načítání...
nákupní košík
Košík

je prázdný
a
b

E-kniha: Evoluce svým vlastním tvůrcem. Od velkého třesku ke globální civilizaci - Miroslav Veverka

Evoluce svým vlastním tvůrcem. Od velkého třesku ke globální civilizaci

Elektronická kniha: Evoluce svým vlastním tvůrcem. Od velkého třesku ke globální civilizaci
Autor:

Kniha Miroslava Veverky představuje co do šířky a hloubky zcela ojedinělou syntézu současného stavu vědeckého poznání, a to jak v oblasti přírodovědy, tak i humanitních ... (celý popis)


hodnoceni - 79.9%hodnoceni - 79.9%hodnoceni - 79.9%hodnoceni - 79.9%hodnoceni - 79.9% 100%   celkové hodnocení
2 hodnocení + 0 recenzí

Specifikace
Nakladatelství: Nakladatel - nezarazeno
Dostupné formáty
ke stažení:
EPUB, MOBI, PDF
Upozornění: většina e-knih je zabezpečena proti tisku
Médium: e-book
Počet stran: 575
Rozměr: 24 cm
Úprava: ilustrace , portréty
Vydání: Vyd. 1.
Jazyk: česky
ADOBE DRM: bez
ISBN: 9788072602766
Ukázka: » zobrazit ukázku
Popis

Kniha Miroslava Veverky představuje co do šířky a hloubky zcela ojedinělou syntézu současného stavu vědeckého poznání, a to jak v oblasti přírodovědy, tak i humanitních věd.
Autorovým východiskem je teorie evolučních vrstev, která se týká nejen vývoje živých organismů, ale i anorganické přírody, celého časoprostorového univerza. Každá nižší vrstva je předpokladem vrstvy vyšší. Časově i logikou svého uspořádání na sebe navazují, zároveň je však každá vrstva specifická, není plně determinována tou předchozí. Proto může autor plynule postupovat od výkladu světa elementárních částic a kvantové fyziky až k lidské kultuře a civilizaci.
Autorův přístup je ovšem ryze nespekulativní, teorie vrstev mu slouží jako východisko a osnova výkladu. Každá vrstva, které se postupně věnuje, je ve své evoluci a struktuře popsána na základě nejnovějších vědeckých poznatků a teorií. Miroslav Veverka dokáže čtivým a poutavým způsobem vyložit kvantovou mechaniku či kosmologii stejně přesvědčivě jako třeba termodynamiku, biochemii, genetiku a na ní navazující etologii, antropologii až po informační revoluci a sociální svět. Jeho kniha podává spolehlivý a encyklopedický obraz současného stavu vědění prakticky ve všech odborných disciplínách, avšak jejím hlavním cílem je toto vědění celistvě uspořádat, vnést do něj řád a širší smysl.
Velkou předností knihy je čtivý jazyk bez ezoterického vědeckého žargonu. Čtenář má možnost sledovat dvojí, takřka dobrodružný příběh, nad nímž se mnohdy tají dech – jednak samu evoluci bytí od velkého třesku po naši globální civilizaci, jednak díky četným exkurzům do dějin vědy a vědeckých objevů i příběh vědeckého poznávání reality. Knihu ocení jak znalci z nejrůznějších vědních oborů, tak zájemci z řad široké veřejnosti.

Předmětná hesla
Související tituly dle názvu:
Evoluce svým vlastním tvůrcem Evoluce svým vlastním tvůrcem
Veverka Miroslav
Cena: 467 Kč
Třeskutá kniha - Teorie velkého třesku Třeskutá kniha - Teorie velkého třesku
Beahm George
Cena: 250 Kč
Teorie velkého třesku od A do Z Teorie velkého třesku od A do Z
Rickman Amy
Cena: 84 Kč
Kniha o fyzice Kniha o fyzice
Pickover Clifford A.
Cena: 622 Kč
Recenze a komentáře k titulu
Zatím žádné recenze.


Ukázka / obsah
Přepis ukázky

EDICE

OBZOR


Miroslav Veverka

Evoluce svým vlastním tvůrcem

Od velkého třesku ke globální civilizaci

PROSTOR


Miroslav Veverka

Evoluce svým

vlastním tvůrcem

Od velkého třesku ke globální civilizaci

PROSTOR | PRAHA | 2013


© Miroslav Veverka, 2013

© PROSTOR, 2013

Preface © Jiří Grygar, 2013

Afterword © Miroslav Petříček, 2013

ISBN 978-80-7260-276-6

Lektorovali:

RNDr. Jiří Grygar, CSc.

Prof. RNDr. Václav Pačes, DrSc.

Prof. PhDr. Miroslav Petříček, CSc.


Obsah

Slovo úvodem (Jiří Grygar) / 9

ČÁST PRVNÍ

STRATIGRAFIE

1. VRSTVY / 13

Pohled zvenčí 13  Pohled zevnitř 20  Vrstvy jako schody evoluce 22 

2. MIKROSVĚT / 25

Podivná říše neurčitosti 25  Atomy a částice 28  Království chemie 34 

Elektřina, magnetismus, záření 40  Kvantová mechanika 43 

3. VESMÍR / 49

Velký třesk 49  Rodokmen atomů 54  I hvězdy mají své osudy 59  Sluneční soustava 64 

Kosmické záhady 70  Teorie relativity 74  Spontánní organizace vesmíru 79 

4. MAKROSVĚT / 81

Klasické paradigma 81  Dynamika tepla 85  Prekurzory života 89  Daleko od rovnováhy 93 

5. ŽIVOT / 99

Vzpoura proti entropii 99  Hypotetické začátky života 102  „Polévka“, nebo „pizza“? 106 

Dochované stopy 109  Život z vesmíru? 112  Zrození buňky 113 

Biochemická továrna 117  Abeceda života 123  K vyšším celkům 132 

6. EVOLUCE / 143

Lamarck a Darwin 143  Různorodost 145  Geny a jejich alely 150  Chromozomy 156 

Prostředí 159  Hlavní směry adaptace 165  Formativní role niky 173 

Genetické toky v populaci 176  Evoluce chování 180 

7. ČLOVĚK / 185

Prostor pro člověka 185  Neotenie v roli stvořitele 187  Nejbližší žijící příbuzní 189 

Příkazy předávané geneticky 191  Emoce: lepší nástupci instinktů 196 

Zkušenost a učení 201  Societa 208  Cestou k člověku rozumnému 211 

Kulturní evoluce 214  Emoce přesto vládnou 218 

8. CIVILIZACE / 221

Transformace přírody 221  Lovci a sběrači 224  Neolitická revoluce 225  Urbanizace 228 

Průmyslová revoluce 229  Sítě a toky 234  Informační revoluce 237 

ČÁST DRUHÁ

SINGULARITA

9. SINGULARITA / 241

Kosmologická singularita 241  Singularita filozofická 244  Profánní singularity 249 

Příroda počítá do tří 252 


MIROSLAV VEVERKA: EVOLUCE SVÝM VLASTNÍM TVŮRCEM8

ČÁST TŘETÍ

DUALITA

10. PÁROVÉ PŘIŘAZENÍ / 257

Princip páru 257  Exemplifikace 262  Terminologie a historie 267 

Každé měření je přiřazování 269  Hledání pevného bodu 272  Homomorfie a izomorfie 277 

Princip zámku a klíče 281  Vlastnosti a vztahy 284 

11. GRADIENT A TOK / 287

Rozdíl dvou hladin 287  Ilustrace 290  Síla jako orientovaná energie 293 

Teorie spádu: dynamika 297  Disipace 299  Metamorfózy energie 302 

Přitahování a odpuzování 304 

12. INFORMACE / 309

Matematická teorie komunikace 309  Sémantická informace 315  Informační tok 320 

Šum a redundance 324  Informace originální a replikovaná 327 

Paměť jako vázaná informace 328  Maxwellův démon 330  Protoinformace 333 

13. PÁROVÉ ŠTĚPENÍ A CHAOS / 339

Bifurkace 339  Fluktuace 345  Chaos 347 

ČÁST ČTVRTÁ

PLURALITA

14. ŘETĚZ, SÍŤ A POLE / 357

Linearita 357  Ve třech přicházejí problémy 359  Řetěz 363  Síť 366  Množina 370 

Soubor 374  Pole 376 

15. OBECNÁ TEORIE SYSTÉMŮ / 383

Trochu historie 383  Systém a jeho celostnost 389  Emergence 394  Struktura 396 

Funkce 400  Nika a poziční informace 402  Řešení snadné a vadné: redukcionismus 411 

16. PROVÁZANÉ TOKY / 415

Přiřazení v pohybu 415  Rytmus jako synchronizátor 418  Oscilace 421  Zpětná vazba 424 

Systém uzavřený a otevřený 430  Identita 433  Homeostáze 436 

17. SPONTÁNNÍ ORGANIZACE / 439

Samoorganizace v neživých soustavách 439  Nelinearita 444  Autopoiesis 449 

Synergie 452  Odpadové toky 453  Toky z jiných úrovní 456 

Dominance a hierarchizace 458  Atraktory 462  Repelory a integrita 465 

Imunita 468  Regulace 477  Intervence finality 483 

18. DETERMINISMUS? / 489

Lineární kauzalita 489  Pravděpodobnost 492  Intervence chaosu 498 

Kauzalita v nelinearitě 501 

19. VÝZVY NAŠÍ SOUČASNOSTI / 507

Moderní doba churaví 507  Ekologická krize 512  Globalizace 519 

Ekosystémy přírodní a kulturní 521  Postmoderní situace 525  Fluktuace nastupují 530 

Doslov (Miroslav Petříček) / 535

Slovníček / 537

Zdroje ilustračních vyobrazení / 571

Jmenný rejstřík / 572


1. Vrstvy 9

Slovo úvodem

Stává se mi několikrát do roka, že ač sám nejsem ani nakladatel, ani

lektor nějakého nakladatelství, obrátí se na mne buď autor s hotovým

rukopisem, anebo redakce se žádostí, abych posoudil, zda se takový

rukopis hodí vydat. Přirozeně jde vesměs o díla věnovaná astronomii

a fyzice, anebo obecně přírodním vědám, případně filozofii. Autořibývají jak domácí, tak také zahraniční; v takovém případě patří k mému

úkolu posoudit i odbornou správnost překladu.

Jelikož to takhle chodí už dobrých třicet let, mám v hlavě mlhavé vzpomínky na více než stovku takových rukopisů, takže lze říci, že jde o statisticky významnou zkušenost. Pokud jde o zahraniční autory,kteří už prošli ohněm kritiky ve svých zemích, tak až na výjimky se jedná o pozoruhodné originály, avšak dost často o ne zcela zdařilé překlady. Navíc český čtenář je specifický a to, co zabírá zejména v anglosaském světě, nemusí oslnit u nás doma.

Daleko složitější je posoudit domácí autory, z nichž většina mi posílá své prvotiny, takže jde o jména pro mne dočista neznámá. Zde mástatistika praví, že naprostou většinu těchto rukopisů nemohu doporučit k vydání. Autoři těchto spisů chybují v tom, že čtou sami pouzepopulárně-vědeckou literaturu na dané téma a dvakrát převařená kaše je zcela nepoživatelná. V horším případě pak tito pisatelé spletoudohromady povrchně zpracované informace z populárních knih a časopisů s vlastními volnými spekulacemi, popřípadě s citováním domácích či zahraničních pavědců, pro něž má ruština okouzlující termín„okolnaučnyje prochodimcy“.

Za celou dobu se mi stalo snad jen třikrát nebo čtyřikrát, že jsem nad rukopisem nováčka užasl, jak je originální, působivý a odborně na výši. Čtenář už nejspíš tuší, že právě na takovou raritu jsem shodou okolností natrefil v případě díla pro mne zcela neznámého Miroslava Veverky. Podtitul Od velkého třesku ke globální civilizaci mi zněl až vyzývavěsměle; cožpak se dnes v době neustálé atomizace přírodovědeckého ispolečenského poznávání najde jedinec, který to všechno dokáže pojednat?

MIROSLAV VEVERKA: EVOLUCE SVÝM VLASTNÍM TVŮRCEM10

Za ta léta jsem si zvykl, že spisy s podobnými ambicemi píše sestava dvaceti i více spoluautorů. Kolektivní spisy však nutně trpí tím, žekaždý člověk uvažuje a píše trochu jinak a není v silách žádné redakce beze švů propojit a homogenizovat různé přístupy.

Přiznám se, že jsem k Veverkovu textu přistupoval s jistounedůvěrou. Nezačal jsem číst od začátku, ale od třetí kapitoly (Vesmír), v níž bylo pro mne nejsnazší se rychle zorientovat. Postupně jsem nestačil žasnout, jak dobře je tato část sepsána. Představoval jsem si zaujatého čtenáře, který není specialistou ani v astronomii, ba ani v přírodních vědách, a bylo mi jasné, že pokud je to čtenář zvídavý, tak ho ten text chytne.

Pak jsem zkusil druhou kapitolu (Mikrosvět), protože dnes už jezřejmé, že oba tyto extrémy – gigantický rozsáhlý vesmír a miniaturní svět částicové fyziky – jsou spolu intimně propojeny tak, že faktickyvytvářejí podivuhodně jednotný pohled na fyzikální svět. Tak jsem poznal, že autor ovládá i tuto látku stejně bravurně.

Pak už jsem začal číst rukopis tak, jak se má, tj. od úvodního pohledu zvenčí až po autorův realistický náhled na módní postmodernismus v závěru knihy. Téměř neustále jsem se tak dozvídal o novýchpoznatcích z oborů, v nichž jsem sám naprostý laik, a tedy fakticky dokonale průměrný čtenář tohoto fascinujícího spisu. Pokud se mohu odvážit to posoudit, tak autor ve čtyřech hlavních částech svéhoimpozantního díla (Stratigrafie, Singularita, Dualita, Pluralita) sleduje ústřední myšlenku, kterou si umínil sdělit veřejnosti, totiž že evoluce je svým vlastním tvůrcem.

Přiznám se, že po svém počátečním váhání jsem celý rukopis četl jako vzrušující detektivku s otevřeným koncem, protože netuším – a myslím, že ani sám autor –, kdo je pachatelem.

Jiří Grygar

Praha, březen 2013


1. Vrstvy 11

ČÁST PRVNÍ

STRATIGRAFIE


MIROSLAV VEVERKA: EVOLUCE SVÝM VLASTNÍM TVŮRCEM12


1. Vrstvy 13

1. kapitola

VRSTVY

[Pohled zvenčí  Pohled zevnitř  Vrstvy jako schody evoluce]

Pohled zvenčí

Představme si, že se vědecká expedice ze vzdáleného kouta vesmíru

vydá prozkoumat onu galaktickou oblast, kde se shodou okolnostína

cházíme my. Nejprve se před badateli objeví naše Mléčná dráha. Potom

nazdařbůh zamíří k naší sluneční soustavě a nakonec probudí jejich

zvědavost modrá třetí planeta této soustavy. Teleskopy jim přiblížípo

zemské kontinenty, oceány, atmosféru. Překvapeni objevípodivuhod

nou „plíseň“ na povrchu Země: biocenózu, pralesy a v pralesech život

– rostliny, živočichy. Po přistání se jim podaří jednoho živočicha ulovit.

Zkoumají jeho orgány, končetiny, oči, uši, vnitřnosti. Provedou pitvu

tkání, až se dostanou k buňkám a k makromolekulárním sloučeninám.

Velký kaňon v Arizoně – ukázka geologické stratifikace


MIROSLAV VEVERKA: EVOLUCE SVÝM VLASTNÍM TVŮRCEM14

Rozkládají je na stále menší částečky, na molekuly a atomy prvků,protony a neutrony, elektrony, na nejmenší jim známé elementární částice.

S úžasem zjišťují, že celá tato výjimečná planeta a veškerá neuvěřitelná

rozmanitost jejích životních forem se skládají z jim dobře známýchzákladních kamenů, které se nikterak neliší od stavebních kamenů jejich

domoviny a celého vesmíru.

Výprava prodělala cestu všemi úrovněmi všehomíra, od metagalaxií

až po elementární částice. Tuto expedici je ovšem možno podniknout

i opačným směrem: od nejjednodušších částic až po metagalaxie a celý

vesmír. Lze ji ovšem provést z kterékoliv mezivrstvy směrem nahoru

i dolů. Záleží jen na tom, kterou úroveň si zvolíme jako základnu svých

výprav. Jedna báze je však nám lidem nejobecněji dána. Je to naševlastní lidská existence. Odtud po celý život provádíme expedice do světa,

který nás obklopuje, i do světa v nás.

Všechny struktury makrosvěta, s nimiž jsme v každodennímkontaktu, vnímáme jako banality. Nebereme ani na vědomí, jak je náš život iživot vůbec závislý na záření, které přichází ze Slunce, na gravitaci, která

nás váže k zemi, nebo jak je stálost našeho bytí spojena s uspořádáním

atomů, z nichž se lidské tělo skládá. Přesto všechno jsou tyto struktury

paměťovými konzervami, v nichž jsou skryty všechny historicky nižší

a předcházející vývojové stavy. My je však vnímáme přímo, globální

zkušeností, bez prožitku problémovosti.

Vrstvy, které nalézáme v uspořádání světa, nejsou žádné pomocné

myšlenkové kategorie, které by měly svět učinit přehlednějším. Jsou

realitou, která vznikla historickým vývojem jako hierarchizované asobě postupně nadřazované systémy vesmírného uspořádání apostupného ukládání informace. Každá vyšší vrstva vychází z vrstvy nižší,

je složitější než vrstva nižší, a počítáme-li od počátku vesmíru, má

za sebou delší vývojovou dráhu. Vrstvy představují posloupnost ve

smyslu časovém, evolučním i strukturálním, ovšem málokdy ve smyslu

prostorovém.

Prostorově jsou vrstvy většinou promíšeny jako části slepence.Dokud Carl Linné nepoložil základy botanické a zoologické nomenklatury

(1735) a Charles Darwin nepřišel s myšlenkou vývoje druhů (1859),

přírodovědci se ve změti přírodních organismů nemohli orientovat.

Myšlenky Linného a Darwina jsou logickým základem třídění živépřírody dodnes, neboť odpovídají vývojové logice živých organismů a jimi

hierarchicky vytvářeným vrstvám.


1. Vrstvy 15

Stejným způsobem je však uspořádána i neživá příroda, svět člověka a prostor jeho myšlení.

Každá vyšší vrstva stojí na ramenou vrstvy nižší. Dosahuje výše, ale jen za podmínky soudržnosti s vrstvami, které ji nesou. V neživépřírodě se to může zdát samozřejmé, ale již v přístupu k živým formám to tak vždy nebylo a není. Pokud jde o psychiku člověka, trvátakový přístup dodnes. V běžném myšlení je psychika od svéhmotné báze oddělována a je velmi často chápána jako zvláštnínehmotná substance. Třebaže dnes již zřídka bývá tato specifická vrstva označována jako „duše“, je zpravidla stále chápána jako svébytný svět abstraktníchidejí, sám o sobě metafyzický,nedostupný, existující mimo čas a prostor. Přesto jsou také city a myšlenky převážně složitými produkty oné rosolovité hmoty, kterou nosíme ve své hlavě. Nikde jinde a nezávisle na lidském mozku setakové struktury ve vesmíru nevyskytují. A to ani v knihách či v jiných záznamových médiích. Ty jsou samy o sobě jenom mrtvými artefakty, které může přečíst a přiřadit jim význam teprve lidský mozek.

Vrstevnaté uspořádání světa, a to i na různých podúrovních, není nic nového. V geologii a v archeologii jsou stratigrafické přístupy nosným pilířem celých disciplín. Umožňují určit stáří a posloupnostjednotlivých vrstev. Podle zákona superpozice platí, že čím je vrstva vyšší, pak pokud nebyla její poloha dodatečně změněna, je to vrstva mladší, protože se vytvořila později. Sestupujeme-li na dno Velkého kaňonu v Arizoně, můžeme pozorovat různobarevné vrstvy, jak se ukládaly v průběhu věků.

Vrstvy nemusí být pouze horizontální. Atmosféra Země má kulovitý tvar. Její hranice dosahuje výšky až několika tisíc kilometrů a podlevýšky, teploty, tlaku, chemického složení plynů a ionizace se člení. Asi do výše deseti kilometrů jde o troposféru, v níž se odehrává většinaživotních projevů. Do výšky asi padesáti kilometrů vystupuje vrstvazředěného vzduchu, označovaná jako stratosféra. Za její hranicí se vyskytuje

Průřez Zemí


MIROSLAV VEVERKA: EVOLUCE SVÝM VLASTNÍM TVŮRCEM16

mezosféra, termosféra a zbytek je označován jako exosféra. Vrstevnatou

skladbu má i pevná Země a podobá se tak svým uspořádáním slupkám

cibule. Každá z těchto vrstev je charakterizována určitými fyzikálními

vlastnostmi a je od vrstev sousedních oddělena plochami nespojité

změny prostředí, diskontinuitami, na nichž se skokem mění šířenízemětřesných vln. Hlavní diskontinuity (Mohorovičićova a Gutenbergova)

oddělují zemskou kůru, plášť a jádro. První diskontinuita leží v hloubce

10 až 80 km a druhá asi 2900 km hluboko. Základní vrstvy Země jsou

dále členěny na vrstvy nižšího řádu.

Vrstvy, kterými se zde chceme zabývat, jsou však mnohem složitější.

Jsou to patra vnitřního uspořádání, vrstvy ve struktuře a v dynamice.

Představa úrovní vytvářejících hierarchické uspořádání biologických

forem si své pevné místo v pohledu na živou přírodu již našla. Zpravidla

se v ní rozeznávají tyto vrstvy: předbuněčné formy života,jednobuněčné organismy, organismy mnohobuněčné, populace, druhy, biocenózy,

ekosystémy, biosféra. Také soubory organismů, které obývají členitější

porost, jsou chápány jako vrstvy. Tak se např. mluví o kořenovém,mechovém, bylinném, křovinném a stromovém patře, obecně ostratocenóze. Stejná vrstva (stratum) zahrnuje rostlinné jedince dorůstající

stejné výšky nad zemí nebo kořeny a další orgány dosahující stejné

hloubky v půdě. V jednotlivých podložích stratocenózy žijí příznačné

druhy organismů, které tím snižují mezidruhové soutěžení a lépevyužívají prostoru i potravy.

Také lidská psychika má své vrstvy. Ve dvacátých letech minulého

století vytvořil rakouský psychiatr a psycholog Sigmund Freud učení

o vrstevnaté struktuře osobnosti, v níž rozlišoval nevědomé „ono“ (id), vědomé „já“ (ego) a morální „nadjá“ (superego). Jeho učení značně ovlivnilo psychologické, sociologické, filozofické i umělecké myšlení celého 20. století.

Americký psycholog ruského původu Abraham Harold Maslow

(1908–1970) vypracoval v roce 1943 vrstevnatou teorii lidskýchpotřeb, známou také jako Maslowova pyramida. Nejnižší úroveň v ní tvoří

základní fyziologické potřeby, jako je přijímání potravy, vyměšování,

potřeba tepla, spánku, pohlavního styku. Na dalším stupni ležípotřeba bezpečí a jistoty (fyzického bezpečí, zdraví, příjmu či zaměstnání).

Nad ní se nachází vrstva sociálních a emočních potřeb sounáležitosti

a lásky. Je to touha být milován a někam patřit; tato vrstva je saturována

v partnerském vztahu, v přátelství, v rodině. Člověk je nucen nejprve


1. Vrstvy 17

alespoň z části uspokojit potřeby

v nižších vrstvách, a teprve když

se tak stane, otevírá se mu vstup

do vrstvy vyšší. Na čtvrtý stupeň

klade Maslow potřebu úcty asociálního uznání. Na vrcholupyramidy jako její nejvyšší vrstvastojí potřeba seberealizace, oblast

duchovních potřeb a tvůrčíčinnosti, pocitu životního naplnění.

Každá vrstva – kroměnejhlubší dnes známé vrstvymikrokosmu – má své podloží a každávrstva – kromě současné nejvyšší sféry, totiž civilizace – má své nadloží. Hierarchii vrstev můžeme přirovnat k příčkám žebříku. Nižší vrstva je samozřejmě a nutně přítomna ve vrstvě vyšší, tak jako jsou například částice, atomy a buňky přítomny v našem těle. Čím je systém složitější, tím má delší historii a tím je takových vrstev více. Vrstvy odpovídajísetříděným, ověřeným a uskladněným informacím. Nejstarší vrstvy jsou nejstabilnější a obsahují jen malou míru chaosu. Čím blíže k povrchu, tím jsou vrstvy mladší, flexibilnější, labilnější a přístupnější změnám. Vrstvy představují stratifikovanou evoluci.

V běžné řeči i v odborných disciplínách jsou vrstvy nazývány různě. Tam, kde my hovoříme o vrstvách, máme na mysli stejný jev, který se v odborné řeči označuje jako „stratum“. Ve stejném smyslu se jindehovoří o úrovních, patrech, hladinách a rovinách. Velmi často se užívá též výrazu „stupně“, případně „vývojové stupně“. V obdobném smyslu se mluví také o sférách, třídách, instancích, galeriích atd.

Podobně kolísá i klasifikace vrstev veškerého jsoucna. Francouzský matematik a filozof 17. století René Descartes rozlišoval dva světy: „res cogitans“ a „res extensa“. První je duchovní povahy a náleží k ní lidské myšlení i Boží existence. Druhá je světem na duchovnu nezávislým, má hmotnou povahu a její hlavní vlastností je prostorovározprostraněnost. Tento protiklad dodnes žije ve vnímání subjektu a objektu, vkategoriích subjektivního a objektivního.

Další Francouz, filozof a sociolog August Comte, začátkem 19. století rozeznával dvě hlavní třídy jevů. Do třídy anorganické řadil předmět matematiky, astronomie, fyziky a chemie, do třídy organické předmět

Maslowova pyramida potřeb


MIROSLAV VEVERKA: EVOLUCE SVÝM VLASTNÍM TVŮRCEM18

biologie a sociologie. Každá z těchto věd je založena na těch, které ji

v hierarchických stupních předcházejí, a přidává k nim nové, pro ni

charakteristické rysy. Žádný jev z vyšší úrovně nelze beze zbytkuredukovat na charakteristické znaky vrstvy nižší a vysvětlit jejichprostřednictvím. Chemické jevy nelze interpretovat jevy fyzikálními, sociální

pohyb není možno redukovat na zákony mechaniky nebo biologie.

V prvé polovině 20. století rozpracoval německý filozof Nicolai Hartmann učení o vrstvách, které třídilo veškeré reálné bytí do čtyřrovin. Anorganická vrstva byla vytvářena fyzickými věcmi a fyzikálními procesy. Nad ní se jako druhá úroveň objevuje vrstva organická. Obě tvoří oblast lokalizovatelného časoprostorového světa. Směrem výše viděl Hartmann oblast všeho neprostorového, v němž rozeznávalvrstvu duševních jevů, k nimž počítal především lidské vědomí, a vrstvu duchovní, zahrnující lidskou kulturu. Poslední dvě vrstvy vytvářelyideální neprostorový svět. V každé vyšší vrstvě se opakují kategorie vrstev nižších, ovšem vždy v omezené míře a ve formě modifikované podle povahy vrstvy vyšší. Každá vyšší úroveň je nesena vrstvami nižšími, ale je oproti nim křehčí a zranitelnější. Každou z vrstev je možno popsat pro ni příznačnými kategoriemi a všechny vrstvy společně mohou být popsány kategoriemi univerzálními. Jednota světa však nevystupuje do popředí tak výrazně, jako jeho rozmanitost a vrstevnatá členitost. Tento svět je říší vrstev.

O dvacet let mladší britský filozof rakouského původu Karl Raimund Popper omezil stratifikaci na tři vrstvy: fyzikální svět, duševní svět a svět kultury. První zahrnuje fyzikální objekty a stavy, jakoanorganické jevy, biologické stavy a umělé lidské artefakty typu nástrojů, strojů, knih a dalších lidských produktů. Druhý svět obsahuje stavy vědomí, city, myšlenky, vzpomínky a produkty fantazie. Třetím světem jsou zápisy intelektuálního vědomí, jako jsou teologické, filozofické, umělecké, historické, technické a vědecké ideje a systémy. V materiální podobě jsou uchovávány v záznamech, zejména písemných. Je to svět obsažený v časopisech, knihách a knihovnách. Jeho hmotná forma patří do materiálního světa, ale obsah nikoliv. Ten je světem kultury acivilizace, jehož obsahem jsou ideje v objektivním smyslu. Nelze jejobsáhnout pouze subjektivně a psychologicky. Popperův třetí svět je zároveň lidským produktem a současně svébytnou duchovní sférou.

Popper sám zdůrazňuje, že není autorem světa tři. „Svět tři není mým vynálezem. Narazil jsem na něj poprvé u rakouského filozofa Bolzana.

1. Vrstvy 19

Bolzano mluvil o větách o sobě a přitom měl na mysli nejen věty, které

jsou napsány na papíře, ale mínil tím především obsah vět, které jsme

schopni pochopit psychologickým prožitkem ze ‚světa dvě‘. PodleBolzana tedy máme ‚svět jedna‘, písemné záznamy, ‚svět dvě‘, naše prožitky

při jejich čtení, a ‚svět tři‘, totiž obsahy toho, co čteme, předevšímobsahy vět.“ (1985)

K pražskému filozofovi a náboženskému mysliteli BernarduBolzanovi se Popper dostal přes německého filozofa a logika GottlobaFregeho, žijícího na přelomu 19. a 20. století. To, čemu Popper říká „svět tři“, nazýval Frege „třetí říší“. „Jistě chápete, proč jsem ten název trochu pozměnil,“ vyjádřil se Popper na mezinárodním sympoziu ke svým osmdesátým narozeninám (1982).

Triáda „tří světů“ má ostatně ve filozofickém myšlení dávnoutradici. Řečtí filozofové rozlišovali „logos, psyché a physis“, Římané„ratio, intelectus, materia“, u Kanta se setkáváme s „Vernunft, Verstand, Auβenwelt“.

Dva američtí filozofové, Paul Oppenheim a Hilary Putnam, publikovali v roce 1958 stať „The Unity of Science as a Working Hypothesis“(Jednota vědy jako pracovní hypotéza). V ní rozeznávají šest vrstev univerzální entity: 1. sociální skupiny; 2. živé bytosti; 3. buňky; 4. molekuly; 5.atomy; 6. elementární částice. Starší Oppenheim (1885–1977) emigroval před nacisty do Belgie a posléze do USA, mladší Putnam (1926) se stal od šedesátých let výraznou postavou americké filozofie. Autoři svou koncepci ani později blíže nerozpracovali. Tohoto tématu se ujali jiní, kteří si vysloužili označení „fyzikalisté“ nebo „redukcionisté“. Události sociálního světa se podle nich dají redukovat na fenoménypsychologické, psychologické děje lze vysvětlit zákonitostmi biologickými, ty zase procesy chemickými a chemické jevy lze převést na zákonitostifyzikální. Podle krajního redukcionismu je tedy možno veškerou složitost světa postupně zredukovat až na dynamiku elementárních částic.

Našemu pohledu je ovšem taková redukce velmi vzdálena, byťvrstevnaté uspořádání reality pokládáme za krok správným směrem. Máme opačný přístup. Informační model nezačíná u nejvyšší vrstvy a neredukuje postupně každou vrstvu na stupeň nižší. Začíná u vrstvy nejnižší a rostoucí různorodost vyšších vrstev vysvětluje vynořováním (emergencí) nových kvalit, nového uspořádání.

Z hlediska prezentovaného v této práci bychom patrně vystačili se třemi základními úrovněmi v pozorovaném světě, jak je rozeznává

MIROSLAV VEVERKA: EVOLUCE SVÝM VLASTNÍM TVŮRCEM20

Ludwig von Bertalanffy (1967): 1. neživá příroda; 2. živé systémy;

3. univerzum symbolů. V takovém nejobecnějším třídění se ovšem

mnoho příznačných rozdílů stírá. Pro naše úvahy proto zavádíme sedm

základních vrstev:

1. mikrosvět

2. vesmír

3. makrosvět

4. život

5. evoluce

6. člověk

7. civilizace

Pohled zevnitř

Pro každou vyšší vrstvu je příznačné, že se na její úrovni objevují nové

kvalitativní zákonitosti, které nejsou beze zbytku převoditelné nazákonitosti vrstvy nižší. Své charakteristické vlastnosti majíelementární částice, atomy, molekuly, buňky, organismy, lidské skupiny a jejich

světy symbolů. Tyto vlastnosti nelze odvodit z vlastností nejblíže nižší

úrovně, ani je na ně redukovat. Setkáváme se zde s jevem nejčastěji

označovaným jako „emergence“, totiž vynořování nových vlastností.

Vyšší vrstva vzniká vždy jako řešení nakupených problémů, jakovýsledné uspořádání z chaosu a napětí, kterými v určitém stadiu vývoje

prochází vrstva nižší. Narůstající napětí vede buď k degradaci adestrukci vrstvy prosycené vzrůstající entropií, nebo se chaos v ní začne

pořádat a vytváří novou strukturu. V té se zklidňuje a řeší chaotická

dynamika nižší vrstvy. Vyšší vrstva pak ovlivňuje situaci vrstvy nižší,

odčerpává z ní energii a přispívá k její stabilitě. Je to zcela zřejmé vpřírodních strukturách, ale mimořádné důležitosti nabývá tento princip

ve strukturách sociálních a kulturních, v nichž tímto způsobem vytváří

klíč k všeobecné orientaci. Každá nová, vyšší vrstva má zprvuinstrumentální a regulační význam. Rodí se z chaosu a entropie vývojově

předcházející vrstvy. Je sycena jejím napětím, z něhož čerpá energii

k budování vlastní struktury.

Rozdíly mezi jednotlivými vrstvami jsou dány stupněmuspořádanosti. Vyšší vrstva má nižší stupeň entropie a vyšší stupeňorganizovanosti. Vztahy mezi nižší a vyšší vrstvou můžeme interpretovat také tak,

1. Vrstvy 21

že k vyšší vrstvě patří ty informace, které jsou z hlediska vrstvy nižší

nejednoznačné, nepředvídatelné, stochastické, řídí se jinými pravidly

a zákony a z hlediska podloží se vymykají možnostem kontroly.Emergenci zcela nových, nepředvídatelných vlastností se pokusil vysvětlit

již německý filozof 19. století Georg Friedrich Wilhelm Hegel svým

učením o přechodu kvantity v kvalitu.

Nižší a vyšší vrstva vzájemně vytvářejí jakýsi „sendvič“, v němž platí určité zákonitosti. V každé vyšší vrstvě se opakují prvky vrstev nižších, přitom se tyto prvky na vyšší úrovni modifikují. Přetvářejí se podle povahy a činnosti vrstvy vyšší. Přibývá k nim vždy něco nového, co se náhle a neočekávaně vynořuje. Tímto způsobem jsou jednotlivé vrstvy od sebe zřetelně odděleny a nevytvářejí vertikální kontinuum. Život na mikroskopické úrovni byl a je nezbytným předpokladem pro vývoj makroskopických organismů. Nové druhy rostlin a zvířat pak v jejich struktuře vytvářejí nové formy mikroskopického života, které tu před nimi nikdy nebyly.

Každá vyšší vrstva svými kořínky zpětnovazebně vyvolává v nižší vrstvě struktury i formy pohybu, které by bez přítomnosti nadstavbové vrstvy nebyly myslitelné. Technika rozvíjí civilizaci a kulturu. Civilizace a kultura rozvíjejí člověka. Člověk tvoří vrchol biologické vrstvy a v jeho nervové soustavě se projevují vrcholné formy biologického pohybu – psychický život a myšlení. Život jako celek rozvinul nejsložitějšíbiochemismus. Mimo živou hmotu tak složité biologické sloučeniny neexistují.

Celkově ovšem jsou nižší a vyšší vrstva ve vzájemném vztahunezávisle a závisle proměnné. Změna v nižší vrstvě se nutně projeví nafungování vrstvy vyšší. Vyšší vrstva nemůže v plném rozsahu manipulovat svou nosnou bází. Tak je tomu například ve vztahu psychiky asomatiky, ve vztahu informace a jejího nosného média, ve vztahu dědičných a získaných znaků.

Vrstvy jsou zároveň vzájemnými nosiči informačních struktur iprobíhajících informačních toků. Hlubší vrstva – často chápaná jako„podloží“, „podhoubí“, základna, substrát – je nejen vývojově starší,strukturálně méně uspořádaná, ale také co do své obecnosti a prostorové rozšířenosti rozsáhlejší. Je společná pro větší množinu jinak vzájemně odlišných jedinců či prvků. Nižší vrstva tak vystupuje jako prostředí a nosné médium pro informační toky vyššího řádu. Klasickým a dobře pochopitelným příkladem je nosič informace – papír, magnetofonový pásek, CD, DVD.

MIROSLAV VEVERKA: EVOLUCE SVÝM VLASTNÍM TVŮRCEM22

Identita každé vrstvy je dána tím, co je z hlediska vrstev sousedních, tedy báze i nadstavby, „náhodné“, nepředvídatelné, co je produktem principu neurčitosti a emergence. Hlavním důvodem pro rozlišování vrstev je to, že v každé vrstvě platí specifické zákony, které nenalézáme ve vrstvách jiných, a to ani sousedních. V oblasti makrosvěta vystačíme se zákony klasické fyziky a chemie, které také byly z této vrstvyabstrahovány. S těmi však již neobjasníme chod mikrosvěta, kde platípředevším zákonitosti kvantové mechaniky, a nevystačíme s nimi ani při studiu vesmíru jako celku, při němž se neobejdeme bez obecné teorie relativity. Všechny uváděné disciplíny jsou pro danou vrstvu specifické a nelze jimi bez dalšího vysvětlit pohyb ve vrstvě jiné. Právě tak život má své odlišné zákonitosti, které jsou předmětem biologických věd. Oblast lidské mysli je studijním objektem psychologie a psychiatrie. Společnost pak iniciovala rozvoj pestrého spektra sociálních ahumanitních disciplín. Vrstevnatě jsou ovšem uspořádány nejen struktury, ale vrstevnatá je rovněž dynamika látkových, energetických ainformačních toků.

Vrstvy jako schody evoluce

Důležitou charakteristikou vrstev je jejich bezpodmínečná následnost.

Nelze je přeskočit. Tak jako nelze vystavět druhé poschodí bez prvého,

nelze si představit vyšší vrstvu bez její nižší základny. Formovánívrstvy vyšší nemůže nastoupit dříve, než je zformována její nosná báze. To

má velké praktické důsledky i ve společenské komunikaci a v pokusech

o urychlování rozvoje. V nepřipravené situaci jsou vysílané informace

nesdělitelné a nepadají na úrodnou půdu.

Princip vrstev také objasňuje proces dezintegrace a regresestruktur. Vyšší struktura může zaniknout naráz, narušením báze v některé z nižších vrstev. Všechny válečné techniky stále dokonalejšího zabíjení od sekeromlatu až k neutronové bombě jsou toho příkladem. K zániku unikátní informační struktury stačí spálení rukopisu, požár knihovny, vyhynutí kultury či biologického druhu. Jiným příkladem degradace vyšší struktury a snížení úrovně řádově o celý stupeň může býttoxikomanie. Narušení somatického biochemismu vede k dezintegraci celého psychického života. Již samotné termíny „regrese“ a „degradace“pojmově poukazují na sestup o vývojový stupínek níže. Jestliže námzhas>1. Vrstvy 23

ne elektrické světlo, nezbude nám než rozsvítit petrolejovou lampu.

Dojde-li nám petrolej, zapálíme svíčku. Když svíčka dohoří, musíme si

naštípat dřevěné louče. Vracíme se tak nazpět po jednotlivých stupních

vývoje.

Struktura vrstev je vlastně jejich pamětí. V nich je akumulovándoznělý informační tok. Při použití odpovídajících čtecích postupů je zápis rekonstruovatelný a rozvinutelný. To je ostatně podstata staré Hegelovy teze o jednotě logického a historického. Přírodní ispolečenský vývoj si přijaté informace uchovává a petrifikuje ukládáním do své strukturální paměti. Pamětí Země je příroda, pamětí druhu genofond, pamětí národa kultura a pamětí lidstva civilizace.

Uveďme znovu příklad: minerály si uchovávají v paměti stavmagnetického pole v době svého vzniku. Magnetické pole Země se, jak známo, pohybuje. Částečky tekutých minerálů se v době vzniku svýmimagnetickými vlastnostmi orientovaly směrem k momentální polozeseverního či jižního magnetického pólu. Jakmile ztuhly, tato orientace se dále měnit nemohla. Tak si minerály zapamatovaly polohu magnetických pólů v dávné minulosti. Podle toho geologové získávají informace opohybu kontinentů a také o dřívějších polohách magnetických pólů Země.

Existují však nejen horizontálně uspořádané vrstvy, ale také jejich vertikální propojení: linie, osy, pilíře, rodokmeny, příběhy,trajektorie. Každý, i dílčí systém má svou prehistorii na nižší úrovni. Takové průřezy vrstvami tvoří individuální historii, ale také identitu dílčího systému. Identitu konkrétního člověka např. tvoří jeho tělo sodpovídajícími biologickými strukturami, ale také bezprostřední společenské prostředí, do něhož byl vržen a v němž rozvíjel a rozvíjí své aktivity. Evoluční linie vytvářejí příběhy. Svůj příběh má vesmír, Země a má jej také člověk a civilizace.

To, co vytváří vertikální řetězy a sítě, je příčné propojení vrstev. Tak jako zoom kamery nebo mikroskop mění zorné pole i měřítko, tak se linie postupně modifikuje při vertikálním průchodu vrstvami. Vstupem do další vrstvy se povaha energetických, látkových a informačníchtoků mění. V zorném poli se nám to potom jeví jako nepřehledná změť bez zřetelných souvislostí a pravidel. Musíme se vracet zpět od vrstvy k vrstvě, tak jako se v rodokmenu vracíme do minulosti od generace ke generaci. Je to jako při jízdě výtahem, kdy v každém patřepřibíráme dalšího podivného cestujícího. Svět kolem nás je proto takneřehledný, že máme nakonec co činit se složitou interferencí struktur

MIROSLAV VEVERKA: EVOLUCE SVÝM VLASTNÍM TVŮRCEM24

a dynamických proudů z různých vrstev. Moderní vědecké disciplíny

dosáhly a dosahují značných úspěchů, ale jedině za předpokladu, že

setrvávají se svým popisem na úrovni jim přisouzené vrstvy. Připře

chodu z jedné vrstvy do druhé se mohou informace ztrácet nebo měnit

svůj kontext a smysl.

Vývoj v linii je jako palimpsest. Nové a nové generace přepisují svůj

vlastní text přes záznamy předchůdců. Nám pak zbývá jediná současná

zpráva, jejíž poselství nebývá vždy jednoznačně čitelné. Pokud nám na

tom ale záleží, můžeme se s určitou námahou dopátrat rudimentů toho,

co bylo předtím napsáno ve vrstvách starších, dnes již novějším textem

překrytých a při letmém čtení nesrozumitelných.

2. Mikrosvět 25

2. kapitola

MIKROSVĚT

[Podivná říše neurčitosti  Atomy a částice  Království chemie 

Elektřina, magnetismus, záření  Kvantová mechanika]

Podivná říše neurčitosti

Všechno kolem nás, co vnímáme svými smysly, bývá označováno jako

makrosvět. Platí v něm zákony klasické fyziky. Je to svět našemuchá

pání dobře dostupný. V lidské evoluci totiž hrál prvořadou úlohu.For

moval naše vnímání, uvažování i chování. Podněcovány makrosvětem

se rozvíjely lidské smysly tak, aby nám umožnily orientaci v přírodním

a společenském prostředí.

Naproti tomu svět malých a nejmenších měřítek, ležící hluboko pod

ním, je naším smyslům přímo nedostupný. Je to svět molekul, atomů

a elementárních částic. Přesto jej lze vysvětlit a pochopit. Umožňuje to

W. Heisenberg a N. Bohr – dva otcové kvantové mechaniky

MIROSLAV VEVERKA: EVOLUCE SVÝM VLASTNÍM TVŮRCEM26

kvantová mechanika. Tato necelých sto let stará věda je poznamenána

stavem univerza, který zkoumá. Její zákony jsou v rozporu s většinou

našich tradičních vědomostí o běhu věcí kolem nás. Logika lidského

rozumu se vzpírá uznat, že by na úrovni atomů a v subatomárnímsvětě mohly platit zákony tak podivné. Ale právě tato kvantová teorie je

největším vědeckým i technickým objevem 20. století. Popis světaneatrných rozměrů se velice odlišuje od chování světa všude kolem nás.

Ten je globálním, výsledným chováním obrovského množství molekul,

atomů a elementárních částic, ale sám se řídí odlišnými pravidly.

Pokud někdo požaduje od vědy, aby přinášela naprostou jasnost alogickou průzračnost ve výkladu jevů, bude obrazem kvantového světa zklamán. Jeho přesné matematické zákony a výpočty se zdají spočívat na obskurních teoretických a filozofických základech a na koncepčních rozporech. Přesto tento model kvantového světa funguje, činí takperfektně a dobyl si ve vědě i v technice všeobecného uznání. Dosvědčil to množstvím technických vymožeností – od mikrovlnné trouby až po jadernou elektrárnu, od mobilního telefonu k vodíkové bombě.

Dnes vědci obecně přijímají, že hmotná tělesa jsou v podstatěsložena z nevelkého počtu odlišných elementárních částic. Nesčíslnéexperimenty to velice dobře potvrdily a potvrzují.

Všude kolem nás – a to nejen na Zemi, ale také ve vesmíru –nacházíme hmotu ve dvou základních formách: jako látku a jako pole. Látka má částicový charakter a je tvořena soubory základních stavebních prvků – atomů, iontů, molekul i složitějších útvarů. Další formou hmoty jepole, např. pole gravitační, elektrické či magnetické, v němž se odehrávají základní interakce. Atomy, molekuly a další soustavy elementárních částic jsou udržovány v rovnováze právě interakcemi protichůdných sil. Jinak by se rozpadly na jednotlivé částice.

Obě formy hmoty mají dva společné základní parametry: setrvačnost a schopnost konat práci. Tyto vlastnosti jsou charakterizoványfyzikálními veličinami označovanými jako hmotnost a energie.

Fyzikální obraz světa se ve 20. století zcela změnil formulovánímkvantové teorie. Její základy položil roku 1900 německý fyzik Max Planck svou hypotézou o nespojitém vyzařování elektromagnetické energie v množstvích, která jsou celočíselnými násobky elementárního „kvanta“. Mnohé fyzikální veličiny, o nichž se do té doby předpokládalo, že jsou donekonečna dělitelné, jako světlo, záření, energie, se ve skutečnosti mohou přenášet a měřit pouze v jednotlivých dávkách. Za své objevy

2. Mikrosvět 27

získal Planck v roce 1918 Nobelovu cenu. V Planckově díle pokračoval

francouzský fyzik Louis de Broglie, který budoval především vlnovou

mechaniku navazující na kvantovou teorii (Nobelova cena 1929). Zapráce v oboru vlnové mechaniky získali stejnou cenu v roce 1933 rovněž

rakouský fyzik Erwin Schrödinger a jeho britský kolega Paul Dirac.

Celé kolosální dílo završil v roce 1927 německý fyzik WernerHeisenberg svým známým principem neurčitosti. Také on v roce 1932 obdržel Nobelovu cenu. Z podstaty jevu, a nikoliv pro nedokonalost lidského poznání nelze v mikrosvětě předpovědět ani běh věcí příštích, anipřesně určit izolované veličiny. S čím větší přesností určíme napříkladpolohové souřadnice částice, tím větší je neurčitost její hybnosti, tedyhmotnosti, rychlosti a směru pohybu. A platí to také naopak. Podobné je to při určování energie částice a momentu času. V jedněch souřadnicích vidíme elektron jako bod na určitém místě, v jiných jej pozorujeme jako vlnění, které zaujímá určitou část prostoru. K tomu přistupujenemožnost oddělit pozorovatele a jeho nástroje od pozorovaného systému. Procesy v mikrosvětě nelze plně „objektivizovat“. Každé pozorování znamená zásah do průběhu dění a účast v něm. Pozorovatel je tak spíše účastníkem, který pro pozorovanou změnu musí určit její souřadnice a podmínky. Táže-li se na částicovou povahu elektronu, elektron odpoví jako částice, táže-li se na jeho vlnový charakter, elektron odpoví jako vlna. V mikrosvětě se změnila i klasická kauzalita a determinismus. Byly nahrazenystatistickou pravděpodobností.

Z řady dalších vědců, kteří přispěli k budování kvantové teorie, je nezbytné jmenovat alespoň německého fyzika Maxe Borna, nositeleNobelovy ceny za fyziku z roku 1954. Naproti tomu nesmiřitelným odpůrcem kvantové mechaniky a obhájcem klasického fyzikálníhodeterminismu zůstal až do své smrti tvůrce teorie relativity, Albert Einstein. Často bývá citován jeho výrok „Hospodin s vesmírem nehraje v kostky“.

Kvantová teorie byla dílem velmi mladýchlidí. V roce 1925 bylo Werneru Heisenbergovi 24 let, Paulu Dirakovi 23 let, Enrikovi Fermimu 25

Johnny Werbrouck:

Albert Einstein,

bronz, De Haan, Belgie, 2006


MIROSLAV VEVERKA: EVOLUCE SVÝM VLASTNÍM TVŮRCEM28

let, Pascualu Jordanovi 23 a Wolfgangovi Paulimu 25 let. O něco starší

byli pouze Erwin Schrödinger (38) a Max Born (43).

Kvantový svět je skutečně jinou říší, než na jakou jsme zvyklí ze svého makrosvěta a v jakém se pohybuje klasická fyzika. Ani prostředkynašeho jazyka, naše běžné pojmy a představy, nejsou dostatečné k jehozachycení. Adekvátně jej můžeme vyjádřit toliko prostřednictvímmatematických instrumentů, aniž popisované jevy někdy můžeme spatřit nebo si je umíme názorně představit. To klade vysoké nároky i na kvalifikované fyziky. Zatímco chování elementárních částic nelze obvyklým jazykem dostatečně popsat, řeč matematiky zůstává k takovému popisu nadále zcela přiměřená. Uplatňuje se v ní zejména teorie operátorů, teorie grup, funkcionální analýza, maticová statistika a další podobné disciplíny.

Atomy a částice

Ústředním pilířem kvantové mechaniky je stavba atomu, předevšímtoho nejjednoduššího, atomu vodíku. Ten se skládá z velmi hmotnéhojádra tvořeného jedinou hutnou, kladně elektricky nabitou částicí –protonem. Kolem protonu se pohybuje v relativně obrovské vzdálenosti

nepatrná částice záporně elektricky nabitá, označovaná jako elektron.

Ten si však v kvantové mechanice nemůžeme představovat jakoplanetu kroužící kolem jádra – Slunce. Je to spíše neurčitý rozostřený oblak

kmitající kolem atomového jádra. Lze jej považovat zapravděpodobnostní vlnu, jejíž délka je přímo úměrná její rychlosti. Neexistuje nějaká

„dráha“ elektronu v běžném smyslu tohoto slova. Místo toho se používá

pojem „orbital“ (orbit), což je oblast nejpravděpodobnějšího výskytu

elektronu. Orbitaly atomů se nemohou vyskytovat v libovolnýchvzdálenostech od atomového jádra, ale toliko ve vzdálenostech přesněstanovených. Elektron může obsazovat pouze takové orbitaly, na nichžjeho moment hybnosti nabývá jedné ze stanovených přetržitých hodnot.

Délka některých orbitalů je pak celočíselným násobkem vlnové délky

elektronu. Dráhy, jejichž délka není celočíselným násobkem vlnovédélky, se ve struktuře atomů nerealizují, „nejsou přípustné“.

Stejný elektron může přestupovat z jednoho „povoleného“ orbitalu na orbital jiný. K takovému přestupu je však zapotřebí vykonat práci, aby byla překonána přitažlivá síla, kterou působí atomové jádro na elektron. Jestliže elektron přechází z nižšího orbitalu na orbital vyšší,

2. Mikrosvět 29

musí mu být určité kvantum energie dodáno. A naopak. Přechází-li

z vyššího orbitalu na nižší, energie se uvolňuje a musí být vyzářena.

Elektrony nejprve obsazují orbitaly s menší energií. Při přestupu zjednoho orbitalu na orbital jiný elektron buď pohlcuje, nebo emitujesvětelné kvantum, označované jako foton, jehož frekvence odpovídározdílu energií na obou orbitalech.

Konkrétní atom je jako celek

elektricky neutrální, neboťkladně nabité protony v atomovém

jádře jsou neutralizovány stejným počtem záporně nabitých

elektronů na orbitalech. Nacelkové hmotnosti atomu majíelektrony zcela nepatrný podíl. Ale

dodávají jim mechanickoupevnost a vytvářejí potřebné vazby

pro tvorbu molekulárníchstruktur a chemických reakcí.

V jádrech atomů se mohouvyskytovat ještě další částice,které však nemají elektrický náboj. Jsou elektricky neutrální, proto se nazývají „neutrony“. Mají téměř stejnou hmotnost jako protony. Počet protonů v jádře určuje, o jaký prvek se jedná. Počet neutronů rozhoduje o tom, jaký izotop daného prvku máme před sebou. Bylo již řečeno, že v atomu nejlehčího a ve vesmíru nejrozšířenějšího prvku – vodíku – obíhá kolem jednoho protonu jeden elektron. Jestliže do atomového jádra vodíku přistoupí jeden nebo dva neutrony, jedná se stále o vodík s jehocharakteristickými chemickými vlastnostmi, neboť v jádře stále zůstává jediný kladně nabitý proton. Ale po přistoupení dalších neutronů jde již o izotopy prvku, které se neliší chemickými, ale fyzikálními vlastnostmi.Atomové jádro bez neutronu a s jediným protonem představuje nejběžnější lehký vodík; vzácnější deuterium má v jádře dva nukleony, totiž jeden proton a jeden neutron, a nesmírně vzácné tritium obsahuje kromě jednoho protonu dva neutrony, tedy tři nukleony. Oba poslednějmenované izotopy jsou velmi důležité pro umělé jaderné reakce.

Pro větší názornost si představme atomové jádro jako misku, v níž

Jediný elektron ve vnější slupce atomu mědi

je příčinou její dobré elektrické vodivosti


MIROSLAV VEVERKA: EVOLUCE SVÝM VLASTNÍM TVŮRCEM30

je jeden či více pomerančů, které představují kladně nabité protony.

K nim může být přidán jeden či více tenisových míčků – elektricky

netečných neutronů. Ve vzdálenosti asi sto metrů až kilometr od nich

spíše slyšíme než vidíme bzučet jednu, ale také několik desíteknepatrných mušek octomilek – záporně nabitých elektronů. Jejich počet musí

odpovídat počtu pomerančů – kladně nabitých protonů v jádře. Otenisové míčky octomilky zájem nejeví. Hmota, z níž se náš svět skládá, je

vytvářena převážně prázdným prostorem. Jaderné síly, které vzájemně

poutají naše pomeranče a míčky ve společné misce, jsou obrovské. Jsou

asi milionkrát silnější než síly, kterými jsou k jádru vázány elektrony.

Proto také jaderný výbuch svou silou mnohonásobně převyšuje výbuch

chemických sloučenin.

Z uvedeného vyplývá, že veškerá látka je tvořena třemi druhy částic – protony, elektrony a neutrony. Kromě nich je však znám velký počet dalších částic a každým rokem přibývají nové. Všechny jsou všaknestabilní a záhy se rozpadají. Většina byla zjištěna v kosmickém záření, některé byly také uměle vytvořeny v obřích urychlovačích. Dnes je již tolik experimentálních poznatků o různých typech částic, že se je podařilo roztřídit do podobné klasifikace, jakou je známáMendělejevova tabulka chemických prvků. Částice mají nejrůznější charakteristiky, hmotnost a životnost, a dělí se do různých tříd a skupin. Pro všechny je však příznačné, že kromě životnosti a hmotnosti jsou všechny jejich další vlastnosti kvantovány. Nabývají pouze takových hodnot, které jsou celistvými násobky základního kvanta dané veličiny.

K nejdůležitějším kvantovým charakteristikám patří „spin“, kterývyjadřuje počet možných orientací částice v prostoru. Spin si můžeme představit jako rotaci částic kolem své osy, podobně jako se točídětská káča nebo vlček. Elektron se spinem ½ nevypadá stejně po jedné otočce, ale teprve po dvou. Je to moment hybnosti částice. Poločíselný spin mají takzvané fermiony, k nimž patří zejména elektrony, protony, neutrony a neutrina. Naproti tomu částice s celočíselným spinem jsou označována jako „bosony“. Takovými částicemi jsou zejména fotony (pro elektromagnetickou interakci), hypotetické gravitony (progravitaci) a gluony (pro silnou interakci působící uvnitř atomového jádra).

Není to tak dávno, co byly atomy považovány za dále nedělitelnéčástečky hmoty. Později převzaly tuto úlohu elementární a subatomární částice. Dnes převážná část vědecké obce uznává, že také subatomární částice – s výjimkou některých částic velice lehkých, jakou je např.fo>2. Mikrosvět 31

ton – jsou složené elementy, sestavené z takzvaných „kvarků“. Celkem

bylo zatím objeveno šest kvarků, základních stavebních kamenůelementárních částic. Také objevy kvarků provázelo udílení Nobelových

cen. Americkému fyzikovi Murraymu Gell-Mannovi v roce 1969, jeho

americkým kolegům Burtonu Richterovi a Samueli Tingovi v roce 1976.

V roce 2004 dostali Nobelovu cenu za poznání sil, které ovlivňují chování kvarků, tři američtí vědci: David Gross, David Politzer a Frank Wil czek. Gross začátkem sedmdesátých let 20. století uložil svémustudentu Wilczekovi, aby v rámci své doktorandské práce vyvrátil některé závěry, které vyplývaly z kvantové mechaniky. Wilczek ale naopakprokázal, že závěry jsou správné, a přesvědčil o tom i Grosse. Oba pakvyracovali hypotézu o chování kvarků. Společně s dalším studentem,Davidem Politzerem, publikovali v roce 1973 výsledky svých prací. Jejich hypotéza byla počátkem nového tisíciletí potvrzena v CERN, největší světové laboratoři pro výzkum jaderných částic v Ženevě. V doběpublikace jejich objevu bylo Wilczekovi 22, Politzerovi 24 a Grossovi 32 let.

Interakce mezi kvarky se odehrává v atomových jádrech, uvnitř protonů a neutronů. Je označována jako silná jaderná interakce a má zvláštní charakter. Kvarky se chovají proti „zdravému rozumu“.Jakmile se k sobě přiblíží, síly mezi nimi se zmenšují. Jestliže se vzdalují, vzájemné síly rostou. Chovají se podobně, jako by byly navázány nagumovém vlákně. Částice, které tuto silnou interakci zprostředkují, byly ostatně nazvány „gluony“, podle anglického výrazu pro lepidlo. Tím má být zdůrazněno, že tyto částice drží kvarky uvnitřprotonu či neutronu. Kvarky proto nemohou atomové jádro opustit. Síly mezi kvarky a gluony působí opačně než elektromagnetické síly mezi elektrickými náboji. V tom je koneckonců příčinastability našeho hmotného světa. Kvarky nemohou existovatizolovaně. Po dvojicích či trojicích jsou obsaženy ve vyššíchseskueních – hadronech. Mezihadrony patří i protony a neutrony.

Kvarková struktura protonu


MIROSLAV VEVERKA: EVOLUCE SVÝM VLASTNÍM TVŮRCEM32

Rozměry struktur na cestě od atomů ke kvarkům se zmenšily více než

desetimilionkrát. Přitom se na všech těchto úrovních potvrdily všechny

zákony kvantové mechaniky, jakkoli se zdají podivné a nepochopitelné.

V důsledku své povahy nejsou kvarky za nynějších podmínek ve

vesmíru schopny samostatné existence. Předpokládá se, že jakovolné částice existovaly jen po zlomek sekundy po velkém třesku, při

němž asi před 13,7 miliardy let vznikl dnešní vesmír. Zatímco naskladbě některých lehkých částic (elektrony, neutrina, některé mezony) se

kvarky nepodílejí, svými různými kombinacemi vytvářejí těžké částice,

jako jsou protony, neutrony, hyperony, některé mezony a dalšíhadrony. Soubor šesti základních kvarků se však dá rozdělit ještě dopodskupin, takže vcelku vznikne 36 stavebních kamínků, jejichž různými

kombinacemi lze popsat širokou škálu dnes známých elementárních

a subatomárních částic. Tak například proton je složen ze dvou kvarků

u (up) a jednoho kvarku d (down), neutron ze dvou kvarků d a jednoho

kvarku u.

Jaké názory na složení veškeré látky ve vesmíru převládají? Velice

stručně řečeno, asi takové: Základními kameny jsou kvarky a lehké

elementární částice (leptony). Kombinací kvarků vzniknou těžkéelementární částice (hadrony). Z nejstabilnějších a nejběžnějších hadronů

– protonů a neutronů – jsou pak vytvářena atomová jádra. Jestliže se

na orbitaly atomových jader přidají elektrony, vzniknou atomy a s nimi

také prvky – základní nositelé chemických vlastností.

Kromě standardních představ o vesmíru a uspořádání hmoty seovšem objevují indicie o jiných možných alternativách, které však byly

v kosmické evoluci pominuty.

Paul Dirac koncem roku 1927 svými výpočty předpověděl možnou

teoretickou existenci elektronu s opačným elektrickým nábojem. Za

několik let nato, v roce 1932, poprvé pozoroval takovou částici v mlžné

komoře při studiu kosmického záření americký experimentální fyzik

Carl David Anderson. Bylo mu tehdy 27 let. Dal jí jméno pozitron. Ten

má s elektronem stejný spin ½, stejnou hmotnost, ale na rozdíl od něho

má kladný elektrický náboj. V roce 1936 mu tento objev přineslNobelovu cenu.

Pozitron je antičástice elektronu. Při srážce elektronu s pozitronem

vznikají fotony a původní částice anihilují, mizí. Při anihilaci sehmotnost obou částic přemění téměř stoprocentně v energii v podobě dvou

fotonů záření gama.


2. Mikrosvět 33

Od antielektronu čili pozitronu byl již jen krůček k hypotéze, že v kvantové fyzice existuje ke každé částici její antičástice, která má stejnou hmotnost, životnost, spinové číslo, ale všechny dalšíkvantové charakteristiky mají opačné znaménko, např. jiný elektrický náboj, baryonové číslo, leptonové číslo, magnetický moment, podivnost.Antičástice vznikají kdekoliv ve vesmíru, kde dochází ke srážkám částic s velmi vysokou energií.

Podle současných představ kvantové fyziky má každá částice svou antičástici. Výjimku tvoří ty z nich, jejichž všechny aditivní kvantové charakteristiky jsou rovny nule (elektrický náboj, baryonové číslo,leptonové číslo, podivnost). Takové jsou foton nebo pion, které jsou svými vlastními antičásticemi.

Antičástice protonu, označovaná jako antiproton, byla objevena vroce 1955 na urychlovači protonů s velmi vysokou energií (až šestmiliard eV) při interakci protonů s jádry mědi. Antiprotony jsou stabilní, ale mají krátkou životnost, neboť záhy anihilují s protony. Objevil je americký fyzik italského původu Emilio Gino Segré a jeho americký kolega Owen Chamberlain. Za tento objev oba získali v roce 1959Nobelovu cenu za fyziku.

Objev další základní antičástice, antineutronu, na sebe pak nedal dlouho čekat. Již za rok po antiprotonu objevil antineutron v roce 1956 americký fyzik Bruce Cork. Antineutron má stejnou hmotnost jako neutron, ani on nemá elektrický náboj, ale je složen z antikvarků a má opačný magnetický moment.

Odtud nebylo již daleko k představě antihmoty, složené zantiprotonů, antineutronů a antielektronů, tj. z pozitronů. Antihmota se skládá pouze z antičástic. Má stejnou hmotnost a spin jako běžná hmota,podléhá rovněž gravitaci, ale má opačný elektrický náboj a všechna vnitřní kvantová čísla mají opačné znaménko než částice. V nepatrnémmnožství je možno antihmotu vyrobit uměle. V urychlovači CERN v Ženevě se v roce 1995 podařilo vyrobit devět atomů antivodíku a podobný experiment se krátce nato zdařil také ve Fermiho laboratoři v Chicagu, kde vyrobili asi sto atomů antivodíku. V dubnu 2011 se podařiloŽenevě udržet při jednom stupni kelvina tři sta devět atomů antivodíku po dobu sedmnácti minut. V jádrech antivodíku jsou záporné antiprotony, kolem nichž obíhají kladně nabité pozitrony.

Co nastane, když se střetne běžná hmota s antihmotou, běžná částice s antičásticí? Dojde k takzvané anihilaci, při níž původní částice zcela

MIROSLAV VEVERKA: EVOLUCE SVÝM VLASTNÍM TVŮRCEM34

zanikají. Uvolňuje se nepředstavitelné množství energie, které více než

desetinásobně převyšuje množství energie produkované při výbuchu

vodíkové bomby. Téměř sto procent hmotnosti se mění v energii podle

známého Einsteinova vzorečku. Jaké to pokušení pro konstruktérystále ničivějších zbraní.

Království chemie

V kvantové mechanice má výjimečné postavení atomové jádro. Jak již

bylo řečeno, skládá se z protonů a neutronů. Představuje prakticky

celou hmotnost atomu a je drženo pospolitě pouze jadernýmipřitažlivými silami, které jsou velmi mohutné a krátkodosahové. Jádra atomů

jsou u většiny prvků velmi stálá. Málo stabilní jsou pouze jádraněkterých prvků s největším počtem protonů, především prvků člověkem

uměle vytvořených. Každé atomové jádro lze charakterizovat počtem

protonů a neutronů (souhrnně nazývaných nukleony), z nichž seskládá. (V případě našeho přirovnání počtem pomerančů a tenisových

míčků na misce atomového jádra.) Na misce běžného uhlíku bychom

například nalezli šest pomerančů a šest míčků.

Existují však ještě další, poněkud vzácnější jádra atomů uhlíku, kde je větší počet neutronů. Ty jsou označovány jako izotopy. Odlišnýpočet neutronů v jádru chemického prvku nemění chemické vlastnosti atomu, protože nemá



       
Knihkupectví Knihy.ABZ.cz - online prodej | ABZ Knihy, a.s.
ABZ knihy, a.s.
 
 
 

Knihy.ABZ.cz - knihkupectví online -  © 2004-2018 - ABZ ABZ knihy, a.s. TOPlist