Do napisania tej notki skłoniło mnie wystąpienie Pawła Artymowicza (w materiale TVN: http://www.tvn24.pl/wybuch-nie-przebiegl-jest-wiele-zasadniczych-dowodow,731144,s.html). Artymowicz (zwany w tekście profesorem) z iście akademicką swadą i pewnością siebie (idącą w zawody z pewnością siebie posła Kierwińskiego czy samego Laska) stawia tezę, iż "członkowie Komisji Macierewicza nie znają fizyki...
Ale najpierw o żółwiu i Achillesie. Sądzę, iż wszyscy słyszeli o tym paradoksie: Achilles biegnie dwa razy szybciej niż żółw, ale nie może go dogonić, a tym bardziej przegonić. Tymczasem w praktyce każdy może się przekonać, iż szybszy samochód zawsze przegoni wolniejszy. Różne są tego wytłumaczenia matematyczne, ale najbardziej spodobało mi się wyjaśnienie paradoksów tego rodzaju przez znanego włoskiego fizyka Antonino Zichichi: język ludzki jest niedoskonały i nie jest do końca ani spójny, ani logiczny. W rezultacie są w nim możliwe paradoksy Achillesa i żółwia, będące skutkiem zastosowania aparatu opisowego niezgodnego z danym zjawiskiem przyrodniczym. Ruch jednostajny Achillesa i żółwia (tak wynika z założeń) nie powinien być opisywany jako ciąg niezależnych zdarzeń, lecz przy pomocy zwykłego równania liniowego, gdzie w równych przedziałach czasu Achilles pokonuje zawsze odcinek drogi dwa razy dłuższy od żółwia. I od czasów Galileusza decydującym kryterium przesądzającym o prawidłowości (lub nie) każdej próby opisu świata przyrody (innym słowy teorii) jest próba empiryczna. Jeśli dana teoria opisuje nasz świat zgodnie z wynikami empirycznymi, a nawet pozwala je przewidywać, jest słuszna. Jeśli nie, gdzieś musi być błąd.
Przepraszam za to "przynudzanie", ale jest ono konieczne, bowiem teraz proponuję odsłuchanie całego wystąpienia Artymowicza przy tablicy i zastanowienie się: co nam tu nie pasuje? Mnie w pierwszej chwili zastanowił fakt: wybuch 10 kg paliwa (Artymowicz wziął to za podstawę swych "wyliczeń") miałby spowodować nadanie drzwiom o wadze 200 kg prędkości tylko rzędu 1 m/s??!! Co najmniej dziwne, bo ja osobiście wielokrotnie przy pomocy 10 kg paliwa (etylina 95) nadawałem samochodowi o wadze całkowitej 1500 kg prędkości rzędu 140 - 150 km na godzinę (po autostradzie) czyli 40 m/s i to na trasie długości 130 - 150 km!!!!
Czy tylko silniki spalinowe są tak sprawne? Przy okazji: w takim języku włoskim silnik spalinowy dosłownie jest nazywany silnikiem wybuchowym! Dosłownie! "Motore a scoppio". Ale i człowiek jest równie wydajny. Jakiś strongman spalając 15 - 20 gramów tłuszczu jest w stanie wyrwać rzeczone drzwi z kadłuba i wbić je w ziemię. Dlaczego więc według Artymowicza wybuch 10 kg jest tak słaby? To pierwsza lepsza stewardessa otwierającą drzwi dysponuje energią porównywalną z ładunkiem 10 kg??? A tak w ogóle, to takie siły, jakie wyszły Fizykowi nie byłyby w stanie rozerwać kadłuba!
Przesłuchajmy jeszcze raz całe nagranie. W pierwszej minucie nagrania Artymowicz mówi: jeśli w środku wybucha bomba izotermiczna, no izobaryczna (by wreszcie wśród ogólnej wesołości wydusić poprawne) termobaryczna. Już ten fragment nagrania wiele mówi o "wiedzy i fachowości". Fachowiec, zwłaszcza fizyk, nie myli nazw. Poprawna terminologia w nauce jest równie ważna, jak poprawność dowodzenia. Idźmy jednak dalej. Około 1:30 mówi: "zastanówmy się jaki pęd jest nadawany kadłubowi przez bombę." A my zastanówmy się, co to zdanie znaczy? Normalnie przy opisach wybuchów omawia się kwestię sił działających na poszczególne miejsca w kadłubie. Pęd jako jednostka fizyczna jest iloczynem masy i prędkości danego ciała. O masie kadłuba jak na razie nie wspomniał, więc skąd ten pęd? Poza tym wybuch na poszczególne elementy kadłuba działa w różnych kierunkach, więc można co najwyżej rozpatrywać pędy poszczególnych jego elementów po rozpadzie struktury. Słuchajmy dalej. "Prędkość z jaką rozchodzi się fala po spaleniu się tego paliwa wynosi jakieś 1000 m/s". Już tu formalnie można postawić pytanie: jaka fala? w którym momencie? w jakich warunkach? Ale słuchajmy dalej: "To wynika zarówno z pojemności energetycznej paliwa ..." Litości! Mówimy o wybuchu, tu używa się pojęcia energii wybuchu! Dalej Artymowiczowi idzie już gładko i z górki. Mnoży wagę ładunku przez prędkość rozchodzenia się fali i wychodzi mu jakaś liczba. "Jedna setna tej [liczby] w scenariuszu Macierewicza została przekazana tym drzwiom" (2:38). Czyli około 100 kg*m/s zostało przekazane tym drzwiom." I koniec końców dochodzi do wniosku, iż drzwi mogły nabrać prędkości rzędu 1 m/s , może kilka.
Ręce opadają. Oczywiście dla lemingów wiedzących tyle o fizyce, co o wiewiórkach wszystko jest jasne. Ałtorytet moralny się wypowiedział, ipse dixit, i koniec dyskusji. Ale błędy w tej prezentacji są bardzo, bardzo poważne. Po pierwsze, jak wspomniałem, należy oszacować nie prędkość rozchodzenia się wybuchu lecz jego energię. Skutki niszczące wybuchu wynikają z dwu głównych przyczyn: gwałtownego wzrostu objętości wskutek przemiany eksplodującego materiału stałego lub ciekłego w gaz oraz wzrostu temperatury, powodującego gwałtowny przyrost objętości powietrza (oraz ewentualnie odparowania wody i innych płynów w strefie wybuchu). Wewnątrz kadłuba wzrasta ciśnienie. Należy pamiętać, iż jakkolwiek każdy wybuch dla ludzkiego oka może być trudną do uchwycenia chwilą, to ma on swój, zależny od rodzaju materiału, czas. Zależnie od tego wojskowi mówią o materiałach miotających lub kruszących. Jest faza inicjacji, pełni wybuchu i końcowa. Jest to bardzo istotne. Materiał miotający uwalnia energię na tyle wolno, że wypycha pocisk z lufy, ale nie rozwala jej. O ile lufa ma odpowiednią wytrzymałość. I tu jest istotne zastrzeżenie do "objawienia" Artymowicza na temat ilości energii, jaką otrzymały drzwi. Kadłub samolotu przeznaczonego do latania na wys. 10, niekiedy 11 km nad ziemią musi być odporny na rozrywanie ciśnieniem od wewnątrz. Proszę Czytelnika, aby dla rozrywki obliczył sobie jaka sumaryczna siła rozpierająca może działać na kadłub o pow. 200 m.kw na wysokości pow. 10 tys. metrów, gdy ciśnienie na zewnątrz jest 4 razy mniejsze. Najmniejsze pęknięcie w kadłubie może zainicjować jego rozpad. Dlatego też drzwi są starannie ryglowane, aby sprostać naciskowi rzędu 15 ton!!! A p. Artymowicz coś opowiada o 100kg razy metr na sekundę. Przy czym pisząc małe "g" sugeruje, iż chodzi mu o masę! Gdy mówimy o sile, piszemy "G". Ot taki "drobiazg", za który w szkole podstawowej (!) dostawało się dwóję. A niekiedy i dwóję z wykrzyknikiem! Panie profesorze od fizyki. Chyba, że od astrofizyka nie wymaga się takiej precyzji opisu... Bo inaczej okaże się, że dwukrotnie wolniej poruszający się żółw zdubluje nam Achillesa.
Wracając do naszych drzwi. Jeśli przebieg zdarzeń był taki, jak to zaprezentowała Komisja Berczyńskiego, to bardzo możliwe, że ktoś na pokładzie się zorientował i odryglował drzwi (być może w locie wymaga to usunięcia jakiegoś zabezpieczenia), widząc nieuchronność upadku i obawiając się ich zaklinowania (bardzo częste zjawisko w wypadkach drogowych). Wtedy stopniowy wzrost ciśnienia wewnątrz kadłuba, mierzony w milisekundach, mógł spowodować wyrwanie drzwi jako najsłabszego elementu w kadłubie w danej chwili. Podobnie jak po zdjęciu drucika wyskakuje z butelki korek od szampana, "nie wiedząc", że przypada na niego tylko około 1/100 ciśnienia gazu w butelce. I tak jak w ślad za korkiem z butelki ulatuje cały gaz (dobrze jak nie zabierze ze sobą całego szampana), tak i gazy uchodzące przez powstały otwór w kadłubie mogły nadać drzwiom dostatecznie dużą prędkość, zanim zaczęły pękać inne struktury kadłuba, aż do jego całkowitego zniszczenia. Wbrew temu, co z pewną dezynwolturą stwierdził Artymowicz, nie można zakładać, iż ciśnienie wewnątrz kadłuba w każdej chwili rozkłada się dokładnie idealnie. Dlatego też w strukturach zniszczonych wybuchem mogą zachować się fragmenty zniszczone w niewielkim stopniu, np. całe szyby. W końcu szyby w samolotach też muszą wytrzymywać duże naciski.
Podobnie jak ruchu żółwia nie można rozpatrywać w oderwanych od siebie kawałkach, tak i przebieg wybuchu należy traktować jako zjawiskiem dynamiczne, tak w czasie, jak i przestrzeni, którego nie można upraszczać do równań arytmetycznych. Wybuch jest zjawiskiem dynamicznym, najpierw narasta proporcjonalnie do ilości już przereagowanego materiału, by po przejściu maksimum zacząć zwalniać, co wymaga do opisu równań różniczkowych. Nic więc dziwnego, że twórca rachunku różniczkowego Newton jest tak ważną postacią w historii nauki. Wcześniej nikt nie potrafił prawidłowo opisać dynamiki takich zjawisk, średnich prędkości w danych przedziałach czasu, sum energii itp.
W symulacji należy uwzględnić hipotetyczne miejsce inicjacji, rodzaj materiału oraz ukształtowanie otoczenia. Wymaga zastosowania równań różniczkowych, uwzględniających czas oraz trzy wymiary przestrzeni, a może i zmian temperatury. Słowem sporo obliczeń, nawet przy wykorzystaniu współczesnych komputerów. Ale nawet najbardziej adekwatny model wymaga weryfikacji, "zaczepienia" w świecie materialnym. Jednym słowem: weryfikacji stanu wraku, choćby stanu rygli i gniazd rygli w przedmiotowych drzwiach. Komisja Kierwińskiego twierdzi, iż podłoga kabiny jest cała, co zaprzecza hipotezie wybuchu. Zrekonstruowali wrak i nikt tego nie zauważył?
I dopiero wtedy, mając wymodelowany liczbowo rozkład ciśnień wewnątrz kadłuba można oszacować prędkość rozchodzenia się fali po kadłubie, rozkład sił rozrywających jego strukturę, a następnie pęd dla różnych elementów odpadających od kadłuba. Wcześniej wszystkie elementy poruszały się razem, z tą samą prędkością i w jednym kierunku.
Najbardziej zdumiewające jest to mnożenie masy materiału wybuchowego przez jakąś hipotetyczną prędkość, otrzymując w wyniku ... No właśnie, co??? 104 kg*m/s - co to za jednostka? 10 000 czego? Jaki jest tego sens fizyczny?
Jest na Salonie paru fizyków, może oni mi pomogą. Ja studiowałem fizykę wiele, wiele lat temu, ale zapamiętane wtedy reguły kłócą się z tym, co wyłożył Pan Fizyk Artymowicz. A na pewno nie można przyjąć, iż cokolwiek udowodnił, poza szczerą i widoczną chęcią "dołożenia" Komisji Berczyńskiego.
