„Wyjaśnienie nowych zjawisk za pomocą zjawisk już znanych jest

„Wyjaśnienie nowych zjawisk za pomocą zjawisk już znanych
jest największą sztuką fizyki teoretycznej”
Czy eksperymentaria zastąpią szkołę w uczeniu fizyki? Na pierwszy rzut oka pytanie
banalne, jednak po głębszym zastanowieniu niesamowicie trudne. Jako osobie młodej tylko
jedna odpowiedź ciśnie mi się na usta: oczywiście, że tak! Lecz czy aby na pewno?
Doświadczenie nabyte w szkole podpowiada mi, żeby to przemyśleć. I tu właśnie, w tym
zdaniu, tkwi pewien haczyk. Doświadczenie nabyte w szkole… Zupełnie sprzeczne
informacje. Zapewne wszystkim szkoła kojarzy się z miejscem nudnym, pełnym stresu
i „suchych” wiadomości. A doświadczenie? To coś niesamowitego, niecodziennego,
wbijającego się na długo w pamięć. Jak w takim razie mogłam to połączyć?
Rozpoczynając swoje rozważania należałoby się pewnie dowiedzieć, co kryje się pod
pojęciem nauki. Słownik języka polskiego definiuje to słowo jako: „ogół wiedzy ludzkiej
ułożonej w systemie zagadnień”. Czyli? Teoria, teoria i jeszcze raz teoria. A co
z doświadczeniem? „Ogół wiedzy i umiejętności zdobytych na podstawie obserwacji
i własnych przeżyć”- czytam. Coś ciekawego, co bawi i uczy jednocześnie. W takim razie
eksperyment wygrywa! Jednak, czy aby na pewno? Czy jedno istnieje bez drugiego? Na sto
procent nie! Przecież każde odkrycie fizyczne to efekt wiedzy teoretycznej - a wiedza
teoretyczna musi być podparta doświadczeniem naukowym. Przykładem może być choćby
zjawisko napięcia powierzchniowego. Jest pewna hipoteza, która zakłada, że na powierzchni
cieczy występuje „cienka, sprężysta błona”, która utrzymuje drobne przedmioty. Teraz trzeba
znaleźć „ofiarę”, która potwierdzi założoną tezę. Nagle pojawia się lubiany z lekcji biologii
nartnik - owad, który wykorzystuje to zjawisko, aby poruszać się sprawniej. Mamy dowód!
Czasami zdarza się, że naukowcy wymyślą pewną teorię i przez długi czas szukają jej
potwierdzenia.
Od dość dawna interesuję się badaniami prowadzonymi w Europejskiej Organizacji
Badań Jądrowych CERN. Od lat badacze starają się w Wielkim Zderzaczu Hadronów
wyodrębnić bozon Higgsa. To, że cząstka elementarna istnieje, wiedzą na pewno. 4 lipca
ogłoszono wyniki eksperymentów ATLAS i CMS. Udało się ustalić masę bozonu, średni czas
życia, ładunek, wymiary oraz najczęstsze rozpady. Uczeni wciąż próbują „złapać” go na
dłużej, niestety nie jest to takie proste, bowiem - jeśli w ogóle eksperyment przebiegnie
prawidłowo - to cząstka żyje zaledwie 1,56 x 10-22 s! Nieprawdopodobne!
Ostatnio, gdy robiłam porządki na półce z książkami, moją uwagę przykuła
edukacyjna lektura, z czasów dzieciństwa, o kosmosie. Zabawna książeczka, która
w przystępny sposób opisuje szerokie pojęcie wszechświata. Ile czasu poświęciłam czytając
o tym, jak powstały pierścienie Saturna, dlaczego Merkury nie ma atmosfery, czy dlaczego
Wenus nazywamy Gwiazdą Pasterską. Zabawne, przeglądając stronice znalazłam osobną
kartę o Plutonie. Patrzę na rok wydania - 2005. No tak. Do 24 sierpnia 2006 roku Pluton był
ostatnią planetą Układu Słonecznego. A teraz jego miejsce zajął Neptun. Swoją drogą z tym
„gazowym olbrzymem” wiąże się ciekawa historia. Odkrycie Neptuna jest wynikiem obliczeń
i dedukcji. W roku 1840 astronomowie, obserwując Urana, zauważyli, że ulega on
perturbacjom, co wiąże się z wpływem innego ciała niebieskiego. Obliczono, że jakaś inna
planeta musi, dzięki sile grawitacji, zaburzać jego orbitę. Po dokonaniu precyzyjniejszych
wyliczeń wkrótce znaleziono Neptuna. Jako prawowitego odkrywcę uznaje się Johanna
Gottfrieda Galle`a, jednak z notatek wynika, że obserwował go już Galileo Galilei (około
1612r.!). Niestety, Galileusz uznawał go za gwiazdę stałą, dlatego nie zasługuje na tytuł
eksploratora.
Bywa też czasem odwrotnie. Nieraz wpierw zostanie przedstawione doświadczenie,
a dopiero później wymyślona teoria.
Nigdy nie zapomnę mojego pierwszego spotkania z fizyką. Był to krótki filmik
animowany przedstawiający Izaaka Newtona, który siedział z książką pod drzewem. Nagle na
jego głowę spadło jabłko. Przez parę tygodni ze strachem omijałam każde drzewo w obawie,
żeby i mnie nie przytrafiło się coś takiego. Wracając do Newtona. Zjawisko, które miało
miejsce, spowodowało, że słynny fizyk zaczął się zastanawiać nad jego przyczyną. Tak
powstało dzieło wydane 5 lipca 1687 roku o nazwie „Philosophiae naturalis principia
mathematica” czyli „Podstawy matematyczne filozofii przyrody”. Izaak Newton opisał w nim
opracowane przez siebie (na podstawie eksperymentu z jabłkiem) prawo powszechnego
ciążenia, prawa ruchu leżące u podstaw mechaniki klasycznej oraz wprowadził prawo
Keplera dla ruchu planet.
Kiedy tak teraz piszę o Newtonie i jego jabłku to od razu przypomina mi się historia
innego fizyka. Mam tu na myśli Archimedesa i jego przygodę z koroną. Na pewno każdy
słyszał legendę, w której słynny filozof na zlecenie króla Syrakuzy badał, czy korona
zrobiona jest z czystego złota. Podobno pewnego razu, gdy Archimedes brał kąpiel,
zaobserwował, że gdy się zanurza to poziom wody podnosi się. Wtedy obmyślił sposób na
rozwikłanie
zagadki
z
koroną
i
zachwycony
pobiegł
do
króla
z okrzykiem „Eureka!”. Tak z niechcianego eksperymentu powstało prawo Archimedesa,
czyli podstawowe prawo hydrostatyki i aerostatyki określające siłę wyporu.
Czy eksperymentaria zastąpią szkołę w uczeniu fizyki? Moim zdaniem zdecydowanie
nie. Wszystko należy robić po kolei. Na początek zapoznać się z częścią teoretyczną,
zrozumieć
ją,
wykonać
zadania
obliczeniowe,
napisać
sprawdzian
i zapamiętać na wieki. Gdy osiągnie się już pewną wiedzę, o tak, wtedy można ją podeprzeć
eksperymentem. Wówczas jest o wiele łatwiej uświadomić sobie sens nowo nabytej erudycji.
W takim razie, z moich dociekań wynika, że teoria nie istnieje bez doświadczenia, ani
doświadczenie bez teorii. Pojęcia te uzupełniają się wzajemnie, są dla siebie podporą.
Potwierdzeniem mych słów może być choćby postawa znanej polskiej noblistki Marii
Skłodowskiej-Curie. Wybitna chemiczka i fizyczka nie miała łatwego życia. Była niezwykle
utalentowana, udzielała korepetycji z matematyki, znała pięć języków. Niestety, w czasach,
w jakich żyła, nie było miejsca w nauce dla kobiet. Nie zraziło to jednak Marii.
Zafascynowana wiedzą zawarła układ z siostrą, że gdy jedna z nich będzie się uczyć na
Sorbonie w Paryżu druga będzie zarabiać na jej utrzymanie. Następnie sytuacja się obróci.
Zanim Bronia skończyła studia, Maria musiała pracować. Była guwernantką, a w wolnych
chwilach zajmowała się pracą u podstaw. W końcu wyjechała do Francji. Tam jako przedmiot
studiów wybrała matematykę i fizykę. Jej nauczycielami byli wybitni naukowcy światowej
sławy. Skłodowska była niesamowicie uzdolnioną postacią. Otrzymała liczne stypendia
naukowe, otrzymała licencjat z fizyki z pierwszą lokatą i z matematyki
z drugą lokatą. Tak pokonywała trudności życia i zdobywała teorię i wiedzę, aby później
wykorzystać je do m.in. odkrycia radu i polonu, za które została dwukrotnie odznaczona, jako
pierwsza kobieta, Nagrodą Nobla.
Wiadomości i informacje nabyte w szkole nie zawszą muszą wiązać się
z wykryciem czegoś „nowego”, „wielkiego”, na skalę światową. Chodzi mi choćby
o zwykłe parzenie herbaty. Gdy byłam mała, spoglądałam na mamę i wykonywane przez nią
czynności. Gotowanie wody, wrzucanie torebki z herbatą do dzbanka, zalewanie,
odczekiwanie kilku chwil. Następnie usuwanie zużytej saszetki, wyciskanie cytryny,
dosypywanie odpowiedniej ilości cukru, mieszanie. Skomplikowany proces, dzięki któremu
ma się smakowity napój. Jak to w ogóle jest możliwe? Dziś już wiem, że wszystko to
zachodzi dzięki dyfuzji czyli samorzutnym rozprzestrzenianiu się cząsteczek w danym
ośrodku (w naszych przypadku w cieczy). A skąd to wiem? Odpowiedzi chyba już każdy sam
może się domyślić…
Kiedy mówię tak o prostym doświadczeniu z życia wziętym, to od razu na myśl
przychodzi mi pewne zdarzenie sprzed dwóch lat. Co roku, pod koniec maja, wraz ze szkołą
jeżdżę na pokazy z fizyki do Rzeszowa prowadzone przez pana Roberta Hakałłę. Dwa lata
temu dr Robert prowadził wykład na temat elektrostatyki. Posiedzenie składało się z dwóch
części: teoretycznej i doświadczalnej (kolejny dowód potwierdzający słuszność moich słów).
Po wprowadzeniu do tematu przyszedł czas na eksperymentu. Zabawy było co nie miara.
Zobaczyłam „samoistnie” poruszającą się puszkę za pałeczką, elektryzowanie metalowej kuli
z włoskami, zegary z dziwną tarczą i wiele innych. Dziś wiem już, że te „zegary” to
elektroskopy, pałeczka to ebonit, a puszka porusza się za sprawą działającego zjawiska
indukcji.
Podsumowując moje rozważania stwierdzam, że eksperymentaria nie zastąpią szkoły
w uczeniu fizyki. Znacznie ją ułatwią? Z tym się zgodzę. Szkoła będzie źródłem wiedzy,
a ośrodki typu Kopernik będą ją podpierać „wizualnie”. Powinno ich być zdecydowanie
więcej. Co najmniej po jednym w każdym województwie, tak żeby dzieci nie musiały jechać
pół Polski, bo w okolicy nie ma porządnego obiektu na skalę Kopernika. Teoria
z doświadczeniem zawsze będą iść w parze. Wiedziano już o tym od dawna. Potwierdzają to
choćby słowa Richarda Feynmana: „Cel fizyki: ująć przyrodę jako różne przejawy tego
samego zespołu praw…”
Julia Bargieł
uczennica kl. III b