VĚDECKÁ REVOLUCE 41
40 Viz též: Mikuláš Koperník 34–39 ■ Jeremiah Horrocks 52 ■ Isaac Newton 62–69
OBĚŽNOU DRAHOU KAŽDÉ Z PLANET JE ELIPSA JOHANNES KEPLER (1571–1630)
V KONTEXTU OBOR Astronomie PŘEDTÍM 150 př. kr. Ptolemaios Alexandrijský v díle Almagest zakládá svůj model vesmíru na předpokladu, že Země je uprostřed vesmíru a Slunce, Měsíc, planety a hvězdy obíhají kolem ní po kruhových dra hách na pevných nebeských sférách. 16. stol. Myšlenka heliocentrické kosmologie začíná získávat přívržence pod vlivem názorů Mikuláše Koperníka. POTOM 1639 Jeremiah Horrocks využívá Keplerovy myšlenky k předpovědi a pozorování přechodu Venuše přes sluneční disk. 1687 Newtonovy zákony pohybu a gravitace odhalují fyzikální principy, jež stojí v pozadí Keplerových zákonů.
A
čkoliv Koperníkova práce o drahách nebeských těles z roku 1534 snesla přesvědčivé argumenty ve pro spěch heliocentrického modelu vesmíru, měla jeho soustava také významné problémy. Koperník se totiž ještě neodpoutal od pradávné představy nebeských těles uchyce ných na křišťálových sférách, takže
Zrození nové hvězdy ukazuje, že nebesa za planetami nejsou neměnná.
Nejsou‑li planety takto unášeny sférami, je eliptická dráha nejlepším vysvětlením jejich pozo rovaného pohybu.
předpokládal, že planety obíhají Slunce po dokonale kruhových drahách. Proto byl nucen přidat do svého modelu různé složitosti, aby model odpovídal pozorovaným nepravidelnostem.
Supernova a kometa
Během druhé poloviny 16. století dánský šlechtic Tycho Brahe
Pozorování komet ukazuje, že se pohybují mezi planetami a kříží jejich dráhy.
To znamená, že nebeská tělesa nejsou upevněna na nebeských sférách.
Oběžnou drahou každé z planet je elipsa.
skutečnil pozorování, která se u ukázala jako zásadní pro řešení zmíněných problémů. Jasná super nova, která se v roce 1572 objevila v souhvězdí Kasiopeje, podkopala kopernikánskou ideu, že vesmír je neměnný. O pět let později Brahe sledoval pohyb komety. Tato tělesa byla tehdy považována za místní jev, k němuž dochází v zemské atmosféře, avšak měření ukázalo, že kometa se musí nacházet velmi daleko za Měsícem a ve skutečnosti se pohybuje mezi planetami. To znamenalo okamžité vyvrácení představy „nebeských sfér“. Brahe nicméně ve svém geocentrickém modelu zůstal věrný myšlence kruhových drah. V roce 1597 byl Brahe pozván do Prahy, kde strávil svá poslední léta jako císařský matematik na dvoře Rudolfa II. Tam se jeho asistentem stal německý astronom Johannes Kepler, který po mistrově smrti pokračoval v jeho díle.
Loučení s kruhy
Kepler s využitím výsledků Braheho přesných pozorování vypočítal dráhu Marsu a usoudil, že tato dráha musí být vejčitá, nikoliv přesně kruhová. Formuloval helio Keplerovy zákony říkají, že planeta obíhá Slunce po eliptické dráze se Sluncem v jednom z ohnisek elipsy. Za daný čas t opíše spojnice planety se Sluncem uvnitř elipsy vždy stejnou plochu A.
Ohnisko
centrický model s vejčitými drahami, jenž ale ani tak přesně neodpovídal pozorované skuteč nosti. V roce 1605 si uvědomil, že Mars musí kolem Slunce kroužit po elipse – „zmáčknutém kruhu“ se Sluncem v jednom ze dvou ohnisek. Ve spise Nová astronomie z roku 1609 Kepler načrtl dva zákony planetárního pohybu. První zákon říká, že dráha každé planety má tvar elipsy. Podle druhého zákona pomyslná čára spojující planetu a Slunce opíše během téhož časo vého úseku vždy stejnou plochu. To znamená, že rychlost planety je tím větší, čím blíže ke Slunci se nachází. Třetí zákon, formulo vaný až v roce 1619, popisuje vztah oběžné doby planety a její vzdále nosti od Slunce: druhá mocnina oběžné doby planety (jejího roku) je úměrná třetí mocnině vzdále nosti od Slunce. To např. znamená, že na planetě dvakrát vzdálenější od Slunce než jiná planeta bude rok trvat skoro třikrát tak dlouho. Povaha síly udržující planety na oběžných drahách byla nejasná (Kepler se domníval, že jde o mag netismus) – a bylo tomu tak až do roku 1687, kdy Newton zavedl pojem gravitace. ■ t
Ohnisko A
t
A
A Slunce
Planeta
t
Johannes Kepler Narodil se roku 1571 v městě Weil der Stadt blízko Stutt gartu v jižním Německu. Jako šestiletý chlapec viděl v roce 1577 velkou kometu a od té chvíle byl fascinován nebesy. Za studií na univerzitě v Tü bingen si vybudoval pověst skvělého matematika a astro loga. Dopisoval si s vůdčími astronomy své doby včetně Tychona Braheho a nakonec se v roce 1600 za ním přestě hoval do nově vybudované observatoře v Benátkách nad Jizerou jako jeho asistent a žák. Po Brahově smrti v roce 1601 získal Kepler jeho místo císařského matema tika a astrologa s pověřením dokončit jeho práci na tak zvaných Rudolfinských tabulkách, které sloužily pro předpovídání pohybů planet. Dílo dokončil v rakouském Linci, kde pracoval od roku 1612 až do své smrti roku 1630. Hlavní díla 1596 Tajemství vesmíru 1609 Nová astronomie (Astronomia nova) 1616 Harmonie světa 1627 Rudolfinské tabulky
VĚDECKÁ REVOLUCE 41
40 Viz též: Mikuláš Koperník 34–39 ■ Jeremiah Horrocks 52 ■ Isaac Newton 62–69
OBĚŽNOU DRAHOU KAŽDÉ Z PLANET JE ELIPSA JOHANNES KEPLER (1571–1630)
V KONTEXTU OBOR Astronomie PŘEDTÍM 150 př. kr. Ptolemaios Alexandrijský v díle Almagest zakládá svůj model vesmíru na předpokladu, že Země je uprostřed vesmíru a Slunce, Měsíc, planety a hvězdy obíhají kolem ní po kruhových dra hách na pevných nebeských sférách. 16. stol. Myšlenka heliocentrické kosmologie začíná získávat přívržence pod vlivem názorů Mikuláše Koperníka. POTOM 1639 Jeremiah Horrocks využívá Keplerovy myšlenky k předpovědi a pozorování přechodu Venuše přes sluneční disk. 1687 Newtonovy zákony pohybu a gravitace odhalují fyzikální principy, jež stojí v pozadí Keplerových zákonů.
A
čkoliv Koperníkova práce o drahách nebeských těles z roku 1534 snesla přesvědčivé argumenty ve pro spěch heliocentrického modelu vesmíru, měla jeho soustava také významné problémy. Koperník se totiž ještě neodpoutal od pradávné představy nebeských těles uchyce ných na křišťálových sférách, takže
Zrození nové hvězdy ukazuje, že nebesa za planetami nejsou neměnná.
Nejsou‑li planety takto unášeny sférami, je eliptická dráha nejlepším vysvětlením jejich pozo rovaného pohybu.
předpokládal, že planety obíhají Slunce po dokonale kruhových drahách. Proto byl nucen přidat do svého modelu různé složitosti, aby model odpovídal pozorovaným nepravidelnostem.
Supernova a kometa
Během druhé poloviny 16. století dánský šlechtic Tycho Brahe
Pozorování komet ukazuje, že se pohybují mezi planetami a kříží jejich dráhy.
To znamená, že nebeská tělesa nejsou upevněna na nebeských sférách.
Oběžnou drahou každé z planet je elipsa.
skutečnil pozorování, která se u ukázala jako zásadní pro řešení zmíněných problémů. Jasná super nova, která se v roce 1572 objevila v souhvězdí Kasiopeje, podkopala kopernikánskou ideu, že vesmír je neměnný. O pět let později Brahe sledoval pohyb komety. Tato tělesa byla tehdy považována za místní jev, k němuž dochází v zemské atmosféře, avšak měření ukázalo, že kometa se musí nacházet velmi daleko za Měsícem a ve skutečnosti se pohybuje mezi planetami. To znamenalo okamžité vyvrácení představy „nebeských sfér“. Brahe nicméně ve svém geocentrickém modelu zůstal věrný myšlence kruhových drah. V roce 1597 byl Brahe pozván do Prahy, kde strávil svá poslední léta jako císařský matematik na dvoře Rudolfa II. Tam se jeho asistentem stal německý astronom Johannes Kepler, který po mistrově smrti pokračoval v jeho díle.
Loučení s kruhy
Kepler s využitím výsledků Braheho přesných pozorování vypočítal dráhu Marsu a usoudil, že tato dráha musí být vejčitá, nikoliv přesně kruhová. Formuloval helio Keplerovy zákony říkají, že planeta obíhá Slunce po eliptické dráze se Sluncem v jednom z ohnisek elipsy. Za daný čas t opíše spojnice planety se Sluncem uvnitř elipsy vždy stejnou plochu A.
Ohnisko
centrický model s vejčitými drahami, jenž ale ani tak přesně neodpovídal pozorované skuteč nosti. V roce 1605 si uvědomil, že Mars musí kolem Slunce kroužit po elipse – „zmáčknutém kruhu“ se Sluncem v jednom ze dvou ohnisek. Ve spise Nová astronomie z roku 1609 Kepler načrtl dva zákony planetárního pohybu. První zákon říká, že dráha každé planety má tvar elipsy. Podle druhého zákona pomyslná čára spojující planetu a Slunce opíše během téhož časo vého úseku vždy stejnou plochu. To znamená, že rychlost planety je tím větší, čím blíže ke Slunci se nachází. Třetí zákon, formulo vaný až v roce 1619, popisuje vztah oběžné doby planety a její vzdále nosti od Slunce: druhá mocnina oběžné doby planety (jejího roku) je úměrná třetí mocnině vzdále nosti od Slunce. To např. znamená, že na planetě dvakrát vzdálenější od Slunce než jiná planeta bude rok trvat skoro třikrát tak dlouho. Povaha síly udržující planety na oběžných drahách byla nejasná (Kepler se domníval, že jde o mag netismus) – a bylo tomu tak až do roku 1687, kdy Newton zavedl pojem gravitace. ■ t
Ohnisko A
t
A
A Slunce
Planeta
t
Johannes Kepler Narodil se roku 1571 v městě Weil der Stadt blízko Stutt gartu v jižním Německu. Jako šestiletý chlapec viděl v roce 1577 velkou kometu a od té chvíle byl fascinován nebesy. Za studií na univerzitě v Tü bingen si vybudoval pověst skvělého matematika a astro loga. Dopisoval si s vůdčími astronomy své doby včetně Tychona Braheho a nakonec se v roce 1600 za ním přestě hoval do nově vybudované observatoře v Benátkách nad Jizerou jako jeho asistent a žák. Po Brahově smrti v roce 1601 získal Kepler jeho místo císařského matema tika a astrologa s pověřením dokončit jeho práci na tak zvaných Rudolfinských tabulkách, které sloužily pro předpovídání pohybů planet. Dílo dokončil v rakouském Linci, kde pracoval od roku 1612 až do své smrti roku 1630. Hlavní díla 1596 Tajemství vesmíru 1609 Nová astronomie (Astronomia nova) 1616 Harmonie světa 1627 Rudolfinské tabulky
TENTO PRINCIP
NAZÝVÁM PŘÍRODNÍM
VÝBĚREM
CHARLES DARWIN (1809–1882)
TENTO PRINCIP
NAZÝVÁM PŘÍRODNÍM
VÝBĚREM
CHARLES DARWIN (1809–1882)
144 CHARLES DARWIN V KONTEXTU OBOR Biologie
STOLETÍ POKROKŮ 145 Většina organismů rodí více potomků, než kolik může přežít, kvůli ztrátám způsobeným např. nedostatkem potravy nebo životního prostoru.
PŘEDTÍM 1794 Erasmus Darwin (Charlesův děd) líčí v knize Zoonomia svoji představu evoluce.
Potomci se v mnoha ohledech liší jeden od druhého.
1809 Jean Baptiste Lamarck navrhuje formu evoluce prostřednictvím dědičnosti získaných znaků. POTOM 1937 Theodosius Dobzhansky zveřejňuje své experimentální důkazy genetického základu evoluce. 1942 Ernst Mayr definuje druh jako souhrn jedinců, kteří se mohou rozmnožovat jen mezi sebou. 1972 Niles Eldridge a Stephen Jay Gould tvrdí, že evoluce probíhá v krátkých skocích střídaných obdobími relativní stability.
B
ritský přírodovědec Char les Darwin rozhodně nebyl první, kdo tvrdil, že rostliny, živočichové a ostatní organismy nejsou stálé a ne měnné. Jako jiní před ním se Darwin domníval, že živé orga nismy se během času proměňují a vyvíjejí. Jeho velký příspěvek spočívá v tom, že ukázal, že evo luce se uskutečňuje procesem, který nazval „přírodní vývoj“. Tuto svoji ústřední myšlenku vysvětlil v knize nazvané O vzniku druhů přírodním výběrem neboli uchováním prospěš-
Viz též: James Hutton 96–101 ■ Jean‑Baptiste Lamarck 118 ■ Gregor Mendel 166–171 ■ Thomas Henry Huxley 172–173 ■ Thomas Hunt Morgan 224–225 ■ Barbara McClintocková 271 ■ James Watson a Francis Crick 276–283 ■ Michael Syvanen 318–319
Stvoření není událost, která se odehrála v roce 4004 př. Kr.; je to proces, který začal před nějakými 10 miliardami lety a stále pokračuje. Theodosius Dobzhansky
Tyto odchylky mají za následek, že někteří potomci jsou zvýhodněni v boji o přežití.
Poté co tito jedinci předají prospěšné znaky svým vlastním potomkům, ti rovněž přežívají.
Tento princip nazývám přírodním výběrem.
ných plemen v boji o život, vydané v Londýně v roce 1859. Darwin knihu popsal jako „jeden dlouhý argument“.
Jako přiznání k vraždě
Darwinova kniha se střetla s odporem akademiků i veřej nosti. Nezmiňuje se vůbec o náboženské doktríně, která hlásala, že druhy jsou stálé a neměnné a byly stvořeny Bohem. Myšlenky v ní obsažené ale postupně měnily nahlížení vědců na přírodní svět. Její ústřední názor tvoří základ
veškeré moderní biologie, protože poskytuje jednoduché, ale nesmírně účinné vysvětlení utváření života v minulosti i současnosti. Darwin se během desetiletí, kdy na knize pracoval, vážně obával možného rouhačství ve svém díle. Patnáct let před jejím vydáním napsal svému důvěrnému příteli botanikovi Josephu Hookerovi, že jeho teorie nepočítá s Bohem ani s neměn nými druhy: „Objevují se alespoň záblesky světla a jsem téměř přesvědčen (zcela v protikladu
k názoru, se kterým jsem začínal), že druhy nejsou (je to jako přiznat se k vraždě) neměnné.“ Darwinův přístup k evoluci, jenž byl výsled kem jeho rozsáhlé práce na poli přírodovědy, byl obezřetný, opa trný a uvážený. Postupoval krok za krokem a shromažďoval velké množství důkazů na podporu všech svých tvrzení. Během téměř tří desítek let propojoval své rozsáhlé vědomosti o zkame nělinách, geologii, rostlinách, živočiších a šlechtění s poznatky z demografie, ekonomie a mnoha jiných oblastí. Výsledná teorie evoluce přírodním výběrem je považována za jeden z největších vědeckých úspěchů všech dob.
Role Boží
Na počátku 19. století byly zkameněliny oblíbeným tématem viktoriánské společnosti. Někteří je považovali za přirozeně tvaro vané kameny, které nemají nic společného s žijícími organismy. Jiní je měli za výtvory Stvořitele, který je vložil do kamenů, aby vyzkoušel věřící. A ještě jiní se
domnívali, že jde o pozůstatky organismů, které ještě někde na světě žijí, protože Bůh stvořil všechny živé věci dokonalé. V roce 1796 francouzský příro dovědec Georges Cuvier zjistil, že některé zkameněliny, například kosti slonů nebo obřích leno chodů, jsou zbytky již vyhynulých živočichů. Jeho náboženská víra jej vedla k přesvědčení, že Země byla postižena katastrofami, jakou byla i potopa světa popsaná v Bibli. Každá z těchto událostí vedla ke zničení všeho tvorstva a Bůh poté oživil Zemi novými druhy. Mezi jednotlivými kata strofami zůstávaly druhy stálé a neměnné. Tato teorie dostala název „katastrofismus“ a stala se všeobecně rozšířenou po vydání Cuvierovy Předběžné rozpravy v roce 1813. Avšak už v době psaní tohoto díla byly v oběhu různé myšlenky založené na evoluci. Již Erasmus Darwin, volnomyšlenkář a Char lesův dědeček, přišel s ranou výstřední teorií. Větší vliv měly úvahy Jeana‑Baptista Lamarcka,
profesora zoologie ve francouz ském Národním přírodově deckém muzeu. Jeho Zoologická filosofie z roku 1809 obsahovala patrně první ucelenou teorii vývoje druhů. Lamarck se domníval, že se živá stvoření vyvinula z jednodušších předků přes stále dokonalejší typy půso bením vnitřní „zdokonalující síly“. Změny prostředí se odrážejí ve stavbě jejich těl, z čehož vyplynula představa mecha nismu lamarckovské evoluce: „Častější a usilovnější používání orgánu postupně působí jeho mohutnění, zvětšování a zesilo vání … zatímco trvalé zanedbá vání a neužívání jej poznenáhlu oslabuje … dokud úplně nezmizí.“ Takto nabyté rysy se přenášejí na potomky – tento princip vešel ve známost jako „dědičnost získaných vlastností“. Ačkoliv si tato teorie mnoho příznivců nezískala, Darwin později Lamarcka ocenil za to, že otevřel možnost, že změny organismů nejsou výsledkem toho, co Darwin přezíravě nazýval „zázračný zásah“.
Dobrodružství Beagle
Darwin měl spoustu času přemýšlet o neměnnosti druhů během cesty kolem světa na palubě výzkumné lodi Jejího veličenstva Beagle v letech 1831 až 1836, jíž velel kapitán Robert FitzRoy. Jako přírodovědec expe dice byl Darwin pověřen sbírá ním vzorků zkamenělin, rostlin ❯❯ Studiem zkamenělin Georges Cuvier zjistil, že některé druhy již vymřely. Věřil ale, že jde o důkaz série katastrof, ne postupných změn.
144 CHARLES DARWIN V KONTEXTU OBOR Biologie
STOLETÍ POKROKŮ 145 Většina organismů rodí více potomků, než kolik může přežít, kvůli ztrátám způsobeným např. nedostatkem potravy nebo životního prostoru.
PŘEDTÍM 1794 Erasmus Darwin (Charlesův děd) líčí v knize Zoonomia svoji představu evoluce.
Potomci se v mnoha ohledech liší jeden od druhého.
1809 Jean Baptiste Lamarck navrhuje formu evoluce prostřednictvím dědičnosti získaných znaků. POTOM 1937 Theodosius Dobzhansky zveřejňuje své experimentální důkazy genetického základu evoluce. 1942 Ernst Mayr definuje druh jako souhrn jedinců, kteří se mohou rozmnožovat jen mezi sebou. 1972 Niles Eldridge a Stephen Jay Gould tvrdí, že evoluce probíhá v krátkých skocích střídaných obdobími relativní stability.
B
ritský přírodovědec Char les Darwin rozhodně nebyl první, kdo tvrdil, že rostliny, živočichové a ostatní organismy nejsou stálé a ne měnné. Jako jiní před ním se Darwin domníval, že živé orga nismy se během času proměňují a vyvíjejí. Jeho velký příspěvek spočívá v tom, že ukázal, že evo luce se uskutečňuje procesem, který nazval „přírodní vývoj“. Tuto svoji ústřední myšlenku vysvětlil v knize nazvané O vzniku druhů přírodním výběrem neboli uchováním prospěš-
Viz též: James Hutton 96–101 ■ Jean‑Baptiste Lamarck 118 ■ Gregor Mendel 166–171 ■ Thomas Henry Huxley 172–173 ■ Thomas Hunt Morgan 224–225 ■ Barbara McClintocková 271 ■ James Watson a Francis Crick 276–283 ■ Michael Syvanen 318–319
Stvoření není událost, která se odehrála v roce 4004 př. Kr.; je to proces, který začal před nějakými 10 miliardami lety a stále pokračuje. Theodosius Dobzhansky
Tyto odchylky mají za následek, že někteří potomci jsou zvýhodněni v boji o přežití.
Poté co tito jedinci předají prospěšné znaky svým vlastním potomkům, ti rovněž přežívají.
Tento princip nazývám přírodním výběrem.
ných plemen v boji o život, vydané v Londýně v roce 1859. Darwin knihu popsal jako „jeden dlouhý argument“.
Jako přiznání k vraždě
Darwinova kniha se střetla s odporem akademiků i veřej nosti. Nezmiňuje se vůbec o náboženské doktríně, která hlásala, že druhy jsou stálé a neměnné a byly stvořeny Bohem. Myšlenky v ní obsažené ale postupně měnily nahlížení vědců na přírodní svět. Její ústřední názor tvoří základ
veškeré moderní biologie, protože poskytuje jednoduché, ale nesmírně účinné vysvětlení utváření života v minulosti i současnosti. Darwin se během desetiletí, kdy na knize pracoval, vážně obával možného rouhačství ve svém díle. Patnáct let před jejím vydáním napsal svému důvěrnému příteli botanikovi Josephu Hookerovi, že jeho teorie nepočítá s Bohem ani s neměn nými druhy: „Objevují se alespoň záblesky světla a jsem téměř přesvědčen (zcela v protikladu
k názoru, se kterým jsem začínal), že druhy nejsou (je to jako přiznat se k vraždě) neměnné.“ Darwinův přístup k evoluci, jenž byl výsled kem jeho rozsáhlé práce na poli přírodovědy, byl obezřetný, opa trný a uvážený. Postupoval krok za krokem a shromažďoval velké množství důkazů na podporu všech svých tvrzení. Během téměř tří desítek let propojoval své rozsáhlé vědomosti o zkame nělinách, geologii, rostlinách, živočiších a šlechtění s poznatky z demografie, ekonomie a mnoha jiných oblastí. Výsledná teorie evoluce přírodním výběrem je považována za jeden z největších vědeckých úspěchů všech dob.
Role Boží
Na počátku 19. století byly zkameněliny oblíbeným tématem viktoriánské společnosti. Někteří je považovali za přirozeně tvaro vané kameny, které nemají nic společného s žijícími organismy. Jiní je měli za výtvory Stvořitele, který je vložil do kamenů, aby vyzkoušel věřící. A ještě jiní se
domnívali, že jde o pozůstatky organismů, které ještě někde na světě žijí, protože Bůh stvořil všechny živé věci dokonalé. V roce 1796 francouzský příro dovědec Georges Cuvier zjistil, že některé zkameněliny, například kosti slonů nebo obřích leno chodů, jsou zbytky již vyhynulých živočichů. Jeho náboženská víra jej vedla k přesvědčení, že Země byla postižena katastrofami, jakou byla i potopa světa popsaná v Bibli. Každá z těchto událostí vedla ke zničení všeho tvorstva a Bůh poté oživil Zemi novými druhy. Mezi jednotlivými kata strofami zůstávaly druhy stálé a neměnné. Tato teorie dostala název „katastrofismus“ a stala se všeobecně rozšířenou po vydání Cuvierovy Předběžné rozpravy v roce 1813. Avšak už v době psaní tohoto díla byly v oběhu různé myšlenky založené na evoluci. Již Erasmus Darwin, volnomyšlenkář a Char lesův dědeček, přišel s ranou výstřední teorií. Větší vliv měly úvahy Jeana‑Baptista Lamarcka,
profesora zoologie ve francouz ském Národním přírodově deckém muzeu. Jeho Zoologická filosofie z roku 1809 obsahovala patrně první ucelenou teorii vývoje druhů. Lamarck se domníval, že se živá stvoření vyvinula z jednodušších předků přes stále dokonalejší typy půso bením vnitřní „zdokonalující síly“. Změny prostředí se odrážejí ve stavbě jejich těl, z čehož vyplynula představa mecha nismu lamarckovské evoluce: „Častější a usilovnější používání orgánu postupně působí jeho mohutnění, zvětšování a zesilo vání … zatímco trvalé zanedbá vání a neužívání jej poznenáhlu oslabuje … dokud úplně nezmizí.“ Takto nabyté rysy se přenášejí na potomky – tento princip vešel ve známost jako „dědičnost získaných vlastností“. Ačkoliv si tato teorie mnoho příznivců nezískala, Darwin později Lamarcka ocenil za to, že otevřel možnost, že změny organismů nejsou výsledkem toho, co Darwin přezíravě nazýval „zázračný zásah“.
Dobrodružství Beagle
Darwin měl spoustu času přemýšlet o neměnnosti druhů během cesty kolem světa na palubě výzkumné lodi Jejího veličenstva Beagle v letech 1831 až 1836, jíž velel kapitán Robert FitzRoy. Jako přírodovědec expe dice byl Darwin pověřen sbírá ním vzorků zkamenělin, rostlin ❯❯ Studiem zkamenělin Georges Cuvier zjistil, že některé druhy již vymřely. Věřil ale, že jde o důkaz série katastrof, ne postupných změn.
146 CHARLES DARWIN a živočichů a jejich zasíláním do Británie z přístavů, v nichž loď zakotví. Tato epická cesta mladému Darwinovi (ještě mu nebylo třicet) ukázala neuvěři telnou rozmanitost života. Kdekoliv Beagle zakotvila, Darwin dychtivě zkoumal všechny aspekty přírody. V roce 1835 popsal skupinu malých nenápad ných ptáků z Galapág, souostroví ležícího asi 900 km západně od Ekvádoru; domníval se, že jde o devět druhů a šest z nich jsou pěnkavy. Po návratu do Anglie Darwin pořádal záplavu svých údajů a dohlížel na vznik mnohosvaz kové zprávy řady autorů Zoologické výsledky výpravy HMS Beagle. Ve svazku o ptácích renomovaný ornitolog John Gould odhalil své zjištění, že Darwinových ptáků z Galapág je ve skutečnosti 13 druhů a všechny patří k pěnkavám. Byli mezi nimi ptáci s různě utvářenými zobáky, přizpůso benými různé potravě. Ve vlastní úspěšné knize Cesta Beagle Darwin napsal: „Vidíme‑li toto stupňování a rozmanitost tvaru v malé,
STOLETÍ POKROKŮ 147 blízce příbuzné skupině ptáků, lze si skutečně představit, že následkem původního nedostatku ptáků v tomto souostroví se tu jediný druh přizpůsobil k různým cílům.“ Toto je jedno z prvních otevřených vyjádření závěrů, k nimž Darwina jeho úvahy o evoluci přivedly.
Srovnávání druhů
Darwinovy pěnkavy, jak se oněm galapážským ptákům začalo říkat, ale nebyly jediným impul zem jeho práce o evoluci. Ve skutečnosti se jeho názory utvářely po celou plavbu na Beagle a zvláště na Galapá gách. Fascinovaly jej obří želvy, které tam pozoroval, a způsob, jakým se ostrov od ostrova liší tvar jejich krunýřů. Zaujaly jej také druhy drozdů, jež se rovněž lišily mezi ostrovy, ovšem měly také některé společné rysy nejen mezi sebou, ale také s druhy žijí cími na jihoamerické pevnině. Darwin nalezl vysvětlení, že se tito dnes odlišní drozdi mohli vyvinout ze společného předka, který žil na pevnině a nějak překonal oceán; poté se každá skupina ptáků přizpůsobila
U pěnkav na Galapágách se vyvinuly různě utvářené zobáky, uzpůsobené specifické potravě.
Přírodní výběr je … princip, podle nějž se drobné odchylky (znaků), jsou‑li užitečné, zachovávají. Charles Darwin
prostředí na každém z ostrovů a na nich dostupné potravě. Pozorování obřích želv, ostrovních lišek na Falklandách a dalších druhů mu tyto rané závěry jen potvrdily. Avšak Darwin si dobře uvědomoval, kam by takové rouhání mohlo vést: „Tato fakta by mohla podkopat neměnnost druhů.“
Další dílky skládačky
Na cestě do Jižní Ameriky v roce 1831 Darwin četl první svazek Lyellových Základů geologie. Lyell shromáždil argumenty proti Cuvierově katastrofické historii Země a jeho názoru na vznik zkamenělin. Namísto toho přijal tezi o plynulém geologickém vývoji ve smyslu Huttonova „uniformitarianismu“, podle níž se Země pomalu, ale neustále mění a přetváří během nesmírně dlouhých období působením procesů, jako jsou pobřežní eroze nebo sopečná činnost; tyto procesy byly v minulosti právě takové, jaké jsou dnes. V tomto Tyto obří želvy se vyskytují jen na Galapágách, kde se na každém z ostrovů vyvinul jedinečný poddruh těchto plazů. Darwin právě tam sbíral důkazy pro svoji evoluční teorii.
Pěnkava velkozobá má velký silný zobák pro drcení velkých, dřevitých semen.
Pěnkava malinká má krátký ostrý zobák pro chytání hmyzu.
Pěnkava prostřední má menší zobák pro drcení menších, měkčích semen. Geospiza magnirostris
Camarhynchus parvulus
vývoji není třeba ničivých zásahů Božích. Lyellovy myšlenky měly vliv na Darwinovu interpretaci utvá ření krajiny a hornin i zkamenělin, které nacházel a jež nyní viděl „Lyellovýma očima“. Nicméně během pobytu v Jižní Americe přišel Darwinovi druhý svazek Základů geologie, v němž Lyell odmítl postupnou evoluci rostlin a živočichů včetně Lamarckových názorů. Namísto toho nastínil koncept „center Stvoření“, jimiž vysvětloval rozšíření a rozmani tost druhů. Ačkoliv Darwin Lyella obdivoval jako geologa, byl nucen na tuto zpozdilou představu pohlížet s rezervou, jak se jeho důkazy pro evoluci hromadily. Další dílek skládačky přibyl v roce 1838, kdy si Darwin přečetl Esej o principu populace od anglického demografa Thomase
Geospiza fortis
Certhidea olivacea
Malthuse, publikovaný před více než 40 lety. Malthus psal o tom, že lidská populace narůstá expo nenciálním způsobem, takže má potenciál se zdvojnásobit během jedné generace v trvání 25 let, poté zdvojnásobit během další generace a tak dále. Potravinové zdroje nicméně nerostou zdaleka tak rychle, takže výsledkem je zápas o existenci. Malthusovy názory byly jedním z hlavních inspiračních zdrojů Darwinovy teorie evoluce.
Tiché roky
Ještě než Beagle doplula zpět do Anglie, učinily z Darwina vzorky přírodnin, které z cesty posílal, slavnou osobu. Po návratu jeho vědecká a veřejná pověst ještě vzrostla, nicméně jeho zdraví se brzy zhoršilo a on se postupně stáhl do soukromí.
Pěnkavka lesňáčkovitá má tenký zobák pro vyhledávání a nabodávání drobného hmyzu.
V roce 1842 se Darwin pře stěhoval do tiché a klidné obce Down House v Kentu, kde pokra čoval ve shromažďování důkazů pro svoji teorii evoluce. Vědci z celého světa mu posílali vzorky a údaje. Studoval domestikaci zvířat i rostlin a úlohu šlechtění čili umě lého výběru, zvláště holubů. V roce 1855 začal šlechtit odrůdy holuba skalního (Columbia livia), a právě ty hrají hlavní roli v prvních dvou kapitolách knihy O vzniku druhů. Při práci s holuby Darwin začal chápat rozsah a význam odchylek mezi jednotlivci. Zavrhl rozšířený názor, že za tyto rozdíly jsou zodpovědné faktory prostředí, a ujistil se, že příčina spočívá v rozmnožování, v němž se odchylky nějak dědí od rodičů. Tento poznatek, spolu s Malthu sovými myšlenkami, vztáhl na přírodní svět. ❯❯
146 CHARLES DARWIN a živočichů a jejich zasíláním do Británie z přístavů, v nichž loď zakotví. Tato epická cesta mladému Darwinovi (ještě mu nebylo třicet) ukázala neuvěři telnou rozmanitost života. Kdekoliv Beagle zakotvila, Darwin dychtivě zkoumal všechny aspekty přírody. V roce 1835 popsal skupinu malých nenápad ných ptáků z Galapág, souostroví ležícího asi 900 km západně od Ekvádoru; domníval se, že jde o devět druhů a šest z nich jsou pěnkavy. Po návratu do Anglie Darwin pořádal záplavu svých údajů a dohlížel na vznik mnohosvaz kové zprávy řady autorů Zoologické výsledky výpravy HMS Beagle. Ve svazku o ptácích renomovaný ornitolog John Gould odhalil své zjištění, že Darwinových ptáků z Galapág je ve skutečnosti 13 druhů a všechny patří k pěnkavám. Byli mezi nimi ptáci s různě utvářenými zobáky, přizpůso benými různé potravě. Ve vlastní úspěšné knize Cesta Beagle Darwin napsal: „Vidíme‑li toto stupňování a rozmanitost tvaru v malé,
STOLETÍ POKROKŮ 147 blízce příbuzné skupině ptáků, lze si skutečně představit, že následkem původního nedostatku ptáků v tomto souostroví se tu jediný druh přizpůsobil k různým cílům.“ Toto je jedno z prvních otevřených vyjádření závěrů, k nimž Darwina jeho úvahy o evoluci přivedly.
Srovnávání druhů
Darwinovy pěnkavy, jak se oněm galapážským ptákům začalo říkat, ale nebyly jediným impul zem jeho práce o evoluci. Ve skutečnosti se jeho názory utvářely po celou plavbu na Beagle a zvláště na Galapá gách. Fascinovaly jej obří želvy, které tam pozoroval, a způsob, jakým se ostrov od ostrova liší tvar jejich krunýřů. Zaujaly jej také druhy drozdů, jež se rovněž lišily mezi ostrovy, ovšem měly také některé společné rysy nejen mezi sebou, ale také s druhy žijí cími na jihoamerické pevnině. Darwin nalezl vysvětlení, že se tito dnes odlišní drozdi mohli vyvinout ze společného předka, který žil na pevnině a nějak překonal oceán; poté se každá skupina ptáků přizpůsobila
U pěnkav na Galapágách se vyvinuly různě utvářené zobáky, uzpůsobené specifické potravě.
Přírodní výběr je … princip, podle nějž se drobné odchylky (znaků), jsou‑li užitečné, zachovávají. Charles Darwin
prostředí na každém z ostrovů a na nich dostupné potravě. Pozorování obřích želv, ostrovních lišek na Falklandách a dalších druhů mu tyto rané závěry jen potvrdily. Avšak Darwin si dobře uvědomoval, kam by takové rouhání mohlo vést: „Tato fakta by mohla podkopat neměnnost druhů.“
Další dílky skládačky
Na cestě do Jižní Ameriky v roce 1831 Darwin četl první svazek Lyellových Základů geologie. Lyell shromáždil argumenty proti Cuvierově katastrofické historii Země a jeho názoru na vznik zkamenělin. Namísto toho přijal tezi o plynulém geologickém vývoji ve smyslu Huttonova „uniformitarianismu“, podle níž se Země pomalu, ale neustále mění a přetváří během nesmírně dlouhých období působením procesů, jako jsou pobřežní eroze nebo sopečná činnost; tyto procesy byly v minulosti právě takové, jaké jsou dnes. V tomto Tyto obří želvy se vyskytují jen na Galapágách, kde se na každém z ostrovů vyvinul jedinečný poddruh těchto plazů. Darwin právě tam sbíral důkazy pro svoji evoluční teorii.
Pěnkava velkozobá má velký silný zobák pro drcení velkých, dřevitých semen.
Pěnkava malinká má krátký ostrý zobák pro chytání hmyzu.
Pěnkava prostřední má menší zobák pro drcení menších, měkčích semen. Geospiza magnirostris
Camarhynchus parvulus
vývoji není třeba ničivých zásahů Božích. Lyellovy myšlenky měly vliv na Darwinovu interpretaci utvá ření krajiny a hornin i zkamenělin, které nacházel a jež nyní viděl „Lyellovýma očima“. Nicméně během pobytu v Jižní Americe přišel Darwinovi druhý svazek Základů geologie, v němž Lyell odmítl postupnou evoluci rostlin a živočichů včetně Lamarckových názorů. Namísto toho nastínil koncept „center Stvoření“, jimiž vysvětloval rozšíření a rozmani tost druhů. Ačkoliv Darwin Lyella obdivoval jako geologa, byl nucen na tuto zpozdilou představu pohlížet s rezervou, jak se jeho důkazy pro evoluci hromadily. Další dílek skládačky přibyl v roce 1838, kdy si Darwin přečetl Esej o principu populace od anglického demografa Thomase
Geospiza fortis
Certhidea olivacea
Malthuse, publikovaný před více než 40 lety. Malthus psal o tom, že lidská populace narůstá expo nenciálním způsobem, takže má potenciál se zdvojnásobit během jedné generace v trvání 25 let, poté zdvojnásobit během další generace a tak dále. Potravinové zdroje nicméně nerostou zdaleka tak rychle, takže výsledkem je zápas o existenci. Malthusovy názory byly jedním z hlavních inspiračních zdrojů Darwinovy teorie evoluce.
Tiché roky
Ještě než Beagle doplula zpět do Anglie, učinily z Darwina vzorky přírodnin, které z cesty posílal, slavnou osobu. Po návratu jeho vědecká a veřejná pověst ještě vzrostla, nicméně jeho zdraví se brzy zhoršilo a on se postupně stáhl do soukromí.
Pěnkavka lesňáčkovitá má tenký zobák pro vyhledávání a nabodávání drobného hmyzu.
V roce 1842 se Darwin pře stěhoval do tiché a klidné obce Down House v Kentu, kde pokra čoval ve shromažďování důkazů pro svoji teorii evoluce. Vědci z celého světa mu posílali vzorky a údaje. Studoval domestikaci zvířat i rostlin a úlohu šlechtění čili umě lého výběru, zvláště holubů. V roce 1855 začal šlechtit odrůdy holuba skalního (Columbia livia), a právě ty hrají hlavní roli v prvních dvou kapitolách knihy O vzniku druhů. Při práci s holuby Darwin začal chápat rozsah a význam odchylek mezi jednotlivci. Zavrhl rozšířený názor, že za tyto rozdíly jsou zodpovědné faktory prostředí, a ujistil se, že příčina spočívá v rozmnožování, v němž se odchylky nějak dědí od rodičů. Tento poznatek, spolu s Malthu sovými myšlenkami, vztáhl na přírodní svět. ❯❯
148 CHARLES DARWIN
STOLETÍ POKROKŮ 149
Mnohem později si ve své autobiografii Darwin vzpomněl na svoji reakci, když v roce 1838 poprvé četl Malthuse: „Byl jsem připraven vyzdvihnout boj o exis tenci… najednou mne napadlo, že za těchto okolností by byly uchovány příznivé proměny a nepříznivé by byly zničeny. Výsledkem toho by byl vznik nových druhů… Konečně jsem měl teorii, s níž bylo možné pracovat.“ Když získal dostatek znalostí o roli odchylek, dokázal si chovatel holubů Darwin od roku 1856 představit, že výběr provádí nikoliv člověk, ale příroda. Z pojmu „umělý výběr“ odvodil „přírodní výběr“.
dvě desetiletí. V obavách o prven ství se Darwin obrátil o radu k Charlesi Lyellovi, který souhlasil s krátkým uvedením Darwinových a Wallaceových výsledků na zasedání Linného společnosti v Londýně dne 1. července 1858. Žádný z autorů nebyl osobně přítomen. Reakce publika byla zdvořilá a bez poprasku ohledně rouhání. Povzbuzený Darwin konečně dopsal svoji knihu. Vyšla 24. listopadu 1859 a vyprodala se hned první den.
Podnět ke zveřejnění
Darwinova teorie
Dne 18. června 1858 Darwin obdržel krátké pojednání od mladého britského přírodovědce Alfreda Russela Wallacea. Wallace popsal záblesk inspirace, v němž náhle pochopil, jak evoluce funguje, a tázal se Darwina na jeho názor. Ten s překvapením zjistil, že Wallaceův vhled se téměř přesně shoduje s jeho vlast ními názory, jež rozvíjí po více než
Charles Darwin
Alfred Russel Wallace, stejně jako Darwin, postavil svoji evoluční teorii na výsledcích rozsáhlého terénního výzkumu, nejprve v Amazonské pánvi a poté v Malajském souostroví.
Darwin konstatoval, že druhy nejsou neměnné: proměňují se a vyvíjejí a hlavním mechanis mem těchto změn je přírodní výběr. Proces záleží na dvou faktorech. Za prvé, rodí se více mláďat, než může přežít, a jsou nucena čelit změnám podnebí, nedostatku potravy, útokům dravců a nemocem; tyto faktory vedou k boji o přežití. Za druhé Narodil se v Strewsbury v Anglii v roce 1809 a byl předurčen k tomu, aby následoval otce v lékařském povolání, avšak jeho dětství vyplňovaly koníčky jako sbírání brouků a pro nezájem o medicínu se připravoval na kněžství. Náhodné setkání jej v roce 1831 coby přírodovědce přivedlo na palubu lodi Beagle, jež vyplouvala na cestu kolem světa. Po návratu z výpravy se Darwin stal vědeckou hvězdou a získal si slávu jako vnímavý pozorovatel, osvědčený experimentátor a talentovaný spisovatel. Psal o vzniku korálových útesů
Domnívám se, že jsem odhalil (jde ale jen o předpoklad!) jednoduchý způsob, jímž se druhy skvěle přizpůsobují rozmanitým cílům. Charles Darwin
jsou ve hře odchylky, někdy drobné, avšak vždy přítomné, mezi potomky v rámci druhů. Pro evoluci musí tyto odchylky splňo vat dvě podmínky: musí mít pozi tivní vliv na zápas o přežití a rozmnožování, tj. musí napo moci dosažení reprodukčního úspěchu, a musí být dědičné, tj. přenositelné na potomstvo, jemuž poskytnou stejnou reprodukční výhodu. Darwin popsal evoluci jako pomalý a postupný proces. Jak se populace organismů přizpůsobuje a o mořských bezobratlých, zvláště o mořských korýších vilejších, jež studoval téměř 10 let. Napsal také knihy o oplodňování orchidejí, masožravých rostlinách, pohybech rostlin a rozmanitosti domácích zvířat a rostlin. Ve zralém věku se věnoval otázce původu člověka. Hlavní díla 1839 Cesta lodi Beagle 1859 O vzniku druhů přírodním výběrem 1871 O původu člověka a pohlavním výběru
novému prostředí, stává se novým druhem, odlišným od předků. Tito předkové mohou zatím zůstat nezměnění, nebo se mohou vyvinout v odpověď na změny svého vlastního život ního prostředí, anebo mohou svůj boj o život prohrát a vyhynout.
Následky
Tváří v tvář důkladnému, logic kému a důkazy podloženému vysvětlení evoluce přírodním výběrem většina vědců brzy přijala Darwinův koncept „přežití nejzdatnějšího“. Darwin ve své knize dával pozor, aby se v souvislosti s evolucí nezmiňoval o člověku, s výjimkou jediné věty: „Světlo bude vrženo na původ člověka a jeho historii.“ Církevní kruhy nicméně protestovaly a jasný důsledek teorie, totiž že se člověk vyvinul ze zvířat, byl vysmíván z mnoha stran. Darwin, který se jako vždy vyhýbal záři reflektorů, zůstal zahloubán do svých studií v Down House. Jak spor sílil, mnoho vědců povstalo na jeho obranu. Zvláště hlasitým obhájcem byl biolog Thomas Henry Huxley, který se nezalekl ani původu člověka „z opice“
a sám sebe označoval za „Darwi nova buldoka“. Mechanismus dědičnosti – jak a proč se některé znaky předávají a jiné ne – nicméně zůstával záhadou. Shodou okolností ve stejné době, kdy Darwin vydal svoje dílo, mnich jménem Gregor Mendel, žijící v Brně, experimen toval s rostlinami hrachu. Jeho práce o dědičnosti znaků, vydaná v roce 1865, položila základy genetiky, avšak byla přehlížena
až do počátku 20. století, kdy byly nové objevy na poli genetiky včleněny do evoluční teorie a poskytly mechanismus dědič nosti. Darwinův princip přírod ního vývoje zůstal klíčový pro pochopení celého procesu. ■ Karikatura zesměšňující Darwina se objevila v roce 1871, kdy svoji evoluční teorii aplikoval na člověka – což bylo něco, čemu se ve svých předchozích knihách pečlivě vyhýbal.
148 CHARLES DARWIN
STOLETÍ POKROKŮ 149
Mnohem později si ve své autobiografii Darwin vzpomněl na svoji reakci, když v roce 1838 poprvé četl Malthuse: „Byl jsem připraven vyzdvihnout boj o exis tenci… najednou mne napadlo, že za těchto okolností by byly uchovány příznivé proměny a nepříznivé by byly zničeny. Výsledkem toho by byl vznik nových druhů… Konečně jsem měl teorii, s níž bylo možné pracovat.“ Když získal dostatek znalostí o roli odchylek, dokázal si chovatel holubů Darwin od roku 1856 představit, že výběr provádí nikoliv člověk, ale příroda. Z pojmu „umělý výběr“ odvodil „přírodní výběr“.
dvě desetiletí. V obavách o prven ství se Darwin obrátil o radu k Charlesi Lyellovi, který souhlasil s krátkým uvedením Darwinových a Wallaceových výsledků na zasedání Linného společnosti v Londýně dne 1. července 1858. Žádný z autorů nebyl osobně přítomen. Reakce publika byla zdvořilá a bez poprasku ohledně rouhání. Povzbuzený Darwin konečně dopsal svoji knihu. Vyšla 24. listopadu 1859 a vyprodala se hned první den.
Podnět ke zveřejnění
Darwinova teorie
Dne 18. června 1858 Darwin obdržel krátké pojednání od mladého britského přírodovědce Alfreda Russela Wallacea. Wallace popsal záblesk inspirace, v němž náhle pochopil, jak evoluce funguje, a tázal se Darwina na jeho názor. Ten s překvapením zjistil, že Wallaceův vhled se téměř přesně shoduje s jeho vlast ními názory, jež rozvíjí po více než
Charles Darwin
Alfred Russel Wallace, stejně jako Darwin, postavil svoji evoluční teorii na výsledcích rozsáhlého terénního výzkumu, nejprve v Amazonské pánvi a poté v Malajském souostroví.
Darwin konstatoval, že druhy nejsou neměnné: proměňují se a vyvíjejí a hlavním mechanis mem těchto změn je přírodní výběr. Proces záleží na dvou faktorech. Za prvé, rodí se více mláďat, než může přežít, a jsou nucena čelit změnám podnebí, nedostatku potravy, útokům dravců a nemocem; tyto faktory vedou k boji o přežití. Za druhé Narodil se v Strewsbury v Anglii v roce 1809 a byl předurčen k tomu, aby následoval otce v lékařském povolání, avšak jeho dětství vyplňovaly koníčky jako sbírání brouků a pro nezájem o medicínu se připravoval na kněžství. Náhodné setkání jej v roce 1831 coby přírodovědce přivedlo na palubu lodi Beagle, jež vyplouvala na cestu kolem světa. Po návratu z výpravy se Darwin stal vědeckou hvězdou a získal si slávu jako vnímavý pozorovatel, osvědčený experimentátor a talentovaný spisovatel. Psal o vzniku korálových útesů
Domnívám se, že jsem odhalil (jde ale jen o předpoklad!) jednoduchý způsob, jímž se druhy skvěle přizpůsobují rozmanitým cílům. Charles Darwin
jsou ve hře odchylky, někdy drobné, avšak vždy přítomné, mezi potomky v rámci druhů. Pro evoluci musí tyto odchylky splňo vat dvě podmínky: musí mít pozi tivní vliv na zápas o přežití a rozmnožování, tj. musí napo moci dosažení reprodukčního úspěchu, a musí být dědičné, tj. přenositelné na potomstvo, jemuž poskytnou stejnou reprodukční výhodu. Darwin popsal evoluci jako pomalý a postupný proces. Jak se populace organismů přizpůsobuje a o mořských bezobratlých, zvláště o mořských korýších vilejších, jež studoval téměř 10 let. Napsal také knihy o oplodňování orchidejí, masožravých rostlinách, pohybech rostlin a rozmanitosti domácích zvířat a rostlin. Ve zralém věku se věnoval otázce původu člověka. Hlavní díla 1839 Cesta lodi Beagle 1859 O vzniku druhů přírodním výběrem 1871 O původu člověka a pohlavním výběru
novému prostředí, stává se novým druhem, odlišným od předků. Tito předkové mohou zatím zůstat nezměnění, nebo se mohou vyvinout v odpověď na změny svého vlastního život ního prostředí, anebo mohou svůj boj o život prohrát a vyhynout.
Následky
Tváří v tvář důkladnému, logic kému a důkazy podloženému vysvětlení evoluce přírodním výběrem většina vědců brzy přijala Darwinův koncept „přežití nejzdatnějšího“. Darwin ve své knize dával pozor, aby se v souvislosti s evolucí nezmiňoval o člověku, s výjimkou jediné věty: „Světlo bude vrženo na původ člověka a jeho historii.“ Církevní kruhy nicméně protestovaly a jasný důsledek teorie, totiž že se člověk vyvinul ze zvířat, byl vysmíván z mnoha stran. Darwin, který se jako vždy vyhýbal záři reflektorů, zůstal zahloubán do svých studií v Down House. Jak spor sílil, mnoho vědců povstalo na jeho obranu. Zvláště hlasitým obhájcem byl biolog Thomas Henry Huxley, který se nezalekl ani původu člověka „z opice“
a sám sebe označoval za „Darwi nova buldoka“. Mechanismus dědičnosti – jak a proč se některé znaky předávají a jiné ne – nicméně zůstával záhadou. Shodou okolností ve stejné době, kdy Darwin vydal svoje dílo, mnich jménem Gregor Mendel, žijící v Brně, experimen toval s rostlinami hrachu. Jeho práce o dědičnosti znaků, vydaná v roce 1865, položila základy genetiky, avšak byla přehlížena
až do počátku 20. století, kdy byly nové objevy na poli genetiky včleněny do evoluční teorie a poskytly mechanismus dědič nosti. Darwinův princip přírod ního vývoje zůstal klíčový pro pochopení celého procesu. ■ Karikatura zesměšňující Darwina se objevila v roce 1871, kdy svoji evoluční teorii aplikoval na člověka – což bylo něco, čemu se ve svých předchozích knihách pečlivě vyhýbal.
STOLETÍ POKROKŮ 187
186
PAPRSKY VYCHÁZELY Z ONÉ TRUBICE WILHELM RÖNTGEN (1845–1923)
V KONTEXTU OBOR Fyzika PŘEDTÍM 1838 Michael Faraday vede elektrický proud částečně evakuovanou skleněnou trubicí, při čemž vzniká žhavý elektrický oblouk. 1869 Johann Hittorf objevuje katodové paprsky. POTOM 1896 První využití paprsků X v lékařské diagnostice: snímek zlomené ruky. 1896 První klinické využití paprsků X v léčení rakoviny. 1897 J. J. Thomson zjišťuje, že katodové paprsky jsou vlastně proudem elektronů. Paprsky X vznikají, když proud elektronů dopadá na kovový terč. 1953 Rosalind Franklinová používá paprsky X jako nástroje k určení struktury DNA.
Je‑li elektrický proud veden skrze uzavřenou skleněnou trubici, katodové paprsky způsobují světélkování části trubice.
Fluorescenční stínítka poblíž trubice také světélkují, dokonce i když jsou zakryta černým papírem.
Viz též: Michael Faraday 121 ■ Ernest Rutherford 206–213 ■ James Watson a Francis Crick 276–283
prsky“ musí vycházet z katody. Jeho kolega Eugen Goldstein tyto paprsky pojmenoval „katodové zá ření“, nicméně v roce 1897 britský fyzik J. J. Thomson prokázal, že ve skutečnosti se jedná o proud elektronů.
Objev paprsků X
Během svých experimentů si Hittorf povšiml, že fotografické desky umístěné v téže místnosti zešedly, nevěnoval tomu ale nadále bližší pozornost. Ani jiným výzkum níkům tento jev neušel, byl to ale až Wilhelm Röntgen, který zjistil jeho příčinu: byly jí neviditelné paprsky, které procházely i neprůhlednými materiály. Na jeho vlastní přání byly Röntgenovy laboratorní poznámky
po jeho smrti spáleny, takže se již nikdy nedozvíme, jak tyto „paprsky X“ přesně objevil, možná ale zpozoroval, že fluorescenční stínítko umístěné poblíž výbojové trubice světélkuje, i když je trubice zakryta černým kartonem. Röntgen nechal stranou své původní experimenty a strávil dva měsíce zkoumáním vlastností těchto neviditelných paprsků, které jsou v mnoha zemích známy pod jeho jménem. My dnes víme, že rentgenové paprsky čili paprsky X jsou formou krátkovln ného elektromagnetického záření. Jejich vlnová délka činí 0,01 až 10 nanometrů (miliardtin metru); pro srovnání, vlnová délka viditel ného světla se pohybuje v rozmezí 400–700 nanometrů.
Paprsky X dnes
Neviditelné paprsky vycházejí z trubice.
S
tejně jako je tomu u mnoha dalších vědeckých objevů, byly i paprsky X objeveny vědci studujícími něco jiného – v tomto případě elektřinu. Uměle vytvořený elektrický oblouk (jiskřivý výboj přeskakující mezi dvěma elektrodami) poprvé pozoro val v roce 1838 Michael Faraday, když vedl elektrický proud skleně nou trubicí, z níž byl částečně vyčerpán vzduch. Oblouk přeska koval ze záporně nabité elektrody (katody) na kladnou elektrodu (anodu).
Skrze papír musí procházet nějaký neznámý typ záření, který světélkování způsobuje.
Katodové paprsky
Taková uzavřená baňka nebo tru bice osazená na svých protilehlých koncích elektrodami se nazývá „vý bojová trubice“. V 60. letech 19. sto letí britský fyzik William Crookes sestrojil výbojové trubice, v nichž dosáhl vysokého vakua. Německý fyzik Johann Hittorf je používal k výzkumu schopnosti nabitých atomů a molekul přenášet elektřinu. V Hittorfových trubicích nebyl pa trný zářící oblouk mezi elektrodami, zářily ale samy stěny výbojové tru bice. Hittorf z toho vyvodil, že „pa
Na prvním rentgenovém snímku je ruka Röntgenovy manželky Anny; tmavý útvar je její zásnubní prsten. Poté co snímek spatřila, Anna se prý zhrozila: „Viděla jsem svoji vlastní smrt!“
Dnes se paprsky X získávají vrháním elektronů na kovový terč. Mnohými materiály procházejí lépe než jiné druhy záření, a lze je proto použít např. ke znázornění vnitřku různých objektů nebo k nalezení kovových předmětů v uzavřených kontejnerech. V tzv. výpočetní tomografii slouží řady rentgenových snímků zpracovaných počítačem k trojrozměrnému zobrazení těles ných orgánů. Paprsky X lze také použít k zobrazení velmi malých objektů; rentgenové mikroskopy byly zkon struovány ve 40. letech 20. století. Rozlišení optického mikroskopu je omezeno vlnovou délkou viditel ného světla, naproti tomu paprsky X s mnohem kratší vlnovou délkou lze použít k vytvoření obrazu mnohem menších objektů. Na základě ohybu paprsků X lze vypočítat způsob uspořádání atomů v krystalech – tak byla mimo jiné rozluštěna struktura DNA. ■
Wilhelm Röntgen Narodil se roku 1845 Lennepu v Německu a část dětství prožil v nizozemském Apel doornu. Studoval strojní inženýrství na Vysoké škole technické v Curychu a stal se docentem fyziky na univer zitě ve Štrasburku, o dva roky později tam byl ustanoven profesorem. Během své profesní kariéry působil na několika univerzitách. Röntgen pracoval v mnoha odlišných oborech fyziky včetně výzkumu plynů, pře nosu tepla a světla. Nejvíce však proslul svým objevem paprsků X, za nějž získal v roce 1901 vůbec první Nobelovu cenu za fyziku. Odmítl dát si patentovat potenciální využití paprsků X s tím, že náležejí celému lidstvu, rozdal také svoji finanční odměnu spojenou s Nobelovou cenou. Na rozdíl od mnoha svých následovníků Röntgen používal při práci s pronikavým zářením olověné stínění. Zemřel v chudobě na rakovinu ve věku 77 let. Hlavní díla 1895 O novém druhu paprsků 1897 Další pozorování vlastností paprsků X
STOLETÍ POKROKŮ 187
186
PAPRSKY VYCHÁZELY Z ONÉ TRUBICE WILHELM RÖNTGEN (1845–1923)
V KONTEXTU OBOR Fyzika PŘEDTÍM 1838 Michael Faraday vede elektrický proud částečně evakuovanou skleněnou trubicí, při čemž vzniká žhavý elektrický oblouk. 1869 Johann Hittorf objevuje katodové paprsky. POTOM 1896 První využití paprsků X v lékařské diagnostice: snímek zlomené ruky. 1896 První klinické využití paprsků X v léčení rakoviny. 1897 J. J. Thomson zjišťuje, že katodové paprsky jsou vlastně proudem elektronů. Paprsky X vznikají, když proud elektronů dopadá na kovový terč. 1953 Rosalind Franklinová používá paprsky X jako nástroje k určení struktury DNA.
Je‑li elektrický proud veden skrze uzavřenou skleněnou trubici, katodové paprsky způsobují světélkování části trubice.
Fluorescenční stínítka poblíž trubice také světélkují, dokonce i když jsou zakryta černým papírem.
Viz též: Michael Faraday 121 ■ Ernest Rutherford 206–213 ■ James Watson a Francis Crick 276–283
prsky“ musí vycházet z katody. Jeho kolega Eugen Goldstein tyto paprsky pojmenoval „katodové zá ření“, nicméně v roce 1897 britský fyzik J. J. Thomson prokázal, že ve skutečnosti se jedná o proud elektronů.
Objev paprsků X
Během svých experimentů si Hittorf povšiml, že fotografické desky umístěné v téže místnosti zešedly, nevěnoval tomu ale nadále bližší pozornost. Ani jiným výzkum níkům tento jev neušel, byl to ale až Wilhelm Röntgen, který zjistil jeho příčinu: byly jí neviditelné paprsky, které procházely i neprůhlednými materiály. Na jeho vlastní přání byly Röntgenovy laboratorní poznámky
po jeho smrti spáleny, takže se již nikdy nedozvíme, jak tyto „paprsky X“ přesně objevil, možná ale zpozoroval, že fluorescenční stínítko umístěné poblíž výbojové trubice světélkuje, i když je trubice zakryta černým kartonem. Röntgen nechal stranou své původní experimenty a strávil dva měsíce zkoumáním vlastností těchto neviditelných paprsků, které jsou v mnoha zemích známy pod jeho jménem. My dnes víme, že rentgenové paprsky čili paprsky X jsou formou krátkovln ného elektromagnetického záření. Jejich vlnová délka činí 0,01 až 10 nanometrů (miliardtin metru); pro srovnání, vlnová délka viditel ného světla se pohybuje v rozmezí 400–700 nanometrů.
Paprsky X dnes
Neviditelné paprsky vycházejí z trubice.
S
tejně jako je tomu u mnoha dalších vědeckých objevů, byly i paprsky X objeveny vědci studujícími něco jiného – v tomto případě elektřinu. Uměle vytvořený elektrický oblouk (jiskřivý výboj přeskakující mezi dvěma elektrodami) poprvé pozoro val v roce 1838 Michael Faraday, když vedl elektrický proud skleně nou trubicí, z níž byl částečně vyčerpán vzduch. Oblouk přeska koval ze záporně nabité elektrody (katody) na kladnou elektrodu (anodu).
Skrze papír musí procházet nějaký neznámý typ záření, který světélkování způsobuje.
Katodové paprsky
Taková uzavřená baňka nebo tru bice osazená na svých protilehlých koncích elektrodami se nazývá „vý bojová trubice“. V 60. letech 19. sto letí britský fyzik William Crookes sestrojil výbojové trubice, v nichž dosáhl vysokého vakua. Německý fyzik Johann Hittorf je používal k výzkumu schopnosti nabitých atomů a molekul přenášet elektřinu. V Hittorfových trubicích nebyl pa trný zářící oblouk mezi elektrodami, zářily ale samy stěny výbojové tru bice. Hittorf z toho vyvodil, že „pa
Na prvním rentgenovém snímku je ruka Röntgenovy manželky Anny; tmavý útvar je její zásnubní prsten. Poté co snímek spatřila, Anna se prý zhrozila: „Viděla jsem svoji vlastní smrt!“
Dnes se paprsky X získávají vrháním elektronů na kovový terč. Mnohými materiály procházejí lépe než jiné druhy záření, a lze je proto použít např. ke znázornění vnitřku různých objektů nebo k nalezení kovových předmětů v uzavřených kontejnerech. V tzv. výpočetní tomografii slouží řady rentgenových snímků zpracovaných počítačem k trojrozměrnému zobrazení těles ných orgánů. Paprsky X lze také použít k zobrazení velmi malých objektů; rentgenové mikroskopy byly zkon struovány ve 40. letech 20. století. Rozlišení optického mikroskopu je omezeno vlnovou délkou viditel ného světla, naproti tomu paprsky X s mnohem kratší vlnovou délkou lze použít k vytvoření obrazu mnohem menších objektů. Na základě ohybu paprsků X lze vypočítat způsob uspořádání atomů v krystalech – tak byla mimo jiné rozluštěna struktura DNA. ■
Wilhelm Röntgen Narodil se roku 1845 Lennepu v Německu a část dětství prožil v nizozemském Apel doornu. Studoval strojní inženýrství na Vysoké škole technické v Curychu a stal se docentem fyziky na univer zitě ve Štrasburku, o dva roky později tam byl ustanoven profesorem. Během své profesní kariéry působil na několika univerzitách. Röntgen pracoval v mnoha odlišných oborech fyziky včetně výzkumu plynů, pře nosu tepla a světla. Nejvíce však proslul svým objevem paprsků X, za nějž získal v roce 1901 vůbec první Nobelovu cenu za fyziku. Odmítl dát si patentovat potenciální využití paprsků X s tím, že náležejí celému lidstvu, rozdal také svoji finanční odměnu spojenou s Nobelovou cenou. Na rozdíl od mnoha svých následovníků Röntgen používal při práci s pronikavým zářením olověné stínění. Zemřel v chudobě na rakovinu ve věku 77 let. Hlavní díla 1895 O novém druhu paprsků 1897 Další pozorování vlastností paprsků X
POSUN PARADIGMATU 253
252 Viz též: Donald Michie 286–291 ■ Yuri Manin 317
UNIVERZÁLNÍ VÝPOČETNÍ STROJ ALAN TURING (1912–1954)
V KONTEXTU OBOR Počítačová věda PŘEDTÍM 1906 Americký elektroinže nýr Lee de Forest vynalézá triodovou elektronku, hlavní součástku raných elektronických počítačů. 1928 Německý matematik David Hilbert formuluje svůj „10. problém“, který se táže, zda si algoritmy poradí se všemi druhy vstupů. POTOM 1943 Elektronkový počítač Colossus, využívající některé Turingovy nápady ohledně luštění šifer, je spuštěn v Bletchley Parku v Anglii. 1945 Americký matematik John von Neumann popisuje základní logickou strukturu (architekturu) moderního programovatelného počítače. 1946 Je spuštěn první univer zální elektronický programo vatelný počítač ENIAC.
Výpočet výsledku velmi mnoha problémů lze zredukovat na řadu matematických kroků zvanou algoritmus.
Jde o univerzální výpočetní stroj.
P
ředstavte si, že máte uspo řádat ve vzestupném pořadí tisíc náhodných čísel, třeba 520, 78, 2 395, 4, 999, … K tomu by se hodil nějaký automatizovaný postup. Například: A Srovnej první dvojici čísel. B Je‑li druhé číslo nižší, zaměň jejich pořadí a jdi na A. Je‑li druhé číslo vyšší, jdi na C. C Učiň druhé číslo před chozí dvojice prvním číslem nové dvojice. Existuje‑li další číslo, jdi na B. Pokud další číslo neexistuje, skonči.
Turingův stoj může, s patřičnými instrukcemi, poskytnout řešení libovolného rozřešitelného algoritmu.
Rozmanité úlohy lze řešit s použitím různých sad instrukcí v programovatelném zařízení.
Takováto posloupnost instrukcí (pokynů) se nazývá algoritmus. Algoritmus má alespoň jeden výstup, který je v požadovaném vztahu k zadaným vstupům, a skládá se z konečného počtu kroků. Tato představa je důvěrně známa každému dnešnímu progra mátorovi, formální podobu ale získala až v roce 1936, kdy britský matematik a logik Alan Turing vymyslel stroj dnes zvaný jeho jménem, který provádí výše zmíněné procedury. Turingova
práce byl původně ryze teoretická – šlo o cvičení z logiky zaměřené na zmenšení početních úloh na co nejjednodušší, základní automati zovaný tvar.
„Stačí si jen představit, že instrukce lze odebrat a vyměnit za jiné, a dostaneme něco velmi podobného univerzálnímu výpočet nímu stroji.“ Tento univerzální Turingův stroj má nekonečnou paměť obsahující instrukce i data, pročež umí napo dobit libovolný Turingův a‑stroj. Tomu, co Turing označoval za změnu instrukcí, dnes říkáme programování. Tímto způsobem Turing zavedl koncept programova telného počítače – stroje, který se může přizpůsobit mnoha úkolům s vložením, zpracováním a výstu pem informací. ■
A‑stroj
Aby tuto situaci zpřístupnil zkou mání, Turing vymyslel hypotetický „a‑stroj“ („a“ znamená „automa tický“). Představoval si jej jako dlouhou papírovou pásku rozděle nou na políčka s jedním číslem, písmenem nebo symbolem v každém z nich a čtecí a zároveň zápisovou hlavou. Hlava přečte symbol v políčku, na němž se nachází, a buď jej změní vymazá ním a napsáním nového symbolu, anebo jej ponechá beze změny, podle pokynů zapsaných v tabulce instrukcí. Pak se hlava přesune o jedno políčko vpravo nebo vlevo a postup se opakuje. Vždy existuje jiné celkové uspořádání stroje s novou posloupností symbolů. Celý proces lze srovnat se shora uvedeným algoritmem pro řazení čísel. Tento algoritmus byl sestaven pro jeden specifický úkol. Turing dále uvažoval o řadě strojů, z nichž každý obsahuje soubor instrukcí pro konkrétní zadání. Dodal ale:
1
0
-
1
1
1
0
Počítač by byl hoden označení inteligentní, pokud by člověka dokázal přesvědčit, že je člověkem. Alan Turing
0
1
1
0
-
1
Čtecí/zápisová hlava
Stavový registr
Tabulka instrukcí
Turingův stroj je matematický model počítače. Hlava čte čísla na nekonečné pásce, zapisuje na ni nová čísla a posouvá se doleva nebo doprava podle pokynů obsažených v tabulce instrukcí. Stavový registr změny sleduje a tyto vstupy posílá zpět do tabulky instrukcí.
0
0
Alan Turing Narodil se roku 1912 v Londýně a již ve škole projevoval obrovský matematický talent. S výbornými výsledky absolvoval roku 1934 matematiku v Královské koleji v Cambridge a pracoval na teorii pravděpodobnosti. V letech 1936–1938 studoval na Princetonské univerzitě v USA, kde rozvinul své úvahy o obecném výpočetním stroji. Během druhé světové války Turing navrhl a pomáhal stavět plně funkční počítač známý jako „Bombe“, sloužící k prolomení německých kódů vytvářených zařízením Enigma. Zabýval se také kvantovou teorií a tvary a vzory v biologii. V roce 1945 přesídlil do Národní fyzikální laboratoře v Londýně a pak na Manchesterskou univerzitu, kde pracoval na počítačových projektech. V roce 1952 byl souzen za (tehdy nezákonné) homosexuální styky a o dva roky později zemřel na otravu kyanidem – patrně šlo o sebevraždu. V roce 2013 byla Turingovi posmrtně udělena královská milost. Hlavní dílo 1939 Příspěvek k aplikaci pravděpodobnosti v kryptografii
POSUN PARADIGMATU 253
252 Viz též: Donald Michie 286–291 ■ Yuri Manin 317
UNIVERZÁLNÍ VÝPOČETNÍ STROJ ALAN TURING (1912–1954)
V KONTEXTU OBOR Počítačová věda PŘEDTÍM 1906 Americký elektroinže nýr Lee de Forest vynalézá triodovou elektronku, hlavní součástku raných elektronických počítačů. 1928 Německý matematik David Hilbert formuluje svůj „10. problém“, který se táže, zda si algoritmy poradí se všemi druhy vstupů. POTOM 1943 Elektronkový počítač Colossus, využívající některé Turingovy nápady ohledně luštění šifer, je spuštěn v Bletchley Parku v Anglii. 1945 Americký matematik John von Neumann popisuje základní logickou strukturu (architekturu) moderního programovatelného počítače. 1946 Je spuštěn první univer zální elektronický programo vatelný počítač ENIAC.
Výpočet výsledku velmi mnoha problémů lze zredukovat na řadu matematických kroků zvanou algoritmus.
Jde o univerzální výpočetní stroj.
P
ředstavte si, že máte uspo řádat ve vzestupném pořadí tisíc náhodných čísel, třeba 520, 78, 2 395, 4, 999, … K tomu by se hodil nějaký automatizovaný postup. Například: A Srovnej první dvojici čísel. B Je‑li druhé číslo nižší, zaměň jejich pořadí a jdi na A. Je‑li druhé číslo vyšší, jdi na C. C Učiň druhé číslo před chozí dvojice prvním číslem nové dvojice. Existuje‑li další číslo, jdi na B. Pokud další číslo neexistuje, skonči.
Turingův stoj může, s patřičnými instrukcemi, poskytnout řešení libovolného rozřešitelného algoritmu.
Rozmanité úlohy lze řešit s použitím různých sad instrukcí v programovatelném zařízení.
Takováto posloupnost instrukcí (pokynů) se nazývá algoritmus. Algoritmus má alespoň jeden výstup, který je v požadovaném vztahu k zadaným vstupům, a skládá se z konečného počtu kroků. Tato představa je důvěrně známa každému dnešnímu progra mátorovi, formální podobu ale získala až v roce 1936, kdy britský matematik a logik Alan Turing vymyslel stroj dnes zvaný jeho jménem, který provádí výše zmíněné procedury. Turingova
práce byl původně ryze teoretická – šlo o cvičení z logiky zaměřené na zmenšení početních úloh na co nejjednodušší, základní automati zovaný tvar.
„Stačí si jen představit, že instrukce lze odebrat a vyměnit za jiné, a dostaneme něco velmi podobného univerzálnímu výpočet nímu stroji.“ Tento univerzální Turingův stroj má nekonečnou paměť obsahující instrukce i data, pročež umí napo dobit libovolný Turingův a‑stroj. Tomu, co Turing označoval za změnu instrukcí, dnes říkáme programování. Tímto způsobem Turing zavedl koncept programova telného počítače – stroje, který se může přizpůsobit mnoha úkolům s vložením, zpracováním a výstu pem informací. ■
A‑stroj
Aby tuto situaci zpřístupnil zkou mání, Turing vymyslel hypotetický „a‑stroj“ („a“ znamená „automa tický“). Představoval si jej jako dlouhou papírovou pásku rozděle nou na políčka s jedním číslem, písmenem nebo symbolem v každém z nich a čtecí a zároveň zápisovou hlavou. Hlava přečte symbol v políčku, na němž se nachází, a buď jej změní vymazá ním a napsáním nového symbolu, anebo jej ponechá beze změny, podle pokynů zapsaných v tabulce instrukcí. Pak se hlava přesune o jedno políčko vpravo nebo vlevo a postup se opakuje. Vždy existuje jiné celkové uspořádání stroje s novou posloupností symbolů. Celý proces lze srovnat se shora uvedeným algoritmem pro řazení čísel. Tento algoritmus byl sestaven pro jeden specifický úkol. Turing dále uvažoval o řadě strojů, z nichž každý obsahuje soubor instrukcí pro konkrétní zadání. Dodal ale:
1
0
-
1
1
1
0
Počítač by byl hoden označení inteligentní, pokud by člověka dokázal přesvědčit, že je člověkem. Alan Turing
0
1
1
0
-
1
Čtecí/zápisová hlava
Stavový registr
Tabulka instrukcí
Turingův stroj je matematický model počítače. Hlava čte čísla na nekonečné pásce, zapisuje na ni nová čísla a posouvá se doleva nebo doprava podle pokynů obsažených v tabulce instrukcí. Stavový registr změny sleduje a tyto vstupy posílá zpět do tabulky instrukcí.
0
0
Alan Turing Narodil se roku 1912 v Londýně a již ve škole projevoval obrovský matematický talent. S výbornými výsledky absolvoval roku 1934 matematiku v Královské koleji v Cambridge a pracoval na teorii pravděpodobnosti. V letech 1936–1938 studoval na Princetonské univerzitě v USA, kde rozvinul své úvahy o obecném výpočetním stroji. Během druhé světové války Turing navrhl a pomáhal stavět plně funkční počítač známý jako „Bombe“, sloužící k prolomení německých kódů vytvářených zařízením Enigma. Zabýval se také kvantovou teorií a tvary a vzory v biologii. V roce 1945 přesídlil do Národní fyzikální laboratoře v Londýně a pak na Manchesterskou univerzitu, kde pracoval na počítačových projektech. V roce 1952 byl souzen za (tehdy nezákonné) homosexuální styky a o dva roky později zemřel na otravu kyanidem – patrně šlo o sebevraždu. V roce 2013 byla Turingovi posmrtně udělena královská milost. Hlavní dílo 1939 Příspěvek k aplikaci pravděpodobnosti v kryptografii
ZÁKLADNÍ STAVEBNÍ KAMENY 297
296 Viz též: Isaac Newton 62–69 ■ Benoît Mandelbrot 316
MOTÝLÍ EFEKT
na pláž, kouře stoupajícího ze svíčky nebo počasí, je však chaotické a nelze je předvídat. Tyto nepředvídatelné jevy se snaží vysvětlit tak zvaná teorie chaosu.
Problém tří těles
EDWARD LORENZ (1917–2008)
V KONTEXTU OBOR Meteorologie PŘEDTÍM 1687 Newtonovy tři zákony pohybu tvrdí, že vesmír je předvídatelný. po 1880 Henri Poincaré ukazuje, že pohyb tří nebo více těles svázaných gravi tací je obecně chaotický a nepředpověditelný.
POTOM po 1970 Teorie chaosu je užívána k modelování do pravního toku, digitálnímu šifrování či navrhování automobilů a letadel. 1979 Benoît Mendelbrot obje‑ vuje po něm nazvanou mno‑ žinu, která ukazuje, že složité vzory lze modelovat s použitím velmi jednoduchých pravidel. po 1990 Teorie chaosu je přijí‑ mána jako součást „komplexní vědy“, jež usiluje o výklad složi‑ tých přírodních jevů.
V
ětšina dějin vědy je charakterizována hledá‑ ním jednoduchých modelů, které by dokázaly předpovědět chování různých soustav. Některé přírodní jevy, např. pohyb planet, do
tohoto schématu dobře zapadají. Známe‑li počáteční podmínky – hmotnost planety, její polohu, rychlost aj. –, lze vypočítat budoucí uspořádání. Chování mnoha pro cesů, například vln nabíhajících
Podle Newtonových zákonů je vesmír předpověditelný.
Výpočet drah kulečníkových koulí po srážce je možný, máme‑li všechny údaje o koulích a stolu.
… protože množství drobných rozdílů v počátečním nastavení vede ke zcela odlišnému výslednému rozestavění koulí.
Avšak bez ohledu na to, jak přesné naše údaje jsou, je nemožné zopakovat srážku koulí…
Tyto drobné neurčitosti nám znemožňují předpovědět, jak se systém bude vyvíjet.
Přesná předpověď chaotických jevů je nemožná.
První kroky na cestě k teorii chaosu učinil v 80. letech 19. století fran‑ couzský matematik Henri Poincaré při práci na „problému tří těles“. Poincaré ukázal, že pro planetu s družicí kroužící kolem hvězdy – jako soustava Země–Měsíc–Slunce – nelze najít stabilní dráhu. Nejenže vzájemné gravitační půso‑ bení mezi tělesy je příliš složité, než aby je bylo možné spočítat – Poincaré zjistil, že drobné odchylky výchozích podmínek vedou k velkým a nepředvídatelným změnám. Tato jeho práce ale víceméně upadla v zapomnění.
Překvapivý objev
Další pokrok v této oblasti vědy nastal až v 60. letech 20. století, kdy vědci začali používat nové, výkonné počítače k předpovídání počasí. Na počátku jistě nepochy‑ bovali, že s dostatečnými údaji o stavu atmosféry v daném okamžiku a dostatečnou výpočetní silou na zpracování těchto dat by mělo být možné zjistit, jak se bude počasí vyvíjet. S předpokladem, že růst výpočetní síly počítačů povede ke zpřesňování předpovědí, americký meteorolog pracující v Massachusettském technologic‑ kém institutu (MIT) Edward Lorenz prováděl počítačové simulace sestávající z pouhých tří jednodu‑ chých rovnic. Simulaci spustil několikrát za sebou se stejnými počátečními podmínkami a přiro‑ zeně očekával, že obdrží stejné výsledky.
O to víc byl překvapen, když počítač pokaždé ohlásil výsledky zcela odlišné. Když zkoumal příčinu, zjistil, že jeho sestava zaokrouhluje čísla na tři desetinná místa, zatímco počítač pracuje s pěti desetinnými místy. Právě tento drobný rozdíl měl rozsáhlý vliv na výsledek. Tato citlivá závislost na počátečních podmínkách byla pojmenována „motýlí efekt“, a to na základě představy, že malá změna systému, tak nepatrná jako závan vzduchu způsobený mávnutím motýlího křídla v Brazílii, může s časem nepředvídatelně zesílit a mít za následek třeba tornádo v Texasu. Edvard Lorenz definoval meze předpověditelnosti tím, že vysvětlil, že nemožnost předpovědi budou‑ cího vývoje je zakotvena v záko‑ nech, jimiž se chaotické soustavy řídí. Ale nejen počasí, chaotické jsou i mnohé jiné systémy reálného světa, např. doprava, výkyvy obchodu, tok kapalin a plynů, narůstání galaxií – a ty všechny je třeba modelovat s použitím teorie chaosu. ■
Turbulentní proudění v brázdě křídla letadla je zvýrazněné barevným dýmem. Studium kritického bodu, za kterým systém vytváří turbulenci, bylo klíčové pro rozvoj teorie chaosu.
Edward Lorenz Narodil se roku 1917 ve West Hartfordu v Connecticutu (USA) a magisterský titul získal v oboru matematiky na Harvardově univerzitě roku 1940. Během druhé světové války sloužil jako meteorolog a předpovídal počasí pro americké vzdušné síly. Po válce studoval meteo rologii v Massachusettském technologickém institutu. Lorenzův objev citlivé závislosti na počátečních podmínkách byl náhodný – a byl jedním z nejpřekvapi vějších momentů v dějinách vědy. Při jednoduchém počí tačovém modelování zjistil, že jeho model poskytuje výrazně odlišné výsledky, ačkoliv do něj vkládá téměř identické výchozí podmínky. Ve své klíčové práci z roku 1963 ukázal, že přesná předpověď počasí zůstane navždy pouhým snem. Lorenz zůstal aktivním vědcem a akademikem po celý život a bavil se turistikou a lyžová ním až skoro do své smrti v roce 2008. Hlavní dílo 1963 Deterministické neperiodické proudění
ZÁKLADNÍ STAVEBNÍ KAMENY 297
296 Viz též: Isaac Newton 62–69 ■ Benoît Mandelbrot 316
MOTÝLÍ EFEKT
na pláž, kouře stoupajícího ze svíčky nebo počasí, je však chaotické a nelze je předvídat. Tyto nepředvídatelné jevy se snaží vysvětlit tak zvaná teorie chaosu.
Problém tří těles
EDWARD LORENZ (1917–2008)
V KONTEXTU OBOR Meteorologie PŘEDTÍM 1687 Newtonovy tři zákony pohybu tvrdí, že vesmír je předvídatelný. po 1880 Henri Poincaré ukazuje, že pohyb tří nebo více těles svázaných gravi tací je obecně chaotický a nepředpověditelný.
POTOM po 1970 Teorie chaosu je užívána k modelování do pravního toku, digitálnímu šifrování či navrhování automobilů a letadel. 1979 Benoît Mendelbrot obje‑ vuje po něm nazvanou mno‑ žinu, která ukazuje, že složité vzory lze modelovat s použitím velmi jednoduchých pravidel. po 1990 Teorie chaosu je přijí‑ mána jako součást „komplexní vědy“, jež usiluje o výklad složi‑ tých přírodních jevů.
V
ětšina dějin vědy je charakterizována hledá‑ ním jednoduchých modelů, které by dokázaly předpovědět chování různých soustav. Některé přírodní jevy, např. pohyb planet, do
tohoto schématu dobře zapadají. Známe‑li počáteční podmínky – hmotnost planety, její polohu, rychlost aj. –, lze vypočítat budoucí uspořádání. Chování mnoha pro cesů, například vln nabíhajících
Podle Newtonových zákonů je vesmír předpověditelný.
Výpočet drah kulečníkových koulí po srážce je možný, máme‑li všechny údaje o koulích a stolu.
… protože množství drobných rozdílů v počátečním nastavení vede ke zcela odlišnému výslednému rozestavění koulí.
Avšak bez ohledu na to, jak přesné naše údaje jsou, je nemožné zopakovat srážku koulí…
Tyto drobné neurčitosti nám znemožňují předpovědět, jak se systém bude vyvíjet.
Přesná předpověď chaotických jevů je nemožná.
První kroky na cestě k teorii chaosu učinil v 80. letech 19. století fran‑ couzský matematik Henri Poincaré při práci na „problému tří těles“. Poincaré ukázal, že pro planetu s družicí kroužící kolem hvězdy – jako soustava Země–Měsíc–Slunce – nelze najít stabilní dráhu. Nejenže vzájemné gravitační půso‑ bení mezi tělesy je příliš složité, než aby je bylo možné spočítat – Poincaré zjistil, že drobné odchylky výchozích podmínek vedou k velkým a nepředvídatelným změnám. Tato jeho práce ale víceméně upadla v zapomnění.
Překvapivý objev
Další pokrok v této oblasti vědy nastal až v 60. letech 20. století, kdy vědci začali používat nové, výkonné počítače k předpovídání počasí. Na počátku jistě nepochy‑ bovali, že s dostatečnými údaji o stavu atmosféry v daném okamžiku a dostatečnou výpočetní silou na zpracování těchto dat by mělo být možné zjistit, jak se bude počasí vyvíjet. S předpokladem, že růst výpočetní síly počítačů povede ke zpřesňování předpovědí, americký meteorolog pracující v Massachusettském technologic‑ kém institutu (MIT) Edward Lorenz prováděl počítačové simulace sestávající z pouhých tří jednodu‑ chých rovnic. Simulaci spustil několikrát za sebou se stejnými počátečními podmínkami a přiro‑ zeně očekával, že obdrží stejné výsledky.
O to víc byl překvapen, když počítač pokaždé ohlásil výsledky zcela odlišné. Když zkoumal příčinu, zjistil, že jeho sestava zaokrouhluje čísla na tři desetinná místa, zatímco počítač pracuje s pěti desetinnými místy. Právě tento drobný rozdíl měl rozsáhlý vliv na výsledek. Tato citlivá závislost na počátečních podmínkách byla pojmenována „motýlí efekt“, a to na základě představy, že malá změna systému, tak nepatrná jako závan vzduchu způsobený mávnutím motýlího křídla v Brazílii, může s časem nepředvídatelně zesílit a mít za následek třeba tornádo v Texasu. Edvard Lorenz definoval meze předpověditelnosti tím, že vysvětlil, že nemožnost předpovědi budou‑ cího vývoje je zakotvena v záko‑ nech, jimiž se chaotické soustavy řídí. Ale nejen počasí, chaotické jsou i mnohé jiné systémy reálného světa, např. doprava, výkyvy obchodu, tok kapalin a plynů, narůstání galaxií – a ty všechny je třeba modelovat s použitím teorie chaosu. ■
Turbulentní proudění v brázdě křídla letadla je zvýrazněné barevným dýmem. Studium kritického bodu, za kterým systém vytváří turbulenci, bylo klíčové pro rozvoj teorie chaosu.
Edward Lorenz Narodil se roku 1917 ve West Hartfordu v Connecticutu (USA) a magisterský titul získal v oboru matematiky na Harvardově univerzitě roku 1940. Během druhé světové války sloužil jako meteorolog a předpovídal počasí pro americké vzdušné síly. Po válce studoval meteo rologii v Massachusettském technologickém institutu. Lorenzův objev citlivé závislosti na počátečních podmínkách byl náhodný – a byl jedním z nejpřekvapi vějších momentů v dějinách vědy. Při jednoduchém počí tačovém modelování zjistil, že jeho model poskytuje výrazně odlišné výsledky, ačkoliv do něj vkládá téměř identické výchozí podmínky. Ve své klíčové práci z roku 1963 ukázal, že přesná předpověď počasí zůstane navždy pouhým snem. Lorenz zůstal aktivním vědcem a akademikem po celý život a bavil se turistikou a lyžová ním až skoro do své smrti v roce 2008. Hlavní dílo 1963 Deterministické neperiodické proudění
