NAUKA CZYSTA A STOSOWANA

Trudno określić jak dawno sięga tak na pozór zrozumiały podział nauk na czyste i stosowane. Te ostatnie nazywają także technicznymi, chociaż, jak zobaczymy, zakres nauk technicznych może być pojmowany bądź to ciaśniej, bądź też obszerniej od zakresu nauk stosowanych. Przeciwstawienie obu tych zakresów wiedzy ludzkiej w tytule powyższym kojarzy się łatwo w umyśle czytelnika z przeciwieństwem, lub antytezą. Czy słusznie? Spróbujemy odpowiedzieć na to pytanie.

Dla uniknięcia nieporozumień wypada przede wszystkim ustalić określone znaczenie wyrazu "nauka" umieszczonego w tytule, albowiem w mowie potocznej stosujemy ten wyraz rozmaicie. Słyszymy np. lub czytamy z jednej strony: "nauka szkolna", "nauka życia", "nauka jazdy" itp.; z innej zaś: "Akademia nauk", "Towarzystwo naukowe", "praca naukowa", "nauka przyrodnicza, matematyczna, humanistyczna...", "Szkoła nauk politycznych" itp. W trzecim znaczeniu wreszcie mówimy o "nauce Chrystusa, Konfucjusza, Mojżesza" itd. Odróżniamy zatem, jak łatwo zauważyć, trzy różne pojęcia kryjące się pod wspólną nazwą.

Pierwsze z nich odpowiada właściwie czynności nauczania, tj. udzielania wiadomości lub umiejętności innym; trzecie znamy dobrze pod nazwą religii; pod nasze zaś rozważania podpada tylko pojęcie drugie zbliżone najbardziej do tego, co także nazywamy wiedzą.

Naukę będziemy zatem pojmowali tutaj jako uporządkowany w umyśle ludzkim zbiór wiadomości z określonych dziedzin poznania, dający się kontrolować rozumem, oraz przekazywać słowem lub pismem i rysunkiem każdemu człowiekowi o dostatecznie rozwiniętych władzach umysłowych. Całkowity zakres wiedzy ludzkiej, czyli nauka w ogóle, dzieli się na nauki oddzielne, stosownie do ich przedmiotu, problematyki, celu i metody.

Pod względem przedmiotu rozróżniamy, jak wiadomo, nauki abstrakcyjne, jak np. matematyka i logika od nauk realnych, jak astronomia, chemia, fizyka itp.

Ze stanowiska problematyki dzielą nauki na filozoficzne, tj. poszukujące odpowiedzi na pytania najbardziej ogólne (np. filozofia religii, filozofia nauk przyrodniczych itp.), oraz nauki szczegółowe (np. biologia, zoologia, geologia, bakteriologia, mechanika itp.).

Odnośnie do celu mamy podział na nauki teoretyczne lub czyste i praktyczne, albo stosowane, zależnie od tego czy badania naukowe mają na celu poznanie, bez względu na wartość praktyczną (jak np. czysta matematyka, astronomia teoretyczna, astrofizyka), czy też korzyści praktyczne (jak matematyka stosowana, astronomia praktyczna, meteorologia, cała medycyna itd.).

Wreszcie pod względem metody bywa stosowany od dawna podział na nauki opisujące (np. geografia opisowa, mineralogia, historia ludów i ich kultury itp.) oraz nauki objaśniające łub ścisłe (jak np. geografia matematyczna, fizyka, geodezja, krystalografia itd.). Miarą stopnia ścisłości pewnej nauki jest poniekąd jej matematyzacja, tj. zdolność do ujęcia jej podstaw w formę matematyczną, pozwalającą na ścisłą dedukcję jak największego bogactwa wyników szczegółowych zgodnych z doświadczeniem, stosownie do kierowniczej zasady Macha ekonomii myśli naukowej.

"Nieścisłość_ licznych nauk nie podlegających matematyzacji nie jest bynajmniej jakąś cechą upośledzającą je w stosunku do nauk "ścisłych_; pochodzi bowiem zwykle tylko ze zbytniej złożoności przedmiotu badań, albo z niemożności ilościowego ujęcia elementów, których współzależność śledzimy. Forsowane w ostatnich czasach próby matematyzacji pewnych działów ekonomii lub biologii nie zawsze były szczęśliwe, kryjąc w sobie niebezpieczeństwo zbytniej ufności w wyniki wywodów matematycznych opartych na założeniach upraszczanych, dość dalekich od rzeczywistości lub w ogóle niezupełnie pewnych.

Niezależnie od powyższych rozróżnień i podziałów nauk, dzielimy cały obszar wiedzy ludzkiej na dwa wielkie odłamy: dziedzinę ducha[1] i dziedzinę materii. Nauki należące do pierwszej nazywają u nas zwykle grupą nauk humanistycznych (niem. Geisteswissenschaften); do drugiej zaś: grupą nauk przyrodniczych. Atoli granice tego podziału nie są wyraźne, szczególnie pomiędzy psychologią, zaliczaną do pierwszej grupy, a biologią należącą do grupy drugiej. Wiadomo także, że przymiotnik "humanistyczny_ miał pierwotnie znaczenie odmienne, charakteryzując prądy wielkiego ruchu umysłowego przejawiającego się około XIV stulecia we Włoszech i czerpiącego swe soki z kultury starożytnych Greków i Rzymian. Nadmienimy jeszcze, że wyłączenie możliwości matematyzacji nauk humanistycznych można by uważać za jedno z ważnych kryteriów odróżniających te nauki od nauk przyrodniczych jako zdolnych i zdążających do matematyzacji.

Nie trudno wykazać, że i granice podziału nauk według ich przedmiotu, problematyki, celu i metody są często dość nieuchwytne. Podobnież nie dają się ściśle rozgraniczyć zakresy nauk oddzielnych lub ich samoistnych gałęzi rozrastających się z rozwojem badań naukowych. Taką usamodzielnioną w nowszych czasach nauką jest np. socjologia, stanowiąca od dawien dawna istotną część składową systematów filozoficznych, a przy tym nie pozbawiona cech nauki przyrodniczej.

Stosując teraz sformułowane powyżej kryteria nauk czystych i stosowanych znajdziemy się nieraz w kłopocie przy klasyfikacji różnych nauk. Pozostawiając na boku teologię, jako leżącą poza obrębem nauk pojmowanych według definicji wyżej podanej, napotykamy trudność w określeniu właściwości nauk historycznych lub prawniczych; każda z nich bowiem jednoczy w sobie nierozłącznie cechy nauki czystej i stosowanej. Zapewne dlatego H. St. Chamberlain zaliczył w swoim czasie nauki prawnicze do "techniki_, rozumiejąc pod tym mianem wszelkie nauki stosowane. Do nauk stosowanych wypada także zaliczyć całą medycynę[2] związaną licznymi silnymi węzłami z podstawową grupą czystych nauk przyrodniczych jak biologia, fizyka, chemia i psychologia. W pojęciu Chamberlaina był zatem zakres "techniki_ obszerniejszy od zakresu nauk stosowanych, co nawet odpowiada kryteriom powyżej sformułowanym i zgadza się z rozpowszechnionym obecnie pojmowaniem wyrazu "technika_. Technikę można bowiem określić w ogóle jako twórcze kształtowanie jakichkolwiek elementów otaczającego nas świata realnego do celów ludzkich. Stosownie do tego operacja chirurgiczna, przebicie tunelu, zbudowanie silnika itp. są przykładami czynów technicznych lub dzieł techniki dokonanych na podstawie odpowiednich nauk stosowanych. Mimo to pierwszy przykład odniesiemy tradycyjnie do nauk medycznych, a następne do technicznych. Medycyna bowiem była po prawie pierwszą (posługując się terminologią współczesną) gałęzią techniki, która się oparła na podstawach naukowych i przekształciła na nauki medyczne. Technika zaś budowlana, maszynowa, komunikacyjna itd. osiągnęła ten stan dopiero z początkiem wieku XIX, kiedy rozwinęły się i zakwitły nauki techniczne na podłożu czystych i stosowanych nauk matematyczno-przyrodniczych[3] .

Wspomniane czyny lub dzieła techniczne mogą mieć także cechy pracy naukowej, o ile nie są tylko powtórzeniem pewnych pierwowzorów, lecz zawierają elementy nowe, inspirowane intuicją naukową, lub opracowane na podstawach przedtem w technice nie wyzyskanych. Tego rodzaju pracę techniczną należy przeto zaliczyć do nauk stosowanych, oczywiście przyrodniczych.

Rozważając w dalszym ciągu wzajemny stosunek nauk czystych do stosowanych ograniczymy się do kategorii nauk przyrodniczych łącznie z matematyką jako nieprześcignionym ze stanowiska ekonomii myśli naukowej narzędziem przyrodniczego badania, a zarazem nauką samoistną o olbrzymiej rozległości. Matematykę dzielą również na czystą i stosowaną, ale ten podział nastręcza jeszcze więcej dowolności niż w innych naukach. Niemal każda gałąź matematyki da się traktować pod kątem widzenia zastosowań lub czysto abstrakcyjnie, jakkolwiek istnieją gałęzie stworzone przede wszystkim do zastosowań, jak matematyka praktyczna operująca liczbami przybliżonymi, geometria wykreślna, rachunek wyrównawczy, rachunek prawdopodobieństwa, matematyka ubezpieczeń i gałąź najmłodsza: rachunek korelacyjny. Nie należy przy tym zapominać, że zdobycze teoretyczne jednej gałęzi matematyki stosuje się do rozwinięcia lub uproszczenia innej. Tak np. algebra z teorią niezmienników została zastosowana w rozbudowie geometrii analitycznej.

Umysły badawcze w ogóle objawiają zwykle skłonność do jednostronnego upodobania, bądź to w kierunku badań czysto teoretycznych, nie zważających na zastosowanie lub nawet je lekceważących, bądź też w kierunku dociekań ze względu na określone zastosowanie. Można się tutaj dopatrzyć pewnej analogii z artystami uprawiającymi sztuki piękne. Jedni z nich tworzą dzieła nowe bez względu na uznanie i ich zastosowanie, głosząc hasło "sztuka dla sztuki_; drudzy zaś są przekonam, że sztuka jest dla ludzi i - chociaż dalecy od schlebiania gustowi tłumu - malują lub rzeźbią tak, aby ich dzieła mogły zdobić wnętrza siedzib ludzkich, gmachów publicznych itp.

Wybitny matematyk niemiecki XIX wieku E. Kummer mawiał podobno, że pracuje najchętniej w teorii liczb, gdyż jest to gałąź matematyki najmniej "zanieczyszczona_ zastosowaniami. Natomiast np. wszechstronna twórczość wielkiego Gaussa była przede wszystkim inspirowana rozlicznymi zastosowaniami, co nie przeszkadzało mu do osiągnięcia wielkich zdobyczy w matematyce czystej. Historia matematyki poucza wprawdzie, że jej początki wywodzą się z potrzeb praktycznych, ale ustaliwszy swój charakter abstrakcyjny już dawno rozwinęła się olbrzymio w czasach nowożytnych, wychodząc często poza granice możliwych zastosowań w naukach przyrodniczych. Zastosowania takie znalazły się jednakże później. Dzięki nieograniczonej zdolności do uogólnień tkwiących w matematyce, jako nauce, talent matematyczny tworzy nowe doniosłe pojęcia dla rozwoju tej nauki i rozwija gałęzie, których jedynym zastosowaniem jest na razie uproszczenie budowy innych gałęzi matematyki lub powiązanie kilku dziedzin w bardziej zwartą całość. Tak było np. z teorią grup, którą zapoczątkował przed stu laty przeszło E. Galois doniosłym "zastosowaniem_ w wyższej algebrze, a która dopiero w naszych czasach znalazła zastosowanie (w znaczeniu nieco odmiennym) w fizyce teoretycznej kwantowej. Podobnież zastosował A. Einstein w ogólnej teorii względności rozwiniętą już przedtem przez matematyków teorię tensorów.

Na czoło nauk przyrodniczych wysuwa się naturalnie fizyka obejmująca właściwie całą przyrodę z wyłączeniem objawów życia. Z fizyki wyemancypowała się jednakże bardzo wcześnie mechanika jako samoistna nauka o ruchu ciał materialnych. Mechanika uległa najwcześniej zmatematyzowaniu dzięki wiekopomnej pracy I. Newtona i długo dominowała na tle pozostałych działów fizyki z powodu złudnych nadziei wielu najwybitniejszych badaczy minionego stulecia, że cała fizyka rozpuści się niejako w mechanice. Były to czasy tzw. mechanistycznego poglądu na świat, który obecnie rozsypał się w gruzy pod wpływem współczesnych teorii elektryczności i budowy materii. Z fizyki wydzielono nadto już dawno ogromną dziedzinę chemii ze względu na swoiste metody badania własności chemicznych.

Ustalony podział chemii czystej obejmuje dwie grupy: klasyczną chemię doświadczalną i nowszą chemię teoretyczną. Pierwsza grupa dzieli się jeszcze na chemię nieorganiczną, organiczną, analityczną i syntetyczną.

Atoli badania nowszych czasów nad współzależnością wielu zjawisk fizycznych i chemicznych powołały, jak wiadomo, do życia niejako nową wielką dziedzinę chemii fizycznej, która zależnie od przedmiotu i celu rozpadła się na termochemię, fotochemię, elektrochemię i chemię koloidów.

Cały ten ogromny obszar wiedzy chemicznej wiąże się z bardzo wielką ilością zastosowań, które dają się zgrupować w następujących gałęziach chemii stosowanej: chemia minerałów, ch. rolnicza, mikrochemia, ch. produktów spożywczych, biochemia, ch. fizjologiczna, ch. farmaceutyczna, ch. sądowa i obficie rozgałęziona technologia chemiczna (zacząwszy od metalurgii, a skończywszy na technologii materiałów wybuchowych i gazów bojowych).

Historia rozwoju nauk chemicznych nadaje się znakomicie do zilustrowania ogromnych obopólnych korzyści wzajemnego oddziaływania na siebie nauki czystej i stosowanej. Każda możliwość wyzyskania chemicznego odkrycia laboratoryjnego w przemyśle na skalę fabryczną dostarczyła nowych środków na badania i nowych sił badawczych, zapewniając warunki szybkiego posunięcia naprzód nauki czystej.

Podobnie ma się rzecz współcześnie z wielkimi dziedzinami fizyki w odniesieniu do techniki. Wszak cała, tak rozgałęziona i opanowująca coraz bardziej życie ludzkie technika jest przeważnie niczym innym, jak fizyką stosowaną w najszerszym znaczeniu tego słowa. Gdy się rozejrzymy w pierwszej według teoretycznego podziału dziedzinie fizyki, tj. w mechanice, to znajdziemy, że przez wiele wieków prosperowała jako nauka stosowana, a biorąc ściślej, techniczna, chociaż już w III wieku przed Chr. Archimedes położył podwaliny statyki teoretycznej. Dopiero od epoki Galileusza i Newtona rozwinęła się mechanika jako nauka czysta, zmatematyzowana do reszty przez Eulera, Lagrange'a i innych wielkich matematyków, wyprzedzając nowoczesny rozkwit mechaniki stosowanej w technice, geofizyce i innych naukach przyrodniczych. Tutaj jest bardzo interesujące śledzenie wzajemnego oddziaływania na siebie mechaniki stosowanej i czystej. Poprzestaniemy na paru przykładach.

W otoczonej morzami Anglii technika żeglugi morskiej domagała się od dawien dawna możliwie dokładnego przepowiadania stanu wody w portach, zmieniającego się, jak wiadomo, wskutek przypływów i odpływów morskich. Już w starożytności (Pliniusz) zdawano sobie sprawę ze związku tego zjawiska z położeniem ciał niebieskich, zwłaszcza księżyca i słońca, ale dopiero odkrycie prawa powszechnego ciążenia przez Newtona pozwoliło mu wraz z Danielem Bernoullim powiązać prawami dynamiki działanie ciał niebieskich na wody oceanu i zbudować pierwszą racjonalną teorię przypływów, udoskonaloną później dzięki opartej o odkrycie matematyczne Fouriera analizie harmonicznej wykresów zdjętych przez mareografy, tj. przyrządy zapisujące stan wody w portach.

Technika sprężyn, którą się zajmował R. Hooke w połowie wieku XVII, doprowadziła go do znalezienia podstawowego prawa teorii sprężystości ciał stałych, zbudowanej na początku XIX stulecia przez L. Naviera, a pogłębionej matematycznie przez Poissona i Cauchy'ego.

Jest rzeczą interesującą i pod pewnym względem znamienną, że teoria sprężystości, której powstanie zawdzięczamy niewątpliwie widokom Naviera na zastosowania do rozwiązywania zagadnień wytrzymałościowych techniki, została zaraz zaanektowana niejako przez naukę czystą i rozwijana w kierunku potrzeb fizyki, gdy tymczasem inżynierowie długo jeszcze poprzestawali na swoistych teoriach przybliżonych, które wprawdzie często dawały się poprzeć przez matematyczną teorię sprężystości, ale w wielu wypadkach zawodziły zupełnie. Dopiero w drugiej połowie XIX wieku znakomite prace de Saint-Venanta, a później Clebscha i innych, zniewoliły większość wybitnych inżynierów-badaczy do oparcia mechaniki technicznej ciał stałych[4] na naukowym fundamencie teorii sprężystości pochodzącej wprawdzie z Francji, ale wybornie zaaklimatyzowanej w Anglii, w Niemczech, w Rosji i we Włoszech. [5]

Dzisiaj nie poprzestajemy nawet na zastosowaniach teorii sprężystości, czyli elastomechaniki, ale sięgamy do zapoczątkowanej już przez de Saint-Venanta teorii plastyczności czyli plastomechaniki, rozważającej warunki powstania odkształceń plastycznych ciał stałych.

Studium działania maszyny parowej było w r. 1824 dla S. Carnota bodźcem do położenia podwalin termodynamiki klasycznej, rozwiniętej następnie dzięki drugiej podstawowej pracy Joule'a o charakterze doświadczalnym, przez Helmholtza, Kelvina i Clausiusa. Tak powstała potężna dziedzina nauki o cieple, która wpłynęła później nawzajem na szybki rozwój techniki silników cieplnych ukoronowany niejako w naszych czasach motorem Diesela.

Inny stosunek historyczny nauki czystej do stosowanej wytworzył się w dziedzinie fizyki obejmującej zjawiska elektryczności i magnetyzmu. Tutaj punktem wyjścia były badania czysto naukowe, nie przewidujące nawet zastosowań praktycznych. Brak w ustroju człowieka osobnego zmysłu dla zjawisk elektromagnetycznych opóźnił ogromnie pierwsze kroki umysłów badawczych do zrozumienia tych zjawisk. Dopiero wynalazek telegrafu elektrycznego, a jeszcze bardziej wynalazek prądnicy, jako pierwszych zastosowań naukowych o ogromnej doniosłości, dał potężny impuls do rozwoju, jakiego jeszcze w połowie XIX wieku nie przewidywały najtęższe umysły. Zdobycze naukowe szły odtąd w parze z technicznymi. Wciąż można śledzić jak gdyby wyścig badawczej myśli uczonego z poszukiwaniami wynalazcy, wspomaganych potężnie przez rozwój przemysłowy w dziedzinie elektrotechniki. Tak np. w ślad za ustaloną z końcem zeszłego wieku teorią elektronów pojawiały się w ciągu minionych trzydziestu lat coraz to nowe lampy elektronowe, które odegrały tak doniosłą rolę w radiotelegrafii i radiotelefonii, otwierając zarazem wraz z nowoczesną komórką fotoelektryczną nieprzejrzane pole do wynalazków mogących urzeczywistnić najfantastyczniejsze dotychczasowe pomysły literackie.

Poznanie natury promieni katodowych jako strumieni pędzących elektronów, których tory zakrzywiają się w polach elektrycznych i magnetycznych jak promienie światła przy przejściu przez ośrodki o zmiennej gęstości, doprowadziło w latach ostatnich do konstrukcji mikroskopu elektronowego, który pozwala znacznie przekroczyć granicę powiększenia osiągalną przez mikroskopy optyczne. Można sobie wyobrazić jakie to otworzy horyzonty dla badań różnego rodzaju.

Do nauk, które niewątpliwie można pojmować jako fizykę stosowaną, należą między innymi geofizyka i astrofizyka. Pierwsza jest trzecim ogniwem zespołu nauk traktujących o naszej planecie, do których należy geografia i geologia. Druga zaś jest bardzo rozwiniętą samodzielną gałęzią astronomii, datującą swoje powstanie i nowoczesny olbrzymi rozwój od odkrycia analizy widmowej (Fraunhofer, Kirchhoff). Tak w geofizyce, jak i w astrofizyce pojawiły się pewne zagadnienia czysto naukowe, nie dające się rozwiązać na drodze laboratoryjnej. Rozwój tych nauk "stosowanych_ pozwolił rzucić dużo światła na te zagadnienia. Tak np. studia sejsmologiczne oraz badanie teoretyczne odkształceń całej ziemi pod działaniem sił przypływowych (wywołanych przyciąganiem księżyca i słońca) świadczą zgodnie, że ziemia zachowuje się jak ciało stałe o dużej sztywności, chociaż ze względu na bardzo wysoką temperaturę (przypuszczalnie 2000° do 3000°) i olbrzymie ciśnienie we wnętrzu tzw. barysfery kuli ziemskiej (około 1,5 miliona atm.), wypada przyjąć, że jądro ziemi jest raczej płynne, a tylko w tych warunkach nie dających się zrealizować w żadnym laboratorium oddziaływa jak ciało stałe na siły krótkotrwałe.

Drugiego pięknego przykładu wzajemnego korzystania oddziaływania nauki stosowanej na czystą dostarcza astrofizyka, która stwierdziła dwoma metodami olbrzymią (bo wynoszącą około 60.000) gęstość gwiazdy Syriusza B, której możliwość w takich warunkach ciśnienia i temperatury przewiduje wprawdzie nowoczesna teoria budowy atomów, ale nie może oczywiście sprawdzić tego wyniku doświadczeniami laboratoryjnymi.[6]

Początki astronomii jako nauki wyłoniły się niewątpliwie z praktycznej potrzeby rachuby czasu i orientacji na powierzchni ziemi. Ale już od najdawniejszych czasów dążyła myśl astronomów do poznania budowy otaczającego naszą ziemię wszechświata. Z powodu silnej zależności od wierzeń i podań religijnych w dawnych czasach oraz wskutek spaczenia myśli badawczej przez obłęd astrologiczny,[7] poznanie to postępowało bardzo powoli, ale prawie zawsze równolegle z postępami astronomii praktycznej. Tak np. wykonane przez Tychona de Brahe, astronoma duńskiego, liczne dokładne pomiary metodami astronomii praktycznej pozwoliły Kepplerowi wykryć prawa ruchu planet i utorować drogę zapoczątkowanej przez Newtona "mechanice nieba_. Dopiero jednak nowsze czasy, dzięki ogromnie rozwiniętej technice budowy narzędzi obserwacji wizualnej, fotograficznej i spektrograficznej, a zarazem dzięki głębokim koncepcjom współczesnej fizyki teoretycznej, przyniosły olbrzymi postęp w poznaniu budowy wszechświata. Astronomowie mają niezmiernie wdzięczny temat do popularyzacji tych zdobyczy nauki, jedynych może, które nie mogą mieć widoków na zastosowania praktyczne, a tylko czynią zadość najszlachetniejszemu rodzajowi ciekawości umysłu ludzkiego: żądzy poznania.

Można by jeszcze na wielu innych naukach przyrodniczych wykazywać współzależność nauki czystej i stosowanej oraz ich obopólnie korzystne współżycie. Zdaje się jednak, że już powyższe przykłady wystarczą, aby odpowiedzieć na postawione na wstępie pytanie słowami: Nie tylko nie ma przeciwieństwa między nauką czystą a stosowaną, ale nawet zwykle nie ma ścisłej granicy między obiema. Zwłaszcza pojęcie zastosowania danej nauki okazuje się często nieuchwytnym i bardzo zmiennym.

M. T. Huber