Schody na trzecie piętro – uzupełnienie

Nazywam się Karol Świerc, jestem elektronikiem zajmującym się praktyką, w szczególności serwisem, ale nie tylko. Do obszernych wyjaśnień, wprowadzających w technikę odbioru radiowego (serwowanych przez Piotra Góreckiego w ramach Radiowej Oślej Łączki), chciałbym dorzucić jeszcze „trzy grosze”.

Trudno nie odnieść wrażenia, iż czasem czym prościej „jakąś rzecz” chce się wyjaśnić, tym bardziej sprawa się komplikuje… Przypomina się tu znane powiedzenie (pochodzące chyba od Alberta Einsteina), iż o rzeczach należy mówić tak prosto jak to tylko możliwe, ale nie prościej! Zapewne nie jestem odosobniony we wrażeniu, iż Pan Piotr Górecki jest mistrzem w tym zakresie. Mimo to, chciałbym dorzucić swoje trzy grosze.

Kluczem jest zrozumienie takich pojęć jak prąd elektryczny, napięcie, pole elektryczne i pole magnetyczne. Pojęcia te są tak powszechne, że wydają się niemal oczywiste, ale czy na pewno? Ta wątpliwość dotyczy nie tylko początkujących adeptów elektroniki. W tym samym stopniu dotyczy rasowych fizyków zajmujących się tym tematem zawodowo.

Wyrażenie „na chłopski rozum” czy „wyjaśnić intuicyjnie” dotyczy głównie chęci omijania matematyki. Faktycznie, funkcjonuje też powiedzenie, że każdy napisany wzór matematyczny redukuje o połowę liczbę słuchaczy lub czytelników.

Tak, ale jednak o rzeczach należy mówić tak prosto jak to możliwe, ale nie prościej! A matematyka ma pomóc, a nie utrudnić to zadanie. Dlatego bardzo pomocne są analogie fizyczne dla trudnych wzorów matematycznych, a to są właśnie modele, którymi posługujemy się, chcąc dany proces czy zjawisko zrozumieć i wyjaśnić.

Piękno matematyki i fizyki

Jest też nieformalny test poprawności każdej teorii fizycznej. Test „piękna”! Funkcjonuje też inna maksyma: „ta teoria jest zbyt piękna, aby mogła być nieprawdziwa”! Pojęcie piękna jest dalece nieprecyzyjne i jest raczej atrybutem
humanizmu, a nie nauk ścisłych. A więc „co ma piernik do wiatraka”?

Na pozór nic, jednak przegląd „tych prawdziwych” teorii fizycznych zdaje się potwierdzać poprawność tego „nieformalnego testu piękna”. A teoria prądu elektrycznego i elektromagnetyzmu nie tylko wpisuje się w ten trend, ale wręcz przoduje.

Wymóg poczucia piękna przewijał się w nauce od starożytności. W tamtych czasach jednak był on motywowany religijnie. Przecież Bóg nie mógłby stworzyć świata i praw które nim rządzą inaczej aniżeli tak, iż muszą zasługiwać na najwyższą ocenę w kategorii piękna. A  gdy dostrzeżono, że Ziemia jest w istocie kulą, także uzasadniano to tym, iż to najdoskonalsza bryła geometryczna.

Taki punkt widzenia świata dotyczył nie tylko tych bardzo odległych czasów. Okrąg jest krzywą doskonalszą od elipsy i Keplerowi trudno było przełamać ten próg stwierdzając, że planety krążą w istocie po krzywych eliptycznych.

Jeden z większych matematyków wszechczasów, Gottfried Wilhelm Leibniz, który w większym stopniu niż Newton przyczynił się do opracowania rachunku różniczkowego i całkowego, również kierował się tego rodzaju motywacją. Twierdził że świat, który zamieszkujemy musi być „najlepszym z możliwych światów” bo Stwórca nie mógłby uczynić go innym.

Doskonałość teorii fizycznych łączono z pięknem matematyki, która je opisuje. I chyba coś w tym jest! Trudno odnieść inne wrażenie spoglądając np. na zasadę Fermata lub ogólniej – na zasadę najmniejszego działania, wg której przyroda jakoś przewiduje, która trajektoria będzie najbardziej optymalna.

Niemal nam współczesny fizyk Paul Dirac, który zmarł w 1984 roku, twierdził (cytuję z notatek autobiograficznych): Badacz w swoich wysiłkach na rzecz wyrażenia fundamentalnych praw natury w formie matematycznej, powinien głównie kierować się matematycznym pięknem. W tej biografii jest również wątek, iż Dirac już po otrzymaniu nagrody Nobla, poproszony o podsumowanie swojej filozofii fizyki, podszedł do tablicy i napisał: Prawa fizyczne powinny posiadać matematyczne piękno. Podobnie uważał Albert Einstein, choć jak mówił koncepcja Boga nie jest do tego potrzebna. Wypowiedział się kiedyś (także cytuję z biografii uczonego): Jestem przekonany, że drogą czysto matematycznej konstrukcji zdołamy odnaleźć owe pojęcia oraz prawa zależności dające nam klucz do zrozumienia zjawisk przyrody.

Mimo że argument Stwórcy stopniowo ustępował argumentowi eksperymentu, to „nieformalny test piękna” chyba w nauce nie słabnie. Przytoczę jeszcze jedną, być może anegdotę z biografii Pierre’a Simona de Laplace’a. Kiedy Laplace ofiarował pierwszy tom swojego dzieła (traktatu o mechanice ciał niebieskich) Napoleonowi Bonaparte, Napoleon po zapoznaniu się z treścią miał podobno zwrócić taką uwagę: Panie Laplace, powiedziano mi, że napisał Pan tak obszerną książkę o systemie Świata, i nigdzie w tekście nie wspomniał pan o jego Stwórcy. Podobno Laplace miał odpowiedzieć: Ta hipoteza nie była mi potrzebna. Napoleon miał ponoć powtórzyć tę wymianę zdań innemu guru matematyki swoich czasów – Josephowi Louis de Lagrange’owi. Ten z kolei zareagował inną odpowiedzią: Ale to jest piękna hipoteza, bo tłumaczy tak wiele.

Czy po tych wskazówkach „wielkich autorytetów” możemy stronić od matematyki, chcąc poznać prawa i reguły rządzące choćby zjawiskami elektryczności? Tyle tytułem, być może nieco przydługiego, wstępu.

Tajemnicze piękno elektromagnetyzmu

Dodam jeszcze moje osobiste zauroczenie z wczesnych lat dziecięcych. Najlepszą zabawką dla mnie było, gdy mój ojciec pokazał mi dwa magnesy. Mam je do dzisiaj. Były (są) to magnesy wymontowane z tak zwanych pułapek jonowych, stosowanych we wczesnych kineskopach (czarno-białych) telewizorów. Kto dziś pamięta, co to było? Wystarczyło pokręcić tym magnesem i obraz znikał.

(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w numerze lutowym czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 2/2025). Pełną wersję czasopisma znajdziesz pod tym linkiem. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 2/2025 znajduje się tutaj.

Karol Świerc
rtv@silnet.pl

 

Uwaga! Osoby, które nie są (jeszcze) stałymi Patronami ZE, mogą nabyć PDF-y z pełną wersję tego numeru oraz wszystkich innych numerów czasopisma wydanych od stycznia 2023, „stawiając kawę” (10 złotych za jeden numer czasopisma w postaci pliku PDF).
W tym celu należy kliknąć link (https://buycoffee.to/piotr-gorecki), lub poniższy obrazek

Następnie wybrać – Postaw kawę za:
– jeśli jeden numer ZE – 10 zł,
– jeśli kilka numerów ZE – Własna kwota. I tu wpisać kwotę zależną od liczby zamawianych numerów – wydań (N x 10 zł),
Wpisać imię nazwisko.
Podać adres e-mail.
Koniecznie zaznaczyć: „Chcę dodać dedykację/Wiadomość dla Twórcy” i tu wpisać, który numer lub numery ZE mam wysłać na podany adres e-mailowy. Jeśli ma to być numer z tym artykułem trzeba zaznaczyć, że chodzi o ZE 2/2025.
UWAGA!!! E-mail z linkiem do materiałów (Smash) wysyłamy zazwyczaj w ciągu 24 godzin. Czasem zdarza się jednak, że trafia do spamu. Jeśli więc nie pojawi się w ciągu 48 godzin prosimy sprawdzić w folderze spam, a ewentualny problem zgłosić na adres: kontakt@piotr-gorecki.pl.