A FIZIKA
GONDOLATVILÁGAIRTA
MIKOLA SÁNDOR
gimnáziumi igazgató,
a M. T. Akadémia l. tagja.BUDAPEST, 1933.
SZERZŐ KIADÁSAA szerző minden jogát fenntartja.
TARTALOMJEGYZÉK.
Előszó (5)
I. A KÖZVETLEN TAPASZTALAT FIZIKÁJA.
1. Az ősember fizikai eszközei és fizikai folyamatai. (6–26)
Az értelmi fejlődés kezdete. A kalapácsszerű és kés-szerű eszközök, a tűz, a fonás-szövés, a kerék és szekér, a hajó feltalálása és megismerése. A fogalmak, az értelem, a társadalom és a civilizáció kialakulására való hatásuk.
2. Az emberi beszéd. (26–31)
A jelbeszéd, a szavas beszéd és a magasabb jelbeszédek fizikai folyamatainak kísérletekkel és megfigyelésekkel kapcsolatos megalkotása. Áttekintés a hangtan fejlődésén.
3. A számok. (31–35)
Az ujjak szerepe. A római és a hindú számítás és számolás. A tört, az irracionális, a negatív és az imaginárius számok. A tapasztalat és a szám. Az egyenlő és a nem egyenlő, az egész és a rész. Euklidesz axiomái.
4. A téralakzatok. (35–44)
A gömbölyű és szögletes testek megalkotása és megismerése. Az absztrakt mértani fogalmak kialakulása a tapasztalatból. A mértan fejlődése Egyptomban, Babilóniában és Görögországban. Euklidesz geometriája. Szerepe a tudományban.
5. Időszámítás és időmérés. (44–53)
A nap, a hét, a hónap, az év és a napnál kisebb időegységek megismerése. A fizikának az időfogalommal való kapcsolódása a 17. században. Időmérő eszközök feltalálása. A középnap és a csillagnap. Nincs abszolút időegység.
6. A látás eszközei. (53–63)
A látott tárgy és az egyéni tapasztalat. A látás szubjektív magyarázata az ókorban. A sötétkamara-jelenségnek, a lencsánek és a látás folyamatának megismerése a 17. században. A főbb optikai eszközök megalkotása. Szerepük az újkor fizikai világfelfogásának kialakulásában.
7. A hőmérséklet fogalma és mérése. (63–70)
A hőmérő fokozatos megvalósítása és a hőmérséklet fogalmának kialakulása. A gázhőmérők. A gázok folyósítása és az abszolút 0 fok.
8. A gőzgép. (70–79)
A gőzgép megalkotása. Szerepe az égés folyamatának, az energia megmaradása és szétszóródása elvének felismerésében és a thermodinamika kialakulásában. A gőzgép hatása a mai civilizáció és társadalom kialakulására.
9. Az elektromos jelenségek. (79–96)
A pozitív és negatív elektromos töltések, a vezető és szigetelő és az elektromos feszültség fogalmainak kialakulása a 18. században. A galván elemek, az elektrolízis, az elektromos áram, az elektromágneses indukció megismerése a 19. században. Faraday és Maxwell új fogalmai.
10. Az energia megmaradásának és szétszóródásának elve. (96–111)
A megmaradás és a változás fogalmai. A mechanikai energia megmaradásának elve. A hő mibenlétének problémája. R. Mayer felismeri a hő és a munka egyértékűségét. Joule kísérleti meghatározásai. Az örökmozgó lehetetlen voltának elve. Helmholtz az energia megmaradásának elvét összekapcsolja a dinamikus világfelfogással. A Carnot-féle körfolyamatok. Az entropia. A megfordítható és megnemfordítható folyamatok. Az energia szétszóródásának elve. Az energetikus világfelfogás.
11. A sugárzások. (111–125)
Látható és láthatatlan sugarak. Színképelemzés. Hőmérsékleti sugárzás. Elektromos rezgés. Elektromágneses hullámok. Katód-, pozitív, röntgen- és radioaktív sugarak. Kozmikus sugár.
II. A MAKROKOZMOSZ FIZIKÁJA.
1. Az ókori kozmológiák. (126–138)
A szellem fogalmán alapuló világfelfogás. Az égi jelenségek megismerése Egyptomban és Babilóniában. Csillagistenségek és csillagjóslás. Homórosz világfelfogása. A jón természetfilozófusoknak a folytonos változás fogalmán alapuló kozmológiái. Az eleáta filozófusok megmaradásának elve. A folytonos változás és a megmaradás fogalmainak összekapcsolása. Mit köszönhet a mai fizika a jón természetfilozófusoknak és az eleátáknak?
2. A földközepű világrendszer. (139–143)
Az Ég és a Föld gömbalakja. A szférák tana. Filolaosz világrendszere. A napközepű világrendszer a görögöknél.
3. Arisztotelesz axiomatikus világszemlélete és világrendszere. (144–152)
A megismerés problémája. Arisztotelesz axiomatikus világfelfogáson alapuló világrendszere. Euklidesz geometriájával való összehasonlítása. Értékelése. Az újkor fizikusainak alaptalan kritikái. A makrokozmosz megismerésének ismeretelméleti nehézségei.
4. A skolaszticizmus axiomatikus világszemlélete. (152–155)
A görög és római kultúrának összeomlása. Arisztotelesz világfelfogásának összekapcsolódása az egyházi tanokkal.
5. A Kopernikusz-féle világrendszer megismerésének alapjai. (155–163)
Miért kapcsolja a tudományos köztudat Kopernikus világrendszeréhez a tudomány megújhodását? A mindenség szerkezetére és méreteire való nézetek az ókorban és a középkorban. A hajózás fejlődése. A Föld körülhajózásának hatása a világfelfogásra. Kepler megismeri a bolygómozgások törvényeit. Galilei megcáfolja a Kopernikus rendszerével szembenálló ellenvetéseket.
6. Világnézetek és megismerési problémák a középkor és az újkor átmeneti időszakában. (163–176)
Hogyan alakult át a skolaszticizmus dinamikus világfelfogássá? A tudománynak és a vallásnak szétválasztása. A művészet kifejlődése. Szabadulás az axiomatikus gondolkodástól. Visszaesés a babilóniai csillagjóslásba és a mágiába. A csillagjóslásban vetett hit alapjai. Visszatérés a közvetlen tapasztalathoz. A tekintély-elv elleni harc. A racionális gondolkodás. A mathematika értékének felismerése. Galilei és Francis Bacon jelentősége. A mindenség tisztán empirikus úton meg nem ismerhető.
7. A dinamikus világfelfogás és a makrokozmosz szerkezete. (176–189)
A Föld nyugvására és mozgására vonatkozó fogalmak összeegyeztetése. A mozgás változása. Az erő fogalmának kialakulása. Hogyan ismerte fel Newton a mindenségben uralkodó erőt? A makrokozmosz rendszerének kiépítése. A Nap és az állócsillagok távolságának mérése. Újabb bolygóknak, kettős csillagoknak és az állócsillagok mozgásának felfedezése. A csillagködök rendszere. A nehézség és a tétlenség szerepe a makrokozmoszban. Newton Principia-jának jelentősége.
8. A makrokozmosz és a mathematika fejlődése. (189–198)
Trigonometrikus függvények és összefüggések, logaritmikus számítások kialakulása, kúpszeletek és más görbe-vonalak megismerése. Az analitikai geometriának, a függvényfogalomnak és az infinitezimális számításoknak kialakulása. A 18. század mathematikus-fizikusainak problémái. A mathematikának és a makrokozmikus fizikának egymással kapcsolatos fejlődése.
9. A mathematikai fenomenologia. (199–209)
Fizikai feladatok megoldása mathematikai egyenletek alapján. Általános dinamikai alapegyenletek keresése a 18. században. A természeti folyamatokban megnyilatkozó szélső értékek létezésére vonatkozó elvek. Az apriori fogalmak és igazságok Kantnál. A mathematikának a fizikától független alapfogalmakra való helyezkedése. A 19. század új kísérleti igazságai. Alapegyenletek mint a természetmegismerés végső, semmi másra vissza nem vezethető formái.
10. A világtér szerkezete. (209–218)
A makrokozmosz és Euklídesz geometriája. Bolyai Farkas felismerései. Bolyai János nemeuklídeszi geometriája. A Riemann-féle pozitív görbületű nemeuklídeszi geometria. Az euklídeszi és a nemeuklídeszi geometriák kapcsolata.
11. A relativitás elmélete. (218–252)
A Föld abszolút sebességének meghatározhatlansága. A közvetlenül távolbaható erő fogalmában, a tétlenségi törvényben, a tömeg fogalmában, a mechanika és az elektromágnesség alapegyenleteiben felmerült fizikai és logikai ellenmondások. Einstein speciális relativitási elve. Az abszolút idő fogalmával kapcsolatos önkényességek. A mozgástól és a fény sebességétől függő einsteini relatív idő. A hosszmértékek relativitása. Az energia és a tömeg azonossága. Az elektromágneses jelenségek relatív értelmezése. A Minkovszki-világ. Az általános relativitás elve. A nehézségi erő relativitása. A tétlenség és a nehézség azonosságának elve. A geodetikus vonalon való mozgás törvénye. A téridő görbülete. Az új kvázigeometria. A relativitáselmélet tapasztalati igazolása, fizikai és filozófiai jelentősége.
III. A MIKROKOZMOSZ FIZIKÁJA.
1. Az anyag szerkezete. (253–260)
Az atom fogalmának eredete. Az erőközéppont-atomok. A kémiai elem fogalma. A kémia atomjai és molekulái.
2. A hőmozgás. (260–272)
A hő mint anyag és mint mozgás. A kinetikus gázelmélet kialakulása. A molekuláris méretek meghatározása. A hőelmélet első és második főtételének magyarázata. A Brown-féle mozgás. Örökmozgás a mikrokozmoszban.
3. A fénymozgás. (272–279)
A fény sebességének meghatározása. Huygens fényhullámelmélete. Newton korpuszkuláris fényelmélete. Fresnel fényhullámelmélete. A fényéter problémája. Az elektromágneses éter. A fény keletkezésének és eltűnősének megoldatlan problémája.
4. Az elektromosság és az atom szerkezete. (279–291)
Az elektromosságra vonatkozó kezdetbeli fogalmak. Az iónelmélet. Az elektronelmélet. J. J. Thomson és Rutherford atommintái.
5. A kvantumszerűleg sugárzó atom. (292–303)
Az abszolút fekete test sugárzása. A Stefan–Boltzmann-féle és a Wien-féle törvény. Balmer formulája. Planck hatáskvantuma. Bohr atommintája. A sugárzási törvényeknek és az elemek periodikus táblázatának magyarázata.
6. A kvantummechanika. (303–313)
Milyen alakban jön ki az anyagból a fény? A részecskeszerű és hullámszerű foton. A Compton-hatás. Broglie elmélete az anyag legkisebb részecskéinek hullámszerüségéről. Elektron-, proton- és atomsugarak interferenciája. Schrödinger hullámmechanikája. Heisenberg kvantummechanikája és bizonytalansági elve. A valószínűség és a statisztikaszerűség fogalmán álló oksági elv.
7. A mai kozmológiák. (314–335)
Einstein sztatikus, De Sitter üres és Lemaître kiterjedő világa. A Tejútrendszer és a csillagködök. A Tejútrendszer evolúciójának ideje. A Föld evolúciója. A kettős, a vörös óriás, a normális, a nova és a fehér törpe csillagok evolúciója. A csillagok sugárzó energiájának eredete. Az anyag megsemmisülése. A világ evolúciójának folyamatai Jeans szerint. A Jeans-féle kozmológiának kritikája. A mindenség egységességének axiomája. A fizikai, a szerves és a szellemi élet folyamatai. Az energia folytonos szétszóródáaa elvének jogosulatlan általánosítása.
IV. A FIZIKAI MEGISMERÉS.
1. A közvetlen tapasztalat, a makrokozmosz és a mikrokozmosz. (336–345)
A fizikai megismerésnek a közvetlen tapasztalattal való megkezdődóse az őskorban. A makrokozmoszra vonatkozó megismerések. A fizikai megismerésnek közvetlen tapasztalat útján való nagy mértékű megnövekedése a 19. században. A mikrokozmosz gondolati kialakulása. A makrokozmosz fogaimainak jogosulatlan kiterjesztése ezekre. A hatáskvantum állandóságának és a statisztikai okszerűségnek elve.
2. A 19. és a 20. század fizikája. (345–351)
Nagy ellentétek a két század fizikai világfelfogásai között. Ellentétek a relativitáselméiet és a kvantummechanika gondolati elemei között. A "klasszikus", a "makroszkopikus" és a "mikroszkopikus" felfogás.
3. A fizikai megismerési folyamatok. (352–357)
Tudományos és közönséges megismerés. Tények és gondolatok összeszövődése. Általános és átfogó megismerésre való törekvés.
4. Az ember alkotó képessége és a fizika. (355–358)
Az ember által a természetbe beleteremtett fizikai alkotások és folyamatok mint a fizikai megismerésnek legterjedelmesebb és leglényegesebb részei.
5. A fogalomképző folyamatok. (358–160)
Az agyban lefolyó absztraháló folyamatok. Az apriorisztikus filozófia fogalmai és kategóriái.
6. A fogalmak. (360–363)
A fogalmak fejlődése és extrapolációja. Önkényességek és ugrások a fogalmak kialakulásában. Alapfogalmak.
7. Az axiomák. (363–365)
Fogalmak és axiomák egymással kapcsolatos kialakulása. Euklídesz axiomái és posztulátumai. Az örökmozgó lehetetlen voltának, az energia megmaradásának és szétszóródásának elvei. A legújabb fizika axiomái.
8. Az oksági elv. (366–368)
Az oksági elv az ókorban, az arisztoteleszi és a skolasztikus filozófiában, a 17., 18., 19. és 20. század fizikájában.
9. A hipotézisek. (368–370)
A hipotézisek kialakulásának folyamata. A hipotózisek a 17., 18., 19. és 20. század fizikájában. Hipotézisek, fogalmak és axiomák mint a tudomány alapjai.
10. A természettörvények. (371–373)
Természettörvények különböző alapjai, kapcsolódásuk önkényességekkel és gondolati elemekkel.
11. A mathematika és a fizika. (373–376)
A két tudomány egymással kapcsolatos fejlődése. A szavakkal és a mathematikai jelekkel való gondolatközlés. A mathematikai fenomenológia.
12. A fizikai elméletek. (376–379)
Az elméletek jelentősége. Miért változtatják a fizikusok elméleteiket? Az elméletek és a művészi alkotások.
13. A valóság és az elmélet. (379–385)
A látszat és a való. A valóra vonatkozó fogalmak és képzetek.
14. A természet és az ember. (385–389)
A természet és a szellem világának befejezetlensége. A fizikai megismerés és az értelem. Két teremtési folyamat. A jövőbe való látás határozatlansága.
Irodalom (390–394)
Betűrendes név- és tárgymutató (395–404)
A fizika a 19. század utolsó évtizedétől kezdve rohamos fejlődésnek indult. Nagy jelentőségű új tények találtattak fel, az egész emberiségre kiható új gyakorlati alkalmazások keletkeztek, egészen újszerű fizikai fogalmak alakultak ki, a fizika iránti érdeklődés az emberiség széles rétegeiben magas fokra emelkedett. Úgy éreztem, szükség van olyan könyvre, amely a művelt olvasó szellemi igényeit tartva szem előtt a fizika gondolatvilágának tartalmát és jelentőségét helyes ismeretelméleti alapon lehetőleg egyszerű közönséges emberi fogalmak segítségével ismerteti, a tényt ténynek, az elméletet elméletnek veszi, az új fizikai felfogás különösségeinek kiélezésével szenzációhajhászásha nem téved, az általánosítások és spekulációk szertelenségeit pedig józan, mértékletes, egészséges kritikában részesíti.
Tisztán tudományos szempontból is szükség van ilyen könyvre. A fizika a 20. században olyan problémákat vetett fel, amelyek az emberi megismerés végső elemeivel érintkezve a filozófia határterületéhe esnek. A tudomány előbbrevitelén dolgozó kutatók közül is sokan dolgoznak a fizikának a filozófiába való bckapcsolódásán. Ennek folytán az alapfogalmak nagy átalakulásokon mentek keresztül, értékelésük eltolódott, a fizika magyarázási módja megváltozott. A jelek arra mutatnak, hogy gondolatátalakító korszakban élünk és hogy a most kialakuló fogalomkeretek szabják meg a jövő fejlődés irányát. Ahhoz, hogy kitűnjék, mely irányban történik a haladás, magasabb szempontú áttekintésre, a gondolatvilág elemeinek alapos átdolgozására van szükség. E célból a mai
korszak felfogásából magunkat ki kell absztrahálnunk, a fizikai megismerést szét kell elemeznünk, az esetleges, lényegtelen és önkényes hozzátevéseket le kell róla olvasztanunk, és forrásait fel kell kutatnunk, semmi másra vissza nem vezethető bonthatatlan elemeit meg kell állapítanunk. Tehát analitikus munkát kell végeznünk, ez pedig szükségszerűleg a fizikai fogalmak evoluciójának tényeihez vezet el.
E szempontok alapján kapta meg könyvem jellegét. Benne tulajdonképen a fizikai jelenségekre vonatkozó gondolatok története van megírva. Az egyes felfedezések, találmányok, tények és természeti törvények nem önmagukért, hanem azért szerepelnek, mert új gondolatok talaját és új meglátások kiinduló pontját alkotják. Meg vannak rajzolva azok a felfogások, amelyeket az emberi szellem a különböző korokban a mindenségről, a természetről, a fizikai megismerés mibenlétéről alkotott és azok az okok is fel vannak tüntetve, amelyek a nagy gondolatalkotókat új fogalmak alkotására kényszerítették. A fizika fejlődésének tényei vezetnek annak megállapítására, hogy az új dolgok és gondolatok hogyan keletkeztek, módosultak és tökéletesedtek, hogyan kapcsolódtak egymásba és az ember egyéb értékeibe, hogyan váltak új problémáknak, kutatásoknak és gondolati folyamatoknak kiindulópontjává. Különös figyelemben részesültek a fizika kultúrális vonatkozásai, fel van tüntetve a hatás, amelyet a fizikai megismerés az értelem, a kultúra és a civilizáció fejlődésére tett.
A mai fizikai világfelfogás van a legbehatóbban tárgyalva. Nemcsak a róluk szóló fejezetek a legterjedelmesebbek, hanem a munka többi részében is, minden kínálkozó alkalommal szó van róluk úgy, hogy a könyv amaz út vázolásának is tekinthető, amelyen járva az emberi szellem a mai gondolatokhoz eljutott. Az új felfogásnak egyszerű, közönséges, emberi fogalmakkal való érthetővé tétele nagy nehézségekkel járt. Csak annak van fogalma a nehézségekről, amelyekkel meg kellett küzdeni, aki már megpróbálta ezeknek a nagyobb részt bonyolódott mathematikai formákba burkolt, ismeretelméletileg kellően még át nem dolgozott és el nem határolt gondolatoknak a közönséges gondolatvilágba való átültetését.
A fizikai megismerés különböző termékei ismeretelméleti
értékelésnek vannak alávetve. Az ilyen munkának csak akkor van értéke, ha egységes vezető gondolat alapján történik. Az ismeretelmélet alapfogalmai és alapelvei ugyanis nem általánosan elfogadott, szilárd és megdönthetlen igazságok, hanem meggyőződések, amelyek az egyén általános filozófiai világszemléletében gyökereznek. A könyvön végighúzódó vezetőgondolat az, hogy az emberi szellem bizonyos kezdő alaptulajdonságokból kiindulva folytonos fejlődésben van. E gondolat alapján rajzolódik meg a háttér, amely előtt a fizikai megismerés minden fokozata lejátszódik és szövődnek össze a fonalak, amelyek a fizikai megismerést a filozófiába kapcsolják.
A könnyebb olvashatóság kedvéért a lábjegyzetes idézeteket és utalásokat elhagytam, a felhasznált források egy részét a könyv végén, az Irodalom című rovatban közöltem.
Szabó Gábor főiskolai tanár úrnak a korrektúrában való segédkezéséért e helyen is hálás köszönetet mondok.
Budapest, 1933. október 25.
Mikola Sándor.