Wiele lat temu, a dokładnie to w 1999 roku, odbywałem staż naukowy w Physikalisch-Technische Bundesanstalt PTB (National Metrology Institute) w Berlinie. W XIX wieku w obecnym budynku PTB mieścił się Physikalisch-Technische Reichsanstalt (Imperial Physical Technical Institute – PTR).
Na początku stażu przydzielono mi miejsce pracy w pokoju, w którym stało jako eksponat bardzo stare ciało czarne. Zostało ono skonstruowane pod koniec XIX wieku przez prof. Heinricha Rubensa i posłużyło do wyprowadzenia prawa Plancka. Pooglądałem to ciało czarne, przeanalizowałem zasady jego konstrukcji i od prawie dwudziestu lat buduję aparaturę pomiarową do badań optoelektronicznych urządzeń obrazujących, której częścią są zwykle ciała czarne.
Mam ogromny szacunek do profesora Rubensa, bez którego Planck nie mógłby wyprowadzić swojego słynnego prawa i dokonać przełomu w fizyce. Ponad sto lat później, mając do dyspozycji nowe materiały, nowoczesną elektronikę oraz technikę komputerową, potrafię skonstruować wysokotemperaturowe ciała czarne, które umożliwiają regulację temperatury z większą szybkością oraz pomiar temperatury z lepszą rozdzielczością, ale emisyjność, dokładność pomiaru oraz jednorodność rozkładu temperatury są prawie na tym samym poziomie.
Podobna sytuacja występuje z dokładnością pomiarów różnych parametrów optycznych z wykorzystaniem ciał czarnych, które prowadził ten pedantyczny profesor z Berlina. Musiał on posiadać ogromną wiedzę zarówno w zakresie fizyki jak i narzędzi dostępnych na ówczesnym rynku, aby samodzielnie skonstruować aparaturę pomiarową znacznie wyprzedzającą sprzęt pomiarowy oferowany przez przemysł pod koniec XIX wieku.
Prof. Heinrich Rubens to obecnie zapomniana postać, ale w okresie swojej aktywności zawodowej był ceniony na równi z takimi naukowcami jak Planck, Wien, Kirchhoff, i inni ( był członkiem Pruskiej Akademii Nauk). Takich naukowców jak prof. Rubens, którzy potrafili konstruować zaawansowaną aparaturę pomiarową i prowadzić pomiary ze zdumiewającą dokładnością było więcej i ta grupa przyczyniła się znacznie do ukształtowania potęgi nauki niemieckiej na przełomie XIX i XX wieku. Dla tych naukowców wytworzenie nowej, w pełni sprawnej i nadającej się do użytku aparatury naukowej, czy przeprowadzenie zaawansowanych pomiarów przy pomocy bardzo skromnego zestawu narzędzi było normalną pracą.
Piszę o tym, ponieważ tego typu postawa to rzadkość we współczesnym świecie nauki. Typowy współczesny naukowiec w zasadzie już przywykł, że aparaturę naukową potrzebną do jego badań kupuje w ramach jakiegoś tam projektu od jakieś tam firmy. Takie zakupy aparatury pomiarowej od wyspecjalizowanych firm są uzasadnione, ale z pewnymi ograniczeniami. Podejmowanie przez naukowców prób wytworzenia aparatury pomiarowej, która jest dostępna na rynku nie ma żadnego uzasadnienia. Problemem jest jednak to, że współczesny naukowiec zwykle oczekuje od firm również opracowania zupełnie nowej skomputeryzowanej aparatury umożliwiającej zautomatyzowany pomiar bez prób osobistego zaangażowania w zrozumienie zasad konstrukcji i działania tej aparatury czy też samego procesu pomiaru.
Skutek takiej postawy to współczesna literatura naukowa, w której można znaleźć sporo artykułów zbudowanych na zasadzie: kupiliśmy taki sprzęt pomiarowy, przeprowadziliśmy badania i mamy takie wyniki pomiarów - bez analizy ich dokładności, próby wyeliminowania ewidentnych błędów, czy porównania z wynikami otrzymanymi przez inne zespoły - niekiedy diametralnie różnymi.
Druga postawa współczesnego naukowca względem aparatury pomiarowej to realizacja projektów naukowych zakładających wytworzenie nowej aparatury pomiarowej, która w przyszłości zostanie wdrożona do produkcji przez przemysł. Projekty takie są jak najbardziej potrzebne, ale system ich realizacji jest dość często wypaczany.
Po pierwsze, finansowanie uzyskują wnioski zakładające wytworzenie aparatury pomiarowej, która jest już produkowana seryjnie w skali globalnej, czy nawet w tym samym państwie. We współczesnym wyspecjalizowanym świecie recenzenci często nie mają wiedzy o tym, że unikalny produkt, który ma być opracowany w ramach projektu naukowego jest już dawno opracowany.
Po drugie, współczesny projekt naukowy kończy się zwykle tzw. demonstratorem technologii. Jest to bardzo pojemne pojęcie i można wykazać, że demonstrator działa nawet wówczas, jeśli jego koncepcja techniczna i wykonanie są wadliwe i nie ma szans na wdrożenie.
Po trzecie, współczesny naukowiec, w odróżnieniu od naukowca z XIX wieku, którego badania finansowali bogaci przemysłowcy, często dysponuje dużymi środkami finansowymi otrzymanymi z budżetu państwa. W tej sytuacji nie liczy się z kosztami przy opracowywaniu nowej aparatury pomiarowej i w efekcie zbudowana aparatura nawet jeśli działa, to nie może być produkowana, bo jest za droga.
Kieruję firmą, która produkuje aparaturę pomiarową do badań optoelektronicznych urządzeń obrazujących i główną grupą jej odbiorców są instytuty naukowe z całego świata. W tej sytuacji zamiast pisać ten krytyczny artykuł o cechach współczesnego naukowca, powinienem się cieszyć z istnienia tych cech, ponieważ dzięki nim firma ma zamówienia. Trzeba tylko wykazać pokorę, kiedy trafi się naukowiec dysponujący niewielką wiedzą, ale sporymi środkami finansowymi, który postrzega taką firmę jako rzemieślniczą, dostarczającą proste narzędzia pomiarowe. Trzeba też spokojnie zaakceptować sytuację, że w EU czy nawet w moim własnym kraju przyznawane są środki z budżetu na opracowanie aparatury pomiarowej, którą od dawna produkujemy w firmie. Wprawdzie pokora oraz spokojne akceptowanie nielogicznych sytuacji nie należą do moich mocnych stron charakteru, ale uczę się w tym zakresie, mając zachęty z całego świata.
Negatywne postawy współczesnego naukowca odnośnie aparatury pomiarowej, które opisałem są może nieco przejaskrawione, ale występują praktycznie w każdym kraju, nawet w tych, w których jest wysoki poziom wdrożeń wyników prac naukowych. Kiedy na wystawie w Chinach zauważyłem sporo zestawów pomiarowych do badań optoelektronicznych wystawianych przez chińskie instytuty naukowe, byłem nieco przygnębiony wizją zbliżającej się silnej chińskiej konkurencji. Ale nasz przedstawiciel pocieszył mnie, abym się nie martwił: sprzęt pomiarowy pokazywany przez chińskie instytuty naukowe często nie działa, jest za drogi, wymaga dopracowania, a instytutom najbardziej się opłacają nowe duże projekty rządowe. Po tych wyjaśnieniach uznałem, że naukowcy chińscy szybko się uczą od zachodnich kolegów, a ja nie powinienem narzekać na brak chińskich zamówień w najbliższej przyszłości.
Na zakończenie dodam, że bawiąc się w alternatywną historię naukową zastanawiałem się nad hipotetycznymi kosztami opracowania pierwszego ciała czarnego we współczesnych realiach. Doszedłem do wniosku, że gdyby prof. Rubens żył w XX – XXI wieku, to zgodnie ze schematem działania współczesnego naukowca (projekt badawczy, projekt celowy, projekt wdrożeniowy, zakupy aparatury wspomagającej, projekt na współpracę międzynarodową i szereg innych typów projektów), koszt opracowania jego unikalnej w ówczesnym świecie aparatury pomiarowej powinien być co najmniej na poziomie 10 mln euro, a czas wytworzenia sprawnie działającego urządzenia to minimum dziesięć lat.
Do tego trzeba jeszcze dorzucić koszty kilku międzynarodowych konferencji naukowych potrzebnych dla zaprezentowania tak epokowego urządzenia.
Z obecnej perspektywy wydaje się wręcz niemożliwe, aby można było wytworzyć tę unikalną aparaturę pomiarową za skromną pensję, oraz że obiad wydany przez prof. Plancka dla prof. Rubensa mógł zastąpić konferencję naukową. Z tych względów tym bardziej podziwiam tego zapomnianego profesora z Berlina, który ponad sto lat temu stworzył ówczesny majstersztyk sztuki inżynierskiej i umożliwił opracowanie nowego prawa fizyki, wykorzystywanego obecnie przez miliony naukowców i inżynierów, w tym i przeze mnie.
Krzysztof Chrzanowski
Od Redakcji: prof. Krzysztof Chrzanowski kieruje firmą Inframet.