Wprowadzenie do kursów fizyki 1 Metodologia fizyki

Wprowadzenie do kursów fizyki
Opracowanie zawiera zwięzłą charakterystykę metodologii fizyki, tj. opis metod badawczych
stosowanych we współczesnej fizyce (rozdziały 1. oraz 4.). Przedstawione są
zagadnienia dotyczące wielkości fizycznych i układu jednostek SI (rozdział 2.), analizy
wymiarowej (rozdział 3.), biegłego szacowania wartości wielkości fizycznych (rozdział
4.), terminologii (rozdział 5). Opracowanie zamykają uwagi prof. Łukasza Turskiego
(rozdział 6.) o znaczeniu nauki dla dalszego rozwoju cywilizacyjnego oraz przykład
rozumowania pseudonaukowego, charakterystycznego dla sekty religijnej (rozdział 7).
1 Metodologia fizyki
W tym rozdziale zdefiniujemy pojęcie nauki, odpowiemy na pytanie co to jest fizyka,
dokonamy jej podziału oraz przedstawimy krótko metody stosowane przez fizyków do
badania właściwości ciał, materiałów oraz zjawisk zachodzących w naturze.
1.1 Nauka — znaczenie terminu
Rozpoczniemy od odpowiedzi na pytanie: Co to jest nauka?
Rada Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego zaproponowała następujące znaczenie
tego terminu:
Nauka to systematyczne przedsięwzięcie gromadzenia wiedzy o świecie
i porządkowania tej wiedzy w zwartej postaci weryfikowalnych praw i teorii.
Sukces i wiarygodność nauki są oparte na gotowości naukowców do:
1. Poddawania (wystawiania) swoich idei i wyników na niezależne sprawdzanie
(weryfikowanie) i odtwarzanie przez innych naukowców; wymaga
to pełnej i otwartej wymiany danych, procedur i materiałów.
2. Porzucania (odstępowaniu) lub modyfikowania przyjętych wniosków,
kiedy zostają one skonfrontowane z pełniejszymi lub bardziej wiarygodnymi
dowodami doświadczalnymi.
Stosowanie się do powyższych zasad dostarcza mechanizmu samokorekcji,
który jest fundamentem wiarygodności nauki.
Nauka spełniająca wyżej wymienione wymagania można określać mianem nauki
twardej 1 , co odpowiada w języku angielskim słowu science i odróżnia ją od nauk
miękkich.
Znaczeniu nauki dla współczesnego świata jest poświęcony rozdział 6 pt. Ocali nas
nauka.
1 Taki typ nauki cechuje otwartość, transparentność i to, że jest falsyfikowalna w sensie zaproponowanym
przez K. Poppera.
1

1.2 Fizyka
Fizyka to podstawowa nauka przyrodnicza. Zajmuje się badaniem właściwości materii
i zjawisk zachodzących we Wszechświecie oraz wykrywaniem ogólnych praw, którym te
zjawiska podlegają. Pod pojęciem Wszechświatu rozumiemy dostępny doświadczeniu 2
obszar czasoprzestrzeni.
Nowożytną fizykę rozwijaną od wieku XVI do dzisiaj można podzielić na:
1. Fizykę klasyczną obejmującą mechanikę, termodynamikę i elektromagnetyzm.
2. Fizykę postklasyczną 3 , do której zaliczamy: szczególną i ogólną teorię względności,
mechanikę kwantową (w tym fizykę: atomu, jądra atomowego, ciała stałego), elektrodynamikę
kwantową, fizykę cząstek elementarnych i astrofizykę. Te dziedziny
powstały w wieku XX.
1.3 Metodologia fizyki
Fizyka wypracowała odpowiednią metodologię, u podstaw której leży założenie o tym,
że Wszechświat istnieje obiektywnie i jest poznawalny. Metoda badawcza fizyki polega
na:
• obserwowaniu rzeczy (ciał) i zjawisk,
• wykonywaniu eksperymentów (także myślowych i komputerowych),
• wyciąganiu i formułowaniu wniosków w postaci możliwie ogólnych teorii,
• weryfikacji doświadczalnej zaproponowanych teorii.
Obserwacje i eksperymentowanie stanowią domenę głównie fizyki doświadczalnej
i związane są w naturalny sposób z planowaniem i projektowaniem doświadczeń. To
z kolei wymaga twórczego myślenia — odgrywającego istotną rolę na etapie przygotowywania
i przeprowadzania eksperymentów — oraz umiejętności abstrahowania polegającego
na odróżnianiu istotnych od nieistotnych elementów i czynników w prowadzanych
badaniach. Fizyk przed przystąpieniem do wykonywania doświadczeń musi skonstruować
i zbudować stanowisko pomiarowe, co pociąga za sobą konieczność stosowania
bardzo złożonych i kosztownych przyrządów lub urządzeń. Przykładowo koszt Wielkiego
Zderzacza Hadronów, rys. 1, (LHC) to jedno z najbardziej skomplikowanych i
zaawansowanych technologicznie przedsięwzięć w historii ludzkości, którego koszt przekroczył
już 6 mld Euro.
Podobnie ma się sprawa z międzynarodowym projektem skonstruowania reaktora
termojądrowego ITER (rys. 2), w którym w sposób kontrolowany będzie można prze-
2 Znaczenia terminów zredagowanych czcionką, jakiej użyto w słowie doświadczenie są podane
w słowniku terminologicznym w rozdziale 5.
3 Za datę narodzin fizyki postklasycznej można umownie przyjąć rok 1900 (należący do wieku XIX),
kiedy to Max Planck podał wzór określający zależność spektralnej zdolności emisyjnej ciała doskonale
czarnego od częstotliwości i temperatury. Miało to miejsce na dwóch zebraniach Niemieckiego
Towarzystwa Fizycznego, które odbyły sie w Berlinie 19 października i 14 grudnia 1900 roku.
2

Rysunek 1: Schemat laboratorium CERN; prędkość protonów w wiązce LHC wynosi
0, 999999991c = (1 − 9 · 10 −9 )c.
prowadzać fuzję lekkich jąder; rys. 3. Koszt przedsięwzięcia znacznie większy od środków
finansowych przeznaczonych na zbudowanie i uruchomienie LHC.
Twórcze myślenie i wnioskowanie indukcyjne stanowią główną domenę fizyki teoretycznej
4 i odgrywają najistotniejszą rolę w procesie opracowywania wyników obserwacji
i pomiarów. Fizyk–teoretyk (ale nie tylko) poszukuje prawidłowości ukrytych
w danych doświadczalnych, formułuje na ich podstawie wnioski, hipotezy, uogólnienia,
nowe pojęcia i idee, modele i teorie, prawa i zasady. Teorie fizyczne nie są li tylko prostą
konsekwencją obserwacji i doświadczeń choć są wynikiem dążenia do ich wyjaśnienia,
zracjonalizowania lub uporządkowania. Wyniki doświadczeń mogą inspirować formułowanie
teorii fizycznych, które są następnie akceptowane lub nie w oparciu o obserwacje
i eksperymenty 5 .
4 W tym kontekście laureat nagrody Nobla Leon Lederman napisał: Niewątpliwie teoretykom niezasłużenie
przypisuje się część zasług za dokonanie pewnych odkryć. Sekwencję „teoretyk, eksperymentator,
odkrycie” porównywano czasem do sekwencji „farmer, świnia, trufle”. Farmer prowadzi świnię
w okolice, gdzie być może rosną trufle. Świnia wytrwale ich szuka, wreszcie znajduje, a gdy zamierza
je pożreć, farmer zabiera je dla siebie.
5 W naukach przyrodniczych akceptowane są teorie falsyfikowalne, tj. takie których przewidywania
i wnioski można eksperymentalnie obalić, tj. wskazać na ich fałszywość. Mówimy wówczas, że dana
teoria (model) została sfalsyfikowana. Jest to podejście o ograniczonym zakresie stosowalności z uwagi
na to, że wyniki pomiarów są obarczone niepewnościami pomiarowymi. W tym sensie absolutnie
3

Rysunek 2: Schemat reakcji lekkich jąder.
W celu zrozumienia grupy podobnych zjawisk fizycznych lub właściwości obiektów
posługujemy się modelami i modelowaniem.
Pod pojęciem modelu rozumiemy zarówno teoretyczny jak i fizyczny obiekt, którego
obserwacja lub analiza ułatwia i umożliwia poznanie właściwości lub rozwiązanie innego
badanego obiektu lub zjawiska. Modele formułujemy w celu poglądowego i przybliżonego
wyobrażenia sobie myślowego lub wizualnego obrazu obiektu lub zjawiska, jeśli nie
wiemy co aktualnie dzieje się. Budujemy je na zasadzie analogii za pomocą obiektów
lub pojęć, które są nam dobrze znane. Konstruując model idealizujemy badany układ
lub zjawiska przyjmując określone założenia upraszczające. W tym celu stosujemy zasadę
abstrahowania, tj. myślowego eliminowania wybranych właściwości oraz wpływu
określonych czynników lub ich zmian na badane zjawisko lub obiekt. Najczęściej formułujemy
modele teoretyczne (używając odpowiedniego aparatu matematycznego 6 ), które
są hipotetyczną konstrukcją myślową będącą uproszczonym obrazem badanego obiektu,
układu ciał, zjawisk lub procesów uwzględniającym ich najistotniejsze właściwości.
Modelowanie to doświadczalna lub matematyczna metoda badania układów i zjawisk
fizycznych na podstawie skonstruowanych modeli. Modele teoretyczne badamy
wykorzystując do tego celu aparat matematyczny oraz coraz częściej posługując się
dokładne potwierdzenie lub obalenie danej teorii fizycznej nie jest możliwe. Jak widzimy obserwacja
i doświadczenie to źródła poznania i poznawania przyrody, a zarazem kryterium jej poznawalności.
6 Językiem fizyki jest matematyka.
4

Rysunek 3: Schemat reaktora termojądrowego projektu ITER (łac. droga), skrót od
International Thermonuclear Experimental Reactor.
w tym celu metodami numerycznymi lub symulacjami wykonywanymi na komputerach.
Przykładowo:
• model ruchu harmonicznego to matematyczna analogia nietłumionego ruchu drgającego
wahadeł: matematycznego, fizycznego, skrętnego, masy podwieszonej do
sprężyny, jak również drgań elektrycznych w układzie LC,
• model silnika cieplnego to wyidealizowana konstrukcja myślowa rzeczywistego silnika
cieplnego,
• model gazu idealnego to hipotetyczna konstrukcja myślowa stworzona w celu zrozumienia
właściwości gazów rzeczywistych,
• model płynu idealnego to myślowe wyobrażenie płynów ściśliwych i lepkich,
• model bryły sztywnej to hipotetyczna koncepcja nieodkształcalnego (niedeformowalneg)
ciała stałego,
• model Bohra atomu wodoru to teoretyczna konstrukcja związanego układu złożonego
z protonu oraz elektronu oddziaływujących ze sobą siłami elektrycznymi,
5

• standardowy model cząstek elementarnych to uproszczony obraz oddziaływań fundamentalnych
i budowy materii na poziomie mikroskopowym,
• standardowy model rozszerzającego się Wszechświata to wyidealizowany scenariusz
historii jego ewolucji.
Teoria to usystematyzowany zbiór praw, zasad i twierdzeń (tj. wiedza) pomocny
w wyjaśnieniu określonego kręgu zjawisk lub właściwości badanych obiektów. Każda
teoria posługuje się modelami oraz modelowaniem i ma na celu rozwiązanie określonej
grupy zagadnień. Przykładem służą między innymi:
• atomistyczna teoria budowy materii,
• szczególna (fizyka obiektów poruszających się z prędkościami bliskimi prędkości
światła) i ogólna teoria względności,
• teoria sprężystości,
• teoria pola elektromagnetycznego,
• teoria magnetyzmu,
• teoria grawitacji,
• teoria cząstek elementarnych.
Prawo fizyczne opisuje prawidłowość występująca w przyrodzie. Jest wyrażane najczęściej
w postaci zależności funkcyjnej między dwoma lub więcej wielkościami fizycznymi
spełnionej w określonych warunkach. Przykładami są prawa: Kirchhoffa, Keplera,
Archimedesa, indukcji elektromagnetycznej Faraday’a, promieniowania Stefana–
Boltzmanna ciała doskonale czarnego, załamania światła, rozpadu promietwórczego itd.
Wsród praw fizyki istnieją szczególnie ważne, fundamentalne i uniwersalne zwane
zasadami. Zasada jest wyrażana jako zdanie złożone z dwóch członów, z których pierwszy
jest założeniem, a drugi tezą. Przykłady to: zasady dynamiki Newtona, zasady
zachowania energii, pędu, momentu pędu.
1.3.1 Fizyka komputerowa
Warto w tym miejscu zwrócić uwagę na nowe możliwości eksperymentowania, symulowania
zjawisk fizycznych, badania nierozwiązywalnych analitycznie zagadnień oraz
weryfikacji teorii, jakie oferuje fizyka komputerowa (nazywana także fizyką obliczeniową).
Jest to interdyscyplinarna dziedzina fizyki, która powstała na pograniczu fizyki
teoretycznej, metod modelowania matematycznego (algorytmy i metody numeryczne),
techniki komputerowej i informatyki (programowanie). Rozwinęła się w ostatnich latach
XX wieku i obecnie rozwija się bardzo intensywnie. Sprzyjają temu rosnące moce
obliczeniowe komputerów (wzrasta szybkość wykonywania operacji; większe i szybsze
pamięci), ich dostępność i łatwość posługiwania się. Coraz szybsze i bardziej wydajne
maszyny cyfrowe — narzędzia badawcze fizyki komputerowej — pozwalają na
6

prowadzenie eksperymentów komputerowych, projektowanie materiałów, symulowanie
zjawisk i procesów fizycznych w warunkach ekstremalnych, nieosiągalnych w warunkach
ziemskich lub niewykonalnych z uwagi na ogromne koszty realizacji. Komputer to
cenne narzędzie do analizowania zagadnień 7 , których dokładnych rozwiązań, póki co,
nie znamy. Maszyna cyfrowa umożliwia wyznaczanie przybliżonych rozwiązań problemów
nierozwiązywalnych analitycznie. Wymaga to od fizyka (komputerowego) wysokich
kompetencji w zakresie bardzo dobrej znajomości analizy numerycznej (w celu wyboru
odpowiedniej metody lub algorytmu) oraz języka programowania (umożliwiającego
zapisanie algorytmu w postaci procedury zrozumiałej dla komputera).
1.4 Podsumowanie
Jak widzimy metodologia fizyki polega na obserwacji zjawisk i procesów, prowadzeniu
doświadczeń, wykonywaniu pomiarów, wysuwaniu nowych koncepcji, pojęć oraz idei,
stawianiu hipotez, odkrywanie praw i zasad, budowaniu modeli oraz teorii, które następnie
stosowane są do przewidywania właściwości materiałów lub przebiegu zjawisk
(niezbędnych także do produkcji dóbr materialnych).
Teorie fizyczne poddawane są weryfikacji pod kątem ich zgodności z rzeczywistością
(mówimy, że poddawane są weryfikacji doświadczalnej) 8 . W ten sposób mamy do
czynienia z samouzgodnionym procesem poznawania przyrody będącym kwintesencją
metodologii fizyki. Jest to wysoce efektywne i właściwe połączenie praktyki z teorią,
bo jak twierdził Richard Feynman (patrz rys. 4): ”You do not know anything until you
have practiced”.
1.4.1 Czym fizyka nie zajmuje się?
Warto w tym miejscu wskazać dziedziny, którymi fizyka nie zajmuje się. Są to między:
teoria absolutu, numerologia, astrologia, psychokineza, czarnoksięstwo, jasnowidztwo,
telepatia, spirytualizm, życie pozagrobowe, wróżbiarstwo (w tym przewidywanie
końca świata), zjawiska nadprzyrodzone, magia, ufologia. Wymienione dyscypliny nie
są przedmiotem zainteresowania fizyki, ponieważ leżą poza zasięgiem jej metodologii.
Wprawdzie fizyka nie zajmuje się teologią, ale w jej orbicie zainteresowań znajduje sie
toelogia 9 .
7 Jest to zazwyczaj problem matematyczny sformułowany za pomocą równań algebraicznych, wyrażeń
zawierających pochodne (zwyczajne lub cząstkowe) całki, równań różniczkowych, układów równań
(liniowych lub nieliniowych, algebraicznych lub różniczkowych).
8 Można to krótko skwitować stwierdzeniem: Fizyk nie uwierzy, dopóki nie zmierzy.
9 Neologizm wywodzący się od angielskiej nazwy Theory of Everythink (TOE), tj. teorii wszystkiego
(teorii ostatecznej). Podkreślmy jednak, że różnica między teologią a toelogią jest zasadnicza. Jak
między słowami hipoteza i hipoteka.
7

Rysunek 4: Richard Feynman (1918-1988) — amerykański fizyk teoretyk; laureat Nagrody
Nobla w dziedzinie fizyki w 1965 r. za niezależne stworzenie relatywistycznej
elektrodynamiki kwantowej.
2 Wielkości fizyczne
Zajmiemy się teraz zwięzłym zdefiniowaniem pojęcia wielkości fizycznej oraz przedstawimy
przyjęty w fizyce podział na wielkości podstawowe i pochodne.
Pod pojęciem wielkości fizycznej X rozumiemy właściwość obiektu lub zjawiska, którą
można porównać ilościowo (mówimy zmierzyć) z taką samą właściwością innego obiektu
lub zjawiska. W tym określeniu podana jest jednocześnie definicja pomiaru, który polega
na ilościowym porównaniu danej (mówimy mierzonej) wielkości fizycznej z wielkością
przyjętą za wzorzec (zazwyczaj odczytywaną lub wskazywaną przez przyrząd). Tak
więc, podkreślmy to ponownie, wielkość fizyczna to właściwość obiektu lub zjawiska
fizycznego, którą można zmierzyć.
Wielkości fizyczne dzielimy na podstawowe, pomocnicze i pochodne. W charakterze
wielkości podstawowych wybieramy te, które dzięki odpowiednim przyrządom i technice
pomiarowej można możliwie precyzyjnie zmierzyć, a wzorce ich jednostek możliwie
prosto i dokładnie odtwarzać. Zbiór wielkości podstawowych jest ustalany umowami
międzynarodowymi (patrz dalej). W SI wielkościami podstawowymi są: czas, długość,
masa, temperatura, natężenie prądu, światłość oraz ilość materii, a wielkościami pomocniczymi:
kąt płaski i kąt przestrzenny.
8

2.1 Jednostki miar wielkości podstawowych
Jednostki miar wielkości podstawowych są w SI jednoznacznie zdefiniowane (patrz
słownik terminologiczny rozdział 5 oraz podane dalej definicje jednostek miar wielkości
podstawowych)
i zatwierdzone przez międzynarodową konferencję, która odbyła się w 1991 roku.
Używane są także wielokrotności lub podwielokrotności tych jednostek (patrz tabela
przytoczona w tekście).
Definicje jednostek miary
podstawowych wielkości fizycznych w SI
METR (m) — jednostka miary długości
Metr jest to długość drogi przebytej przez światło w czasie (1/299792458)
sekundy.
KILOGRAM (kg) — jednostka miary masy
Kilogram to masa cylindra wykonanego ze stopu platyny i irydu, przechowywanego
w Międzynarodowym Biurze Miar i Wag w pobliżu Paryża.
SEKUNDA (s) — jednostka miary czasu
Sekunda jest to czas trwania 9 192 631 770 okresów promieniowania elektromagnetycznego
emitowanego podczas przejścia elektronu między jednoznacznie
określonymi poziomami energetycznymi atomu cezu ( 133
55Cs).
KELWIN (K) — jednostka miary temperatura
Kelwin to 1/273, 16 część temperatury punktu potrójnego wody.
AMPER (A) — jednostka miary natężenia prądu
Amper to natężenie prądu płynącego w dwóch długich, równoległych przewodnikach,
odległych o 1 metr, znajdujących się w próżni, powodującego
powstanie siły oddziaływania magnetycznego między tymi przewodnikami
wynoszącej 2, 0 · 10 −7 Newtona na każdy metr ich długości.
KANDELA (cd) — jednostka miary światłości
Kandela to natężenie promieniowania elektromagnetycznego o częstotliwości
5, 4 · 10 14 Hz i mocy 1/683 wata emitowanej przez źródło w kąt bryłowy
równy jednemy steradianowi.
9

MOL (mol) — jednostka miary ilości materii
Mol to ilość materii, w której liczba molekuł jest równa liczbie atomów zawartych
w 0, 012 kg węgla 12 C. Liczba tych atomów jest równa liczbie Avogadro
i N A ≃ 6, 022 · 10 23 molekuł/mol.
RADIAN (rd) — jednostka miary kąta płaskiego
Radian jest to kąt płaski i wierzchołku umieszczonym w środku okręgu, którego
ramiona wyznaczają na okręgu łuk i długości równej promieniowi tego
okręgu.
STERADIAN (sr) — jednostka miary kąta sferycznego
Steradian jest to kąt sferyczny (bryłowy) o wierzchołku umieszczonym w środku
sfery, wyznaczający na jej powierzchni wycinek, którego pole jest równe
kwadratowi promienia tej sfery.
3 Analiza wymiarowa
Każda wielkość fizyczna 10 X ma określony wymiar, który oznacza jej fizyczną naturę.
Symbol [X] będzie dalej oznaczał wymiar wielkości fizycznej X.
Wymiar wielkości podstawowych jest określany za pomocą definicji tychże wielkości.
Wymiary wielkości podstawowych: długość, czas i masa umownie oznacza się za
pomocą symboli, odpowiednio, L, T i M.
Wymiar [X] pochodnej wielkości fizycznej X jest:
• określany za pomocą praw lub zasad fizycznych,
• wyrażany jako iloczyn lub iloraz podstawowych wielkości fizycznych, podniesionych
do odpowiednich potęg.
Przykład 1. Pęd to wektor ⃗p = m⃗v → [p] = ML/T (bo [v] = L/T ).
Przykład 2. Wymiar ⃗ F : [F ] = ML/T 2 , ponieważ ⃗ F = m · ⃗a, i ⃗a — przyspieszenie.
10 Konwencja: dużymi literami będziemy oznaczali wielkości fizyczne.
10

Analiza wymiarowa oparta jest na następującej własności:
Wymiar wielkości fizycznej to wielkość algebraiczna
⇓
Reguły analizy wymiarowej
R1. Wielkości fizyczne mogą być dodawane lub odejmowane pod warunkiem, że mają
ten sam wymiar.
R2. Wymiary strony lewej i prawej poprawnie sformułowanej równości powinny być
takie same.
R1 oznacza, że nie można dodawać do siebie np. długości i masy, R2 mówi, że nie można
ich ze sobą porównywać.
Przykład 1. Czy poprawnym jest wzór
s = const at 2 ,
określający zależność przebytej drogi s od czasu w ruchu jednostajnie przyspieszonym
z przyspieszeniem a bez prędkości początkowej.
Rozwiązanie: [s] = L, a wymiar prawej strony [at 2 ] = [a][t 2 ] = (L/T 2 )T 2 = L.
Odpowiedź: wzór jest poprawna z dokładnością do bezwymiarowego czynnika const.
Zastosujemy analizę wymiarową do wyznaczenia postaci zależności funkcyjne typu
iloczynowego między kilkoma wielkościami fizycznymi.
Przykład 2. Załóżmy, że hipotetyczna zależność między przyspieszeniem a ciała
wykonującego ruch po okręgu o promieniu R ze stałą prędkością v > 0 jest typu
a =∝ v α R β .
Jakie są wartości wykładników α i β?
Rozwiązanie: skorzystamy z R2 → [a] = LT −2 , ten sam wymiar powinna mieć prawa
strona wzoru
(L/T ) α L β = L α+β T −α → α + β = 1 i − α = −2.
Odpowiedź: α = 2, β = −1 i a =∝ v 2 R −1 =∝ v 2 /R.
Przykład 3. Uniwersalne stałe przyrody:
— stała grawitacji G = 6, 67 · 10 11 m 3 /(kg·s 2 ) i [G] = L 3 M −1 T −2 ,
— stała Diraca ¯h = h/2π = 1, 06 · 10 −34 kg·m 2 /s, gdzie h= 6, 63 · 10 −34 kg·m 2 /s —
stała Plancka i [¯h] = M 1 L 2 T −1 ,
11

— prędkość światła c= 3, 0 · 10 8 m/s i [c] = L 1 T −1 .
Korzystając z analizy wymiarowej utworzyć z nich wielkości: (1) t P (czas Plancka), (2)
l P (długość Plancka), (3) m P (masa Plancka) i wymiarach, odpowiednio, czasu, długości
i masy.
Ws-ka. Założyć, że t P = G α¯h β c γ .
Rozwiązanie: Załóżmy, że m p = G α¯h β c γ . Po podstawieniu wymiarów wielkości z lewej
strony równości otrzymujemy
L 3α M −α T −2α M β L 2β T −β L γ T −γ = M 1 L 0 T 0 .
Stąd wynika układ równań:
3α + 2β + γ = 0, −α + β = 1, −2α − β − γ = 0,
którego rozwiązaniami są:
β = γ = −α = 1/2. √¯h · c
Odpowiedź: m P =
G .
4 Szacowanie wartości wielkości fizycznych
W wielu zagadnieniach interesuje nas przybliżona wartość rozpatrywanej wielkości fizycznej
X. Może to być spowodowane tym, że wyznaczenie dokładnej wartości trwałoby
długo lub wymagałoby dodatkowych informacji lub danych, którymi nie dysponujemy
lub są nam niepotrzebne.
W innych przypadkach chcemy jedynie mieć grube oszacowanie wartości wielkości
fizycznej z dokładnością, jak mówimy, co do rzędu wielkości.
Szacowanie prowadzimy w ten sposób, że liczby określające miary stosowanych wielkości
fizycznych w wybranym układzie jednostek (SI) zaokrąglamy do jednej cyfry znaczącej
i zapisujemy je w postaci dziesiętnej (np. l = 4200 m jako l ≃ 4, 0 · 10 3 m,
a t = 3600 s jako t ≃ 4, 0 · 10 3 s). Następnie na tak otrzymanych liczbach dokonujemy
operacji algebraicznych i otrzymany wynik zapisujemy ponownie w postaci dziesiętnej
z jedną cyfrą znaczącą. Przykładowo, jeśli szacujemy rząd wartość prędkości v = l/t,
gdzie l = 2 160 000 m i t = 3600 s, to w szacowaniach kładziemy l ≃ 2, 0 · 10 6 m,
t ≃ 4, 0 · 10 3 s i otrzymujemy v ≃ 2, 0 · 10 6 /4, 0 · 10 3 = 0, 5 · 10 3 = 5, 0 · 10 2 m/s.
Przykład. Spróbujmy oszacować grubość d kartki papieru trzymanej w rękach książki,
której grubość D jest równa 4, 4 cm, a liczba N zawartych w niej stron wynosi
1515. Wtedy szacunkowa wartość grubości pojedynczej kartki wynosi d = D/N =
4, 4 · 10 −2 /1515 ≃ 4, 0 · 10 −2 /2, 0 · 10 3 = 2, 0 · 10 −5 m. Oznacza to, że grubość kartki jest
rzędu setnych części (dokładniej 2, 0 · 10 −2 ) milimetra.
12

Zadanie. Oszacować liczbę: (a) oddechów człowieka w ciągu jego życia, (b) uderzeń
serca w ciągu życia człowieka, ę atomów w 1 m 3 ciała stałego (przyjąć, że średnica
atomu jest rzędu 10 −10 m), (d) oszacować powierzchnię i objętość swego ciała.
4.1 Nazwy przedrostków
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
13

4.2 Wybrane dane o Wszechświecie
Pod pojęciem Wszechświatu rozumiemy dostępny doświadczeniu obszar
czasoprzestrzeni.
Podstawowe dane dotyczące rozmiaru, wieku i składu Wszechświata
— areny obiektów i zjawisk fizycznych.
Wiek Wszechświata (dane z roku 2010)
(13, 75 ± 0, 11) miliarda lat, co stanowi (4, 3 · 10 17 ± 3, 5 · 10 15 ) s.
Rozmiary liniowe Wszechświata
(1, 3 ± 0, 01) · 10 26 metrów.
Wszechświat wypełnia materia występująca pod postacią cząstek masowych
i bezmasowych.
Liczba cząstek masowych we Wszechświecie (nukleonów: protonów
i neutronów), jest rzędu ≃ 10 78 .
Liczba fotonów (cząstek bezmasowych) jest rzędu 10 87 .
Szacuje się, że w jednym metrze sześciennym znajduje sie średnio 1/10
nukleonu 11 oraz 10 9 fotonów.
Wszechświat jest obiektem dynamicznym, ponieważ rozszerza się o czym
świadczą obecne dane astrofizyczne i radioastronomiczne.
11 Oznacza to, że w 10 m 3 znajduje się jeden proton.
14

4.3 Charakterystyczne dane o Wszechświecie
Charakterystyczne odległości
Obiekt
Odległość
(m)
Promień Wszechświata 2 · 10 26
Najodleglejsza galaktyka
odkryta w lutym 2004 r 1, 2 · 10 26
Galaktyka Andromedy 2, 0 · 10 22
Najbliższa gwiazda
Proxima Centauri 4, 0 · 10 16
Rok świetlny 9, 46 · 10 15
Słońce 1, 5 · 10 11
Księżyc 3, 8 · 10 8
Średnica Ziemi 6, 4 · 10 6
Odległość sztucznego
satelity od powierzchni Ziemi 2, 0 · 10 5
Rozmiar liniowy muchy 5, 0 · 10 −3
Rozmiar liniowy pyłku kurzu 10 −4
Rozmiar liniowy bakterii 10 −5 ÷ 10 −6
Rozmiar liniowy wirusów 10 −7 ÷ 10 −8
Średnica atomu wodoru 10 −10
Średnica jądra atomu 10 −14
Średnica protonu
10 −15
Średnica kwarka
10 −18
Długość Plancka
1, 6 · 10 −35
Rozpiętość 61 rzędów wielkości.
15

Charakterystyczne czasy wybranych
obiektów lub zjawisk fizycznych
Obiekt
Czas trwania (s)
Czas życia protonu ≃ 10 39
Wiek Wszechświata 4 · 10 17 (5 · 10 17 )
13, 7(≃ 15 mld. lat)
Wiek Ziemi 1, 3 · 10 17
Wiek studenta(tki) 6, 3 · 10 8
Rok 3, 2 · 10 7
Doba 8, 6 · 10 4
Okres między
uderzeniami serca
człowieka
0, 8 · 10 −1
Okres słyszalnej
fali dźwiękowej 1, 0 · 10 −3
Okres fali radiowej 1, 0 · 10 −6
Okres drgań atomów
w ciele stałym 1, 0 · 10 −13
Okres fali świetlnej 2, 0 · 10 −15
Czas zderzenia jąder 1, 0 · 10 −22
Czas życia najbardziej
nietrwałej cząstki 1, 0 · 10 −23
Czas Plancka
5, 4 · 10 −44
Rozpiętość 61 rzędów.
16

Charakterystyczne wartości
mas wybranych obiektów
Obiekt
Masa
(kg)
Wszechświat ≃ 10 53
Droga Mleczna 2 · 10 41
Słońce 2 · 10 30
Ziemia 6 · 10 24
Księżyc 7 · 10 22
Planetoida Eros 5 · 10 14
Niewielka góra 1 · 10 12
Transatlantyk 7 · 10 7
Koń 1 · 10 3
Człowiek 7 · 10 1
˝aba
1 · 10 −1
Winogrono
3 · 10 −3
Komar
10 −5
Ziarnko kurzu 7 · 10 −10
Bakteria
10 −15
Cząsteczka penicyliny 5 · 10 −17
Atom wodoru 1, 67 · 10 −27
Elektron
9, 11 · 10 −31
Rozpiętość 83 rzędy.
Jednostka masy atomowej — 1, 66 · 10 −27 kg.
17

4.4 Wybrane wypowiedzi uczonych o fizyce i nauce
1. Naukę tworzy się z faktów, tak jak dom buduje się z kamieni, lecz zbiór faktów nie
jest nauką, tak jak stos kamieni nie jest domem.
H. Poincare
2. Credo redukcjonizmu: Celem nauki jest poszukiwanie takiego prostego układu zasad
fundamentalnych, za pomocą których można wyjaśnić znane fakty i przewidzieć
nowe. Ponieważ cała materia składa się z tych samych podstawowych jednostek,
ostateczne podstawy wszystkich nauk przyrodniczych muszą być oparte na prawach
rządzących zachowaniem się tych cząstek elementarnych.
T.D. Lee (noblista)
3. Nauka to raczej sposób myślenia niż zasób wiedzy. Jej celem jest odkrycie zasady
rządzącej światem, poszukiwanie możliwych prawidłowości, penetrowanie związków
między rzeczami — od subjądrowych cząstek, z których być może składa się cała
materia, do żyjących organizmów, społeczności ludzkich, aż po kosmos jako całość.
Carl Sagan
4. Niezależnie od wszystkiego główna metoda prowadząca w nauce do celu polega na
tym, by naprawdę się nad czymś zastanowić.
Carl Sagan
5. Eksperyment oznacza obserwację i pomiar. Wymaga stworzenia specjalnych warunków,
zapewniających dokonanie najbardziej owocnych obserwacji i precyzyjnych
pomiarów.
L. Lederman (noblista z 1988 r.), D. Teresi
6. O teoretykach i doświadczalnikach: Niewątpliwie teoretykom niezasłużenie przypisuje
się część zasług za dokonanie pewnych odkryć. Sekwencja teoretyk, eksperymentator,
odkrycie porównuje się czasami do sekwencji farmer, świnia, trufle.
Farmer prowadzi świnię w okolice, gdzie być może, rosną trufle. -winia wytrwale
ich szuka, a gdy zamierza je pożreć, farmer zabiera je dla siebie.
L. Lederman (noblista z 1988 r.), D. Teresi
7. You do not know anything until you have practiced. Nie wiesz nic, dopóki nie
doświadczysz (poćwiczysz, wypraktykujesz).
Richard Feynman (noblista z 1965 r.)
8. The scientist does not study nature because it is useful; he studies it because he
delights in it, and he delights in it because it is beautiful. If nature werw not
beautiful, it would not be worth knowing, and if nature werw not worth knowing,
life would not be worth living.
18

Uczony nie bada przyrody dlatego, że jest to użyteczne; bada ją, bo sprawia mu to
przyjemność, a sprawia mu przyjemność, bo przyroda jest piękna. Gdyby nie była
piękna, nie warto by jej było poznawać, życie nie byłoby warte, aby je przeżyć.
[...] mówię tutaj i owym wewnętrznym pięknie, płynącym z harmonijnego ładu
części, uchwytnego dla czystego rozumu.
4.4.1 O nauce
H. Poincare
Cytat z książki Fizyka wokół nas, Paul G. Hewitt, Wydawnictwa Naukowe PWN, Warszawa
2000 r.
[...] w XVI wieku polski astronom Kopernik wywołał spore zamieszanie publikując
książkę, w której udowadniał, że Ziemia obraca się wokół nieruchomego Słońca. Ten
obraz kłócił się z powszechnym wyobrażeniem, w myśl którego Ziemia jest środkiem
Wszechświata. Był on również sprzeczny z nauczaniem Kościoła, który potępił te poglądy
na 200 lat. Z kolei włoski fizyk Galileusz został aresztowany za popularyzowanie teorii
Kopernika oraz inne odkrycia naukowe. Jeszcze wiek później obrońcy Kopernika nie
doczekali się uznania.
Historia lubi się powtarzać. We wczesnych latach XIX wieku geolodzy napotkali gwałtowny
sprzeciw, gdy zakwestionowali biblijny sposób stworzenia świata. Później w połowie
wieku uzyskali oni aprobatę, ale za to potępiona została teoria ewolucji, a jej
nauczanie było zakazane. Każdy wiek ma swych intelektualnych buntowników, którzy
przez jakiś czas byli prześladowani, potępiani i karani, a następnie okazywali się nieszkodliwi,
a nawet istotnie przyczyniali się do poprawy warunków życia. ”Na każdym
skrzyżowaniu dróg wiodących w przyszłość każdy duch postępu spotyka się z oporem ze
strony strażników przeszłości”.
4.4.2 O metodzie naukowej
Cytat z książki Fizyka wokół nas, Paul G. Hewitt, Wydawnictwa Naukowe PWN, Warszawa
2000 r.
Metoda naukowa została wprowadzona w XVI wieku i opiera się na następującym
schemacie:
1. Sformułowanie problemu.
2. Postawienie hipotezy.
3. Przewidywanie konsekwencji hipotezy.
4. Przeprowadzenie eksperymentów potwierdzających przewidywania i hipotezę.
5. Sformułowanie najprostszej reguły, która łączy w jedną teorię trzy główne elementy:
hipotezę, przewidywania, eksperyment.
19

4.4.3 O postawie naukowej
Cytat z książki Fizyka wokół nas, Paul G. Hewitt, Wydawnictwa Naukowe PWN, Warszawa
2000 r.
Uczeni muszą się godzić się z odkryciami doświadczalnymi, nawet jeśli one im nie
odpowiadają. Muszą oni dążyć do tego, by odróżniać to, co widzą, od tego, co chcieliby
widzieć, ponieważ naukowcy — podobnie jak inni ludzie — mają zdolności do samooszukiwania
się 12 . Ludzie zawsze chętnie przyjmują ogólne reguły, przekonania, wierzenia,
idee i hipotezy, nie bacząc na ich wiarygodność. Mało tego, one trwają często jeszcze
długo po wykazaniu ich bezsensowności, fałszywości, a przynajmniej niepewności. Najpowszechniejsze
poglądy są często najmniej kwestionowane. Jeszcze częściej zdarza się,
że pogląd raz przyjęty trudno obalić, gdyż argumenty przemawiające za nim są akceptowane,
przemawiające zaś przeciwko niemu — odrzucane, pomniejszane lub zniekształcane.
[...] Podstawową zasadą w nauce jest, by wszystkie hipotezy były sprawdzalne, a
ponadto możliwe do odrzucenia. W nauce ważniejsze jest posiadanie narzędzi umożliwiających
odrzucenie hipotezy niż jej akceptację. To najważniejszy czynnik, który różni
naukę od działalności pozanaukowej. [...] Jeśli nie można określić sposobu na odrzucenie
hipotezy, to nie ma ona charakteru naukowego.
Przykład hipotezy: Atomy to najmniejsze cząstki materii, jakie istnieją w przyrodzie.
Przykład spekulacji: Przestrzeń jest przesiąknięta substancją, która jest niewykrywalna.
Inny przykład spekulacji jest przedstawiony dalej w rozdziale 7 zatytułowanym Raelianie
— przykład zręcznych spekulacji religijno-pseudonaukowych.
5 Słownik terminów
Abstrahowanie — procedura badawcza polegająca na: (a) nie uwzględnianiu istnienia
wybranych cech i związków, (b) zaniedbywaniu wpływu wybranych czynników na inne,
ę nie uwzględnianu zmienności wybranych czynników podczas badania obiektu lub
zjawiska. Abstrahowanie pozwala eliminować myślowo właściwości i czynniki uznane za
nieistotne lub mało istotne i rozpatrywać tylko te cechy i czynniki uznane za decydujące
przy formułowaniu uproszczonego obrazu (modelu) badanego obiektu lub zjawiska.
Amper — natężenie prądu płynącego w dwóch długich, równoległych przewodnikach,
odległych o 1 metr, znajdujących się w próżni, powodującego powstanie siły oddziaływania
magnetycznego między tymi przewodnikami wynoszącej 2, 0 · 10 −7 Newtona na
każdy metr ich długości.
Dedukcjonizm — wnioskowanie, rozumowanie zgodne z zasadami wynikania logicznego.
12 W procesie edukacyjnym nie wystarcza mieć świadomość, że inni mogą ciebie oszukiwać; bardziej
istotna jest świadomość własnych skłonności do okłamywania siebie samego.
20

Cyfry znaczące — cyfry występujące w zapisie liczby z pominięciem zer początkowych
oraz zer końcowych, chyba że zera końcowe wskazują na dokładność określenia liczby.
Indukcja — wnioskowanie, rozumowanie polegające na wyprowadzaniu wniosków
ogólnych z przesłanek bedących ich przypadkami szczególnymi.
Eksperyment (doświadczenie) — działanie polegające na wywołaniu określonego zjawiska
w kontrolowanych warunkach (naturalnych lub sztucznie stworzonych, tj. w laboratoriach)
zbadaniu jego przebiegu, szczególnych właściwości i zależności oraz wykonaniu
stosownych pomiarów i zgromadzeniu wyników tychże pomiarów. Doświadczenie
przeprowadzamy najczęściej w celu potwierdzenie lub obalenie sformułowanej uprzednio
hipotezy.
Falsyfikacja — procedura mająca na celu wykazanie fałszywości danego twierdzenia
lub hipotezy.
Fizyk — pochodzi od greckiego słowa physikos oznaczającego znawcę przyrody.
Fizyka — pochodzi od greckiego słowa physike oznaczającego naukę przyrodniczą.
Fizyka doświadczalna — część fizyki zajmująca się wykrywaniem zjawisk i ich ilościowym
badaniem za pomocą obserwacji i doświadczeń przy użyciu odpowiedniej aparatury.
Fizyka teoretyczna — część fizyki, która ma na celu matematyczne opracowanie wyników
doświadczalnych oraz formułowanie ich fizycznej interpretacji w postaci możliwie
ogólnych teorii pozwalających wyciągać wnioski nadające się do doświadczalnego
sprawdzenia i praktycznego zastosowania.
Idealizacja — zabieg poznawczy polegający na przyjmowaniu założeń upraszczających
analizę obiektu lub zjawiska.
Jednostka miary — ustalona miara danej wielkości fizycznej.
Jednostka pochodna — jednostka pochodnej wielkości fizycznej.
Jednostka podstawowa — jednostka, która została zdefiniowana w sposób arbitralny
bez posługiwania się innymi jednostkami; patrz jednostki podstawowe SI.
Jednostki uzupełniające — jednostki kąta płaskiego (radian) i sferycznego (steradian).
Kandela — natężenie promieniowania elektromagnetycznego o częstotliwości 5, 4 ·
10 14 Hz i mocy 1/683 wata emitowanej przez źródło w kąt bryłowy równy jednemy
steradianowi.
Kelwin — jeden Kelwin to 1/273, 16 część temperatury punktu potrójnego wody.
Kilogram — wzorcem jednostki masy (kilograma) jest cylinder wykonany ze stopu
platyny i irydu, przechowywany w Międzynarodowym Biurze Miar i Wag w pobliżu
Paryża.
Metoda indukcji — wykonywanie obserwacji i eksperymentów oraz wyprowadzanie
na ich podstawie uogólnień i formułowanie hipotez.
Metodologia — określony sposób postępowania, który ma na celu zbadanie rzeczywistości
(tj. właściwości materii lub zjawisk).
Metr — jest to długość drogi przebytej przez światło w czasie (1/299792458) sekundy.
Model — uproszczona wersja (materialna lub wyobrażenie) zjawiska lub obiektu
uwzględniająca najistotniejsze cechy i właściwości.
21

Modelowanie — doświadczalna lub matematyczna metoda badania układów i zjawisk
fizycznych na podstawie skonstruowanych modeli.
Mol — ilość materii, w której liczba molekuł jest równa liczbie atomów zawartych
w 0, 012 kg węgla 12 C.
Niepewność pomiaru – parametr charakteryzujący rozrzut wartości wyników pomiarów,
który można w uzasadniony sposób przypisać wynikowi pomiaru wielkości fizycznej.
Obserwacja — usystematyzowane i przemyślane badanie przedmiotu lub zjawiska i
wykonywanie pomiarów za pomocą stosownych przyrządów w celu otrzymania i zgromadzenia
danych doświadczalnych.
Pomiar — porównanie mierzonej wielkości fizycznej obiektu lub zjawiska z taką samą
wielkością wzorcowego obiektu lub zjawiska. Fizyk nie uwierzy, dopóki nie zmierzy – to
przysłowie, którego większość fizyków przestrzega.
Prawidłowość — obiektywne powtarzające sie związki lub relacje właściwości lub
zjawisk.
Prawo fizyczne — należycie uzasadnione i dostatecznie sprawdzone twierdzenie dotyczące
prawidłowości występującej w przyrodzie.
Radian — jednostka kąta płaskiego w SI; radian jest to kąt płaski i wierzchołku
umieszczonym w środku okręgu, którego ramiona wyznaczają na okręgu łuk i długości
równej promieniowi tego okręgu.
Redukcjonizm — pogląd zgodnie z którym obiekty i zjawiska złożone oraz rządzące
nimi prawa dadzą się wyjaśnić na podstawie analizy obiektów i zjawisk prostszych oraz
odpowiadających im mniej skomplikowanych praw.
Rząd wartości wielkości fizycznej — wartość wielkości fizycznej wyrażona przez najbliższą
potęgę dziesięciu w przyjętym układzie jednostek miar.
Sekunda — jest to czas trwania 9 192 631 770 okresów promieniowania elektromagnetycznego
emitowanego podczas przejścia elektronu między jednoznacznie określonymi
poziomami energetycznymi atomu cezu ( 133
55Cs); wzorcowym czasomierzem jest atomy
zegar cezowy.
SI — Międzynarodowy Układ Jednostek zwany SI (od Systeme International d’Unites),
w którym jednostkami i wielkościami podstawowymi są: metr (m) – jednostka długość,
której wymiar oznaczamy za pomocą L, kilogram (kg) – jednostka masy, której wymiar
oznaczamy jako M, sekunda (s) – jednostka czasu, którego wymiar oznaczamy przy
pomocy T , Kelvin (K) – jednostka temperatury, Amper (A) – jednostka natężenia prądu,
kandela (cd) – jednostka natężenie światła, mol – bezwymiarowa jednostka ilości
materii.
Steradian — jednostka kąta sferycznego w SI; steradian jest to kąt sferyczny (bryłowy)
o wierzchołku umieszczonym w środku sfery, wyznaczający na jej powierzchni
wycinek, którego pole jest równe kwadratowi promienia tej sfery.
Technika — całokształt sposobów, narzędzi i umiejętności stosowanych do wytwarzania
dóbr materialnych i opanowywania przyrody.
Technologia — proces wytwarzania określonych dóbr; metoda obróbki i przeróbki
materiałów; także nauka o tych procesach.
22

Teoria — usystematyzowany zbiór praw, zasad i twierdzeń (także wiedza) pomocny
w wyjaśnieniu określonego zbioru zjawisk lub właściwości badanych obiektów.
Wektor osiowy (polarny)=pseudowektor — wektora i następującej właściwości: wektor
równoległy do płaszczyzny zwierciadła zmienia swój zwrot na przeciwny po odbiciu
w zwierciadle. Przykładowo moment siły jest pseudowektorem
Wektor polarny (biegunowy) — wektora o następującej właściwości: wektor równoległy
do płaszczyzny zwierciadła nie zmienia swego zwrotu na przeciwny po odbiciu
w zwierciadle. Przykładowo: wektor położenia, wektor siły.
Wielkość fizyczna — właściwość obiektu lub zjawiska, którą można porównać ilościowo
z taką samą właściwością innego obiektu lub zjawiska.
Wielkość pochodna — wielkość fizyczna, którą jednoznacznie zdefiniowano (posługując
się, między innymi, prawami lub zasadami fizycznymi) za pomocą wielkości podstawowych.
Wielkość podstawowa — jedna z siedmiu wielkości fizycznych przyjętych na zasadzie
umowy jako wielkości podstawowe w Międzynarodowym Układzie Jednostek zwanym
SI (patrz jednostki podstawowe SI).
Wielkość skalarna — wielkość fizyczna, której wartość (w wybranym układzie jednostek)
wyrażamy za pomocą liczby (określającej liczbę jednostek). O takiej wielkości
mówimy krótko skalar. Przykładowo – wielkości podstawowe są skalarne.
Wielkość tensorowa — wielkość fizyczna opisywana za pomocą macierzy, a jej wyrazy
nosza nazwę składowych tensora.
Wielkości uzupełniające — w SI są to kąt płaski i kąt sferyczny.
Wielkość wektorowa — wielkość fizyczna, której ilościowy opis wymaga użycie n
liczb zwanych współrzędnymi (lub składowymi) wektora; liczba całkowita n, to wymiar
przestrzeni, w której wielkość wektorowa jest określona.
Zasada fizyczna — prawo fizyczne zawierające treść podstawową dla fizyki lub jej
dziedziny.
Wrocław, 25 września 2010 r.
Włodzimierz Salejda
6 Ocali nas nauka — autor Łukasz Turski
Lektura większości czasopism, oglądanie programów telewizyjnych lub wysłuchiwanie
audycji radiowych przekonuje, że nauka nie cieszy się dobrą opinią. Serial Z Archiwum X
nie pozostawia cienia wątpliwości, że naukowcy są zaprzedani złym mocom, tj. rządom,
pracodawcom, zarządom korporacji, pieniądzom, przywódcom (Saddamowi Husajnowi,
przywódcy Korei Północnej) etc. Prawie cała współczesna publicystyka (radiowa,
telewizyjna, prasowa) potępia dość powszechnie naukę. Stawia się znak równości między
nauka i paranaukami, np. astronomii z astrologią. Formułuje się tezy o społecznej
wsteczności współczesnej nauki (zwłaszcza teorii względności lub mechaniki kwantowej,
które obarcza się odpowiedzialnością za Hiroszimę, Nagasaki i Czarnobyl).
23

Rysunek 5: Prof. dr hab. Łukasz Turski, znakomity popularyzator nauki, wybitny publicysta,
krytyczny rezenzent zjawisk z pograniczy nauki, oświaty i polityki społecznej;
profesor w Centrum Fizyki Teoretycznej PAN w Warszawie oraz w Katedrze Fizyki na
Wydziale Matematyczno-Przyrodniczym Szkoły Nauk Ścisłych Uniwersytetu Kardynała
Stefana Wyszyńskiego w Warszawie.
Takie podejście jest wynikiem działalności tzw. miłośników ludu w postaci czołowych
działaczy komunizmu i faszyzmu. Dzięki temu wykreowana została wielkoprzemysłowa
klasa robotnicza, która miała do spełnienia misję dziejową i być motorem postępu.
Koniec wieku XX wykazał, że masy przestały odgrywać decydująca rolę w życiu gospodarczym.
Rewolucja naukowa zastąpiła siłę mięśni człowieka silnikiem elektrycznym
lub spalinowym, a człowieka na taśmie zastąpiły roboty i komputery. Dzisiejszy rozwój
cywilizacji napędzają technologie i wiedza. Bez tych dwóch czynników jest nie do
pomyślenia rozwój cywilizacji ziemskiej, przed którą stoją bardzo poważne zdania.
Technologie i wiedza nie mogą się obyć bez ludzkiego umysłu. Najważniejszy w rozwoju
społecznym i ekonomicznym jest ludzki umysł. Był i jest motorem rozwoju wolnych
społeczeństw. Te systemy społeczno-polityczne i religijne, które starały się umysł
zniewolić, te, w których nauka została zamkniętaw pałacach władzy i za murami świątyń
czy też za zasiekami, zginęły albo w starciu z wolnymi narodami, albo padły pod
ciężarem własnej niemocy. Nikt i nic nie jest w stanie zastąpić rozumu. Wolny umysł
człowieka to najwspanialszy twór w znanej nam części wszechświata. To on jest motorem
technologii i wiedzy. Jest on także źródłem systemów totalitarnych.
Nowa gospodarka jest oparta na wiedzy. Będzie potrzebowała ludzi dobrze wykształ-
24

conych. Obecnie uwidocznią się dążenia do wolności intelektualnej. Coraz pełniej zacznie
się uwidaczniać dążenie do zastosowania produktów działalności wolnego umysłu
w praktyce. Nauka wyzwoli człowieka. Nie walka klas. Wolne społeczeństwo nie jest
klientem polityków, tj. miłośników ludu. Błędne doktryny gospodarcze i społeczne zrodziły
u wielu humanistów i ludu niechęć, nienawiść i wrogość wobec tzw. twardych
nauk, które jakoby mają zagrażać istnieniu społeczeństwa.
Szamani nawołują ludzi za pomocą zaklęć do wykonywania ich poleceń. Szkoła nie
miała być miejscem, gdzie zdobywa się wiedzę i kształci talenty, lecz jedynie przygotowuje
się pracownika do wykonywania prymitywnych czynności przy taśmie. Nauka
zawsze była w konflikcie z totalitarnymi systemami XX wieku wyrosłymi z błędnych
teorii społecznych XIX wieku. Zniszczenie nauk przyrodniczych w Niemczech hitlerowskich
doprowadziło do klęski III Rzeszy w II wojnie światowej.
Strach przed nauką ma swoje źródła w powszechnym wśród intelektualistów analfabetyzmie
naukowym mimo, że noszą w kieszeni telefony komórkowe, karty bankowe
w portfelach, na rękach zegarki elektroniczne, w zębach laserowo utwardzalne plomby
dentystyczne, rozruszniki w sercu itd. Nauka ma na sumieniu grzechy w rodzaju zimnej
fuzji lekkich jąder, sprawa Schöna itd. Wszystkie te oszustwa zostały nieomal natychmiast
odkryte i napiętnowane. Dzisiejsze środowisko człowieka jest zdrowsze i bezpieczniejsze
niż XIX wieczne. Nie spełniają się apokaliptyczne wizje następstw efektu
cieplarnianego.
Nauka jest jedynym dostarczycielem bezpiecznej prawdy. Bez nauki nie będziemy
jej znali. To nie nauka, ale nieuctwo może zgładzić świat. W jaki sposób? Otwórzcie
łamy gazety codziennej, a szczególnie tabloidu. Włączcie telewizory. Codziennie możecie
czytać i oglądać próby generalne.
7 Raelianie — przykład zręcznych spekulacji
religijno-pseudonaukowych
Guru Raelian, Rael — dziennikarz francuski Claude Vorilhon — bardzo zręcznie, wręcz
po mistrzowsku, manipuluje osiągnięciami naukowymi i technicznymi oraz wierzeniami
judochrześcijańskimi w celu pozyskania wyznawców. Cóż on takiego istotnego mówi?
Oto zwięzła opowiastka o raelianach.
13 grudnia 1973 roku Rael na kraterze wulkanu (a więc ponownie na górze, ale
nie Synai, jak to było w przypadku Mojżesza) skontaktował się z istotami podającymi
się za Elohim, którzy byli jakoby wysłannikami cywilizacji zamieszkującymi naszą
Galaktykę, tj. Drogę Mleczną. Gdzie konkretnie żyje ta cywilizacja, guru nie informuje.
Wysłannicy stwierdzili: To my stworzyliśmy ludzkość. Wasi przodkowie brali nas
za bogów. Zainicjowaliśmy wszystkie religie na Ziemi. Teraz, kiedy ludzie są w stanie
to zrozumieć, pragniemy powrócić oficjalnie na waszą planetę i spotkać się z wami
w ambasadzie specjalnie dla nas wybudowanej. Wysłannicy przekazali również informacje
o tym, że życie zostało stworzone laboratoryjnie dzięki świetnemu opanowaniu
biologii molekularnej oraz genetyki. Znajomość syntezy DNA pozwoliła na stworzenie
25

oślin, zwierząt oraz ludzi na naszej planecie. Jak zrodzili się i powstali Elohim? Gdzie
jest ich miejsce w Drodze Mlecznej? Ile potrzebowali czasu, aby dolecieć na Ziemię?
Podobno na własnej planecie społeczeństwo nie pozwoliło im eksperymentować, więc
zaczęli poszukiwania w naszej Galaktyce. Wybrali Ziemię. Budowanie ambasady w pobliżu
Jerozolimy, w której raelianie przyjmą Elohim, ma na celu uzasadnienie zbierania
funduszy na rzecz grupy religijnej.
Raelianie na nowo interpretują Biblię proponując m.in. nowy pogląd na akt stworzenie
człowieka:
1. Biblia nie opisuje działalności bożej, ale eksperyment naukowy, którzy przeprowadzili
przybysze z kosmosu.
2. Słowo Elohim zostało błędnie przetłumaczone. Nie oznacza ono bóg, ponieważ
jest liczby mnogiej. Wierne tłumaczenie wedle nich jest następujące: ci, którzy
przybyli z nieba.
3. Biblia kłamie.
4. Wypędzenie z raju opisuje zdarzenie historyczne, którego autorami byli Elohim.
Pierwotnie stworzeni przez Elohim ludzie byli bardzo agresywni. Wysłannicy postanowili
wypędzić ich z laboratorium, gdzie mieli wszystko potrzebne im do życia.
Po wypędzeniu praprzodków z laboratorium Elohim postanowili jednak unicestwić
wszystkich naszych praprzodków, którzy byli zbyt agresywni. Elohim spowodowali
potop.
5. Elohim dowiedzieli się, że sami są wynikiem eksperymentu genetycznego. Po potopie
postanowili zaszczepić ponownie życie na Ziemi, ale tym razem postanowili
nigdy więcej go nie niszczyć, nie ingerować w bieg spraw i nie zmieniać rozwoju
ludzkości. Będą za to zsyłać posłańców, których zadanie jest nauczanie ludzi o ich
pochodzeniu i tworzenie religii. To ma uzasadniać takie postacie jak: Mojżesz, Jezus,
Budda.
6. Jezus był synem Ziemianki i Elohim. Zmartwychwstał dzięki klonowaniu.
7. Żyjemy w czasach, w których człowiek jest w stanie wszystko to zrozumieć i zbliżamy
się poziomem wiedzy do Elohim.
8. Apokalipsa jest opacznie zinterpretowana w Biblii. Nie oznacza ona bynajmniej
potwornego końca świata, ale objawienie, które rozpoczęło się w 1948 roku, kiedy
to lud żydowski stworzył w 1948 roku państwo Izrael.
9. Innym widocznym znakiem objawienia jest postępujące oświecenie ludzkości. Wyrazem
tego jest odzyskiwanie wzroku przez niewidomych itp. Cuda techniki, cały
postęp techniczny i cywilizacyjny jest także przejawem odbywającego się objawienia.
10. Rael, guru Raelian, doznał zaszczytu odbycia wizyty na planecie Elohim. Przeniósł
go tam pojazd międzyplanetarny. Spotkał tam osoby dawno uznane za zmarłe.
Zostały odtworzone, aby żyć wiecznie.
26

11. Jeśli mamy w swoim życiu przewagę czynów pozytywnych, to dostajemy prawo
do wiecznej egzystencji.
12. Elohim wyznaczyli Raelowi konkretne zadanie do wykonania. Ma on zbudować
jak najbliżej Jerozolimy, gmach ambasady, w której Ziemianie spotkają się z Elohim.
13. Elohim polecili także Raelowi tworzenie na Ziemi ruchu mający na celu propagowanie
na Ziemi przekazu Elohim.
14. Święta raelian: 13 XII (pierwsze spotkanie Raela z Elohim), pierwsza niedziela
kwietnia (rocznica stworzenia pierwszego człowieka), 7 X (drugie spotkanie Raela
z Elohim), 6 VIII (dzień wybuchu bomby atomowej w Hiroszimie).
15. Przesłanie raelian: odpowiedzialność, kochanie siebie i innych, szacunek dla wszystkich,
pokój dla planety, wolność wyboru, rozwój intelektualny, nakaz postępowania
zgodnego z własnym sumieniem, nawet gdyby było to sprzeczne z zaleceniami
Elohim, dotyczy to zwłaszcza poświęcania życia jednostki w imię dobra większości,
bo życie jednostki jest o wiele bardziej drogocenne niż życie mas; przestrzeganie
tej reguły zlikwiduje wojny rozpoczynane obłudnie w imię światowego pokoju; są
przeciw karze śmierci; optują za rozbrojeniem; nie powinniśmy spożywać używek,
gdyż szkodzą one organizmowi człowieka i genom; społeczeństwo powinno być
pluralistyczny (to jest zabezpieczenie przed fanatyzmem i dyskryminacją); każdy
ma prawo do wolności myśli i słowa, każdy ma prawo do wyboru swojej religii;
chcą zniesienia państw i stworzenia jednego federacyjnego Rządu Światowego by
krzewić świadomość planetarną, a nie zamykać się w przynależności rasowej lub
krajowej; akceptowana jest: świadoma prokreacja, klonowanie, eutanazja, klonowanie,
aborcja i antykoncepcja, wolny seks, różne preferencje seksualne, wychowanie
seksualne.
16. Podstawowym prawem człowieka jest prawo do dysponowania własnym kodem
genetycznym.
17. Żyj tak jak chcesz, pod warunkiem, że szanujesz poglądy innych i nikomu nie
szkodzisz.
Raelianie są od 1990 roku oficjalnie zarejestrowanym ruchem religijnym. Liczą ponad
30 tys. wyznawców. Uważają się za ruch ateistyczny. Nie prowadzą życia wspólnotowego.
Wyznawca przeznacza 103% jest wykorzystywane na potrzeby lokalne, a pozostałe
na rzecz forum międzynarodowego. Nikogo nie zmuszają do płacenia składek. Dają wolność
osobistą wyznawcom. Nie ma dyskryminacji płciowej. Można się zapisać i wypisać.
Koncepcja panspermy została ostatnio wzmocniona przez Francisa Criega, laureata nagrody
Nobla i odkrywcy struktury DNA, który jest zwolennikiem tezy, że to cywilizacje
pozaziemskie umieściły mikroby w statkach kosmicznych zaopatrzonych w odpowiednie
osłony przed promieniowaniem i wysłały je w przestrzeń kosmiczną i na powierzchnie
planet w celu zaszczepienia na nich życia.
27

Przyjęcie do raelian to misterium, w którym członek ruchu przekazuje swój plan komórkowy
za pomocą upoważnionego do tego celu Przewodnika. Odwołują się do klonowania,
w czym upatrują ziszczenie odwiecznego marzenia o nieśmiertelności. Twierdzą,
że podstawowym prawem człowieka jest prawo do dysponowania własnym kodem genetycznym.
Jeśli przyjąć takie rozumowanie, to na nas nieraelianach spoczywa obowiązek
respektowania ich praw. Bardzo zręcznie i inteligentnie prowadzą marketing w celu
pozyskania zwolenników i wyznawców. Sięgają do podstawowych pragnień człowieka,
jakim jest niewątpliwie nieśmiertelność. W końcu 2002 r. ogłosili, że narodziła się sklonowana
istota ludzka. Dali jej na imię Ewa. Nie bez powodu. Odniesienia do Biblii są
oczywiste. Firma Clonaid, działa na rzecz raelian i ma za zadanie udowodnienie, że
człowiek osiągnął już poziom wiedzy i umiejętności Elohim. Jest więc przygotowany
do niesienia życia poza Ziemię. Klonowanie z użyciem matki zastępczej jest pierwszym
etapem działalności raelian. Następnie maja zamiar zrealizować hodowlę człowieka bez
matki zastępczej, a potem umożliwić przeniesienie zawartości pamięci starego (tj. osobowości
i pamięci) umierającego osobnika do młodego organizmu. Koncepcje raelian
zmuszają do myślenia. Są dość inteligentnie skonstruowane. Raelianie nie próbują przekonywać
do siebie kogokolwiek. Oni informują ludzi o przesłaniu, jakie odebrał ich Guru.
Nie są sektą, ponieważ nie prowadzą żadnych wspólnot. Ich wyznawcy żyją i pracują jak
inni członkowie społeczeństwa. Utrzymują kontakt ze społeczeństwem. Nie żyją obok
niego i kosztem jego. Ruch nacelowany jest na judochrześcijan, ludzi rozczarowanych
mistycyzmem i tęskniących za czymś wprawdzie idealnym ale namacalnym, bardziej
realnym, którego istotę da się ogarnąć rozumem.
Włodzimierz Salejda
Wrocław, 25 września 2010 r.
28