Ferdynand Porsche z Hitlerem i Speerem. Bundesarchiv

NIEZNANE OBLICZE FERDYNANDA PORSCHE cz. 1

Ferdynand Porsche to postać, której znaczenia dla rozwoju techniki samochodowej nie sposób przecenić – choć często latami upierał się przy rozwiązaniach mało optymalnych. Był to człowiek niezbyt jednoznaczny, dlatego też postanowiłem przypomnieć garść mało znanych faktów z jego barwnego życiorysu.

Beardmore i Rapp Motorenwerke
Przed pierwszą wojną światową Ferdynand Porsche skonstruował dla firmy Austro-Daimler udane silniki lotnicze, 6-cylindrowe w układzie rzędowym. Licencja na nie została sprzedana brytyjskiej firmie Beardmore, która wersje rozwojowe tych jednostek produkowała przez wiele lat (samoloty napędzane nimi walczyły na froncie z samolotami zaopatrzonymi w austriackie oryginały), a także firmie Karla Friedricha Rappa z Monachium, z której to firmy z czasem powstała inna, znana jako BMW AG.

Silnik lotniczy Austro-Daimler. (Wikimedia Commons)
Silnik lotniczy Beardmore. (Wikimedia Commons)

Alfred Neubauer
Człowiek, który jako szef sportowego teamu Mercedesa był współautorem sukcesów marki w wyścigach w latach 30. i potem w 50. XX wieku, zaczął karierę jako austriacki oficer artylerii, którego w zakładach Austro-Daimlera w Wiener Neustadt zatrudnił Ferdynand Porsche jako szefa działu prób pojazdów. Gdy Porsche przeszedł do Mercedesa, Neubauer udał się tam wraz z nim i został. Notabene to on wymyślił sposób na sygnalizowanie ważnych informacji kierowcom podczas wyścigu przy pomocy tablic wystawianych z alei serwisowej (pit boards).

Alfred Neubauer w 1955 roku. (Mercedes-Benz AG)

A-, B- i C-Zug
Upierający się od 1900 roku, że tylko napęd hybrydowy ma sens w pojazdach, Ferdynand Porsche skonstruował kilka serii specjalnych pociągów drogowych o dokładnie takim napędzie dla austro-węgierskiej armii. Podczas pierwszej wojny światowej były one używane do transportu zdemontowanych ciężkich moździerzy Skoda (nawet 90-tonowych), których używano do ostrzału pozycji włoskich w wysokich górach. Na początku “składu” znajdował się wóz z generatorem prądu, napędzanym przez duży silnik spalinowy.

B-Zug w Wiener Neustadt. (Wikimedia Commons)

Generator zasilał silniki elektryczne poruszające nie tylko koła pierwszego pojazdu, ale także każdej z przyczep – kable elektryczne prowadzono od jednej do drugiej. Przemyślny system sterowania pozwalał na zwinne cofanie całego obciążonwego pociągu nawet w ciasnych zakrętach. Rozwiązanie było tak skuteczne, że tych pojazdów użyto także w czasie drugiej wojny światowej (!), a na koniec większość tego wyjątkowego sprzętu zagarnęli Sowieci.

C-Zug. (Wikimedia Commons).

Zborowski i Monza
Mający odległe polskie korzenie hrabia Louis V. Zborowski wystartował w Grand Prix Włoch na torze Monza w 1924 roku Mercedesem M72/94, skonstruowanym przez Ferdynanda Porsche, z 2-litrowym silnikiem ze sprężarką, jako kierowca fabryczny. Po przejechaniu 44 okrążeń auto wyleciało z toru na zakręcie Lesmo i uderzyło o drzewo – Zborowski zginął na miejscu, choć Len Martin, jego mechanik, przeżył. Jedna z hipotez tłumaczy wypadek katastrofalnie złym prowadzeniem samochodu i tendencją przednich hamulców do blokowania się – Neubauer po podobnym incydencie, który skończył się szczęśliwie, zrezygnował z udziału w wyścigu…

Samochód, w którym hrabia Louis Zborowski zginął na torze Monza. (Mercedes-Benz)

Żydowski inwestor
Firma inżynierska, świadcząca usługi zewnętrznym klientom, została założona w Stuttgarcie pod koniec 1930 roku w dużym stopniu za pieniądze Adolfa Rosenbergera, biznesmena i znakomitego kierowcy wyścigowego. Po przejęciu władzy przez NSDAP Rosenberger musiał salwować się ucieczką z Rzeszy, a kwestia rozliczeń z nim została załatwiona w sposób dość niesympatyczny… po latach dostał 50 tysięcy marek i samochód. Dopiero w 2023 roku firma Porsche AG stworzyła specjalną fundację, która ma się zająć zbadaniem prawdziwego dziedzictwa Rosenbergera.

Adolf Rosenberger. (Wikimedia Commons)

Pomysł na wyścigówkę
To właśnie Rosenberger, który wygrał wyścig górski eksperymentalnym Mercedesem Tropfenwagen z silnikiem za kierowcą, namówił Ferdynanda, by w projektowanej dla Auto Union wyścigówce Grand Prix umieścić silnik w tym samym miejscu.

Adolf Rosenberger w Mercedesie Tropfenwagen. (Wikimedia Commons)

Auto Union Typ 52
Gdy potężne wyścigowe wozy Auto Union, zaprojektowane przez pana Porsche, grzmiały na wyścigowych torach, po cichu powstał projekt niesamowitego auta, które w nomenklaturze biura projektowego uzyskało kryptonim Typ 52. Nadwozie potwora zaprojektował Erwin Komenda, autor Garbusa i Porsche 356. Samochód miał mieć centralnie zamontowany silnik V-16, o pojemności 4,4 litra, ze sprężarką mechaniczną, osiągający moc zdławioną do ok. 200 KM. Spodziewano się prędkości maksymalnej ok. 200 km/h oraz sprintu 0-100 km/h w 8,5 sekundy, co na 1934 rok stanowiło wyniki wręcz kosmiczne. Gdy się okazało, że do prowadzenia wściekłej wyścigówki trzeba mieć niepospolity talent, projekt wyciszono, bo raczej żaden zamożny nabywca superauta nie dałby sobie z nim rady.

Projekt superauta Auto Union – Porsche Typ 52. (Wikimedia Commons)

Pierwszy Volkswagen
Po raz pierwszy w niemieckiej prasie określenie “Volkswagen”, czyli samochód dla ludu, pojawiło się dzięki niejakiemu Josefowi Ganzowi, dziennikarzowi motoryzacyjnemu i zarazem inżynierowi żydowskiego pochodzenia, który stworzył koncepcję wyjątkowo prostego, praktycznego samochodu, przeznaczonego do masowej produkcji. Pracował nad pomysłem wydając niezwykle wpływowy magazyn Motor-Kritik (uwielbiam czytać reprinty w moim posiadaniu), zawierający ultraszczegółowe testy dostępnych samochodów. Bezlitośnie obnażał wady aktualnie produkowanych samochodów, a fabryki odpowiadały na krytykę pozwami – ale liczono się z jego zdaniem ogromnie. W drugiej połowie lat dwudziestych usiłował zainteresować swoim pomysłem na lekkie, tanie auto z silnikiem z tyłu kilka firm, w tym Zündapp, Ardie i DKW.

Josef Ganz w samochodzie Standard Superior. (Wikipedia)

Jego własnym prototypem o nazwie “Maikäfer” (chrabąszcz majowy) jeździli Ferdynand Porsche, jego syn Ferry oraz wspomniany Adolf Rosenberger, zachwycając się konstrukcją z centralnym elementem nośnym, silnikiem za kabiną oraz dwiema osiami wahliwymi. To właśnie dla Zündappa pan Porsche, cierpiący na brak przychodów po wywaleniu go z Mercedesa, zaprojektował samochód, którego projekt nosił oznaczenie “Typ 12” – bardzo, bardzo podobny do koncepcji Ganza. Sam Ganz był odpowiedzialny za namówienie dyrekcji Mercedesa do produkcji lekkiego auta z silnikiem z tyłu. Auto według jego koncepcji było wytwarzane przez firmę Standard pod nazwą Superior, i w 1933 na samochodowym salonie w Berlinie Ganz osobiście pokazał wóz Hitlerowi. Niedługo potem zaaresztowało go Gestapo, a po zwolnieniu zmuszony był uciekać z Niemiec do Szwajcarii (gdzie zresztą agenci Gestapo także go prześladowali). Schorowany i zapomniany, dokonał żywota w Australii w 1967 roku.

Okładka periodyku Motor-Kritik z lutego 1933 roku. Ilustrację stanowi zaprojektowane przez redaktora naczelnego podwozie samochodu Standard Superior. (Wikimedia Commons)

Ledwinka i odszkodowanie
Innym źródłem “inspiracji” dla pana Porsche był inżynier Hans Ledwinka, który w firmie Tatra opracował projekty samochodów, bardzo podobnych do późniejszego KdF, czyli Garbusa. Tatra usiłowała procesować się z Ferdynandem, ale zajęcie Czechosłowacji przez Wehrmacht oznaczało kres tych prób. Komunistyczny rząd Czechosłowacji postanowił po wojnie zmusić Volkswagena do przyznania się do winy – niemiecki koncern zapłacił CSRS w 1961 roku wielkie odszkodowanie za wykorzystanie projektów Ledwinki przez Ferdynanda Porsche. Ledwinka formalnie był Austriakiem, podobnie jak Porsche, który urodził się w wiosce Vratislavice nad Nisou.

Hans Ledwinka w 1939 roku. (Wikimedia Commons)

Ferdynand i SS
Tak, Ferdynand Porsche był członkiem NSDAP i otrzymał w 1942 roku honorowy stopień Oberführera SS. W niemieckich archiwach znajduje się także pokwitowanie odbioru przezeń tzw. Totenkopfring, czyli ceremonialnego sygnetu z trupią główką, wręczanego wyłącznie zasłużonym członkom SS i wiążącego się ze starogermańskim kultem, propagowanym przez Heinricha Himmlera, szczególnie z zamkiem w Wewelsbergu.

Legitymacja NSDAP Ferdynanda Porsche. (Bundesarchiv).
Potwierdzenie wysłania sygnetu SS panu Porsche przez Reichsführera SS Heinricha Himmlera. (Wikimedia Commons)
Totenkopfring. (Wikimedia Commons)

Syn Ferdynanda, też Ferdynand, dla odróżnienia zwany “Ferry”, również ma sporo wspólnego z SS. Biografowie rodziny skwapliwie przyznają, że owszem, syn genialnego inżyniera miał honorowy stopień w SS, ale nie mógł odmówić, gdy sam Adolf Hitler przyznał mu go podczas pokazu samochodu Typ 82, czyli wojskowego Kübelwagena. Sęk w tym, że to kłamstwo. Ferry Porsche zgłosił się do SS na ochotnika w 1938 roku, a w 1942 otrzymał stopień oficerski.

Ferry Porsche z Hitlerem i Himmlerem przy VW Typ 166. (Wikimedia Commons)

Obroty firmy konstrukcyjnej Porsche wzrosły gigantycznie dzięki kontraktom zbrojeniowym, a w zarządzanej przez starszego Ferdynanda wraz z zięciem, Antonem Piëchem, fabryce w Fallersleben (dziś Wolfsburg) oraz w zakładach czołgowych Nibelungenwerk w St. Valentin pracowali robotnicy przymusowi oraz sowieccy jeńcy wojenni. Do końca życia Porsche publicznie upierał się, że Hitler nie mógł wiedzieć o obozach koncentracyjnych… Biografowie profesora Porsche jako jednego z argumentów, mających wspierać tezę o jego dobroci, używają listów, jakie wystosowywał do władz III Rzeszy, prosząc o poprawienie racji żywnościowych dla więźniów, pracujących w podległych mu zakładach. Cóż, faktycznie napisał te listy, ale swoją prośbę motywował nie względami humanitarnymi, ale chęcią poprawienia wydajności pracy. Aspektem działalności niemieckich rodzin, które kolosalnie wzbogaciły się dzięki ścisłej współpracy z reżimem hitlerowskiem, o którym to aspekcie nigdy się nie mówi, był zwyczajny zysk. Weźmy na przykład fabrykę KdF/Volkswagenwerk: obroty działu sprzedaży, dzięki produkcji pojazdów dla Wehrmachtu i Waffen-SS, remontów bombowców Ju-88 oraz wytwarzaniu pocisków V-1 wzrosły między 1940 i 1944 rokiem z 31 na 297 milionów Reichsmarek.

Wmurowanie kamienia węgielnego fabryki KdF w Fallersleben przez Führera. 26 maja 1938. (Bundesarchiv)

Najbardziej okrutnym zarządcą zakładów produkcyjnych w Niemczech i Austrii, podlegających operacyjnie rodzinie Porsche, był zięć Ferdynanda, Anton Piëch, adwokat, który żelazną ręką kierował ogromną rzeszą robotników, z których znaczną część stanowili robotnicy przymusowi, sowieccy jeńcy wojenni i więźniowie filii obozu koncentracyjnego w Mauthausen. Jego synem był zmarły niedawno Ferdinand Piëch, wieloletni dyrektor techniczny Porsche i szef koncernu VW, w rzeczywistości najbardziej odpowiedzialny za tzw. Dieselgate.

Anton Piëch po wojnie. (Porsche-Holding)

cdn.

Kosmiczny streaming wideo

W październiku 2023 rakieta Falcon Heavy wyniosła w przestrzeń sondę Psyche. O misji Psyche, bardzo skądinąd interesującej, pisał wcześniej Mirosław Dworniczak. Ja jednak chciałbym napisać na temat bardzo ważnego eksperymentu, który miał być w ramach Psyche przeprowadzony. Mowa o Deep Space Optical Communications (DSOC), nowej technologii przekazu danych na kosmiczne odległości.

Na czym polega nowatorstwo DSOC?

Dotychczas w łączności kosmicznej wykorzystywano zwykły modulowany sygnał radiowy, używając nadajników różnej mocy, a efektywna prędkość transmisji była dość niska. Na przykład łaziki Curiosity (2012) i Mars Perseverance Rover (2021) korzystały z nadajników o mocy około 125 watów, a prędkość transmisji wahała się od kilku do kilkuset kb/s. Technologia ta wystarczała do przesyłania krótkich komunikatów, danych i sygnałów sterujących z Ziemi, ale do transmisji obrazów (a tym bardziej filmów w czasie rzeczywistym) niekoniecznie. Obrazy przesyłały się długo i były niskiej jakości. DSOC ma zamiar złamać ten obowiązujący dotychczas paradygmat i wykorzystując celowany promień lasera podczerwonego, transmitować dane z prędkością liczoną w setkach megabitów na sekundę, czyli 10-100 razy szybciej niż do tej pory. Czyli z prędkością dobrej jakości ziemskiego internetu szerokopasmowego.

Ryc. 1. 15-sekundowy film przesłany w obie strony w ramach eksperymentu DSOC. Źródło: NASA/JPL-Caltech.
Link do filmu na YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=GvJtVOmFs5Q

Eksperyment

Seans łączności odbył się 11 grudnia 2023. Do przetestowania łączności posłużył (wcześniej nagrany) 15-sekundowy film wysokiej rozdzielczości z kotem Tatersem uganiającym się za wskaźnikiem laserowym w roli głównej. Film został przesłany z Ziemi do urządzenia nadawczo-odbiorczego na Psyche, skąd natychmiast odesłano go z powrotem na Ziemię. Odległość sondy od Ziemi wynosiła wtedy około 30 milionów kilometrów, więc czas transmisji wyniósł 101 sekund. Prędkość maksymalna transmisji wyniosła 267 megabitów na sekundę (Mb/s). Podczas całej sesji łączności przesłano w sumie 1,3 terabita danych. Dla porównania – misja NASA Magellan na Wenus w latach 1990-1994 przesłała łącznie 1,2 terabita. Właśnie ze względu na potrzebę przesyłania ogromnych ilości danych pomiarowych, a nie medialnie atrakcyjnej transmisji live video projekt DSOC jest tak ważny. Znakomita większość odległych lotów kosmicznych to misje bez powrotu i nie ma sensu gromadzenie danych na nośnikach, które nigdy nie powrócą i nie będą odczytane. Zebrane dane muszą być przesyłane na Ziemię na bieżąco, inaczej przepadną. Alternatywą jest selekcja i wstępne przetwarzanie danych na miejscu.

Oczywiście był to jedynie test skomplikowanego, przyszłego systemu łączności; wiele prób jeszcze przed Psyche, ale można już być pewnym, że po usunięciu błędów i udoskonaleniu technologii będzie to rewolucja w łączności kosmicznej. Sonda po dotarciu do celu, którym jest metalowa asteroida Psyche znajdująca się w odległości 2,5-3,3 jednostki astronomicznej (j.a.), czyli około 500 milionów kilometrów od Ziemi, do przesyłania danych „produkcyjnych” będzie wykorzystywała klasyczną łączność radiową.

Opisywany test DSOC to nie pierwsza próba łączności laserowej w kosmosie, ale pierwsza, której celem jest łączność długodystansowa, docelowo podczas przyszłych misji na Marsa. Pierwszy test dwukierunkowej komunikacji laserowej miał miejsce w grudniu 2021 r., kiedy NASA przetestowała łączność z obiektem orbitalnym w odległości 35 406 kilometrów od Ziemi. Także załogowa misja Artemis, która okrąży Księżyc, będzie wykorzystywała łączność laserową do bieżącego przesyłania nagrań wideo wysokiej jakości.

Przed wykonaniem opisywanego rekordowego testu, 14 listopada przeprowadzono wstępną próbę łączności, która miała na celu synchronizację i kalibrację urządzeń, a sygnał odebrany przez Psyche z Ziemi pozwolił na dokładniejsze wycelowania jej lasera w teleskop Hale’a.

Na czym polega kosmiczna łączność laserowa DSOC?

Ryc. 2. Architektura planowanego systemu łączności laserowej DSOC. Źródło: NASA/JPL, domena publiczna.

System komunikacyjny DSOC składa się z trzech podstawowych elementów. Na pokładzie Psyche znajduje się urządzenie nadawczo-odbiorcze z laserowym nadajnikiem o mocy 4 watów. Na Ziemi – nadajnik laserowy o mocy 5 kilowatów i odległy od niego o kilkadziesiąt kilometrów odbiornik zintegrowany z teleskopem Hale’a, największym teleskopem w obserwatorium Palomar. Na potrzeby projektu zaprojektowano bardzo czułe detektory (liczniki) fotonów umieszczone na obu końcach kosmicznej linii transmisyjnej.

Temat nadprzewodzących detektorów pojedynczych fotonów (NSNPD) jest interesujący sam w sobie, gdyż 64-pikselowa matryca jest zdolna do zliczania ponad 1 miliarda fotonów na sekundę przy rozdzielczości czasowej poniżej 100 ps (pikosekund), co jest rekordem świata.

Ryc. 3. Matryca SNSPD firmy MDL.
Źródło: https://microdevices.jpl.nasa.gov/news/superconducting-nanowire-single-photon-detectors-for-dsoc/

Do łączności DSOC użyto lasera pracującego w bliskiej podczerwieni. Ważnym elementem systemu jest korekcja błędów, zwłaszcza separacja szumu tła, czyli fotonów pochodzących ze Słońca i ziemskiej atmosfery. Korekcji podlegają też różnego rodzaju wibracje.

Wymiary poszczególnych elementów systemu to: nadajnik na Ziemi – 1 m, ziemski odbiornik – 5,1 m (teleskop Hale’a), teleskop na Psyche – 22 cm. Projektując test, oczekiwano, że prędkość przekazu z Ziemi na Psyche powinna osiągnąć 292 kbit/s w odległości 0,4 j.a. (60 000 000 km), a transmisja powrotna 100 Mb/s.

Ryc. 4. Teleskop Hale’a w obserwatorium Palomar.
Źródło zdjęcia: NASA/JPL-Caltech/Obserwatorium Palomar

Co dalej?

Przed eksperymentem DSOC jeszcze wiele podobnych seansów łączności. Oczekuje się, że próby będą powtarzane aż do osiągnięcia maksymalnej odległości od Ziemi, a czas transmisji wydłuży się do 20 minut. Jest to wystarczająca odległość, aby przetestować wszelkie aspekty przyszłej łączności z Marsem, bo to Mars jest ostatecznym celem misji. Aby uświadomić skalę wyzwań technologicznych, należy pamiętać o tym, że w czasie tej 20-minutowej transmisji Psyche i Ziemia będą się przemieszczać i obracać, a wąska wiązka laserowa z Psyche musi zachować ciągłą łączność z maleńkim (w skali kosmicznej) teleskopem Hale’a.

Harmonogram testowania systemu:

  • Około 20 dni po wystrzeleniu: faza I – kalibracja DSOC, przygotowanie do następnego etapu fazy 1.
  • Około 50 dni po wystrzeleniu: pierwsza transmisja testowa (opisywana w tym tekście).
  • Czerwiec 2024: zakończenie fazy I (300 mln kilometrów od Ziemi).
  • Styczeń 2025: II faza testów.
  • Październik 2025: zakończenie testów DSOC.

Następny test systemu przewidziany jest więc na czerwiec 2024, kiedy odległość sondy Psyche od Ziemi wyniesie około 300 milionów kilometrów, czyli 2 jednostki astronomiczne (sonda będzie dwa razy dalej od Ziemi niż Ziemia od Słońca). Taką odległość światło przebywa w 1000 sekund, czyli nieco ponad 15 minut. Dla porównania, odległość Marsa od Ziemi to 56-400 milionów kilometrów (średnio 225 mln km); światło pokonuje ją w ok. 200-1300 sekund.

Czekamy więc do czerwca.

Miara wszechrzeczy, czyli pofilozofujmy

Zmysły, czym są, każdy wie. To analogowe rejestratory niektórych, niezbędnych do przeżycia wielkości fizycznych. Dobór naturalny jest skąpy w dzieleniu umiejętności, daje tylko wtedy, kiedy musi. I tylko tyle, na ile go stać.

Weźmy, na ten przykład, wzrok. Światło to fala elektromagnetyczna. Narząd wzroku rejestruje bardzo wąski zakres długości fal: 380-780 nanometrów. To zaledwie wycinek elektromagnetycznego widma, którego częstotliwości rozciągają się od prawie zera (długie fale radiowe) do prawie nieskończoności (promieniowanie gamma). Czy człowiekowi pierwotnemu potrzebna była detekcja i rejestracja tak szerokiego zakresu? Przecież oświetlające Ziemię Słońce emituje także mikrofale, fale radiowe, podczerwień, ultrafiolet, częstotliwości rentgenowskie, a nawet promieniowanie gamma. Odpowiedź brzmi NIE, koszt takiej inwestycji wielokrotnie przerastałby nakłady, a w większości przypadków budowa takich receptorów byłaby niemożliwa z powodu sprzeczności z biologicznym paradygmatem budowy organizmów żywych, chemią i fizyką budowy białek.

Ryc. 1 Widmo fal elektromagnetycznych. Licencja: Wikimedia Commons

Jak sięgać tam, gdzie wzrok nie sięga? Jak sprawdzić głębokość rzeki w poszukiwaniu brodu? Są na to dwa sposoby: porównywać albo mierzyć. Porównywanie jest łatwiejsze, nie wymaga analizy i zapamiętywania wyników; jest też skuteczne i praktyczne. Wystarczą zmysły, niewielka pamięć operacyjna i prosty ośrodek decyzyjny.

Rozwój mózgu dodaje do tego mechanizmu nowy wymiar. Analiza informacji, wyciąganie wniosków i zapamiętywanie wyników doświadczeń i ich projekcja na nowe sytuacje to silna broń ewolucyjna. Eliminuje konieczność każdorazowego doświadczania zagrażającej życiu sytuacji i znacząco podnosi prawdopodobieństwo przetrwania. Nic dziwnego, że ewolucja szybko podchwyciła ten pomysł.

Mamy więc zmysły, które dostarczają mózgowi wartości pomiarowych niektórych wielkości występujących w otoczeniu. Mózg analizuje, mierzy, porównuje i zapamiętuje, tworząc coś, co nazywamy doświadczeniem życiowym. Pozwoli to w przyszłości uniknąć konieczności doświadczania zjawisk, których już doświadczyliśmy, gdyż ich zapis został zarejestrowany w pamięci. Możemy to porównać do pamięci cache w komputerach, która jest szybka, tania i bezpieczna.

Pomiary bezpośrednie to nie wszystko. Zakresy pomiarowe oferowane przez zmysły (380-780 nm dla światła, 20-20000 Hz dla dźwięków, zakres temperatur od minus kilkudziesięciu do kilkuset stopni) to niewiele. Niektóre wielkości możemy mierzyć pośrednio, przez obserwację odpowiednich zjawisk wtórnych. Bardzo wysoka temperatura wywołuje świecenie, a barwa światła świadczy o temperaturze. Infradźwięki powodują niesłyszalne, ale wyczuwalne drgania. Woda, zamarzając, zmienia stan skupienia. Światło podczerwone wywołuje uczucie ciepła, rejestrowane przez zmysł dotyku. Niektóre wielkości, jak czas, w ogóle nie wymagają receptorów, mózg potrafi zmierzyć go bez odwoływania się do zmysłów.

Na tym kończy się prosta metrologia zmysłowa. Można się spierać, która wielkość była pierwszą mierzoną wielkością. Może to był czas i doba słoneczna? Może patyk o długości ciała człowieka, który był jednocześnie czujnikiem i przedłużeniem ręki? Zostawmy to filozofom.

Byt kształtuje świadomość i przez długi czas to wystarczało, by żyć w harmonii z otoczeniem. Dopiero rozwój cywilizacyjny i rozwój zjawisk społecznych, w tym handlu, uświadomił, że przydałoby się niektóre wielkości mierzyć dokładniej i w szerszym zakresie, a pomiary powinny być powtarzalne. Zwłaszcza powtarzalność i precyzja pomiarów stały się ważne.

Człowiek współczesny (Homo smartfonicus) jest otoczony miernikami. W zasięgu wzroku mamy kilka zegarów, kilka termometrów, mnóstwo mierników mierzących różne częstotliwości fal elektromagnetycznych, dźwiękowych. Do tego sztuczne ośrodki decyzyjne w postaci sygnalizatorów (świetlnych, dźwiękowych) przekroczenia wartości progowych niektórych wielkości. Pomiary, pomiary, pomiary. Wszędzie protezy naszych zmysłów. I ciągle nam mało. Marzymy o protezach mózgu podejmujących za nas decyzje, wartościujących i przekazujących nam gotowe podpowiedzi, abyśmy tylko nacisnęli odpowiedni klawisz. Już nawet nie chcemy decydować, chcemy wygodnie trwać (a może tylko wegetować?).

Mówi się, że matką wynalazków jest lenistwo, ale jeśli pozbędziemy się obowiązku myślenia, to do czego będziemy stworzonej przez nas cywilizacji potrzebni? Do konserwacji i oliwienia sztucznej inteligencji? Jaki będzie z nas pożytek dla ekosystemu? Mało, że nie integrujemy się z nim, to nie produkujemy liczącej się wartości dodanej, a nawet, w dłuższej skali czasowej, jesteśmy szkodnikami i pasożytami.

Ryc. 2 Zegar słoneczny projektu Przypkowskiego na fasadzie budynku na Starym Mieście w Warszawie. Licencja CC BY-SA 3.0 (Andrzej Barabasz)

Na przykładzie zegara słonecznego możemy sformułować pierwszą zasadę rozwoju przyrządów pomiarowych: zwiększenie dokładności.

Druga zasada rozwoju metrologii to powtarzalność pomiarów. Istnieje wiele sposobów pomiaru tej samej wielkości fizycznej, na przykład czasu. Czas oddziałuje na materię na wiele sposobów. Każde z tych oddziaływań można mierzyć, gdyż zjawiska fizyczne są powtarzalne, przynajmniej na gruncie fizyki klasycznej. Płynięcie wody, naprężenie sprężyny, drgania atomów różnych kryształów, obroty pulsarów, wszystko to daje się zmierzyć. No to mierzymy. Rozwój zegarów był w historii techniki chyba najbardziej burzliwym i długim rozwojem. Co ciekawe, trwa nadal.

Trzeci nurt rozwoju metrologii to zwiększanie zakresu pomiarowego. Będzie o tym oddzielny wpis. Oba końce tego wektora z dwoma zwrotami (najmniejsze i największe jednostki pomiarowe) są równie ważne. W przypadku czasu istnieją pewne ograniczenia, choć, z punktu widzenia filozofii, niekoniecznie muszą istnieć. Najdłuższy możliwy do zmierzenia czas to wiek Wszechświata, obecnie szacowany na 13,8 miliarda lat. Najkrótszy to tzw. czas Plancka, czyli 5,39 * 10-44 sekundy. Jesteśmy w stanie zmierzyć czasy rzędu zeptosekund, czyli 10-21 sekundy (piszę o tym we wpisie Atomowe rekordy Guinnessa (1)), więc brakuje nam tylko podzielić zeptosekundę na 1023 części, żeby móc się cieszyć możliwością mierzenia całego „widma” czasu.