Marek Płużański - Siedem sensacji w nauce.pdf

(564 KB) Pobierz
676938368 UNPDF
Marek Płużański
7 SENSACJI W NAUCE
Krajowa Agencja Wydawnicza
RSW „PRASA-KSIĄŻKA-RUCH” WARSZAWA 1976
Ilustracje na okładce: Małgorzata Spychalska
Projekt okładki seryjnej: Jan Kubasiewicz, Andrzej Olejniczak
Redaktor techniczny: Barbara Werbanowska
676938368.001.png
OD AUTORA
„Przedmowa — jak napisał przed laty wielki poeta rosyjski Michał Lermontow — albo służy
wytłumaczeniu celu książki, albo usprawiedliwieniu i odpowiedzi krytykom”. Toteż z góry zastrzegam, że
słowa te nie stanowią przedmowy. Jest to nierozerwalna całość z każdą z poniższych opowieści, które mówią
o wielkich przygodach uczonych naszych czasów, o ich sukcesach i porażkach. Opowiadają o odkryciach,
które, dzięki swej niezwykłości, odbyły trudną podróż z niezrozumiałych dla większości ludzi, rojących się
od dziwacznych symboli i skomplikowanych wzorów stronic czasopism fachowych — na pierwsze strony
gazet całego świata. Twórcy takich sukcesów zyskują sławę... Często jesteśmy bowiem skłonni uważać, że
ten czy ów uczony dokonał swego wynalazku sam, bez żadnej pomocy i jemu tylko powinna przypaść
chwała genialnego odkrycia.
Lecz jeden z owych wielkich, Charles C. Townes, laureat nagrody Nobla w dziedzinie fizyki na rok
1964, powiada ze skromnością godną prawdziwego uczonego:
„Stanowczo za często, spoglądając z perspektywy czasu na jakieś odkrycie czy wynalazek, skracamy
okres jego rozwoju do nagłego objawienia nawiedzającego w pewnym momencie uczonego czy wynalazcę.
Przez to wydaje się nam, że odkrycia czy wynalazki są czymś zadziwiającym i mistycznym, podczas gdy w
rzeczywistości są one rezultatami szeregu małych, niepewnych kroków zwykłych istot ludzkich. Co
rzeczywiście jest cudowne, to fakt, że wiedzę naukową można tak owocnie akumulować. Jeden pomysł
wspólnie z drugim umożliwia zrealizowanie lub zrozumienie trzeciego. Wkrótce powstaje rzeczywiście
imponująca i skomplikowana całość, chociaż poszczególne kroki potrzebne do jej zrealizowania były proste
i pospolite”.
Te słowa racz mieć, Czytelniku, zawsze w pamięci; to właśnie chcę między innymi pokazać jako tło
sensacji naukowych. Bowiem wielkiego odkrycia może łatwiej dokonać człowiek, który pamięta dosadne
powiedzenie starego kanclerza Bismarcka: „Tylko głupcy uczą się na własnych błędach, ja zawsze uczyłem
się na cudzych”. W wyścigu uczonych starających się rozwikłać jakąś zagadkę, zwyciężali tylko ci, którzy
potrafili wyciągnąć właściwe wnioski z niepowodzeń swych poprzedników i rywali, no i oczywiście, mieli
trochę szczęścia... Ale nie możemy przecież zapominać o ludziach tworzących owe szczeble, po których
wspinali się uczeni uzyskujący później sławę.
Innym problemem, na który chcę zwrócić tu uwagę, to wzajemne powiązanie wielu dziedzin wiedzy.
Odkrycie naukowe to nie tylko wynik długich prac badawczych, ale także umiejętnego rozejrzenia się na
boki — a jakże często takie odkrycie staje się dobrodziejstwem dla innych dyscyplin nauki, wyjaśnia
problemy trapiące uczonych i daje korzyści ludziom. Przy obecnej, tak silnie rozwiniętej specjalizacji mało
kto potrafi ogarnąć swym umysłem nawet dziedziny pokrewne swym zainteresowaniom, a szkoda...
Jako tematy siedmiu opowieści prezentujących sensacje w nauce, wybrałem to, co wydawało mi się
szczególnie w ostatnich latach ciekawe, znamienne czy też najpowszechniej w środkach masowego przekazu
omawiane.
BRAMA PIEKIEŁ
Archeolog George Michanowsky jako teren swych wypraw naukowych obrał Południową Amerykę.
Nie ma w tym nic dziwnego, bowiem niedostępne dżungle i równie niedostępne górzyste obszary wielu
krajów tej części świata stanowią prawdziwy raj dla badacza — są wprost usiane tajemniczymi budowlami
— i jeszcze wiele pokoleń archeologów będzie tu miało dość pracy. Niemalże trudno dzień tu przeżyć, by
nie natrafić na jakąś zagadkę, która po rozwikłaniu może stać się prawdziwą sensacją. Poza oczywistą
korzyścią dla nauki przyniesie wówczas sławę badaczowi i, co nie jest bez znaczenia... pieniądze na kolejne
wyprawy, które kosztują niemało.
W 1956 roku George Michanowsky wybrał się do Boliwii. Jak przystało na archeologa, bardziej się
zajmował tym co znajdował w ziemi, śladami dawno minionej cywilizacji, niż usianym gwiazdami niebem.
Nawet wówczas nie podejrzewał, że jego wyprawa będzie miała związek z astronomią, którą się zresztą
niezbyt interesował, po prostu, jak każdy, kto wędruje po bezdrożach, korzystał czasem z pomocy gwiazd,
by nie zabłądzić. A gdyby... gdyby wiedział więcej o tej, odległej co prawda od jego zainteresowań
dziedzinie wiedzy, natychmiast zrozumiałby to, co wówczas zobaczył, i to bez niczyjej pomocy. A oto co
zobaczył...
Pewnego dnia z wielkim zdziwieniem spostrzegł gromady miejscowych Indian, którzy zewsząd
zmierzali ku jakiemuś miejscu. Wypytywał mijające jego obóz szczepy, skąd i dokąd wędrują, a także w
jakim celu. Odpowiadali mu, że na doroczne wielkie święto, niektórzy, jak zrozumiał, musieli przebyć po
bezdrożach nawet setki kilometrów. Ciekawość badacza zwyciężyła, porzucił swe obozowisko, w którym
właśnie odgrzebywał jakieś pradawne ruiny i ruszył w ślad za Indianami. Po uciążliwej wędrówce dotarł do
celu — zdążył w samą porę na kilkudniowe hulanki i swawole. Indianie pili na umór, jakby lada chwila miał
nastąpić koniec świata, tańczyli, śpiewali, aż wreszcie ich chęć do zabawy wygasła i zgromadzone tysięczne
tłumy ruszyły z powrotem do swych wiosek.
Niestety, nikt z ucztujących nie potrafił powiedzieć, dlaczego przychodzi właśnie o tej porze roku do
tego miejsca z pokaźnymi zapasami jadła i trunków. Tak robili ojcowie, dziadowie, pradziadowie i nikt już
nie mógł nawet w przybliżeniu określić, kiedy się to zaczęło. Mówili tylko, że „od zawsze” gromadzą się
przy „mutun” — co w ich języku oznaczało „bardzo gorący kamień”. Istotnie hulanki odbywały się przy
wielkim płaskim kamieniu, na którym przed wiekami ktoś wykuł dziwny rysunek — sześć różnej wielkości
kółek rozmieszczonych zupełnie nieregularnie. Nasz archeolog bezskutecznie próbował dopytać się co one
oznaczają. Poprzestał więc na skrupulatnym skopiowaniu rysunku w swoim dzienniku i powrócił do
przerwanych na kilka dni wykopalisk, odkładając wyjaśnienie zagadki na później. Owo „później” nastąpiło
dokładnie po szesnastu latach, w 1972 roku.
Wtedy to bowiem astronomowie ogłosili w poczytnym tygodniku „Time” apel do wszystkich
podróżników, którzy kiedykolwiek byli w krajach leżących na południowej półkuli, z zapytaniem czy ktoś
nie spostrzegł prehistorycznego rysunku przypominającego gwiazdozbiór. Badania astronomiczne wykazały,
że przed 11 tysiącami lat na południowym nieboskłonie wydarzyło się rzadkie, piękne i budzące grozę
wydarzenie — wybuch gwiazdy, tak zwanej supernowej. Przez jakiś czas musiała ona świecić w nocy niemal
tak jasno jak księżyc, ba, nawet była widoczna w ciągu dnia, co się zwykłym gwiazdom nie zdarza, chyba że
w czasie zaćmienia słońca.
Astronomowie podali, że według ich obliczeń ta gwiazda supernowa powinna znajdować się w obrębie
gwiazdozbioru Vela, czyli Żagla. Michanowsky od razu przypomniał sobie rysunek, który znalazł na mutun i
porównał go z mapą niebios. Wszystko się naraz zgodziło. Cztery małe kółeczka — to gwiazdozbiór zwany
Fałszywym Krzyżem dla odróżnienia od słynnego Krzyża Południa. Jedno większe — to jedna z gwiazd
należąca do konstelacji Kilu, zaś największe, szóste — to właśnie niewidoczna już dziś na nieboskłonie
supernowa. I tyle lat ta zagadka porastała kurzem w dawno odłożonym na półkę notesie!
Michanowsky natychmiast podzielił się swymi spostrzeżeniami z NASA (Narodowym Zarządem
Lotnictwa i Astronautyki). W ciągu niewielu dni uzyskał fundusze na zorganizowanie wyprawy, w której
miał jeszcze raz obejrzeć mutun , i ponownie wypytać Indian. Badania przyniosły nadspodziewanie dobre
wyniki i całkowicie potwierdziły przypuszczenie, że przyczyną dorocznego święta była supernowa, która
rozbłysła przed 11 tysiącleciami. Nic więc dziwnego, że nawet najstarsi ludzie nie pamiętali, na czyją cześć
urządzają hulanki.
Michanowsky skrupulatnie wypytywał Indian o nazwy różnych części nieboskłonu. Ci, którzy mieszkali
na płaskowyżu w pobliżu świętego miejsca, wskazywali konstelację Fałszywego Krzyża, która właściwie nie
wyróżnia się niczym szczególnym wśród miliardów migocących gwiazd i mówili, że jest to „Lakha Manta”,
czyli „Brama Piekieł”. Inni, mieszkający w okolicach położonych niżej, nazywali ten punkt na nieboskłonie
„miejscem, w którym zginął Niebiański Struś”. Według ich mitologii tam właśnie ów święty ptak został
rozszarpany przez dwa wściekłe psy. Zaiste musiało to być wspaniałe widowisko, jeśli prymitywne ludy
zapamiętały je przez tyle tysiącleci. Przecież działo się to znacznie wcześniej niż powstała jakakolwiek
znana nam cywilizacja. Nie śniło się wówczas jeszcze nikomu o Chinach, miało minąć kilka tysięcy lat,
zanim powstały piramidy egipskie, a po Europie chodziły sobie, jakby nigdy nic... mamuty.
A gdzie teraz przebywa George Michanowsky? Zaraził się bakcylem astronomii i szuka dalszych
wizerunków tej supernowej. Przemierza górskie ścieżki pasma Kordylierów, zagląda do każdej napotkanej
jaskini, bowiem wysoko w górach wybuch gwiazdy powinien być w rozrzedzonym powietrzu jeszcze lepiej
widoczny. Jeśli tylko byli tam jacyś ludzie, powiada, musieli go uwiecznić na skale. Cóż, inny materiał nie
wytrzymałby próby czasu, to przecież aż 11 tysięcy lat! My zaś zajmijmy się nie mniej interesującą przygodą
astronomów, którym udało się przecież pierwszym odkryć ten gigantyczny wybuch.
Wybuchy gwiazd tzw. nowych, są bardzo rzadkie. Nazwano je tak, bowiem niegdyś sądzono, że wybuch
towarzyszy narodzinom gwiazdy — dziś wiemy, że to raczej jej śmierć. Po krótkim rozbłysku o niezwykłej
jasności gwiazda gaśnie i nie można jej dostrzec nawet przez największe teleskopy. W chwili wybuchu
gwiazda wyrzuca z siebie ogromną chmurę gazu, który rozszerza się we wszystkich kierunkach z wielką
prędkością, około 1000 km/sek. Co kilkadziesiąt lat pojawiają się gdzieś, najczęściej z dala od Ziemi, owe
tajemnicze rozbłyski — zwykle jednak niewprawne i nie uzbrojone w teleskop oko szarego człowieka nie
może ich spostrzec.
Co innego supernowe. Są to wybuchy zaiste gigantyczne. Gwiazdę taką każdy musi zobaczyć, bo jest
ona niekiedy widoczna nawet w dzień, a w nocy dorównuje jasnością księżycowi w pierwszej kwadrze. Lecz
zdarzają się one jeszcze rzadziej. Ostatnie takie zjawisko w naszej Galaktyce miało miejsce zanim narodziła
się nowoczesna astronomia. W 1604 roku supernową obserwował znakomity astronom niemiecki, Johannes
Kepler. Przed nim, w 1572 roku miał to szczęście duński astronom Tycho de Brahe.
Niezwykle potężny wybuch zauważono w roku 1054. Wiemy o nim z zapisków kronikarzy chińskich i
japońskich; znaleziono także prymitywne rysunki wykonane przez Indian zamieszkujących północną część
dzisiejszego stanu Arizona w USA. Supernowa przewyższała jasnością Wenus i świeciła na niebie przez pół
roku, po czym znikła. Na podstawie zapisków kronikarzy astronomom udało się z grubsza ustalić położenie
tej „gwiazdy-gościa” na niebie i ku swemu zdziwieniu odkryli, że przypada ono w środku ogromnej chmury
gazu, świecącej słabym blaskiem. Zdjęcia dokonywane w odstępie wielu lat ujawniły, że chmura ta rozszerza
się z prędkością przewyższającą 1000 km/sek.
Udało się również ustalić odległość od Ziemi owej chmury, nazwanej mgławicą Kraba. Wynosi ona
około 5000 lat świetlnych, to znaczy, że światło, pędzące z ogromną prędkością 300 000 km/sek, potrzebuje
5 tysięcy lat, aby z niej dotrzeć do nas. Znając odległość mgławicy Kraba, można było obliczyć jej wielkość,
a także i to, jak długo musiała się ona rozszerzać, „puchnąć”, aby osiągnąć swe dzisiejsze rozmiary. Okazało
się, że niemal dokładnie 900 lat temu mgławica była praktycznie punktem nie większym od gwiazdy. Była to
pierwsza przesłanka, że powstała ona z gwiazdy supernowej, jest pozostałością wielkiej katastrofy
kosmicznej, która wydarzyła się 5900 lat temu (wydarzyć się przecież musiała o 5 tysięcy lat wcześniej niż
ją obserwowano, bo tyle czasu biegło na Ziemię światło — zwiastun katastrofy).
Aby potwierdzić tę hipotezę astronomowie nastawili swe teleskopy na miejsce, w którym obserwował
supernową Tycho de Brahe. Szukano chmury podobnej do mgławicy Kraba i... niczego nie znaleziono. To
stanowiło zagadkę — jeśli wybuchła supernowa, powinny istnieć jej szczątki — mgławica świecąca słabym
światłem. Zaczęły się wówczas nasuwać wątpliwości. Przede wszystkim, w jaki sposób wyjaśnić świecenie
mgławicy Kraba, jeśli w jej wnętrzu istniały tylko dwie słabiutkie gwiazdki, zbyt małe, aby mogły w
jakikolwiek sposób pobudzić do świecenia tak rozległy obłok? Mnożyły się hipotezy, pojawiło coraz więcej
pytań.
Przede wszystkim trzeba było znaleźć wszystkie szczątki gigantycznej katastrofy — musiało przecież,
poza chmurą gazu coś zostać. Już w 1930 roku niektórzy astronomowie powiadali, że mgławica to
zewnętrzne warstwy gwiazdy, a ze szczątków warstw leżących głębiej tworzy się gwiazda zupełnie nowa,
złożona nie z atomów, lecz z samych cząstek, zwanych neutronami. Wtedy też wysunięto hipotezę przyczyn
i przebiegu wybuchu.
Gwiazdy świecą, bo w ich wnętrzu nieprzerwanie trwa reakcja termojądrowa. Na przykład, we wnętrzu
naszego Słońca codziennie „spala się” 400 milionów ton wodoru. Oczywiście, nie jest to zwykłe spalanie,
takie jak gazu czy drewna, podczas którego węgiel łączy się z tlenem wydzielając ciepło. W reakcji
termojądrowej jądra atomów wodoru łączą się ze sobą tworząc jądra atomu helu. Lecz zapas wodoru może
się kiedyś wyczerpać. Mimo iż wystarcza go na miliardy lat, pewnego dnia gwiazda zaczyna stygnąć, nie ma
już dostatecznej energii, a potężna masa poczyna jakby zapadać się do środka. Gwiazda się zmniejsza, a jej
atomy stają się coraz ciaśniej upakowane. Wreszcie następuje kataklizm — gigantyczny wybuch, kiedy
zewnętrzne warstwy gazu, z którego jest zbudowana gwiazda, rozlatują się, a w środku pozostaje jądro o
ogromnej masie i bardzo małej średnicy.
Jądro to składa się tylko z cząstek elementarnych: protonów i elektronów. W zwykłych warunkach z
takiej mieszaniny powstałyby atomy gazu — wodoru. Ten najprostszy z pierwiastków chemicznych zawiera
bowiem proton, dokoła którego krąży pojedynczy elektron. Lecz w ścieśnionym do bardzo małej objętości
jądrze elektrony i protony poruszają się bezładnie i zderzają często ze sobą z wielką energią. Po pewnym
czasie zaczyna się niecodzienny proces łączenia elektronów z protonami — powstają w wyniku tego nowe
cząstki elementarne, zwane neutronami. Gdy każdy proton znajdzie już swój elektron, gwiazda przekształca
się w niezwykle ciężką, maleńką w porównaniu z jej pierwotnymi rozmiarami kulę, zbudowaną z ciasno
upakowanych neutronów. I tak powstaje mała, ciężka gwiazda „neutronowa”, która wiruje dokoła swej osi z
ogromną prędkością.
Nic też dziwnego, że pomimo wieloletnich poszukiwań nie udało się takiej gwiazdy dostrzec. Jest ona
maleńka, niewiele większa od naszej Ziemi i wysyła nie światło, lecz fale radiowe. Dopóki szukano gwiazdy
przez teleskopy, nawet te największe, oczywiście niczego nie udało się nikomu znaleźć. Trzeba szukać
wysyłanych przez nie fal radiowych. Narodziny nowej gałęzi astronomii — radioastronomii, to sprawa już
czasów nam bliskich. Wszak zaledwie niespełna 100 lat temu Hertz wykonał swe przełomowe dla ludzkości
doświadczenia i wykazał, że istnieją fale radiowe.
Później, przez wiele lat, główną troską naukowców i inżynierów było opanowanie techniki wysyłania i
odbierania fal radiowych — doskonalenie radia, tak aby poprawić zasięg i jakość słyszanych audycji. Gdy
opanowano technikę fal krótkich, które, jak wszyscy zapewne wiedzą, umożliwiają ogromne zwiększenie
zasięgu radiostacji, okazało się, że w pewnych przypadkach pojawiają się zakłócenia, których natury nie
umiano wytłumaczyć.
W 1929 roku inżynier Karl Jansky pracował w laboratoriach znanej firmy Bell, zajmującej się
wszelkimi problemami radia. Gdy szefowie zaproponowali mu badania szumów, które zakłócają odbiór
krótkich fal radiowych, nawet mu przez myśl nie przeszło, że dzięki tej pracy zyska sobie po wsze czasy
miejsce w encyklopediach i podręcznikach, jako twórca nowej dziedziny nauki. Swoją drogą, jeszcze raz
nauka zrodziła się z potrzeb techniki, której radioastronomia jest córką.
A oto jak Jansky zabrał się do dzieła. Zbudował antenę, która nie tylko odbierała krótkie fale radiowe,
ale także pozwalała z grubsza ocenić kierunek, z jakiego te fale dobiegają. Nie muszę chyba dodawać, że
antenę połączył z czułym odbiornikiem radiowym, najlepszym, jaki przy ówczesnym stanie techniki mógł
skonstruować.
Już do końca 1932 roku, ten pierwszy w świecie radioastronom zebrał dostatecznie wiele danych, by
stwierdzić, że szumy zakłócające odbiór radiowy pochodzą spoza Ziemi. W opublikowanym w końcu 1933
roku artykule pisze: „Na koniec przedstawiam dane doświadczalne, które wykazują, że na Ziemię padają fale
elektromagnetyczne, które pochodzą z określonego punktu przestrzeni. Współrzędne tego punktu... to
współrzędne najgęściej usianego gwiazdami obszaru Drogi Mlecznej”.
Tą sensacja uszła uwadze astronomów, którzy chyba nie czytali fachowych pism radiotechnicznych i nie
od razu dowiedzieli się, że z Kosmosu płyną fale radiowe. Dopiero w 10 lat później Reber, jako drugi z
kolei, wykonywał pomiary i naszkicował pierwszą, jeszcze bardzo niedoskonałą radiową mapę nieboskłonu.
Dziś, gdy przywykliśmy już do ogromnych anten, mających kształt czaszy o średnicy kilkudziesięciu, a
nawet stu metrów, może nas tylko wzruszać, że Reber do swej pracy używał anteny z drewna (powleczonego
siatką metalową), o średnicy zaledwie 9 metrów.
Po II wojnie światowej radioastronomia przeżyła okres wspaniałego rozkwitu. Odkrycia sypały się jak z
rękawa, bowiem dostrzeżenie wielu zjawisk wymagało po prostu udoskonalenia aparatury pomiarowej.
Dzięki radioastronomii udało się, na przykład, ustalić jaką budowę ma nasza Galaktyka, którą widzimy na
niebie jako Drogę Mleczną; lecz nie o tym chciałbym mówić. To, co nas interesuje, czyli szczątki gwiazdy
supernowej, odkryto dopiero w 1968 roku.
Jak na ironię, to wielkie, jedno z największych odkryć radioastronomii, jest dziełem przypadku. Zostało
dokonane w czasie badania kwazarów — tajemniczych źródeł promieniowania, które znajdują się, jak
twierdzą uczeni, daleko poza granicami naszej Galaktyki, na krańcach Wszechświata. Odkryto je w 1963
roku, i do dziś wyjaśnienie ich natury jest największym marzeniem każdego, bez wyjątku, astronoma i
astrofizyka. Tak więc w końcu lipca 1967 roku, grupa radioastronomów z Uniwersytetu w Cambridge,
kierowana przez wybitnego naukowca Anthony Hewisha, otrzymała nowy radioteleskop, przy użyciu
którego miała wykryć tak wiele kwazarów, jak tylko to będzie możliwe.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin