Referát do kursu Ontologie

Nejdůležitější body vývoje fyziky v 19. století:

Poznámka: vlastnímu výkladu je nutno předeslat zdůvodnění, proč se ve filozofii tímto způsobem obracím k fyzice. Přece jejich předměty se určitě liší, jinak by byly tímtéž. Na to mohu odpovědět následujícím způsobem: ontologie jakožto nauka o bytí se zabývá tím nejobecnějším určením jsoucího. Toto vymezení pochází z dávných dob, kdy fyzika byla vědou o konkrétních jsoucnech, o věcech proměnlivých, vznikajících a zanikajících. Moderní fyzika je ale založena na představě odhalení zákonitostí přírody a celého vesmíru, nikoli jeho popisu, zůstávajícího na úrovni jednotlivin. K tomuto popisu jí slouží matematický aparát, jehož prostřednictvím dosahuje jednak naprosté přesnosti, jednak spolehlivosti svých soudů. Ty však nakonec mohou vycházet ze špatných premis; proto se snaží co nejvíce pochybovat o vlastní pravdě, což v ústí v princip falzifikace vědeckých poznatků. Fyzika usiluje o co nejpřesnější zachycení světa, přičemž maximálně abstrahuje od konkrétních výpovědí. Její výpovědi, jako ostatně vědecké výpovědi vůbec, mají tautologickou povahu. Jelikož se navíc snaží nalézt příčinu všeho, prvopočátek, odkud náš vesmír povstal, jedná se o metafyziku. A protože jedná o všem a snaží se do co nejkratší podoby matematické formule shrnout pokud možno celý kosmos. To znamená, že fyzika směřuje k tomu nejobecnějšímu, o čem lze vypovídat - ke všemu. Je proto ontologií. O bytí totiž jinak, vypovídat vůbec nemohu. Jak řekli Hegel a Heidegger, čisté bytí a čisté nic je totéž; sestoupím-li jen trochu z této úrovně abstrakce, narážím na fyziku. Proto, jak jsem již řekl, fyzika je ( možná spolu s matematikou) v současnosti vědou o nejobecnějším, tj jedinou smysluplnou ontologií.

Na počátku 19. století se završovala velkolepá stavba klasické mechaniky, která svého vrcholu dosáhla v díle astronoma a matematika Laplacea. Fyzika se stala vzorem všem ostatním vědám, které se marně snažily nahradit nedostatečnos věcno dostatečností formální. Fyzika těchto dob však byla především mechanikou, jiné oblasti fyziky se rozvíjejí teprve v 19. století, spolu s ohromným rozmachem přírodního bádání jako takového. Kolem roku 1850 převzala fyzika z chemie představu atomu jako základního stavebního prvku hmoty. Tato představa potom pomohlo při rozvíjení nauky o elektřině, jež byla jednou z oblastí, v níž se fyzůikální bádání rozvinulo nejvíce a přineslo nejlepší výsledky.

Pokusy s magnety a elektromagnety a elektřinou vzešlo poznání, že vztah jednotky proudu (elektrodynamické) k elektrostatické jednotce, definované podle Coulombova zákona, má povahu rychlosti. Tato rychlost byla roku 1852 změřena Wilhelmem Weberem a v letech 1868-9 pak potvrzena Jamesem C. Maxvellem a stanovena na zhruba 300 000 km za sekundu, tj. rychlost světla. Zároveň Maxvell vyšel z Faradayových pokusů s magnetickým polem a roku 1865 zformuloval svou elektromagnetickou teorii světla, v níž spojil dva do té doby nezávislé vědní obory. Pro Maxvella samotného ale probíhalo šíření světla v éteru, tzn. bylo mechanickým procesem. Od tohoto přesvědčení fyzikové ustupovali jen zvolna.

Jinou prudce se rozvíjející oblastí byla termodynamika. Z hruba v polovině 19. století byly formulovány obě věty termodynamické ( 1. formuloval 1850 Rudolf Clausius, zákon o zachování energie 1847 Hermann Helmholtz). Tyto věty mají obrovský důsledek pro náš život i pro budoucnost vesmíru. První věta říká, že celkové množství energie ve vesmíru je stále stejné. Druhá věta termodynamická tvrdí, že celková entropie uzavřeného systému nemůže klesat. To znamená, že celý vesmír nezvratně směřuje k stále rovnoměrnějšímu rozmístění tepla, až nakonec bude vesmír naplněn pouze stejnoměrně teplou látkou v rovnovážném stavu. To je tzv. tepelná smrt vesmíru, kterou někteří fyzici věští pro budoucnost našeho kosmu. Zároveň tato věta popírá možnost jakéhokoli bezztrátového provozu ( perpetuum mobile druhého druhu, kdy bychom odebírali jedné látce teplo a tak ji stále ochlazovali oproti teplotě okolí).

Roku 1896 Henri Becquerel objevil radioaktivitu a spolu s takřka současných objevem Rontgonových paprsků zažehl novou etapu ve vývoji fyziky, jež vedla k úplné proměně chápání hmoty a jejích elementárních částic.

V 19. století se vědci drželi představy éteru jako světelného média. Tento éter měl vyplňovat veškerý prostor. Tak zároveň mohl vytvářet absolutní vztažnou soustavu, vůči níž by se dal stanovit absolutní pohyb Země a vůbec všech těles. V první fázi výzkumů bylo experimentálně zjistěno ( Fizeau 1850), že éter je nehybný, jelikož není Zemí vůbec strhávaný. Odtud se dalo vyjít při pokusu o stanovení absolutního pohybu Země.

Když Maxwell formuloval svou teorii elektromagnetického pole, zdálo se současníkům, že stačí tyto rovnice přiřadit k Newtonovým zákonům a celá fyzika může spočinout na těchto základech. Jenomže se ukázalo, že Maxwellovy rovnice nejsou invariantní vůči Galileiho transformacím, nýbrž se podle nich pohybuje světlo, které v jedné soustavě má rychlost c, rychlostí c + v, a tak jsou v rozporu samy se sebou, neboť podle nich se světlo ve vakuu pohybuje pro všechny pozorovatele stejnou rychlostí.

Uvedené rozpory nakonec vyřešil proslulý Michelsonův-Morleyův pokus z roku 1887, který prokázal, že rychlost světla se nemění se změnou směru pohybu. Tento výsledek byl šokující, ale při opakovaných měřeních se dosáhlo stejných výsledků. Protože nikdo nechtěl zpochybnit platnost Galileiho transformací, v ohrožení se dokonce ocitly i Maxwellovy rovnice. Někteří potom přicházeli s návrhy, které se tehdy zdály být absurdními, ba dokonce i jejich autoři na ně tak pohlíželi - takovým byl i pokus H.A. Lorentze o smíření výsledků Michelsonova pokusu s existencí éteru pomocí předpokladu kontrakce jednoho z ramen přístroje, s nímž byly pokusy provedeny, a to toho ramene, které leželo ve směru pohybu. Tuto tzv. Lorentzovu kontrakci převzal Einstein do speciální teorie relativity jako přirozený důsledek relativistických jevů.

Tyto obtíže posléze vedly k řešení, které zcela změnilo fyzikální pohled na vesmír, k teorii relativity, nejprve speciální, později obecné, která spolu s ještě důsažnější kvantovou fyzikou vytvořila základ fyziky 20. století, zcela odlišné od newtonovského modelu světa.

Použitá literatura:

Laue, Max von: Dějiny fyziky, Orbis, Praha, 1959

Macháček, Martin: Encyklopedie fyziky, MF, Praha, 1995