Změna paradigmat v pojetích a funkcích vědy (jakým způsobem se projevuje pokrok ve vědě)
Odedávna si lidé vysvětlovali vznik a uspořádání světa bájemi. Takových bájí je z nejrůznějších končin Země řada, často jsou poetické a sugestivní. Obyčejně v nich vystupuje nadpřirozená síla, bůh nebo více božstev. Jejích spolupůsobením či naopak při jejich sváru a zápasu měl vzniknout svět. Z těchto jinak navzájem v podstatě rovnocenných bájí nabyly zvláštního významu ty, jenž některé zvlášť rozšířené náboženství přijalo a povýšilo na ortodoxní výklad, neboť ten brzdil vědecké zkoumání. Taková je například báje o stvoření světa v 7 dnech, jak je obsažena v bibli v 1. kapitole Mojžíšově – genezi. Ještě v 17. a 18. století se někteří vědci pokoušeli – přirozeně marně – uvést v soulad nové fyzikální znalosti s biblickými výklady. Antické řecké myšlení, nespoutané náboženstvím, se chopilo problému vzniku a stavby vesmíru s novou silou a velmi rychle jej přivedlo z hladiny bájí a působení nadpřirozených mocností na úroveň zkoumání přírodních dějů a působení přírodních sil, úměrně tehdejším představám.
Problém vesmíru byl přitom pro Řeky stále jedním z ústředních a nejpřitažlivějších. Celému řeckému myšlení je možno jakoby před závorku vytknout to, co vyjadřuje odpověď filosofa Anaxagora z Klazomen, který „komusi jsoucímu o tom na rozpacích a tážícímu se, proč by člověk spíš volil narodit se či nenarodit“, prý odpověděl: „Proto, aby spatřil oblohu a uspořádání celého světa.“ Spisy nejstarších řeckých vědců se nám bohužel nedochovaly, jejich názory známe jen zlomkovitě podle toho, co z jejich díla citovali (s větší či menší přesností) pozdější spisovatelé. Proto se stává, že zlomky si navzájem neodpovídají. Teprve od Platóna a Aristotela se dochovaly celé spisy. Přesto i z útržkovitých záznamů jasně vystupuje svébytný přístup tzv. Milétské školy, jíž počíná řecké myšlení (Thalés z Mílétu, asi 624 – 548 př. n. l. a jeho žáci Anaximandros a Anaximenés), filosofu Elejské školy (Xenofanés z Kolofónu a jeho pokračovatel Parmenidés) i samostatné myslitelské postavení Hérakleitovo a Anaxogorovo. Dvě filosofické školy měly mimořádně pronikavý vliv na další vývoj názorů o vesmíru. Především důsledně materialisticky postupující atomisté: Pro ně byl celý svět složen z dále nedělitelných částic – atomů, které se pohybují v prázdnu (Leukippos a Démokritos). Vlastními zakladateli zkoumání planetární soustavy jsou Pythagorovci, kteří vynikli v geometrii a kteří si – snad jako první – uvědomili, že z pouhého náhledu nelze rozhodnout, které těleso se pohybuje a které zůstává v klidu (zde uváděni Filoláos, Archítás a Hiketás). Tato nesmírně pestrá paleta kosmologických názorů, které vznikly v antickém Řecku, během pouhých 2 a půl století, byla vlastně znovu objevena a znovu objevována v renesanci.
Jako první na antické astronomy a filosofy navázal ve středověku Mikuláš Koperník (1473 – 1543). O muži, jenž zastavil Slunce a pohnul Zemí, nemáme nadbytek životopisných dat. Teprve koncem minulého století historici určili, že tvůrce heliocentrické teorie se narodil roku 1473 ve starobylé Toruňi. S největší pravděpodobností byl českého původu. Jeho matka stejně jako děd údajně pocházeli z české rodiny, z osady Koperníků na Mladoboleslavsku. Četné prameny uvádějí, že Koperník navštěvoval katedrální školu ve Wloclawku a pak že odešel do klášterní školy Bratří společného života v Chelmu. V Koperníkově době nikdo nesměl věřit tomu, co „očima neuhlídá, rukama neohmatá a nosem neočichá“. Idea stvoření světa za 6 dní žila dlouhá staletí v židovském a křesťanském náboženství. I pozorování nebe bylo výsadou kněží, kteří tvrdili, že Zemi přikrývá jako střecha „oblouková klenba“. V souladu s tím platil v tehdejší astronomii geocentrický systém, podle něhož byla středem vesmíru Země, a kolem ní se otáčely planety se Sluncem. Koperníkova kacířská nauka vycházela z toho, že Země se pohybuje kolem své osy a obíhá kolem Slunce, které stojí a je centrem vesmíru. Podobně jako Země měly obíhat kolem Slunce všechny planety.
Tato převratná Koperníkova idea rozbila geocentrický systém a jeho dílo se stalo jedním z největších úspěchů vědy. Jeho celoživotním úsilím bylo podat racionálnější obraz světa, než jaký poskytovalo staré učení. Koperníkova revoluční myšlenka měla význam nejen vědecký, ale i společenský. Byla to změna tak mimořádná, že pouze málo tehdejších vědců pochopilo její velikost. Martin Luther nazval hvězdáře ve svých Řečech stolních bláznem. Mezi odpůrce patřili i tak skvělí myslitelé jako Jan Ámos Komenský a praotec anglického materialismu Francis Bacon, jenž psal: „V Koperníkově systému je velmi mnoho chyb“ a jeho učení „je zcela nepravděpodobné“. I slavný Tycho de Brahe odmítal přijmout novou soustavu. Filip Melanchton, nazývaný učitel Německa, dokonce požádal vládu, aby nasadila „hvězdáři uzdu, když vyslovuje tak kacířské myšlenky“. Nicméně Koperník, jehož génius a hrdinství spočívají v tom, že se postavil proti neměnnému učení i proti svým smyslům, když tvrdil, že Slunce nevychází ani nezapadá, měl mnoho svých obdivovatelů i následovníků.
Jaké byly důvody Koperníkova astronomického díla? Především to byl nesouhlas předpovědí poloh nebeských těles podle vylepšené Ptolemayovy teorie se skutečností. Tyto nepřesnosti se stávaly stále citelnější, jak se zlepšovala přesnost měřících přístrojů a jak rostly potřeby astronomie. Mořeplavci potřebovali vědět správněji, kudy a kam právě plují. Za druhé to byla nutna reforma kalendáře. A třetí důvod - vliv humanismu přinášející nejen návrat k učení řecké vědy, ale i návrat k svobodnému bádání. K vysvětlení těchto otázek a objektivních zákonitostí už nestačil nadpozemský svět idejí. Nemůžeme se však domnívat, že Koperník zavedl novou heliocentrickou soustavu na základě náhlého objevného pozorování a zbortil tak základní pilíř náboženského a tudíž i světského pojetí dřívější teorie „nehybné Země“. Neměl k tomu ani potřebné astronomické přístroje. I hvězdářovo učení dokazuje, že převzal vědomosti počínaje Hipparchem, Ptolemayem a konče znalostmi získanými od svých současníků. Koperník se nikdy netajil tím, že mnohé podněty čerpal z antického dědictví. Jakou vážnost u něho měli předchůdci, dokazuje hvězdářův zápis: „Naše vědět znamená připomínat si historii“. To, že sáhl po starověkých myšlenkách, nebyla náhoda. Zkoumal však rozpory, stíral z nich nános středověké scholastiky a spojoval postřehy starověku s výzkumy novými, především s vlastními. Měl také odvahu mnohé dřívější názory odmítnout. Jen tak mohl dojít k závěru, že Ptolemayova soustava je nepřesná a komplikovaná, „neboť v přírodě vše základní a zákonité je jednoduché“. Koperníkova rozhodující zásluha tkví v tom, že své myšlenky dokázal matematickou a logickou argumentací a vytvořil z myšlenek vědeckou teorii. Teorii, která se nám dnes zdá prostá a kterou můžeme zjednodušit do několika vět: Země se pohybuje kolem své osy a otočí se jednou za 24 hodiny. Za rok oběhne v kružnici kolem Slunce, které je v klidu a je vlastním centrem vesmíru. Podobně jako Země, tak i ostatní planety obíhají kolem Slunce v kružnici a to v pořadí: Merkur, Venuše, Země, Mars, Jupiter a Saturn. Těchto několik řádků však zvrátilo tehdejší názor na svět. Mikoláš Koperník tvořil svůj systém, jedno z největších děl lidstva, více než 20 let. Celoživotní dílo nazvané De revolutionibus orbium coelestium (O pohybu nebeských těles) zabírá 423 stránky popsané drobným písmem. I když rukopis Pohybu byl v podstatě dokončen v roce 1530, jeho autor s tiskem dlouho otálel. Objevy znala jen nevelká skupina důvěrníků. Koperníkova neochota zpřístupnit výsledky svého bádání nicméně nezabránila tomu, aby se zprávy o jeho práci začaly šířit po Evropě. Vědec svolil ke zveřejnění svého díla až po dlouhém naléhání přátel. Tisk celého díla Pohybů začal v Norimberku v první polovině roku 1542. Předmluva byla proti originálu psanému rukou Koperníka podstatně změněna, přesněji řečeno překroucena teologem Andreasem Ossiandrem, který knihu pokládal za „fiktivně vypočítané schéma mající za účel usnadnění výpočtu pohybů nebeských těles, které však není nutně pravdivé, ba ani pravděpodobné“. Autor předmluvy se nepochybně chtěl vyhnout konfliktu s inkvizicí. Přesto dílo vzbudilo nenávist církve natolik, že se objevilo v soupisu Index Librorum prohibitorum. Církev však vyhlásila Koperníkovo učení za kacířské až v roce 1616. Hvězdář si uvědomoval velikost teorie i její následky, ale jistě nečekal, že o půl století později bude na Campo de Fiori umírat Giordano Bruno, jeho nadšený stoupenec, který se zasloužil o chápání vesmíru jako čehosi časově a prostorově nekonečného. Koperník jistě ani netušil, že o něco pozdějí skončil v rukou inkvizice i jeho další vyznavač Galielo Galilei, jenž v objevu 4 měsíců Jupiterových nalezl důkaz správnosti Koperníkovy soustavy. Teprve čas dal Koperníkovi a Galileimu za pravdu. Jejich spisy zmizely z prohibičního indexu až v roce 1822.
Pokračovatelem Koperníkových myšlenek byl Giordano Bruno (1548-1600). Koperníkův heliocentrický systém se zdaleka netýkal jen astronomie. Ovlivnil přírodní vědy (tak si vynutil přebudovaní té fyziky,podle níž nebyl pohyb Země možný) a filozofii, kde vyžadoval znovu řešit vztah mezi smyslovým a rozumovým poznáním. Do samých základů však zasáhl i dosavadní poměr vědy a náboženství, neboť svou podstatou jednoznačně vyžadoval, aby věda nebyla podřízena církevní autoritě, ale postupovala svou samostatnou cestou. Církev si uvědomila nastávající nebezpečí, zejména když myslitelé, jako Giordano Bruno a Galileo Galilei rozpracovali a domysleli Koperníkův názor do důsledků a neváhali obrátit se se svými názory k veřejnosti. Tak jako kdysi Platón k tomu zvolili formu pomyslných dialogů, které byly jistě přitažlivější a srozumitelnější, než přísně členěná teoretická práce. Nepsali je ostatně latinsky, ale v živé hovorové italštině. Zvlášť Bruno byl nesmlouvavý v důsledné kritice náboženství, jak pro to dával heliocentrismus podnět. Není-li Země výjimečným tělesem ve vesmíru, kterému všechna ostatní tělesa slouží a kolem něhož se otáčejí, jež osvětlují a zahřívají, je přece v základech otřesena i víra ve stvoření člověka na tomto vyvoleném a zvlášť uzpůsobeném místě. Pozoruhodné je nejen Brunovo tvrzení o nekonečnosti vesmíru a mnohosti světů, ale i jeho úvaha o setrvačnosti pohybů, kterou předjímá Galileiho výsledky.
Dalším význačným astronomem byl Galileo Galilei (1564 - 1642). V dějinách astronomie je znám nejvíce jako ten, kdo v roce 1609 poprvé obrátil dalekohled k obloze. Záhy nalezl satelity obíhající kolem Jupitera – vlastně sluneční systém v malém, fáze Venuše, a tedy důkaz, že skutečně obíhá kolem Slunce, sluneční skvrny a tedy i rotaci Slunce, hory a krátery na Měsíci, spoustu stálic, které nebyly pozorovatelné pouhým okem, a složenost Mléčné dráhy z velké spousty jednotlivých hvězd. To vše byly významné objevy, které od základů měnily základní představy o kosmu a přímo dokládaly to, co zatím někteří nejlepší jen spekulativně vytušili. Více či méně přímo tato fakta svědčila ve prospěch heliocentrického systému, jehož byl Galilei přesvědčivým zastáncem. Heliocentrické astronomii však Galilei nejvíce prospěl vytvořením nauky o pohybu těles, která počítala se setrvačností pohybu, tedy byla schopna – a to mnohem přesněji než předchozí fyzika – vysvětlit pohyb těles na Zemi, zejména volný pád a vrh, aniž by se dostávala do rozporu s pohybem Země, jak tomu bylo u předchozí fyziky.
Prvním astrofyzikem, který formulací 3 zákonů pohybu planet konečně – po více než dvoutisíciletém úsilí mnoha generací astronomů – vystihl skutečný tvar dráhy a skutečný pohyb planet, byl Johannes Kepler (1571-1630). O Keplerovi se říká, že to byl poslední vědec, který psal své práce tak, že dával zprávu nejen o tom, k čemu došel, ale upřímně popsal – třeba se všemi oklikami a omyly – cestu, jíž postupoval. Shrnutím jeho práce jsou 3 zákony o pohybu vesmírných těles.
1. Všechny planety se pohybují po elipsách o malé výstřednosti, v jejichž společném ohnisku leží Slunce.
2. Plošné rychlosti planet jsou konstantní.
3. Poměry druhých mocnin oběžných dob a třetích mocnin velkých poloos drah jednotlivých planet jsou stejné.
Dalším fyzikem, který pronikavě ovlivnil celý vývoj fyzikálních věd přinejmenším na další 2 století, byl Isaac Newton. Předchozí vývoj završuje Newtonova gravitační teorie tak, že spojuje Galileiho pozemskou dynamiku a Keplerův popis pohybů planet. Je popřením rozdílů mezi makrosvětem a mikrosvětem; Newton nejenže nalezl sílu, která udržuje planety v drahách, ale zároveň poznal, že je to tatáž síla, která působí, že tužka spadne na podlahu, Měsíc neodlétne od Země a planety od Slunce. Newtonova teorie vytvářela nejen základ pro obrovský základ mechaniky, ale i vzor pro ostatní fyzikální disciplíny. Stačí snad ve zkratce uvést, že Coulombův zákon, platný v nauce o magnetismu (1780) je přesnou obdobou Newtonova gravitačního zákona: 2 elektrostatické náboje či 2 magnetická množství se přitahují, respektive odpuzují silou, která je přímo úměrná jejich součinu a nepřímo úměrná druhé mocnině jejich vzdáleností. Newton však usiloval i o to, aby prosadil novou metodu přírodovědeckého bádání a aby vymýtil zbytečné hypotézy. Z pozorování je třeba zobecňováním docházet k fyzikálním propozicím skloubeným v jednotný systém.
Immanuel Kant (1724-1804) byl první filozof, který jako první na základě Newtonovy mechaniky dospěl k závěru, že stav vesmíru se neustále mění a nikdy se zcela neopakuje. Vytvořil hypotézu o vzniku sluneční soustavy z rotujícího mračna prvotní hmoty. Hypotéza nejprve neměla ohlas, v prvé polovině 19. století však byla velice populární, zejména když ji znovu oživil francouzský astronom Pierre Simon Laplace (1749-1827). Kant vyložil svou kosmologickou hypotézu ve spise Všeobecné dějiny přírody a teorie nebe. Kant tu jako prvý začal uvažovat o tom, že i naše Galaxie je útvar, jakých se ve vesmíru vyskytuje mnoho, jeden analogický druhému, a že vznikaly analogickým způsobem „ve velkém“ jako naše sluneční soustava „v malém“.
Na přelomu 19. a 20. století se už mohlo zdát, že ve fyzice byly všechny jevy objeveny, že není co zkoumat. Tento zdánlivý klid však v roce 1905 ukončil Albert Einstein (1879 – 1955) dnes již historickou studií o elektrodynamice pohybujících se těles, v níž vyslovil své objevné názory o speciální teorii relativity. Mladý a ve světě vědy tehdy zcela neznámý inženýr se v této práci pokusil objasnit příčiny rozporu mezi mechanikou a elektromagnetickou teorií. Jasnými větami a přesnými matematickými formulemi dokazoval, že Newtonovská mechanika neplatí pro rychlosti blízké rychlosti světla a že je proto nezbytně nutné opustit klasickou představu o absolutním a neměnném prostoru. „Čas a prostor“, dedukoval Einstein, „jsou závislé na stavu jednotlivých objektů, na jejich rychlosti i na jiných aspektech …“ Myšlenky vyslovené ve stati byly nejen neobvyklé, nýbrž přímo revoluční. Stály proti zavedenému a uznávanému učení Isaaca Newtona. Einstein dále řešil spory kolem podstaty světla; má povahu proudu částic, nebo vln? A to nebylo tak jednoduché, celou záležitost ještě zkomplikoval velice zdatný experimentátor Abrahám Michelson. Laboratoří se mu stala sama Země letící vesmírem kolem Slunce rychlostí 30 km/s. Velice důmyslným a přesným zařízením měřil rychlost světla v různých směrech, vzhledem k pohybu Země, ale vždy naměřil totéž číslo (300 000 km/s). Světlo se nehodlalo chovat podle zdravého rozumu: Vystřelíme-li z jedoucího vlaku ve směru jeho pohybu, rychlost střely se zvýší, rychlost světla nikoliv. Podobně se rychlost světla nesníží, vyšleme-li paprsek proti směru pohybu zdroje. Později se Einstein přiznal, že na otázku, co by se stalo, kdyby se někdo pokusil dostihnout světelný paprsek, myslel už od svých 16 let. Hádanka, která vyústila ve speciální teorii relativity. Když se rychlost světla nechce s jinou sčítat, znamená to, že je konstantní a hraniční, že žádný jiný jev nemůže probíhat rychleji, světelný paprsek nelze dohonit. Poletíme-li za ním rychlostí jen o něco menší, třeba 290 000 km/s, nebude se od nás (v duchu Michelsonova pokusu) vzdalovat rychlostí 10 000 km/s, ale svou konstantní rychlostí 300 000 km/s. Přijmeme-li toto za potvrzený fakt, pak určitě není něco v pořádku s našimi představami o prostoru a čase. Když se za žádných okolností nechce měnit rychlost světla, budeme muset deformovat prostor nebo čas.
V první polovině 20. století byl už vesmír zhruba prozkoumán a jevy ve vesmíru probíhající byly popsány matematickými vztahy. Přesto zůstalo několik velmi prostých otázek nezodpovězených – je vesmír nekonečný, nebo není; není-li, co je za jeho koncem? Má vesmír nějaké stáří, nebo je tu věčně? Jenže čím jednodušší otázka, tím obtížnější odpověď. Ještě před nedávnem považovali astrofyzikové málem za neslušné zabývat se situací ve vesmíru mladším než nějakých 100 000 let. Převratné objevy teoretické fyziky, částicové fyziky, astrofyziky a astronomie pozměnily situaci. Náš vesmír, ten, který pozorujeme a jehož jsme součástí, je starý přibližně 15 miliard let ± 4 miliardy. Vznikl ze super hustého a super žhavého stavu obrovským výbuchem. Této nové teorii se říká Big Bang neboli Velký třesk.
Historikové vědy si často všímají drobné poznámky Alberta Einsteina, ve které reagoval na nestacionární interpretaci svých relativistických rovnic tehdy úplně neznámým sovětským matematikem Alexandrem Friedmanem. Friedmanovi vyšlo, že nic nezakazuje vykládat vesmír podle Einsteinových rovnic jako nestacionární, tedy jako objekt, který se časem mění, zvětšuje se, tedy rozpíná, nebo naopak smršťuje. Byl to dramatický průlom do zaběhaných cestiček myšlení, že to zarazilo i Alberta Einsteina. Takovou interpretaci svých rovnic odmítl. Jenže Friedman měl pravdu. Po pečlivém prozkoumání problému zjistil tuto skutečnost i Einstein. Proto zveřejnil prohlášení, ve kterém oznámil, že neměl pravdu, a prohlásil Friedmanovou interpretaci za správnou.
Názory na vznik a podobu vesmíru, ve kterém žijeme se vyvíjí déle než dva tisíce let. Každý z jmenovaných vědců potáhl vývoj o kus dopředu a to i tehdy, když mu za to hrozily nejrůznější postihy. Ale touhu poznávat a víru ve vlastní rozum nelze potlačit žádnými prostředky, ani náboženstvím. Proto dnes věda poskytuje odpovědi na většinu otázek a věřím, že v budoucnosti bude věda stále přesnější a že i těch nezodpovězených otázek bude stále méně a méně.
Vypracoval Aleš Vítek
Použitá literatura: Oxford encyklopedie Slavné osobnosti
Jiří Grygar/Zdeněk Horský/ Pavel Mayer: Vesmír
Jiří Grygar/Vladimír Železný: Okna vesmíru dokořán
Milan Codr a kol.:Přemožitelé času
Poznámka: Většinu textu je doslovně opráskaná z několika knih.
PŘIDEJTE SVŮJ REFERÁT
Tisknout -
Poslat(@) -
Uložit->Moje referáty -
Přidat referát