FIZYKA I Notatki do wykładów dla I roku Wydziału ... - Instytut Fizyki

InstytutFizyki
FIZYKAI
Notatkidowykładów
dlaIrokuWydziałuInżynieriiŚrodowiskaPWr
Semestrletni,rokakademicki2006/07
Autor:drhab.inż.WłodzimierzSalejda,prof.nadzw.PWr
e-mail:wlodzimierz.salejda@pwr.wroc.pl
tel.sł.3202020
stronadomowa:http://www.if.pwr.wroc.pl/˜wsalejda
Wrocław,luty2007r.

WYKŁADI
Fizykaapostępcywilizacyjny
WiedzaitechnologiatogłównesiłynapędowepostępucywilizacyjnegoobserwowanegoobecniewkrajachwysokorozwiniętychEuropy,DalekiegoWschoduiAmerykiPółnocnej
1 .Wprocesietymznaczącąrolęodgrywawiedzafizyczna,ponieważosiągnięciafizykinowożytnej(odXVIwieku)przyczyniłysięwdecydującejmierzedodokonanianajważniejszychwynalazkówispowodowaływiele
istotnychwydarzeńwhistorii.Donajważniejszychwynalazkówzaliczamywynalezienie:bateriielektrycznej(1800),lodówki(1850),silnikabenzynowego(1885),samolotu(1903),tranzystora(1948),
sztucznegosatelity(1957),minikomputera(1960).WgrupienajważniejszychwydarzeńnależyodnotowaćudoskonaleniesilnikaparowegoprzezJamesaWatta(1775),uruchomieniemasowejprodukcji
samochodówprzezHenryForda(1903)orazzrzuceniebombatomowychnaJaponię(1945).
Wrozwojunaukiitechnikiwiodącąrolęodgrywałybadaniapodstawoweiodkryciadokonane
przezfizykówtakich,jak:GalileoGalilei(1564–1642),IsaacNewton(1645–1727),DmitrijMendelejew
(1834–1907),ErnestRutherford(1871–1937),AlbertEinstein(1879–1953),NielsBohr(1885–1962),
EdwinPowellHubble(1889–1953),WernerHeisenberg(1901–76),EdwinSchrödinger(1887-1961),
EnricoFermi(1901–54)orazRichardFeynman(1918–1988).
MechanikakwantowabyłapierwsząinajważniejsząrewolucjąnaukowąXXwieku,którautorowaładrogęrewolucjiinformatycznejirewolucjiwbiologiimolekularnej.Pracewzakresiekwantowej
fizykiciałastałegozaowocowaływynalezieniemtranzystora(1948,JohnBardeen(1908–1991),WalterHauserBrattain(1902–87),WilliamShockley(1910–89)),copociągnęłozasobąopracowanie
technologiilitograficznych,technikprodukcjiobwodówscalonych,skonstruowanieprocesoróworaz
mikroprocesorów.W2000rokunagrodęNoblawdziedziniefizykiotrzymaliprekursorzyrewolucjiinformatycznej:ZhoresAlferov
2 (1930),HerbertKroemer 3 (1928)iJackKilby 4 (1923).Dwaj
pierwsizostaliuhonorowanizapionierskiepracenadpółprzewodnikowymiheterostrukturamistosowanymiobecniewsuperszybkichurządzeniachelektronicznychioptoelektronicznych,aJ.Kilby
zawynalezienieukładówscalonych(cozainicjowało,trwającydodzisiaj,procesichminiaturyzacji;
mikroprocesoryfirmInteliAMDzawierająobecnieponad30milionówtranzystorówupakowanych
napowierzchniniewiększejod1cm 2 .).Osiągnięciaipracewyżejwymienionychnoblistówstworzyły
podstawyfizyczne,naktórychopartyjestobecnyprzemysłkomputerowy.
Wroku2001EricaCornella,WolfgangaKetterleiCarlaWiemanawyróżniononagrodąNoblawdziedziniefizykizaotrzymanienowegoczystokwantowegostanumaterii—kondensatu
Bosego-Einsteina 5 —ibadanianadjegoniecodziennymiwłaściwościami.
LauretaminagrodyNoblazfizykiw2003r.zostaliAleksyAbrikosov 6 ,VitalijGinzburgorazAnthonyLeggett
7 ,którychuhonorowanozapionierskiwkładdoteoriinadprzewodnictwainadciekłości.
1 PatrztakżerozdziałzatytułowanyOcalinasnaukazamieszczonypodkoniectegoopracowania.
2 Opracowałpodstawyfizycznedziałanialaserapółprzewodnikowego(1963),któryzbudowałiuruchomiłw 1970
rokunaheterozłączuGaAs–GaAlAs.
3 Twórcainżynieriiszczelinyenergetycznej.tj.materiałówpółprzewodnikowychzezmiennąszczelinąenergetyczną,
którejpoczątkisięgająroku1957.
4 Wspówynalazcaukładówscalonych,którychkoncepcjawysuniętazostaław1958roku.ObokJ.KilbyzawspółwynalazcęukładówscalonychuznawanyjestRobertNoyce(zmarłw1990roku),któryzainicjowałichprodukcję
wtechnologiiplanarnejnabaziekrzemu(zamiastgermanu).
5 Wbardzoniskichtemperaturachatomymetalialkalicznychkondensująwstankawntowy.
6 Nazaproszenieprof.JerzegoCzerwonki,ówczesnegodyrektoraInstytutuFizyki,gościłweWrocławiu.Szerzejpisze
otymJ.Czerwonkowbroszurzept.GościenaszegoInstytutu(wnajweselszymbarakuobozu),OficynaWydawnicza
PWr,2004.
7 Nazaproszenieprof.JerzegoCzerwonki,ówczesnegodyrektoraInstytutuFizyki,przebywałmiwsiącweWrocławiu.OpisujetoJ.Czerwonkowbroszurzept.GościenaszegoInstytutu(wnajweselszymbarakuobozu),Oficyna
WydawniczaPWr,2004.
2

Wartozwrócićuwagę,żewymienionewyżejwybranenagrodyNobladotycząbadańpodstawowych
wzakresiefizykifazyskondensowanej.
A.Einsteinwlatach1916–17sformułowałkwantowąteoriępromieniownia.Umożliwiłotoskonstruowaniemaseraw1958rokudlamikrofal(CharlesTownes(1915)iArthurSchawlow(1921))
ilaseraw1962roku(TeodorMaiman).Wynalazkiteprzyczyniłysiętodorozwojutechnikświatłowodowych,naktórychopartajestglobalnatelekomunikacjanaziemnaorazsiecikomputerowe.Lasery
sąwykorzystywanewodtwarzaczachpłytkompaktowych,wmikrokomputerachdozapisuiodczytu
informacji.Znajdująszerokiezastosowaniewmedycynie(okulistyka,diagnostyka,chirurgia,endoskopy,laseroterapia,diagnostykamedyczna).WostatniejdekadzieXXwiekudokonanokolejnych
spektakularnychosiągnięćwdziedzinieelektronikikwantowej.Pierwszaniebieskadiodazaświeciła
w1993roku.ShujiNakamuraskonstruowałniebieskilaserw1995roku,emitującyfalęodługości
∼420nm=4,2·10 −7 m.Stwarzatonowetechnologiczneikomercyjnemożliwościzastosowań(np.
znacznezwiększeniegęstościzapisuinformacjinanośnikachoptycznychtypuDVD,produkcjakolorowychdysplejówidrukareklaserowychodużejrozdzielczości).
Postępwdziedzinietechnikopracowanychiużywanychwfizycefazyskondensowanejdobadania
strukturyprzestrzennejciałstałychumożliwiłopracowaniemetodtomografiikomputerowej(stosowanejwmedycyniedotworzeniaatlasugenówczłowiekaorazdoobrazowaniatkanekinarządów),
tomografiipozytonowej(obrazowanietkanekinarządówzapomocąemisjipozytonów)oraznieinwazyjnejmetodyobrazowaniatkanekinarządówzapomocąrezonansumagnetycznego(tzw.rezonans
magnetyczny),cobyłomożliwedziękiosiągnięciomfizykówwdziedziniemagnetycznegorezonansu
jądrowego(NMR).
Fizycymająswójudziałwrozwojutelekomunikacjisatelitarnej(poprzezuczestnictwowprogramachlotówkosmicznych),telefoniikomórkowejorazurządzeńelektronicznychpowszechnegoużytku.
Fizycypracującynaamerykańskichuniwersytetachbyliwlatach70-ychXXwiekupionieramisieci
komputerowych,którychobecnymwcieleniemjestglobalnasiećkomputerowaInternet.IdeaWWW,
dziękiktórejwInterneciestałysiędostępnemultimedia,zostałazaproponowanawprawdzieprzez
matematykaTomaBernersa-Lee’go,alezrealizowanojąporazpierwszyw1991rokuwEuropejskim
CentrumBadańJądrowychwZurichu(CERN).
Wnajbardziejdynamicznierozwijającymsięobecniewtempiewykładniczymprzemyśleprodukcjikomputerów
8 ,jużdzisiajwidocznesągranicerozwojutechnologiiopartychnakrzemieoraz
dostrzegasiękoniecznośćopracowanianowychtechnikitechnologii.Dotychczasoweosiągnięciamechanikikwantowejstwarzająrealneperspektywykonstrukcjinowychkomputerów,tzw.komputerów
kwantowych,którychmożliwościprzerastająznaczniemoceobliczeniowekomputerówklasycznych.
Wspomniećnależyinneznacząceosiągnięciafizyków,którymisą:wynalezienieradia,telewizjiiradaru,zbadaniestrukturyatomuirozszczepieniejądraatomowego,odkryciegenu(nośnika
informacjigenetycznej)istrukturyprzestrzennejkwasudezyksorybonukleinowego(DNA).Obecne
spektakularneosiągnięciabiologiimolekularnej,związanezrozszyfrowywaniemgenomuczłowieka 9 ,
sąkonsekwencjąrozwojufizykikwantowej.
Jesteśmyprzekonani,żewprzyszłościfizykabędzieprzyczyniałasiętakżedorozwojunaukiipriorytetowychtechnologiiXXIwieku,doktórychzaliczamy:mikroelektronikę,biotechnologię,inżynierię
materiałowąiprzemysłnowychmateriałów,telekomunikację,produkcjęsamolotówpasażerskichinarzędzimechanicznych,robotykęiprzemysłkomputerowy(urządzeniaioprogramowanie).
Przytoczonewyżejwybraneprzykładyświadcząotym,żewiedzafizycznaimetodologiafizyki
stanowiąpodstawęteoretycznątechnikiitechnologiibędącychnajważniejszymiprzejawamirozwoju
cywilizycyjnego.Dlategoteżfizykawchodzidokanonuprogramukształceniawwyższychuczelniach
technicznych.
8 MatematycznymwyrazemtegosąprawaMoore’aipostaciN(t k )=N(0)a tk ,gdziea>1,aN(t k )towartość
zmiennejNwchwiliczasut k .
9 Wdniu12lutego2001rokudwieamerykańskiegrupybadawczezakomunikowałyotym,żezidentyfikowałyprawie
95%genówczłowieka,którychliczbęszacujesięna≃30000.
3

Spispodręcznikówdokursówfizyki
Podręcznikiwjęzykupolskim
1.A.V.Astachov,Kursfizyki,t.I–III,WNT,Warszawa1990.
2.C.Bobrowski,Fizyka–krótkikurs,WNT,Warszawa1995.
3.W.Bogusz,J.Garbarczyk,F.Krok,Podstawyfizyki,OficynaWyd.Pol.Warszawskiej,1997.
4.F.S.Crowford,Fale,PWN,Warszawa1975.
5.Ćwiczenia laboratotyjne z fizyki, Cz. I–IV, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej,
1996–99. Wersja elektroniczna podręcznika dostępna w Internecie pod adresem
http://www.if.pwr.wroc.pl/dydaktyka/LPF/.(Opisycwiczeńiinstrukcjeroboczenastronie
http://www.if.pwr.wroc.pl/LPF/)
6.R.P.Feynman,R.B.Leighton,M.Sands,Feynmanawykładuzfizyki,t.I–II,PWN,Warszawa
1971–74orazwznowieniatomówwydanewlatach2002–2004;t.III,Mechanikakwantowa,
PWN,Warszawa.
7.J.Gomułkiewicz,Wykładyzfizyki(wzarysie),OficynaWyd.PWr,1995.
8.D.Halliday,R.Resnick,J.Walker,Podstawyfizyki,t.I-V,Wyd.NaukowePWN,
Warszawa2003;podręcznikpodstawowy;www.pwn.com.pl.
9.J. Walker, Podstawy fizyki. Zbiór zadań,Wyd. NaukowePWN, Warszawa 2005;
www.pwn.com.pl.
10.D.Halliday,R.Resnick,Fizyka,PWN,Warszawa1996.
11.A.Hennel,Zadaniaiproblemyzfizyki,cz.I–II,Wyd.NaukowePWN,Warszawa1997.
12.P.G.Hewitt,Fizykawokółnas,PWN,Warszawa2000.
13.L.Jacak,Krótkiwykładzfizykiogólnej,OficynaWyd.PWr,1996,1998,2001.
14.A.Januszajtis,FizykadlaPolitechnik,cz.I–III,PWN,Warszawa1977–91.
15.B.N.Javorskij,A.A.Pinskij,Elementyfizyki,t.I,II,PWN,Warszawa1976–77.
16.B.N.Javorskijiinni,Kursfizyki,t.I–III,PWN,Warszawa1979.
17.K.Jezierski,B.Kołodka,K.Sierański,Wzoryiprawazobjaśnieniami,cz.I–III,OficynaWyd.
Scripta,Wrocław1995–2004.
18.K.Jezierski,B.Kołodka,K.Sierański,Zadaniazrozwiązaniami,OficynaWyd.Scripta,Wrocław1996.
19.K.Jezierski,B.Kołodka,K.Sierański,Zadaniazrozwiązaniami.CzęśćI.Skryptdoćwiczeń
zfizykidlastudentówIrokuPWr,OficynaWyd.Scripta,Wrocław1998.
20.K.Sierański,P.Sitarek,K.Jezierski,Repetytorium.Wzoryiprawazobjaśnieniami,Oficyna
Wyd.Scripta,Wrocław2002.
21.K.Jezierski,K.Sierański,I.Szlufarska,Repetytorium.Zadaniazrozwiązaniami,OficynaWyd.
Scripta,Wrocław1997i2003(uzupełnionewydanie)
22.C.Kittel,W.D.Knight,N.A.Ruderman,Mechanika,PWN,Warszawa1973.
23.Z.Kleszczewski,Fizykaklasyczna,Wyd.Pol.Śląskiej,Gliwice2001.
24.Z.Kleszczewski,Fizykakwantowa,atomowaiciałastałego,Wyd.Pol.Śląskiej,Gliwice2000.
25.Z.Kleszczewski,Wybranezagadnieniazoptykifalowej,Wyd.Pol.Śląskiej,Gliwice2004.
26.J.Massalski,M.Massalska,Fizykadlainżynierów,t.I–II,WNT,1975–77.
27.J.Nowak,M.Zając,Optykaelementarna,OficynaWyd.PWr,1998.
28.J.Orear,Fizyka,t.I–II,WNT,Warszawa1993.
29.A.Radosz,Cząstkiipola,OficynaWydawniczaPolitechnikiWrocławskiej,1995.
4

30.W.Salejda,R.Poprawski,J.Misiewicz,L.Jacak,Fizykadlawyższychszkółtechnicznych,Wrocław2001.Całośće-podręcznikawprzygotowaniu,wInterneciedostępnyjestobecnierozdział
pt.Termodynamika,adres:http://www.if.pwr.wroc.pl/dydaktyka/podr/.
31.W.Salejda,M.H.Tyc,Zbiórzadańzfizyki,Wrocław2001–podręcznikinternetowydostępny
podadresemhttp://www.if.pwr.wroc.pl/dydaktyka/zbior/.
32.I.W.Savieliev,Kursfizyki,t.I–III,WNT,Warszawa1989;Wykładyzfizyki,t.I–III,WNT,
Warszawa,1993.
33.S.Szczeniowski,Fizykadoświadczalna,t.I–VI,PWN,Warszawa1972–83.
34.E.H.Wichmann,Fizykakwantowa,PWN,Warszawa1973.
35.H.Wojewoda,ZadaniazfizykidlakandydatównaPolitechnikęWrocławskąistudentówkursów
fizykielementarnej,OficynaWydawniczaPWr,Wrocław1997.
36.E.Wnuczak,Fizyka.Wybranedziały,OficynaWydawniczaPolitechnikiWrocławskiej,1995.
37.A.K.Wróblewski,J.A.Zakrzewski,Wstępdofizyki,t.I–II,PWN,Warszawa1984–91.
38.ZasobyidokumentydostępnewInternecie;wystarczyuruchomićprzeglądarkęwww.google.pl,
podaćhasłoiwędrowaćpostronach,ściągaćinformacje,czytaćiczytać 10 ...
Podręcznikiwjęzykuangielskim(nieprzetłumaczonedotądnapolski)
39.H.Benson,UniversityPhysics,RevisedEdition,Wiley,1995.
40.D.C.Giancoli,Physics:principleswithapplications,PrenticeHall,1998.
41.D.C.Giancoli,PhysicsforScientistsandEngineerswithModernPhysics,PrenticeHall,2000.
42.R.A.Serway,PhysicsforScientistsandEngineers,SaundersCollegePublishing,1996.
43.H.D.Young,R.A.Freedman,SearsandZemansky’sUniversityPhysicswithModernPhysics,
Addison-Wesley,2000.
E-materiałydokursufizyki(inietylko)dostępnewInternecienastronachAGHim.S.Staszica
wKrakowie.
1.GłównastronamateriałówdydaktycznychAGHwKrakowie:
http://www.dydaktyka.agh.edu.pl/.
2.StronaOśrodkaEdukacjiNiestacjonarnejAGH:
http://www.oen.agh.edu.pl/.
3.StronaWydziałuFizykiiTechnikiJądrowejAGH:
http://www.ftj.agh.edu.pl/.
4.TestykomputerowezfizykiAGH:
http://www.oen.agh.edu.pl/STI/fizyka/.
5.e-Fizyka,AGH,kursinternetowy:
http://oen.dydaktyka.agh.edu.pl/dydaktyka/fizyka/a − e − fizyka/;
http://www.ftj.agh.edu.pl/˜kakol/efizyka/.
6.e-Chemia,AGH:kursinternetowy:
http://oen.dydaktyka.agh.edu.pl/dydaktyka/chemia/a − e − chemia/.
7.Algebraliniowaianalizamatematyczna,AGH:
http://oen.dydaktyka.agh.edu.pl/dydaktyka/matematyka/a − algebra − analiza/.
8.MatematykazakresIroku,AGH:
http://oen.dydaktyka.agh.edu.pl/dydaktyka/matematyka/a − matem − 1 − rok/.
10 Przykładowopodaniehasłaphysicspowodujewyszukanieponad23900000miejscwciągu0,17s.
5

Literaturapopularnonaukowazalecanadokursówfizyki
1.R.Dawkins,Ślepyzegarmistrz,czyli,jakewolucjadowodzi,żewiatniezostałzaplanowany,
PIW,Warszawa1994.
2.I. Stewart, Czy Bóg gra w kości? Nowa matematyka chaosu, PWN, Warszawa 1994;
www.pwn.com.pl.
3.S.Weinberg,Senoteoriiostatecznej,Alkazar,1994.
4.J.Barrow,PoczątekWszechświata,CIS,Warszawa1995.
5.P.Davies,Ostatnietrzyminuty,CIS,Warszawa1995.
6.I. Nowikow, Czarne dziury i Wszechświat, Prószyński i S-ka, Warszawa 1995;
www.proszynski.pl.
7.R.Penrose,Nowyumyslcesarza.Okomputerach,umyśleiprawachfizyki,PWN,W-wa1995.
8.R.Dawkins,Samolubnygen,PrószyńskiiS-ka,Warszawa1996.
9.A.Dressler,Podróżdowielkiegoatraktora.Badaniaprzestrzenimiędzygalaktycznej,ZyskiS-ka,
Poznań,1996.
10.L.Lederman,D.Teresi,Boskacząstka,PrószyńskiiS-ka,Warszawa1996.
11.J.Gleick,Chaos.Narodzinynowejnauki,ZyskiS-ka,Poznań1997.
12.J.Gribbin,WposzukiwaniukotaSchroedingera,ZyskiS-ka,Poznań1997.
13.M.Kaku,Wizje,czylijaknaukazmieniświatwXXIwieku,PrószyńskiiS-ka,Warszawa1997.
14.R.Penrose,Makroświat,mikroświat,ludzkiumysł,PrószyńskiiS-ka,Warszawa1997.
15.C.Pichover,Czarnedziury,Amber,1997.
16.A.Einstein,L.Infeld,Ewolucjafizyki,PrószyńskiiS-ka,Warszawa1998.
17.M.Gardner(redaktorwydania),Wielkieesejewnauce,PrószyńskiiS-ka,Warszawa1998.
18.D.Goldsmith,NajwiększapomyłkaEinsteina?Stałakosmologicznaiinneniewiadomewfizyce
Wszechświata,PrószyńskiiS-ka,Warszawa1998.
19.J.Gribbin,Encyklopediafizykiwspółczesnej,Amber,1998.
20.J.Gribbin,Kosmologia,PrószyńskiiS-ka,Warszawa1998.
21.P.Halperin,StrukturaWszechświata,PrószyńskiiS-ka,Warszawa1998.
22.I.Nowikow,Rzekaczasu,PrószyńskiiS-ka,Warszawa1998.
23.B.K.Ridley,Czas,przestrzeń,rzeczy,CIS,Warszawa1998.
24.E.Schroedinger,Czymjestżycie?,PrószyńskiiS-ka,Warszawa1998.
25.S.Weinberg,Pierwszetrzyminuty.WspółczesnepoglądynapoczątkiWszechświata,Wydanie
II,PrószyńskiiS-ka,Warszawa1998.
26.J.Bernstein,Teoriawszystkiego,PrószyńskiiS-ka,Warszawa1999.
27.R.P.Brennan,Naramionacholbrzymów,WNT,Warszawa1999.
28.S.Chandrasekhar,Prawdaipiękno.Estetykaimotywacjawnauce,PrószyńskiiS-ka,Warszawa1999.
29.J.Gleick,Geniusz.ŻycieinaukaRichardaFeynmana,ZyskS-ka,Poznań,1999.
30.J.Gribbin,KotkiSchroedingera,ZyskiS-ka,Poznań1999.
31.J.Horgan,Koniecnauki,czyliogranicachwiedzyuschyłkuerynaukowej,PrószyńskiiS-ka,
Warszawa1999.
32.G.Milburn,Inżynieriakwantowa,PrószyńskiiS-ka,Warszawa1999.
33.C.P.Snow,Dwiekultury,PrószyńskiiS-ka,Warszawa1999.
34.R.Feynman,Charakterprawfizycznych,PrószyńskiiS-ka,Warszawa2000.
35.R.Gilmore,Alicjawkrainiekwantów,PrószyńskiiS-ka,Warszawa2000.
36.A.H.Guth,Wszechświatinflacyjny.Wposzukiwaniunowejteoriipochodzeniakosmosu,seria:
Naścieżkachnauki,PrószyńskiiS-ka,Warszawa2002.
6

37.W.D.Hillis,Wzorynakrzemowejpłytce,CIS,Warszawa2000.
38.A.Liddle,Wprowadzeniedokosmologiiwspółczesnej,PrószyńskiiS-ka,Warszawa2000.
39.F.Capra,Taofizyki.Wposzukiwaniupodobieństwmiędzyfizykąwspółczesnąamistycyzmem
Wschodu,WydanieIIpoprawioneiuzupełnione,Bibliotekanowejmyśli,Rebis,Poznań2001.
40.E.Regis,Nanotechnologie.Narodzinynowejnauki,czyliświatcząsteczkapocząsteczce,seria:
Naścieżkachnauki,PrószyńskiiS-ka,Warszawa2001.
41.A.Pais,PanBógjestwyrafinowany...NaukaiżycieAlbertaEinsteina,PrószyńskiiS-ka,Warszawa2001.
42.K.Ernst,Einsteinnahuśtawce,czylifizykazabaw,gierizabawek,PrószyńskiiS-ka,W-wa
2001.
43.R.Gilmore,AlicjawKrainieKwantów.Alegoriafizykikwantowej,PrószyńskiiS-ka,W-wa
2001.
44.C.J.Hogan,MałaksięgaWielkiegoWybuchu,PrószyńskiiS-ka,Warszawa2003.
45.F.H.Shu,Galaktyki,gwiazdy,życie.FizykaWszechświata,PrószyńskiiS-ka,Warszawa2004.
46.S.Bajtlik,Kosmicznyalfabet,PrószyńskiiS-ka,Warszawa2004.
47.M.Heller,Kosmologiakwantowa,PrószyńskiiS-ka,Warszawa2004.
48.R.Zubrin,Narodzinycywilizacjikosmicznej,PrószyńskiiS-ka,Warszawa2004.
49.B.Greene,PięknoWszechświata.Superstruny,ukrytewymiaryiposzukiwanieteoriiostatecznej,PrószyńskiiS-ka,Warszawa2004.
50.M.Heller,Początekjestwszędzie.NowahipotezapochodzeniaWszechświata,PrószyńskiiS-ka,
Warszawa2004.
51.R.Dawkins,Rozplatanietęczy.Nauka,złudzeniaiapetytnacuda,PrószyńskiiS-ka,Warszawa
2004.
52.A.Lightman,Światłozprzeszłości.Dziejekosmologiiwspółczesnej,PrószyńskiiS-ka,Warszawa2004.
53.J.Losee,Wprowadzeniedofilozofiinauki,PrószyńskiiS-ka,Warszawa2004.
54.I.Steward,J.Cohen,Wytworyrzeczywistości.Ewolucjaumysłuciekawego,PrószyńskiiS-ka,
Warszawa2004.
7

Metodologiafizyki
Wtymrozdzialezdefiniujemypojęcienauki,odpowiemynapytaniecotojestfizyka,dokonamy
jejhistorycznegopodziałuorazprzedstawimymetodologięfizyki.
Rozpoczniemyododpowiedzinapytanie:Cotojestnauka?RadaAmerykańskiegoTowarzystwa
Fizycznegozaproponowałanastępująceokreślenie:
Naukatosystematyczneprzedsięwzięciegromadzeniawiedzyoświecieiporządkowaniatejwiedzywzwartejpostaciweryfikowalnychprawiteorii.Sukcesiwiarygodność
naukisąopartenagotowościnaukowcówdo:
1.Poddawania (wystawiania) swoich idei i wyników na niezależne sprawdzanie
(weryfikowanie) 11 i odtwarzanie przez innych naukowców; wymaga to pełnej
iotwartejwymianydanych,procedurimateriałów.
2.Porzucania (odstępowaniu) lub modyfikowania przyjętych wniosków, kiedy zostają
one skonfrontowane zpełniejszymilubbardziejwiarygodnymidowodami
doświadczalnymi 12 .
Stosowaniesiędopowyższychzasaddostarczamechanizmusamokorekcji,któryjest
fundamentemwiarygodnościnauki.
Takzdefiniowananaukajestnazywananaukątwardą,coodpowiadawjęzykuangielskimsłowu
science.
Cotojestfizyka?Fizykatopodstawowanaukaprzyrodnicza.ZajmujesiębadaniemwłaściwościmateriiizjawiskzachodzącychweWszechświecieorazwykrywaniemogólnychpraw,którymte
zjawiskapodlegają.PodpojęciemWszechświaturozumiemydostępnydoświadczeniu 13 obszarczasoprzestrzeni.
NowożytnąfizykęrozwijanąodwiekuXVIdodzisiajmożnapodzielićna:
1.Fizykęklasycznąobejmującąmechanikę,termodynamikęielektromagnetyzm.
2.Fizykępostklasyczną 14 ,doktórejzaliczamy:szczególnąiogólnąteorięwzględności,mechanikę
kwantową(wtymfizykę:atomu,jądraatomowego,ciałastałego),elektrodynamikękwantową,
fizykęcząstekelementarnychiastrofizykę.TedziedzinypowstaływwiekuXX.
11 Jesttopodstawowyatrybuttzw.twardejnauki,którajestotwarta,przeźroczysta,transparentna.
12 TwardanaukajestfalsyfikowalnawsensiezaproponowanymprzezK.Poppera.
13 Znaczenia terminów zredagowanych czcionką, jakiej użyto w słowie doświadczenie są podane w słowniku
terminologicznym.
14 Zadatęnarodzinfizykipostklasycznejmożnaumownieprzyjąćrok1900(należącydowiekuXIX),kiedytoMax
Planckpodałwzórokreślającyzależnośćspektralnejzdolnościemisyjnejciaładoskonaleczarnegoodczęstotliwości
itemperatury.MiałotomiejscenadwóchzebraniachNiemieckiegoTowarzystwaFizycznego,któreodbyłysiewBerlinie
19październikai14grudnia1900roku.
8

Fizykawypracowałaodpowiedniąmetodologię,upodstawktórejleżyzałożenieotym,żeWszechświatistniejeobiektywnieijestpoznawalny.Metodologiafizyki(credofizyki,credofizyka)polega
na:
•obserwowaniurzeczy(ciał)izjawisk,
•wykonywaniueksperymentów(takżemyślowychikomputerowych),
•wyciąganiuiformułowaniuwnioskówwpostacimożliwieogólnychteorii,
•weryfikacjidoświadczalnejtychżeteorii.
Obserwacjeieksperymentowaniestanowiądomenęgłówniefizykidoświadczalnejizwiązanesąwnaturalnysposóbzplanowaniemiprojektowaniemdoświadczeń.Tozkoleiwymagatwórczegomyślenia(odgrywającegoistotnąrolęnaetapieprzygotowywaniaiprzeprowadzaniaeksperymentów)
orazumiejętnościabstrahowaniapolegającegonaodróżnieniuistotnychodnieistotnychelementów
iczynnikówwprowadzanychbadaniach.Przedprzystąpieniemdowykonywaniadoświadczeńnależy
skonstruowaćizbudowaćstanowiskopomiarowecopociągazasobąkoniecznośćstosowaniabardzo
złożonychikosztownychprzyrządówluburządzeń.PrzykładowowUSAnaprzełomielat80.i90.
XXwiekupodjętobudowęnajwiększegoinajdroższegoinstrumentufizycznegozwanegoNadprzewodzącymSuperakceleratorem,naktórymmiałybyćprzeprowadzenekluczowedlafizykicząstek
elementarnycheksperymenty.SuperakceleratornadawałbyprotonomenergiękinetycznąE k rzędu
10 13 eV=1,6·10 −6 J,cooznaczałoby,żeichprędkośćbyłabyrzędu0,999999995c=(1−5·10 √
−9 )c,
gdziec—prędkośćświatła(podanawartośćprędkościnieodpowiadaliczbiev= 2E k /m protonu =
4,5·10 10 m/s,ponieważprzytakdużychenergiachE k niemożnastosowaćfizykiklasycznejlecz
dynamikęrelatywistyczną).Projektbudowyprzewidywałwydanienatencelponad5mlddolarów.
Jednakżew1993rokuKongresUSApodjąłdecyzjęiwstrzymaniufinansowaniabudowysuperakceleratoramimowydanienatencelwlatachpoprzednich2mlddolarów.Byćmożedalszeprace
zostanąwznowionewniedalekiejprzyszłości,ponieważprezydentemUSAjestGeorgeWalkerBush,
byłygubernatorstanuTexas,naterytoriumktóregobyłbudowanysuperakcelerator.
Twórczemyślenieiwnioskowanieindukcyjnestanowiągłównądomenęfizykiteoretycznej 15 iodgrywająnajistotniejsząrolęwprocesieopracowywaniawynikówobserwacjiipomiarów.Wtedyposzukiwanesąprawidłowościiporządekwdanychdoświadczalnych,formułowanesąwnioski,hipotezy,
uogólnienia,nowepojęciaiidee,modeleiteorie,prawaizasady.Teoriefizyczneniesąlitylkoprostą
konsekwencjąobserwacjiidoświadczeńchociażsąwynikiemdążeniadoichwyjaśnienia,zracjonalizowanialubuporządkowania.Wynikidoświadczeńmogąinspirowaćformułowanieteoriifizycznych,
któresąnastępnieakceptowanelubniewoparciuiobserwacjeieksperyment 16 .
15 WtymkontekścielaureatnagrodyNoblaLeonLedermannapisał:Niewątpliwieteoretykomniezasłużenieprzypisuje
sięczęśćzasługzadokonaniepewnychodkryć.Sekwencję„teoretyk,eksperymentator,odkrycie”porównywanoczasem
dosekwencji„farmer,świnia,trufle”.Farmerprowadziświnięwokolice,gdziebyćmożerosnątrufle.Świniawytrwale
ichszuka,wreszcieznajduje,agdyzamierzajepożreć,farmerzabierajedlasiebie.
16 Wnaukachprzyrodniczychakceptowanesąteoriefalsyfikowalne,tj.takiektórychprzewidywaniaiwnioskimożna
eksperymentalnieobalić,tj.wskazaćnaichfałszywość.Mówimywówczas,żedanateoria(model)zostałasfalsyfikowana.
Jesttopodejścieoograniczonymzakresiestosowalnościzuwaginato,żewynikipomiarówsąobarczoneniepewnościami
pomiarowymi.Wtymsensieabsolutniedokładnepotwierdzenielubobaleniedanejteoriifizycznejniejestmożliwe.Jak
widzimyobserwacjaidoświadczenietoźródłapoznaniaipoznawaniaprzyrody,azarazemkryteriumjejpoznawalności.
9

Wceluzrozumieniagrupypodobnychzjawiskfizycznychlubwłaściwościobiektówposługujemy
sięmodelamiimodelowaniem.
Podpojęciemmodelurozumiemyzarównoteoretycznyjakifizycznyobiekt,któregoobserwacja
lubanalizaułatwiaiumożliwiapoznaniewłaściwościlubrozwiązanieinnegobadanegoobiektulub
zjawiska.Modeleformułujemywcelupoglądowegoiprzybliżonegowyobrażeniasobiemyślowego
lubwizualnegoobrazuobiektulubzjawiska,jeśliniewiemycoaktualniedziejesię.Budujemyjena
zasadzieanalogiizapomocąobiektówlubpojęć,któresąnamdobrzeznane.Konstruującmodel
idealizujemybadanyukładlubzjawiskaprzyjmującokreślonezałożeniaupraszczające.Wtymcelu
stosujemyzasadęabstrahowania,tj.myślowegoeliminowaniawybranychwłaściwościorazwpływu
określonychczynnikówlubichzmiannabadanezjawiskolubobiekt.Najczęściejformułujemymodele
teoretyczne(używającodpowiedniegoaparatumatematycznego 17 ),któresąhipotetycznąkonstrukcjąmyślowąbędącąuproszczonymobrazembadanegoobiektu,układuciał,zjawisklubprocesów
uwzględniającymichnajistotniejszewłaściwości.
Modelowanietodoświadczalnalubmatematycznametodabadaniaukładówizjawiskfizycznych
napodstawieskonstruowanychmodeli.Modeleteoretycznebadamywykorzystującdotegoceluaparatmatematycznyorazcorazczęściejposługującsięwtymcelumetodaminumerycznymilubsymulacjamiwykonywanyminakomputerach.Przykładowo:modelruchuharmonicznegotomatematyczna
analogianietłumionegoruchudrgającegowahadeł:matematycznego,fizycznego,skrętnego,masy
podwieszonejdosprężyny,jakrównieżdrgańelektrycznychwukładzieLC;modelsilnikacieplnego
towyidealizowanakonstrukcjamyślowarzeczywistegosilnikacieplnego;modelgazuidealnegoto
hipotetycznakonstrukcjamyślowastworzonawceluzrozumieniawłaściwościgazówrzeczywistych;
modelpłynuidealnegotomyślowewyobrażeniepłynówściśliwychilepkich;modelbryłysztywnej
tohipotetycznakoncepcjanieodkształcalnego(niedeformowalneg)ciałastałego;modelBohraatomu
wodorutoteoretycznakonstrukcjazwiązanegoukładuzłożonegozprotonuorazelektronuoddziaływującychzesobąsiłamielektrycznymi;standardowymodelcząstekelementarnychtouproszczony
obrazoddziaływańfundamentalnychibudowymateriinapoziomiemikroskopowym;standardowy
modelrozszerzającegosięWszechświatatowyidealizowanyscenariuszhistoriijegoewolucji.
Teoriatousystematyzowanyzbiórpraw,zasaditwierdzeń(wiedza)pomocnywwyjaśnieniuokreślonegozbioruzjawisklubwłaściwościbadanychobiektów.Każdateoriaposługujesięmodelami
orazmodelowaniemimanacelurozwiązanieokreślonejgrupyzagadnień.Przykłademsłużąmiędzy
innymi:atomistycznateoriabudowymaterii,teoriawzględności(fizykaobiektówporuszającychsię
zprędkościamibliskimiprędkościświatła),teoriasprężystości,teoriapolaelektromagnetycznego,
teoriamagnetyzmu,teoriagrawitacji,teoriacząstekelementarnych.
Prawofizyczneopisujeprawidłowośćwystępującawprzyrodzie.Jestwyrażanenajczęściejwpostacizależnościfunkcyjnejmiędzydwomalubwięcejwielkościamifizycznymispełnionejwokreślonychwarunkach.Przykładowo:prawaKirchhoffa,prawaKeplera,prawoArchimedesa,prawoindukcji
elektromagnetycznejFaraday’a,prawopromieniowaniaStefana-Boltzmanna.
Wsródprawfizykiistniejąprawaszczególnieważne,fundamentalneiuniwersalnezwanezasadami.
Zasadajestwyrażanajakozdaniezłożonezdwóchczłonów,zktórychpierwszyjestzałożeniem,
adrugitezą.Przykłady:zasadydynamikiNewtona,zasadyzachowaniaenergii,pędu,momentupędu,
pierwszaidrugazasadatermodynamiki,zasadawzględności,zasadanieoznaczonościHeisenberga.
17 Językiemfizykijestmatematyka.
10

Wartowtymmiejscuzwrócićuwagęnanowemożliwościeksperymentowania,symulowaniazjawiskfizycznych,badanianierozwiązywalnychanalityczniezagadnieńorazweryfikacjiteorii,jakieoferujefizykakomputerowa.Jesttointerdyscyplinarnadziedzinafizyki,którapowstałanapograniczu
fizykiteoretycznej,metodmodelowaniamatematycznego(algorytmyimetodynumeryczne),techniki
komputerowejiinformatyki(programowanie).Fizykakomputerowarozwinęłasięwostatnichlatach
XXwiekuijestnaturalnąkonsekwencjąspektakularnegorozwojuprzemysłukomputerowego,wzrostumocyobliczeniowychkomputerów,ichdostępnościiłatwościposługiwaniasię.Jejnarzędziami
badawczymisąkomputery.Corazszybszeibardziejwydajnemaszynycyfrowepozwalająnaprowadzenieeksperymentówkomputerowych,projektowaniemateriałów,symulowaniezjawiskiprocesów
fizycznychwwarunkachekstremalnych,nieosiągalnychwwarunkachziemskichlubniewykonalnych
zuwaginaogromnekosztyrealizacji.Ponadtokomputerjestniezwyklecennymnarzędziemwprzypadkachanalizowaniazagadnień
18 ,którychdokładnychrozwiązańnieznamy.Fizykakomputerowa
umożliwiawyznaczanieprzybliżonychrozwiązańproblemównierozwiązywalnychanalitycznie.Wymagatoodfizyka(komputerowego)dobrejznajomościanalizynumerycznej(wceluwyboruodpowiedniejmetodylubalgorytmu)orazjęzykaprogramowania(umożliwiającegozapisaniealgorytmu
wpostaciproceduryzrozumiałejdlakomputera).Wtymkopntekścienależyzwrócićuwagęnafizykęprzetwarzaniainformacji,którejgłównymcelemjestskonstruowaniekomputerakwantowego—
podstawowegonarzędziainformatykikwantowej.
Jakwidzimymetodologiafizykipoleganaobserwacjizjawiskiprocesów,prowadzeniudoświadczeń,wykonywaniupomiarów,wysuwaniunowychkoncepcji,pojęćorazidei,stawianiuhipotez,odkrywanieprawizasad,budowaniumodeliorazteorii,którenastępniestosowanesądoprzewidywania
właściwościmateriałówlubprzebieguzjawisk(niezbędnychtakżedoprodukcjidóbrmaterialnych).
Teoriefizycznepoddawanesąweryfikacjipodkątemichzgodnościzrzeczywistością(mówimy,że
poddawanesąweryfikacjidoświadczalnej) 19 .Wtensposóbmamydoczynieniazsamouzgodnionymprocesempoznawaniaprzyrodybędącymistotąmetodologiifizyki.Jesttowłaściwezespolenie
praktykizteorią,bojaktwierdziłRichardFeynman:”Youdonotknowanythinguntilyouhave
practiced”.
Wartowtymmiejscuwskazaćdziedziny,którymifizykaniezajmujesię.Sątomiędzy:teoriaabsolutu,numerologia,astrologia,psychokineza,czarnoksięstwo,jasnowidztwo,telepatia,spirytualizm,
życiepozagrobowe,wróżbiarstwo(wtymprzewidywaniekońcaświata),zjawiskanadprzyrodzone,
magia,ufologia.Wymienionedyscyplinyniesąprzedmiotemzainteresowaniafizyki,ponieważleżą
pozazasięgiemjejmetodologii.Wprawdziefizykaniezajmujesięteologią,alewjejorbiciezainteresowańznajdujesietoelogia
20
18 Jesttozazwyczajproblemmatematycznysformułowanyzapomocąrównańalgebraicznych,wyrażeńzawierającychpochodne(zwyczajnelubcząstkowe)całki,równańróżniczkowych,układówrównań(liniowychlubnieliniowych,
algebraicznychlubróżniczkowych).
19 Możnatokrótkoskwitowaćstwierdzeniem:Fizyknieuwierzy,dopókiniezmierzy.
20 NeologizmwywodzącysięodangielskiejnazwyTheoryofEverythink(TOE),tj.teoriiwszystkiego(teoriiostatecznej).Podkreślmyjednak,żeróżnicamiędzyteologiąatoelogiąjestzasadnicza.Jakmiędzysłowamihipoteza
ihipoteka.
11

Wielkościfizyczne
Podejmiemyterazpróbęprostegozdefiniowaniapojęciawielkościfizycznejorazprzedstawimyprzyjętywfizycepodziałnawielkościpodstawoweipochodne.
PodpojęciemwielkościfizycznejXrozumiemywłaściwośćobiektulubzjawiska,którąmożnaporównaćilościowo(mówimykrótkozmierzyć)ztakąsamąwłaściwościąinnegoobiektulubzjawiska.
Wtymokreśleniupodanajestjednocześniedefinicjapomiaru,którypoleganailościowymporównaniu
danej(mówimymierzonej)wielkościfizycznejzwielkościąprzyjętązawzorzec(zazwyczajodczytywanąlubwskazywanąprzezprzyrząd).Takwięcwielkośćfizycznatowłaściwośćobiektulubzjawiska
fizycznego,którąmożnazmierzyć.
Wielkościfizycznedzielimynapodstawowe,pomocniczeipochodne.Wcharakterzewielkości
podstawowychwybieramyte,któredziękiodpowiednimprzyrządomitechnicepomiarowejmożna
możliwieprecyzyjniezmierzyć,awzorceichjednostekmożliwieprostoidokładnieodtwarzać.Zbiór
wielkościpodstawowychjestustalanyumowamimiędzynarodowymi(patrzdalej).WSIwielkościami
podstawowymisą:czas,długość,masa,temperatura,natężenieprądu,światłośćorazilośćmaterii,
awielkościamipomocniczymi:kątpłaskiikątprzestrzenny.JednostkimiarwielkościpodstawowychsąwSIjednoznaczniezdefiniowane(patrzsłownikterminologicznyorazpodanedalejdefinicje
jednostkimiarwielkościpodstawowych)izatwierdzoneprzezmiędzynarodowąkonferencję,któraodbyłasięw1991roku.Używanesątakżewielokrotnościlubpodwielokrotnościtychjednostek(patrz
tabela).
12

Definicjejednostekmiary
podstawowychwielkościfizycznychwSI
METR(m)—jednostkamiarydługości
Metrjesttodługośćdrogiprzebytejprzezświatłowczasie(1/299792458)sekundy.
KILOGRAM(kg)—jednostkamiarymasy
Kilogramtomasacylindrawykonanegozestopuplatynyiirydu,przechowywanego
wMiędzynarodowymBiurzeMiariWagwpobliżuParyża.
SEKUNDA(s)—jednostkamiaryczasu
Sekundajesttoczastrwania9192631770okresówpromieniowaniaelektromagnetycznegoemitowanegopodczasprzejściaelektronumiędzyjednoznacznieokreślonymi
poziomamienergetycznymiatomucezu( 133
55Cs).
KELWIN(K)—jednostkamiarytemperatura
Kelwinto1/273,16częśćtemperaturypunktupotrójnegowody.
AMPER(A)—jednostkamiarynatężeniaprądu
KANDELA(cd)—jednostkamiaryświatłości
Kandelatonatężeniepromieniowaniaelektromagnetycznegooczęstotliwości
5,4·10 14 Hzimocy1/683wataemitowanejprzezźródłowkątbryłowyrównyjednemy
steradianowi.
MOL(mol)—jednostkamiaryilościmaterii
Moltoilośćmaterii,wktórejliczbamolekułjestrównaliczbieatomówzawartych
w0,012kgwęgla 12 C.LiczbatychatomówjestrównaliczbieAvogadroiN A ≃6,022·
10 23 molekuł/mol.
RADIAN(rd)—jednostkamiarykątapłaskiego
Ampertonatężenieprądupłynącegowdwóchdługich,równoległychprzewodnikach,odległycho1metr,znajdującychsięwpróżni,powodującegopowstaniesiły
oddziaływaniamagnetycznegomiędzytymiprzewodnikamiwynoszącej2,0·10 −7 Newtonanakażdymetrichdługości.
Radianjesttokątpłaskiiwierzchołkuumieszczonymwśrodkuokręgu,któregoramionawyznaczająnaokręgułukidługościrównejpromieniowitegookręgu.
STERADIAN(sr)—jednostkamiarykątasferycznego
Steradianjesttokątsferyczny(bryłowy)owierzchołkuumieszczonymwśrodkusfery,
wyznaczającynajejpowierzchniwycinek,któregopolejestrównekwadratowipromieniatejsfery.
13

Analizawymiarowa
Każdawielkośćfizyczna 21 Xmaokreślonywymiar,któryoznaczajejfizycznąnaturę.
[X]tosymbolwymiaruwielkościfizycznejX.
Wymiarwielkościpodstawowychjestokreślanyzapomocądefinicjitychżewielkości.
Wymiarywielkościpodstawowych:długość,czasimasaumownieoznaczasięzapomocąsymboli,
odpowiednio,L,TiM.
Wymiar[X]pochodnejwielkościfizycznejXjest:
•określanyzapomocąprawlubzasadfizycznych,
Przykład1.Pędtowektor⃗p=m⃗v→[p]=ML/T(bo[v]=L/T).
Przykład2.Wymiar ⃗ F:[F]=ML/T 2 ,ponieważ ⃗ F=m·⃗a,i⃗a—przyspieszenie.
Analizawymiarowaopartajestnanastępującejwłasności:
Wymiarwielkościfizycznejtowielkośćalgebraiczna
⇓
Regułyanalizywymiarowej
R1.Wielkościfizycznemogąbyćdodawanelubodejmowanepodwarunkiem,żemajątensam
wymiar.
R2.Wymiarystronylewejiprawejpoprawniesformułowanejrównościpowinnybyćtakiesame.
R1oznacza,żeniemożnadodawaćdosiebienp.długościimasy,R2mówi,żeniemożnaichzesobą
porównywać.
Przykład1.Czypoprawnymjestwzór
s=constat 2 ,
•wyrażanyjakoiloczynlubilorazpodstawowychwielkościfizycznych,podniesionychdoodpowiednichpotęg.
określającyzależnośćprzebytejdrogisodczasuwruchujednostajnieprzyspieszonymzprzyspieszeniemabezprędkościpoczątkowej.
Rozwiązanie:[s]=L,awymiarprawejstrony[at 2 ]=[a][t 2 ]=(L/T 2 )T 2 =L.
Odpowiedź:wzórjestpoprawnazdokładnościądobezwymiarowegoczynnikaconst.
21 Konwencja:dużymiliteramibędziemyoznaczaliwielkościfizyczne.
14

Zastosowanieanalizywymiarowejwceluwyznaczeniapostacizależnościfunkcyjnetypuiloczynowegomiędzykilkomawielkościamifizycznymi.
Przykład2.Załóżmy,żehipotetycznazależnośćmiędzyprzyspieszeniemaciaławykonującego
ruchpookręguopromieniuRzestałąprędkościąv>0jesttypu
Jakiesąwartościwykładnikówαiβ?
a=∝v α R β .
Rozwiązanie:skorzystamyzR2→[a]=LT −2 ,tensamwymiarpowinnamiećprawastronawzoru
(L/T) α L β =L α+β T −α →α+β=1i−α=−2.
Odpowiedź:α=2,β=−1i a=∝v 2 R −1 =∝v 2 /R.
Przykład3.Uniwersalnestałeprzyrody:
—stałagrawitacjiG=6,67·10 11 m 3 /(kg·s 2 )i[G]=L 3 M −1 T −2 ,
—stałaDiraca¯h=h/2π=1,06·10 −34 kg·m 2 /s,gdzieh=6,63·10 −34 kg·m 2 /s—stałaPlancka
i[¯h]=M 1 L 2 T −1 ,
—prędkośćświatłac=3,0·10 8 m/si[c]=L 1 T −1 .
Korzystajączanalizywymiarowejutworzyćznichwielkości:(1)t P (czasPlancka),(2)l P (długość
Plancka),(3)m P (masaPlancka)iwymiarach,odpowiednio,czasu,długościimasy.
Ws-ka.Założyć,żet P =G α¯h β c γ .
Rozwiązanie:Załóżmy,żem p =G α¯h β c γ .Popodstawieniuwymiarówwielkościzlewejstrony
równościotrzymujemy
L 3α M −α T −2α M β L 2β T −β L γ T −γ =M 1 L 0 T 0 .
Stądwynikaukładrównań:
3α+2β+γ=0,−α+β=1,−2α−β−γ=0,
któregorozwiązaniamisą:
β=γ=−α=1/2.
Odpowiedź:m P =
√¯h·c
G . 15

Szacowaniewartościwielkościfizycznych
WwieluzagadnieniachinteresujenasprzybliżonawartośćrozpatrywanejwielkościfizycznejX.
Możetobyćspowodowanetym,żewyznaczeniedokładnejwartościtrwałobydługolubwymagałoby
dodatkowychinformacjilubdanych,któryminiedysponujemylubsąnamniepotrzebne.Winnych
przypadkachchcemyjedyniemiećgrubeoszacowaniewartościwielkościfizycznejzdokładnością,jak
mówimy,codorzędu.
Szacowanieprowadzimywtensposób,żeliczbyokreślającemiarystosowanychwielkościfizycznychwwybranymukładziejednostek(SI)zaokrąglamydojednejcyfryznaczącejizapisujemyje
wpostacidziesiętnej(np.l=4200mjakol≃4,0·10 3 m,at=3600sjakot≃4,0·10 3 s).Następnienatakotrzymanychliczbachdokonujemyoperacjialgebraicznychiotrzymanywynikzapisujemy
ponowniewpostacidziesiętnejzjednącyfrąznaczącą.Przykładowo,jeśliszacujemyrządwartość
prędkościv=l/t,gdziel=2160000mit=3600s,towszacowaniachkładziemyl≃2,0·10 6 m,
t≃4,0·10 3 siotrzymujemyv≃2,0·10 6 /4,0·10 3 =0,5·10 3 =5,0·10 2 m/s.
Przykład.Spróbujmyoszacowaćgrubośćdkartkipapierutrzymanejwrękachksiążki,którejgrubośćDjestrówna4,4cm,aliczbaNzawartychwniejstronwynosi1515.Wtedyszacunkowawartość
grubościpojedynczejkartkiwynosid=D/N=4,4·10 −2 /1515≃4,0·10 −2 /2,0·10 3 =2,0·10 −5 m.
Oznaczato,żegrubośćkartkijestrzędusetnychczęści(dokładniej2,0·10 −2 )milimetra.
Zadanie.Oszacowaćliczbę:(a)oddechówczłowiekawciągujegożycia,(b)uderzeńsercawciągu
życiaczłowieka,ęatomóww1m 3 ciałastałego(przyjąć,żeśrednicaatomujestrzędu10 −10 m),(d)
oszacowaćpowierzchnięiobjętośćswegociała.
16

Nazwyprzedrostków
Czynnik Przedrostek Symbol
10 24 jotta Y
10 21 zetta Z
10 18 eksa E
10 15 peta P
10 12 tera T
10 9 giga G
10 6 mega M
10 3 kilo k
10 2 hekto h
10 1 deka da
10 −1 decy d
10 −2 centy c
10 −3 mili m
10 −6 mikro µ
10 −9 nano n
10 −12 piko p
10 −15 fempto f
10 −18 atto a
10 −21 zepto z
10 −24 jokto y
17

WybranedaneiWszechświecie
Podstawowedanedotyczącerozmiaru,wiekuiskładuWszechświata—areny
obiektówizjawiskfizycznych.
WiekWszechświata(słowatepisanesąnapoczątkuXXIw.)
(4,7±1,6)·10 17 sekund=(15±5)miliardówlat.
Rozmiaryliniowe 22 Wszechświata
(1,4±0,5)·10 26 metrów.
Wszechświatwypełniamateriawystępującapodpostaciącząstekmasowych
ibezmasowych.
PodpojęciemWszechświaturozumiemydostępnydoświadczeniuobszarczasoprzestrzeni.
LiczbacząstekmasowychweWszechświecie(nukleonów:protonówineutronów),jestrzędu10
78 .
Liczbafotonów(cząstekbezmasowych)jestrzędu10 87 .
Szacuje się, że w jednym metrze sześciennym znajduje sie średnio 1/10
nukleonu 23 oraz10 9 fotonów.
Wszechświatjestobiektemdynamicznym,ponieważrozszerzasięoczymświadcząobecnedaneastrofizyczneiradioastronomiczne.
22 Jesttowynikdziałania3600·24·365,25·1,0·10 10 s·3,0·10 8 m/s=0,947·10 26 metraoraz3600·24·365,25·
2,0·10 10 s·3,0·10 8 m/s=1,894·10 26 metra;średniaarytmetycznatychwynikówjestrówna3600·24·365,25·1,5·
10 10 s·3,0·10 8 m/s=1,4·10 26 metra.
23 Oznaczato,żew10m 3 znajdujesięjedenproton.
18

Charakterystyczneodległości
irozmiarywybranychobiektów
Obiekt
Odległość
(m)
PromieńWszechświata 2·10 26
Najodleglejszagalaktyka
odkrytawlutym2004r 1,2·10 26
GalaktykaAndromedy 2,0·10 22
Najbliższagwiazda
ProximaCentauri 4,0·10 16
Rokświetlny 9,46·10 15
Słońce 1,5·10 11
Księżyc 3,8·10 8
ŚrednicaZiemi 6,4·10 6
Odległośćsztucznego
satelityodpowierzchniZiemi 2,0·10 5
Rozmiarliniowymuchy 5,0·10 −3
Rozmiarliniowypyłkukurzu 10 −4
Rozmiarliniowybakterii 10 −5 ÷10 −6
Rozmiarliniowywirusów 10 −7 ÷10 −8
Średnicaatomuwodoru 10 −10
Średnicajądraatomu 10 −14
Średnicaprotonu 10 −15
Średnicakwarka 10 −18
DługośćPlancka 1,6·10 −35
Rozpiętość61rzędówwielkości.
19

Charakterystyczneczasywybranych
obiektówlubzjawiskfizycznych
Obiekt
Czastrwania(s)
Czasżyciaprotonu ≃10 39
WiekWszechświata 4·10 17 (5·10 17 )
13,7(≃15mld.lat)
WiekZiemi 1,3·10 17
Wiekstudenta(tki) 6,3·10 8
Rok 3,2·10 7
Doba 8,6·10 4
Okresmiędzy
uderzeniamiserca
człowieka 0,8·10 −1
Okressłyszalnej
falidźwiękowej 1,0·10 −3
Okresfaliradiowej 1,0·10 −6
Okresdrgańatomów
wcielestałym 1,0·10 −13
Okresfaliświetlnej 2,0·10 −15
Czaszderzeniająder 1,0·10 −22
Czasżycianajbardziej
nietrwałejcząstki 1,0·10 −23
CzasPlancka 5,4·10 −44
Rozpiętość61rzędów.
20

Charakterystycznewartości
maswybranychobiektów
Obiekt
Masa
(kg)
Wszechświat ≃10 53
DrogaMleczna 2·10 41
Słońce 2·10 30
Ziemia 6·10 24
Księżyc 7·10 22
PlanetoidaEros 5·10 14
Niewielkagóra 1·10 12
Transatlantyk 7·10 7
Koń 1·10 3
Człowiek 7·10 1
Żaba 1·10 −1
Winogrono 3·10 −3
Komar 10 −5
Ziarnkokurzu 7·10 −10
Bakteria 10 −15
Cząsteczkapenicyliny 5·10 −17
Atomwodoru 1,67·10 −27
Elektron 9,11·10 −31
Rozpiętość83rzędy.
Jednostkamasyatomowej—1,66·10 −27 kg.
21

Wybranewypowiedziuczonychofizyceinauce
1.Naukętworzysięzfaktów,takjakdombudujesięzkamieni,leczzbiórfaktówniejestnauką,
takjakstoskamieniniejestdomem.
H.Poincare
T.D.Lee(noblista)
3.Naukatoraczejsposóbmyślenianiżzasóbwiedzy.Jejcelemjestodkryciezasadyrządzącej
światem,poszukiwaniemożliwychprawidłowości,penetrowaniezwiązkówmiędzyrzeczami—
odsubjądrowychcząstek,zktórychbyćmożeskładasięcałamateria,dożyjącychorganizmów,
społecznościludzkich,ażpokosmosjakocałość.
CarlSagan
4.Niezależnieodwszystkiegogłównametodaprowadzącawnaucedocelupoleganatym,by
naprawdęsięnadczymśzastanowić.
CarlSagan
2.Credoredukcjonizmu:Celemnaukijestposzukiwanietakiegoprostegoukładuzasadfundamentalnych,zapomocąktórychmożnawyjaśnićznanefaktyiprzewidziećnowe.Ponieważcała
materiaskładasięztychsamychpodstawowychjednostek,ostatecznepodstawywszystkichnauk
przyrodniczychmusząbyćopartenaprawachrządzącychzachowaniemsiętychcząstekelementarnych.
5.Eksperymentoznaczaobserwacjęipomiar.Wymagastworzeniaspecjalnychwarunków,zapewniającychdokonanienajbardziejowocnychobserwacjiiprecyzyjnychpomiarów.
L.Lederman(noblistaz1988r.),D.Teresi
6.Oteoretykachidoświadczalnikach:Niewątpliwieteoretykomniezasłużenieprzypisujesięczęść
zasługzadokonaniepewnychodkryć.Sekwencjateoretyk,eksperymentator,odkrycieporównuje
sięczasamidosekwencjifarmer,świnia,trufle.Farmerprowadziświnięwokolice,gdziebyć
może,rosnątrufle.-winiawytrwaleichszuka,agdyzamierzajepożreć,farmerzabierajedla
siebie.
L.Lederman(noblistaz1988r.),D.Teresi
7.Youdonotknowanythinguntilyouhavepracticed.Niewiesznic,dopókiniedoświadczysz
(poćwiczysz,wypraktykujesz).
RichardFeynman(noblistaz1965r.)
8.Thescientistdoesnotstudynaturebecauseitisuseful;hestudiesitbecausehedelightsinit,
andhedelightsinitbecauseitisbeautiful.Ifnaturewerwnotbeautiful,itwouldnotbeworth
knowing,andifnaturewerwnotworthknowing,lifewouldnotbeworthliving.
Uczonyniebadaprzyrodydlatego,żejesttoużyteczne;badają,bosprawiamutoprzyjemność,
asprawiamuprzyjemność,boprzyrodajestpiękna.Gdybyniebyłapiękna,niewartobyjej
byłopoznawać,życieniebyłobywarte,abyjeprzeżyć.[...]mówiętutajiowymwewnętrznym
pięknie,płynącymzharmonijnegoładuczęści,uchwytnegodlaczystegorozumu.
H.Poincare
22

Fizykawokółnas,PaulG.Hewitt,WydawnictwaNaukowePWN,Warszawa2000r.
Onauce
[...]wXVIwiekupolskiastronomKopernikwywołałsporezamieszaniepublikującksiążkę,wktórej
udowadniał,żeZiemiaobracasięwokółnieruchomegoSłońca.Tenobrazkłóciłsięzpowszechnym
wyobrażeniem,wmyślktóregoZiemiajestśrodkiemWszechświata.ByłonrównieżsprzecznyznauczaniemKościoła,którypotępiłtepoglądyna200lat.ZkoleiwłoskifizykGalileuszzostałaresztowanyzapopularyzowanieteoriiKopernikaorazinneodkrycianaukowe.Jeszczewiekpóźniejobrońcy
Kopernikaniedoczekalisięuznania.
Historialubisiępowtarzać.WewczesnychlatachXIXwiekugeolodzynapotkaligwałtownysprzeciw,gdyzakwestionowalibiblijnysposóbstworzeniaświata.Późniejwpołowiewiekuuzyskalioni
aprobatę,alezatopotępionazostałateoriaewolucji,ajejnauczaniebyłozakazane.Każdywiekma
swychintelektualnychbuntowników,którzyprzezjakiśczasbyliprześladowani,potępianiikarani,
anastępnieokazywalisięnieszkodliwi,anawetistotnieprzyczynialisiędopoprawywarunkówżycia.
”Nakażdymskrzyżowaniudrógwiodącychwprzyszłośćkażdyduchpostępuspotykasięzoporemze
stronystrażnikówprzeszłości”.
Ometodzienaukowej
MetodanaukowazostaławprowadzonawXVIwiekuiopierasięnanastępującymschemacie:
1.Sformułowanieproblemu.
2.Postawieniehipotezy.
3.Przewidywaniekonsekwencjihipotezy.
4.Przeprowadzenieeksperymentówpotwierdzającychprzewidywaniaihipotezę.
5.Sformułowanienajprostszejreguły,którałączywjednąteoriętrzygłówneelementy:hipotezę,
przewidywania,eksperyment.
Opostawienaukowej
Uczenimusząsięgodzićsięzodkryciamidoświadczalnymi,nawetjeślioneimnieodpowiadają.Musząonidążyćdotego,byodróżniaćto,cowidzą,odtego,cochcielibywidzieć,ponieważnaukowcy—
podobniejakinniludzie—majązdolnościdosamooszukiwaniasię 24 .Ludziezawszechętnieprzyjmują
ogólnereguły,przekonania,wierzenia,ideeihipotezy,niebaczącnaichwiarygodność.Małotego,
onetrwajączęstojeszczedługopowykazaniuichbezsensowności,fałszywości,aprzynajmniejniepewności.Najpowszechniejszepoglądysączęstonajmniejkwestionowane.Jeszczeczęściejzdarzasię,
żepoglądrazprzyjętytrudnoobalić,gdyżargumentyprzemawiającezanimsąakceptowane,przemawiającezaśprzeciwkoniemu—odrzucane,pomniejszanelubzniekształcane.[...]Podstawowązasadą
wnaucejest,bywszystkiehipotezybyłysprawdzalne,aponadtomożliwedoodrzucenia.Wnauce
ważniejszejestposiadanienarzędziumożliwiającychodrzuceniehipotezyniżjejakceptację.Tonajważniejszyczynnik,któryróżninaukęoddziałalnościpozanaukowej.[...]Jeśliniemożnaokreślić
sposobunaodrzuceniehipotezy,toniemaonacharakterunaukowego.
Przykładhipotezy:Atomytonajmniejszecząstkimaterii,jakieistniejąwprzyrodzie.
Przykładspekulacji:Przestrzeńjestprzesiąkniętasubstancją,którajestniewykrywalna.
InnyprzykładspekulacjijestprzedstawionydalejwrozdzialezatytułowanymRaelianie.
24 Wprocesieedukacyjnymniewystarczamiećświadomość,żeinnimogąciebieoszukiwać;bardziejistotnajest
świadomośćwłasnychskłonnościdookłamywaniasiebiesamego.
23

Słownikterminologicznyzzakresumetodologiifizyki
Abstrahowanie—procedurabadawczapolegającana:(a)nieuwzględnianiuistnieniawybranych
cechizwiązków,(b)zaniedbywaniuwpływuwybranychczynnikównainne,ęnieuwzględnianu
zmiennościwybranychczynnikówpodczasbadaniaobiektulubzjawiska.Abstrahowaniepozwala
eliminowaćmyślowowłaściwościiczynnikiuznanezanieistotnelubmałoistotneirozpatrywać
tylkotecechyiczynnikiuznanezadecydująceprzyformułowaniuuproszczonegoobrazu(modelu)
badanegoobiektulubzjawiska.
Amper—natężenieprądupłynącegowdwóchdługich,równoległychprzewodnikach,odległych
o1metr,znajdującychsięwpróżni,powodującegopowstaniesiłyoddziaływaniamagnetycznego
międzytymiprzewodnikamiwynoszącej2,0·10 −7 Newtonanakażdymetrichdługości.
Dedukcjonizm—wnioskowanie,rozumowaniezgodnezzasadamiwynikanialogicznego.
Cyfryznaczące—cyfrywystępującewzapisieliczbyzpominięciemzerpoczątkowychorazzer
końcowych,chybażezerakońcowewskazująnadokładnośćokreślenialiczby.
Indukcja—wnioskowanie,rozumowaniepolegającenawyprowadzaniuwnioskówogólnychzprzesłanekbedącychichprzypadkamiszczególnymi.
Eksperyment(doświadczenie)—działaniepolegającenawywołaniuokreślonegozjawiskawkontrolowanychwarunkach(naturalnychlubsztuczniestworzonych,tj.wlaboratoriach)zbadaniujego
przebiegu,szczególnychwłaściwościizależnościorazwykonaniustosownychpomiarówizgromadzeniuwynikówtychżepomiarów.Doświadczenieprzeprowadzamynajczęściejwcelupotwierdzenielub
obaleniesformułowanejuprzedniohipotezy.
Falsyfikacja—proceduramającanaceluwykazaniefałszywościdanegotwierdzenialubhipotezy.
Fizyk—pochodziodgreckiegosłowaphysikosoznaczającegoznawcęprzyrody.
Fizyka—pochodziodgreckiegosłowaphysikeoznaczającegonaukęprzyrodniczą.
Fizykadoświadczalna—częśćfizykizajmującasięwykrywaniemzjawiskiichilościowymbadaniem
zapomocąobserwacjiidoświadczeńprzyużyciuodpowiedniejaparatury.
Fizykateoretyczna—częśćfizyki,któramanacelumatematyczneopracowaniewynikówdoświadczalnychorazformułowanieichfizycznejinterpretacjiwpostacimożliwieogólnychteoriipozwalającychwyciągaćwnioskinadającesiędodoświadczalnegosprawdzeniaipraktycznegozastosowania.
Idealizacja—zabiegpoznawczypolegającynaprzyjmowaniuzałożeńupraszczającychanalizę
obiektulubzjawiska.
Jednostkamiary—ustalonamiaradanejwielkościfizycznej.
Jednostkapochodna—jednostkapochodnejwielkościfizycznej.
Jednostkapodstawowa—jednostka,którazostałazdefiniowanawsposóbarbitralnybezposługiwaniasięinnymijednostkami;patrzjednostkipodstawoweSI.
Jednostkiuzupełniające—jednostkikątapłaskiego(radian)isferycznego(steradian).
Kandela—natężeniepromieniowaniaelektromagnetycznegooczęstotliwości5,4·10 14 Hzimocy
1/683wataemitowanejprzezźródłowkątbryłowyrównyjednemysteradianowi.
Kelwin—jedenKelwinto1/273,16częśćtemperaturypunktupotrójnegowody.
Kilogram—wzorcemjednostkimasy(kilograma)jestcylinderwykonanyzestopuplatynyiirydu,
przechowywanywMiędzynarodowymBiurzeMiariWagwpobliżuParyża.
Metodaindukcji—wykonywanieobserwacjiieksperymentóworazwyprowadzanienaichpodstawieuogólnieńiformułowaniehipotez.
Metodologia—określonysposóbpostępowania,którymanaceluzbadanierzeczywistości(tj.
właściwościmateriilubzjawisk).
Metr—jesttodługośćdrogiprzebytejprzezświatłowczasie(1/299792458)sekundy.
Model—uproszczonawersja(materialnalubwyobrażenie)zjawiskalubobiektuuwzględniająca
najistotniejszecechyiwłaściwości.
Modelowanie—doświadczalnalubmatematycznametodabadaniaukładówizjawiskfizycznych
napodstawieskonstruowanychmodeli.
24

Mol—ilośćmaterii,wktórejliczbamolekułjestrównaliczbieatomówzawartychw0,012kg
węgla 12 C.
Niepewnośćpomiaru–parametrcharakteryzującyrozrzutwartościwynikówpomiarów,który
możnawuzasadnionysposóbprzypisaćwynikowipomiaruwielkościfizycznej.
Obserwacja—usystematyzowaneiprzemyślanebadanieprzedmiotulubzjawiskaiwykonywanie
pomiarówzapomocąstosownychprzyrządówwceluotrzymaniaizgromadzeniadanychdoświadczalnych.
Pomiar—porównaniemierzonejwielkościfizycznejobiektulubzjawiskaztakąsamąwielkością
wzorcowegoobiektulubzjawiska.Fizyknieuwierzy,dopókiniezmierzy–toprzysłowie,którego
większośćfizykówprzestrzega.
Prawidłowość—obiektywnepowtarzającesiezwiązkilubrelacjewłaściwościlubzjawisk.
Prawofizyczne—należycieuzasadnioneidostateczniesprawdzonetwierdzeniedotycząceprawidłowościwystępującejwprzyrodzie.
Radian—jednostkakątapłaskiegowSI;radianjesttokątpłaskiiwierzchołkuumieszczonym
wśrodkuokręgu,któregoramionawyznaczająnaokręgułukidługościrównejpromieniowitego
okręgu.
Redukcjonizm—poglądzgodniezktórymobiektyizjawiskazłożoneorazrządzącenimiprawa
dadząsięwyjaśnićnapodstawieanalizyobiektówizjawiskprostszychorazodpowiadającychim
mniejskomplikowanychpraw.
Rządwartościwielkościfizycznej—wartośćwielkościfizycznejwyrażonaprzeznajbliższąpotęgę
dziesięciuwprzyjętymukładziejednostekmiar.
Sekunda—jesttoczastrwania9192631770okresówpromieniowaniaelektromagnetycznegoemitowanegopodczasprzejściaelektronumiędzyjednoznacznieokreślonymipoziomamienergetycznymi
atomucezu( 133
55Cs);wzorcowymczasomierzemjestatomyzegarcezowy.
SI—MiędzynarodowyUkładJednostekzwanySI(odSystemeInternationald’Unites),wktórymjednostkamiiwielkościamipodstawowymisą:metr(m)–jednostkadługość,którejwymiar
oznaczamyzapomocąL,kilogram(kg)–jednostkamasy,którejwymiaroznaczamyjakoM,sekunda(s)–jednostkaczasu,któregowymiaroznaczamyprzypomocyT,Kelvin(K)–jednostka
temperatury,Amper(A)–jednostkanatężeniaprądu,kandela(cd)–jednostkanatężenieświatła,
mol–bezwymiarowajednostkailościmaterii.
Steradian—jednostkakątasferycznegowSI;steradianjesttokątsferyczny(bryłowy)owierzchołkuumieszczonymwśrodkusfery,wyznaczającynajejpowierzchniwycinek,któregopolejest
równekwadratowipromieniatejsfery.
Technika—całokształtsposobów,narzędziiumiejętnościstosowanychdowytwarzaniadóbr
materialnychiopanowywaniaprzyrody.
Technologia—proceswytwarzaniaokreślonychdóbr;metodaobróbkiiprzeróbkimateriałów;
takżenaukaotychprocesach.
Teoria—usystematyzowanyzbiórpraw,zasaditwierdzeń(takżewiedza)pomocnywwyjaśnieniu
określonegozbioruzjawisklubwłaściwościbadanychobiektów.
Wektorosiowy(polarny)=pseudowektor—wektorainastępującejwłaściwości:wektorrównoległy
dopłaszczyznyzwierciadłazmieniaswójzwrotnaprzeciwnypoodbiciuwzwierciadle.Przykładowo
momentsiłyjestpseudowektorem
Wektorpolarny(biegunowy)—wektoraonastępującejwłaściwości:wektorrównoległydopłaszczyznyzwierciadłaniezmieniaswegozwrotunaprzeciwnypoodbiciuwzwierciadle.Przykładowo:
wektorpołożenia,wektorsiły.
Wielkośćfizyczna—właściwośćobiektulubzjawiska,którąmożnaporównaćilościowoztakąsamą
właściwościąinnegoobiektulubzjawiska.
Wielkośćpochodna—wielkośćfizyczna,którąjednoznaczniezdefiniowano(posługującsię,między
innymi,prawamilubzasadamifizycznymi)zapomocąwielkościpodstawowych.
25

Wielkośćpodstawowa—jednazsiedmiuwielkościfizycznychprzyjętychnazasadzieumowyjako
wielkościpodstawowewMiędzynarodowymUkładzieJednostekzwanymSI(patrzjednostkipodstawoweSI).
Wielkośćskalarna—wielkośćfizyczna,którejwartość(wwybranymukładziejednostek)wyrażamyzapomocąliczby(określającejliczbęjednostek).Otakiejwielkościmówimykrótkoskalar.
Przykładowo–wielkościpodstawowesąskalarne.
Wielkośćtensorowa—wielkośćfizycznaopisywanazapomocąmacierzy,ajejwyrazynoszanazwę
składowychtensora.
Wielkościuzupełniające—wSIsątokątpłaskiikątsferyczny.
Wielkośćwektorowa—wielkośćfizyczna,którejilościowyopiswymagaużycienliczbzwanych
współrzędnymi(lubskładowymi)wektora;liczbacałkowitan,towymiarprzestrzeni,wktórejwielkośćwektorowajestokreślona.
Zasadafizyczna—prawofizycznezawierającetreśćpodstawowądlafizykilubjejdziedziny.
Wrocław,29września2005r.
WłodzimierzSalejda
26

Ocalinasnauka—napodstawieartykułuprof.dr.hab.ŁukaszaTurskiego.
Lekturawiększościczasopism,oglądanieprogramówtelewizyjnychlubwysłuchiwanieaudycjiradiowychprzekonuje,żenaukaniecieszysiędobrąopinią.SerialZArchiwumXniepozostawiacienia
wątpliwości,żenaukowcysązaprzedanizłymmocom,tj.rządom,pracodawcom,zarządomkorporacji,pieniądzom,przywódcom(SaddamowiHusajnowi,przywódcyKoreiPółnocnej)etc.Prawiecała
współczesnapublicystyka(radiowa,telewizyjna,prasowa)potępiadośćpowszechnienaukę.Stawia
sięznakrównościmiędzynaukaiparanaukami,np.astronomiizastrologią.Formułujesiętezyospołecznejwstecznościwspółczesnejnauki(zwłaszczateoriiwzględnościlubmechanikikwantowej,które
obarczasięodpowiedzialnościązaHiroszimę,NagasakiiCzarnobyl).
Takiepodejściejestwynikiemdziałalnościtzw.miłośnikówluduwpostaciczołowychdziałaczy
komunizmuifaszyzmu.Dziękitemuwykreowanazostaławielkoprzemysłowaklasarobotnicza,która
miaładospełnieniamisjędziejowąibyćmotorempostępu.KoniecwiekuXXwykazał,żemasy
przestałyodgrywaćdecydującarolęwżyciugospodarczym.Rewolucjanaukowazastąpiłasiłęmięśni
człowiekasilnikiemelektrycznymlubspalinowym,aczłowiekanataśmiezastąpiłyrobotyikomputery.Dzisiejszyrozwójcywilizacjinapędzajątechnologieiwiedza.Beztychdwóchczynnikówjest
niedopomyśleniarozwójcywilizacjiziemskiej,przedktórąstojąbardzopoważnezdania.
Technologieiwiedzaniemogąsięobyćbezludzkiegoumysłu.Najważniejszywrozwojuspołecznymiekonomicznymjestludzkiumysł.Byłijestmotoremrozwojuwolnychspołeczeństw.Te
systemyspołeczno-polityczneireligijne,którestarałysięumysłzniewolić,te,wktórychnaukazostałazamkniętawpałacachwładzyizamuramiświątyńczyteżzazasiekami,zginęłyalbowstarciu
zwolnyminarodami,albopadłypodciężaremwłasnejniemocy.Niktinicniejestwstaniezastąpić
rozumu.Wolnyumysłczłowiekatonajwspanialszytwórwznanejnamczęściwszechświata.Toon
jestmotoremtechnologiiiwiedzy.Jestontakżeźródłemsystemówtotalitarnych.
Nowagospodarkajestopartanawiedzy.Będziepotrzebowałaludzidobrzewykształconych.Obecnieuwidoczniąsiędążeniadowolnościintelektualnej.Corazpełniejzaczniesięuwidaczniaćdążenie
dozastosowaniaproduktówdziałalnościwolnegoumysłuwpraktyce.Naukawyzwoliczłowieka.Nie
walkaklas.Wolnespołeczeństwoniejestklientempolityków,tj.miłośnikówludu.Błędnedoktryny
gospodarczeispołecznezrodziłyuwieluhumanistówiluduniechęć,nienawiśćiwrogośćwobectzw.
twardychnauk,którejakobymajązagrażaćistnieniuspołeczeństwa.
Szamaninawołująludzizapomocązaklęćdowykonywaniaichpoleceń.Szkołaniemiałabyć
miejscem,gdziezdobywasięwiedzęikształcitalenty,leczjedynieprzygotowujesiępracownikado
wykonywaniaprymitywnychczynnościprzytaśmie.Naukazawszebyławkonflikcieztotalitarnymi
systemamiXXwiekuwyrosłymizbłędnychteoriispołecznychXIXwieku.ZniszczenienaukprzyrodniczychwNiemczechhitlerowskichdoprowadziłodoklęskiIIIRzeszywIIwojnieświatowej.
Strachprzednaukąmaswojeźródławpowszechnymwśródintelektualistówanalfabetyzmienaukowymmimo,żenosząwkieszenitelefonykomórkowe,kartybankowewportfelach,narękach
zegarkielektroniczne,wzębachlaserowoutwardzalneplombydentystyczne,rozrusznikiwsercuitd.
Naukamanasumieniugrzechywrodzajuzimnejfuzjilekkichjąder,sprawaSchönaitd.Wszystkiete
oszustwazostałynieomalnatychmiastodkryteinapiętnowane.Dzisiejsześrodowiskoczłowiekajest
zdrowszeibezpieczniejszeniżXIXwieczne.Niespełniająsięapokaliptycznewizjenastępstwefektu
cieplarnianego.
Naukajestjedynymdostarczycielembezpiecznejprawdy.Beznaukiniebędziemyjejznali.To
nienauka,alenieuctwomożezgładzićświat.Wjakisposób?Otwórzciełamygazetycodziennej,
aszczególnietabloidu.Włączcietelewizory.Codzienniemożecieczytaćioglądaćpróbygeneralne.
27

Raelianie—przykładzręcznychspekulacjireligijno-pseudonaukowych
GuruRaelian,Rael—dziennikarzfrancuskiClaudeVorilhon—bardzozręcznie,wręczpomistrzowsku,manipulujeosiągnięciaminaukowymiitechnicznymiorazwierzeniamijudochrześcijańskimiwcelupozyskania
wyznawców.Cóżontakiegoistotnegomówi?Otozwięzłaopowiastkaoraelianach.
13grudnia1973rokuRaelnakraterzewulkanu(awięcponownienagórze,alenieSynai,jaktobyło
wprzypadkuMojżesza)skontaktowałsięzistotamipodającymisięzaElohim,którzybylijakobywysłannikamicywilizacjizamieszkującyminasząGalaktykę,tj.DrogęMleczną.Gdziekonkretnieżyjetacywilizacja,
gurunieinformuje.Wysłannicystwierdzili:Tomystworzyliśmyludzkość.Wasiprzodkowiebralinaszabogów.ZainicjowaliśmywszystkiereligienaZiemi.Teraz,kiedyludziesąwstanietozrozumieć,pragniemy
powrócićoficjalnienawasząplanetęispotkaćsięzwamiwambasadziespecjalniedlanaswybudowanej.Wysłannicyprzekazalirównieżinformacjeotym,żeżyciezostałostworzonelaboratoryjniedziękiświetnemu
opanowaniubiologiimolekularnejorazgenetyki.ZnajomośćsyntezyDNApozwoliłanastworzenieroślin,
zwierzątorazludzinanaszejplanecie.JakzrodzilisięipowstaliElohim?GdziejestichmiejscewDrodze
Mlecznej?Ilepotrzebowaliczasu,abydoleciećnaZiemię?Podobnonawłasnejplaneciespołeczeństwonie
pozwoliłoimeksperymentować,więczaczęliposzukiwaniawnaszejGalaktyce.WybraliZiemię.BudowanieambasadywpobliżuJerozolimy,wktórejraelianieprzyjmąElohim,manaceluuzasadnieniezbierania
funduszynarzeczgrupyreligijnej.
RaelianienanowointerpretująBiblięproponującm.in.nowypoglądnaaktstworzenieczłowieka:
2.SłowoElohimzostałobłędnieprzetłumaczone.Nieoznaczaonobóg,ponieważjestliczbymnogiej.
Wiernetłumaczeniewedlenichjestnastępujące:ci,którzyprzybyliznieba.
3.Bibliakłamie.
4.Wypędzeniezrajuopisujezdarzeniehistoryczne,któregoautoramibyliElohim.Pierwotniestworzeni
przezElohimludziebylibardzoagresywni.Wysłannicypostanowiliwypędzićichzlaboratorium,gdzie
mieliwszystkopotrzebneimdożycia.PowypędzeniupraprzodkówzlaboratoriumElohimpostanowili
jednakunicestwićwszystkichnaszychpraprzodków,którzybylizbytagresywni.Elohimspowodowali
potop.
5.Elohimdowiedzielisię,żesamisąwynikiemeksperymentugenetycznego.Popotopiepostanowili
zaszczepićponownieżycienaZiemi,aletymrazempostanowilinigdywięcejgonieniszczyć,nie
ingerowaćwbiegsprawiniezmieniaćrozwojuludzkości.Będązatozsyłaćposłańców,których
zadaniejestnauczanieludzioichpochodzeniuitworzeniereligii.Tomauzasadniaćtakiepostacie
jak:Mojżesz,Jezus,Budda.
6.JezusbyłsynemZiemiankiiElohim.Zmartwychwstałdziękiklonowaniu.
7.Żyjemywczasach,wktórychczłowiekjestwstaniewszystkotozrozumiećizbliżamysiępoziomem
wiedzydoElohim.
8.ApokalipsajestopaczniezinterpretowanawBiblii.Nieoznaczaonabynajmniejpotwornegokońca
świata,aleobjawienie,którerozpoczęłosięw1948roku,kiedytoludżydowskistworzyłw1948roku
państwoIzrael.
1.Biblianieopisujedziałalnościbożej,aleeksperymentnaukowy,którzyprzeprowadziliprzybyszezkosmosu.
9.Innymwidocznymznakiemobjawieniajestpostępująceoświecenieludzkości.Wyrazemtegojestodzyskiwaniewzrokuprzezniewidomychitp.Cudatechniki,całypostęptechnicznyicywilizacyjnyjest
takżeprzejawemodbywającegosięobjawienia.
10.Rael,guruRaelian,doznałzaszczytuodbyciawizytynaplanecieElohim.Przeniósłgotampojazd
międzyplanetarny.Spotkałtamosobydawnouznanezazmarłe.Zostałyodtworzone,abyżyćwiecznie.
11.Jeślimamywswoimżyciuprzewagęczynówpozytywnych,todostajemyprawodowiecznejegzystencji.
28

12.ElohimwyznaczyliRaelowikonkretnezadaniedowykonania.MaonzbudowaćjaknajbliżejJerozolimy,gmachambasady,wktórejZiemianiespotkająsięzElohim.
13.ElohimpolecilitakżeRaelowitworzenienaZiemiruchumającynacelupropagowanienaZiemiprzekazuElohim.
14.Świętaraelian:13XII(pierwszespotkanieRaelazElohim),pierwszaniedzielakwietnia(rocznica
stworzeniapierwszegoczłowieka),7X(drugiespotkanieRaelazElohim),6VIII(dzieńwybuchu
bombyatomowejwHiroszimie).
15.Przesłanieraelian:odpowiedzialność,kochaniesiebieiinnych,szacunekdlawszystkich,pokójdla
planety,wolnośćwyboru,rozwójintelektualny,nakazpostępowaniazgodnegozwłasnymsumieniem,
nawetgdybybyłotosprzecznezzaleceniamiElohim,dotyczytozwłaszczapoświęcaniażyciajednostki
wimiędobrawiększości,bożyciejednostkijestowielebardziejdrogocenneniżżyciemas;przestrzeganietejregułyzlikwidujewojnyrozpoczynaneobłudniewimięświatowegopokoju;sąprzeciwkarze
śmierci;optujązarozbrojeniem;niepowinniśmyspożywaćużywek,gdyższkodząoneorganizmowi
człowiekaigenom;społeczeństwopowinnobyćpluralistyczny(tojestzabezpieczenieprzedfanatyzmemidyskryminacją);każdymaprawodowolnościmyśliisłowa,każdymaprawodowyboru
swojejreligii;chcązniesieniapaństwistworzeniajednegofederacyjnegoRząduŚwiatowegobykrzewićświadomośćplanetarną,aniezamykaćsięwprzynależnościrasowejlubkrajowej;akceptowana
jest:świadomaprokreacja,klonowanie,eutanazja,klonowanie,aborcjaiantykoncepcja,wolnyseks,
różnepreferencjeseksualne,wychowanieseksualne.
16.Podstawowymprawemczłowiekajestprawododysponowaniawłasnymkodemgenetycznym.
17.Żyjtakjakchcesz,podwarunkiem,żeszanujeszpoglądyinnychinikomunieszkodzisz.
Raelianiesąod1990rokuoficjalniezarejestrowanymruchemreligijnym.Licząponad30tys.wyznawców.Uważająsięzaruchateistyczny.Nieprowadzążyciawspólnotowego.Wyznawcaprzeznacza103%jest
wykorzystywanenapotrzebylokalne,apozostałenarzeczforummiędzynarodowego.Nikogoniezmuszają
dopłaceniaskładek.Dająwolnośćosobistąwyznawcom.Niemadyskryminacjipłciowej.Możnasięzapisaćiwypisać.KoncepcjapanspermyzostałaostatniowzmocnionaprzezFrancisaCriega,laureatanagrody
NoblaiodkrywcystrukturyDNA,któryjestzwolennikiemtezy,żetocywilizacjepozaziemskieumieściły
mikrobywstatkachkosmicznychzaopatrzonychwodpowiednieosłonyprzedpromieniowaniemiwysłałyje
wprzestrzeńkosmicznąinapowierzchnieplanetwceluzaszczepieniananichżycia.
Przyjęciedoraeliantomisterium,wktórymczłonekruchuprzekazujeswójplankomórkowyzapomocą
upoważnionegodotegoceluPrzewodnika.Odwołująsiędoklonowania,wczymupatrująziszczenieodwiecznegomarzeniaonieśmiertelności.Twierdzą,żepodstawowymprawemczłowiekajestprawododysponowania
własnymkodemgenetycznym.Jeśliprzyjąćtakierozumowanie,tonanasnieraelianachspoczywaobowiązek
respektowaniaichpraw.Bardzozręcznieiinteligentnieprowadząmarketingwcelupozyskaniazwolennikówiwyznawców.Sięgajądopodstawowychpragnieńczłowieka,jakimjestniewątpliwienieśmiertelność.
Wkońcu2002r.ogłosili,żenarodziłasięsklonowanaistotaludzka.DalijejnaimięEwa.Niebezpowodu.
OdniesieniadoBibliisąoczywiste.FirmaClonaid,działanarzeczraelianimazazadanieudowodnienie,
żeczłowiekosiągnąłjużpoziomwiedzyiumiejętnościElohim.Jestwięcprzygotowanydoniesieniażycia
pozaZiemię.Klonowaniezużyciemmatkizastępczejjestpierwszymetapemdziałalnościraelian.Następnie
majazamiarzrealizowaćhodowlęczłowiekabezmatkizastępczej,apotemumożliwićprzeniesieniezawartościpamięcistarego(tj.osobowościipamięci)umierającegoosobnikadomłodegoorganizmu.Koncepcje
raelianzmuszajądomyślenia.Sądośćinteligentnieskonstruowane.Raelianieniepróbująprzekonywaćdo
siebiekogokolwiek.Oniinformująludzioprzesłaniu,jakieodebrałichGuru.Niesąsektą,ponieważnie
prowadzążadnychwspólnot.Ichwyznawcyżyjąipracująjakinniczłonkowiespołeczeństwa.Utrzymują
kontaktzespołeczeństwem.Nieżyjąobokniegoikosztemjego.Ruchnacelowanyjestnajudochrześcijan,
ludzirozczarowanychmistycyzmemitęskniącychzaczymśwprawdzieidealnymalenamacalnym,bardziej
realnym,któregoistotędasięogarnąćrozumem.
WłodzimierzSalejda
Wrocław,22lutego2004r.
29