pewnych sprzeczno ci o zasadniczym charakterze. Min jednak e musiao
a pi lat, zanim zdoano uczyni nast pny krok w nowym kierunku.
Wwczas wa nie mody Albert Einstein, rewolucyjny geniusz w rd
fizykw, odwa y si odej jeszcze dalej od starych teorii. Istniay dwa
zagadnienia, do ktrych rozwi zania mg on zastosowa nowe idee.
Jednym z nich byo zagadnienie tak zwanego zjawiska fotoelektrycznego -
emisji elektronw z metali pod wpywem promieniowania wietlnego.
Do wiadczenia, w szczegl no ci do wiadczenia Lenarda, wykazay, e
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
7/191
energia emitowanego elektronu nie zale y od nat enia promienio wania
wietlnego, lecz wy cznie od jego barwy, mwi c za ci lej - od jego
cz stotliwo ci. Dotychczasowa teo ria promieniowania nie moga wyja ni
tego faktu. Einstein zdoa wytumaczy zaobserwowane zjawiska,
interpretuj c w odpowiedni sposb hipotez Plancka. In terpretacja ta
gosia, e wiato skada si z kwantw energii poruszaj cych si w
przestrzeni. Zgodnie z zao eniami hipotezy kwantw energia kwantu
wietlnego powinna by rwna iloczynowi cz stotliwo ci wiata i staej
Plancka.
Drugim zagadnieniem by problem ciepa wa ciwego cia staych..
Warto ci ciepa wa ciwego obliczone na podstawie dotychczasowej teorii
byy zgodne z danymi do wiadcze tylko w zakresie wysokich temperatur; w
zakresie niskich temperatur teoria bya sprzeczna zdanymi empirii. Rwnie
i w tym przypadku Einstein zdoa wykaza, e fakty te staj si zrozumiae,
je li spr yste drgania atomw w ciaach staych zinterpre tuje si na
podstawie hipotezy kwantw. Wyniki obu tych prac Einsteina byy wielkim
krokiem naprzd, dowodziy bowiem, e kwant dziaania - jak nazywaj
fizycy sta Plancka - wyst puje w r nych zjawi skach, rwnie i takich,
ktre bezpo rednio nie maj nic wsplnego z promieniowaniem cieplnym.
wiadczyy one jednocze nie o tym, e nowa hipoteza ma charakter g boko
rewolucyjny: pierwszy z nich prowadzi do opisu zjawisk wietlnych w sposb
cakowicie odmienny od tradycyjnego opisu opartego na teorii falowej. wia -
to mo na byo obecnie traktowa b d jako fale ele ktromagnetyczne -
zgodnie z teori Maxwella - b d jako szybko poruszaj ce si w przestrzeni
kwanty wietlne, czyli porcje energii. Ale czy obydwa te opisy mog by
jednocze nie suszne? Einstein wiedzia oczy wi cie, e dobrze znane
zjawiska dyfrakcji i interferencji wyja ni mo na jedynie na podstawie teorii
falowej; nie mg te kwestionowa istnienia absolutnej sprzecz no ci mi dzy
hipotez kwantw wietlnych a teori fa low . Nie podj on prby usuni cia
sprzeczno ci mi dzy interpretacj falow i interpretacj opart na hipotezie
kwantw. Sprzeczno t traktowa po prostu jako co , co prawdopodobnie
zostanie wytumaczone dopiero znacznie p niej.
Tymczasem do wiadczenia Becquerela, Curie i Rutherforda w pewnym
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
8/191
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
9/191
p niej Sommerfeld. Bohr wiet nie zdawa sobie spraw z tego, e owe
warunki naruszaj w pewnym stopniu wewn trzn zwarto mecha niki
newtonowskiej. Na podstawie teorii Bohra mo na obliczy cz stotliwo
promieniowania emitowanego przez najprostszy atom - atom wodoru, przy
czym wynik okazuje si cakowicie zgodny z do wiadczeniem. Uzyskane
warto ci r ni si jednak od cz sto ci orbi talnych oraz ich harmonicznych
dla elektronw obracaj cych si wok j dra i fakt ten by dodatkowym wia -
dectwem tego, e teoria zawieraa cay szereg sprzecz no ci. Zawieraa ona
jednak rwnie istotn cz praw dy. Podawaa jako ciowe wytumaczenie
chemicznych wasno ci atomw oraz wasno ci widm liniowych. Do -
wiadczenia Francka i Hertza oraz Sterna i Gerlacha potwierdziy istnienie
dyskretnych stanw stacjonarnych.
Teoria Bohra daa pocz tek nowemu kierunkowi ba da . Wielk ilo
empirycznych danych z dziedziny spektroskopii, nagromadzonych w ci gu
ubiegych dziesicioleci, mo na byo obecnie wyzyska do badania dziwnych
praw kwantowych, ktrym podlegaj ruchy elek tronw w atomie. Do tego
samego celu mo na byo wy zyska rwnie dane rozmaitych do wiadcze
chemicznych. Maj c do czynienia z tego rodzaju problemami, fizycy nauczyli
si prawidowo formuowa swe proble my; wa ciwe za postawienie
zagadnienia cz sto ozna cza przebycie wi kszej cz ci drogi, ktra nas dzieli
od jego rozwi zania.
Jakie to byy problemy? W gruncie rzeczy wszystkie one byy
zwi zane z zaskakuj cymi sprzeczno ciami mi dzy wynikami r nych
do wiadcze . Jak e to jest mo liwe, by to samo promieniowanie, ktre ma
charakter falowy, o czym niezbicie wiadcz zjawiska inter ferencji,
wywoywao rwnie zjawisko fotoelektryczne, a wi c skadao si z cz stek?
Jak e to jest mo liwe, by cz sto obrotw elektronw wok j dra nie
zgadzaa si z cz stotliwo ci emitowanego promieniowania? Czy wiadczy
to o tym, e elektrony nie kr po orbitach? Je eli za koncepcja orbit
elektronowych jest niesuszna, to co si dzieje z elektronem wewn trz
atomu? Ruch elektronw mo na obserwowa w komorze Wilsona: cza sami
elektrony ulegaj wybiciu z atomw. Dlaczego wi c nie miayby one
porusza si rwnie wewn trz atomw? Co prawda, mo na sobie
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
10/191
wyobrazi, e gdy atom znajduje si w stanie normalnym, czyli w stanie,
ktremu odpowiada najni sza energia, to elektrony mo g pozostawa w
stanie spoczynku. Istniej jednak e inne stany energetyczne atomw, w
ktrych powoki elektronowe maj momenty p du. W przypadku tego
rodzaju stanw elektrony na pewno nie mog pozosta wa w spoczynku.
Podobne przykady mo na mno y. Przekonywano si ustawicznie, e prby
opisania zjawisk mikro wiata w terminach fizyki klasycznej pro wadz do
sprzeczno ci.
W pierwszej poowie lat dwudziestych fizycy stopniowo przyzwyczaili
si do tych sprzeczno ci. Zorientowali si ju z grubsza, gdzie i kiedy nale y
si ich spodziewa, i nauczyli si przezwyci a trudno ci z nimi zwi zane.
Wiedzieli ju , jak nale y prawidowo opisywa zjawiska atomowe, z ktrymi
mieli do czynienia w poszczeglnych eksperymentach. Nie wystarczao to
wprawdzie do stworzenia spjnego, oglnego opisu przebiegu procesw
kwantowych, niemniej jednak wpywao na zmian sposobu my lenia
fizykw; stopniowo wnikali oni w ducha nowej teorii. Tote ju przed
uzyskaniem spjnego sformuowania teorii kwantw umiano mniej lub
bardziej dokadnie przewidywa wyniki poszczeglnych do wiadcze .
Cz sto dyskutowano nad tak zwanymi eksperymenta mi my lowymi.
Ich celem jest udzielanie odpowiedzi na pewne nader istotne pytania -
niezale nie od tego, czy aktualnie potrafi si przeprowadzi rzeczywiste do -
wiadczenia odpowiadaj ce tym eksperymentom my lo wym. Jest bez
w tpienia rzecz wa n , by do wiadcze nia te zasadniczo mo na byo
zrealizowa; ich technika mo e by jednak wielce skomplikowana.
Eksperymenty my lowe okazay si niezwykle pomocne w wyja nieniu
niektrych zagadnie . W przypadkach, gdy fizycy nie byli zgodni co do
wynikw tych lub innych eksperymentw tego rodzaju, cz sto udawao si
obmy le inne, po dobne, lecz prostsze, ktre faktycznie mo na byo prze -
prowadzi i ktre w istotny sposb przyczyniay si do wyja nienia szeregu
problemw zwi zanych z teori kwantw.
Najdziwniejszym zjawiskiem byo to, e w proces wyja niania nie
usuwa paradoksw teorii kwantw. Wr cz przeciwnie, staway si one coraz
wyra niejsze i coraz bardziej zdumiewaj ce. Znane jest na przykad
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
11/191
do wiadczenie Comptona, polegaj ce na rozpraszaniu promieni Roentgena.
Z wcze niejszych do wiadcze nad interferencj wiata rozproszonego
jasno wynikao, e mechanizm tego zjawiska jest nast puj cy: padaj ce fale
elektromagnetyczne powoduj drgania elektronu, kt rych cz stotliwo jest
rwna cz stotliwo ci padaj cego promieniowania; drgaj cy elektron emituje
fal kulist o tej samej cz stotliwo ci i w ten sposb powstaje wia to
rozproszone. Jednak e w roku 1923 Compton stwier dzi, e cz stotliwo
rozproszonych promieni rentgenowskich r ni si od cz stotliwo ci promieni
padajcych. Mo na to wytumaczy zakadaj c, e rozproszenie zachodzi
wskutek zderzenia kwantu wietlnego z elek tronem. W wyniku zderzenia
zmienia si energia kwan tu wietlnego, skoro za energia ta jest rwna
iloczynowi cz stotliwo ci i staej Plancka, to musi ulec zmianie rwnie
cz stotliwo . Ale gdzie si podziaa w tej in terpretacji fala wiata? Dwa
do wiadczenia - to do wiadczenie, podczas ktrego zachodzi interferencja,
oraz to, w ktrym ma si do czynienia z rozproszeniem i zmian
cz stotliwo ci wiata - wymagay tak r nych, tak sprzecznych interpretacji,
e stworzenie ja kiejkolwiek interpretacji kompromisowej wydawao si
rzecz niemo liw .
W tym okresie wielu fizykw byo ju przekonanych, e te oczywiste
sprzeczno ci s zwi zane z wewn trz n natur fizyki atomowej. Z tego
wa nie wzgl du, w roku 1924 we Francji, de Broglie podj prb roz -
szerzenia koncepcji dualizmu falowo-korpuskularnego - obj cia ni rwnie
elementarnych cz stek ma terii, przede wszystkim elektronw. Wykaza on,
e po ruszaj cemu si elektronowi powinna odpowiada pew nego rodzaju
fala materii, zupenie tak samo jak poruszaj cemu si kwantowi wietlnemu
odpowiada fala wietlna. W tym czasie nie byo jeszcze jasne, jaki sens w
tym przypadku ma termin odpowiada". De Broglie zaproponowa, aby
warunki kwantowe wyst puj ce w teorii Bohra wytumaczy za pomoc
koncepcji fal materii. Fala poruszaj ca si wok j dra mo e by ze-
wzgl dw geometrycznych jedynie fal stacjonarn , dugo za orbity musi
by cakowit wielokrotno ci dugo ci fali. W ten sposb de Broglie
powi za warun ki kwantowe, ktre w mechanice elektronu byy obcym
elementem - z dualizmem falowo-korpuskularnym. Trzeba byo uzna, e
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
12/191
wyst puj ca w teorii Bohra nie zgodno mi dzy obliczon cz stotliwo ci
obiegu elektronw a cz stotliwo ci emitowanego promieniowania wiadczy
o ograniczeniu stosowalno ci poj cia orbity elektronowej. Poj cie to od
samego pocz tku budzio pewne w tpliwo ci. Niemniej jednak na wy szych
orbitach, a wi c w du ych odlego ciach od j dra, elektrony powinny si
porusza w taki sam sposb, jak w komorze Wilsona. W tym przypadku
mo na wi c mwi o orbi tach elektronowych. Wielce pomy lna
okoliczno ci by tu fakt, e dla wy szych orbit cz stotliwo ci emitowa nego
promieniowania maj warto ci zbli one do cz sto ci orbitalnej i jej wy szych
harmonicznych. Ju w swych pierwszych publikacjach Bohr wskazywa na to,
e nat enia linii widma zbli aj si do nat e pro mieniowania
odpowiadaj cych poszczeglnym harmo nicznym. Ta zasada korespondencji
okazaa si wielce u yteczna przy przybli onym obliczaniu nat e linii
widma. Zdawao to si wiadczy o tym, e teoria Bohra daje jako ciowy,
nie za ilo ciowy opis tego, co si dzie je wewn trz atomu, i e warunki
kwantowe wyra aj w sposb jako ciowy pewne nowe cechy zachowania si
materii i zwi zane s z dualizmem falowo-korpuskular nym.
cise, matematyczne sformuowanie teorii kwantw powstao w
wyniku rozwoju dwch r nych kierunkw bada . Punktem wyj cia
pierwszego kierunku bya zasada korespondencji Bohra. Tutaj nale ao w
zasadzie zrezygnowa z poj cia orbity elektronowej i stosowa je co
najwy ej w granicznych przypadkach wielkich liczb kwantowych, czyli -
innymi sowy - wielkich orbit. W tych bowiem przypadkach cz stotliwo i
nat enie emitowanego promieniowania pozwalaj stwo rzy obraz orbity
elektronowej; reprezentuje j to, co matematycy nazywaj rozwini ciem
Fouriera. Wynikao st d, e prawa mechaniczne nale y zapisywa w postaci
rwna , ktrych zmiennymi nie s poo enia i pr dko ci elektronw, lecz
cz stotliwo ci i amplitudy skadowych harmonicznych ich rozwini cia
fourierowskiego. Mo na byo mie nadzieje, e bior c takie rwnania za
punkt wyj cia i zmieniaj c je tylko nieznacznie, uzyska si stosunki tych
wielko ci, ktre odpowiadaj cz stotli wo ci i nat eniu emitowanego
promieniowania, nawet w przypadku maych orbit i podstawowych stanw
atomw. Obecnie plan ten mg ju by zrealizowany. La tem 1925 roku
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
13/191
powsta aparat matematyczny tak zwanej mechaniki macierzowej albo -
bardziej oglnie - mechaniki kwantowej. Rwnania ruchu mechaniki Newto-
na zast piono podobnymi rwnaniami rachunku macie rzy. Zaskakuj ce byo
to, e wiele wnioskw wysnu tych z mechaniki newtonowskiej, takich na
przykad, jak prawo zachowania energii itd., mo na byo wypro wadzi
rwnie z nowego schematu. P niejsze badania Borna, Jordana i Diraca
wykazay, e macierze przed stawiaj ce poo enia i p dy elektronw s nie
przemienne. Ten ostatni fakt dobitnie wiadczy o istnieniu za sadniczej
r nicy mi dzy mechanik klasyczn i kwan tow .
Drugi kierunek bada by zwi zany z koncepcj fali materii
sformuowan przez de Broglie'a. Schrodinger usiowa znale rwnanie
falowe dla fal de Broglie'a otaczaj cych j dro. Na pocz tku 1926 roku udao
mu si wyprowadzi warto ci energii dla stacjonarnych stanw atomu
wodoru jako warto ci wasne" rwnania falo wego oraz poda oglne
zasady przeksztacania danego ukadu klasycznych rwna ruchu w
odpowiednie rwnanie falowe zwi zane z poj ciem przestrzeni wielowy -
miarowej. P niej zdoa on wykaza, e aparat for malny mechaniki falowej
jest matematycznie rwnowa ny opracowanemu wcze niej aparatowi
mechaniki kwantowej.
W ten sposb uzyskano wreszcie spjny aparat matematyczny. Mo na
byo do niego doj w dwojaki sposb: b d wychodz c z relacji mi dzy
macierzami, b d te z rwnania falowego. Za jego pomoc mo na byo
matematycznie wyprowadzi poprawne warto ci energii ato mu wodoru; po
niespena roku okazao si , e to samo mo na zrobi w przypadku atomu
helu oraz - co byo bardziej skomplikowane - atomw ci szych. Ale w ja kim
sensie nowy formalizm matematyczny opisywa atom? Paradoksy dualizmu
falowo-korpuskularnego nie zostay rozwi zane; byy one gdzie ukryte w
schemacie matematycznym.
Pierwszy krok w kierunku rzeczywistego zrozumienia teorii kwantw
uczynili Bohr, Kramers i Slater w roku 1924. Uczeni ci podj li niezwykle
interesuj c prb , usiowali mianowicie rozwi za sprzeczno mi dzy kon -
cepcj korpuskularn i falow za pomoc poj cia fali prawdopodobie stwa.
Fale elektromagnetyczne potraktowali nie jako fale rzeczywiste", lecz jako
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
14/191
fale prawdopodobie stwa; nat enie takiej fali w ka dym punkcie miao
okre la prawdopodobie stwo pochoni cia lub emisji kwantu wietlnego
przez atom w tym wa nie punkcie. Z koncepcji tej wynikao, e prawa
zachowania energii i p du nie musz si spenia w ka dym zdarzeniu, e
s to jedynie prawa statystyczne, ktre pozostaj w mocy tylko jako
pewne ,, rednie statystycz ne". Wniosek ten by jednak e niesuszny, a
zwi zki mi dzy falowym i korpuskularnym aspektem promie niowania
okazay si p niej jeszcze bardziej skomp likowane.
Mimo to w publikacji Bohra, Kramersa i Slatera ujawni si pewien
istotny rys wa ciwej interpretacji teorii kwantw. Poj cie fali
prawdopodobie stwa byo czym zgoa nowym w fizyce teoretycznej.
Prawdopodobiestwo w matematyce albo w mechanice statystycznej wy-
ra a stopie zaawansowania naszej wiedzy o rzeczywi stej sytuacji. Nie
znamy dostatecznie dokadnie ruchu r ki rzucaj cej kostk , ruchu, od
ktrego zale y wynik rzutu, i dlatego mwimy, e prawdopodobie stwo
jakiego okre lonego wyniku jest rwne jednej szstej. Na tomiast poj cie
fali prawdopodobie stwa Bohra, Kra mersa i Slatera wyra ao co wi cej -
wyra ao ten dencj do czego . Bya to ilo ciowa wersja starego
arystotelesowskiego poj cia potencji". Wprowadzenie poj cia fali
prawdopodobie stwa oznaczao uznanie istnienia czego po redniego
mi dzy ide zdarzenia a rzeczywistym zdarzeniem - pewnej osobliwej real -
no ci fizycznej, zawartej mi dzy mo liwo ci a rzeczy wisto ci .
P niej, kiedy aparat matematyczny teorii kwantw zosta ju
stworzony, Born powrci do koncepcji fal prawdopodobie stwa. Poda on
wwczas cis defini cj pewnej wielko ci, ktra wyst puje w aparacie ma -
tematycznym tej teorii i mo e by zinterpretowana jako fala
prawdopodobie stwa. Nie jest to jednak fala trj wymiarowa, jak np. w
o rodku spr ystym lub fala radiowa, lecz fala w wielowymiarowej
przestrzeni kon-figuracyjnej, a wi c abstrakcyjna wielko matema tyczna.
Ale nawet jeszcze wtedy, latem 1926 roku, bynajmniej nie zawsze
byo rzecz jasn , jak nale y si po sugiwa aparatem matematycznym, aby
opisa dan sytuacj do wiadczaln . Wprawdzie umiano ju opisy wa stany
stacjonarne atomw, ale nie wiedziano, w jaki sposb uj matematycznie o
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
15/191
wiele prostsze zjawiska, takie na przykad, jak ruch elektronu w komorze
Wilsona.
Latem tego roku Schrodinger wykaza, e formalizm mechaniki
kwantowej jest matematycznie rwnowa ny formalizmowi mechaniki
falowej, po czym przez pewien czas prbowa zrezygnowa z koncepcji
kwantw i przeskokw kwantowych" oraz zast pi elektrony w atomie
trjwymiarowymi falami materii. Skania go do tego poprzednio uzyskany
przez niego wynik, ktry zdawa si wskazywa, i zamiast mwi o
poziomach energetycznych atomu wodoru nale y mwi po pro stu o
cz stotliwo ciach wasnych stacjonarnych fal ma terii. W zwi zku z tym
Schrodinger s dzi, e b dem jest uwa a, e to, co nazywano poziomami
energetycznymi atomu wodoru, dotyczy energii. Jednak e w trak cie
dyskusji, ktre toczyy si jesieni 1926 roku w Ko penhadze mi dzy Bohrem,
Schrodingerem i kopenhask grup fizykw, rycho si okazao, e taka
interpretacja nie wystarcza nawet do wyja nienia wzoru Plancka na
promieniowanie cieplne.
Po zako czeniu tych dyskusji przez kilka miesi cy intensywnie badano
w Kopenhadze wszystkie problemy zwi zane z interpretacj mechaniki
kwantowej; badania te doprowadziy do cakowitego i - jak wielu fizykw
s dzi - zadowalaj cego wyja nienia sytuacji. Nie byo to jednak rozwi zanie,
ktre byo atwo przyj . Przypominam sobie wielogodzinne, przeci gaj ce
si do p nej nocy dyskusje z Bohrem, ktre doprowadzay nas niemal do
rozpaczy. Ilekro po zako czonej dysku sji samotnie spacerowaem w
pobliskim parku, niezmiennie zadawaem sobie pytanie: czy przyroda mo e
by rzeczywi cie a tak absurdalna, jak si to nam wydaje, gdy rozwa amy
wyniki do wiadczalnych bada zjawisk atomowych?
Ostateczne rozwi zanie uzyskano w dwojaki sposb. Jeden z nich
polega na odwrceniu zagadnienia.Zamiastpyta: Jak opisa dan sytuacj
do wiadczaln , posuguj c si znanym schematem matematycznym? -
postawiono pytanie: Czy prawd jest, e w przyrodzie mog si zdarza
tylko takie sytuacje do wiadczalne, ktre mo na opisa matematycznie?"
Zao enie, e tak jest rzeczywi cie, prowadzi do tezy o ograniczonej sto -
sowalno ci pewnych poj , ktre od czasw Newtona byy podstaw fizyki
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
16/191
klasycznej. Mo na mwi o poo eniu i o pr dko ci elektronu oraz - tak jak w
mechanice klasycznej - obserwowa je i mierzy. Ale jednoczesne, dowolnie
dokadne okre lenie obydwu jest nie mo liwe. Iloczyn niedokadno ci tych
dwch pomiarw okazuje si nie mniejszy ni staa Plancka podzielona przez
mas cz stki. Podobne zale no ci mo na wypro wadzi rwnie dla innych
sytuacji do wiadczalnych. Nazywa si je zazwyczaj relacjami
nieoznaczono ci b d stosuje si termin ,,zasada nieokre lono ci". Przeko -
nano si , e stare poj cia ,,pasuj " do przyrody jedynie w przybli eniu.
Drugi sposb doj cia do rozwi zania by zwi zany z koncepcj
komplementarno ci wysuni ta przez Bchra. Schrodinger przedstawi atom
jako ukad skadaj cy si nie z j dra i z elektronw, lecz z j dra i z fal
materii. Nie ulegao w tpliwo ci, e idea fal materii rwnie za wiera ziarno
prawdy. Bohr traktowa dwa opisy - falowy i korpuskularny - jako
komplementarne, uzupeniaj ce si opisy tej samej rzeczywisto ci; uzna on.
e ka dy z nich mo e by tylko cz ciowo prawdziwy. Trzeba przyj , e
istniej granice stosowalno ci zarw no poj cia fali, jak i poj cia cz stki, w
przeciwnym bowiem przypadku nie mo na unikn sprzeczno ci. Je li si
uwzgl dni te ograniczenia, ktre wynikaj z relacji nieoznaczono ci -
sprzeczno ci znikn .
W ten sposb wiosn 1927 roku uzyskano spjn in terpretacj teorii
kwantw; nazywa si j cz sto inter pretacj kopenhask . Zostaa ona
poddana ogniowej prbie na kongresie Solvayowskim, ktry odby si w
Brukseli jesieni 1927 roku. Do wiadczenia, ktre prowadziy do najbardziej
kopotliwych paradoksw, raz jeszcze wszechstronnie rozpatrzono, nie
pomijaj c adnych szczegw; w dyskusji szczeglnie wielk rol odegra
Einstein. Wynajdywano nowe eksperymenty my lowe, aby wykry w tej
koncepcji jak wewn trzn sprzeczno . Okazaa si ona jednak spjna i
wszystko przemawiao za tym, e jest rwnie zgodna z do wiad czeniem.
Interpretacj kopenhask szczegowo omwimy w rozdziale
nast pnym. Nale y podkre li, e od chwili, gdy po raz pierwszy
sformuowano hipotez o istnieniu kwantw energii, upyn o ponad wier
stulecia, zanim rzeczywi cie zrozumiano prawa teorii kwantw. wiadczyo
to o tym, e podstawowe poj cia dotycz ce rzeczywisto ci musiay ulec
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
17/191
wielkim zmianom, aby zdoano zrozumie nowa sytuacj .
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
18/191
III. KOPENHASKA INTERPRETACJA TEORII KWANTW
Punktem wyj cia interpretacji kopenhaskiej jest pa radoks. Ka de
do wiadczenie fizyczne, niezale nie od tego, czy dotyczy zjawisk ycia
codziennego, czy te mikro wiata, mo e by opisane wy cznie w terminach
fizyki klasycznej. J zyk poj klasycznych jest j zy kiem, ktrym posugujemy
si , gdy opisujemy do wiad czenia oraz ich wyniki. Poj tych nie umiemy i
nie mo emy zast pi innymi. Jednocze nie jednak relacje nieoznaczono ci
ograniczaj zakres stosowalno ci tych poj . O ograniczeniu stosowalno ci
poj klasycznych musimy pami ta, gdy si nimi posugujemy; nie potra -
fimy jednak udoskonali tych poj .
Lepiej zrozumie ten paradoks mo na dzi ki po rwnaniu dwch
rodzajw interpretacji do wiadcze : interpretacji opartej na mechanice
klasycznej oraz interpretacji opartej na mechanice kwantowej. W mechanice
newtonowskiej punktem wyj cia mog by na przykad pomiary poo enia i
p du planet, ktrych ruch zamierzamy zbada. Wyniki obserwacji przekada
si na j zyk matematyki, podaj c liczbowe warto ci wsp rz dnych i p du
planet. Rwnania ruchu umo liwiaj obliczenie na podstawie warto ci
wsprz dnych i p dw dla danej chwili - ich warto ci oraz warto ci in nych
wielko ci charakteryzuj cych ukad w chwili p niejszej. W ten wa nie
sposb astronom przewiduje przyszy stan ukadu; mo e on na przykad
poda dokadny czas przyszego zamienia Ksi yca.
W mechanice kwantowej post puje si nieco inaczej. Przypu my, e
interesuje nas ruch elektronu w komorze Wilsona. Na podstawie pewnych
obserwacji mo e my okre li poo enie i pr dko elektronu dla danej chwili.
Okre lenie to jednak nie b dzie dokadne. Za wiera musi przynajmniej tak
niedokadno , jaka wy nika z relacji nieoznaczono ci; przypuszczalnie
okre le nie to b dzie obarczone dodatkowymi b dami zwi za nymi ze
skomplikowanym charakterem do wiadczenia. Pierwsza z tych
niedokadno ci pozwala przeo y wy niki obserwacji na matematyczny j zyk
teorii kwantw. Podaje si pewn funkcj prawdopodobie stwa, ktra
opisuje sytuacj do wiadczaln w chwili pomiaru i uwzgl dnia rwnie jego
mo liwe b dy.
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
19/191
Ta funkcja prawdopodobie stwa stanowi jak gdyby po czenie dwch
elementw, opisuje bowiem pewien fakt, a zarazem wyra a stan naszej
wiedzy o tym fakcie. Opisuje ona pewien fakt, albowiem przypisuje prawdo-
podobie stwo rwne jedno ci (co oznacza absolutn pew no ) sytuacji w
chwili pocz tkowej; sytuacja ta polega na tym, e elektron porusza si z
zaobserwowan " pr dko ci w zaobserwowanym" miejscu. Sowo za -
obserwowany" znaczy tu tyle, co zaobserwowany z dokadno ci rz du
b du do wiadczenia". Funkcja ta wy ra a te stan naszej wiedzy, jako e
inny obserwator mgby ewentualnie dokadniej pozna poo enie elek tronu.
B d do wiadczenia - przynajmniej w pewnym zakresie - nie wynika z
wasno ci samego elektronu, lecz z niedokadno ci, z nie ciso ci naszej
wiedzy o nim; t niedokadno wyra a funkcja prawdopodo bie stwa.
W fizyce klasycznej rwnie uwzgl dnia si b dy do wiadczalne,
ilekro prowadzi si dokadne badania. Uzyskuje si wwczas rozkad
statystyczny pocz tko wych warto ci wsprz dnych i pr dko ci, a wi c co
bardzo podobnego do funkcji prawdopodobie stwa, kt ra wyst puje w teorii
kwantw. Nie mamy tu jednak do czynienia z t nieuchronn
niedokadno ci , ktr wskazuje relacja nieoznaczono ci.
Kiedy na podstawie obserwacji ustalimy ju warto ci funkcji
prawdopodobie stwa dla chwili pocz tkowej, wwczas, korzystaj c ze
znajomo ci praw teorii kwan tw, mo emy obliczy jej warto ci dla dowolnej
pniejszej chwili. Dzi ki temu mo na okre li prawdopo dobie stwo tego, e
w wyniku pomiaru uzyskamy okre lon warto mierzonej wielko ci
fizycznej. Mo emy na przykad obliczy prawdopodobie stwo tego, e elek -
tron w pewnej chwili znajdzie si w pewnym okre lo nym miejscu komory
Wilsona. Nale y jednak e podkre li, e funkcja prawdopodobie stwa nie
opisuje przebiegu zdarze w czasie. Charakteryzuje ona tendencj do
realizacji zdarze i nasz wiedz o zdarzeniach. Funkcj
prawdopodobie stwa mo na powi za z rzeczy wisto ci jedynie wwczas,
gdy zostanie speniony pewien istotny warunek, a mianowicie, gdy b dzie
przeprowadzony nowy pomiar okre lonej wielko ci charak teryzuj cej ukad.
Tylko wwczas funkcja prawdopodobie stwa umo liwi obliczenie
prawdopodobnego wyniku nowego pomiaru. Wynik pomiaru zawsze jest wy-
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
20/191
ra ony w j zyku fizyki klasycznej.
Tote istniej trzy etapy teoretycznej interpretacji do wiadczenia: 1)
opisanie sytuacji pocz tkowej za po moc funkcji prawdopodobie stwa; 2)
obliczenie zmian tej funkcji w czasie; 3) dokonanie nowego pomiaru, ktrego
wynik mo e by obliczony na podstawie funkcji prawdopodobie stwa. Na
pierwszym etapie koniecznym warunkiem jest spenianie si relacji
nieoznaczono ci.
Drugiego etapu nie mo na opisa za pomoc poj kla sycznych; w
zwi zku z tym nie mo na powiedzie, co si dzieje z ukadem mi dzy
pierwsz obserwacj a p niejszym pomiarem. Dopiero na trzecim etapie
powracamy od tego, co mo liwe", do tego, co rzeczy wiste".
Rozpatrzmy obecnie dokadniej te trzy etapy, odwouj c si do
prostego eksperymentu my lowego. Powie dzieli my, e atom skada si z
j dra oraz z obracaj cych si wok niego elektronw i e poj cie orbity
elektronowej budzi w tpliwo ci. Mgby kto powiedzie, e przynajmniej w
zasadzie powinno by mo liwe obser wowanie elektronu poruszaj cego si
po orbicie. Gdyby my po prostu obserwowali atom w mikroskopie o bardzo
wielkiej zdolno ci rozdzielczej, to ujrzeliby my wwczas elektron kr cy po
swej orbicie. Takiej zdolno ci rozdzielczej na pewno nie mo e posiada
zwyky mikroskop, poniewa niedokadno pomiaru poo enia nigdy nie
mo e by mniejsza od dugo ci fali wietlnej. Tak zdolno rozdzielcz
mgby jednak posiada mikroskop, w ktrym wyzyskano by promienie
[gamma], bowiem dugo ich fal jest mniejsza od rednicy atomw. Mi -
kroskopu takiego wprawdzie nie skonstruowano, nie przeszkadza to nam
jednak rozwa y pewien ekspery ment my lowy.
Czy mo na - po pierwsze - przedstawi wyniki ob serwacji za pomoc
funkcji prawdopodobie stwa? Po wiedzieli my poprzednio, e jest to mo liwe
tylko pod warunkiem, e speniona b dzie relacja nieoznaczono ci.
Poo enie elektronu mo na okre li z dokadno ci rz du dugo ci fal
promieni [gamma]. Za my, e przed obser wacj elektron mg nawet
znajdowa si w spoc zynku. W trakcie pomiaru przynajmniej jeden kwant promieni
[gamma] musiaby zderzy si z elektronem, zmieni kieru nek ruchu i
przej przez mikroskop. Tote elektron musiaby zosta uderzony przez
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
21/191
kwant, co spowodowaoby zmian jego p du i pr dko ci. Mo na wykaza, e
nieoznaczono tej zmiany jest taka, jakiej wymaga relacja nieoznaczono ci.
A wi c na pierwszym etapie nie napo tkaliby my adnych trudno ci.
Jednocze nie mo na atwo dowie , e obserwacja or bity elektronu
jest niemo liwa. Na drugim etapie prze konujemy si , e paczka fal nie
porusza si wok j dra, lecz oddala si od atomu, poniewa ju pierwszy
kwant powoduje wybicie elektronu z atomu. Je li du go fal promieni
[gamma] jest znacznie mniejsza od rozmiarw atomu, to p d kwantu
wietlnego jest bez porwnania wi kszy od pocz tkowego p du elektronu.
Tote ener gia pierwszego kwantu wietlnego byaby cakowicie
wystarczaj ca do wybicia elektronu, z atomu. Z tego wynika, e obserwowa
mo na wy cznie jeden punkt jego toru. Dlatego wa nie mwimy, e orbita
w zwykym sensie tego sowa - nie istnieje. W trzecim stadium kolejna
obserwacja wyka e, e elektron po wybi ciu z atomu oddala si od niego.
Mwi c oglnie: nie je ste my w stanie opisa tego, co si dzieje mi dzy
dwiema nast puj cymi po sobie obserwacjami. Mamy oczy wi cie ochot
powiedzie, e w interwale czasowym. mi dzy dwiema obserwacjami
elektron musia si jed nak gdzie znajdowa i e musia zatem opisa jak
trajektori lub orbit , nawet je li nie mo na ustali, jaka to bya trajektoria.
Taki argument miaby sens w fizyce klasycznej. Natomiast w teorii kwantw
byby on - jak przekonamy si p niej - niczym nie uspra wiedliwionym
nadu yciem j zyka. Obecnie nie rozstrzy gamy kwestii, czy mamy tu do
czynienia z zagadnieniem gnozeologicznym, czy te ontologicznym, to zna -
czy z twierdzeniem o sposobie, w jaki mo na mwi o mikrozjawiskach, czy
te z twierdzeniem o nich sa mych. W ka dym razie musimy zachowa
daleko id c ostro no , gdy formuujemy twierdzenia dotycz ce za -
chowania si cz stek elementarnych.
W gruncie rzeczy w ogle nie musimy mwi o cz st kach. Gdy opisujemy
do wiadczenia, cz sto o wiele wy godniej jest mwi o falach materii - na
przykad o stacjonarnych falach materii wok j dra atomu. Je li nie
we miemy pod uwag ogranicze wynikaj cych z re lacji nieoznaczono ci, to
taki opis b dzie jawnie sprzecz ny z innym opisem; dzi ki owym
ograniczeniom unikamy sprzeczno ci. Stosowanie poj cia fala materii" jest
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
22/191
dogodne np. wwczas, gdy rozpatruje si emisj pro mieniowania z atomu.
Nat enie i cz stotliwo tego promieniowania informuj nas o rozkadzie
oscylujcego adunku w atomie; w tym przypadku obraz falowy jest bli szy
prawdy ni korpuskularny. Z tego wa nie powodu Bohr radzi stosowa
obydwa sposoby opisu, ktre nazwa komplementarnymi, uzupeniaj cymi
si wzajemnie. Opisy te oczywi cie wykluczaj si na wzajem, albowiem ta
sama rzecz nie mo e by jedno cze nie korpusku (czyli substancj
skupion w bardzo maym obszarze przestrzeni) i fal (innymi sowy - po lem
szeroko rozpo cieraj cym si w przestrzeni). Rw nocze nie jednak opisy te
uzupeniaj si wzajemnie. Korzystaj c z obu opisw, przechodz c od
jednego do drugiego i vice versa, uzyskujemy wreszcie wa ciwe wyobra enie o
dziwnego rodzaju rzeczywisto ci, z ktr mamy do czynienia w
do wiadczalnym badaniu zjawisk mikro wiata. Interpretuj c teori kwantw,
Bohr wielokrotnie stosuje termin komplementarno ". Wiedza o poo eniu
cz stki jest komplementarna w stosunku do wiedzy o jej pr dko ci (lub
p dzie). Im wi ksza jest do kadno pomiaru jednej z tych wielko ci, tym
mniej dokadnie znamy drug . Musimy jednak zna obie, je li mamy
okre li zachowanie si ukadu. Czaso-przestrzenny opis zdarze
zachodz cych w wiecie atomu jest komplementarny w stosunku do opisu
deterministycznego. Funkcja prawdopodobie stwa zmienia si zgodnie z
rwnaniem ruchu, tak jak wsprz dne w me chanice Newtona. Zmienno
tej funkcji w czasie jest cakowicie okre lona przez rwnanie mechaniki
kwantowej; funkcja ta nie umo liwia jednak podania czaso-przestrzennego
opisu ukadu. Z drugiej strony - akt obserwacji wymaga opisu czaso-
przestrzennego, a jednocze nie narusza ci go funkcji
prawdopodobie stwa, poniewa zmienia nasz wiedz o ukadzie. Oglnie
rzecz bior c, dualizm polegaj cy na istnieniu dwu r nych opisw tej samej
rzeczywisto ci nie przeszkadza nam, poniewa analizuj c matematyczny
aparat teorii przekonali my si , e nie zawiera ona sprzeczno ci. Dobitnym
wyrazem tego dualizmu jest gi tko aparatu matema tycznego. Wzory
matematyczne zapisuje si zazwyczaj w ten sposb, e przypominaj one
mechanik newto nowsk z jej rwnaniami ruchu, w ktrych wyst puj
wsprz dne i p dy. Proste przeksztacenie wzorw umo liwia uzyskanie
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
23/191
rwnania falowego opisuj cego trjwymiarowe fale materii. Tak wi c
mo liwo posu giwania si r nymi komplementarnymi opisami znaj duje
swj odpowiednik w mo liwo ci dokonywania roz maitych przeksztace
aparatu matematycznego. Operowanie komplementarnymi opisami nie
stwarza adnych trudno ci w posugiwaniu si kopenhask interpretacj
mechaniki kwantowej.
Zrozumienie tej interpretacji staje si jednak rzecz trudn , gdy
zadaje si synne pytanie: Jak przebiega mikroproces?"
Bya ju mowa o tym, e po miar i wyniki obserwacji mo na opisa tylko za
pomoc terminw fizyki klasycznej. Na podstawie obserwacji uzyskuje si
funkcj prawdopodobie stwa. W j zyku matematyki wyra a ona to, e
wypowiedzi o mo liwo ciach czy te tendencjach wi si jak naj ci lej z
wypowiedziami o naszej wiedzy o faktach. Dlatego te wy niku obserwacji
nie mo emy uzna za cakowicie obiek tywny i nie mo emy opisa tego, co
zachodzi pomi dzy jednym pomiarem a drugim. Zdaje si to wiadczy o
tym, e wprowadzili my do teorii element subiekty wizmu i e trzeba
powiedzie: to, co zachodzi, zale y od naszego sposobu obserwacji albo
nawet od samego faktu obserwacji. Zanim jednak przejdziemy do rozpatrzenia
zagadnienia subiektywizmu, trzeba dokadnie wytumaczy, dlaczego napotykamy
nieprzezwyci one trud no ci, gdy usiujemy opisa to, co zachodzi mi dzy
dwiema kolejnymi obserwacjami.
Rozpatrzmy w tym celu nast puj cy eksperyment my lowy: Za my,
e wiato monochromatyczne pada na czarny ekran, w ktrym s dwa mae
otwory. red nica otworw jest niewiele wi ksza od dugo ci fal wietlnych,
natomiast znacznie wi ksza od niej jest od lego mi dzy otworami. Klisza
fotograficzna umieszczona w pewnej odlego ci za ekranem rejestruje wia -
to, ktre przenikn o przez otwory. Je eli opisuj c po wy sze do wiadczenie
posugujemy si teori falow , to mwimy, e przez oba otwory przechodz
fale wietl ne padaj ce na ekran; odbywa si to w ten sposb, e z otworw
rozchodz si wtrne, interferuj ce ze sob fale kuliste; wskutek
interferencji pojawi si na wywoanej kliszy charakterystyczne jasne i
ciemne pr ki.
Poczernienie kliszy fotograficznej jest wynikiem procesu kwantowego,
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
24/191
reakcji chemicznej, ktr wywouj pojedyncze kwanty wietlne. Dlatego
powinna rwnie istnie mo liwo opisania tego do wiadczenia w termi -
nach teorii kwantw wietlnych. Gdyby mo na byo mwi o tym, co si
dzieje z pojedynczym kwantem wietlnym od chwili wypromieniowania go
ze rda do chwili pochoni cia go na kliszy, to nale aoby rozumowa w
sposb nast puj cy: Pojedynczy kwant wietl ny mo e przej tylko przez
jeden z dwu otworw w ekranie. Je li przechodzi przez pierwszy otwr, to
prawdopodobie stwo pochoni cia tego kwantu w okre lonym punkcie kliszy
fotograficznej nie mo e zale e od tego, czy drugi otwr jest zamkni ty, czy
otwarty. Rozkad prawdopodobie stw powinien by taki sam jak w
przypadku, gdy otwarty jest tylko pierwszy otwr. Je li do wiadczenie
powtrzymy wielokrotnie i rozpatrzymy oddzielnie przypadki, w ktrych
kwanty wietl ne przeszy przez pierwszy otwr, to oka e si , e po -
czernienie kliszy fotograficznej powinno odpowiada temu rozkadowi
prawdopodobie stw. Je li rozpatrzymy nast pnie te przypadki, w ktrych
kwanty wietlne przeszy przez drugi otwr, to dojdziemy do wniosku, e
poczernienie kliszy wywoane przez te kwanty powinno odpowiada
rozkadowi prawdopodobie stw uzy skanemu na podstawie zao enia, e
otwarty by tylko drugi otwr. Tote poczernienie kliszy, b d ce cznym
wynikiem wszystkich tych do wiadcze , powinno by sum zaciemnie
uzyskanych w obu typach przypadkw; innymi sowy - na kliszy nie powinno
by prkw interferencyjnych. Wiemy jednak e, e tak nie jest i e w
wyniku do wiadczenia ukazuj si na niej pr ki. Dlatego twierdzenie, e
ka dy kwant wietlny musia przej b d przez pierwszy, b d przez drugi
otwr, prowadzi do sprzeczno ci i jest rzecz w tpliw , czy jest ono suszne.
Przykad ten wiadczy o tym, e funk cja prawdopodobie stwa nie pozwala
opisa tego, co zachodzi mi dzy dwiema obserwacjami. Ka da prba po -
dania takiego opisu b dzie prowadzi do sprzeczno ci; to za oznacza, e
termin zachodzi" ma sens jedynie wtedy, gdy jest zwi zany z opisem
obserwacji.
Jest to bardzo dziwny wniosek; zdaje si z niego wy nika, e obserwacja
odgrywa decyduj c rol w zdarzeniu i e rzeczywisto zmienia si w
zale no ci od tego, czy obserwujemy j , czy nie. Aby wyja ni t spraw ,
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
25/191
musimy dokadniej zbada, na czym polega proces obserwacji.
Przyst puj c do rozpatrzenia procesu obserwacji, na le y pami ta, e
w naukach przyrodniczych przedmiotem bada nie jest cay wszech wiat,
ktrego cz sta nowimy my sami. Przyrodnik bada tylko pewne fragmenty
wszech wiata. W fizyce atomowej fragment ten jest zazwyczaj obiektem
znikomo maym; jest to cz stka elementarna b d grupa takich cz stek, a
niekiedy obiekt wi kszy - co zreszt nie jest wa ne w tej chwili. Wa ne na
razie dla nas jest to, e ogromna cz wszech wiata, obejmuj ca nas
samych, nie jest tu przedmiotem bada .
Teoretyczna interpretacja do wiadczenia ma dwa sta dia pocz tkowe,
ktre ju omwili my. W pierwszym stadium zadanie polega na opisaniu
sytuacji do wiad czalnej, ewentualnie cznie z pierwszym pomiarem, i
przeo eniu tego opisu - dokonanego za pomoc ter minw fizyki klasycznej -
na j zyk funkcji prawdopo dobie stwa. Funkcja podlega prawom teorii
kwantw; na podstawie znajomo ci warunkw pocz tkowych mo na
obliczy jej zmiany w czasie, ktre maj charakter ci gy. Jest to stadium
drugie. W funkcji prawdopodobie stwa elementy subiektywne cz si z
obiektywnymi. Zawiera ona implicite pewne twierdzenia o mo liwo ciach, czy
te - powiedzmy raczej - o tenden cjach (potencjach" - wedug terminologii
arystotelesowskiej). Twierdzenia te maj charakter cakowicie
obiektywny, ich tre nie zale y od adnego obserwa tora. Oprcz tego w
funkcji tej zawarte s rwnie pew ne twierdzenia dotycz ce naszej wiedzy o
ukadzie, ktre s oczywi cie subiektywne, jako e r ni obserwato rzy mog
mie r n wiedz . W przypadkach idealnych element subiektywny funkcji
prawdopodobie stwa jest znikomy w porwnaniu ze skadnikiem
obiektywnym, tak e w praktyce mo na go pomin ; fizyk mwi ww czas o
przypadku czystym".
Przechodzimy teraz do nast pnej obserwacji, ktrej wynik powinien
by przewidziany teoretycznie. Musimy obecnie zda sobie spraw z tego,
e badany obiekt przed obserwacj , a przynajmniej w czasie obserwacji,
b dzie si styka z pozosta cz ci wiata, a mianowicie z apa ratur
do wiadczaln , z przyrz dem pomiarowym itp. To za znaczy, e rwnanie
ruchu dla funkcji prawdopodobie stwa musi obecnie uwzgl dnia rwnie
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
26/191
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
27/191
dokonuje si podczas aktu obserwacji. Je li chcemy opisa przebieg
zdarzenia w wiecie ato mw, musimy zda sobie spraw z tego, e sowo
zachodzi" mo e dotyczy tylko aktu obserwacji, nie za sytuacji mi dzy
dwiema obserwacjami. Poniewa doty czy ono fizycznego, a nie
psychicznego aktu obserwacji, przeto mo emy powiedzie, e przej cie od
tego, co mo liwe", do tego, co rzeczywiste", zachodzi w momencie
oddziaywania wzajemnego mi dzy obiektem i przyrz dem pomiarowym, a
po rednio - rwnie i pozosta reszt wiata. Przej cie to jest niezale ne od
aktu rejestracji wyniku pomiaru, aktu dokonanego przez umys obserwatora.
Natomiast nieci ga zmiana funkcji pra wdopodobie stwa zachodzi wskutek
tego aktu rejestracji; w chwili rejestracji nasza wiedza ulega nagej zmianie,
czego odzwierciedleniem jest nieci ga zmiana funk cji prawdopodobie stwa.
W jakiej wi c mierze obiektywny jest uzyskany przez nas opis wiata,
w szczeglno ci - opis wiata atomw? Fizyka klasyczna opieraa si na
przekonaniu (mo e na le aoby powiedzie - na iluzji?), e potrafimy opisa
wiat, a przynajmniej pewne jego fragmenty, nic przy tym nie mwi c o nas
samych. Cz sto jest to mo liwe. Wiemy, e Londyn istnieje, niezale nie od
tego, czy go widzimy, czy nie. Mo na powiedzie, e fizyka klasycz na jest
pewn idealizacj teoretyczn , w ktrej ramach mo na mwi o
poszczeglnych fragmentach wiata bez powoywania si na nas samych. Jej
sukcesy doprowadziy do powstania powszechnego ideau obiektywnego
opisu wiata. Obiektywno staa si podstawowym kry terium warto ci
wszystkich wynikw bada naukowych. Czy kopenhaska interpretacja
mechaniki kwantowej jest zgodna z tym ideaem? Mo na chyba powiedzie,
e teo ria kwantw jest zgodna z tym ideaem w tej mierze, w jakiej jest to
mo liwe. Z ca pewno ci nie jest jej wa ciwy subiektywizm sensu stricto,
poniewa nie trak tuje tego, co fizyk my li, jako cz ci mikroprocesu. Ale jej
punktem wyj cia jest po pierwsze podzia na obiekt" i reszt wiata", po
wtre za fakt, e opisuj c t re szt wiata", posugujemy si poj ciami
klasycznymi. Podzia ten jest w pewnej mierze arbitralny i z historycznego
punktu widzenia stanowi bezpo redni kon sekwencj naszej metody
naukowej; korzystanie z poj klasycznych jest koniec ko cw zwi zane z
oglnymi cechami ludzkiego sposobu my lenia. Powouj c si na w sposb
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
28/191
my lenia, powoali my si na co , co jest wa ciwe nam samym; z tego
wzgl du opisw przez nas for muowanych nie mo na uzna za opisy w peni
obiektywne.
Na pocz tku tego rozdziau powiedzieli my, e punktem wyj cia
kopenhaskiej interpretacji mechaniki kwantowej jest paradoks. Zakada ona
mianowicie, e musi my opisywa do wiadczenia posuguj c si j zykiem fi -
zyki klasycznej, chocia wiemy, e poj cia klasyczne nie s cakowicie
adekwatne. Sprzeczno , z ktr mamy tu do czynienia, jest rdem
statystycznego charakteru mechaniki kwantowej. W zwi zku z tym
proponowano cakowicie odej od poj klasycznych, przypuszczano
bowiem, e radykalna zmiana poj , ktrymi posugu jemy si , opisuj c
do wiadczenia, umo liwiaby powrt do nie statystycznego i w peni
obiektywnego opisu przyrody.
Propozycje tego rodzaju byy jednak e wynikiem nie zrozumienia
rzeczywistego stanu rzeczy. Poj cia fizy ki klasycznej to nic innego jak
sprecyzowane i wysubtelnione poj cia j zyka potocznego; stanowi one
istotn cz skadow aparatury poj ciowej wszystkich nauk
przyrodniczych, s wa nym elementem zasobu po j , ktry jest podstaw
tych nauk. Sytuacja, z jak ma my do czynienia w nauce, polega na tym, e
opisuj c do wiadczenia posugujemy si poj ciami klasycznymi. Mechanika
kwantowa postawia nas wobec zadania teoretycznego zinterpretowania
do wiadcze za pomoc tych poj . Nie ma sensu dyskutowa na temat
tego, co by byo, gdyby my byli innymi istotami, ni jeste my. Musimy sobie
u wiadomi, e - jak powiedzia von Weizsacker - przyroda istniaa przed
czowiekiem, ale czowiek istnia przed naukami przyrodniczymi". Pierwsza
cz tego zdania usprawiedliwia fizyk klasyczn i uzasadnia jej idea
cakowitej obiektywno ci; druga mwi nam, dlaczego nie mo emy unikn
paradoksw teorii kwantw, paradoksw zwi zanych z konieczno ci .
posugiwania si poj ciami klasycznymi.
Nale y tu dorzuci par uwag na temat obecnego spo sobu
interpretowania zdarze mikro wiata na podstawie teorii kwantw.
Powiedzieli my, e naszym punktem wyj cia zawsze jest podzia wiata na
obiekt, ktry mamy bada, i reszt wiata" i e podzia ten jest w pew nej
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
29/191
mierze arbitralny. Ostateczne wyniki oblicze nie ulegyby bowiem zmianie,
gdyby my obiekt oraz przy rz dy pomiarowe lub pewn ich cz
potraktowali jako jeden ukad i opieraj c si na prawach mechaniki kwan -
towej, rozpatrzyli taki zo ony obiekt. Mo na wykaza, e tego rodzaju
zmiana uj cia teoretycznego nie wpy nie na wyniki przewidywania
rezultatw poszczeglnych do wiadcze . Wynika to matematycznie z tego,
e ilekro mamy do czynienia z takimi zjawiskami, e mo emy uzna sta
Plancka za wielko stosunkowo bar dzo ma , prawa mechaniki kwantowej
staj si niemal identyczne z prawami fizyki klasycznej. B dem byo by
jednak s dzi, e powy sze uj cie teoretyczne, w ktrym przyrz d
pomiarowy podlegaby prawom mechaniki kwantowej, pozwolioby unikn
paradoksw wyst puj cych w teorii kwantw.
Przyrz d mo emy nazywa przyrz dem pomiarowym jedynie wwczas,
gdy styka si on bezpo rednio z resz t wiata i gdy zachodzi oddziaywanie
mi dzy tym przyrz dem a obserwatorem. Dlatego w kwantowome-
chanicznym opisie mikrozjawisk b dziemy mieli w tym przypadku do
czynienia z nieokre lono ci , tak samo jak w przypadku pierwszej
interpretacji. Gdyby przyrz d pomiarowy by odizolowany od reszty wiata -
nie byby przyrz dem pomiarowym ani nie mgby zosta opi sany za
pomoc terminw fizyki klasycznej.
Z tego wzgl du Bohr twierdzi, i za bardziej suszny nale y uzna
pogl d, e podzia na obiekt i reszt wia ta" nie ma charakteru
arbitralnego. Prowadz c badania w dziedzinie fizyki atomowej d ymy do
tego, aby zrozumie pewne okre lone zjawisko, aby ustali, w jaki sposb
wynika ono z oglnych praw przyrody. Dlatego ta cz materii lub to
promieniowanie, z ktrymi mamy do czynienia w danym zjawisku, stanowi
naturalny obiekt" teoretycznej interpretacji i powinno by odr nione od
przyrz dw su cych do badania zjawiska. Ten postulat przypomina nam o
elemencie subiektywizmu wyst puj cym w opisie mikrozdarze ; przyrz d
pomiarowy zosta bowiem skonstruowany przez obserwatora, musimy wi c
pami ta, e tym, co obserwujemy, nie jest przyroda sama w sobie ;
lecz
przyroda, jaka nam si jawi, gdy zadajemy jej pytania we wa ciwy nam
sposb. Praca naukowa w dziedzinie fizyki polega na formuowaniu pyta
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
30/191
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
31/191
IV. NARODZINY NAUKI O ATOMACH A TEORIA KWANTW
Poj cie atomu jest bez porwnania starsze od nauki nowo ytnej, ktra
powstaa w XVII stuleciu. Poj cie to wywodzi si z antycznej filozofii greckiej.
Byo ono centralnym poj ciem materializmu Leukipposa i Demokryta.
Wspczesne interpretacje zjawisk mikro wiata niewiele maj wsplnego z
prawdziwie materialistyczn filozofi . Mo na wa ciwie powiedzie, e fizyka
atomowa sprowadzia nauk z drogi materializmu, ktr kro czya ona w
dziewi tnastym stuleciu. Z tego wzgl du interesuj ce jest porwnanie
poj cia atomu wyst puj cego w filozofii greckiej z funkcj i sensem tego
pojcia w fizyce wspczesnej.
Idea najmniejszych, niepodzielnych, ostatecznych cegieek materii
pojawia si po raz pierwszy w pocz tko wym okresie rozwoju filozofii
greckiej, w zwi zku z ksztatowaniem si poj materii, bytu i stawania si .
Za pierwszego przedstawiciela tego okresu dziejw filozofii nale y uzna
Talesa (VI wiek p. n. e.), zao yciela szkoy milezyjskiej, ktry, jak pisze
Arystoteles, twierdzi, e woda jest materialn osnow wszystkich rze czy2.
Mimo e wypowied ta mo e nam si wyda dzi wna, zawiera ona, jak
podkre la Nietzsche, trzy podstawowe idee filozoficzne: po pierwsze - ide materialnej osnowy wszystkich rzeczy; po drugie - postulat, wedle ktrego
odpowied na pytanie: Co jest t osnow " - powinna by sformuowana na
podstawie racjonalnych przesanek, bez odwoywania si do mitw lub
mistyki; po trzecie - przekonanie, e wszystko mo na ostatecz nie
sprowadzi do jednej podstawowej zasady. W wypowiedzi Talesa po raz
pierwszy znalaza wyraz koncepcja prasubstancji, ktrej przemijaj cymi
formami s wszystkie inne rzeczy. Substancja" z pewno ci nie bya wwczas pojmowana jako co czysto materialnego, sowo to nie miao tego
sensu, ktry zazwyczaj przypisujemy mu dzisiaj. Z substancj t
immanentnie miao by zwi zane ycie, a Arystoteles przypisuje Talesowi
rwnie nast puj ca wypowied : Wszystko pene jest bogw" 3.atwo si
domy li, e odpowied Talesa na pytanie: ,,Co jest materialn osnow
wszystkich rzeczy?" - zostaa sformuowana przede wszystkim na podstawie
2 Patrz: Arystoteles,Metaphysica, I 3, 983 b 7 983 b 33.3 Arystoteles,De anima, I 5, 411 a 7 (Diels, 11 A 22).
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
32/191
obserwacji zjawisk meteorologicznych. Spo rd wszystkich znanych nam
substancji woda mo e wyst powa w najbardziej r norodnych postaciach.
Mo e zmienia si w par i tworzy chmury, zim za przybiera posta
niegu lub lodu. Tam, gdzie rzeki two rz delty, zdaje si ona przemienia w
ziemi - a mo e rwnie wytryska z ziemi. Bez wody nie mo e istnie ycie.
Dlatego te , je li w ogle miaa istnie jaka prasubstancja, to - rzecz
naturalna - nale ao si przede wszystkim zastanowi, czy nie jest ni woda.
Koncepcj prasubstancji rozwija p niej Anaksymander - ucze
Talesa, ktry rwnie by mieszka cem Miletu. Zdaniem Anaksymandra
prasubstancj nie bya woda ani te adna ze znanych substancji. Gosi on,
e prasubstancj jest bezkresna, e wiecznie istniaa i wiecznie b dzie
istnie i e otacza ona wiat. Prze ksztaca si ona w najrozmaitsze
substancje znane nam z codziennego do wiadczenia. Teofrast (Simplicjusz)
cytuje oryginalny fragment z dzie Anaksymandra: Z czego bowiem
istniej ce rzeczy powstaj , na to samo mu sz si koniecznie rozpa ;
albowiem odpacaj sobie sprawiedliwo ci i kar za niesprawiedliwo
wedug nast pstwa czasu" 4 . Antyteza bytu i stawania si od grywaa
podstawowa rol w pogl dach filozoficznych Anaksymandra. Niesko czona i
wieczna prasubstancja, niezr nicowany byt, przybiera rozmaite, mniej
doskonae formy, miedzy ktrymi trwaj nieustanne konflik ty. Proces
stawania si filozof ten traktuje jako swojego rodzaju degradacj bytu
niesko czonego, jako jego roz kad na przeciwstawne elementy, ktry
charakteryzuje jako niesprawiedliwo ; niesprawiedliwo ta zostaje
okupiona przez powrt do tego, co bezkresne i bezksztatne. Konflikty, o
ktrych wspomnieli my, to sprzeczno ci mi dzy gor cem i zimnem, ogniem
i wod , sucho ci i wilgoci itd. Chwilowe zwyci stwo jednej ze stron te jest
niesprawiedliwo ci , za ktr w swoim czasie wymierzona zostanie kara.
Zdaniem Anaksymandra istnieje wieczny ruch, niesko czone powstawanie i
znikanie wiatw.
Warto zwrci uwag , e ostatnio, w nieco odmiennej postaci, rwnie
w fizyce atomowej wyania si pro blem: czy prasubstancja mo e by jedna
ze znanych substancji, czy te co zasadniczo od nich r nego. Fizy cy
4 Simplicjusz,Physica, 24, 13 (Diels, 12 B 2); przekad B. Kupisa.
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
33/191
staraj si obecnie wykry podstawowe prawo ruchu materii, z ktrego
matematycznie mo na by byo wy prowadzi wszystkie cz stki elementarne
oraz ich wasno ci. To podstawowe rwnanie ruchu mo e dotyczy albo fal
jakiego znanego nam rodzaju (na przykad fal zwi zanych z protonami lub
mezonami), albo te fal za sadniczo odmiennej natury, nie maj cych nic
wsplnego ze znanymi nam falami lub cz stkami elementarnymi. W
pierwszym przypadku wykrycie owego rwnania oznaczaoby, e wszystkie
cz stki elementarne mo na w pewien sposb sprowadzi do kilku rodzajw
podstawowych" cz stek elementarnych. W ci gu ostatnich dwudziestu lat
fizycy teoretycy badali przede wszystkim t mo liwo . W drugim przypadku
wszystkie rnorodne cz stki elementarne dayby si sprowadzi do pewnej
uniwersalnej substancji, ktr nazwa mo na energi lub materi . adnej z
cz stek nie mo na by byo wtedy uzna za bardziej elementarn " od
innych. Odpowiadaoby to w istocie ideom Anaksymandra i osobi cie jestem
przekonany, e w fizyce wspczesnej wa nie ten pogl d oka e si suszny.
Wrmy jednak do filozofii greckiej.
Trzeci z filozofw milezyjskich, Anaksymenes, nast pca
Anaksymandra, gosi, e prasubstancja jest po wietrze. Tak jak dusza
nasza, ktra jest powietrzem, trzyma nas w skupieniu, tak i cay wiat
rwnie ota cza powietrze i tchnienie"5. Anaksymenes uwa a, e
zg szczanie i rozrzedzanie powoduj przeksztacanie si prasubstancji w
inne substancje. Kondensacja pary wodnej w chmury miaa by przykadem
takiej przemiany, albowiem w owym czasie, rzecz prosta, jeszcze nie
wiedziano, e para wodna jest czym innym ni po wietrze.
W pogl dach filozoficznych Heraklita z Efezu gwn rol odgrywao
poj cie stawania si . Gosi on ;
e pra-pierwiastkiem jest ogie , jako to, co
si porusza. Trudne zadanie pogodzenia koncepcji jednej podstawowej
zasady z niesko czon r norodno ci zjawisk rozwi zuje on w ten sposb,
e uznaje walk przeciwie stw za co , co w gruncie rzeczy tworzy swoistego
rodzaju harmoni . wiat jest, wedle Heraklita, zarazem i jedno ci , i
wielo ci ; jedno jedynego bytu jest jedno ci zwal czaj cych si
wzajemnie przeciwie stw. Nale y wie dzie - pisze on - e walka jest czym
5 Aecjusz,Placita, I 3, 4 (Diels, 13 B 2); przekad B. Kupisa.
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
34/191
powszechnym, a spr czym susznym i e wszystko powstaje ze sporu i z
konieczno ci" 6.
Rozpatruj c dzieje filozofii greckiej, atwo jest za uwa y, e od Talesa
a do Heraklita bod cem jej roz woju bya sprzeczno mi dzy jedno ci a
wielo ci . Na szym zmysom wiat jawi si jako niesko czona r no rodno
rzeczy i zjawisk, kolorw i d wi kw. Po to jed nak, by go zrozumie,
wprowadzi musimy pewien porz dek i wykry to, co jednakowe; porz dek
bowiem oznacza swojego rodzaju jedno . Wskutek tego rodzi si
przekonanie, e istnieje jaka jedna podstawowa za sada; jednocze nie
stajemy wobec trudnego zadania, ktre polega na tym, e z owej jednej
zasady mamy wyprowadzi niesko czon r norodno rzeczy. Naturalnym
punktem wyj cia byo zao enie, e musi istnie materialna przyczyna
wszystkich rzeczy, poniewa wiat skada si z materii. Jednak e koncepcja
jedno ci wiata oznacza - w swej skrajnej postaci - uznanie istnienia
niesko czonego, wiecznego i niezr nicowane-go bytu.
Uznanie istnienia tego bytu nie wystarcza - niezale nie od tego, czy
jest to byt materialny, czy nie - aby mo na byo wytumaczy niesko czon
r norod no rzeczy. Wskutek tego wyania si antynomia: byt - stawanie si ,
co koniec ko cw prowadzi do koncepcji Heraklita, wedle ktrej podstawow
zasad jest sama zmienno , wieczna zmiana, ktra odnawia wiat" - jak
pisali poeci. Lecz zmienno nie jest przy czyn materialn ; tote wedug
Heraklita przyczyn t stanowi ogie - prapierwiastek, ktry jest zarazem i
materi , i si nap dowa.
Mo na tu zauwa y, e pogl dy fizyki wspczesnej s w pewnym
sensie niezwykle zbli one do koncepcji Heraklita. Je li zast pimy sowo
ogie " terminem energia", to jego twierdzenia b d niemal cakowicie si
pokryway z naszymi dzisiejszymi pogl dami. Wa nie energia jest t
substancj , z ktrej utworzone s wszystkie cz stki elementarne, wszystkie
atomy - a wi c i wszystkie rzeczy. Jednocze nie jest ona tym ;co powoduje
ruch. Energia jest substancj , poniewa jej oglna ilo nie ulega zmianie, a
liczne do wiadczenia przekonuj nas, e z tej substancji rzeczywi cie mog
powstawa cz stki elementarne. Energia przeksztaca si w ruch, w ciepo,
6 Orygenes, Contra Cel sum, VI 42 (Diels, 22 B 80); przekad B. Kupisa.
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
35/191
w wiato i w napi cie elektrycz ne. Mo na j nazwa podstawow przyczyn
wszystkich zmian w przyrodzie. Nieco p niej b dziemy kontynuo wali
porwnywanie filozofii greckiej z koncepcjami nauki wspczesnej.
W filozofii greckiej ponownie pojawia si na pewien czas koncepcja
jedynego bytu. Gosi j Parmenides, mieszkaniec Elei, miasta w poudniowej
Italii. Za najwi kszy jego wkad do filozofii nale y zapewne uzna
wprowadzenie do metafizyki argumentacji czysto logicznej. Nie mo na
bowiem tego, co nie istnieje, pozna (jest to cakiem nieosi galne) ani te
wyrazi tego" 7. Nie znajdziesz bowiem my lenia bez tego, co istnieje, i w
czym si ono (tj. my lenie) wyra a" 8. Dlatego istnieje tylko jeden byt, nie
ma natomiast stawania si ani przemijania. Ze wzgl dw logicznych
Parmenides przeczy istnieniu pustej przestrzeni. Poniewa s dzi, e
istnienie pr ni jest koniecznym warunkiem wszelkich zmian, przeto uzna,
i zmiany nie istniej i s jedynie iluzj .
Jednak e filozofia nie moga zbyt dugo opiera si na tych
paradoksach. Empedokles, ktry urodzi si i mie szka w Agrygencie
(Akragas) na poudniowym wybrze u Sycylii, w przeciwie stwie do
wszystkich swych poprzednikw, reprezentuj cych stanowisko monistyczne,
by zwolennikiem swoistego rodzaju pluralizmu. Aby unikn
nieprzezwyci onych trudno ci, ktre powsta j , gdy r norodno rzeczy i
zdarze usiuje si wytu maczy przy zao eniu, e istnieje tylko jeden
praele-ment, zao y on istnienie czterech podstawowych pier wiastkw. Za
pierwiastki te uzna on ziemi , wod . po wietrze i ogie . Pierwiastki owe
cz si wskutek dzia ania mio ci, rozdzielaj si za pod wpywem
niezgody. Mio i niezgoda pod wieloma wzgl dami s rwnie cie lesne, jak
powy sze cztery pierwiastki, i warunkuj wieczn zmienno . Empedokles
podaje nast puj cy obraz powstania wiata: Na pocz tku istnia Sfajros -
niesko czona kula jedynego bytu (analogiczny pogl d gosi Parmenides).
Byt ten zawiera wszystkie cztery pierwiastki (korzenie") zmieszane ze sob
pod wpywem mio ci. P niej, gdy traci wadz mio , nastaje za
niezgoda, pierwiastki si rozdzielaj , lecz tylko cz ciowo. Potem jednak e
nast puje cakowite ich rozdzie lenie. Jest to okres, w ktrym mio ci nie ma
7 Simplicjusz,Physica, 116, 25 (Diels, 28 B 2); przekad B. Kupisa.8 Simplicjusz,Physica, 114, 29 (Diels, 23 B 8) przekad B. Kupisa.
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
36/191
w wiecie. Wreszcie mio powraca do wadzy i czy pierwiastki, niezgoda
za znika; w ten sposb dokonuje si cykl przemian, ktrego wynikiem jest
Sfajros - byt pierwotny.
Doktryna Empedoklesa oznacza wyra ny zwrot filozofii greckiej w
kierunku materializmu. Cztery pierwiastki s raczej rzeczywistymi
substancjami materialnymi ni li podstawowymi zasadami. Po raz pierwszy
zostaje tu wyra ona my l, e czenie si i rozdzielanie kilku zasadniczo
r nych substancji tumaczy niesko czon r norodno rzeczy i zdarze .
Pluralizm nigdy nie znajduje zwolennikw w rd tych, ktrzy przywykli
rozpatrywa wszystko z punktu widzenia podstawowych zasad. Jest to
jednak rozs dne, kompromisowe stanowi sko, ktre pozwala unikn
trudno ci zwi zanych z mo-nizmem, a jednocze nie ustali pewien
porz dek.
Nast pny krok w kierunku koncepcji atomistycznej uczyni
Anaksagoras. Mniej wi cej przez trzydzie ci lat mieszka w Atenach,
prawdopodobnie w pierwszej poowie V wieku p. n. e. W systemie jego
pogl dw szcze glnie wielk rol odgrywa my l, e przyczyn wszyst kich
zmian jest mieszanie si i rozdzielanie niesko cze nie maych zarodkw
rzeczy". Zakada on, e istnieje niesko czona r norodno owych
zarodkw", z ktrych skadaj si wszystkie rzeczy. Nie s to cz stki zo -
one z czterech pierwiastkw Empedoklesa. Koncepcja Anaksagorasa bya
pierwsz koncepcj umo liwiaj c geometryczn interpretacj terminu
mieszanina". Poniewa Anaksagoras mwi o pewnych niesko czenie
maych ziarnach, przeto ich mieszanin przedstawi mo na jako mieszanin
r nobarwnych ziaren piasku. Prze miany polegaj na zmianie ilo ci ziaren
oraz ich poo e nia wzgl dem siebie. Anaksagoras zakada, e w ka dej rzeczy
istniej zarodki" wszystkich rodzajw; w r nych rzeczach r ny jest
jedynie stosunek ilo ciowy ja ko ciowo odmiennych zarodkw". Pisa on w
zwi zku z tym, e rzeczy, ktre s na tym jednym wiecie, nie s ani
rozdzielone, ani odci te od siebie toporem" 9, wszystko znajduje si we
wszystkim, chocia adna... rzecz nie jest jednorodna z jak kolwiek inn "
i ,,to, czego jest w niej najwi cej, jest i byo ka d poszcze gln rzecz " 10.
9 Simplicjusz,Physica, 175, 11 (Diels, 59 B 8); przekad B. Kupisa.10 Simplicjusz,Physica,, 164, 24 (Diels, 59 B 12); przekad B. Kupisa.
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
37/191
Jak wiemy, Empedokles gosi, e wszech wiat wpra wiaj w ruch
mio i niezgoda. Wedug Anaksagorasa rdem, czynnikiem sprawczym
ruchu jest nus; termin ten mo na tumaczy jako rozum". Tylko krok dzieli
pogl dy Anaksagorasa od koncepcji atomistycznej. Krok ten uczynili
Leukippos i Demokryt. Antyteza bytu i niebytu wywodz ca si z filozofii
Parmenidesa zostaje przeksztacona w antytez peni" i pr ni". Byt nie
jest jeden, lecz niesko czenie mnogi. Bytem tym s ato my niepodzielne,
najmniejsze cz stki materii. S one wieczne i niezniszczalne, lecz maj
sko czone rozmiary. Ruch jest mo liwy dzi ki istnieniu pr ni mi dzy ato -
mami. W ten sposb po raz pierwszy w historii pojawia si koncepcja
najmniejszych cz stek, podstawowych ce gieek materii, ktre mogliby my
dzi nazwa cz stka mi elementarnymi".
Wedug Leukipposa i Demokryta materia nie skada si jedynie z
peni", lecz rwnie z ,,pr ni", czyli z pu stej przestrzeni, w ktrej poruszaj
si atomy. Logiczna argumentacja Parmenidesa, ktry dowodzi, e pr nia
nie istnieje, jako e nie mo e istnie niebyt, zostaa zignorowana, poniewa
przemawiay przeciwko niej dane do wiadczalne. Z naszego wspczesnego
punktu widzenia pusta przestrze mi dzy atomami - o ktrej mwi
Demokryt - nie byaby po prostu niczym. Mogliby my uzna j za no nik
wasno ci geometrycznych i kinematycznych umo liwiaj cych ruch atomw
i powstawanie r nych ich ukadw. Jednak e w filozofii zawsze spierano si
o to, czy mo e istnie przestrze pusta. Odpowied na to pytanie, zawarta w
oglnej teorii wzgl dno ci, brzmi: materia i geometria warun kuj si
nawzajem. Odpowied ta pod wzgl dem tre ci zbli ona jest do pogl du,
ktrego bronio wielu filozofw, a ktry gosi, e przestrze okre lona jest
przez rozci go materii. Demokryt jednak e wyra nie pogl d ten odrzuca,
po to, by umo liwi wytumaczenie istnie nia ruchu i zmian.
Wedug Demokryta wszystkie atomy skadaj si z tej samej
substancji i r ni si od siebie jedynie ksztatem i wielko ci . Mo na je
uzna za cz stki po-dzielne w sensie matematycznym, lecz nie fizycznym.
Atomy mog porusza si i mog by usytuowane w r nych miejscach
przestrzeni. Nie s im jednak wa ciwe adne inne wasno ci fizyczne. Nie
maj one ani koloru, ani zapachu, ani smaku. Wasno ci materii percypowa-
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
38/191
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
39/191
pot g matematyki. Odkryli oni, e d wi ki dwch strun harmonizuj ze
sob , je li dugo ci tych strun pozostaj w pewnym okre lonym stosunku
wzajemnym. wiadczyo to o tym, e matematyka mo e w wielkim stopniu
przyczyni si do zrozumienia zjawisk przyrody. Jednak e dla pitago-
rejczykw nie to byo najwa niejsze. Za najbardziej istotne uwa ali to, e
prosty stosunek matematyczny dugo ci strun tworzy - jak s dzili -
harmoni d wi kw. W pogl dach pitagorejczykw byo wi c wiele mi -
stycyzmu, wiele elementw, ktre trudno jest nam zrozumie. Uczynili
jednak matematyk cz ci swej re ligii, co byo istotnym momentem w
dziejach rozwoju ludzkiej my li. Przypomn , e Bertrand Russell powie dzia,
i nikt nie wywar takiego wpywu na my l ludz k , jak Pitagoras.
Platon wiedzia, e pitagorejczycy znali pi regular nych bry
geometrycznych, i uwa a, i bryom tym mo na przyporz dkowa
pierwiastki Empedoklesa. Najmniejsze cz stki pierwiastka ziemi
odpowiaday sze cia nom, powietrza - o mio cianom, ognia - czworo cia -
nom, a wody - dwudziesto cianom. Brak byo jednak pierwiastka, ktrego
cz stki odpowiadayby dwunasto- cianom; w zwi zku z tym Platon powiada,
e istniaa jeszcze pi ta kombinacja, z ktrej Bg korzysta, pro jektuj c
wszech wiat.
Bryy regularne, reprezentuj ce cztery pierwiastki, mog w pewnym
sensie przypomina atomy; jednak e wedle Platona bryy te nie s
niepodzielne. Platon je konstruuje z dwch rodzajw trjk tw - rwnobocz -
nych i rwnoramiennych; stanowi one ciany bry. Dla tego pierwiastki
mog (przynajmniej cz ciowo) prze ksztaca si w inne pierwiastki. Bryy
regularne mo na rozo y na trjk ty, z ktrych jeste my w stanie zbu -
dowa nowe bryy. Na przykad jeden czworo cian i dwa o mio ciany mo na
rozo y na dwadzie cia rwnobocz nych trjk tw, a nast pnie zbudowa z
tych trjk tw dwudziesto cian. To za oznacza, e jeden atom ognia i dwa
atomy powietrza mog si po czy w atom wody. Jednak e trjk ty nie s
tworami trjwymiarowymi, wskutek czego nie mo na ich uzna za materialne.
Cz st ka materialna powstaje dopiero wtedy, gdy trjk ty tworz bry
regularn . Najmniejsze cz stki materii nie s bytami podstawowymi - wbrew
twierdzeniom Demokryta - lecz formami matematycznymi. St d wyni ka w
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
40/191
sposb oczywisty, e bez porwnania wa niejsza od substancji jest
przysuguj ca jej forma.
Po tym krtkim przegl dzie koncepcji filozofw grec kich - od Talesa do
atomistw i Platona - mo emy powrci do fizyki wspczesnej i porwna
nasze dzisiejsze pogl dy na atomy i na teori kwantw z pogl dami
antycznych my licieli. Z historii filozofii wiemy, jaki by pierwotny sens sowa
atom". Z tego wynika, e w fizyce i chemii w epoce odrodzenia nauki w
wieku siedemnastym oraz p niej sowo atom" oznaczao niewa ciwy
obiekt. Oznaczao ono mianowicie najmniejsz cz stk pierwiastka
chemicznego, ktra, jak wiemy obecnie, jest ukadem zo onym z
mniejszych cz stek. Te ostatnie nazywa si obecnie cz stkami ele -
mentarnymi i jest rzecz oczywist , e je li jakiekol wiek obiekty badane
przez fizyk wspczesn przypo minaj atomy Demokryta. to obiektami
tymi s wa nie cz stki elementarne - takie jak protony, neutrony, elektrony
lub mezony.
Demokryt wietnie zdawa sobie spraw z tego, e chocia mo na
ruchem i ukadem atomw tumaczy wasno ci materii - barw , zapach,
smak - to same atomy nie mog mie tych wasno ci. Dlatego nie przy pisuje
ich atomom, ktre w ogle s do abstrakcyjny mi tworami materialnymi.
Atomom Demokryta by wa ciwy atrybut istnienia, a ponadto rozci go ,
ksztat i ruch; w przeciwnym przypadku trudno by byo mwi o atomach.
Jednak e wskutek tego demokrytejska kon cepcja atomistyczna nie
tumaczya istnienia wasno ci geometrycznych, rozci go ci, ani wasno ci
bycia", istnienia, poniewa nie umo liwiaa sprowadzenia tych cech do
czego innego, bardziej fundamentalnego. Wy daje si , e wspczesne
pogl dy na cz stki elementar ne s pod tym wzgl dem bardziej
konsekwentne i radykalne. Sprbujmy odpowiedzie na pytanie: Co to jest
cz stka elementarna?" Okazuje si , e chocia posugu jemy si terminami
oznaczaj cymi cz stki elementar-ne, np. terminem neutron", nie potrafimy
pogl dowo, a jednocze nie dokadnie opisa tych cz stek ani ci le okre li,
co rozumiemy przez te terminy. Posugujemy si r nymi sposobami
opisywania cz stek i mo emy przedstawi np. neutron jako cz stk , kiedy
indziej za jako fal lub paczk fal. Wiemy jednak, e aden z tych opisw
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
41/191
nie jest dokadny. Neutron oczywi cie nie ma barwy, smaku ani zapachu.
Pod tym wzgl dem przypo mina atomy, o ktrych pisali greccy filozofowie.
Ale cz stki elementarne s pozbawione - przynajmniej w pewnej mierze -
rwnie i innych wasno ci. Ta kich poj geometrycznych i kinematycznych,
jak np. ksztat i ruch w przestrzeni, nie jeste my w stanie w sposb
konsekwentny stosowa do opisu tych cz stek. Je li chcemy poda dokadny
opis cz stki elementarnej (kadziemy tu szczeglny nacisk na sowo
dokadny"), to poda go mo emy jedynie w postaci funkcji prawdo -
podobie stwa. Wwczas jednak okazuje si , e opisywa ny obiekt nie
posiada nawet wasno ci istnienia (je li istnienie mo na nazwa wasno ci ).
Jest mu wa ciwa tylko mo liwo istnienia czy te tendencja do istnie nia.
Dlatego cz stki elementarne, ktre bada fizyka wspczesna, maj
charakter o wiele bardziej abstrakcyjny ni atomy demokrytejskie i wa nie
wskutek tego mog by bardziej odpowiednim kluczem do zagadek
zwi zanych z zachowaniem si materii.
Mo na powiedzie, e wedug Demokryta wszystkie atomy zawieraj
t sam substancj (nie jest jednak rzecz pewn , czy termin substancja"
wolno nam stosowa w tym kontek cie). Cz stki elementarne, o kt rych
mwi fizyka wspczesna, maj mas . Maj j jed nak tylko w pewnym
szczeglnym sensie sowa mie"; dotyczy to zreszt rwnie innych ich
wasno ci. Ponie wa wedle teorii wzgl dno ci masa i energia s w istocie
tym samym, przeto mo emy mwi, e cz stki elemen tarne skadaj si z
energii. Energi mo na by uzna za podstawow , pierwotn substancj . Nie
ulega w tpli wo ci, e posiada ona pewn wasno , ktra stanowi istotn
cech tego, co nazywamy substancj ", a miano wicie podlega prawu
zachowania. Z tego wzgl du pogl dy fizyki wspczesnej mo na, jak
wspomnieli my po przednio, uzna za bardzo zbli one do koncepcji Hera-
klita (pod warunkiem, e ogie " zinterpretujemy jako energi ). Energia jest
tym, co powoduje ruch; nazwa j mo na praprzyczyn wszelkich zmian;
mo e si ona przeksztaca w materi , ciepo lub wiato. Walka prze -
ciwie stw, o ktrej mwi Heraklit, znajduje swj odpo wiednik we
wzajemnym przeciwstawianiu si sobie dwch r nych form energii.
Wedug Demokryta atomy s wiecznymi i nieznisz czalnymi cz stkami
-
7/31/2019 Werner Carl Heisenberg - Fizyka a Filozofia
42/191
materii, aden atom nie mo e prze ksztaci si w inny atom. Fizyka
wspczesna zdecydowanie odrzuca t tez materializmu Demokryta i opo -
wiada si za stanowiskiem Platona i pitagorejczykw. Cz stki elementarne
na pewno nie s wiecznymi i nie zniszczalnymi cegiekami materii i mog si
nawzajem w siebie przeksztaca. Je li zderz si dwie cz stki ele mentarne
o bardzo wielkiej energii kinetycznej, to mog one przesta istnie, a z
energii, ktr niosy, mo e po wsta wiele nowych cz stek. Tego rodzaju
zjawiska obserwowano wielokrotnie, wa nie one najbardziej nas przekonuj ,
e tworzywem wszystkich cz stek jest ta sama substancja: energia.
Podobie stwo pogl dw wspczesnych do koncepcji Platona i
pitagorejczykw nie ko czy si na tym. Polega ono jeszcze na czym in nym.
Cz stki elementarne", o ktryc h mwi Platon w Timaiosie, w istocie nie s
materialnymi korpuskua-mi, lecz formami matematycznymi. Pitagoras za
podobno mwi, e wszystkie rzeczy s liczbami" 14. W owych czasach
jedynymi znanymi formami matematycznymi byy formy geometryczne,
takie jak bryy regularne i trjk ty stanowi ce ich ciany. Nie ulega w -
tpliwo ci, e we wspczesnej teorii kwantw cz stki elementarne mo na
uzna w ostatecznej instancji za formy matematyczne, lecz o naturze
znacznie bardziej zo onej. Przedmiotem rozwa a filozofw greckich byy
formy statyczne; poszukuj c tego rodzaju form, odnaj dywali je w bryach
regularnych. Natomiast punktem wyj cia nauki nowo ytnej w szesnastym i
siedemnastym stuleciu byy zagadnienia dynamiki. Od czasw Newtona
staym przedmiotem bada fizycznych byy prawa dynamiki, nie za
konfiguracje lub formy geometryczne. Rwnanie ruchu spenia si zawsze i
w tym sensie jest ono wieczne, podczas gdy formy geometryczne, na przy-
kad orbity, s zmienne. Dlatego formy matematyczne przedstawiaj ce
cz stki elementarne powinny by roz wi zaniami jakiego rwnania
wyra aj cego wieczne prawo ruchu materii 15. Jest to problem dotychczas
14 O pitagorskiej mistyce liczb pisa Arystoteles [Metaphysica, I 5, 985 b 23986 a 3 (Diels, 58 B 4)].(Przyp. red. wyd. polskiego).
15 Pocz wszy od nast pnego zdania a do zdania rozpoczyna j cego si od sw: Trudno jest poda jakikolwiek mocny argument..." tekst w wydaniu niemieckim uleg zmianie i brzminast puj co:
W ostatnich latach fizyka osi gn a taki szczebel rozwoju, e mo na obecnie podj prby sformuowania podstawowego prawa materii. Fizyka do wiadczalna nagromadzia tyle
danych dotycz cych wasno ci cz stek elementarnych, e fizycy teore tycy mog prbowa na podstawie tych danych wyprowadzi powy sze fundamentalne prawo. Pewn prost posta tego prawa ju zaproponowano. I chocia dopiero prz