F.Koukolík Šimpanz a vesmír Předmluva Setkáváte se s třetí částí volného vyprávění o největším, nejmenším a nejsložitějším světě, o vědě a vědcích. Říká se, že ve více hlavách může být víc rozumu. Tentokrát jsme se tedy do tématu pustili dva, lékař a astronom. Dramata spatřená v mikroskopu a dalekohledu. Naším záměrem je, stejně jako v částech předešlých, knížka pokud možno pohodová, která se vejde do kapsy. Knížka s kapitolami pokud možno zajímavými. Přáli bychom si, aby dokázaly udržet pozornost čtenářů unavených na konci dne. I těch, kteří už mají školu dlouho za sebou, nebo prošli vzděláním, jemuž se říká humanitní. A také upoutat pozornost mladých. Výběr kapitol ani životopisů jednotlivých vědců není náhodný. Snažili jsme se zachytit události a životy, které se nám ve vývoji současné vědy a jejího vztahu ke společnosti zdají v poslední době významné. Přirozeně v rámci omezení daného jak naším základním záměrem, tak rozsahem knížky, i odhadovanou mírou zátěže, kterou na čtenáře klade. Opět -knížku není nutné číst celou. Čtěte, co vás baví. K ostatnímu se třeba vrátíte jindy, nebo si to přečte, komu knížku půjčíte k prolistování. Snažili jsme se udržet rovnováhu mezi esejovou, vyprávěcí a věcnou stránkou kapitol. Takže jsme plně nevyhověli našim vědeckým přátelům, kteří říkali, že bychom si "ty řeči mohli nechat" a měli se víc věnovat metodám, faktům a souvislostem. A také oborům, které tam každý z nich postrádal. A nevyhověli jsme plně ani našim přátelům literárním, jimž v naší práci chyběla větší míra osobního esejistického přístupu. Snad nám to všichni odpustí.
Praha 30.10.1997 MUDr F. Koukolík DrSc RNDr P. Koubský CSc
Slovo úvodem Pokusil jsem se vybrat ze současné astronomie osm témat, kterým jsou věnovány následující kapitoly. V té první -- o Kuiperově pásu -- jsem chtěl ukázat, jak důležitá je pro rozvoj astronomie dokonalá technika v rukou pilných a talentovaných lidí. Kapitola o gravitačních čočkách souvisí s povídáním o chystané rozsáhlé přehlídce nebe a do jisté míry i s výsledky družice Hipparcos. Ukazuje rysy nového přístupu v astronomii -- rychlou a efektivní práci s obrovským množstvím dat. Výsledky měření družice Hipparcos už jsou na Zemi, pozorovatelé gravitačních mikročoček sbírají data a tým "nebeské" přehlídky se připravuje na první pozorování. Rodí se nový způsob poznávání vesmíru, mnohem závislejší na spolehlivosti automatického vyhodnocování výsledků. I v případě dalekohledu HET začne člověk působit jinde, než jsme byli doposud zvyklí. Bude muset napsat složité programy, které sestaví pro dalekohled optimální pozorovací program, ale při vlastním pozorování se stane spíše nadbytečným. Bude-li program dobrý, dalekohled si poradí sám. Poněkud rozporuplný je příběh o radioastronomii. Mobilní spojení je jistě v řadě případů tak důležité, že musí mít přednost před poznáváním dalekého vesmíru. Ovšem představa, že kvůli tomu, že si někdo mobilem domlouvá rande, nebude astronom moci sledovat zajímavý jev daleko ve vesmíru, mě trochu leká. A závěr patří projektu Cassini existujícímu téměř dvacet let, který však skutečně začne až v roce 2004. Je to typický velký kosmický projekt, jehož trvání je téměř srovnatelné s délkou aktivního lidského života. Lidé s takovým projektem svázaní ale potřebují mít štěstí na své straně. Nejdřív musí projekt sondy zvítězit v soutěži o peníze, pak je třeba, aby sonda přežila start a doletěla v pořádku k cíli -- a člověk by v té době měl být stále v plné síle. V budoucnu se jistě objeví projekty, které budou delší než lidský život. Jedním z takových by mohl být let na některou mimosluneční planetu, o jejíž existenci si můžete také přečíst v následujících kapitolách . Praha, říjen 1997 Pavel Koubský
Kapitola1.začátek. Planetky na hranici sluneční soustavy V kapitole Zasáhne? Nezasáhne? v knížce Mravenec a vesmír byla zmínka o Kuiperově pásu, ve kterém v té době bylo známo asi třicet objektů. Studium planetek na okraji sluneční soustavy se rychle rozvíjí. O tom, co je v pásu nového, ale i o jeho historii se dočtete v této kapitole. Jistě si ještě vzpomínáte na kometu Hale-Bopp, která se stala ozdobou loňského jarního nebe. Byla velmi jasná, a proto mohla upoutat širokou veřejnost. Komety podobné Hale-Boppově se objevují jednou za několik let. Naděje, že Hale-Boppovu kometu ještě spatříme, je nulová. Má oběžnou dobu 3 800 let. Patří tedy ke kometám dlouhoperiodickým, tedy kometám, jimž jeden oběh kolem Slunce trvá déle než 200 let. Druhou skupinou komet jsou krátkoperiodické komety s dobou oběhu kratší než 200 let. K těm patří i slavná Halleyova kometa, která však při posledním návratu ke Slunci laiky spíše zklamala. A to je ještě Halleyova kometa světlou výjimkou ve své skupině, protože většina krátkoperiodických komet je velmi málo jasná, takže je viditelná jen v dalekohledu. To velmi dobře souhlasí s představou, že krátkoperiodické komety jsou vlastně staré dlouhoperiodické komety, které se zachytily ve vnitřní sluneční soustavě. Častými průlety v blízkosti Slunce se rychle "opotřebují". Je to Slunce, které svým zářením vyprovokuje vznik ohonu a kómy komety, hlavních atributů mohutnosti komety. Hmota z těchto částí komety však unikne do volného prostoru, a kometa proto po každém návratu ke Slunci něco ztratí. Kde se berou komety? Holandský astronom Jan H. Oort v roce 1950 navrhl, že komety přicházejí z oblaku, který leží ve vzdálenosti 100 000 AJ $Fviz Příloha od Slunce. Oort si představoval, že působením blízkých hvězd se z tohoto oblaku uvolní kometa, která pak zamíří do vnitřních oblastí sluneční soustavy. Oortova hypotéza celkem dobře souhlasila s tvarem a orientací drah tak zvaných
dlouhoperiodických komet. Astronomové zjistili, že tyto komety přicházejí do sluneční soustavy z nejrůznějších směrů, tak jak by se dalo očekávat, kdyby komety byly "uloženy" ve sférickém oblaku, který obepíná vnitřní část sluneční soustavy. Potíže univerzálního modelu Mnoho astronomů se domnívalo, že i krátkoperiodické komety, jejichž dráhy mají mnohem menší rozsah sklonů, pocházejí také z Oortova mračna. Považovali je za původně také dlouhoperiodické komety, jejichž dráhy změnilo výrazně působení gravitačního pole planet. Když ovšem se někteří astronomové pokoušeli matematicky simulovat, jak z dlouhoperiodických komet vznikají krátkoperiodické, došli k rozporům. Problémem byl sklon drah. Dlouhoperiodické komety se pohybují po drahách s nejrůznějšími sklony k rovině ekliptiky, ve které leží dráhy všech planet s výjimkou Pluta. Dráhy krátkoperiodických komet mají sice větší sklony než planety, ale v zásadě menší, než jsou sklony drah dlouhoperiodických komet. Nové hypotézy První, kdo vyslovil myšlenku, že krátkoperiodické komety mají jiný původ než dlouhoperiodické, byl Ir Kenneth Essex Edgeworth, který astronomii pěstoval jako svou soukromou zálibu. V roce 1949 publikoval v britském časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society svou představu o vzniku sluneční soustavy a na závěr napsal: "Bylo by nerozumné se domnívat, že původní rotující disk tvořený rozptýleným materiálem má ostrou hranici za dráhou Neptunu. Není nerozumné se domnívat, že v této oblasti je nyní velké množství poměrně malých shluků hmoty. Tuto oblast můžeme považovat za obrovský rezervoár komet. Čas od času se některý z oněh shluků vychýlí ze své polohy a zamíří do vnitřních částí sluneční soustavy a je pozorovatelný jako kometa." Nezávisle na Edgeworthovi uvažoval o tělesech za dráhou Neptunu v roce 1951 americký astronom holandského původu Gerard P. Kuiper. V první verzi své hypotézy si představoval, že ve vzdálenosti 35 až 50 AJ od Slunce jsou tělesa, která pocházejí z okraje původní sluneční mlhoviny. Kuiper se domníval, že gravitačním působením Pluta se komety z tohoto pásu dostávají do
vnitřních částí sluneční soustavy. Edgeworthův-Kuiperův pás Edgeworthově a Kuiperově hypotéze dlouho nikdo nevěnoval velkou pozornost. Až začátkem sedmdesátých let začal Paul C. Joss z Massachusetts Institute of Technology zkoumat, zda gravitační pole Jupiteru může transformovat dráhu dlouhoperiodické komety na krátkoperiodickou a dospěl k závěru, že pravděpodobnost takového procesu je nepatrná. Inspirován touto prací provedl v roce 1980 španělský astronom Julia A. Fernández řadu počítačových simulací a zjistil, že skutečně zdrojem krátkoperiodických komet mohou být tělesa z pásu za dráhou Neptunu, který navrhovali Edgeworth a Kuiper. Ve Fernándezově práci pokračovali v roce 1988 Martin J. Duncan, Thomas Quinn a Scott D. Tremaine. Dospěli k závěru, že krátkoperiodické komety musí pocházet z oblasti za dráhou Neptunu. V jejich práci se také poprvé objevil název Kuiperův pás. Patrně zcela neúmyslně zapomněli na vlastně prvního autora myšlenky, že za dráhou Neptunu je rozsáhlý pás drobných těles. Název Kuiperův se rychle vžil a jen málokdo dnes mluví o Edgeworthově-Kuiperově pásu. Duncan a jeho spolupracovníci při výpočtech zvětšili hmoty vnějších planet čtyřicetkrát, aby urychlili počítání. To poněkud zmenšilo věrohodnost jejich závěrů. Nicméně jedno z doporučení na konci jejich práce bylo zahájit systematické pátrání po tělesech v Kuiperově pásu. Chiron -- planetka či kometa Experimentální data o Kuiperově pásu začali astronomové získávat už dřív. Při hledání vzdálených těles ve sluneční soustavě nalezl v roce 1977 Charles Kowal na desce pořízené Schmidtovou komorou na Mt. Palomaru objekt, který považoval za planetku. Dostala provizorní označení 1977 UB. Když se podařilo určit její dráhu, bylo zřejmé, že se jedná o velmi zvláštní těleso: nová planetka, která dostala jméno Chiron, oběhne kolem Slunce mezi dráhami Uranu a Saturnu (jehož dráhu dokonce kříží) jednou za 51 let. Připomeňme, že v řecké mytologii byl Cheiron kentaur, syn Krona (Saturna) a vnuk Úrana. Do té doby objevené planetky se většinou pohybovaly mezi dráhou Jupiteru a Marsu. Po čase se zjistilo, že z povrchu Chironu se
uvolňují různé látky, vytvářející něco, čemu se u komet říká koma. Odhady rozměrů Chironu (65 -- 200 km) však jasně svědčily o tom, že se jedná o těleso podstatně větší než jsou kometární jádra. Ty mají průměr většinou jen několik kilometrů. Duncan a spolupracovníci ve své práci o původu krátkoperiodických komet proto považovali Chiron za jakousi prakometu, která unikla z Kuiperova pásu. Další podporu pro existenci Kuiperova pásu nalezla družice IRAS, která v roce 1983 sledovala záření oblohy v infračervené oblasti. Její pozorování vedla k celé řadě zcela převratných objevů. Jedním z nich je objev protoplanetárních disků u dvou desítek hvězd. Pozorování protoplanetárních disků kolem vznikajících hvězd a hvězd hlavní posloupnosti ukázala, že struktury podobné Kuiperovu pásu skutečně mohou existovat. První objev v Kuiperově pásu Objevu prvních těles v pásu jsme se dočkali až začátkem 90. let. První našli 30.srpna 1992 Jane X. Luuová a David C. Jewitt. Pozorovali dalekohledem o průměru 2,2 metru na vysokohorské observatoři Mauna Kea na Havajských ostrovech. Jako kteroukoli noc v předchozích pěti letech pořizovali vždy sekvence čtyř patnáctimutových expozic. Snímky zachycené kamerou CCD P1 si prohlíželi v rychlém sledu na monitoru počítače, protože očekávali, že hledané těleso v Kuiperově pásu se projeví vlastním pohybem mezi hvězdami. A oné srpnové noci se konečně dočkali. Na třetím snímku bylo patrné, že jedna "hvězda" se proti poloze na prvních dvou posunula. První měření potvrdila, že se jedná o těleso ve vzdálenosti čtyř desítek astronomických jednotek. Podle okamžiku objevu dostalo nepoetické označení 1992 QB1. Jane X. Luuová Luuová má zajímavý osud. Pochází z Vietnamu, do Ameriky se dostala jako uprchlík. Astronomii objevila při letním pobytu v kalifornské Laboratoři tryskového pohonu JPL, ve které vznikla většina amerických kosmických sond. S Jewittem začala spolupracovat v roce 1986. Jane věnuje pozorování vzdálených asteroidů asi 20 nocí ročně. Celá třetina nalezených těles se ztrácí. Na otázku, zda uvažuje o tom, že by některou planetku pojmenovala, odpovídá:"Procedury Mezinárodní astronomické unie mi
připadají tak složité, že si to raději odpustím". Od roku 1994 vyučuje na Harvardské universitě. Technika a píle Objev byl výsledkem velké píle, ale také pokroku techniky. Předchůdci Luuové a Jewitta měli k dispozici jen fotografické desky. Nejúspěšnější byl Ch. Kowal, kterému se při rozsáhlé přehlídce v letech 1977 až 1984 podařilo najít pouze Chiron. Fotografická emulze nemohla zaznamenat hvězdy slabší než dvacáté hvězdné velikosti. $F viz Příloha . Planetka 1992 QB1 oběhne kolem Slunce jednou za 290 let. Její velikost se odhaduje na 250 kilometrů. Protože Jewitt a Luuová se zaměřili jen na malou část nebe, odhadli, že podobných těles musí být nejméně několik tisíc. A skutečně: v roce 1993 přibylo dalších 5 těles, v následujícím roce už 12, v roce 1995 14. Stejný přírůstek zaznamenali astronomové v roce 1996. V září roku 1997 přesáhl počet známých objektů za Neptunem padesátku. Zde se projevuje vliv techniky. Když začátkem 19. století byla nalezena Ceres, první těleso v "klasickém" pásu planetek, následovala tři další tělesa až během během následujících šesti let. A pátá planetka byla objevena až po 38 letech. I tehdy hrála roli technika. Nejprve oku ozbrojeném dalekohledem pomohly hvězdné mapy a později fotografická deska. V případě těles v Kuiperově pásu už fotografická deska nestačila, musely přijít prvky CCD, počítače a observatoře s velmi dobrými pozorovacími podmínkami. Po planetkách v Kuiperově pásu pátrá nyní šest observatoří na celém světě. Nejslabší objevené byly až 24. magnitudy. Při této citlivosti lze v Kuiperově pásu nalézt tělesa s průměrem menším než 100 kilometrů. Zatím nejvíc vzdálených planetek nalezl dalekohled o průměru 2,2 metru na Mauna Kea, kde pozorují Jewitt a Luuová. Ti se omezili jen na oblasti kolem ekliptiky, takže tělesa, která by se pohybovala po drahách s vyšším sklonem, zatím unikají. Na rozdíl od fotografických pozorování neexistuje dosud žádná systematická celooblohová přehlídka, která by používala
kamer CCD. Jewitt a Luuová odhadují, že by se jim mohlo do konce století podařit objevit až stovku nových těles v Kuiperově pásu. Určité zrychlení v práci očekávají od nové kamery, která využívá spojení 8 čipů 2048 x 4096 pixelů. Tělesa objevená v Kuiperově pásu mají kruhové nebo jen málo výstředné dráhy a jejich roviny mají malý sklon k rovině ekliptiky, což se velmi dobře shoduje s pozorovanými vlastnostmi drah krátkoperiodických komet. Jejich průměry se pohybují od 100 do 400 kilometrů. Jewitt a Luuová, kteří objevili téměř tři čtvrtiny všech planetek za Neptunem, se domnívají, že v Kuiperově pásu obíhá nejméně 70 000 objektů s průměrem větším než 100 kilometrů. Pozorovat detaily na povrchu těchto těles je zatím zcela nemožné. O tom, jak vypadá povrch, můžeme něco říci na základě měření jasnosti v několika barevných filtrech. Světlo asteroidů je v zásadě odražené sluneční světlo poněkud ovlivněné vlastností jejich povrchu. Některé asteroidy z Kuiperova pásu jsou červenější než sluneční světlo. To může být způsobeno tím, že na jejich povrchu jsou tmavé látky s velkým obsahem uhlíku. Bez znalosti většího počtu těles v pásu nelze dělat žádné podložené odhady o jejich vlastnostech včetně realistického odhadu jejich počtu. Mohla by pomoci Sloanova přehlídka $F podrobněji viz kapitola Nebe v počítači , při které by se mělo detekovat několik set těles v Kuiperově pásu. Snímky ze Sloanovy přehlídky se ale budou jen málo opakovat, takže z ní mohou hlavně přijít upozornění pro sledování "podezřelého" tělesa, jehož poloha se změnila. To ovšem bude vyžadovat rychlou redukci dat a dobrou komunikaci s observatořemi, které se na tělesa v Kuiperově pásu specializují. Vzorek z Hubblova kosmického dalekohledu O tom, že za dráhou Neptunu jsou i menší tělesa, svědčí i výsledky z Hubblova kosmického dalekohledu. Během 30 hodin pozorování získala Anita Cochranová z McDonaldovy observatoře v Texasu 34 snímků planetární kamerou WFPC2 kosmického dalekohledu, na kterých jsou zaznamenány hvězdy až do 28,5 magnitudy. Tým Cochranové snímal stále stejnou oblast oblohy
velikosti zhruba jedné padesátiny měsíčního kotouče. Po složitých redukcích snímků došli k závěru, že na této malé části oblohy zachytili 29 těles z Kuiperova pásu. Jejich průměry mohou být kolem 10 kilometrů, což by odpovídalo skutečným kometárním jádrům. Podobná tělesa nemohl žádný pozemský dalekohled zachytit. Z výsledku tohoto vzorkového pozorování lze usoudit, že v Kuiperově pásu je možná až 200 milionů těles velikosti kometárních jader. Plutinové a Kentauři Počítačové simulace pokračují i po objevech prvních těles v Kuiperově pásu. Výpočty ukazují, že dráhy v něm jsou velmi stabilní, takže v tomto rezervoáru krátkoperiodických komet mohou být tělesa od samého počátku sluneční soustavy, celých 4,5 miliardy let. Zvlášť stabilní jsou dráhy těles, pro která Jewitt a Luuová zavedli označení Plutinové. Jsou to tělesa, která se pohybují po dráhách velmi podobných Plutu. Poměr oběžných dob Neptunu a Pluta je 3:2, na tři oběhy Neptunu kolem Slunce připadnou dva oběhy Pluta. Takovým dráhám se říká rezonanční. Tělesa, která mají stejné dynamické vlastnosti jako Pluto, jsou Plutinové -- malí Plutové. Obíhají také v rezonanci 3:2 s Neptunem. Rezonance patrně tělesa chrání před gravitačním vlivem Neptunu. Kromě Plutinů se pohybují na kraji sluneční soustavy i tělesa, která kříží dráhy velkých planet. Těm se říká Kentauři. S jedním jsme se už seznámili, je to Kentaur Chiron. Kentaurů známe zatím šest. Mají pododné dráhy jako Chiron. Podle vlastností Chironu a z tvaru jejich drah lze usoudit, že Kentauři mohou být krátkoperiodické komety na samém počátku své kariéry. Barvy Kentaurů a ostatních těles z Kuiperova pásu vykazují stejný rozsah. To lze chápat jako další důkaz, že Kentauři pocházejí z Kuiperova pásu. V tom případě z něho musejí unikat dost často, aby nahradily zaniklá tělesa. Jejich životnost je totiž řádově sta tisíce, maximálně miliony let. Objekt 1996TL66 V říjnu 1996 byla objevena další planetka za dráhou Neptunu. V té době již na dvoumetrovém dalekohledu observatoře Mauna Kea pracovala kamera vybavená CCD čipem 8192 x 8192 pixelů. Planetka
dostala označení 1996TL66. Další pozorování v prosinci 1996 prokázala, že se jedná o nový typ objektu ve vnější sluneční soustavě. Má totiž dráhu zcela odlišnou od jiných těles v Kuiperově pásu. Zatímco většina těles v pásu se udržuje ve vzdálenostech 35 až 50 AJ od Slunce, objekt 1996 TL66 se vzdaluje až na 134 AJ, tedy téměř třikrát dál než Pluto. Doba jeho oběhu kolem Slunce může být až 800 let. Je to první známé těleso mezi Kuiperovým pásem (30 až 50 AJ) a Oortovým pásem (104 AJ). Pozoruhodný je i odhadovaný průměr planetky ~ 500 kilometrů, což je asi čtvrtina průměru Pluta. Průměr těles v Kuiperově pásu se nedá přímo měřit -- lze ho jen odhadnout ze známé jasnosti, vzdálenosti a předpokládané odrazivosti. Když se zpráva o objevu ledové koule 1996 TL66 dostala na veřejnost, uvažovali někteří novináři, zda se vlastně nejedná o desátou planetu. Spoluobjevitelka tělesa 1996 TL66 Jane Luuová však oponovala tím, že podobných těles může být několik tisíc. Další pás planetek? Spíše než mezi planety přísluší planetka 1996 TL66 do jiné skupiny transneptunských objektů. Zatímco Kuiperův pás se jeví jako učesaný disk, ve kterém se planetky či kometární jádra pohybují po téměř kruhových dráhách s malým sklonem, existuje patrně ještě další pás planetek, který je mnohem méně uspořádaný. A v něm se pohybuje objekt 1996 TL66. Dráhy těles v tomto pásu jsou velmi protáhlé a mají velký sklon k rovině ekliptiky. Astronomové se domnívají, že se jedná o první případ další třídy objektů ve sluneční soustavě. Hovoří se o rozházeném nebo rozptýleném Kuiperově pásu, který může obsahovat až několikrát více hmoty než klasický Kuiperův pás. Pluto -- ohrožená planeta V učebnicích astronomie se stále uvádí, že okolo Slunce obíhá devět planet. S devíti planetami proto operují i moderní astrologové, kteří si na počítačích sestavují "vědecké" horoskopy. Pozorování Pluta v posledních dvaceti letech a objevy těles v Kuiperově pásu však jasně ukazují, že regulérních planet je pouze osm. Stejný nárok jako Pluto na statut deváté planety by si mohly činit desítky, stovky, a možná tisíce těles na okraji sluneční soustavy.
Clyde Tombaugh -- hledání planety X Clyde Tombaugh začal svou kariéru jako astronom amatér. Bylo mu 22 let, když přijel na Lowellovu observatoř v Arizoně, založenou v roce 1894. Její zakladatel Percival Lowell měl jasný cíl -hledat inteligentní život ve vesmíru. To se samozřejmě nikdy nepodařilo, ale v roce 1929, v době Tombaughova příchodu se Lowellova observatoř už zapsala do historie astronomie významným prvenstvím: v letech 1912 -- 1917 shromáždil V.M. Slipher pozorování, která vedla k objevu rozpínání vesmíru. Tombaughovým úkolem bylo hledat devátou planetu sluneční soustavy, planetu X, která údajně působila velké odchylky v pohybu Uranu a Neptunu. Tombaugh začal pilně fotografovat novým třiceticentimetrovým dalekohledem. Fotografie oblohy pořizoval za bezměsíčních nocí, kdy byla obloha nejtmavší. Za měsíčních nocí snímky prohlížel. Nebyl to lehký úkol. Na každém snímku bylo 50 až 900 tisíc hvězd a samozřejmě stopy asteroidů. Za deset měsíců dospěl k cíli. Když 18.února 1930 porovnával snímky pořízené v souhvězdí Blíženců, zjistil, že poloha jednoho bodu, který byl zaznamenán na obou deskách, se změnila o 3,5 milimetru. V týdnech, které následovaly, pokračoval spolu s dalšími astronomy Lowellovy observatoře ve sledování nově objeveného tělesa. V polovině března 1930 už nebylo pochyb: byla to planeta X. Tombaugh se stal rázem slavným. Za odměnu mohl studovat astronomii na Universitě v Kansasu. Na pozorování však nezanevřel. Podařilo se mu objevit několik asteroidů, jednu kometu, jednu novu, jednu kulovou a pět otevřených hvězdokup. Snažil se také najít další tělesa za Neptunem. Od roku 1929 do roku 1943 vyfotografoval celou severní oblohu viditelnou z Arizony, ale bezúspěšně. Hlavním důvodem byl technický nedostatek přehlídky. Tombaugh nemohl zachytit hvězdy slabší než 17,5 magnitudy. Pluto -- největší těleso v Kuiperově pásu Objev Pluta tak zůstal největším Tombaughovým objevem. A bezesporu nejzajímavějším. Naše znalosti o Plutu se za dlouhého života jeho objevitele (Clyde William Tomabaugh zemřel loni ve věku devadesáti let) velmi změnily. V roce 1978 se podařilo najít
měsíc Pluta, který se jmenuje Charon, a tím bezpečně určit hmotu deváté planety. Vyšla překvapivě nízká -- kolem desetiny hmoty Měsíce. Tím definitivně padl názor, že objev Pluta byl stejný triumf nebeské mechaniky jako nalezení Neptuna v roce 1846. Pluto nemohl měřitelným způsobem ovlivnit dráhu Neptunu a Uranu, i když ho Tombaugh nalezl blízko místa vypočteného Lowellem. Pluto je dokonce méně hmotný než Neptunův největší měsíc Triton. Naopak řada vlastností Pluta, Charonu a Tritona naznačuje jejich příbuznost s tělesy v Kuiperově pásu. Pluto se tedy teď jeví spíše jako největší objekt v Kuiperově pásu než jako devátá planeta sluneční soustavy.P2 Poznámky Poznámka 1 CCD -- charged-coupled device, nábojově vázané struktury. Jeden z několika typů polovodičových detektorů světla. Jedná se o polovodičový obvod na křemíkovém substrátu, který tvoří soustava obrazových prvků -- pixelů (px) uspořádaných do řádků a sloupců. Při dopadu světla se v křemíkové krystalické mřížce vytvoří náboj, který se dá vyčítat po řádcích a sloupcích detektoru. CCD matice mají řadu výhod proti fotografické emulzi. Jsou citlivější, lineární a stabilní v čase. Lineární v tomto případě znamená, že náboj, který se vytvoří při osvětlení chipu je přímo úměrný množství dopadlého světla. To platí v širokém rozsahu expozic. Fotografická emulze je nelineární detektor světla. Určitou nevýhodou proti fotografické desce jsou jejich malé rozměry. Za velký chip se stále považuje matrice 2048 x 2048 px, která je menší než 5 x 5 cm. Poznámka 2 Jak je to s existencí planety X? Především není zcela zřejmé, zda jsou dráhy Uranu a Neptunu vůbec nějakým způsobem rušeny. Při analýze drah se musí používat také měření stará sto i více let a ta mohou být ovlivněna systematickými chybami. Sondy Pioneer 10 a 11, které bylo možné sledovat až do velkých vzdáleností od Slunce, nebyly žádnou planetou X ovlivněny. Rovněž družice IRAS, která sledovala nebe v infračerveném záření, žádné podezřelé těleso nenalezla. Víme také, že při hledání těles v Kuiperově pásu se zatím nalezly jen planetky o průměru
maximálně 500 kilometrů. Mezi astronomy se však najde několik skalních zastánců myšlenky, že planeta X existuje, a ti tvrdí, že všechny dosavadní přehlídky jsou neúplné. Jejich odpůrci tvrdí, že pozorované odchylky jsou spíše systematické chyby měření. Je totiž nutné používat i měření starší než sto let. Užitá literatura http://www.ifa.hawaii.edu/faculty/jewitt/kb.html Astrophys. J. 328, 1988, s.L69 Nature 362, 1993, s.730 Astrophys. J. 455, 1995, s.324 Annu. Rev. Astron. Astrophys. 33, 1995, s.327 Scientific American 274, 1996(May), s.32 Nature 387, 1997, s.573 Koukolík F.: Mravenec a vesmír, Vyšehrad, Praha 1997. kapitola Zasáhne? Nezasáhne? Kapitola1.konec Kapitola2.začátek MACHO, EROS, OGLE, DUO Tato čtyři slova nehledejte v poznámkách. Jsou to zkratky, které se budou velmi často objevovat v následujících odstavcích. Řeč bude o temné hmotě v naší Galaxii i v okolním vesmíru a o tom, jak se dá gravitační pole využít k jejímu pozorování. Počítání hvězd O tom, jak vypadá naše Galaxie, se vážně zajímají astronomové už od dob Williama Herschela (1738 - 1822), který je spíše známý jako objevitel planety Uran. Herschel počítal hvězdy viditelné v dalekohledu na 3400 místech na obloze. Toto prosté sčítání hvězd na severní obloze potom rozšířil jeho syn John i na jižní oblohu. Ze součtů hvězd a za předpokladu, že hvězdy jsou rovnoměrně rozloženy a jsou všechny stejně svítivé, dospěl Herschel k závěru, že žijeme ve středu soustavy, která má průměr 14 tisíc světelných let $F viz Příloha . V zásadě se však nemýlil v tom, že naše soustava má tvar čočky.
O sto let později mohl holandský astronom Jacob C. Kapteyn už kombinovat součty hvězd, jejich radiální rychlostiP1 a vlastní pohybyP1 a dospěl už k celkem realistickému obrazu Galaxie: zjistil, že poloměr Galaxie je asi 8 kpc $F viz Příloha a že tato soustava obsahuje asi 100 miliard hvězd. Temná hmota Brzy se však začalo ukazovat, že část hmoty Galaxie asi nevidíme. Nejmarkantnější důkaz o existenci tmavé hmoty dává tak zvaná křivka rotační rychlosti Galaxie. Ve vzdálenosti Slunce obíhají hvězdy kolem galaktického středu rychlostí asi 220 km.s-1, zatímco na okraji Galaxie mají oběžnou rychlost kolem 300 km.s-1. Kdyby v Galaxii byla jen hmota, kterou vidíme, tedy hvězdy a plynná a prachová mračna, musela by křivka rotační rychlosti, tedy závislost oběžné rychlosti na vzdálenosti od středu Galaxie, vypadat jinak. Hvězdy blízko centra by obíhaly rychleji než na okraji. Tak, jako ve sluneční soustavě, kde Merkur obíhá mnohem rychleji než Pluto. Podobně jako naše Galaxie rotují i mnohé jiné galaxie. Pozorovaný průběh rotační rychlosti se dá vysvětlit tak, že v galaxiích je značné množství neviditelné hmoty především v tak zvaném halu, rozsáhlé kulové oblasti obklopující diskovou plochou složku. Tato hmota se musí od té, kterou pozorujeme, výrazně lišit. Nemohou to být normální hvězdy nebo plyn. MACHO V zásadě může být tmavá hmota ukrytá v částicích nebo v objektech, které velmi málo září, a proto jsou na velkou vzdálenost neviditelné - hnědí trpaslíci, bílí trpaslíci, neutronové hvězdy nebo černé díry. Americký astronom Kim Griest navrhl pro tyto objekty název MACHO, což je zkratka z anglických slov Massive Compact Halo Objects. Gravitační čočky a mikročočky Od poloviny šedesátých let navrhovala řada astronomů využít k pátrání po neviditelné hmotě v Galaxii efektu gravitační čočky. Fyzikální princip gravitační čočky je založen na ohybu světla v gravitačním poli. Einstein z pricipu ekvivalence gravitační a
inerciální síly odvodil, že se elektromagnetická vlna musí v gravitačním poli ohýbat. Gravitační ohyb světla byl poprvé experimentálně ověřen při pozorování úplného zatmění Slunce v roce 1919. Podle teorie relativity odchýlí gravitační pole Slunce paprsek hvězdy, která se promítá těsně u slunečního kotouče o necelé dvě obloukové vteřiny. Při experimentálním ověřování se porovnávají polohy hvězd zachycené v okolí zatmělého Slunce s fotografii téže části oblohy pořízené v jiném ročním období, kdy jsou tyto hvězdy vidět na nočním nebi. Už při prvních měřeních byla shoda experimentu a teorie velmi dobrá. Celkem snadno lze ukázat, že gravitační pole kolem hmotného tělesa se vůči procházejícím světelným paprskům může chovat jako prostředí s proměnným indexem lomu. Můžeme si je představit jako kouli s indexem lomu rostoucím směrem k jejímu středu. V tomto prostředí se bude měnit nejen směr paprsků, ale díky fokusaci také jejich intenzita. Stejným způsobem se chová skleněná spojka. Abychom mohli zaznamenat efekt gravitační čočky, musí procházet světelný paprsek od vzdálené hvězdy nebo galaxie, dříve než doletí k pozorovateli, v blízkosti hmotného tělesa. Pokud všechny tyto tři body budou na jedné přímce, uvidí pozorovatel místo vzdálené hvězdy svítící prstýnek. Jeho průměr bude záviset na hmotnosti gravitujícího tělesa na vzájemném postavení jednotlivých součástí čočky. Bude-li těleso, působící efekt gravitační čočky mimo spojnici hvězda -- pozorovatel, změní se prstýnek ve zdvojený obraz. V obou případech však dojde k celkovému zjasnění pozorovaného objektu. Pokud je svítící prstýnek tak malý, že jej nelze dalekohledem rozeznat, mluvíme o gravitační mikročočce. První gravitační obrazy Za první zmínku o gravitačních čočkách se považuje Einsteinův článek otištěný koncem roku 1936 v časopise Science. Dále se pak často uvádí, že tento článek otiskl Einstein na žádost českého inženýra R.W. Mandla. Jak zjistil Dr. Petr Hadrava, který se zabývá mnoha obory astrononie včetně její historie, je geneze myšlenky gravitační čočky trochu složitější. Mandla označil za českého inženýra V.K. Zworykin, jeden z průkopníků barevné televize a elektronového mikroskopu.
Zworykin žil od roku 1919 v Americe a byl v kontaktu s Franzem Zwickym, který napsal článek o gravitačních čočkách do časopisu Physical Review v roce 1938. Zwicky si uvědomil, že v roli gravitační čočky by mohly vystupovat vzdálené galaxie. Jako další, časově však jako první muž se v historii gravitační čočky objevuje František Link, který o gravitačních čočkách napsal v březnu 1936 do časopisu Comptes rendus. Práce byla publikována francouzsky, a to je asi hlavní důvod, proč zapadla. Od roku 1942 působil Link na hvězdárně v Ondřejově a v letech 1948-53 byl jejím ředitelem. Trvalo ale více než čtyřicet let, než se podařilo efekt gravitační čočky pozorovat. Koncem března 1979 se pokoušeli tři astronomové, D. Walsh , R.F. Carswell a R.J. Weymann, ztotožnit rádiový zdroj 0957+561 se slabou hvězdičkou v souhvězdí Velké medvědice. Šlo o to ověřit, zda zjištěný rádiový zdroj je skutečně kvasar. Celkem rutinní program, při kterém se pořizují spektra hvězd v blízkosti polohy rádiového zdroje. Úloha, kterou oné březnové noci řešila trojice astronomů na americké národní observatoři Kitt Peak, byla poněkud složitější. Na místě, kde radioteleskopy v britském Jodrell Banku a americkém Green Banku nalezly rádiový zdroj, nebyla hvězda jedna, ale dvě, vzdálené od sebe 6 obloukových vteřin. Pořídili spektra obou hvězd a zjistili, že jsou téměř identická. To nasvědčovalo tomu, že pozorují dva obrazy jednoho a téhož objektu. Jako nejpravděpodobnější důvod pro rozdvojení obrazu kvasaru 0957+561 navrhli působení gravitační čočky. Tak začala éra gravitačních čoček. Astronomie získala další metodu zkoumání vesmíru. Hledejte MACHO ve Velkém Magellanově mračnu V roce 1986 publikoval polský astrofyzik Bogdan Paczynski, působící už řadu let ve Spojených státech, článek, ve kterém propracoval metodiku zjišťování neviditelné hmoty v naší Galaxii metodou gravitačních mikročoček. Pokud totiž skutečně je Galaxie obklopena objekty typu MACHO, musí čas od času docházet k tomu, že se některé z těchto těles promítne do blízkosti nějaké vzdálené hvězdy. Paczynski doproručil intenzivně pozorovat co nejvíce hvězd ve Velkém Magellanově mračnu, což je nám nejbližší galaxie. Objekty MACHO by mohly na čas zjasňovat hvězdy
v Magellanově mračnu. Paczynski spočítal tvary světelných křivek pro různé hmotnosti objektů MACHO za předpokladu, že halo je ve vzdálenosti 10 kpc a že jejich tangenciální pohyb (kolmo na směr zorného paprsku) vůči hvězdám v Magellanově mračnu je 200 km.s-1. Zjistil, že pokud by MACHO byla černá díra s hmotností desetkrát větší než má Slunce, pak by bylo možné pozorovat zjasnění příslušné hvězdy v pozadí po dobu 8 měsíců. Bílý trpaslík v roli MACHO by hvězdu zjasnil jen po dobu dvou měsíců a těleso velikosti Země po dobu 3 hodin. Na první pohled dosti optimistická čísla. Jedna z milionu I kdyby bylo neviditelné hmoty 10 krát víc než svítící hmoty a všechna byla soustředěna v objektech MACHO, pak v každém okamžiku bude pouze jedna hvězda z milionu pod vlivem gravitační mikročočky. Najít MACHO znamená monitorovat každou noc miliony hvězd. A to ještě není úplná záruka úspěchu. Mezi hvězdami je spousta hvězd, které mají proměnnou jasnost. Mohou to být pulzující hvězdy jako cefeidy, zákrytové dvojhvězdy a mnoho dalších fyzikálně proměnných hvězd. Ty všechny je třeba od efektu gravitačních mikročoček oddělit. Naštěstí se dají určit pravidla, jak vypadá zjasnění způsobené gravitační mikročočkou. O prvním jsme se již zmínili, to je doba trvání. Další výraznou vlastností je, že gravitační čočka "zjasňuje" světlo hvězdy nezávisle na barvě. Jestliže MACHO zjasní hvězdu v pozadí v červené barvě desetkrát, musí se pozorovat i desetinásobné zjasnění ve žluté barvě. To je dost důležitá vlastnost: skutečně proměnné hvězdy mění většinou i barvu. Další vlastností gravitační mikročočky je skutečnost, že určitý jev (stejný objekt MACHO, stejná hvězda v pozadí) se těžko kdy bude opakovat. To je vlastnost, která může vyloučit pravidelně se měnící hvězdy, na druhou stranu znemožňuje ověřit nalezené zjasnění opakovaným pozorováním, což je jinak velmi často používaná metoda. První výsledky Sledováním gravitačních mikročoček se od začátku devadesátých let začaly zabývat čtyři skupiny astronomů. MACHO - spolupráce Američanů, Britů a Australanů, OGLE - tvořená převážně polskými astronomy, EROS - francouzská skupina a &DUO.
První výsledek oznámila skupina MACHO v říjnu 1993 v časopise Nature. Astronomové pozorovali na australské observatoři Mount Stromlo. Dalekohled starý 130 let Pracovali s dalekohledem, jehož historie je v moderní astronomii zcela ojedinělá. Jeho prapředek byl od roku 1868 na observatoři v australském Melbourne. Měl kovové zrcadlo o průměru 1,20 metru $F Nyní se používají v dalekohledech zrcadla skleněn<160 s napařenou hliníkovou vrstvou>. Po mnoho let to byl největší plně pohyblivý dalekohled na světě. Téměř půl století používali astronomové tento dalekohled ke studiu jižního nebe. Nové období v historii stařičkého dalekohledu nastalo v roce 1953 po přestěhování na observatoř Mt. Stromlo u Canberry. Dalekohled dostal nové skleněné zrcadlo o průměru 1,27 metru a nový tubus. Ruční ovládání nahradily elektromotory a změnila se řada mechanických součástí dalekohledu. Když dalekohled nyní pracuje v programu MACHO, je k němu připojena CCD kamera, která zobrazuje současně ve dvou barvách, červené a modré, oblast nebe o trochu větší než je velikost měsíčního kotouče. Každý obraz obsahuje téměř 17 milionů prvků. Hvězdáři ze skupiny MACHO sledovali po dobu jednoho roku čtyři oblasti blízko středu Velkého Magellanova mračna. Za tu dobu dokázali změřit 250 krát jasnost 1,8 milionu hvězd. Výsledkem jejich úsílí bylo zjištění, že po dobu 34 dní se jasnost jedné z hvězd v oblasti měnila způsobem, který by mohl odpovídat působení gravitační mikročočky. Záznam jasnosti hvězdy v čase, světelná křivka, byl symetrický a shodný v obou barvách. Pokud tuto změnu jasnosti způsobil objekt MACHO v halu naší Galaxie, pak jeho hmotnost nejpravděpodobněji odpovídala desetině hmotnosti Slunce. Shodou okolností vyšla v témže čísle Nature také práce druhé skupiny -- EROS, která detekovala dokonce dvě gravitační mikročočky na základě fotografického sledování hvězd ve Velkém Magellanově mračnu na Evropské jižní observatoři na La Silla v Chile. Na jednu fotografickou desku pořízenou Schmidtovou
komorou se zaznamenalo kolem osmi milionů hvězd. Za tři roky pořídili přes 300 expozic. Výsledkem analýzy jejich pozorování jsou dvě světelné křivky, tvarem odpovídající té, kterou získala skupina MACHO. Třetí pionýrský výsledek publikovala v roce 1993 skupina OGLE. Během pozorovací kampaně na observatoři Las Campanas v Chile měřili v průběhu 75 nocí jasnost 650 000 hvězd. Výsledkem je jedna světelná křivka, která také odpovídá účinkům gravitační čočky. Protože pozorovali jen v jedné barvě, nebylo možné ověřit, zda je zjištěná světelná křivka nezávislá na vlnové délce. Skupina OGLE studuje hvězdy v galaktické výduti, jejichž světlo by mělo být také ovlivněno gravitačním polem hvězd v disku Galaxie. Od začátku roku 1997 má polská skupina OGLE na observatoři Las Campanas k dispozici vlastní dalekohled o průměru 1,3 metru specializovaný na hledání gravitačních mikročoček. Pochybnosti První výsledky pozorování gravitačních mikročoček vypadaly velmi slibně. Zdálo se, že temnou hmotu v Galaxii mohou opravdu tvořit velmi málo svítivé hvězdy. Postupně, jak přibývalo nových pozorování, se situace stávala méně přehlednou. Po pěti letech pozorování gravitačních mikročoček není sporu o tom, že alespoň v několika případech se podařilo zjistit zjasnění hvězdy způsobené gravitačním polem neviditelného objektu. Tato pozorování vypovídají spíše o struktuře ve středních částech naší Galaxie. Hledání gravitačních čoček na pozadí Velkého Magellanova mračna, které by mělo poskytnout informace o galaktickém halu, bylo zatím mnohem méně úspěšné. Počet případů pozorovaného gravitačního zjasnění je v tomto směru třicetkrát nižší než ve směru k výduti Galaxie. Přehlídka je zatím velmi nedokonalá z hlediska škály hmotností objektů, které mohou působit efekt gravitační čočky. Nejsnáze lze zachytit zjasnění, které trvá desítky dnů. Taková zjasnění mohou způsobit v halu Galaxie málo hmotná tělesa jako hnědí nebo bílí trpaslíci. Gravitační čočkou nelze zatím "vidět" planety, které zjasňují jen na hodiny, ani mohutné černé díry způsobující zjasnění v trvání roků až desetiletí.
Příslib do budoucna Pozorování gravitačních mikročoček se stane v budoucnu běžnou pozorovací metodou v astrofyzice. V několika příštích letech se patrně podaří shromáždit tolik pozorování, že bude možné rozhodnout o skutečných polohách gravitačních čoček směrem ke galaktické výduti. Dalším přínosem by mohlo být pozorování z kosmického prostoru. Kombinace pozorování ze Země a z družice obíhající ve vzdálenosti jedné AJ by pomohlo při určování vzdáleností gravitačních čoček. Takové pozorování by také mohlo potvrdit, že pozorované zjasnění je skutečně gravitačního původu. Na dvou vzdálených místech by se průběh zjasnění způsobeného gravitační čočkou měl poněkud lišit. Tak by se snadno dalo odlišit působení gravitační mikročočky od "normální" proměnné hvězdy. Užitečný vedlejší produkt Nicméně už dosavadní výsledky pátrání po gravitačních čočkách znamenají obrovský přínos pro studium proměnných hvězd. Protože pravděpododnost zachycení gravitační čočky je velmi malá, musejí astronomové neustále sledovat jasnosti milionů hvězd. A tyto jasnosti pak porovnávat v čase. Takže nestačí jen změřit jasnost hvězdy, je nutné znát její polohu, aby se dala najít na dalším snímku. Astronomové museli napsat mnoho programů, které tento proces zčásti nebo úplně automatizují. V ideálním případě se počítačovým zpracováním série snímků získá seznam proměnných hvězd, eventuálně i jejich světelné křivky. Pochopitelně mezi miliony hvězd, jež je nutné tímto způsobem změřit, se najdou tisíce proměnných hvězd, které nemají s gravitačními čočkami nic společného. A tak se archivy astronomů zabývajících se gravitačními čočkami stávají rohem hojnosti pro jiné. Proměnné hvězdy nejsou většinou zajímavé jen tím, že nějakým způsobem mění svou jasnost, ale řada z nich má "praktické" použití. Cefeidy P2 jsou vhodné pro určování vzdáleností. Měření jasností zákrytových dvojhvězd jsou, pokud k nim existují i spektra, jediným zdrojem informací o hmotách hvězd. Skupina OGLE publikovala katalog 1656 pulsujících a zákrytových soustav, včetně souřadnic a vyhledávacích mapek. MACHO má ve svém archivu na 90 000 proměnných hvězd. DUO odhalili 15 000 proměnných hvězd.
Užitá literatura http://wwwmacho.mcmaster.ca http://www.astrouw.edu.pl Nature 365, 1993 s.621 a 623 Astronomy 1996(October) s.41 Annu.Rev.Astron.Astrophys.1996, 34 s.419, Sborník ke 100.výročí Ondřejovské hvězdárny 1998 Poznámky Poznámka 1 Obecný pohyb hvězdy vůči Slunci v prostoru se dá charakterizovat dvěma složkami: radiální rychlostí a vlastním pohybem. radiální rychlost -- složka rychlosti nebeského tělesa ve směru zorného paprsku pozorovatele. Více v poznámce v kapitole 4. vlastní pohyb -- zdánlivý pohyb hvězdy po nebeské sféře kolmo na zorný paprsek. Měří se v úhlových jednotkách. Poznámka 2 Cefeidy -- proměnné hvězdy. Více o nich Koukolik F.: Lenochod a vesmír, Vyšehrad, Praha 1995, kapitola O rudém posuvu, E. Hubblovi a rozpínání vesmíru Kapitola2.konec Kapitola3.začátek HET Po čtyřicet let byl pětimetrový teleskop na Mt. Palomaru největším dalekohledem na světě. Hlavním důvodem, proč se udržel na špičce tak dlouho, byly peníze. Schopnost dalekohledu soustřeďovat světlo roste s dvojmocí průměru jeho objektivu, což je nyní většinou duté zrcadlo. Hmota, která do jisté míry souvisí s cenou dalekohledu, ale roste se třetí mocninou průměru. Osmimetrový teleskop postavený klasickou technikou by přišel na půl miliardy dolarů. Astronomové, kteří samozřejmě touží po větších objektivech, aby dohlédli dále do vesmíru, museli proto čekat, až rozvoj techniky dovolí snížit cenu velkých dalekohledů. Nové trendy V poslední době se objevilo několik technických řešení, která dovolují stavět teleskopy, jejichž zrcadla překonávají hranici osmi metrů. O složených desetimterových zrcadlech dalekohledů Keck I a II P1. Jejich stavbu na observatoři Mauna Kea částečně
financovala Keckova nadace, což je filantropická organizace vzniklá k uctění památky naftového magnáta Williama Myrona Kecka. První Keckův teleskop stál asi 100 milionů dolarů, asi desetina ceny "klasického" desetimetru. Ušetřit se dá ještě víc. 8.října loňského roku byl na McDonaldově observatoři v Texasu oficiálně inaugurován dalekohled HET (o významu zkratky se dočtete dále), který sice není největší na světě, ale originálností konstrukce a nízkou cenou předčí oba Keckovy dalekohledy. S trochou nadsázky lze říci, že HET je způsob, jak ušetřit na stavbě velkého dalekohledu dalších 80 procent nákladů. HET představuje výraznou odchylku od rutiny stavby velkých optických teleskopů. To také zdůraznil v slavnostním inauguračním projevu nositel Nobelovy ceny za fyziku v roce 1979, profesor Steven Weinberg. Možná jste četli jeho knížku První tři minuty, která u nás vyšla v roce 1982. Weinberg nyní působí jako profesor fyziky a astronomie na University of Texas v Austinu. Hlavními sponsory dalekohledu HET -- Hobby-Eberly Telescope -jsou William P. Hobby a Robert E. Eberly. První z nich, W.P. Hobby, se ve funkci vice-guvernéra Texasu (1973 -- 1991) velmi zajímal o rozvoj vyššího školství. V současné době přednáší o mediální politice na několika vysokých školách v Texasu. Druhý sponzor, R.E. Eberley, je naftařský magnát z Pennsylvanie. Skoro to vypadá, že rozvoj astronomie je bez nafty zcela nemyslitelný... Dalekohled pro chudé Základní ideou projektu HET je umožnit i relativně malým a ne příliš bohatým institucím přístup k prvotřídní pozorovací technice. Nejedná se samozřejmě o zázračný přístup, ale o promyšlený kompromis mezi omezením možností dalekohledu a úsporami. Tuto myšlenku sledovali konstruktéři dalekohledu HET Lawrence W. Ramsey a Daniel Weedman více než deset let. Projekt se původně jmenoval Spectroscopic Survey Telescope - SST. Vlastní stavba dalekohledu začala na jaře 1994, kdy byly zahájeny výkopové práce na McDonaldově Observatoři u Fort Davis v Texasu. V té chvíli projekt změnil jméno na Hobby-Eberly Telescope. Na první pohled vypadá HET jako zmetek: tubus míří trvale 35ř od
zenitu a celý dalekohled se otáčí jen v azimutu jako kolotoč. Omezená pohyblivost byla hlavním zdrojem úspor při stavbě dalekohledu a jak si ukážeme dále, ani tolik nevadí. Další významnou úsporou je složené primární zrcadlo, podobné tomu, které využívají oba Keckovy dalekohledy. Primární zrcadlo dalekohledu HET je složené z 91 prvků. Každý segment má tvar šestiúhelníku o průměru jednoho metru. Všechny segmenty jsou uspořádány do sférické plochy, která soustředí stejné množství světla jako monolitické zrcadlo o průměru zhruba 9 metrů. Hovořit o velikosti zrcadla dalekohledu HET je trochu zavádějící. Do šestiúhelníků se dá vepsat kružnice o poloměru 9,9 metrů, zatímco opsaná kružnice má poloměr 11 metrů. Celková plocha zrcadel včetně mezer je 77,6 m2, což je o trochu více, než mají dalekohledy Keck I a Keck II. Ztráty způsobené mezerami a zkosením šestiúhelníků jsou asi 3,5 procenta. Účinná plocha zrcadla závisí také na tom, na kterou hvězdu se dalekohled nastaví. K pochopení tohoto paradoxu si musíme vysvětlit, jak dalekohled HET pracuje. Pozorování s dalekohledem HET Složené primární zrcadlo má pevný sklon. Má-li se namířit na vybranou hvězdu, otočí se do daného směru v azimutu. Hvězdu vyhledá pohyblivý modul s optickým zařízením umístěný nad primárním zrcadlem. Modul, který má šest stupňů volnosti, se může pohybovat v rozsahu 3,9 metru. Nastavením optického modulu do různých míst nad primárním zrcadlem se dosáhne toho, že dalekohled může pozorovat objekty v rozsahu 12 stupňů. Pohyb modulu nad primárním zrcadlem je také důvod, proč se účinná plocha zrcadla mění v závislosti na nastavení dalekohledu. Celá plocha zrcadla se využívá jen tehdy, když je optický modul přesně nad středem zrcadla. Při všech jiných nastaveních je účinná plocha menší. Když se optické zařízení nejvíce vychýlí, soustřeďuje se v ohnisku tolik světla, jako by přicházelo od zrcadla o průměru 7,2 metrů. To je stále úctyhodné číslo, protože dalekohledy s průměrem objektivu nad 6 metrů jde stále spočítat na prstech jedné ruky. Podobná koncepce, jakou používá HET, byla už před mnoha lety
úspěšně aplikována na obřím radioteleskopu v Arecibo. Nad pevnou anténou o průměru 300 metrů postavenou v přírodní prohlubni na ostrově Puerto Rico se pohybuje zařízení pro zpracování rádiového záření. Tím se rozšíří oblast, ve které může dalekohled sledovat rádiové zdroje na obloze. Zcela nepohyblivý teleskop by mohl sledovat pouze objekty, které jsou v zenitu. Nahrazení pohybu celého dalekohledu pohybem malého optického zařízení je možné jedině proto, že hlavní zrcadlo je sférické. To je dokonale symetrické a při správném zaclonění nezávisí kvalita zobrazení na vzdálenosti od osy. Obraz je ale nutné vždy opravit o optickou kulovou vadu. Dalším kladem sférického zrcadla je, že všechny segmenty mají stejný tvar. Výhody a nevýhody nové koncepce Všechny moderní teleskopy jsou plně pohyblivé ve dvou osách. Buď jsou na paralaktické montáži nebo mají alt-azimutální montáž. Jedna osa paralaktické montáže je rovnoběžná se zemskou osou, druhá je na ni kolmá. Tato montáž byla oblíbena zejména proto, že pohyb oblohy se dal vystihnout otáčením dalekohledu kolem osy rovnoběžné s osou zemskou. Protože je hodinová osa vždy šikmá -na severní polokouli míří směrem k Polárce -- působila konstruktérům velkých dalekohledů velké potíže. S příchodem počítačů se začaly objevovat alt-azimutální montáže s jednou osou horizontální a druhou vertikální. Když takový dalekohled sleduje hvězdu, musí počítač neustále rozkládat rychlost otáčení oblohy do azimutální a vertikální složky. Paralaktické montáži stačil pro sledování denního pohybu dobrý hodinový stroj. Základním problémem, který musejí konstruktéři teleskopů řešit, je zajištění velmi přesného pohybu kolosů vážících až stovky tun. V dalekohledu HET tento problém odpadl. Stačilo vyřešit přesný pohyb optického modulu, který važí pouhých 400 kilogramů. To bylo technicky a samozřejmě také finančně mnohem výhodnější. HET sice nelze namířit na libovolné místo na obloze, nicméně dokáže obsáhnout více než dvě třetiny nebe. Na rozdíl od plně pohyblivých dalekohledů se nemůže v daném okamžiku nastavit na libovolnou hvězdu, která je právě nad obzorem. Dalehohled HET může nepřetržitě sledovat hvězdu, která je blízko nebeského rovníku, P2 po dobu 45 minut. Doba sledování se
prodlužuje až na 2,5 hodiny, pokud dalekohled míří 20 stupňů od světového pólu P2. Úspory Omezení se však bohatě vyplatila. Konsorcium pěti universit zaplatilo za dalekohled HET jen 13,5 milionů dolarů. V universitním konsorciu jsou tři americké (Pennsylvania State University, University of Texas at Austin, Stanford University) a dvě německé (Univerzity v Mnichově a v Göttingen) instituce. Program dalekohledu HET První spektra hvězd získal dalekohled HET v noci z 5 na 6.září 1997. V té době už bylo instalováno 66 zrcadel, ale dalekohled využil při pozorování jen 21 z nich, což odpovídá ekvivalentnímu průměru 5 metrů. I přes složitý korekční systém v optickém modulu je dobře zobrazená oblast velmi malá. Dalekohled se proto bude používat převážně pro pořizování spekter nebo pro snímkování objektů s malým úhlovým rozměrem. Zaměří se na kvasary a vzdálené kupy galaxií. Spektra by mohla sloužit v programu hledání planet u jiných hvězd. Kvalita zobrazení dalekohledu závisí na kvalitě zjustování všech jednadevadesáti segmentů. Vedle kopule je proto postavena třicetimetrová věž, ze které je přístupný střed křivosti zrcadla. Protože bod ve středu křivosti se zobrazuje opět do středu křivosti, lze z věže snadno segmentované zrcadlo justovat pomocí umělého zdroje i ve dne. Tím odpadá nutnost používat k seřizování světlo hvězdy a tak ztrácet drahocenný pozorovací čas v noci. Dvouoký obr Kapacitu dalekohledu HET lze poměrně snadno zdvojnásobit. Stačí nad primární zrcadlo umístit další modul, který se bude pohybovat nezávisle na prvním. Dalekohled by tímto způsobem mohl paralelně sledovat dva objekty na obloze vzdálené od sebe několik stupňů. Po úspěšném zkušebním provozu uvažují o stavbě dalekohledů podobných HET či SST také Jihoafrická republika a Austrálie. Užitá literatura http://www.as.utexas.edu/mcdonald/het/het.html Scientific American 275, 1997 (March), s.34 Poznámky
Poznámka 1 Více o dalekohledech Keck I a II v knížce Koukolík F.: Mravenec a vesmír, Vyšehrad, Praha 1997 v kapitole Neznámý kmen hnědých trpaslíků Poznámka 2 nebeský rovník -- průmět zemského rovníku na oblohu světový pól -- průmět zemského pólu na oblohu Kapitola3.konec Kapitola4.začátek Planety ve vzdáleném vesmíru Astronomickou událostí roku 1995 byl objev planety u hvězdy 51 Pegasi. První zprávu o objevu zveřejnili švýcarští astronomové Michel Mayor a Didier Queloz začátkem října 1995. Astronomická veřejnost se s objevem seznámila na konferenci ve Florencii. Planeta 51 Pegasi B Podrobnosti publikovali Mayor a Queloz 23. listopadu 1995 v článku pro časopis Nature. Oba astronomové v něm světu oznámili, že mají důkazy o existenci planety u hvězdy 51 Pegasi. O tom, že kolem této hvězdy obíhá planeta se dozvěděli na základě analýzy změn radiálních rychlostí P1 hvězdy 51 Pegasi. Pozoruhodné bylo, že hypotetická planeta má hmotu srovnatelnou s Jupiterem. To znamenalo, že objevená planetární soustava by se mohla podobat sluneční. Horší to bylo s oběžnou dobou, která vyšla velmi krátká -- 4,23 dne. Planeta tedy musí obíhat v těsné blízkosti své mateřské hvězdy, mnohem blíže, než obíhá Merkur kolem Slunce. Na jejím povrchu musí být teplota kolem 1300 K. Zájem o cizí planetární soustavy není motivován jen snahou o lepší poznání vesmíru, ale především snahou zodpovědět otázku: jsme ve vesmíru sami? Apriori totiž předpokládáme, že intelingentní život mohl vzniknout jenom na planetách. Výzkum cizích planet by měl odhalit další vlastnosti důležité pro úvahy o mimozemském životě: jsou planety kolem hvězd ojedinělým či běžným jevem, jsou cizí planetární systémy podobné sluneční soustavě a jak závisejí vlastnosti planetárních soustav na vlastnostech hvězd, kolem kterých vznikly? Najít planety u jiných hvězd je však experimentálně velmi obtížné. Než si blíže povíme, jak se hledají planety u cizích hvězd, bude
dobré si řící, co je hvězda a co je planeta. Hvězdy Hvězdy jsou velké plynné koule obsahující převážně vodík, značné množství hélia a nepatrně "kovů", což jsou v astronomické mluvě prvky a atomovým číslem vyšším než 2, tedy třeba i kyslík, dusík nebo uhlík, ale samozřejmě také železo. Ve středu hvězdy je dostatečně vysoká teplota, aby tam mohly probíhat jaderné reakce, zdroj energie hvězdy. Tato energie se projeví jako vystupující teplo a světlo, díky kterému hvězdu vidíme. Hvězdy nejsou samozřejmě věčné, vznikají, existují a zanikají. Nejdelší etapou života hvězdy je období, kdy se v jádru přeměňuje vodík na hélium. O takových hvězdách se mluví jako o hvězdách hlavní posloupnosti. Také naše Slunce je hvězdou hlavní posloupnosti. V dalších vývojových stádiích se z hvězd hlavní posloupnosti stávají obří hvězdy, bílí trpaslíci, neutronové hvězdy nebo černé díry. Pro lepší pochopení problematiky hledání planet je třeba připomenout, že hvězdy se často vyskytují v gravitačně vázaných dvojicích či trojicích obíhajících kolem společného těžiště. Zhruba lze říci, že osamocené hvězdy, jakou je (patrně) naše Slunce, jsou ve vesmíru méně častým jevem než ony vícenásobné soustavy. Slovo patrně v předchozí větě má zdůraznit skutečnost, že je často velmi obtížné bezpečně zjistit, že určitá hvězda je skutečně osamocená. Planety Planety jsou tělesa obíhající kolem hvězd. Mají mnohem menší hmotnost a nejsou schopny v nitrech zápalit jadernou reakci. Září odraženým světlem centrální hvězdy a na účet vnitřní energie, která může v některých případech tvořit dost podstatnou část záření planety. Na příklad Jupiter vyzáří 2,7 krát více energie než dostane od Slunce. Toto záření se projeví tak zvaným přebytkem či excesem v infračerveném oboru. Ve sluneční soustavě jsou dvě skupiny planet - vnitřní a vnější. Vnitřní jsou malé a husté, obsahují v hojné míře železo. Vnější jsou velké a řídké, chemickým složením se více blíží hvězdám. Jak hledat mimosluneční planety Odlišit od sebe dvojhvězdu a dvojici hvězda -- planeta je na
první pohled snadné. Je-li těleso na dráze kolem hvězdy dostatečně hmotné a jasné, pozorujeme dvojhvězdu. Je-li lehké a tmavé, jedná se o planetární soustavu. Pomineme-li zatím otázku, zda je či není možné přímo detekovat planety u blízkých hvězd, je třeba si uvědomit, že pro potvrzení objevu planety u nějaké hvězdy je nutné znát její hmotnost. Hmotnost se dá zjistit jen nepřímo: posouzením gravitačního vlivu planety na centrální hvězdu. Ten lze určit sledováním periodické změny polohy nebo radiální rychlosti centrální hvězdy. Obě tělesa obíhají kolem společného těžiště a velikost dráhy a amplitudy radiální rychlosti každého z nich je nepřímo úměrná příslušné hmotnosti. Výsledek je ovlivněn ještě úhlem sklonu oběžné roviny vůči pozorovateli. "Správnou" amplitudu rychlostí pozorujeme jen tehdy, díváme-li se v rovině oběžné dráhy planety. Pro všechny jiné sklony je pozorovaná amplituda vždy menší. V extrémním případě, pozorujeme-li soustavu ve směru kolmo na její oběžnou rovinu, nemůžeme pozorovat vůbec žádnou změnu radiální rychlosti. Z předchozího odstavce vyplývají tři základní metody detekce planetárních systémů u cizích hvězd: přímé pozorování, měření přesné polohy hvězdy a planety a měření radiální rychlosti hvězdy a planety. Stejné metody se používají i pro zjišťování dvojhvězd a vícenásobných hvězdných soustav. Jak se projeví? Jednoduchý výpočet dává pro planetu velikosti Jupitera u hvězdy stejných vlastností jako Slunce, ale vzdálené 15 světelných let, následující parametry pozorovatelné ze Země: její jasnost je rovná 28. hvězdné velikosti, leží ve vzdálenosti jedné obloukové vteřiny od centrální hvězdy, působí amplitudu změny polohy hvězdy 1 mas (tisícina obloukové vteřiny) a amplitudu změny radiální rychlosti 13 m.s-1. $F Více o jednotk<160 ch v Příloze> To jsou všechno veličiny na hranici technických možností dnešní astronomie. Je třeba si ještě uvědomit, že ona hypotetická planeta by měla oběžnou dobu stejnou jako Jupiter, tedy 11 let, a přístroje pro měření polohy a radiálních rychlostí
by proto musely být stabilní po dobu nejméně několika let. Kromě těchto tří základních způsobů detekce planet se nabízejí ještě další možnosti. Bude-li planeta obíhat v rovině zorného paprsku, dojde čas od času k tomu, že pozorovateli na Zemi zastíní část světla hvězdy. Pro naši hypotetickou planetu lze očekávat dobře měřitelný pokles jasnosti o 0,01 mag, který by trval asi 25 hodin, bohužel pouze jednou za 11 let. Poměrně nadějnou možností je účinkování hypotetické planety jako gravitační čočky $F více v kapitole MACHO, EROS, OGLE, DUO . Lze očekávat zjasnění vzdálené hvězdy, na kterou by se planeta promítla, o 2 mag během 100 s. Další možnosti uvažují o detekci pomocí infračerveného excesu, či o zpožděné reakci planety na změnu jasnosti centrální hvězdy. Označíme-li hmotnost Slunce jako M0 $F viz Příloha , pak hmotnosti planet jsou v intervalu mezi 10-7 MO (méně než Pluto) a 0.01 MO (desetkrát víc než Jupiter). Hmotnost "nejlehčích" hvězd je asi 0.08 MO. V pásmu 0.01 až 0.08 MO jsou hnědí trpaslíci.P2 Největším problémem je odlišit pár hvězda -planeta od páru hvězda -- hnědý trpaslík. Jména hvězd Většina hvězd je bezejmenných. Je to pochopitelné, když uvážíme, že v naší Galaxii je jich na 200 miliard. Ty jasnější se dostaly do katalogů, a v astronomické literatuře proto vystupují pod nejrůznějšími čísly. Ty ještě jasnější mají navíc svá jména. Některá označení hvězd jsou odvozena od souhvězdí ve kterém leží. Příkladem může být ona 51 Pegasi, jednapadesátá hvězda v souhvězdí Pegasa. Téměř všechny hvězdy viditelné v daném souhvězdí pouhým okem se kromě toho označují písmenem řecké abecedy. Třeba alfa Lyrae, o které bude zmínka v této kapitole. Protože je to jedna z nejjasnějších hvězd na nebi, má alfa Lyr i své vlastní jméno -- Vega. Ale má samozřejmě i pořadové číslo --
3 Lyrae. Čas od času se setkáme s tím, že hvězda byla pojmenována podle astronoma, který se jí zabýval. Příkladem může být Barnardova hvězda, jedna ze Slunci nejbližších hvězd, o níž bude ještě zmínka. Bývá zvykem, že složky dvojhvězd se někdy označují jako složky A a B. Tento zvyk se přenesl do světa mimoslunečních planet. Je to docela přirozené, protože někdy se planeta od hvězdy dá odlišit jen velmi obtížně. Trochu historie Snaha objevit planety u cizích hvězd má už dost dlouhou historii. Po léta se snažil Peter van de Kamp najít planety u blízké Barnardovy hvězdy. Měřil přesně její polohu a z jejích změn se pokusil odvodit, že kolem Bardardovy hvězdy obíhají dvě planety podobné Jupiteru s oběžnými dobami 12 a 26 let. Pokusy ověřit jeho závěry novými přesnějšími měřeními však zcela selhaly. Dalším kandidátem na extrasolární planetu byl začátkem osmdesátých let souputník hvězdy Van Biesbroeck 8, jehož přímý obraz se údajně dokonce podařilo zachytit v infračerveném oboru. Odhad hmotnosti hypotetické planety však vedl k padesátinásobku hmotnosti Jupiteru. Ironií osudu je, že se později nepodařilo souputníka hvězdy VB 8 pozorovat. Nicméně studium hvězdy VB 8 rozběhlo nový obor -- teoretické i experimentální studium hnědých trpaslíků. Příběh 51 Pegasi B Vraťme se teď k objevu Michela Mayora a Didiera Queloze. Oba astronomové začali v dubnu 1994 se soustavným měřením radiálních rychlostí 142 hvězd podobných Slunci. Do skupiny zařadili hvězdy, jejichž radiální rychlosti jsou z pohledu astronomů zabývajících se výzkumem dvojhvězd "neměnné". Šlo o to, aby jejich radiální rychlosti byly konstantní na úrovni 1 km.s-1. Sami totiž mohli určovat rychlost s přesností podstatně větší -- 13 m.s-1 a případná větší změna by jim pátrání po subtilních změnách radiálních rychlostí jen ztěžovala. Po osmnáctiměsíčním úsílí se jim podařilo vyčlenit malou skupinu hvězd, které jevily změny radiální rychlosti na metrové úrovni. V této skupině byla i dnes slavná 51 Pegasi. Přesná Elodie
Švýcarští astronomové sledovali hvězdy velmi přesným spektrometrem Elodie připojeným k dalekohledu na observatoři Haute Provence v jižní Francii. Jednalo se o dalekohled nyní považovaný za přístroj střední velikosti (průměr zrcadlového objektivu 1,93 metru), který byl na observatoři uveden do provozu v roce 1958. Spektrometr je naopak velmi moderní přístroj špičkové kvality. K určení radiální rychlosti používá informaci o poloze asi 5000 čar P3 ve spektru hvězdy. Spektrometr Elodie dokáže určit radiální rychlost hvězdy s přesností na 15 m.s-1. Je to velký pokrok proti klasickým spektrografům, jejichž přesnost v určení radiální rychlosti dosahuje maximálně stovky metrů za sekundu. Zatím nejpřesnější spektrometr pracuje na Lickově observatoři v Kalifornii. Velkou péčí o optické a mechanické části přístroje spolu s dokonalým softwarem pro určování posuvu spektrálních čar se podařilo chybu určení radiální rychlosti snížit až na 3 m.s-1. Americký tým vedený Geoffreyem Marcym, který pracuje s tímto přístrojem, nezávisle potvrdil proměnnou radiální rychlost hvězdy 51 Pegasi. Potíže se sklonem Mayor s Quelozem zjistili, že křivka změn radiálních rychlostí má velmi malou amplitudu. Z toho bylo možné usoudit, že na hvězdu gravitačně působí těleso s malou hmotností. Neznamená to však automaticky, že kolem hvězdy 51 Pegasi obíhá planeta. Nejistotu působí neznámý sklon dráhy vůči pozorovateli. Ten se však nedá v případě spektroskopických pozorování přímo určit. Za předpokladu, že sklony oběžných drah dvojhvězd nebo planet jsou v prostoru zcela náhodně rozděleny, se dá určit pouze pravděpodobnost, že sklon má určitou hodnotu. Malý sklon by znamenal, že neznámý objekt působící na hvězdu 51 Pegasi má velkou hmotu, a tudíž nemůže být planetou. Oba Švýcaři odhadují, že je jen jednoprocentní pravděpodobnost, že neznámé těleso je 4 krát těžší než Jupiter, a je jen pravděpodobnost 1:40 000, že 51 Pegasi jsou dvě hvězdy, tedy že se jedná o dvojhvězdnou soustavu. V tom případě by druhá složka byla lehká chladná hvězda nebo hnědý trpaslík. Další pomůckou pro odhad sklonu je rychlost rotace. Z tvaru spektrálních čar hvězdy se dá určit, jak rychle hvězda rotuje (v km.s-1), ale opět s nejistotou sklonu rotační
osy. Pozorovaná rotační rychlost vychází pro 51 Pegasi asi 2,2 km.s-1. Skutečnou rychlost rotace by bylo možné zjistit z fotometrických změn a známého poloměru hvězdy. Pak už bychom museli předpokládat, že osa rotace hvězdy je kolmá na rovinu oběžné dráhy a dalo by se říci, pod jakým úhlem se na soustavu díváme. Protože se žádné výrazné změny ve světle 51 Pegasi nepodařilo najít, museli Mayor s Quelozem sáhnout k pravděpodobnému odhadu, že hvězda 51 Peg se otočí kolem své osy jednou za 30 dní. Tato ekvilibristika pak vede k tomu, že neznámé těleso, někdy označované jako 51 Peg B, má nejvýše hmotnost 1,2 krát větší než Jupiter, a je tudíž planetou. Tento, asi dosti nudný odstavec věnovaný sklonu, je zde hlavně pro lepší pochopení toho, co znamená stručné oznámení, že u hvězdy 51 Pegasi byla nalezena planeta. Gray versus Marcy Cesta k věrohodné detekci planety ze změn radiální rychlosti, tedy ze změn poloh čar ve spektru centrální hvězdy, je však ještě složitější. Změnu polohy čáry nemusí působit jen pohyb hvězdy, ale také hvězdné pulzace nebo skvrny na viditelném povrchu hvězdy. Ve své původní práci se Mayor a Queloz snažili z této interpretace vykličkovat tím, že rotační rychlost hvězdy 51 Peg by tím pádem musela být velmi krátká, byla by to oběžná doba oné hypotetické planety 4,23 dne. Tak rychle rotující hvězda slunečního typu by se musela projevovat intenzivním rentgenovým zářením. Nic takového se nepozoruje. Rovněž, pokud by se jednalo o skvrny nebo i o pulzace, musela by hvězda 51 Peg ve stejném rytmu měnit i jasnost. Poměrně skromná fotometrická měření hvězdy 51 Peg změnu jasnosti s periodou 4,23 dne také vylučují. Začátkem roku 1997 se objevila vážná námitka proti interpretaci pozorovaných změn ve spektru hvězdy 51 Peg jako důsledek existence planety kolem této hvězdy. Kanadský astronom David Gray, který se léta zabývá detailním výzkumem hvězdných atmosfér a jeho kniha "The observation and analysis of stellar photospheres" se stala jednou ze základních učebnic studentů astronomie po celém světě, dospěl k závěru, že pozorované cyklické změny radiální rychlosti 51 Pegasi jsou ve skutečnosti důsledkem pravidelné změny tvaru spektrálních čar a nikoli změnou
poloh neměnných profilů čar. Gray měl k dospozici spektra s mnohem větším rozlišením než týmy zabývající se hledáním mimoslunečních planet. Dalším silným argumentem Graye byla skutečnost, že hvězdu 51 Pegasi pozoroval od roku 1989 a pozorované změny profilů čar dokázal složit na hladkou křivku s "planetární" periodou 4,23 dne. Grayův článek vyšel v časopise Nature v polovině února 1997. Na jeho námitky velmi ostře reagovali Američané Geoffrey Marcy a Paul Butler, kteří potvrdili objev pravidelných změn radiální rychlosti hvězdy 51 Peg a nalezli další podobné systémy. Vše se odehrávalo nikoli na stránkách časopisů, ale na Internetu. Marcy a Butler zveřejnili své námitky ještě dřív, než vyšel Grayův článek v časopise Nature. Namítali, že studovali profily čar 51 Pegasi a nezjistili změny, které ohlásil Gray. Dále věnovali velkou pozornost pátráním po možných světelných změnách a dospěli k závěru, že světlo 51 Peg je konstatní s přesností 0.0002 magnitudy. Další argument, který použili proti Grayovi, byla neměnnost křivky radiálních rychlostí. Kdyby byla křivka působena změnou profilu a tedy pulzacemi hvězdy, těžko by se udržela neměnná po tak dlouhou dobu. Naopak změna polohy čar působená pravidelným pohybem planety kolem hvězdy může být stabilní po stovky milionů let. Jiným argumentem proti Grayovi je, že periody malých změn radiálních rychlostí pozorovaných i u dalších hvězd jsou velmi různé. To lze snadno vysvětlit pro případ planet, ale těžko pro případ pulzací, které by pro podobné hvězdy měly být také podobné. Nicméně spor o 51 Pegasi ukazuje, jak složitá věc je hledání planet cizích hvězd nepřímými metodami. Gray rozhodně nechtěl zpochybnit existenci extrasolárních planet. To nakonec museli přiznat i Marcy s Butlerem, kteří ve Spojených státech získali aureolu objevitelů nových světů. V očích veřejného mínění se stali pokračovateli Herschela, Leverriera nebo Tombaugha, kteří se zasloužili o objev tří planet sluneční soustavy -Uranu, Neptunu a Pluta. To je velmi dobrá pozice, která má svůj význam i v profesionální kariéře. Grayovu kritiku chápali jako snahu zcela zpochybnit nové objevy extrasolárních planet. Proto patrně byly jejich počáteční reakce na práci Graye až nepochopitelně ostré. Polemika kolem 51 Peg se v průběhu roku
1997 uklidnila. Gray publikoval důkladnou studii svých spekter spolu s Američanem Hatzesem v prestižním časopise Astrophysical Journal. Jejich závěry spor planeta či pulzace nikam neposunuly. Je zřejmé, že bude nutné pořídit rozsáhlé série spekter 51 Peg s cílem potvrdit nebo vyvrátit Grayova měření. Planetární program se rozšíří na Keckův dalekohled č.1 a na nově postavený dalekohled HET $F viz kapitola HET v západním Texasu. Na Cerro Paranal v severní Chile, kde pokračuje výstavba největšího dalekohledu na světě, instalují spektrometr Elodie na nový dalekohled o průměru 1,2 metru. S tímto dalekohledem chtějí Mayor s Quelozem zahájit pátraní po planetách u 800 hvězd na jižní polokouli. Další "planetární" průvodci Skupiny astronomů zabývající se sledováním malých změn radiálních rychlostí hvězd prozkoumaly za posledních několik let asi 500 hvězd. Na konferenci v americké Cambridgi, která se konala v červenci 1997, už byly k dispozici údaje o osmi možných planetách u hvězd podobných Slunci. Tři z nich, tau Bootis, ypsilon Andromedae a rho Cancri, se podobají 51 Pegasi B, protože jejich změny radiální rychlosti vykazují podobně krátké periody. V seznamu je také hvězda 47 UMa, která vykazuje zatím nejdelší známou periodu změn radiální rychlosti. 47 UMa B -- vzdálený Jupiter Hvězdu 47 Ursae Maioris můžete spatřit pouhým okem v souhvězdí Velké medvědice, lidově řečeno Velkého vozu. Leží ve vzdálenosti asi 40 světelných let od nás a je jen o 100 K teplejší než Slunce. Její radiální rychlosti sledovali Butler a Marcy od roku 1987. O devět let později mohli publikovat článek, ve kterém oznámili, že kolem hvězdy 47 UMa patrně obíhá planeta, která je dva až pětkrát hmotnější než Jupiter. Oběžná doba planety 47 UMa B je 1090 dní, tedy necelé tři roky. Objekt 47 UMa B je zatím nejnadějnější ze všech kandidátů na extrasolární planetu. Dlouhá oběžná doba znamená, že je v "rozumné" vzdálenosti 300 milionů kilometrů od centrální hvězdy.
"Podivné" planety u hvězd 70 Vir a 16 Cyg B Radiální rychlosti dvou hvězd 70 Vir a 16 Cyg B (tvoří dvojhvězdu se 16 Cyg A) mají velmi zvláštní průběh. V obou případech musejí planety obíhat po velmi excentrických drahách. Planeta v soustavě 16 Cyg B by mohla hmotností odpovídat Jupiteru s dobou oběhu 802 dní. Soustava 70 Vir má periodu kratší a její planeta je mnohem těžší, takže není vyloučeno, že by se mohlo jednat i o hnědého trpaslíka. Málo hnědých trpaslíků Přesná měření radiálních rychlostí hvězd podobných Slunci by samozřejmě měla vést k objevu hnědých trpaslíků jako průvodců těchto hvězd, samozřejmě, pokud takové dvojice existují. Protože hnědý trpaslík je hmotnější než planeta, musí působit větší změnu radiální rychlosti. Proto se k hledání hnědých trpaslíků hodí i přístroje, které jsou méně přesné. Výsledek analýzy měření radiálních rychlostí asi 600 hvězd ukazuje, že dvojic, které tvoří normální hvězda a hnědý trpaslík, je velmi málo. Histogram znázorňující počet objektů pro daný interval hmotností má výrazné maximum pro nejmenší hmotnosti (to jsou planety). V intervalech 10 až 70 hmotností Jupiteru (to jsou hmotnosti hnědých trpaslíků) je histogram zcela plochý. Tento výsledek by neměl být způsoben žádným výběrovým efektem, protože těžší tělesa se snáze detekují než lehčí. První byly planety kolem pulsaru PSR1257+12 V astronomii, podobně jako v každé vědě, hraje velkou roli náhoda. Jen část objevů má tak přímočarou genezi jako třeba objev asteroidů za Neptunem, o kterém se mluví v kapitole Planetky na hranici sluneční soustavy. Většinou se k objevu dojde oklikou, někdy výzkum určitého problému sklouzne poněkud jiným směrem a přinese zcela nečekaný objev. Dobrým příkladem může být objev pulsarů Little green man? Koncem šedesátých let studoval tým britského radioastronoma A. Hewishe šíření rádiových signálů ve sluneční soustavě. Výsledkem systematického studia byl objev rádiových zdrojů, které velice pravidelně pulzovaly. Jednu chvíli se dokonce uvažovalo o tom, zda to nejsou signály vysílané neznámou civilizací. V roce
1968 už byly známy 4 pulsující rádiové zdroje, pro které se ujal název pulsary. Hewish zklamal všechny zastánce hledání civilizací ve vesmíru a navrhl, že pulzace jsou důsledkem rychlé rotace kompaktních hvězd. Hlavní rysy jeho modelu se uznávají dodnes. Počet známých pulsarů se rychle zvětšoval a nyní jich známe přes šest set. Periody pulsarů jsou v rozsahu od několika sekund do několika tisícin sekund. Studium period pulsarů vedlo nejprve ke zjištění, že se vyskytují ve dvojhvězdách, a později i k velmi překvapivému výsledku, že pulsary mohou být obklopeny planetární soustavou. Picassovy děti V polovině roku 1991 přinesl časopis Nature článek, který se zabýval existencí planety u pulsaru PSR1829-10. Britští astronomové ze známé observatoře Jodrell Bank zjistili, že časy příchodu pulsů od tohoto pulsaru se cyklicky měnily s periodou 184,4 dne. Nejjednodušší vysvětlení tohoto kolísání je, že vzdálenost pulsaru od nás se periodicky mění. Příčinou takového kolébání může být další těleso, které obíhá s pulsarem kolem společného těžiště. Podobné efekty se samozřejmě pozorují u pulsarů ve dvojhvězdách. Jedinečnost objevu změn v případě pulsaru PSR1829-10 byla v tom, že hmotnost druhého tělesa se dala odhadnout na desetinásobek zemské hmotnosti. Tedy planeta. V návalu prvního nadšení nikoho nezarazilo, že oběžná doba této planety je přibližně půl roku. Naopak, astronomové se spíše snažili vysvětlit, proč může mít pulsar planetu. Hlavní potíž byla v tom, že pulsary -- rotující neutronové hvězdy -- jsou pozůstatky výbuchu supernov. Představují tedy závěrečné stádium hvězdného vývoje. Bylo těžké si představit, že by planeta přežila výbuch supernovy. Na rozdíl od sluneční soustavy musely planety pulsaru vzniknou až ke konci života původní hvězdy. Záhy se však ukázalo, že Bailes, Lyne a Shemar špatně redukovali data a tak pozorovaný pohyb pulsaru PSR1829-10 byl jen důsledkem pohybu Země. Proto půlroční perioda pozorovaných změn. Nicméně článek o planetě u pulsaru PSR1829-10 byl inspirací pro jiné a tak o půl roku později mohli A. Wolszczan a D.A. Frail představit první planetární soustavu kolem pulsaru PSR1257+12. Zjistili, že v této soustavě obíhají dvě planety ve vzdálenosti 70 a 50 milionů
kilometrů od středu. Oběžné doby byly evidentně nezávislé na pozemských poměrech -- 67 a 98 dnů. Hmotnosti obou vycházejí o trochu větší, než je hmotnost naší Země. Jejich objev byl výsledkem téměř dvouletého pozorování třistametrovým dalekohledem v Arecibo na Puerto Rico, o kterém je také zmínka v kapitole HET. Problém původu planet okolo hvězdy, která vlastně přestala být hvězdou, tak vyvstal znovu. Americký astronom David Black, který se problematikou cizích planetárních soustav intenzivně zabývá, přirovnává pulsar PSR1257+12 k Picassovi. Také on měl děti až v pozdějších fázích života. Jak vznikají planety Po dlouhou dobu měli teoretici, kteří se snažili vysvětlit vznik a vývoj planetárních soustav, před očima jen sluneční soustavu. Modely musely především vysvětlit nejbližší svět kolem nás: malé a husté planety blízko Slunce, ve vnějších částech soustavy velké planety tvořené hlavně plynem a na úplném okraji ledová tělesa. S tím dobře korespondovala představa, že planety se tvořily z protoplanetárního disku kolem centrální hvězdy. Z prachu vznikala postupně větší a větší tělesa, ze kterých se vytvořila tělesa velikosti asteroidů a později malých planet. Ve vnější části disku, kde byla nižší teplota, dokázala tato tělesa na sebe nabalovat plyn a to vedlo ke zrození obřích planet sluneční soustavy. Jak poznamenal kanadský astronom Scott Tremain, postavení teoretiků připomínalo Darwina, který by znal jen medvěda a přesto by vybudoval evoluční teorii. Horký Jupiter a migrace planet Dnes je situace podstatně jiná. V šesti planetárních soustavách z osmi známých se vyskytuje velká planeta blízko centrální hvězdy. Nově navržené modely vzniku planetárních soustav předpokládají, že tyto velké planety vznikaly ve stejných vzdálenostech jako Jupiter ve sluneční soustavě, ale časem se dostaly do mnohem menší vzdálenosti od centrální hvězdy. Nový zlatý věk Objev planet kolem hvězd podobných Slunci i kolem pulsarů asi podnítí bouřlivý rozvoj této disciplíny. Bude bezpochyby zajímavé rozšířit sféru hledání do větších vzdáleností od centrálních
hvězd a na menší planety. Pokud se podaří spolehlivě mapovat cizí planetární soustavy, bude zajisté zajímavé porovnat jejich strukturu. Pak bude možné postoupit v teorii tvorby protoplanetárních disků. Překvapením je zjištění, že většina "nových" planet obíhá velmi blízko centrálních hvězd. To před objevem mimoslunečních planet žádná teorie nepředpokládala. Trochu podezření budí práce, které se objevily po objevu 51 Pegasi a které existenci takových planet dokážou bez probémů vysvětlit. Zatím byly nalezeny jen hmotnější planety od 0,5 Jupitera až po 10 Jupiterů, ale to je spíše výběrový efekt, protože menší planety u hvězd podobných Slunci není možné zatím (s výjimkou pulasarů) zjistit. Výběrový efekt hraje roli i při objevech planet blízko centrální hvězdy. Planety obíhající dál od hvězdy se detekují obtížněji. Poznámky Poznámka 1 radiální rychlost -- složka rychlosti nebeského tělesa ve směru zorného paprsku pozorovatele. Radiální rychlosti se určují z posuvu spektrálních čar (Dopplerův princip -- Koukolík F.: Mravenec a vesmír, Vyšehrad, Praha 1997, poznámka 4, s.168) Kritický bod velmi přesného určování radiálích rychlostí je kalibrace ve vlnové délce. Mayor a Queloz napájejí mechanicky stabilní spektrograf optickým vláknem a tak dosahují přesnosti 15 m.s-1. Jiná možnost je použití Fabry-Perotova etalonu, což dovolí přesnost až 10 m.s-1. Velmi rozšířená metoda je použití baňky s plynem před štěrbinou spektrografu. Tím se docílí toho, že spektrální čáry plynu v baňce se přesně okopírují na hvězdné spektrum. Tuto metodu použili Marcy a Butler při pozorování Keckovým dalekohledem a třímetrovým dalerkohledem na Lickově observatoři na Mt. Hamiltonu v Kalifornii. Získaná přesnost je kolem 3 m.s-1. Na rozdíl od detekce změn polohy, není detekce změny radiální rychlosti závislá na vzdálenosti objektu od Země. Amplituda změny radiální rychlosti závisí pouze na poměru hmotností hvězdy a planety a na sklonu dráhy. Současné spektrometry jsou schopny zjistit vliv planety velikosti Jupitera na hvězdu podobnou
Slunci. Asi tisíckrát citlivější je metoda měření času příchodu impulsu milisekundového pulsaru. V principu je to stejná metoda jako měření polohy spektrálních čar. Když se pulsar vzdaluje, intervaly mezi jednotlivými pulzy se prodlužují, při přibližování se zkracují. Jupiter na dráze kolem hvězdy hmotnosti Slunce (což je zhruba také hmotnost pulsaru) způsobí modulaci s amplitudou asi třetiny sekundy, pro těleso velikosti Země je amplituda tisícina sekundy. Výhoda milisekundových pulsarů je v tom, že jejich periodu lze určit s přesností až na mikrosekundu. Teoreticky by tedy šlo najít u pulsarů tělesa s hmotností největších planetek. V roce 1676 využil dánský astronom Olaf Roemer metodu, kterou se nyní sledují planety u pulsarů, k určení rychlosti světla. Roemer ovšem nesledoval pulsary, ale zatmění Jupiterových měsíců. Když se Země vzdalovala od Jupitera, prodlužovaly se intervaly mezi zatměními, když se přibližovala, intervaly se zkracovaly. Roemera napadlo, že prodlužování a zkracování intervalů může být důsledkem konečné rychlosti světla. Poznámka 2 Hnědí trpaslíci více v knížce Koukolík F.: Mravenec a vesmír, Vyšehrad, Praha 1997, v kapitole Neznámý kmen hnědých trpaslíků Poznámka 3 spektrální čára -- záření určité vlnové délky odpovídající určitému přechodu elektronu v atomu. Každý prvek je charakterizován souborem spektrálních čar. Nejjednodušší systém spektrálních čar má atom vodíku. Ve spektrech horkých hvězd se v optickém oboru pozorují desítky čar, v případě chladnějších hvězd, jako je naše Slunce, lze zjistit tisíce spektrálních čar. Užitá literatura http://www.obspm.fr/departement/darc/planets/encycl.html http://cannon.sfsu.edu/~williams/planetsearch/planetsearch.html Nature 378, 1995, s.355 Nature 385, 1997, s.775 Nature 385, 1997, s.795 Sky and Telescope 1997 May, s.24 Kapitola4.konec
Kapitola5.začátek Nebe v počítači Za pět let astronomové nebudou potřebovat k pozorování nebe dalekohled. Bude jim stačit počítač a připojení na počítačovou síť. To je poněkud nadsazený slogan chystané přehlídky nebe SSDS -- Sloan Digital Sky Survey. Projekt částečně finacuje Nadace Alfreda P. Sloana. Bude to první zcela "elektronická" přehlídka. Od snímkování oblohy přes záznam dat až po jejich rozdělování. První katalog jako báseň Astronomie na rozdíl od jiných extaktních věd pracuje hlavně s pozorováními, které ve většině případů nelze opakovat. Proto se již od dávných dob astronomové snaží svá pozorování archivovat. Za jeden z nejstarších záznamů o stavu nebe se považuje báseň Phaenomena, kterou napsal Aratos kolem roku 350 před naším letopočtem. V ní jsou definována souhvězdí a popsány hvězdy, které je vytváří. Aratus patrně využil pozorování pocházející ze 2.tisíciletí před naším letopočtem. Stejný materiál využil dvě století po Aratovi Hipparchos. Jeho přístup ke starým pozorováním byl mnohem serioznější. Hipparchos vytvořil seznam asi osmi set jasných hvězd. Tento seznam rozšířený na 1025 stálic se později stal součástí Ptolemaiova Almagestu. Hipparchos byl první, kdo dokázal využít přehlídky hvězd k vědeckému pokroku. Když porovnal popis souhvězdí, které se tehdy jmenovalo Loď Argo P1, s tím, co viděl zjistil, že některé hvězdy popsané Aratem se nedají pozorovat. To byl jeden z důkazů krouživého pohybu zemské osy, jevu, kterému říkáme precese.P2 Nastupuje fotografie V minulém století vznikla rozsáhlá přehlídka nebe, nejprve pro severní polokouli (Bonner Durchmusterung) a později byla rozšířena i na jižní polokouli. Přehlídka uskutečněná z Kapského Města poprvé využila k záznamu fotografickou desku. Všechny předchozí byly výsledkem visuálních měření a odhadů astronomů. Na konci minulého století byl zahájen rozsáhlý projekt Carte du Ciel, jehož cílem bylo fotografické zmapování nebe z 18 observatoří na celém světě. Palomarský atlas -- nový pohled na vesmír Velmi úspěšným projektem byla přehlídka, kterou v padesátých
letech zahájila Observatoř na Mt. Palomaru. Finančně se na ní podílela také National Geographic Society. Přehlídka, která se nazývá POSS, Palomar Observatory Sky Survey, měla za cíl vyfotografovat celou severní oblohu (a malou část jižní, viditelnou z Kalifornie) Schmidtovou komorou P3 na Mt. Palomaru. Během sedmi let (1949 - 1956) se podařilo pokrýt požadovanou oblast 935 páry desek (vždy jedna citlivá na modré a druhá na červené světlo). Na každou desku o rozměrech 35 x 35 centimetrů byla zachyceno pole o průměru asi 5 stupňů, to je oblast, kterou by pokrylo asi 100 měsíčních kotoučů. Na deskách byly zachyceny v té době rekordně slabé hvězdy -- 21. velikosti -- tedy milionkrát slabší než hvězdy viditelné pouhým okem. Díky tomu byly na deskách palomarské přehlídky objekty z části vesmíru, která byla 25 krát větší, než se do té doby podařilo zachytit. Široká astronomická veřejnost dostala k dispozici pozitivní papírové kopie snímků, protože v té době to byla jediná možnost, jak získaná data šířit. Palomarský atlas byl k dispozici na mnoha hvězdárnách ve světě. Astronomové využili tohoto jedinečného materiálu k hledání a studiu mnoha objektů. Na snímcích se podařilo najít 13 nových komet, tři nové planetky, z nichž jedna byla pojmenována Geographos na počest National Geographical Society. Mnohem větší žně znamenal palomarský atlas pro hvězdnou astronomii. Na deskách byly zachyceny miliony slabých hvězd, o kterých však nebylo jasné, zda se jedná o málo svítivé blízké hvězdy nebo naopak vzdálené velmi jasné hvězdy. Rozhodnout o tom mohla teprve pozdější přehlídka opakovaná po několika letech. Blízké hvězdy změní díky relativnímu pohybu vůči Slunci za několik let měřitelně svou polohu. Tak se podařilo odhalit na 1000 nových bílých trpaslíků a dalších málo hmotných hvězd. Bylo objeveno mnoho nových hvězdokupP4 a hvězdných asociacíP5 a téměř stovka nových planetárních mlhovinP6. Vůbec největší přínos znamenal POSS pro extragalaktickou astronomii. Kopie palomarských desek použilo mnoho astronomů ke ztotožnění radiových zdrojů s jejich optickými protějšky. Ztotožněné objekty pak byly dále zkoumány specializovanými přístroji. Tímto způsobem byly například objeveny kvasary. Lze bez nadsázky říci, že to byl právě palomarský atlas, který umožnil objev těchto stále
zajímavých a stále poněkud záhadných objektů. Na kopiích atlasu byly nalezeny i další galaxie patřící do místní skupiny P7. Před zahájením palomarské přehlídky bylo známo pouze několik desítek hnízd galaxii P8. Na základě analýzy palomarských desek nalezl Abell 2 700 hnízd galaxií. Známý vesmír se v té době rozšířil na 5 miliard světelných let. Rozšíření a opakování přehlídek V sedmdesátých a osmdesátých letech se stejným způsobem mapovala jižní obloha. Při této přehlídce se používaly Schmidtovy komory postavené na observatořích Siding Spring v Australii a La Silla v Chile. Australská komora měla být původně kopií palomarské komory, ale časem se ukázalo, že bude výhodnější uplatnit při konstrukci dalekohledu nové prvky. Pokročila optika, elektronika a také fotografie. Pro jižní přehlídku už byly k dispozici velmi jemnozrné fotografické emulze IIIa-J firmy Eastman Kodak Corporation. Jižní obloha je nyní kompletně zachycena na třech souborech po šesti stech deskách. Od roku 1987 se palomarská přehlídka opakovala a nyní je k dispozici na skleněnených deskách a filmech. Při opakování jižní přehlídky v osmdesátých letech se používala pouze australská komora. Díky těmto přehlídkám mají astronomové nyní k dispozici asi pět tisíc desek, které zachycují celou oblohu. Rozvoj počítačů a jejich pamětí dovolil převádět desky do digitální formy. To je velmi výhodné pro zpracování dat na deskách obsažených. Nároky na paměť i výpočetní čas jsou však značné. Digitalizovaná druhá palamarská přehlídka představuje asi 3 Terabyty informace. Sloanova nadace podporuje astronomický výzkum Ve Spojených státech se nyní chystá přehlídka SDSS, která má zmapovat polovinu severní oblohy a vybranou oblast jižního nebe. Tato přehlídka má poskytnout informace o jasnostech a spektrech obrovského množství hvězd. Jak již bylo řečeno v úvodu, přehlídku částečně financuje Sloanova nadace, a proto se tento projekt nazývá Sloan Digital Sky Survey. Sloanova nadace připomíná jméno Alfreda Pritcharda Sloana Jr. (1875 - 1966). Narodil se v rodině obchodníka s kávou a s čajem. Vystudoval elektrotechniku na Massachusetts Institute of
Technology (MIT). V 25 letech se stal prezidentem firmy na výrobu kuličkových ložisek, která se pod jeho vedením stala významným dodavatelem rozmáhajícího se automobilového průmyslu. Později se stal vice-prezidentem společnosti General Motors. Pod jeho vedením se General Motors stala největší obchodní organizací na světě. Koncem třicátých let A.P. Sloan založil nadaci, která podporuje různé humanitární projekty. Sloanova nadace podpořila stavbu střediska pro léčení rakoviny v New Yorku a dvě školy na MIT. V osmdesátých letech přispěla na opakování palomarské přehlídky. Sloan Digital Sky Survey je dalším příspěvkem Sloanovy nadace pro rozvoj astrofyziky. Jedná se o mamutí projekt, který má shromáždit asi 12 Terabytů dat. To je srovnatelné s programem mapování Země z družic nebo programem lidského genomu. Počítá se s tím, že bude nutno vytvořit zcela nové softwarové systémy schopné zvládnout velké databáze. Automatizované bude pozorování, redukce dat, manipulace s nimi včetně archivace. Softwarová práce projektu představuje roční úsílí stočlenné programátorské skupiny. Autoři projektu doufají, že některé softwarové nástroje vyvinuté pro SDSS, budou použitelné nejen v jiných odvětvích astronomie a astrofyziky, ale i ve zcela jiných oborech. První elektronická přehlídka SDSS bude první rozsáhlá přehlídka, která používá jako detektoru nikoli fotografické desky, ale prvky CCD P1 v prvni kapitole. Ty nejsou žádnou horkou novinkou, v astronomii se už používají déle než 20 let. Proč se tedy uskutečňuje taková přehlídka pomocí čipů CCD až nyní? Odpověď je snadná: CCD matrice trpěly dlouhou dobu jedním velkým nedostatkem - měly velmi malou účinnou plochu. Zatímco při přehlídce POSS se používaly fotografické desky 35 x 35 centimetrů, byly CCD čipy větší než 30 x 30 milimetrů ještě poměrně nedávno dosti vzácné. Teprve nyní se začínají objevovat CCD čipy, které mohou konkurovat fotografickým deskám i co do rozměru detekční plochy. Speciální dalekohled Součástí projektu SDSS je i stavba zvláštního dalekohledu, jehož jediným úkolem bude pořizování snímků a spekter pro přehlídku. Jedná se o zrcadlový dalekohled s průměrem objektivu 2,5 metrů
postavený na observatoři Apache Point v jižní části Nového Mexika. Nový přístroj byl postaven v blízkosti většího dalekohledu (průměr zrcadla 3,5 metru), který na observatoři Apache Point pracuje již několik let. Zorné pole dalekohledu pro SDSS má velikost 3 stupně. V ohnisku může být buď fotometrická kamera se CCD čipy nebo deska s optickými vlákny, která povedou světlo ke dvěma spektrografům. V kameře je 30 fotometrických čipů uspořádaných do šesti sloupců po pěti. Každý čip má 2048 x 2048 obrazových prvků. Jednotlivý pixel odpovídá úhlovému rozměru 0,4 obloukové vteřiny (lineární rozměr 24 mikrometrů) na nebi. Před každým sloupcem je identická sestava pěti barevných filtrů, což umožní získávat prakticky současně obraz v pěti barvách od fialové až po infračervenou. Kromě těchto 30 čipů je na dvou protilehlých místech na okraji zorného pole dalekohledu dalších 24 menších čipů pro určování polohy zachycených objektů a pro kontrolu zaostření. Pořizování snímků pro SSDS Elektronika kamery vyžaduje, aby obraz hvězdy přešel přes čip za 55 sekund. To znamená, že bude-li mířit na nebeský rovník, musí dalekohled zůstat nehybný. Pro jiná nastavení se musí dalekohled vždy pohybovat. Synchronizací pohybu obrazu po čipu s pohybem náboje se docílí toho, že se získá digitální obraz hvězdy v pěti barvách. Kamera bude vždy orientována tak, že obraz hvězdy nejprve zasáhne některý z astrometrických čipů na okraji zorného pole, pak přejde přes jeden sloupec pěti fotometrických čipů a před opuštěním zorného pole opět zasáhne astrometrický čip na druhém okraji. Toto skenování dovolí efektivně využívat pozorovací čas a po přečtení dat z čipů získat fotometrická měření v pěti barvách. Spektra Druhý způsob využití dalekohledu SDSS je pořizování spekter. V tom případě bude nutné umístit do ohniska předem připravenou kovovou desku s vyvrtanými otvory. Do těch se upevní optická vlákna, která povedou světlo do dvou spektrografů. Vláken může být až 640. Poloha každého otvoru se musí přesně krýt s dalekohledovým obrazem části oblohy, jejíž spektra se mají získávat. Desky pro uchycení optických vláken bude nutné vždy
připravit pro konkrétní pozorování spektrografem. Polohy jednotlivých otvorů na desce bude nutné odvodit z fotografie příslušné oblasti. Program na pět let Přehlídka SDSS má trvat asi 5 let. Podle statistik se dá na Apache Point Observatory využít k pozorování asi 75 procent všech nocí. Ne všechny mají ale stejnou kvalitu. Fotometrická měření vyžadují noci s velmi dobrou a stálou průzračností. Počítá se, že dalekohled SDSS bude pracovat ve fotometrickém módu jen několik nocí za měsíc. Pro pořizování spekter nejsou potřeba tak kvalitní noci, i když období kolem úplňku nebude využívat ani spektroskopická přehlídka. Při expozici 55 sekund na jeden čip bude pro fotometrickou přehlídku potřeba 700 hodin. Autoři projektu odhadují, že spektra se budou pořizovat v 1800 oblastech nebe a k jejich expozici bude potřeba asi 2000 hodin. Každý rok bude možné přehlídce věnovat asi 535 hodin. Z těchto odhadů vychází, že se přehlídka dá stihnout za 5 let (1,3 roku fotometrie, 3,7 roku spektra). Skvělé vyhlídky Vědecký přínos přehlídky SDSS bude obrovský. I když se přehlídka zaměřuje především na galaxie a kvasary, lze očekávat zajímavé výsledky i pro studium naší Galaxie, hvězd i sluneční soustavy. Výrazný pokrok by mělo zaznamenat sledování vzdálených asteroidů v Kuiperově pásu. Zatímco nyní jsou k dispozici údaje asi o 1000 kvasarech, měla by přehlídka SDSS shromáždit data o 100 000 kvasarech. Ještě větší rozvoj by mělo zaznamenat studium galaxií. Fotometrická měření by se měla týkat 50 milionů galaxií a pro milion galaxii by se měla získat spektra. To povede k výraznému zlepšení našich znalostí o vlastnostech galaxií. Přehlídka se bude zabývat i hvězdami v naší Galaxii. Získají se fotometrická měření pro téměř 100 milionů hvězd. Protože přehlídka čtyřiceti procent oblohy se bude opakovat, lze očekávat, že se podaří získat údaje o mnoha hvězdách podezřelých z proměnnosti. Výsledky fometrické přehlídky budou představovat 8,2 Tbytů, spektra 50 GB. Tato surová data budou přístupná jako několik
databází. Informační zisk každé přehlídky závisí na velikosti objektivu dalekohledu, jeho zorném poli a účinnosti detektoru. Porovnáme-li tuto veličinu pro POSS a SDSS, zjistíme, že informační zisk nové přehlídky je nejméně desetkrát vyšší. Navíc palomarská přehlídka byla ve dvou barvách, zatímco SDSS bude mapovat v pěti barvách. Nebe v počítači SDSS by měla umožnit přístup k prvotřídním datům všem talentovaným astrononům na světě. Tím by se mohl řešit nynější problém, kdy kvůli realizaci nových drahých projektů je stále méně peněz pro systematický výzkum. Ke studiu nejsložitějších a nejzajímavějších problémů se tak zpravidla dostane jen malý okruh nějakým způsobem vyvolených vědců. Námitky těch šťastnějších, že lze pracovat s daty z astronomických archivů, příliš neobstojí, protože stará měření se často k řešení nových problémů nedají vůbec použít. Autoři návrhu SDSS se domnívají, že jimi navrhovaná přehlídka bude sloužit jako zdroj prvotřídních astronomických dat. Pro práci s archivními daty ze SDSS bude potřeba pouze pracovní stanice, záznamové médium a přístup na Internet. Všechny tři nástroje mají jedno společné: při rostoucí kapacitě neustále klesá jejich pořizovací cena. Přehlídka vytvoří tak obrovské množství dat, že je nebude možné zvládnout konvenčními prostředky. Součá>stí projektu proto bude i vytvoření pomocných programových prostředků, aby se co nejvíce lidí mohlo podílet na využití dat z přehlídky. Data by měla být získána bez jakékoli předběžné představy o tom, jak a k jakým vědeckým problémům se budou v budoucnu používat. To platí v plné míře o snímkování a měření jasnosti, ale neplatí to pro spektroskopii, kde je nutné předběžný výběr objektů udělat. Autoři přesto doufají, že i spektrální data budou velmi užitečná, protože budou získána jediným přístrojem s velkou citlivostí a velmi pečlivou jednotnou kalibrací. Připomeňme, že k dispozici by měla být spektra jednoho milionu galaxií, 100 000 kvasarů, 10 000 zajímavých hvězdných objektů a 10 000 optických protějšků kosmických rentgenových zdrojů. K těmto údajům budou k dispozici fotometrická měření v pěti barvách a přesné polohy. Smetana pro každého
Síla přehlídky je v její mohutnosti. Obava, že malá skupina astronomů rychle sebere "smetanu" nejzajímavějších výsledků a na ostatní zbyde jen bezcenný materiál, je zcela neopodstatněná. To ostatně potvrzuje i případ POSS. Zajímavé výsledky se dají získat i po padesáti letech od pořízení této přehlídky. SDSS se může stát prvním případem, kdy velká část astronomické komunity bude pracovat na velké databázi a je možné, že tento typ práce v astronomickém výzkumu v budoucnu převáží. Po dobu několika desetiletí bude SDSS unikátní databází, která bude bohatým a téměř nevyčerpatelným zdrojem astronomických dat. "Desktop" astronomie SDSS se může stát prvním krokem v éře "desktop" astronomie. Nelze si ale představit, že SDSS bude jakýmsi "konečným" řešením a že astronomové tím získají tolik dat, že nebude mít smysl dále pozorovat a stavět nové přístroje. Podobně jako v případě POSS, budou i data z SDSS vyžadovat konfrontaci s jinými pozorováními, která mohou testovat hypotézy vypracované na základě analýzy dat z této mamutí přehlídky. Dalším důležitým aspektem v astronomických pozorováních je čas. Přehlídka představí vesmír v určitém okamžiku, poskytne astronomům statický obraz vesmíru v době její realizace. V řadě případů se však bude astronom dotazovat, jak se objekt, jehož zajímavé vlastnosti z přehlídky zjistil, chová v čase. A k tomu bude potřebovat nová pozorování. Ovšem i v tomto případě bude role přehlídky zcela nezastupitelná: bude zdrojem informací o zajímavém objektu. Užitá literatura http://www.astro.princeton.edu/BBOOK Poznámky Poznámka 1 Souhvězdí Loď Argo (Argo Navis) se nyní dělí na tři: Lodní kýl (Carina), Lodní záď (Puppis) a Plachty (Vela). V našich šířkách jsou vidět některé hvězdy z Plachet a Lodní zádě. Poznámka 2 Precese -- v astronomii pohyb jarního bodu, průsečíku nebeského rovníku a ekliptiky. Je to důsledek precesního pohybu rotační osy zemského tělesa s periodou 25 700 let. Poznámka 3
Schmidtova komora -- zrcadlový dalekohled se sférickým zrcadlem. Optickou vadu zrcadla koriguje složitě tvarovaná skleněná deska. Výhodou těchto komor je velké zorné pole (několik stupňů). Poznámka 4 hvězdokupy -- uskupení hvězd. Rozlišujeme otevřené neboli galaktické hvězdokupy a kulové hvězdokupy. Otevřené sestávají z desítek až stovek hvězd. Kulové hvězdokupy jsou velmi sevřenou soustavou tisíců hvězd. Kulové hvězdokupy se považují za nejstarší útvary v Galaxii. Poznámka 5 asociace -- uskupení mladých hvězd, které na rozdíl od hvězd v otevřených hvězdokupách nejsou gravitačně vázané. Poznámka 6 planetární mlhoviny -- plynné obálky vyvržené z velmi starých hvězd Poznámka 7 Místní skupina galaxií -- skupina asi 25 blízkých galaxií zahrnujících i naši Galaxii (Mléčnou dráhu) Poznámka 8 Hnízda galaxií -- skupina tvořená stovkami galaxií. Průměr hnízda nebo kupy galaxií je řádově milion parseků. Kapitola5.konec Kapitola6.začátek Hipparcos V polovině května roku 1997 se ve Fondazione Cini na ostrově San Giorgio Maggiore u Benátek konala konference, která představila souhrnné výsledky astronomické družice Hipparcos. Prezident Mezinárodní astronomické unie Lodewijk Woltjer na závěr slavnostního shromáždění označil družici Hipparcos za trojnásobný úspěch: za úspěch vědecké obce, úspěch evropské techniky a za úspěch evropské spolupráce. Družice Hipparcos se v letech 1989 až 1993 zabývala měřením přesných poloh a jasností hvězd. Několik týdnů po konferenci publikovala Evropská kosmická agentura ESA dva katalogy Hipparcos a Tycho. První obsahuje velmi přesné polohy 120 000 hvězd, druhý polohy a jasnosti asi milionu hvězd. Tím se staly výsledky práce družice dostupné pro širokou astronomickou
veřejnost. Jedním z hlavních výsledků družice bude výrazné zlepšení ve znalosti vzdáleností hvězd. Určování vzdáleností nebeských objektů je jedním ze základních problémů astronomie. Nejspolehlivější metodou určování vzdáleností je metoda trigonometrických paralax. Využívá toho, že při pohybu Země kolem Slunce se zdánlivě mění poloha hvězdy na nebi. Největší změnu můžeme pozorovat, když porovnáme dvě měření pořízená z protilehlých poloh dráhy Země. Paralaxy hvězd Úhel, pod kterým by z měřené hvězdy byl vidět poloměr zemské dráhy se jmenuje paralaxa a je nepřímo úměrný vzdálenosti hvězd. První paralaxy, tedy vzdálenosti hvězd, změřili Friedrich W. Bessel, Wilhelm Struve a Thomas Henderson v třicátých letech minulého století. Měření paralax je velmi obtížný úkol. Paralaxy i nejbližších hvězd jsou menší než jedna oblouková vteřina. Postupně se metody určování paralax zjemňovaly, ale spolehlivě nebylo možné určit paralaxy menší než setina obloukové vteřiny, což odpovídá vzdálenosti 100 parseků. Všechny vzdálenosti nad tuto mez se určují nepřímo. Nepřímé metody se ale musí kalibrovat, a to je možné jen přímým měřením. Z toho plyne, že trigonometrické určení vzálenosti hvězd má obrovský význam pro mnoho oborů astronomie od astrofyziky hvězd až po kosmologii. Nápad profesora Lacrouta Hvězd, jejichž vzdálenost se podařilo určit metodou trignonometrické paralaxy, přibývalo jen velmi pomalu. Katalog trigonometrických paralax z roku 1963 obsahoval asi 7000 hvězd. Do poloviny sedmdesátých let byly známy trigonometrické vzdálenosti asi 10 000 hvězd. V roce 1966 navrhl profesor Pierre Lacroute ze Štrasburku vypustit družici, která by měřila s velkou přesností polohy hvězd. Důvody, proč měřit z vesmíru a ne ze Země, jsou tři: družice se pohybuje mimo zemskou atmosféru, nedochází k mechanickým deformacím dalekohledu a při správně zvolené dráze může družice měřit bez přestávky týdny i měsíce. Lacroute vystoupil s návrhem na astrometrickou družici v srpnu 1967 při kongresu Mezinárodní astronomické unie v Praze. Jeho první představa byla skromná -- změřit paralaxy sedmi tisíc
hvězd. Projekt postupně získával větší a větší podporu, nejprve jako ryze francouzská záležitost a později jako program Evropské kosmické agentury ESA. Hipparchos ve dvacátém století V roce 1977 se projekt astrometrické družice dostal do fáze A, což znamená studii, ve které se zjišťuje, zda je daný program technicky řešitelný. O dvanáct let později, 8.srpna 1989, vynesla evropská raketa Ariane 4 na oběžnou dráhu družici, jejíž název se odvozuje od počátečních písmen slov High Precision Parallax Colleting Satellite. Slova vyjadřují zaměření družice a byla zvolena v takovém pořadí, aby její jméno připomnělo Hipparcha, starověkého řeckého astronoma, který sestavil katalog s polohami několika stovek hvězd. Úkolem družice bylo získávat nejen přesná měření poloh hvězd, ale také data o jejich jasnostech. Bylo to poprvé, co měla družice měřit polohy, vzdálenosti a pohyby hvězd z kosmického prostoru. Pro družici bylo vybráno téměř 120 000 objektů. Paralelně s programem družice se uskutečnila přesná pozemská měření poloh a jasností hvězd, aby byl přínos družicových měření co největší. Družice Hipparcos spolupracovala také s Hubblovým kosmickým dalekohledem a se sítí radioteleskopů. Od nadšení k zoufalství Když raketa Ariane 4 odstartovala z kosmodromu Kourou ve francouzské Guyaně, neskrývali lidé, kteří družici postavili a vymysleli její pozorovací program, obrovské nadšení. Vždyť někteří věnovali programu dvacet let svého života. Nadšení se však brzy změnilo v zoufalství, když se ukázalo, že raketový motor připojený k družici se nezapálil, a to způsobilo, že Hipparcos zůstal "viset" na přechodové eliptické dráze. Ta byla velmi nevýhodná z hlediska sledování družice a také procházela pásy záření kolem Země, což zvyšovalo riziko vážného poškození slunečních panelů. Počáteční prognóza byla velmi chmurná: družice přežije maximálně 9 měsíců a splní sotva desetinu původního vědeckého programu. Úspěch družice závisel především na dlouhodobosti jejích měření. Pro určení paralaxy je třeba několika měření během jednoho roku. Měření v kratším období dají výsledky s mnohem větší chybou. Triumf zachráněné družice
Podle původního plánu se družice měla dostat na kruhovou geostacionární dráhu P1, a proto měla pro její sledování stačit jediná pozemní stanice v německém Odenwaldu. Eliptická dráha způsobila, že tato stanice mohla družici sledovat jen osm hodin denně. Protože na palubě nebyl žádný magnetofon, velká část měření se ztrácela. Bylo třeba zcela změnit systém řízení a rychle rozšířit sledovací síť družice. To se podařilo díky operativní spolupráci Evropské kosmické agentury, vědeckého týmu družice a konstruktérů. V listopadu 1989 už pracovaly tři stanice (Odenwald, Kourou a australský Perth), takže astronomové získávali čtyři pětiny všech měření družice. Později, když se přidala čtvrtá stanice v Goldstone v Kalifornii, se ztrácela méně než desetina údajů. Družice dokázala pracovat až do srpna 1993. Za tu dobu předala na Zem asi 1000 Gbitů dat. Hlavním cílem projektu bylo změřit přesné polohy 118 000 pečlivě vybraných hvězd s přesností na dvě tisíciny obloukové vteřiny (2 marcsec). Paralelně s polohovými měřeními se podařilo získat také měření jasností hvězd. Po zpracování výsledků se ukázalo, že skutečná přesnost je dvakrát vyšší - 1 marcsec. Pro představu: jedna tisícína obloukové vteřiny je úhel, pod kterým je ze vzdálenosti 10 metrů vidět přírůstek lidského vlasu za deset sekund. Pod stejným úhlem by byla vidět ze Země lidská postava na Měsíci. Kromě hlavního přístroje pro měření přesných poloh hvězd byly na palubě ještě jakési dva hledáčky, jejichž úkolem bylo určovat okamžitou orientaci družice v prostoru. Údaje z hledáčku (jeden byl záložní) se daly také využít pro měření poloh a jasností hvězd. Pro hlavní experiment se ujal název Hipparcos, zatímco hledáček se označoval jako Tycho. Tímto názvem chtěli autoři připomenout dánského astronoma Tycha Brahe, který se na rozhraní šestnáctého a sedmnáctého století zabýval měřením poloh hvězd. Polohová měření z Tycha jsou asi desetkrát horší než z Hipparca, ale za to se týkají milionu hvězd. Tycho Brahe na svém katalogu , který obsahuje tisíc hvězd, pracoval přes dvacet let a polohy jsou určeny na obloukové minuty. Měřící metoda -- trpělivé prohlížení nebe Na rozdíl od Hubblova kosmického dalekohledu bylo optické
vybavení družice Hipparcos velmi skromné. Hlavním přístrojem byl zrcadlový dalekohled o průměru 0,29 metru, před kterým bylo rovinné zrcadlo ze dvou segmentů posunutých o úhel 29 stupňů. V ohniskové rovině dalekohledu byla kamera s přesnou měřící mřížkou. Družice se neustále otáčela kolem podélné osy tak, že k jedné otáčce potřebovala asi dvě hodiny. V důsledku toho přecházely přes mřížku v ohniskové rovině dalekohledu obrazy hvězd. Díky segmentovému zrcadlu se tak neustále daly porovnávat vzájemné polohy hvězd vzdálených od sebe 58 stupňů (dvojnásobek natočení složek zrcadla). Poloha rotační osy se také pomalu měnila, takže časem mohla družice přehlédnout celou oblohu. Družice nesledovala všechny hvězdy viditelné v zorném poli dalekohledu (zhruba čtyři měsíční průměry), ale vždy jen ty, které byly mezi 118 tisíci předem vybraných. Každý den stihla změřit asi 4000 hvězd. Během aktivního života družice se podařilo přehlídku celého nebe několikrát zopakovat. Vzhledem k tomu, že se polohy měřily relativně, bylo pro úspěch projektu důležité, aby družice fungovala co nejdéle. Výsledky Nejzajímavější výsledky z projektu Hipparcos se týkají vzdáleností hvězd určených z trigonometrických paralax. Ty znamenají kvalitativní i kvantitativní skok ve znalostech nejbližších hvězd. Před startem družice byly známy vzdálenosti několika desítek nejbližších hvězd s jednoprocentní chybou. Nyní, po skončení práce družice a redukci dat, jsou takové informace k dispozici pro více než 400 hvězd. Z pozemských měření byly vzdálenosti s chybou 5 procent známy pro stovku hvězd. Hipparcos změřil s touto chybou vzdálenosti více než 7 tisíc hvězd. Dobré vzdálenosti jsou dnes známy v okruhu 500 světelných let od Slunce. Velký přínos znamená i měření jasností hvězd. Protože se měření každé programové hvězdy mohokrát opakovalo, podařilo se pozorovat asi 12 000 proměnných hvězd, z toho přes 8 000 hvězd, o jejichž proměnnosti se před startem družice Hipparcos nevědělo. Spolehlivě známá vzdálenost hvězdy není žádné samoúčelné číslo, které potěší někoho, kdo by si rád postavil přesný model okolí našeho Slunce. Na přesných vzdálenostech závisí určení hmot, struktury a vývoje hvězd; struktury, dynamiky a vývoje galaxií a
základní distanční škály vesmíru, od které se odvozuje velikost vesmíru, jeho stáří a další vývoj. Odstraní Hipparcos potíže s Hubblovou konstantou? S velkým napětím očekávali astronomové určení vzdálenosti cefeid, proměnných, pravidelně pulzujících hvězd. Od počátku tohoto století je známo, že pro tyto hvězdy platí jednoznačná závislost perioda -- svítivost. Jihoafričan Michael W. Feast a Brit Robin M. Catchpole publikovali začátkem roku 1997 studii, ve které využili paralaxy 220 cefeid zjištěných družicí Hipparcos pro přesnější kalibraci vztahu perioda -- svítivost. Šlo hlavně o určení nulového bodu závislosti, tedy jak svítivá by byla cefeida pulzující jednou za den. Většina cefeid je ve vzdálenostech 1000 až 2000 světelných let, což je i pro družici Hipparcos příliš velké sousto. Z 220 cefeid mohli Feast a Catchpole vybrat 26, jejichž paralaxu dokázal Hipparcos určit. Z této kalibrace vychází, že cefeidy jsou svítivější, a jsou tedy dále než, se dosud předpokládalo. Toto zjištění má dalekosáhlé důsledky. Velké Magellanovo mračno se tím "posune" ze vzdálenosti 163 tisíc na 179 tisíc světelných let, vzdálenost mlhoviny M 31 v Andromedě se zvětší dokonce o 17 procent. Nově určená vzdálenost cefeid vede také k novému určení stáří nejstarších hvězd v Galaxii. Zatímco dříve vycházelo stáří hvězd v kulových hvězdokupách na 14 miliard let, s novou kalibrací vzdáleností je to jen 11 miliard. Větší vzdálenosti cefeid mají za následek i nižší hodnotu Hubblovy konstanty P2. Z nižší hodnoty Hubblovy konstanty vychází větší staří vesmíru, v rozmezí 10 -- 13 miliard let. Feast a Catchpole se domnívají, že přesné měření vzdáleností cefeid odstraňuje nebo alespoň zmírňuje rozpor, který se objevil v minulých letech, kdy se ukazovalo, že vesmír je mladší než nejstarší hvězdy. Z jiných prací, které využívají výsledků družice Hipparcos, vychází stáří hvězd v kulových hvězdokupách stále příliš vysoké. Výsledky Feasta a Catchpola týkající se zvětšení kosmických vzdáleností poněkud zpochybňuje fakt, že podle velikosti mlhoviny kolem supernovy 1987 A vychází vzdálenost Velkého Magellanova mračna 166 tisíc světelných let. A to je určení nezávislé na cefeidách. Možná, že v důsledku tohoto rozporu se budou
astronomové muset také více zabývat fyzikou pulzací cefeid. Příliš mladé Plejády I jiné výsledky z družice Hipparcos vytvořily spíše nové problémy, než přispěly k řešení starých. Příkladem může být pozorování známé otevřené hvězdokupy Plejády, jejichž sedm nejjasnějších hvězd můžeme spatřit za mrazivých zimních nocí vysoko nad obzorem v souhvězdí Býka. Ještě krásnější jsou v malém dalekohledu. I profesionální astronomové mají otevřené hvězdokupy ve velké oblibě. Hvězdy v otevřené hvězdokupě mají různé hmotnosti, ale jsou všechny stejně staré, protože evidentně vznikly ve stejném čase. Otevřené hvězdokupy proto umožňují porovnávat vývoj hvězd různých hmotností. Plejády se pro takové studie používají velmi dlouho, a proto byla tato hvězdokupa také zařazena do katalogu vybraných objektů pro družici Hipparcos. K velkému překvapení vychází vzdálenost hvězdokupy o 15 procent menší. To znamená, že hvězdy v Plejádách jsou méně svítivé, než se předpokládalo. To má ale mnohem vážnější důsledky pro astrofyziku. Na hvězdách v Plejádách zkoušeli astronomové teoretické modely hvězdného vývoje. Ty určují, jak svítivá má být hvězda určité hmotnosti v určitém čase. Shoda se "starými" svítivostmi byla dobrá. Něco tedy nehraje. Možná je chyba v počítání vývojových modelů nebo je chemické složení hvězd v Plejádách a možná i jiných otevřených hvězdokupách odlišné od většiny hvězd a hvězdokupy jsou mladší než se zdají. Zásadní význam družice Hipparcos je v tom, že za relativně malý (posuzováno v měřítkách kosmického výzkumu) peníz -- 300 milionů dolarů -- získala obrovské množství homogenních pozorování hvězd. Tato data jsou nyní přístupná všem astronomům po celém světě, kteří jich mohou využít pro nejrůznější programy. První výsledky prezentované na konferenci v Benátkách ukazují, že Hipparcos bude asi po delší dobu ovlivňovat rozvoj řady disciplín astronomie. Dva výsledky předvedené v této kapitole -- vzdálenost cefeid a svítivost Plejád -- ilustrují způsob vědecké práce v základním výzkumu. Málokdy se objeví natolik přesvědčivé výsledky, které zcela zpochybní vše, co bylo vykonáno před tím. Spíše se zjistí, že některé předpoklady a postupy nejsou správné, vzniknou nové hypotézy, které časem opět narazí na potíže s vysvětlením nových
pozorování. Teprve až se tato spirála několikrát protočí, objeví se výsledky, které se od původních skutečně diametrálně liší. Všechna data z družice Hipparcos byla publikována čtyři roky po skončení práce družice. To je rekordní doba, protože často došlo k vydání katalogu až po desetiletích. Všechna data jsou k dispozici na CD ROMech ve formátu ASCII. Mohou být snadno převedena na počítač PC nebo pracovní stanici. Vytvoření katalogů Hipparcos a Tycho se považuje za vůbec největší projekt zpracování dat v astronomii. Dalším produktem je výběr z obou katalogů nazvaný Celestia 2000. Zdálo by se, že v moderní době stačí prezentovat všechna data jen v elektronické formě a že není nutné mít papírovou verzi katalogu. Autoři se však přesto rozhodli vydat i tištěnou verzi na zvláštním papíru, aby byla čitelná i za několik set let. Poznámky Poznámka 1 geostacionární dráha -- dráha umělé družice ve výšce 35 700 kilometrů nad Zemí. Oběžná doba na této dráze je přesně rovna době, za kterou se Země otočí kolem své osy. Poznámka 2 Více o Hubblově konstantě v knížce F. Koukolíka Lenochod a vesmír. Vyšehrad, Praha 1995, kapitola O rudém posuvu, Edwinu Hubblovi a rozpínání vesmíru. Užitá literatura http://astro.estec.esa.nl/Hipparcos/hipparcos.html ESA Bulletin 1990 No.64 s.59 ESA Bulletin 1992 No.69 s.9, 16, 27, 43 a 51 ESA Bulletin 1994 No.77 s.42 Sky and telescope 1997 (July) s. 29 Kapitola6.konec Kapitola7.začátek Iridium Iridium je velmi tvrdý prvek ze skupiny platinových kovů. Strukturu jeho elektronového obalu bude připomínat soustava spojových družic Iridium, která bude od roku 1998 zajišťovat globální spojení pro mobilní telefony. Tento technický pokrok, který vítají podnikatelé celého světa, už několik let trápí
radioastronomy. Vesmír na rádiových vlnách Jak sám název napovídá, zabývá se radioastronomie studiem rádiového záření přicházejícího k nám z vesmíru. Radioastronomie vykonala první krůčky v třicátých letech, ale její opravdový rozvoj začal až po druhé světové válce. Zpočátku bylo její hlavní výhodou, že rádiové vlny kosmického původu se daly sledovat bez ohledu na denní dobu a počasí. Nevýhodou byla velmi malá rozlišovací schopnost. Radioastronomie umožnila první aktivní experimenty při výzkumu vesmíru: upravené válečné radary nejprve sledovaly meteory a později dosáhly už dokonalejší radiolokátory až na povrch nejbližších planet. Výzkum kosmického rádiového záření má obrovský význam při poznávání vzdáleného vesmíru. Bez pozorování na rádiových vlnách bychom nevěděli o kvasarech či pulsarech. Rovněž reliktové záření, jeden z hlavních důkazů, že na začátku našeho vesmíru byl Velký třesk, objevila radioastronomie. Hvězdárny za humny patří minulosti Po dlouhou dobu si astronomové budovali hvězdárny tak, aby měli "blízko do práce". Kopule byly v universitních areálech nebo maximálně na okrajích měst. Brzy se ale začaly dalekohledy stěhovat do hor a pouští, aby se chránily před rušivým vlivem prachu a světel měst. Radioastronomie, která se zrodila už do rozvinuté civilizace využívající rozhlas a televizi, se musela parazitnímu elektromagnetickému záření bránit od samého počátku. Radioteleskopy, což jsou mohutné směrové antény, se proto stavěly mimo dosah vysílačů, velkých sídel, hlavních silničních tahů nebo vedení vysokého napětí. U radioteleskopu jen s Dieslovým motorem Jedna z nejznámějších radioastronomických observatoří -- americká National Radio Astronomy Observatory NRAO -- vznikla v malebném koutě Západní Virginie v údolí Deer Creek poblíž Green Banku, kde ji před rádiovým zářením pozemského původu po dlouhou dobu chránily hřebeny Apalačských hor. Protože si Američané nedokáží provoz observatoře, která se rozkládá na ploše několika čtverečních kilometrů, představit bez aut, museli zaměstnaci přistoupit na kompromis: po observatoři se dá jezdit jen v autech
s Dieslovým motorem, který je sice v Americe málo rozšířen, ale rádiově je "tichý". Od Pulkova do Green Banku Historie observatoře NRAO souvisí s osudem jednoho z nejvýznamnějších astronomů 20. století, Otto Struveho, člena velké astronomické rodiny Struveů. O jeho pradědovi, Wilhelmu Struvem (1793 - 1864), který jako jeden z prvních určil trigonometrickou paralaxu hvězdy, jsme se zmínili v kapitole o družici Hipparcos. Wilhelm Struve uprchl z Německa do Ruska, aby se vyhnul naverbování do napoleonské armády. Usídlil se v Tartu v dnešním Estonsku, kde se zabýval měřením poloh složek dvojhvězd. Výsledkem jeho práce byl katalog, který obsahoval přes tři tisíce dvojhvězd. Car Nikolaj I. jej jmenoval do komise pro stavbu velké ruské hvězdárny. Ta vznikla v Pulkovu u Petrohradu v roce 1839 a Struve se stal jejím prvním ředitelem. Syn Wilhelma Struveho, Otto, pokračoval v díle otce. Rozšířil Pulkovskou hvězdárnu a založil hvězdárnu v Taškentu. Jeho dva synové, Hermann a Ludwig se stali také astronomy. Hermann se stal ředitelem Berlínské hvězdárny a Ludwig ředitelem universitní observatoře v Charkově. A jejich synové se opět věnovali astronomii. Syn Hermanna, Georg, se zajímal o měření poloh planet a asteroidů. Syn Ludwiga, Otto, se narodil v roce 1897 v Charkově. Otto byl první z rodiny Struveů, který mluvil oběma jazyky -- rusky i německy. Na začátku první světové války začal studovat matematiku a astronomii v Charkově. V roce 1916 byl v ruské carské armádě a sloužil na turecké frontě. Za občanské války bojoval s Děnikinem proti rudým. Později uprchl přes Krym do Turecka, kde živořil rok a půl. Z Turecka se jakoby zázrakem dostal do Ameriky, poté, co dostal pozvání od Edwina Frosta, ředitele Yerkesovy observatoře ve Wisconsinu. Za zázrakem stál ředitel observatoře v Berlíně-Babelsbergu Paul Guthnick, který se dozvěděl o katastrofálním osudu rodiny Struveů v Rusku za revoluce a sháněl pro ně pomoc. Kanadský astrofyzik Alan Batten, který se zabývá studiem dvojhvězd a také osudem astronomické rodiny Struveů, se domnívá, že "násilné" přesazení Otto Struveho do Ameriky možná způsobilo, že nepokračoval v rodinné tradici měření vesmíru a stal se z něho astrofyzik.
Zcela podle tradic rodiny se Struve stal v roce 1932 ředitelem Yerkesovy hvězdárny. Později inicioval spolupráci Chicagské a Texaské university při stavbě McDonaldovy observatoře v západním Texasu. Její stavba byla financována z nadace texaského bankéře W.J.M. McDonalda, který Texaské universitě odkázal více než milion dolarů na stavbu hvězdárny. Uvažovalo se o dalekohledu o průměru zrcadla kolem dvou metrů. Dalekohled byl uveden do provozu v roce 1939. Nyní je znám jako Otto Struve Telescope. Průměrem zrcadla 2,06 metrů se v té době řadil na druhé místo na světě, po dvaapůlmetrovém dalekohledu na Mt. Wilsonu. McDonaldova observatoř má nyní třetí největší dalekohled na světě (kapitola HET). Struve se velmi zasloužil o rozvoj Yerkesovy observatoře. Snažil se přitáhnout mladé talenty, což se mu dařilo. V kapitole o vzdálených planetkách mluvíme o Kuiperově pásu pojmenovaném po Gerardu Kuiperovi, kterého Struve pozval na Yerkes v roce 1936. O rok později se objevil S. Chandrasekhar, o kterém se zmiňuje knížka Mravenec a vesmír, 1997. Sotva se Yerkesova hvězdárna vymanila z potíží Velké deprese 30.let, přišla druhá světová válka a s ní další potíže. Mnoho lidí z hvězdárny odešlo a přední astronomický časopis Astrophysical Journal, v jehož redakci Struve pracoval, zaznamenal velký pokles předplatitelů a navíc byl ohrožován cenzurou. Struvemu se podařil velmi dobrý tah: založil optickou laboratoř, která pracovala na válečných zakázkách. Struve se také snažil vytvořit vědecké konsorcium, které by umožňovalo americkým astronomům působícím na universitách přístup k prvotřídním přístrojům. Struve si představoval, že takovou institucí by mohla být McDonaldova observatoř. V té době se americká špičková astronomie provozovala na observatoři Mt. Wilson, která nesouvisela s žádnou universitou. Struveho nápad se dočkal realizace až v padesátých letech, kdy byla vytvořena Asociace universit pro astronomický výzkum AURA, která provozuje jedinou americkou federální observatoř - National Optical Astronomical Observatory. Pozorovací čas u jejích dalekohledů získávají astronomové na základě konkursu, který probíhá jednou za půl roku. Její součástí je arizonská Kitt Peak National
Observatory, kterou Struve také pomáhal budovat. V roce 1950 odešel do Berkeley, kde se mnohem více věnoval výchově studentů než před tím na Yerkesu. V roce 1952 se Struve stal presidentem Meziná>rodní astronomické unie. I když se celý život věnoval optické astronomii, začal se koncem 50. let zajímat o radioastronomii. V roce 1959 se stal prvním ředitelem Národní radioastronomické observatoře NRAO v Green Banku. Struve chtěl využít svých astronomických znalostí a své vědecké prestiže pro zlepšení pozice nové instituce. To se mu částečně podařilo, ale zklamal při koordinaci stavby prvního většího přístroje observatoře -- antény o průměru 42 metrů, jejíž dokončení se velmi protahovalo. Velmi vehementně podporoval projekt tehdy největšího radioteleskopu na světě, částečně pohyblivé třistastopové antény. Programem tohoto přístroje mělo být mimo jiné pátrání po cizích civilizacích. Po 27 měsících ředitelské funkce v Green Banku Struve rezignoval. Do své smrti v roce 1963 působil v Berkeley a v Princetonu. Třistastopový dalekohled Velký rádiový dalekohled, u jehož zrodu Struve stál, má zajímavou historii. Návrh a stavba přístroje proběhly v rekordně krátké době. Do provozu byl uveden v roce 1962. Anténa dalekohledu, která měla v průměru 92 metrů (300 stop), byla totiž pohyblivá jen ve směru jih -- sever. V roce 1966 byla konstrukce antény zesílena, ale při tom se deformovalo drátěné pletivo, které pokrývalo reflektor antény. Zlepšení se dosáhlo až v roce 1970, kdy anténa dostala nový povrch. Tím se zvětšily možnosti dalekohledu, protože mohl sledovat rádiové vlny kratších vlnových délek. S dalekohledem pracovalo na tisíc astronomů, kteří sledovali rádiové záření od planet až po kvasary. Část jeho programu byla skutečně věnována pátrání po mimozemských civilizacích, ale největším objevem byl objev pulsaru v Krabí mlhovině, který je jedním z nejznámějších pulsarů. V březnu 1988 se konstrukce antény zcela zhroutila. Katastrofu patrně způsobila únava materiálu. Půl roku před tím, při oslavách 25. výročí dalekohledu, stáli pod anténou lidé, kteří představovali výkvět světové radioastronomie... Rušení přichází z kosmu
Ohroženy jsou však i radioteleskopy, které se nezhroutily. V posledních letech vyvstal totiž radioastronomii nový problém -vysílání umělých družic Země používaných pro potřeby spojení. Je to mnohem horší potíž než ta, kterou musí řešit astronomie optická, protože na rozdíl od světelného "znečištění" přichází družicové vysílání z kosmického prostoru. Navíc jsou rádiové aparatury mnohem citlivější než optické. Pětisetwattová žárovka pozorovaná ze vzdálenosti asi 800 kilometrů svítí jako hvězda 9. magnitudy, tedy asi 30 krát méně než nejslabší hvězdy viditelné pouhým okem. Naproti tomu, rádiový vysílač s výkonem 500 Wattů sledovaný ze stejné vzdálenosti zdaleka překoná rádiové záření Slunce. Toto srovnání není zcela přesné, protože žárovka vysílá v širokém spektrálním oboru, zatímco rádiové vysílání se týká jen úzkého frekvenčního pásma. Až na výjimky se i radioastronomové zajímají jen o úzké frekvenční obory -- rádiové čáry. Řada těchto čar je podle mezinárodních úmluv chráněna pro radioastronomii a nesmí se pro běžný rádiový provoz používat. Nejzajímavější vysílač na vlně 21 cm Nejvíce používaná frekvence v radioastronomii je 1421 MHz (vlnová délka 21 cm), která patří atomárnímu vodíku -- nejrozšířenějšímu prvku ve vesmíru. Vodíková čára byla objevena v roce 1951 a od té doby se využívá pro studium struktur jak v naší, tak ve vzdálených galaxiích. Vodíková čára vykazuje samozřejmě také rudý posuvP1: rekordní posuv zaznamenali radiastronomové při pozorování vzdáleného kvasaru -- absorpční vodíková čára byla detekována na frekvenci 430 MHz. To už je mimo chráněné pásmo vodíkové čáry a taková pozorování se nyní dají uskutečnit jen na základě dobrovolné spolupráce mezi vědeckými a komerčními institucemi. Velký zájem o frekvence Vlivem rozvoje družicových spojů se značně zvětšil zájem komerčních organizací o využívaní co největšího počtu rádiových frekvencí. V zásadě žádný satelit nevyužívá přímo frekvenci přidělenou radioastronomům, ale potíže vznikají tím, že se vyskytují nežádoucí emise způsobené technickou nedokonalostí družic. Jedná se o harmonické frekvence a vzájemné působení různých signálů, které se zesilují ve stejném zesilovači. Tím se
výrobci družic dostávají s radioastronomy do vážnějších a vážnějších konfliktů. Většinou není čas na systematické testy nových zařízení, protože telekomunikační společnosti, které nabízejí nové služby, jsou pod tlakem obrovské konkurence, a proto se snaží, aby systémy fungovaly co nejdřív. Nápad Arthura Clarka Vraťme se nejdříve do roku 1962, kdy družice Telstar uskutečnila první mezikontinentální televizní přenos mezi Amerikou a Evropou. Družice se pohybovala na poměrně nízké dráze, takže přenos trval jen krátkou dobu. O dva roky později přenášela televizi z olympijských her v Tokiu do Spojených států první spojová družice na geostacionární dráze -- Syncom 3. Doba přenosu byla neomezená, díky tomu, že družice "visela" nad Tichým oceánem. S myšlenkou tří družic na geostacionární dráze, které by zajistily spojení pro celou zeměkouli, přišel v roce 1945 spisovatel Arthur Clark. I dnes tvrdí, že ho nemrzí, že si svůj nápad nenechal patentovat. Geostacionární spojové družice mají hlavně význam pro šíření televizních kanálů. Z hlavního, výkonného vysílače jde signál na družici, ta jej zesílí a vysílá zpět na Zem. Štastní televizní diváci vybavení satelitními mísami si signál přivedou až domů. Není vůbec na závadu, že mezi vysílačem a přijímačem může být vzdálenost 100 tisíc i více kilometrů, protože pozemní stanice i vysílač na družici mohou mít dostatečný výkon. Renesance nízké dráhy Trochu jiná je situace, kdy se spojovou družicí komunikuje malá stanice na zemském povrchu. Třeba mobilní telefon. Nemůže mít ani mísovou anténu, ani výkonný vysílač. A přesto je využití družicových spojů pro celosvětový telefon nebo přenos dat velmi lákavé. Proto se spojové družice opět vracejí na nízké dráhy. Pro globální pokrytí jich musí být desítky na různých dráhách, které doslova obklopují zeměkouli. Iridium na vlně hydroxylu V roce 1995 povolil americký Úřad pro telekomunikace FCC (Federal Communications Commission) provozování tří komunikačních sítí využívajících družic na nízké dráze. Největší z nich bude sestávat ze 66 družic Iridium. Tyto družice staví firma Motorola pro mezinárodní konsorcium. Soustava Iridium bude poskytovat
telefonní a datové spojení pro mobilní telefony kdekoli na Zemi. Globálního pokrytí soustavy Iridium se dosáhne tím, že každý účastník bude přímo komunikovat s příslušnou družicí. Oba vysílače, jak na družici, tak v mobilním telefonu, musejí proto mít dostatečný výkon. Další podobné systémy jsou Global-Star a Odyssey. Všechny tři mají jedno společné. Využívají frekvence kolem 1612 MHz pro vysílání "nahoru". To je celkem v pořádku. Radioastronomy však pobouřilo rozhodnutí, že družice Iridium budou používat i při vysílání "dolů" stejného frekvenčního pásma. V jeho těsné blízkosti leží rádiová čára, kterou vysílá hydroxylová0> molekula OH. Byla objevena v roce 1959. Má klidovou frekvenci 1612,2 MHz (vlnová délka 18 cm) a její chráněné pásmo je 1610,6 až 1613,8 MHz. Kosmické masery OH je velmi rozšířená molekula ve vesmíru. Radioastronomové ji sledují v naší Galaxii i ve vzdálených galaxiích. Ve zvláštních případech je čára, na které vysílá molekula OH, zesílena přírodním maseremP2. Maserové efekty se pozorují u hvězd, které jsou obklopeny mohutnou prachovou obálkou a vyvíjejí se směrem k planetárním mlhovinám. Pozorování na frekvenci 1612 MHz v těchto soustavách dovoluje studovat rozpínání prachových obálek a určit, kolik hmoty se při tom z hvězdy ztrácí. Dosud astronomové odhalili asi tisíc objektů tohoto typu. Molekulové OH masery jsou i ve vzdálených galaxiích. Protože jejich vysílání musí být mnohem silnější než v případě hvězd v naší Galaxii, používá se pro ně název megamasery či dokonce gigamasery. Jednání s Motorolou Radioastronomové se obávají, že Iridium nedodrží přidělené pásmo (1621,35 -- 1626,5 MHz) a ohrozí sledování vesmíru na frekvenci hydroxylové molekuly. Každá družice Iridium má 318 vysílačů a je možné, že vzájemným působením jejich zesilovačů proniknou parazitní signály do hydroxylového pásma. Přesto, že tyto signály budou asi milionkrát slabší než vysílání v přiděleném pásu, mohou radioastronomům, kteří používají velmi citlivé aparatury, vadit. Radioastronomové proto požadovali, aby Motorola v družicích instalovala filtr, který by ovšem značně zvýšil hmotnost každé
družice. V roce 1991, kdy se projekt Iridium chystal, zaručovala společnost Motorola, že podobné filtry instaluje. Později od tohoto slibu ustoupila. Motorola, která má zájem na tom, aby soustava, do které investuje 5 miliard dolarů, pracovala co nejdříve, přišla s mnohem jednodušším řešením. Nabízí, že postaví aparaturu, která bude raditeleskop vypínat v okamžiku, kdy družice bude vysílat směrem k Zemi. Jeden puls trvá 45 milisekund. To by samozřejmě pomohlo, "pouze" by se na polovinu zkrátil pozorovací čas. Americký úřad pro telekomunikace vyzval společnost Motorola, aby učinila všechny možné kroky, které by znemožnily, aby družice Iridium rušily radioastronomická pozorování. V opačném případě hrozí FCC odebráním licence. V roce 1994 došlo mezi NRAO a Motorolou k dohodě, podle které bude ve čtyřech jitřních hodinách (amerického východního času) provoz družic Iridium omezen tak, aby nebyl rušen nově budovaný stometrový dalekohled v Green Banku. Méně striktní omezení by měla platit i pro další pracoviště NRAO. Radioastronomové naopak souhlasili s tím, že omezí pozorování na 16 cm čáře v době provozní špičky Iridia. Je to pragmatické řešení, které omezuje astronomům pozorovací čas a které může mít pro další rozvoj pozemské radioastronomie velmi špatné důsledky. Radioastronomové se obávají, že záležitost kolem Iridia je jen prologem k ještě horším časům. Ostatně Iridium není jediným příkladem konfliktu radioastronomie a komunikační techniky. Astronomům v Evropě znepříjemňuje život televizní družice Astra 1D a problémy také působí ruský družicový navigační systém Glonass i americká soustava GPS. Hlad telekomunikačních společností po frekvencích stoupá a technika se posunuje ke stále vyšším a vyšším frekvencím, které jsou pro astronomii také velmi důležité. Milimetrové vlny (frekvence desítky GHz) se budou používat pro radary aut "bez řidiče" nebo pro bezdrátový Internet. Astronomové nezůstávají jen u žádostí a petic. Uvažují o složitějších anténách, které by mohly parazitní signály umělého původu značně omezit. Časem možná půjdou rádiové vlny nahrávat v reálném čase a pak se teprve zpracují a tak se zbaví rušivých vlivů. To jsou všechno přísliby budoucnosti. Radioastronomové musejí pečlivě sledovat záměry telekomunikačních
firem a dožadovat se podpory institucí, které regulují využívání frekvencí. To je v současné době jediné možné řešení. O cestě do ráje radioastronomů -- na odvrácenou stranu Měsíce -- se asi ještě po několik generací uvažovat nebude. Radioastronomie vyšla z technických disciplín, a proto nepřekvapí, že dala společnosti mnoho praktických aplikací. Je paradoxní, že radioastronomie stála u zrodu řady vynálezů, které se nyní s úspěchem používají i na družicích Iridium. Iridium na startu Mezitím se projekt Iridium už začal realizovat. Do kosmu družice vynášejí po pěti až sedmi americké a ruské rakety. Dvě zkušební družice Iridium vynesla dokonce čínská raketa. Ke konci října kroužilo kolem Země už na čtyři desítky družic Iridium. Užitá literatura http://www.nfra.nl/craf http://www.nrao.edu U.S.News & World Report, March 3, 1997 s.45 Sky and Telescope 1997 (April) Poznámky Poznámka 1 rudý posuv -- posuv spektrálních čar ke dlouhovlnnému, tedy rudému konci spektra způsobeným pohybem zdroje záření od pozorovatele. Poznámka 2 maser -- zkratka z Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation -- v technické praxi zařízení, které využívá přirozených oscilací atomů k zesílení elektromagnetického záření. Za určitých podmínek může k maserovému efektu docházet i v kosmickém prostředí. Na stejném principu funguje i laser, rozdíl je pouze ve frekvenci zesilovaného záření. Kapitola7.konec Kapitola8.začátek Předbiologická polévka na Titanu Půjde-li vše podle plánu, doletí sonda Cassini/Huygens P1 1.července roku 2004 k Saturnu. Cassini úspěšně odstartoval z Cape Canaveral 15.října 1997 v 8.43 světového času. Jako většina nyní vypouštěných kosmických sond využívá i Cassini
gravitačního manévru P2. Po dvou průletech kolem Venuše se v srpnu 1999 vrátí k Zemi, kde získá dostatečnou rychlost k tomu, aby vyrazil k Jupiteru. Jeho gravitační pole urychlí sondu koncem prosince roku 2000 na cestu do 21.století. K Saturnu dorazí o 54 měsíců později. V listopadu roku 2004 se od sondy Cassini oddělí výsadkový člun Huygens, který vstoupí do atmosféry největšího Saturnova měsíce -- Titanu. Program sondy Cassini na dráze kolem Saturnu má pokračovat až do roku 2008. I když bude Cassini sledovat Saturn nejméně čtyři roky, nejzajímavější část mise se patrně odehraje během 150 minut při sestupu sondy Huygens na povrch Titanu, kdy bude hledat "zmraženou předbiologickou polévku". Battlestar Galactica Cassini -- Huygens je jednou z nejsložitějších a také nejdražších meziplanetárních sond. Od zahájení projektu v roce 1990 až do roku 2008 bude stát Ameriku a některé evropské státy přes 3 miliardy dolarů. Je to poněkud paradoxní, že v době, kdy meziplanetární prostor začala brázdit malá kosmická plavidla, jejichž heslem je: rychleji, lépe a laciněji, se na kosmickou pouť vydává vlajková loď. Důvod je hlavně historický. Cassini je starý projekt, o jehož realizaci se začalo uvažovat už v roce 1982. V té době vrcholil zlatý věk nákladných sond pro výzkum sluneční soustavy. Vikingy zakončily výzkum Marsu, oblastí velkých planet prolétaly sondy Voyager a na cestu k Jupiteru se chystala kosmická loď Galileo. S novým administrátorem NASA, Danielem Goldinem, přišla vlna úsporných opatření, která podporují menší a rychlejší projekty. Goldin se snažil projekt Cassini, který nazval Battlestar Galactica, rozbít na několik menších akcí. Nakonec se ukázalo, že by se tím hodně ztratilo na vědeckém přínosu a málo ušetřilo, a tak Cassini přežil. Svou roli při záchraně sondy sehrál i velký podíl mezinárodní spolupráce. Vědci však museli přistoupit na řadu omezení na obou sondách. Cassini se považuje za "velký" projekt, i když představuje jen 2 procenta ze sumy, kterou NASA disponoval během posledních sedmi let. Není jasné, zda Cassini je poslední z vlajkových lodí, které vypluly do vesmírných dálek. Zatím se žádné nové neplánují.&&
Těžko je však zcela nahradí levnější moderní sondy s vyzkoušenou technologií a omezeným programem, které dnes slaví velké úspěchy při výzkumu Marsu a blízkého okolí Země. Pro podporu velkých sond také hovoří zkušenost, že jedině při řešení složitých problémů se objevují postupy, které později vedou k velkým úsporám. Levné sondy totiž s výhodou využívají technologii, kterou vyzkoušely drahé sondy. Česká vlajka na palubě Stalo se už tradicí, že americké kosmické sondy mají na palubě poselství z planety Země. Pioneer 10 a 11 nesly pozlacené plakety, na kterých byla symbolicky představena pozemská civilizace. Symboly na plaketách vymyslelo několik vědců pod vedením Carla Sagana. Sondy Voyager a Galileo sebou nesly do vesmíru tabulky s podpisy osob, které se nejvíce zasloužily o úspěch těchto meziplanetárních projektů. Tohoto privilegia mohly využít stovky lidí. Podpisy lidí nechybějí ani na sondě Cassini. Díky tomu, že výrazně pokročila kapacita paměťových médií, mohlo se a sondu Cassini pdepsat 616 400 pozemšťanů. Výzva všem lidem, aby posílali své podpisy, které poletí se sondou se objevila na Internetu a později i ve sdělovacích prostředcích. Lidé reagovali velmi spontánně. Často chtěli poslat něco víc než jen vlasní podpis. To však nebylo technicky možné, protože lidské poselství na sondě Cassini se muselo vejít na jeden disk DVD. Až do března 1997 přicházely dopisy s podpisy z celého světa. Dobrovolníci je skenovali a ukládali na disk. Na vnější straně disku je kresba s motivy projektu Cassini/Huygens. Na kraji je 28 vlajek, které reprezentují země, ze kterých přišlo nejvíc podpisů. Vedou Spojené státy s více než půl milionem. Na posledním místě je Thajsko s pozdravem od tří set obyvatel. Potěšitelné je, že nechybí ani česká vlajka. Zcela podle tradic, zhruba uprostřed. Saturn a Titan po návštěvách Voyagerů Saturn je určitě jedna z nejzajímavějších planet sluneční soustavy. Má nejkrásnější prstenec ze všech planet (připomeňme, že nevýrazné prstence mají také Jupiter, Uran a Neptun) a velmi rozsáhlou rodinu měsíců. Z nich nejpozoruhodnější je Titan, který má svou vlastní atmosféru.
Saturn přitahoval astronomy ihned po vynálezu dalekohledu. Za tři století se podařilo shromáždit jen málo údajů. Revoluci způsobily až sondy Voyager. První navštívila Saturn v roce 1980, druhá o rok později. Kamery obou sond rozložily prstenec na tisíce malých prstýnků, z nichž některé jsou ovlivňovány gravitačním polem "pastýřských" měsíců. Na snímcích prstence se objevily také tmavé radiální paprsky, jejichž soudržnost asi ovlivňuje magnetické pole planety. Velmi zajímavá je struktura atmosféry planety. Voyagery zjistily silné větry dosahující rychlosti až 1800 kilometrů za hodinu. Nepodařilo se ale zjistit, co je příčinou tak mohutného proudění. Atmosféru musí ovlivňovat vnitřní teplo planety, protože Saturn vyzařuje asi dvakrát tolik energie, než dostává od Slunce. Voyagery potvrdily, že v atmosféře Saturnu je málo hélia. Astronomové se domnívají, že během dlouhého vývoje klesalo hélium (je těžší než vodík, který tvoří podstatnou část atmosféry) směrem k jádru planety, a proto může být zdrojem jejího vnitřního tepla. Měsíce Kamery obou sond představily galerii portrétů největších Saturnových měsíců. Povrchy jednotlivých měsíců se od sebe výrazně liší. Nejzáhadnější je Japetus, jehož jedna polovina je pokrytá bílým ledem a na druhé je tmavý materiál, možná obsahující organické látky. Velmi jasný je Enceladus, který připomíná kouli z vánočního stromečku. Je jediným měsícem Saturnu, na kterém Voyagery téměř nenalezly stopy po impaktních kráterech. Vysvětlení je poměrně jednoduché: povrch Enceladu je pod vlivem vulkanismu, jehož motorem jsou gravitační pole sousedních měsíců. Podruhé objevený Titan Titan je největším měsícem Saturnu. Byl objeven už v polovině sedmnáctého století. V roce 1908 zjistil španělský astronom José Comas SolŘ, že je možná obklopen atmosférou. O čtyřicet let později našel Gerard Kuiper ve spektru Titanu metan. Později se podařilo prokázat další uhlovodíky. Výrazný pokrok při poznávání Titanu znamenaly průlety obou Voyagerů. Kamery sice měsíc představily jen jako naoranžovělý
kotouček bez jakýchkoli podrobností, ale další přístroje sond přinesly mnoho podstatných informací. Když se podařilo prosvítit atmosféru Titanu rádiovým vysílačem, bylo konečně možné určit jeho správný rozměr. Atmosféra je totiž pro viditelné světlo zcela neprůhledná. Nyní víme, že Titan je co do velikosti druhým měsícem ve sluneční soustavě (o málo větší je Jupiterův Ganymed). Je větší než Pluto i Merkur. Velmi zajímavé byly informace o atmosféře Titanu. Ultrafialový spektrograf prokázal, že její hlavní složkou není metan, ale dusík. Titan je tedy po Zemi druhým tělesem sluneční soustavy, které má dusíkovou atmosféru. Povrchový tlak je 150 kPa (jedenapůlkrát víc než na Zemi). Teplota je ovšem velmi nízká: -180ř C. V atmosféře není voda ani vodní pára, ale z údajů o hustotě se dalo usoudit, že v kůře měsíce by mohla být zmrzlá voda. Ve vyšších vrstvách atmosféry nalezl infračervený spektrometr sondy další organické látky obsahující uhlík, vodík, kyslík a dusík. Tyto látky, ne nepodobné pozemskému smogu, se v pevné a kapalné formě dostávají na povrch měsíce. Uhlovodíkový oceán? Neprůhlednou atmosférou Titanu nemohly kamery Voyagerů proniknout až na jeho povrch, který měl být podle jedné hypotézy jediným oceánem z uhlovodíků, možná z etanu. Pozemské radarové snímky a později i infračervené záběry z Hubblova kosmického dalekohledu však potvrdily, že povrch Titanu je velmi rozmanitý, zcela odlišný od jednotvárné plochy hypotetického oceánu. Pokud jsou na jeho povrchu nějaké látky v tekutém stavu, pak tvoří jen malá jezera. Předbiologická polévka Objev uhlovodíků, kyanovodíku a později i složitějších organických molekul, husté dusíkové atmosféry a možný výskyt vodního ledu vedl k názoru, že by na Titanu mohly být poměry odpovídající předbiologické éře na Zemi. Pokusy s vytvářením organických molekul z jakési "předbiologické polévky" jsou programem řady biologických laboratoří. Informace z prostředí Titanu by mohly být velmi inspirující. Vzhledem k nízkým teplotám na Titanu počítají vědci s tím, že Huygens z místa přistání přinese informace jen o "zmražené předbiologické polévce", což by
mohlo mít velký význam při studiu stavebních kamenů předbiologické chemie. Cassini -- šedesát oběhů kolem Saturnu Sondy Pioneer 11 a oba Voyagery, které přinesly většinu informací o Saturnu a jeho měsících, se mohly planetě věnovat jen několik desítek nebo maximálně stovek hodin v době průletu. Cassini se bude moci výzkumu Saturnu a některých jeho měsíců věnovat čtyři roky. Za tu dobu oběhne šedesátkrát Saturn, a při tom se mnohokrát přiblíží k Titanu (plánuje se minimálně 40 průletů) i k některým menším měsícům. Cassini nese 12 přístrojů, které většinou představují podstatné zlepšení proti podobným zařízením na Voyagerech. Televizní kamera by měla být schopná rozeznat v atmosféře Saturnu a na povrchu měsíců podrobnosti až tisíckrát jemnější než dokázaly Voyagery. Speciální rádiový vysílač bude moci mnohokrát sondovat atmosféru Saturnu a Titanu, čímž by se měla získat data pro konstrukci modelů jejich atmosfér. Na palubě sondy je i zobrazovací radar, jehož paprsky by měly bez problémů proniknout atmosférou Titanu a přinést první spolehlivé informace o tom, co je na povrchu tohoto měsíce. Dva z přístrojů na sondě Cassini pocházejí z Evropy -- magnetometr z Velké Británie a analyzátor kosmického prachu z Německa. Ten druhý představuje další českou vlaječku na palubě sondy. V řešitelském týmu analyzátoru pracuje i český astronom Jiří Švestka. Huygens Nejvíce informací o Titanu má přinést menší sonda Huygens, která se oddělí od sondy Cassini na konci prvního oběhu kolem Saturnu. Huygens je první evropskou sondou, která se vydala na průzkum vzdálených oblastí sluneční soustavy. Jejím hlavním úkolem je detailní průzkum atmosféry Titanu. Její přístroje by měly zjistit, k jakým chemickým procesům na Titanu dochází. Huygens má tepelný štít, který jej bude chránit až do výšky 170 kilometrů nad povrchem měsíce. Pak se otevřou brzdící padáky a sonda bude po dobu 150 minut vysílat informace z plynového chromatografu a hmotového spektrometru o chemickém složení atmosféry Titanu. V činnosti bude také zařízení pro měření rychlosti větru, detektor aerosolových částic a kamera, která bude snímat povrch. Při návrhu sondy se nepočítalo s tím, že
Huygens přežije přistání na Titanu. Optimisté nicméně doufají, že se podaří z povrchu tohoto měsíce získat alespoň několik minut telemetrie. Spolupráce Cassini Huygens Sestup na povrch Titanu bude vyžadovat přesnou koordinaci mezi oběma sondami. Huygens bude vysílat signály směrem k sondě Cassini. Ta má z úsporných důvodů jen jednu anténu, a proto data nejprve nahraje do palubní paměti (kapacita 2 Gb) a teprve po přistání Huygense je bude vysílat na Zem (přenosová rychlost 190 kbps). Cassini bude schopen zaznamenat pouze 30 minut telemetrie po přistání sondy Huygens. Další příznivá konfigurace pro přenos informací z Huygense na Cassini nastane až po několika týdnech. V té době už budou baterie Huygense vyčerpány. Huygens, na rozdíl od sondy Cassini, nemá radioizotopový generátor P3. Práce přesčas? Bude-li sonda v roce 2008 v dobrém technickém stavu, budou vědci nepochybně požadovat prodloužení její mise. Už teď je zřejmé, že Cassini nestihne v nominálním čase vytvořit kompletní radarovou mapu Titanu. Při jednom přiblížení zachytí radar jen asi jedno procento povrchu, takže bude potřeba dalších 12 až 18 měsíců práce sondy na nižší dráze kolem Saturnu. Důležitým předpokladem úspěšné práce sondy přesčas je dostatek paliva pro korekční motory. Proto bude nutné během prvních čtyř let manévrovat sondou tak, aby se co nejvíce paliva ušetřilo. Peníze pro prodloužení provozu se možná podaří sehnat, ale nikomu se nepodaří doplnit palivo do nádrží sondy. Poznámky Poznámka 1 Jméno sondy připomíná dva astronomy, kteří se zabývali výzkumem Saturnu a jeho měsíců. Giovanni Cassini (1650 -- 1712), italský astronom, který byl prvním ředitelem Pařížské hvězdárny. Objevil čtyři Saturnovy měsíce a detailně popsal prstenec Saturnu. Christiaan Huygens (1629 -- 1695), holandský astronom, který rozeznal prstence Saturnu a v roce 1655 objevil jeho měsíc Titan. Poznámka 2 gravitační manévr -- využívá vektorového skládání rychlostí sondy a planety. Velikost vzájemné rychlosti sondy a planety zůstává
stejná, mění se pouze průměty. Při gravitačním urychlení je třeba sondu zamířit tak, aby se po průletu kolem planety heliocentrická rychlost sondy zvětšila. Poznámka 3 radioizotopový generátor -- jedna z možností, jak zásobovat družice a sondy. Používá se tam, kde jsou sluneční články nevýhodné (například lety do velkých vzdáleností od Slunce). Na palubě sondy Cassini jsou tři plutoniové články s celkovým výkonem 885 W. Užitá literatura http//www.jpl.nasa.gov/cassini/ ESA Bulletin 1994 No.77 s.21 a 31 La Recherche 1997 (Octobre) s.42 Mercury 1997 (september-october) s.10 Astronomy 1997 (November) s.36 a 42 Kapitola8.konec Příloha Konstanty a fyzikální jednotky astronomická jednotka (AJ) je střední vzdálenost Země od Slunce. Je rovna 149,598 milionům kilometrů světelný rok je vzdálenost, kterou urazí světelný paprsek za jeden rok. Je to zhruba 63 270 astronomických jednotek nebo 9,5 bilionů kilometrů. parsec (pc) je vzdálenost, pod níž se astronomická jednotka jeví pod úhlem jedné obloukové vteřiny. Odpovídá 206 265 astronomickým jednotkám, nebo 3,26 světelného roku. hvězdná velikost (latinsky magnitudo) je míra jasnosti nebeského tělesa, nikoli jeho velikosti. Velmi jasné hvězdy mají velikost 0m, hvězdy přesně 100 krát slabší mají velikost 5m. Hvězdy dvacáté velikosti jsou desetmilionkrát slabší než hvězdy nulté velikosti. Nejjasnější objekty na nebi mají zápornou hvězdnou velikost. oblouková vteřina (1ÝÝ-- arcs) 1/3600 stupně. hmotnost Slunce 1,9891 x 1030 kg hmotnost Jupiteru 1,90 x 1027 kg hmotnost Země 5,977 x 1024 kg K Kelvin jednotka teploty 1/273,16 teploty trojného bodu vody.
(0ř C = 273,16 K ) Antropickě princip 1 Anthrópos je ýecké slovo oznaťující ťlovŘka. Antropickě princip v v podstatŘ ýíká, Ôe je vesmír je takově, jakě je proto, abychom jej mohli pozorovat. üeťeno jiněmi slovy, vesmír vznikl nebo byl stvoýen proto, aby v nŘm mohli bět lidé. Vznik antropického principu -- aniÔ se tak jmenoval -- je moÔné datovat do r. 1913. V tomto roce americkě biochemik L.J.Henderson poukázal na skuteťnost, Ôe znaťně poťet látek, napýíklad voda, mají právŘ takové vlastnosti, které Ôivot potýebuje k existenci. VŘtçina biologĎ jeho názor odmítla. Dokazovali, Ôe známé podoby Ôivota jsou na své prostýedí pýizpĎsobené vlivem pýírodního věbŘru. HendersonĎv argument proto povaÔovali za logiku stojící na hlavŘ. Antropickě princip je novou podobou prastaré otázky -- proť tu jsme? Proť má vesmír tak zvláçtní vlastnosti, Ôe v nŘm mĎÔeme Ôít? VÔdyĽ by mohl mít vlastnosti jiné, pro podoby Ôivota, které známe, více neÔ nepýátelské. Vznikli jsme náhodou nebo jejich souborem? Nebo se uvnitý vesmíru ťi mimo nŘj skrěvá nŘjakě dĎvod, úťel, smysl, pro kterě vesmír a Ôivot vznikly? Vesmír má s ohledem na Ôivot a lidi opravdu zvláçtní vlastnosti. Pýirozené konstanty, které popisuje fyzika, jsou právŘ takové, Ôe povolují vznik atomĎ, které se nerozpadají a tvoýí to, ťemu ýíkáme hmota. Zároveĺ dovolují vznik hvŘzd a galaxií. Ůe by tohle vçechno byla náhoda? V listopadu r. 1988 pojednávalo o antropickém principu v italskěch Benátkách celé vŘdecké shromáÔdŘní. Pýedstavitelem vŘdcĎ, kteýí na konferenci mŘli zato, Ôe antropickě princip je umŘlě problém, kterě nemá vŘdeckě ani filosofickě věznam, byl L. Gratton z üímské univerzity. Myslí si, Ôe jde o tautologii, otázku a odpovŘd v kruhu. 2 Fred Hoyle, jenÔ tehdy pracoval na UniverzitŘ ve Walesu, známě odpĎrce teorie Velkého týesku, tvĎrce a zastánce teorie vemíru nekoneťného v ťasu i prostoru, vesmíru v nŘmÔ se ťas od ťasu "otevírá kohoutek a z nicoty neboli kvantového vakua do nŘj prěçtí hmota i energie", mŘl opaťně názor. üekl, Ôe antropickě
princip je podporou jeho teorie. G. Coyne z Vatikánské observatoýe prohlásil, Ôe antropickě princip je buÔ dĎkazem boÔí existence anebo je s ní, coby s teorií, pýinejmençím v souhlasu. Divit se jeho názoru nemĎÔeme, vÔdyĽ pochází z Vatikánské observatoýe. Budete-li si o antropickém principu ťíst v odborné literatuýe, zjistíte, Ôe má dvŘ podoby. Jedné se ýíká silná, druhé slabá. Silná podoba principu tvrdí, Ôe je inteligentní Ôivot ve vesmíru dĎsledkem nutnosti. Slabá podoba antropického principu dokazuje, Ôe my, inteligentní pozorovatelé, zjiçĽujeme nŘkteré velmi zvláçtní vlastnosti vesmíru proto, Ôe nás tak v prĎbŘhu evoluce vytvoýil pýírodní věbŘr, jenÔ probíhá náhodnŘ. Inteligentní Ôivot se mĎÔe ve vesmíru objevit jen ve zvláçtních místech a zvláçtních dobách. VŘtçina úťastníkĎ konference se pýiklánŘla ke slabé podobŘ teorie. Silnou podobu principu opustil i J.D. Barrow, jenÔ spolu s F.J.Tiplerem r. 1986 vydal knihu The Anthropic Cosmological Principle (Antropickě kosmologickě princip). Razil v ní silnou podobu antropického principu v té nejsilnŘjçí podobŘ: nejen Ôe inteligentní Ôivot ve vesmíru vzniknout musí, ale vytrvá v nŘm aÔ do vesmírného zániku. NejvŘtçím zastáncem silné podoby antropického principu byl D.W. Sciama z International School for Advanced Studies v Terstu. üekl, Ôe inteligentní Ôivot ve vesmíru mohou vyloÔit týi teorie: 3 1. Ôivot mohl vzniknout ťistŘ náhodnŘ 2. Ôivot je věsledkem zámŘrného stvoýení, tedy dílem boÔím 3. Ôivot mohl vzniknout proto, Ôe je vesmírĎ víc a v nŘjakém souboru vesmírĎ se vyskytne alespoĺ jeden, kterě má vçechny vhodné vlastnosti, zatímco jiné vesmíry takové vlastnosti nemají, coÔ se dá povaÔovat za rozçíýenou podobu první teorie . JestliÔe by byl vesmír a s ním inteligentní Ôivot dílem boÔím, je dalçí uvaÔování mimo vŘdu a kritické myçlení. V tuto moÔnost se buÔ vŘýí nebo nevŘýí, ale ovŘýit ji, neboli dokázat ťi zamítnout, moÔné není. TakÔe tato moÔnost je vhodná do kníÔky o teologii, nikoli do kníÔky o vŘdŘ a vŘdcích.
Kritické myçlení, které mi pýipadá teoreticky i prakticky plodnŘjçí neÔ pýedchozí úvaha, pýipouçtí dalçí dvŘ moÔnosti: 1. Je jen jedině moÔně vesmír. Jeho fyzikální konstanty vysvŘtlí dosud neexistující "teorie (fyzikálního) vçeho". Základy "teorie vçeho" snad vznikají v podobŘ teorie strun, které se nyní zaťíná ýíkat teorie M (z anglického mother of strings, maminka strun, také mystery, tajemství nebo membranes, membrány). Tato matematicky nesmírnŘ nároťná teorie dokazuje, Ôe svŘt je tvoýen resonancemi nepatrněch strun.P1 2. Existuje znaťně poťet vesmírĎ s rĎzněmi vlastnostmi. NŘkteré z nich mají vlastnosti pro vznik myslícího Ôivota vhodné, jiné nikoli. Biologové uvaÔují, zdá se, ponŘkud jinak, neÔ nŘkteýí kosmologové. Narozdíl od nich vçe, co pozorují, chápou jako dĎsledek, jenÔ má pýíťinu, kterou ťást kosmologĎ pýi úvahách o vzniku vesmíru buÔ nepotýebuje nebo se k ní nevyjadýuje. Napýíklad srdeťní ťinnost biologové vysvŘtlují fysiologicky a zároveĺ evoluťnŘ. Fysiologické vysvŘtlení srdeťní ťinnosti popisuje ťinnost svalu, 4 chlopní, cév i pýevodního systému srdeťního. Její evoluťní vysvŘtlení se zaběvá pýírodním věbŘrem vedoucím ke vzniku tohoto druhu pumpy odpovídající v organismu za transport krve a dalçích tekutin. V tomto ohledu povaÔují evoluťní biologové J.Maynard-Smith a E. Szathmáry antropickě princip za teorii, která neplní, co slibuje. PravdŘpodobnŘ proto, Ôe sami jsou evolucionisté, je pýitahuje kosmologická teorie Lee Smolina. Z ní plyne, Ôe je vesmírĎ víc. Fyzikální konstanty tak neuvŘýitelnŘ "vyladŘné" pro vznik Ôivota, vťetnŘ jeho inteligentní podoby ve vesmíru naçem (onou inteligentní podobou máme bět my, lidé), jsou vyladŘné proto, Ôe i vesmíry jsou pýedmŘtem pýírodního věbŘru. Podle Smolinovy (a Lindeho teorie) by se vznik ťerné díry mohl rovnat vzniku "dceýinného vesmíru", jenÔ je kauzálnŘ, neboli co do pýíťinné souvislosti od vesmíru "mateýského" oddŘlen. Pojem vesmír, v angliťtinŘ universum, by pak neznamenal "vçe, co existuje", ale kauzálnŘ uzavýenou soustavu. Nově vesmír jenÔ se prostýednictvím ťerné díry odçkrtí
od vesmíru mateýského, podobnŘ jako vypuťí a odçkrtí se nově nezmar z tŘla nezmara mateýského, by si "udŘlal svĎj vlastní ťasoprostor". Podle amerického fyzika J.A. Wheelera je teoreticky moÔné, aby se fyzikální konstanty dceýinněch vesmírĎ byĽ nepatrnŘ, ale pýece jen odliçovaly od vesmírĎ mateýskěch. V tom pýípadŘ by byly vesmíry ve svěch vlastnostech promŘnlivé, mnohoťetné, nicménŘ by ýadu vlastností po svěch mateýskěch vesmírech dŘdily. ímÔ by byly splnŘny základní pýedpoklady věvoje -- evoluce: mírou evoluťní "zdatnosti" (fitness) vesmíruP2 by byl poťet ťerněch dŘr, které v nŘm vzniknou. Smolin pýedpokládá, Ôe malá zmŘna fyzikálních konstant v dceýinném vesmíru ponechá poťet 5 moÔněch ťerněch dŘr beze zmŘn, pýípadnŘ jejich poťet poklesne. Fyzikální konstanty (pýíkladem je týeba gravitaťní konstanta) nutné pro co nejvyççí dosaÔitelně poťet ťerněch dŘr odpovídají moÔnosti, Ôe v tomto vesmíru vzniknou galaxie, hvŘzdy, planety a s nimi moÔná i inteligentní pozorovatelé. Jiné fyzikální konstanty by znamenaly jině vesmír, v nŘmÔ by týeba galaxie a tedy ani inteligentní pozorovatelé vĎbec nevznikli. Smolinova teorie by tedy narozdíl od antropického principu kauzálnŘ, neboli v pýíťinné souvislosti vysvŘtlovala vznik právŘ tŘch fyzikálních konstant, neboli právŘ toho druhu vesmíru, v nŘmÔ Ôijeme. Maynard-Smith se Szathmárym jsou si vŘdomi, Ôe jejich v jádru biologickě pohled na věvoj vesmírĎ se kosmologickěm teoriím jen podobá. Sám kosmologickou teorií není. UÔ proto, Ôe je velikost jakékoli populace v Ôivé pýírodŘ v delçím ťase a vŘtçím prostoru vÔdy omezena -- napýíklad mnoÔstvím potravy. Populace kauzálnŘ oddŘleněch vesmírĎ by vçak niťím omezena nebyla. Ve SmolinovŘ modelu by se jak z hlediska poťtu ťerněch dŘr a tedy vzniku inteligentních pozorovatelĎ i nezdatné vesmíry mnoÔily exponenciálnŘ. V nekoneťném ťasu by jejich poťet byl nekoneťně, stejnŘ jako v pýípadŘ vesmírĎ zdatněch. JestliÔe fyzikální konstanty nutné pro vznikání ťerněch dŘr zároveĺ podporují vznik Ôivota, rostla by by s poťtem vesmírĎ tohoto druhu pravdŘpodobnost, Ôe v nŘkterém z nich, náhodnŘ vzniklém, by Ôivot vťetnŘ inteligentní podoby vznikl.
Poznámky Poznámka 1 Jeden z věvojověch stupĺĎ teorie je v kapitole Most z nejmençích strun autorovy knihy Mravenec a vesmír (Vyçehrad, Praha 1997. StruťnŘ a velmi zjednoduçenŘ ýeťeno: Vçechny ťástice 6 jsou rĎzné resonance kmitajících maliťkěch strun, které mŘýí 10-35m. Vesmír, vťetnŘ nás, je jejich symfonií. Tyto superstruny sjednocují, co dosud spojit neçlo: spojitě, vesmírně svŘt popisovaně obecnou teorií relativity s nespojitěm nejmençím svŘtem kvantové teorie. CoÔ vypadá krásnŘ aÔ na to, Ôe se struny mrskají v desetirozmŘrném matematickém prostoru. K tomu nikdo neví, kde se vzaly. Nadto si fyzici vymysleli hned pŘt teorií, které popisovaly jejich chování. Jedna znala struny se dvŘma konci a struny vytváýející prstěnky. Dalçí jen prstěnky. Z týetí plynuly jen levotoťivé ťástice, dalçí rodila ťástice, které se smŘly vrtŘt obŘma smŘry. Jste-li v rovinŘ a nevíte, kde jste, vylezete na kopeťek. Ze dvou rozmŘrĎ udŘláte týi, dejme tomu, Ôe poté zjistíte, kde jste. TakÔe nŘkolik geniálních hlav udŘlalo z desetirozmŘrové teorie strun teorii jedenáctirozmŘrovou, ťímÔ vznikla M teorie. Z M teorie plyne, Ôe vçech pŘt soutŘÔících teorií strun jsou rĎzněmi stránkami téhoÔ. Podobá se to vztahu elektýiny a magnetismu. JistŘ znáte pýíbŘh matematika, jenÔ Ôádal, aby mu portěr odnesl ťtyýi kufry. "Vidím jen týi, pane", bránil se osloveně. "Jak to, Ôe týi", zlobil se matematik, "copak jasnŘ nevidíte nula kufr, první kufr..." TakÔe ťástici je moÔné popsat jako nulrozmŘrně objekt, struna je jednorozmŘrná, obyťejná membrána ( mebrane, takÔe M) jako je mědlová bublina, je dvourozmŘrná, atd. UÔijete-li písmeno p k oznaťení poťtu rozmŘrĎ objektu máte sbírku p-branes. Jakmile zaťnou p-branes (pí brejns) kmitat nebo pulsovat, tvoýí nové resonance ťili ťástice. Prubíýskěm kamenem vçech teorií je pýedpovŘÔ. JestliÔe tedy z M teorie vçeho nevyplyne náç vesmír, bude elegantní M teorií niťeho. SvĎj svŘt známe ve ťtyýech rozmŘrech, tím ťtvrtěm je ťas. Co se
tedy pýi vzniku naçeho svŘta stalo se zbylěmi çesti rozmŘry M teorie? ObecnŘ existují dva typy ýeçení: z prvního vyplynuly miliony zpĎsobĎ, jimiÔ se onŘch çest rozmŘrĎ mŘlo smrskávat tak, aby zbyly naçe ťtyýi a s nimi vesmír, jak jej známe. BuÔme çtastni, nŘkterá ýeçení rovnic M teorie se mu pýiblíÔila. Druhě typ ýeçení, v nŘmÔ se náç vesmír schovává, je tak tŘÔkě, Ôe jej nikdo neumŘl vyýeçit. Vypadalo to na slepou uliťku. AÔ do chvíle, v níÔ pýed dvŘma roky ty opravdu geniální hlavy uÔily nástroj, jemuÔ se ýíká dualita. Dualita je jednoduchě matematickě vztah. Dualitou je napýíklad vztah mezi elektýinou a magnetismem. Nebo mezi strunami a ťerněmi dírami. Neýeçitelné se stalo ýeçitelněm. TakÔe v souťasnosti je skoro dokonťena pýedstava o vçech moÔněch vesmírech aÔ do çesti rozmŘrĎ. Einstein kdysi poznamenal, Ôe je pýíroda lev, z nŘhoÔ známe jen stýapec ocasu. Teorie M dosáhla o kousek dál. DrÔí, dejme tomu, pýírodu za ucho. Z celé dosaÔitelné hloubky teorie je známa jen ťást popisující dŘje pýi nízkěch energiích. R. 1996 vyvstal harvardskě fyzik C.Vafa a pravil, Ôe ví o F (father) teorii. Je dvanáctirozmŘrová... Poznámka 2 Zdatnost (angl. fitness) se v Ôivé pýírodŘ vymezuje napýíklad jako pravdŘpodobnost, s níÔ se geny pýenesou do dalçí generace. ím je tato pravdŘpodobnost vyççí, tím je druh v nŘjakém ohledu zdatnŘjçí. JestliÔe kupýíklady samiťky pávĎ dávají pýednost sameťkĎm s delçími ocasními pery, pak je pravdŘpodobnost, Ôe se geny, které za rĎst dlouhěch ocasních per odpovídají dostanou do dalçí generace vyççí, neÔ pravdŘpodobnost, Ôe se do ní dostanou geny sameťkĎ 7 odpovídající za rĎst krátkěch ocáskĎ.
UÔitá literatura Nature 337, 1989, s. 411.
Nature 355, 1992, s. 107. Nature 384, 1996, s. 107. Barrow, J.D., Tippler,F.J.: The Anthropic Cosmological Principle. Clarendon , Oxford 1986. Confrontatin of Cosmological Theories with Observation. Vyd. Longair, M.S. Reidel, 1974. Smolin, L. Class. Quantum Grav. 9, 1992, s. 173.
Týi, nikoli dvŘ vŘtve Ôivota 8 Zkusím vyprávŘt o luçtŘní kódu Ôivota, jehoÔ věsledek dokázal, Ôe vçechny podoby Ôivota, které na Zemi známe, se dŘlí do týí, nikoli dvou základních vŘtví. Pokud by vám to pýipadalo jako nudné, çkolní zjiçtŘní, zkuste doťíst nebo se aspoĺ podívat na konec kapitoly. Zjistíte, jakě věznam takově objev mĎÔe mít. Pýedstavte si, Ôe by vám nŘkdo vyprávŘl o nŘťem, co je Ôivé, snáçí tlak vyççí neÔ 200 atmosfér a má rádo teplotu aÔ 940C. Vsadím se, Ôe byste pýíliç nedĎvŘýovali. UvaÔovali byste o potvoýe ze sci-fi povídky. Tahle podoba Ôivota vçak na Zemi skuteťnŘ existuje. R. 1982 ji
z hloubky 2600 metrĎ vytáhl Alvin, batyskaf. Naçel ji u dna Tichého oceánu, v blízkosti větrysku horkěch plynĎ a par. Její vŘdecké jméno je Metanococcus jannaschii. Je anaerobní, to znamená, Ôe nepotýebuje k Ôivotu kyslík, vyrábí plyn metan a je kulatá, proto se jmenuje Metanococcus. AÔ sem by to mohlo bět zajímavé pro mikrobiology hledající a zkoumající bakterie Ôijící v krajních podmínkách. O Metanococcus jannaschii vçak vyprávím z nŘkolika obecněch dĎvodĎ. Tím prvním je zmŘna uťení klasické biologie, které ýíká, Ôe Ôivot na Zemi má dvŘ základní vŘtve. První vŘtev nemá bunŘťné jádro. Proto se jí ýíká prokaryonta. Jejím pýíkladem jsou bakterie. DŘdiťná informace prokaryontĎ je "volnŘ" v bunŘťném tŘle. Druhá vŘtev na kmeni Ôivota bunŘťné jádro má. Mluví se o eukaryontech. Eukaryonta jsou pýibliÔnŘ o dvŘ miliardy let věvojovŘ mladçí neÔ prokaryonta -- je vidŘt, Ôe věvoj bunŘťného jádra, které "ohraniťuje" DNK vĎťi bunŘťnému tŘlu, nebyl nic jednoduchého. Eukaryonta jsou jednobunŘťní prvoci a ýasy a vçechny mnohobunŘťné podoby Ôivota, houby, rostliny i Ôivoťiçi vťetnŘ lidí. Metanococcus se tváýí jako by byl bakterií. Nemá bunŘťné jádro. 9 Jeho dŘdiťná informace daná "písmeny" DNK, deoxyribonukleové kyseliny, coÔ jsou nukleotidy z nichÔ je sloÔena, tvoýí jeden velkě kruhovitě chromosom. KromŘ nŘj jeçtŘ dva mençí cirkulární mimochromosomální úseky. JenÔe se zjistilo, Ôe Metanococcus tak docela bakterií není. Chování jeho dŘdiťné informace totiÔ svŘdťí o tom, Ôe má nŘco spoleťného jak s prokaryonty, tak s eukaryonty a mimo to nŘco docela svého. Jak se na to pýiçlo? DŘdiťnou informaci Metanococca tvoýí pouhěch 1,66 milionu dvojic sestaveněch ze ťtyý rĎzněch "písmen" genetické abecedy. Písmena sestavila celkem 1 682 genĎ. V jednom mimochromosomálním úseku DNA má Metanococcus 58 407 dvojic písmen, z nich je 44 genĎ, v druhém 16 550 písmen, která tvoýí 12 genĎ. Dohromady tedy 1 738 genĎ. (Pýedpokládá se, Ôe lidé mají padesát aÔ sto tisíc genĎ
tvoýeněch týemi miliardami dvojic písmen. Narozdíl od bakterií, v nichÔ tvoýí geny témŘý vçechna písmena DNA, pýedstavují geny u lidí kolem 3% délky celého ýetŘzce. K ťemu slouÔí "zbytek", je známo jen ťásteťnŘ). Skupina vŘdcĎ, která se oznaťuje zkratkou TIGR (The Institute of Genomic Research) r. 1995 a 1996 uveýejnila popis celé genetické informace, to jest poťet a poýadí vçech písmen DNA, u dvou druhĎ bakterií. ProtoÔe se jí podaýilo zjistit jejich poýadí také u Metanococca, bylo moÔné vzájemné porovnání, stejnŘ jako porovnání s ťástmi ýetŘzu genetické informace dalçích podob Ôivota, které jsou volnŘ pýístupné v databazích. Chcete-li, mĎÔete se na nŘ podívat v Internetu. Zjistilo se, Ôe plněch 56% genĎ, které Metanococcus má, jsou věluťnŘ jeho vlastní geny. U jiněch podob Ôivota dosud nebyly 10 zjiçtŘny. Naproti tomu Hemophilus influenzae, první z "pravěch" bakterií (neboli eubakterií), jejichÔ dŘdiťná informace byla urťena celá, má jen 22% genĎ, které by byly ťistŘ její. Její ostatní geny se v dŘdiťné informaci jiněch podob Ôivota najít dají. Mimochodem tyto postupy zjistily, Ôe v nervověch buĺkách naçich mozkĎ jsou ťásti dŘdiťné informace, které máme spoleťné nejen s octomilkami a kvasinkami, ale také s rěÔí a jeťmenem. Ví nŘkdo o krásnŘjçím dĎkazu spoleťného kmene Ôivota u vçech jeho známěch podob? Je jisté, Ôe alespoĺ ťást genĎ, které byly zatím zjiçtŘny věluťnŘ u Metanococca, mu umoÔĺuje Ôít, tam kde Ôije a bude se podobat genĎm jeho blízkěch pýíbuzněch. MoÔná, Ôe dalçí ťást jeho genĎ vypadajících zatím tak věluťnŘ, bude u ostatních podob Ôivota teprve nalezena. MoÔná, Ôe se ji najít nepodaýí. V tom pýípadŘ by çlo o svérázně věvoj, kterě Metanococca odliçuje od vçech ostatních podob Ôivota. AÔ sem by to byla stále ýeť o bakteriích, byĽ jejich hodnŘ svérázné podobŘ. Metanococcus, jenÔ sám bunŘťné jádro nemá, je vçak vlastníkem genĎ ýídících funkce v buĺkách, které bunŘťné jádro mají. Je pýedstavitelem týetí základní vŘtve na kmeni Ôivota, které se zaťalo se jí ýíkat Archea. To je slovo odvozené od pojmu pro nejstarçí. Ukazuje se, Ôe se snad i tato vŘtev se
mĎÔe çtŘpit na vŘtviťky dalçí, ale to zjistí dalçí vězkum. Proť tenhle objev vŘdci povaÔují za tak dĎleÔitě? ProtoÔe se prvnŘ podaýilo objevit a popsat celou dŘdiťnou informaci, celě ýídící "program" podoby Ôivota, která si vçechno, co potýebuje, dokáÔe vytvoýit z anorganickěch slouťenin bez pýítomnosti kyslíku. NŘco, co prozrazuje moÔné zaťátky vŘtvení věvojového kmene Ôivota. 11 Nedávno se zjistilo, Ôe první podoby Ôivota na Zemi jsou starçí neÔ 3,8 miliardy let -- byly nalezeny v dneçním Grónsku. Metanacoccus dovoluje poměçlet i moÔnost existence blízkěch podob Ôivota na mimozemskěch tŘlesech. Ve fyzikálních podmínkách, o nichÔ jsme si dodnedávna mysleli, Ôe moÔnost Ôivota vyluťují. UÔitá literatura Nature 384, 1996, s.21. Nature, 384, 1996, s.55. Nature 383, 1996, s.299. Science 273, 1996, s.1058. Science 272, 1996, s.481. Science 270, 1995, s.397. Science 269, 1995, s.496. Koukolík, F.: Mravenec a vesmír. Vyçehrad, Praha 1997, kapitola o skupinŘ TIGR.
Carl Woese 12 Roky jsem si myslel, Ôe velcí, osamŘlí bŘÔci ve vŘdŘ uÔ vymýeli. Doba je jiná. VŘdci i zpĎsob, jakěm se vŘda dŘlá, také. OsamŘle pracující, málo publikující vŘdci budí podezýení, Ôe nŘco není v poýádku. Zkuste si to pýedstavit z druhé strany. Víte, Ôe jste narazil (a) na zcela základní otázku. Autority tvrdí, Ôe je neýeçitelná. Napadne vás, jak by se na ni dalo jít. Postup je nesmírnŘ pracně, nudně a ohlupující. Práce trvá roky. Skoro nemáte prostýedky. I ty, které získáte, se budou rok za rokem ztenťovat. NŘkolik nejlepçích pýátel, kteýí vám zbyli, radí zmŘnit téma. Nikdo vás nebere váÔnŘ. Na sjezdech se vám vyhěbají. Nebo vám dávají najevo, Ôe jste pan (paní) Nikdo. PýípadnŘ soucit. Pak pýijde chvíle, kdy objevíte nově svŘt. Víte, Ôe váç objev zmŘní mnoho vŘdeckěch oborĎ. Jeho dĎsledky se promítnou i do tak vzdáleněch displin, jako je filosofie a morálka. Víte, Ôe o vás kolegové veýejnŘ ýíkají, Ôe jste podivín a "blázen kterě uÔívá pomatené postupy k odpovŘdi na nemoÔné otázky." Pýesto vydrÔíte. Carl Woese je devŘtaçedesátiletě mikrobiolog, pĎvodním vzdŘláním fyzik. Otázka, kterou zaťal pýed ťtyýiceti lety ýeçit, by v pýirovnání mohla vypadat jako problém návçtŘvníka z vesmíru, jenÔ pýistane v zoologické zahradŘ. Zjistí, Ôe je kolem nŘj Ôivot, ale vĎbec se v nŘm nevyzná. Neumí rozliçit lvy od slonĎ, slony od orangutanĎ, Ôádné zvíýe od stromĎ, trávy a kvŘtin. NávçtŘvníkĎv problém byl otázkou mikrobiologĎ, kteýí si prohlíÔeli svŘt bakterií. Pokusy o klasifikaci v bakteriální zoologické zahradŘ selhávaly. Woeseho napadlo, Ôe by ýeçení mohla nabídnout ribosomální RNK. Ribosomy v buĺkách, tedy i v bakteriích, slouÔí tvorbŘ bílkovin. Ribosomální RNK, ribonukleová kyselina, je podobnŘ jako DNK ýetŘz "písmen". Písmena jsou ťtyýi rĎzné, jednoduché látky 13 jimÔ se ýíká
nukleotidy. Jejich oznaťení je v tomto pýípadŘ A, C, U a G . Woese z pýedchozího vězkumu vŘdŘl, Ôe se poýadí písmen této RNK v prĎbŘhu biologického věvoje mŘní jen málo. TakÔe jsou skvŘlěm záznamem pýíbuzenství velmi rozliťněch podob Ôivota, které se vyvíjely v odliçněch vŘtvích, ve velmi rĎzněm místech, dobách a za rĎzněch okolností -- jsou záznamem pýíbuzenství bakterií, ýedkviťek, motělĎ a lidí. Woese uÔil enzymy, které stýíhaly ýetŘz ribosomální RNK na rĎznŘ dlouhé kousky. Z nich soudil na vzájemnou pýíbuznost rĎzněch mikrobĎ. V praxi to znamenalo déle neÔ deset let, den za dnem, do otupŘní prohlíÔet na filmech malé, rĎznŘ uspoýádané rozmazané skvrnky a v jejich uspoýádání hledat podobnosti a rozdíly. Roku 1976 se Woese zaťal zaběvat bakteriemi, které vyrábŘjí plyn metan. Zjistil, Ôe jejich ribosomální RNK neodpovídá bakteriím, rostlinám ani ÔivoťichĎm. Tím objevil, Ôe je Zemi týetí základní vŘtev Ôivota. Je prastará, ýíká se jí Archea. Věvojově strom Ôivota po Woeseho objevu uÔ není strom. Spíç pýipomíná rĎÔici vŘtrníku se týemi rameny. Podíváte-li se na ni, zjistíte, Ôe rostliny, Ôivoťiçi i lidé jsou nepatrnou, asi náhodnou vŘtviťkou na samém okraji jednoho z nich. NŘkteré lidi, pýedpokládám, Ôe ne ty pravé, to naplĺuje pokorou. NeboĽ Archea mohou bět cestou k pochopení jak Ôivot vznikl. Mohlo to bět pýi teplotách blíÔících se bodu varu, bez kyslíku, v ohromném tlaku okolí horkěch podmoýskěch věvŘrĎ, i kdyÔ s touto teorií ýada vŘdcĎ nesouhlasí. Bude-li zjiçtŘn Ôivot ve sluneťní soustavŘ mimo Zemi, mohl by jako Archea vypadat. Pak, Ôe se vŘda vyťerpala. Ůe vŘdecké revoluce neexistují. Ani velcí osamŘlí bŘÔci. Ůe z toho nebude nic praktického? Mělíte se. Bude. Thank you, Carl. 14 UÔitá literatura Science 276, 1977, s. 699.
Mistr uang 15 Mistr Tung-Kuo se otázal Mistra uanga: "Kde se vlastnŘ nachází to, co se nazěvá Tao?" Mistr uang ýekl:"Není místa, kde by nebylo!" "Mohl byste to ýíci ponŘkud pýesnŘji?", naléhal Tung-Kuo. "Najdete je v hmyzu." "V nŘťem tak nízkém?" "V prosu." "Jak? JeçtŘ níÔ?" "Ve stýepu cihly". "Jak? Docela nejníÔ?" "Je i v hov...a ...!"
Mistr Tung-Kuo neodpovídal.P1 Podle knihy Tao Te Ting probŘhla tato rozmluva v ťínské vesnici kolem roku 300 pý.n.l. Necelěch dvaadvacet století poté, r. 1859 naçeho letopoťtu, vyçla v LonděnŘ kniha Charlese Darwina O vzniku druhĎ pýírodním věbŘrem. Darwin dokázal, Ôe se sloÔitŘjçí podoby Ôivota vťetnŘ lidí vyvinuly z podob jednoduççích. O ťemÔ dnes málokdo rozumně nebo nefanatickě pochybuje.P2 Dneçní otázka tedy nezní zda, ale jak. Ůivot na Zemi vznikl pýibliÔnŘ pýed 3,5 - 3,8 miliardami let. NejménŘ dvŘ miliardy let mŘl z dneçního hlediska velmi jednoduché podoby. BlíÔily se dneçním bakteriím. NemŘly bunŘťné jádro. Podíváte-li se vçak elektronověm mikroskopem na buĺky svého vlastního tŘla, nebo tŘla zvíýat ťi rostlin, pak aÔ na vějimky jakou jsou napýíklad ťervené krvinky, zjistíte, jak straçnŘ jsou buĺky sloÔité. Co v nich vçechno je, poťínaje jádrem obsahujícím DNK, nositelku dŘdiťné informace. Napýíklad mitochondrie, které ťasto vypadají jako podlouhlé pouĽové balónky s neúplněmi vnitýními pýepáÔkami a 16 uvolĺují energii. Jak to vçechno mohlo vzniknout? Neodarwinovská syntéza, souťasná nejrozçíýenŘjçí podoba Darwinovy teorie, má zato, Ôe dĎvodem promŘn vçech moÔněch podob Ôivota, z nichÔ "pýírodní věbŘr", ony "nepýíznivé síly pýírody", vybere ty nejzdatnŘjçí, jsou náhodné genové mutace. Slovo mutace znamená promŘnu. Zdatnost (fitness) znamená pravdŘpodobnost, Ôe se geny dostanou do dalçí generace. RĎzněch druhĎ tŘchto promŘn je znám velkě poťet. Problémem ovçem je, Ôe dĎsledky vŘtçiny mutací jsou buÔ nepýíznivé nebo neutrální. Ůe by jádra, mitochondrie a dalçí nitrobunŘťné orgány, celá tahle bunŘťná dokonalost vznikla ohromněm poťtem náhodněch mutací a následněmi vlnami "pýírodního věbŘru", aĽ jím bylo cokoli? Dal by se vymyslet jině věklad, aniÔ bychom poruçili Occamovu býitvu, jedno ze základních pravidel kritického myçlení?P3 Co kdyÔ sloÔitŘjçí buĺky a s nimi postupnŘ vçechny sloÔitŘjçí podoby Ôivota vznikly tak, Ôe se pospojovaly rĎzné druhy
jednoduchěch bunŘk? KaÔdě druh sice obŘtoval ťást své samostatnosti, nicménŘ nadŘje na pýeÔití, zdatnost, je ve spojení vŘtçí! Na poťátku naçeho století -- to jeçtŘ nebyly dobýe známy geny ani jejich mutace -- uvaÔovali o moÔnosti a vzniku sloÔitěch bunŘk dva ruçtí botanici. Andrej S. Famincyn z Petrohradské akademie vŘd a Konstantin S. MereÔkovskij z Kazaĺské univerzity psali o tom, Ôe mechanismem bunŘťné evoluce, věvoje sloÔitŘjçích bunŘťněch podob z podob jednoduççích, je souÔití neboli symbioza rĎzněch bunŘťněch druhĎ. Jejich uvaÔování souznŘlo s pracemi Ivana E.Wallina, profesora anatomie lékaýské fakulty Koloradské univerzity. Poťínaje r. 1927 uveýejnil první studie o tom, Ôe mitochondrie, tŘlíska v nejlepçím optickém mikroskopu na samé hranici viditelnosti, jsou vlastnŘ 17 bakterie, které v úsvitu věvoje Ôivota nastŘhovaly do jiněch bunŘk. Nové, sloÔitŘjçí buĺky a s nimi nové druhy Ôivota mohly vznikat tím, Ôe nŘjakě druh získal bakteriální podnájemníky a vzájemnŘ si pomáhali. Na Wallinovu práci těkající se bunŘťného věvoje a práci dalçích vŘdcĎ, kteýí objevili, Ôe bunŘťné organely, napýíklad chloroplasty a mitochondrie mají svou vlastní DNK nezávislou na DNK bunŘťného jádra, navázala profesorka biologie Massachusettské univerzity v Amherstu Lynn Margulisová. UÔ dlouhou dobu se domnívá, Ôe hlavním motorem evoluce nejsou náhodné genové mutace a jejich následně pýírodní věbŘr. PodobnŘ jako její pýedchĎdci je pýesvŘdťena, Ôe za vznik vçech podob Ôivota sloÔitŘjçích neÔ jsou bakterie odpovídá jev, jemuÔ ýíká symbiogeneza. To je věvojová zmŘna podmínŘná "dlouhodoběm fyzikálním kontaktem mezi pýísluçníky rĎzněch druhĎ". Klasickěm pýíkladem symbiogenezy známěm uÔ z 19. století, jsou liçejníky vznikající souÔitím dvou odliçněch druhĎ, hub s ýasami nebo cyanobakteriemi. Margulisová tvrdí, Ôe vçechny buĺky s jádry, od jednobunŘťněch organismĎ, pýes rostliny a Ôivoťichy k lidem, vznikly splynutím ťtyý rĎzněch druhĎ bakterií. SvĎj názor pojmenovala seriová endosymbiotická teorie, zkratkou SET (serial endosymbiotic
theory). "Základní", hostitelskou buĺkou mohly podle této teorie bět "archebakterie" (vzpomínáte si na Metanococcus jannaschii z kapitoly o týech vŘtvích Ôivota?), blízké skupinŘ, které se dnes ýíká Thermoplasta. Jsou odolné vĎťi vysoké teplotŘ a chemicky kyselému prostýedí. Pýedpokládá se, Ôe zdejçí Ôivot v prostýedí s tŘmito vlastnostmi vznikal. Do této hostitelské buĺky se nastŘhovaly bakterie, které se v prĎbŘhu dalçího věvoje promŘnily na mitochondrie. 18 Dalçí druh bakteriálních nájemníkĎ se mŘl vyvinout do odliçněch bunŘťněch orgánĎ, plastidĎ, vťetnŘ chloroplastĎ. Chloroplasty obsahující zelené barvivo se s oblibou pýiprovnávají ke sluneťním panelĎm zabudovaněm do rostlinněch bunŘk. Co pro tuto úvahu svŘdťí? Od doby, kdy se rozçíýilo uÔití elektronového mikroskopu, vŘdí cytologové, vŘdci zaběvající se stavbou a ťinností jednotlivěch bunŘk, jak ohromnŘ se mitochondrie i chloroplasty bakteriím podobají. Nadto je asi týicet let známo, Ôe mají i své vlastní geny, odliçné od genĎ bunŘťného jádra. PrávŘ tato okolnost svŘdťí ve prospŘch teorie seriové endosymbiozy -- jiněmi slovy postupného vzájemnŘ věhodného sÔívání jednoduchěch prabakterií. Margulisová, její spolupracovníci a Ôáci vçak mají na mysli dalçí, ťtvrtou souťást sloÔitěch bunŘk, ťtvrtého nájemníka. Na povrchu mnohěch z nich, týeba věstelky prĎduçek, objevíte ýasinky. UÔijete-li v elektronovém mikroskopu vŘtçí zvŘtçení, zjistíte, jak jsou ýasinky, i místo kam se v buĺce upínají, sloÔité. Tomu místu se ýíká kinetosom. KdyÔ se buĺky dŘlí, zjistíte, Ôe se zdvojené chromosomy upínají na cosi podobného mikroskopickěm smrçĽujícím se lanĎm, která je táhnou do opaťněch pólĎ dŘlící se buĺky, k útvaru, jenÔ se jmenuje centriol. (Rostlinné buĺky jej nemají, nikdo pýesnŘ neví proť.) UÔ v prvních desetiletích naçeho století si cytologové povçimli zpĎsobu, jímÔ se centriol mŘní na kinetosom. TakÔe by obŘ struktury mŘly mít nŘco spoleťného. Kde se v buĺkách vzal centriol a kinetosom? Margulisovou napadlo, Ôe by obŘ struktury mohly mít nŘco
spoleťného s prapýedky spirochet. To jsou pohyblivé jednobunŘťné organismy, které vypadají jako věvrtky. (Jedna z nich zpĎsobuje lidskou syfilis). 19 Prapýedci dneçních spirochet se podle Margulisové mohli nastŘhovat do bunŘk podobnŘ jako to udŘlaly pýedchĎdci mitochondrií a chloroplastĎ a propĎjťit jim jak schopnost pohybu, tak prostýedky pro sloÔité dŘlení zdvojeněch chromosomĎ. Nepýíměm dĎkazem teorie by byl nález DNK, která by patýila jen kinetosomĎm-centriolĎm. Byla by jen jejich, podobnŘ jako mají svou DNK mitochondrie a chloroplasty. A v tuhle chvíli zaťíná vyprávŘní dostávat rysy spoleťné s taoistickou historkou. R. 1928 nastoupil na katedru zoologie univerzity v americkém Berkeley Harold Kirby. Zajímaly jej mikroskopické jednobunŘťné organismy s jádrem, jimÔ se dnes ýíká protoctista. Oběvají tlusté stýevo termitĎ. Kirbyho je musel mít rád, neboĽ jeho dílo o termitích protoctistech, jichÔ je známo asi ťtyýistapadesát druhĎ, z nichÔ aÔ dvanáct oběvá tlusté stýevo jediného druhu termitĎ, obsahuje deset svazkĎ ťasopiseckěch publikací, týicet monografií a pýíruťku o laboratorních metodách. Jeden z obyvatelĎ tlustého stýeva tropického termita Cryptotermes brevis Ôivícího se dýevem, popsaně a nakresleně Haroldem Kirbym roku 1952, se jmenuje Calonympha grasii. Jeho tvar pýipomíná hruçku. Je velkě asi desetinu milimetru. Má nŘkolik desítek jader. Na zúÔeném konci tŘla má celě chvost biťíkĎ,P4 které vytváýejí drobné svazky. Jsou zakonťeny v kinetosomech. Kirbyho, jenÔ r. 1952 zemýel v prĎbŘhu lyÔaýské tĎry, zajímalo, jak se vyvinuly. Na jeho stole zbyl rozepsaně rukopis, kde se touto otázkou zaběval. Kirby si pýedstavoval, Ôe se Calonymphida a blízké podoby Ôivota, jimÔ se spoleťnŘ ýíká trichomonady, vyvinuly z jednoduççích podob, které mŘly jedno jádro a ťtyýi biťíky. ZpĎsob věvoje, jak Kirby zjistil, vçak byl neobvyklě. Kinetosomy-centrioly se v tŘchto podobách Ôivota dŘlí nezávisle 20 na svém nositeli, v dobŘ, kdy se jejich mateýská buĺka nedŘlí. Proto má nakonec jediná buĺka tolik biťíkĎ. O ťtyýicet let pozdŘji se Kirbyho rukopis dostal do rukou Lynn Margulisové a M.F.Dolana, jejího Ôáka. JestliÔe se
kinetosomy-centrioly dŘlí tak ťile a nezávisle na mateýské buĺce, napadlo je, jak to mají s DNK, která tohle dŘní ýídí? Mají-li DNK nezávislou na bunŘťném jádru, byl by na svŘtŘ nepýímě dĎkaz, Ôe jde o potomka ťehosi, co se do prapýedkĎ dneçních Calonymph nastŘhovalo na úsvitu věvoje! Margulisová s Dolanem si tedy opatýili termity Cryptotermes brevis. TrpŘlivŘ jim vymaťkávali stýevo. Naçli Calonymphy. Obarvili jim DNK. Pýedpoklad vyçel. KromŘ jaderné DNK naçli drobounké úseky DNK mimo bunŘťné jádro, v místech kinetosomĎ-centriolĎ.P5 Jsou tedy pýesvŘdťeni, Ôe dneçní-kinetosomy centrioly byly na úsvitu věvoje Ôivota volnŘ plovoucí bakterie. V prĎbŘhu věvoje se pýipojily k prapýedkĎm dneçních obyvatel tlustého stýeva termitĎ. Pomohly tím zaloÔit věvoj sloÔitŘjçích bunŘk, kterě dospŘl aÔ k soustavám, které si je dokáÔí prohlíÔet a pýeměçlet o tom. Pýipadá vám tohle vyprávŘní jako soubor pouze teoretickěch úvah bez praktického věznamu? Plasmodia jsou parasité zpĎsobující malarii, onemocnŘní, které se zaťíná opŘt rychle çíýit a v nŘjaké podobŘ postihuje stovky milionĎ lidí, ťást z nich smrtelnŘ. Toxoplasma je jině druh parasita, kterě mĎÔe tŘÔce poçkodit mozek a oťní sítnici nenarozeněch dŘtí. KromŘ toho je pýíťinou smrti velkého poťtu nemocněch stiÔeněch podlomenou imunitou, zejména lidí u nichÔ propukl AIDS. Docela nedávno se zjistilo, Ôe parasité, jako jsou tyto dva druhy, mají bunŘťně orgán znaťnŘ se podobající chloroplastĎm rostlin. 21 Sabine Köhlerová se na Pennsylvánské univerzitŘ zaběvá parasitologií. S dalçími vŘdci, badatelem, jenÔ se zaběvá molekulární stránkou evoluce, botanikem i specialisty v jiněch oborech si myslí, Ôe tento orgán parasité získali v prĎbŘhu věvoje tím, Ôe pohltili jednobunŘťnou ýasa, která chloroplast obsahovala. Z neznáměch dĎvodĎ ýasu pohlcení nezniťilo, stala se podnájemníkem, dalçím moÔněm pýíkladem endosymbiosy. DĎkaz, Ôe jde o podnájemníka, je stejně jako v pýedchozích pýípadech. Plasmodium je nositelem týí druhĎ DNK -- má svou vlastní DNK v jádýe, dále má DNK uspoýádanou do kruhu a nakonec kratçí rovně
zlomek ýetŘzu DNK. O kruhové DNK si vŘdci nejdýív mysleli, Ôe patýí mitochondriím, potomkĎm podnájemnickěch bakterií. Kruhová DNK je pro bakterie typická. Pýekvapilo je, kdyÔ zjistili, Ôe poýadí jejích písmen spíç neÔ pro bakteriální pĎvod svŘdťí pro pĎvod z plastidĎ rostlin a ýas. Bakteriím odpovídá kratçí a rovně kousek. Elektronově mikroskop ukázal, Ôe tajemně útvar asi rostlinné povahy v tŘle parasita Toxoplasma je narozdíl od mitochondrií majících dvojitě povrchově obal v obalu ťtyýnásobném. To by svŘdťilo pro pohlcení -- první dva obaly patýí prapĎvodnímu plastidu, týetí obal byl obalem pohlcené ýasy, která plastid hostila. NejsvrchnŘjçí, ťtvrtě obal je membránou vakuoly, dutinky, kterou kolem dostateťnŘ malé pohlcené ťástice buĺky vytvoýí. (NŘkteré z bílěch krvinek naçeho tŘla se chovají pýi pohlcování choroboplodněch zárodkĎ docela stejnŘ. Podíváte-li se mikroskopem, zjistíte, jak je pohlcená bakterie pevnŘ uzavýena v dutince). Uvedená pozorování jsou ponŘkud nejistá. tyýi obaly plastidu 22 nejsou vÔdy vidŘt zcela jasnŘ. Také genetickě rozbor nasvŘdťující pĎvodu zkoumaného plastidu z ýas se opírá jen o jedině gen. Dalçí práce je tedy víc neÔ nutná. Na co parasiti jako jsou Plasmodium nebo Toxoplasma bunŘťně orgán rostlinného pĎvodu potýebují, zatím nikdo neví. Zcela jistŘ jej nepotýebují k fotosyntese. Orgán v prĎbŘhu věvoje totiÔ ztratil jak pýísluçné geny umoÔĺující získávat energii sluneťního svŘtla, tak zelené barvivo chlorofyl. Zato mu zĎstaly geny, které by se mohly podílet na tvorbŘ aminokyselin, coÔ jsou stavební kameny bílkovin. A také geny, které nŘjakěm zpĎsobem kontrolují látkovou věmŘnu tukĎ. "Pozor", napadlo samozýejmŘ vŘdce hledající nové druhy lékĎ ovlivĺujících parasitární choroby, "tenhle orgán lidské buĺky nemají. TakÔe bychom se mŘli zamŘýit na hledání látek, které budou pĎsobit věluťnŘ na nŘj. Zneçkodnili bychom parasity, lidské buĺky by zĎstaly nepoçkozené." Pýedstavím-li si miliony dŘtí rok do rok umírající na malarii a ohromně poťet lidí s AIDS, obŘtí toxoplasmové infekce, pýál bych
jim rychlě úspŘch. TakÔe Mistr uang mŘl, zdá se, kus pravdy, nemyslíte? Poznámky Poznámka 1 uang-Cř(asi 369 - 286 pý.n.l.) neboli Mistr uang je povaÔován spolu s Lao-Cř téÔ Starěm mistrem (podle nedoloÔené tradice souťasník KonfuciĎv 552 - 479 pý.n.l.) za vrcholného pýedstavitele taoismu, jedné z vŘtví ťínské filosofie. TAO, klíťově pojem toto uťení je vçudypýítomně, vçeobsaÔně, nepostiÔitelně, a pýec vçe ovládající princip pýirozeného zákony vçehomíru, pojmovŘ nepostiÔitelné leť transcedentní absolutno. Viz: Tao. Texty staré íny. eskoslovenskě spisovatel Praha 1971, Klub pýátel poesie. Poznámka 2 23 Ůe jde o dokázanou teorii, nejen domnŘnku, nedávno uznala i hlava církve katolické, papeÔ Jan Pavel II, coÔ probŘhlo prvními stranami celého svŘtového tisku, v ťeském jsem zprávu nepostýehl. Poznámka 3 Williamu Occamovi (téÔ Ockham), asi 1290 - 1346, se pýipisuje jedno ze základních pravidel kritického myçlení, takzvaná Occamova býitva. S vysokou pravdŘpodobností jde vçak o pravidlo starçí, nŘkteýí jej vystopovali aÔ do dob Aristotelověch. Occamova býitva má ýadu podob. Jedna z nejjednoduççích ýíká Entita non sunt multiplicanda, jednotliviny nebuÔteÔ zmnoÔovány. Occamova býitva ýíká, Ôe se do věkladu neznáměch jevĎ nemají zavádŘt nové, neznámé nebo nejasné prvky, dokud nejsou vyťerpány vçechny moÔnosti věkladu prvky známěmi. Occamova býitva je principem ekonomie myçlení. MĎÔeme-li jev vysvŘtlit nŘkolika rĎzněmi domnŘnkami, máme volit vÔdy tu nejjednoduççí. Occamova býitva platí pro lékaýe stejnŘ jako pro právníky, detektivy a vŘdce vçech oborĎ. Zdá se, Ôe neplatí pro nŘkteré filosofy a duchomily vçech druhĎ. Jakmile se duchomil nechce nebo neumí namáhat s věkladem jevu, zavede do nŘj libovolného "ducha" poťínaje malěmi zeleněmi muÔíky nebo rĎznŘ hluboké, pokud moÔno
nezbadatelné " tajemství", nejradŘji obojí. Poznámka 4 üasinky mnoha bunŘťněch druhĎ naçich a zvíýecích tŘl mají podle Margulisové spoleťně pĎvod s biťíky spermií i nŘkterěch druhĎ prvokĎ. Tyto vlnící se struktury pojmenovává spoleťněm názvem undulipodia doslovnŘ vlnící se noÔiťky. Poznámka 5 Skupina si je vŘdoma, Ôe stále jde o hypotézu. Musí dokázat, Ôe drobounké úseky DNK, nalezené v místech kinetosomĎ neodpovídají symbiotickěm bakteriím. Dále bude nutné zjistit, jak vypadá nález u dalçích druhĎ Calonymph a pýíbuzněch rodĎ. UÔitá literatura Handbook of Protoctista. Vyd. Margulis, L., Corlis, O.J., Melkoninan, M., Chapman, D.J. Jones and Bartlett, Boston, 1990 Symbiosis 8, 1990, s. 95. Biosystems 27, 1992, s. 39. Margulis, L., Sagan, D., Dolan,F. : What is Life? Peter Nevraumont and Simon and Schuster, 1996. The Sciences 37, 1997, s. 20. Science 275, 1997, s. 1422. Science 275, 1997, s. 1485. http://www.sciencemag.org Joseph Needham 24 V kapitole o Mistru uangovi jsem se zmínil o vŘtvi ťínského filosofického myçlení -- a také zpĎsobu Ôivota, vyznání, chcete-li -- o taoismu. UÔil jsem jednu z jeho klasickěch historek. ína, ťínské myçlení...Pro vŘtçinu z nás nŘco blízkého neznámé planetŘ, pýestoÔe kaÔdě pýibliÔnŘ aÔ pátě ťlovŘk na Zemi je íĺan a ťínská kultura je jediná, která se bez pýeruçení vyvíjí od bronzové doby do dneçních dní. Papír, stýelně prach, kompas, princip reaktivního motoru,
hedvábí, nádherné básnŘ, romány a malby...To je tak asi vçechno, co o této zemi a kultuýe víme. Rád bych vám proto vyprávŘl o Josephu Needhamovi, velkém vŘdci a ťlovŘku, jemuÔ se oprávnŘnŘ ýíká stavitel mostĎ. Celě svĎj Ôivot zasvŘtil stavbŘ mostu mezi ťínskou a západní kulturou. Gigantické dílo, VŘda a civilizace v ínŘ (Science and Civilization in China) bude po dokonťení tvoýit pŘtadvacet knih rozdŘleněch do sedmi velkěch ťástí. Zrodilo se ve týicátěch letech coby tenkě svazek. O svém díle Needham ýekl: "...je to málem náboÔenské poslání, konec koncĎ kus spravedlnosti, stejnŘ jako porozumŘní a sympatie velkému lidu, jehoÔ pýíspŘvek lidskému věvoji byl grotesknŘ podceĺován." Needham byl nazván jediněm hodnotněm následovníkem spisovatele Marcela Prousta -- snahou o znovustvoýení pamŘti zaniklého svŘta. "Podívejte se na to", ýekl jednadevadesátiletě Needham Margueritte Hollowayové ze Scientific American, která si pýiçla pro interview a ukázal jí náťrt parního stroje. Byl ťínskě a pocházel ze 14. století. James Pickard si nechal podobně princip patentovat o ťtyýista let pozdŘji. Needham byl povaÔován za jednoho z nejvzdŘlanŘjçích lidí naçeho století. Zajímala jej biochemie, náboÔenství, politika, stejnŘ jako dŘjiny vŘdy a anglickě lidově tanec. Zajímal jej Věchod 25 stejnŘ jako Západ, vŘda, náboÔenství i socialismus. NeedhamĎv otec byl lékaý. Syna nauťil milovat vŘdu a vtiskl do nŘj tolerantní anglickě náboÔenskě postoj. Maminka skládala hudbu a hrála na hudební nástroje. Needhama ovlivnila práce oxfordského uťence R.G. Collingwooda. Od nŘj získal pýesvŘdťení, Ôe lidská zkuçenost má pŘt podob: náboÔenství, vŘdu, historii, filosofii a estetiku. Anglickou podobu socialistické orientace, stejnŘ umírnŘnou a snáçenlivou, jako je anglické náboÔenství, pýevzal od dramatika G.B.Shawa a spisovatele H.G. Wellse. Pýivítal ruskou revoluci r. 1917. Zpoťátku si myslel, Ôe dává moÔnost podílet se na vládŘ kaÔdému ťlovŘku. Na univerzitŘ v Cambridge se nechal pýesvŘdťit o tom, Ôe budoucnost biologie je ve vězkumu molekul, nikoli celěch organismĎ. VŘnoval se embryologii. R. 1931 vydal knihu Chemical Embryology. V týicátěch letech byl ťlenem skupiny,
která se zaběvala úvahami o zlepçení anglickěch sociálních podmínek, jmenovala se The Visible College. Knihu o puritánech a dŘlnickém hnutí levellerĎ vçak radŘji vydal pod pseudonymem. ZáleÔelo mu na tom, aby se stal ťlenem Královské spoleťnosti. Zlom v NeedhamovŘ ÔivotŘ nastal roku 1937. Seznámil se s týemi ťínskěmi studenty, kteýí se pýiçli do Anglie nauťit biochemii. Jejich nadání Needhama pýekvapilo. Nadto od nich zjistil, jak velkě poťet nápadĎ a nástrojĎ povaÔovaněch za větvory západní kultury byly ve skuteťnosti ťínskou záleÔitostí. Lu-Kwei-Ůen, ťlenka skupinky, se stala jeho celoÔivotní spolupracovnicí (a v letech 1987 - 1989, kdy zemýela, jeho druhou manÔelkou). KdyÔ se poznali, umŘl Needham ýecky, latinsky, francouzsky, italsky i nŘmecky, dorozumŘl se çpanŘlsky i polsky. Pýesto o ťínçtinŘ, kterou se zaťal uťit, prohlásil, Ôe se s nŘťím tak podivněm jeçtŘ nesetkal. ínçtinu zvládl, takÔe reprezentoval Královskou spoleťnost na 26 návçtŘvŘ v ínŘ roku 1942. Stal se vŘdeckěm poradcem tamního britského vyslanectví. UvŘdomil si odliçnost plné ťtvrtiny lidstva od kultury, v níÔ vyrostl -- i jejích nárokĎ na svŘt. "Jeden z aspektĎ celého mého Ôivota, které mne osvobodily nejvíc, jsem naçel, kdyÔ jsem odeçel do íny a zjistil, Ôe ťtvrtina lidského rodu nemá potýebu víry v benevolentního a tvoýivého boha", poznamenal. Sám sebe nazval ťestněm taoistou -- pod pseudonymem, stejněm, kterě uÔil pro knihu o levellerech. Rozsáhlě materiál, kterě v ínŘ o dŘjinách místní vŘdy a kultury nasbíral, poslal do Anglie. Kniha o ťínské vŘdŘ a civilizaci zaťala nabírat na objemu. Roku 1946 zaťal pracovat pro paýíÔskou poboťku Spojeněch národĎ, která se zaběvala organizací vzdŘlání, vŘdy a kultury. Jmenovala se tehdy UNECO, ale Needham pýesvŘdťil svého pýítele Juliana Huxleye, jenÔ poboťku vedl, Ôe se souťástí zkratky musí stát jeçtŘ písmeno S zastupující vŘdu, science. ím se narodilo UNESCO. Poté se vrátil do Cambridge, dál pýednáçel biochemii a pracoval na svém ťínském díle. Roku 1952 se stal ťlenem komise, která vyçetýovala, zda Ameriťané uÔili v Koreji bakteriologické zbranŘ. Komise uzavýela, Ôe se to
stalo. DoloÔila uÔití hmyzu jako pýenaçeťĎ moru a slezinné snŘti, anthraxu. Bylo to na vrcholu studené války. Tisk a mnozí kolegové to Needhamovi mŘli více neÔ za zlé. üíká se, Ôe do Spojeněch státĎ ýadu let nesmŘl. Ve stejné dobŘ uveýejnil první svazek VŘdy a civilizace v ínŘ. Západ se na ínu díval jako na zaostalou kulturu. Needham se spolupracovníky dokázal, Ôe koĺskě postroj s chomoutem, seismograf, magnetickě kompas, litina i chemické zbranŘ jsou ťínskěm vynálezem. Vystopoval jejich pohyb 27 na západ. üada odborníkĎ mu mŘla za zlé, Ôe vtŘloval vŘdu do sociálnŘ-ekonomického rámce. PovaÔovali to za "marxistickou tendenci". StejnŘ mu mnoho lidí mŘlo za zlé trvalou podporu ťínské vlády a politiky. Needham se jí odýekl po událostech na NámŘstí nebeského klidu, v jejichÔ prĎbŘhu rozdrtily studentskou revoltu tanky. V závŘru Ôivota a díla se Needham snaÔil vyýeçit jednu z nejzákladnŘjçích otázek trápících vçechny historiky vŘdy: proť moderní vŘda vznikla v prĎbŘhu 17. století v EvropŘ, kdyÔ napýíklad v ínŘ byly nakupeny tak obrovské a zásadní poznatky? ást odpovŘdi ýíká, Ôe rĎst vŘdy v ínŘ zadusila byrokracie. Druhá ťást odpovŘdi poctivého Needhama neuspokojuje, pýesto ji ýíká:"Myslím, Ôe se moderní vŘda zrodila s kapitalismem. Nelíbí se mi to, protoÔe jsem celě svĎj Ôivot byl socialistou." Joseph Needham, jeden v nejvzdŘlanŘjçích a nejotevýenŘjçích lidí naçeho století, stavitel mostu mezi dvŘma velkěmi kulturami, zemýel roku 1995. UÔitá literatura Scientific American 266, 1992, s.18.
VŘdeckě baťa oveťky zatáťá 28
Dolly, která se 27.února 1997 objevila snad ve vçech sdŘlovacích prostýedcích svŘta, vypadá jako obyťejná oveťka. V té dobŘ jí bylo sedm mŘsícĎ. Narodila se v RoslinovŘ institutu, nedaleko skotského Edinburgu vŘdecké skupinŘ vedené Ianem Wilmutem. Dolly je prvním klonovaněm savcem na svŘtŘ. Pojem klonovat znamená kopírovat. Má nŘkolik věznamĎ podle toho, co se klonuje. Klonují se embrya Klonování embryí se provádí asi ťtyýicet let. Zdokonalují se jím chovy zvíýat. OplodnŘné vajíťko se nechá dŘlit: 2 - 4 -...bunŘk. Naruçí-li se obal tohoto primitivního embrya, je moÔné buĺky vzájemnŘ oddŘlit. Z kaÔdé z nich, povede-li se to, mĎÔe vzniknout celě, dospŘlě jedinec. Pokud by se pokus zdaýil se ťtyými buĺkami, vzniknou ťtyýťata. Budou klonem. KaÔdě ťlen klonu ponese polovinu dŘdiťné informace matky, druhou polovinu bude mít otcovskou. lenové klonu jsou biologicky totoÔní, jako jsou biologicky totoÔná jednovajeťná dvojťata. J.L.Hall a R.J.Stillman z Washingtonovy university r. 1994 dokázali, Ôe je tímto postupem moÔné klonovat i lidská embrya. K pokusu uÔili vajíťka oplodnŘná dvŘma spermiemi. MŘla o polovinu dŘdiťné informace víc. Embryo tohoto druhu zaniká, jakmile dosáhne poťet 64 bunŘk. Etické věbory tudíÔ nemohly nic namítat. Embryonální klonování by u lidí mohlo pýispŘt k lepçímu pochopení vysoce zhoubněch nádorĎ, které vypadají jako smrtící karikatury normálního embryonálního věvoje. Jsou ťasté. Postihují mladé muÔe i Ôeny, nejťastŘji se vyskytují v pohlavních Ôlázách. RovnŘÔ by mohlo pýispŘt k ýeçení otázky, proť nŘkteré Ôeny potrácejí plody ve velmi raném věvojovém období. Raná embrya by mohla promluvit o tom, proť se nechtŘjí zachytit a vyvíjet. 29 A naopak -- mohlo by jít o cestu k dokonalé, bezpeťné, "pýirozené" ochranŘ proti neÔádoucímu poťetí. Existuje asi ťtyýi tisíce geneticky podmínŘněch chorob. U mnohěch je znám poçkozeně gen i zpĎsob dŘdiťnosti. Klonování embryí by mohlo nŘkteré z tŘchto nemocí vyýadit ze seznamu, stejnŘ jako se podaýilo vyýadit pravé neçtovice. Teoreticky je totiÔ moÔné
v raném věvojové fázi zachytit a odstranit embrya, která jsou nositeli poçkozeněch genĎ, uchovat a nechat dál vyvíjet embrya, která nositeli poçkozeněch genĎ nejsou. V ťem by embryonální klonování mohlo bět zlé? Klonovaná embrya by mohla bět zásobárnami kmenověch bunŘk. To jsou nediferencované buĺky, které imunitní systém pýíjemce neodmítne. Embrya by tedy mohla bět zdrojem nepoçkozené kostní dýenŘ pro lidi stiÔené týeba leukemiemi nebo chorobou z ozáýení. Napýíklad pro své sourozence, kteýí jsou jiÔ na svŘtŘ. Mohla by bět i zásobárnou nediferencovaněch nervověch bunŘk, jimiÔ by se dala ovlivĺovat degenerativní onemocnŘní mozku. Pýíkladem jsou ťastá Parkinsonova a epidemicky se vyskytující Alzheimerova nemoc. První doprovází týes, svalová ztuhlost a duçevní zmŘny. Druhou tŘÔké poruchy pamŘti, poznávání, jazyka, ýeťi, citového Ôivota i sociálního pýizpĎsobování. Nechat vzniknout lidskě zárodek jen proto, aby byl zásobárnou bunŘk, je nelidské. V jeçtŘ horçí podobŘ by klonovaná embrya byla nabídkověm katalogem. JestliÔe by finanťnŘ velmi silná organizace dokázala získat spermie a vajíťka lidí s vlastnostmi povaÔovaněmi za Ôádoucí (vysoká inteligence, tŘlesná krása), bylo by z nich moÔné vytváýet klony. Matkám by pak bylo moÔné nabízet k donoçení dŘti, u nichÔ by bylo moÔné do znaťné míry ( v pýípadŘ çkolní inteligence mezi 60 - 80%) poÔadované vlastnosti zaruťit. VťetnŘ Ôádoucího pohlaví. 30 Klonují se bunŘťná jádra Dolly je klon jiného druhu. Vznikla pýenosem celého bunŘťného jádra. Jak se to dŘlá? Z vajíťka se vyjme jádro. Vajíťko bez jádra se nechá splynout s tŘlesnou buĺkou, která jádro má. Dolly je biologickou kopií dárce jádra, tedy celé dŘdiťné informace. V tomto pýípadŘ je klonem své matky, z jejíhoÔ vemene Wilmutova skupina buĺku s jádrem získala. Neçlo o nic jednoduchého. Z 277 splynutí bunŘťněch dvojic se zdaýila pouze Dolly. VzápŘtí byl oznámen podobnŘ úspŘçně pokus s opiťkami rodu makak a jině s teletem. V jeho pýípadŘ se zdaýilo pýenesení jádra tŘlesné buĺky krávy, která byla necelěch týicet minut mrtvá. Raná embrya je moÔné rozdŘlit na jednotlivé buĺky. Vznikne tím opŘt klon
biologicky totoÔněch jedincĎ. Od pýedchozího se liçí tím, Ôe je totoÔně s dárcem bunŘťného jádra. K ťemu je to dobré? Technologicky ke zdokonalování chovĎ. K záchranŘ vymírajících druhĎ vzácněch zvíýat. VŘdecky k pochopení mechanismu stárnutí. JestliÔe Wilmutova skupina opravdu pýenesla jádro diferencované dospŘlé, nikoli kmenové buĺky, která je na zaťátku věvoje, dokázala neuvŘýitelné. DospŘlou, diferencovanou dŘdiťnou informaci, která v ťase a prostoru "zapnula a vypnula" spoustu rĎzněch genĎ, vrátila proti proudu ťasu na zaťátek věvoje. (Kmenové, nediferencované buĺky, na zaťátku svého věvoje, jsou v ovťím vemeni ťasté). Teoreticky by dospívající a stárnoucí Dolly mohla postihnout ýada onemocnŘní. Ve vajíťku zbaveném jádra totiÔ zběvá spousta mitochondrií. To jsou bunŘťné orgány vyrábŘjící energii. Jsou potomky prabakterií, které se do bunŘk nastŘhovaly v úsvitu věvoje Ôivota. Mají proto své vlastní geny, svou DNK. Ne vçechny stejnou. Odliçnou od DNK mitochondrií dárcovské buĺky. Není 31 známo, jak se DNK dodaného jádra snese s DNK místních mitochondrií. U lidí je známa ýada tŘÔkěch mitochondriálních nemocí. Zdá se, Ôe by ťastá Parkinsonova nemoc mohla mezi nŘ v ťásti pýípadĎ patýit. Klonují se geny Kopírovat je moÔné i jednotlivé kousky ýetŘzu DNA, deoxyribonukleové kyseliny. Týeba jednotlivé geny. Z ýetŘzu se "vystýihnou" a napýíklad zavedou do bakterií. MnoÔící se bakterie vyrobí ve svěch tŘlech obrovskě poťet jejich kopií. Klonovat kousky ýetŘzu DNA je moÔné i dalçími postupy. K ťemu je dobré tohle? Dá se tím zjistit, za co geny odpovídají, kterou bílkovinu kódují. Jak u genĎ zdravěch, tak zmŘnŘněch. Geny získané klonováním je moÔné zavést i do zárodeťněch bunŘk pokusněch zvíýat (ale i rostlin a to nejen pokusněch. V zemŘdŘlské produkci uÔ ýada transgenních rostlin je). Vznikne tak transgenní myçka, ale i koza. Jejich buĺky poslouchají povely cizího genu, podobnŘ jako poťítať poslouchá poťítaťově virus. VyrábŘjí nebo nevyrábŘjí bílkoviny, podle toho, co jim gen ýekne. CoÔ se dá vyuÔít. Napýíklad mutace genu p53 je pýíťinou vzniku ýady bŘÔněch
lidskěch zhoubněch nádorĎ. Gen oznaťeně p53 odpovídá za tvorbu bílkoviny, která jejich vznik potlaťuje. Transgenní myç s mutovaněm lidskěm genem p53 ýekne, co v prĎbŘhu věvoje nádorĎ dŘje. To samé platí pro geny, jejichÔ mutace vede k AlzheimerovŘ nemoci ("skleróza" ve stáýí). Stejněm postupem je moÔné získávat jinak prakticky nedostupné bílkovinné léky. Transgenní koza dodá v mléce antithrombin III. Oťekává se, Ôe zabrání sráÔení krve ve vŘnťitěch srdeťních 32 tepnách lidí, kteýí musí podstoupit jejich operaci, tím zabrání tedy novému srdeťnímu infarktu. Transgenní prasata by mohla bět zásobárnou nedostatkověch orgánĎ pro lidské transplantace, pokud bude jisté, Ôe se s nimi nepýenesou viry a nevznikne nově druh AIDS. Buĺky transgenních orgánĎ by mŘly klíťové "lidské" vlastnosti. Imunitní systémy pýíjemcĎ by je tak snadno neodmítaly. UvaÔuje se o konstrukci transgenních rostlin, jejichÔ plody by mohly imunizovat rozsáhlé lidské skupiny proti nŘkterěm bŘÔněm infekťním nemocem stejnŘ, jako se to dŘlá oťkováním. Opaťně postup -- "zablokování genu" -je rovnŘÔ moÔně. Zjistí se tím, co se stane, chybí-li nŘjaká bílkovina. O lidech a klonech Kopie HitlerĎ, EinsteinĎ, kohokoli, patrnŘ zĎstanou v románech. I kdyby se z jejich bunŘk podaýilo vytvoýit klon, kaÔdě jedinec se bude vyvíjet v odliçném nitrodŘloÔním prostýedí. V nŘm nepýedvídatelnŘ kolísají jak mateýské tak plodové hormonální hladiny. Kolísání ovlivĺuje zapojování a diferenciaci mozkověch nervověch bunŘk, napýíklad smŘrem k muÔsky nebo Ôensky diferencovanému mozku. Klíťové vlastnosti lidské osobnosti jsou nepochybnŘ urťeny geneticky -- ale neúplnŘ. V nŘkterěch rozmŘrech více, v jiněch podstatnŘ ménŘ. KromŘ nepýedvídatelněch promŘn nitrodŘloÔního prostýedí je urťuje uťení, veçkerá zkuçenost poťínaje porodem, zvláçtŘ pak vzájemněm vztahem s matkou, pozdŘji s celěm sociálním, kulturním a historickěm prostorem. Jsme Ôiví, opravdu se nedá dvakrát vstoupit do téÔe ýeky. Zákonná omezení 33 Klonování lidskěch embryí povaÔují státy, v nichÔ by se dalo dŘlat, za nezákonné. Pro soukromé instituce vçak omezení neplatí.
Nepomohou-li zákazy a moralizování, mohla by pomoci omezení, jak dobrovolná, tak zákonná. PodobnŘ jako tomu bylo v zaťátcích věvoje genového inÔeněrství. Vodítkem by mohl bět návrh z roku 1996. üíká, Ôe by se vězkum by se mŘl dŘlat jen na embryích, která jiÔ existují. Jejich zdrojem by byly kliniky zaběvajících se umŘlěm oplodĺováním. Nová embrya pouze za úťelem vězkumu by vznikat mohla jen za vějimeťněch okolností, které by schválil zvláçtní věbor. Věvoj embryí by smŘl pokraťovat jen do ťtrnáctého dne. V Ôádném pýípadŘ by vězkum nesmŘl pokraťovat po osmnáctém věvojovém dni, v nŘmÔ se zakládá mozek a mícha. Pýíkladem mnoha druhĎ zakázaněch pokusĎ je vnáçení lidskěch embryí do samic jiněch zvíýecích druhĎ, vnáçení klonovaněch lidskěch embryí do Ôen, uÔití klonovaněch embryí za úťelem volby pohlaví budoucího dítŘte a pýenáçení bunŘťněch jader z jednoho embrya do embrya jiného. Základním problémem, o nŘmÔ bude muset lidská spoleťnost rozhodnout, je otázka, kdo nebo co je nenarozené lidské dítŘ po právní a morální stránce. A nadto odkdy, to jest od kterého okamÔiku věvoje. Od okamÔiku splynutí spermie s vajíťkem? Jsou dvŘ - ťtyýi - osm - çestnáct...lidskěch bunŘk jiÔ "celou" lidskou bytostí? Jde o věvojové stadium? Není-li lidské vajíťko od okamÔiku oplodnŘní "celou" lidskou bytostí, odkdy se jí vznikající lidské embryo stává? Od chvíle, kdy se mu zaloÔí mícha a mozek? Kdy se mu vyvine mozková kĎra? Kdy mozková kĎra spolu s dalçími ťástmi mozku vyzraje natolik, Ôe je schopna zpracovávat alespoĺ nŘkteré informace? Od chvíle, kdy je schopna zpracovávat první smyslové informace? Od nŘjaké váhové hranice, která je nepýímou mírou stupnŘ jeho nitrodŘloÔního věvoje? Od chvíle, kdy 34 se dítŘ pýirozenou nebo operaťní cestou narodí? ím je zmrazené lidské embryo tvoýené dvŘma aÔ osmi buĺkami právnŘ a morálnŘ? Komu patýí a ťím je právnŘ a morálnŘ pýirozenŘ potraceně lidskě plod? MoÔná, Ôe jde o problémy, které nejsou ýeçitelné dohodou. Pak rozhodne praxe. Vylepçování lidského druhu Dal by se lidskě druh tímto zpĎsobem vylepçovat? NŘkteýí biologové poukazují na zhorçování genetické kvality
lidského druhu zpĎsobené zejména chemickěch zneťiçtŘním prostýedí. PravdŘpodobnost, Ôe se dítŘ narodí s vrozenou vadou má bět asi ťtyýikrát vyççí, neÔ tomu bylo pýed sto lety. (Rozhodnutí, zdali tomu tak je nebo není, je, domnívám se, tŘÔké. ZáleÔí na zpĎsobu, jakěm se sbírají informace). üada studií -- ne vçechny -- uvádí pokles poťtu spermií muÔĎ narozeněch po roce 1950 a dalçí pokles u muÔĎ narozeněch po r. 1970. Pokles poťtu spermií doprovází zhorçování jejich kvality. NŘkteýí se domnívají, Ôe tato skuteťnost -- je-li skuteťností -- je dĎvodem k vypracování postupĎ genetického ovlivĺování zárodeťněch bunŘk ťlovŘka. Historická zkuçenost s "vylepçováním" dŘdiťněch vlastností lidského druhu je pochmurná. Lidé si v této souvislosti obvykle vzpomenou na nacistickou "eugeniku". Byla zdĎvodnŘním genocidy. VŘtçina lidí nezná věrok Nejvyççího soudu Spojeněch státĎ americkěch ve vŘci lidské sterilizace z r. 1927 -- to bylo na vrcholu eugenické vlny -jenÔ ýíká: "VidŘli jsme více neÔ jednou, Ôe veýejné blaho mĎÔe vyÔadovat Ôivoty nejlepçích obťanĎ. Bylo by podivné, kdyby neÔádalo na 35 tŘch, kdo jiÔ podkopávají sílu Státu, mençí obŘti...Pro celě svŘt je lepçí, jestliÔe by spoleťnost místo toho, aby vyťkávala poprav degenerovaněch potomkĎ za zloťiny, nebo je s ohledem na jejich imbecilitu nechávala zemýít hladem, mohla zabránit v pokraťování rodu tŘm, kdo jsou pro plození potomkĎ manifestnŘ nevhodní." Mnoho lidí se obává, Ôe by dĎsledkem lidského klonování mohlo bět nŘco podobného. Dokazovat, které vlastnosti nebo genetické znaky jsou "nevhodné", je víc neÔ obtíÔné. Za urťováním vhodnosti a nevhodnosti se vÔdy skrěvá nŘjakě druh ideologie. Kritické myçlení se nŘťemu takovému vzpouzí. Zlí jsou lidé, nikoli pýíroda. Jediné, co se s pýírodou dá dŘlat, je pokusit se porozumŘt a chovat se podle toho s nejmençí dosaÔitelnou mírou poçkozování. Na kaÔdém kroku bychom mŘli mít na mysli, Ôe nejsme stýedem, natoÔ tŘÔiçtŘm nebo vrcholněm věplodem pýírody. Myslím, Ôe jsme jen jednou z moÔněch, náhodnŘ a velmi rychle vzniklěch vŘtviťek nesmírnŘ hustého stromu Ôivota, kterému
rozumíme jen málo. UÔitá literatura Los Alamos Science No 20, 1992: The Human Genome Project Vyhledávací stroje Internetu: http://www.hotbot.com http://www.altavista.digital.com http://www.metafind.com. Search: sheep cloning human cloning monkey cloning Pýíklady: http://www.nal.usda.gov/bic/Pubercep/ http://www.ncgr.org/gpi/odyssey/cloning/embryo/html Nature 386, 1997, s. 1. Nature 386, 1997, s. 8. 36 Nature 386, 1997, s. 97. Nature 386, 1997, s. 119. Nature 385, 1997, s. 810. Nature 385, 1997, s. 769. Nature 385, 1997, s. 757 Nature 385, 1997, s. 753. Nature 380, 1996, s. 64.
CUDOS 37 Slovo CUDOS je zkratka sloÔená z prvních písmen pŘti anglickěch pojmĎ, kterěmi Robert Merton r. 1942 oznaťil nepsaná nejzákladnŘjçí pravidla, podle nichÔ se chovají vŘdci. Jsou jimi communalism, universality, disinterest, originality a scepticism. Communalism znamená spoleťenství, spoleťné sdílení a pýedávání znalostí a objevĎ jak vŘdcĎm, tak lidem, kteýí vŘdci nejsou. V tomto pravidlu chování se dále skrěvá osobní námaha pýi získávání nověch poznatkĎ zaloÔená na pozorování a pokusech. Universality, doslova vçeobecnost, znamená, Ôe se práce vŘdcĎ hodnotí pouze vŘdeckěmi prostýedky. Do hodnocení se neplete pohlaví, rasa, národní nebo státní pýísluçnost ani to, zda jsou vŘdci bohatí nebo chudí. Souťástí tohoto pravidla je podíl vŘdcĎ na tvorbŘ velmi obecněch, universálních teorií, které vysvŘtlují velkě poťet rozmanitěch jevĎ. Disinterest, doslova "nezájem", pýesnŘji "nezaujatost", je dalçí základní pravidlo. VŘdci mají pýi zkoumání skuteťnosti postupovat sine ira et studio neboli bez hnŘvu a zaujetí. CoÔ je nŘkdy tŘÔké, pýedstavte si napýíklad, Ôe jste Ôidem zkoumajícím nacismus nebo Palestincem zkoumajícím sionismus. Jevy, které zkoumají, je v prĎbŘhu vězkumu nemají ovlivĺovat tím, Ôe je citovŘ pýitahují nebo odpuzují. Rozhodujícím hlediskem je zájem o vŘc, potýeba vyýeçit otázku. VŘdci se nesmŘjí dát strhnout
nadçením pro svou teorii, ziskem, slávou nebo naopak strachem, Ôe o nŘ pýijdou. Ve vztahu ke zkoumanému pýedmŘtu se musí se nauťit pokoýe a neutralitŘ Originality, pĎvodnost, originalita je rovnŘÔ klíťově pýedpoklad dobré vŘdy. VŘdecká obec si má právo volit pýedmŘty vězkumu i cesty zkoumání. Toto pravidlo udrÔuje věvoj vŘdy i její otevýenost vĎťi nověm otázkám. Souťástí normy pojmenované originalita je akademická svoboda -- právo svobodnŘ volit témata vězkumu. 38 Scepticism znamená kritické myçlení, jehoÔ sedm pravidel za chvíli popíçu ve zvláçtním odstavci. Kritické myçlení ve vŘdŘ znamená kromŘ jiného peer review, doslova "prohlédnutí starçími". KaÔdou práci pýed uveýejnŘním v uznávaném vŘdeckém zdroji pýezkoumá nŘkolik nezávislěch, ťasto anonymních specialistĎ na danou otázku, obvykle çpiťkověch odborníkĎ s mezinárodní povŘstí. Ti její uveýejnŘní doporuťí nebo nedoporuťí. Ponechme stranou, Ôe popsaná pravidla byla, a dnes snad jeçtŘ více neÔ v minulosti jsou spíçe vyjádýením ideálu neÔ skuteťnosti. VŘdci jsou lidé s dobrěmi i çpatněmi vlastnostmi, které je od ideálu odchylují. VŘdci nejsou andŘlé a mohou se mělit. VŘdí, co je záçĽ, Ôárlivost, nesnáçenlivost, pěcha, strach a úzkost, moc, vliv i bohatství. Uçlechtilá zvŘdavost, potýeba vyýeçit nŘjakě problém, potýeba pochopit a rozumŘt, vylepçit jsou jen nŘkteré dĎvody, proť se lidé rozhodnout dŘlat vŘdu. Dalçím dĎvodem - a také mírou úspŘchu - je uznání práce a jejího tvĎrce jiněmi vŘdci a organizátory vŘdy. To se projeví poťtem citací vŘdcovy práce ve studiích jiněch vŘdcĎ, cenami, medailemi a trvalěm zamŘstnáním, v nŘmÔ se postupuje na hodnostním a tím i pýíjmovém Ôebýíťku. CoÔ je vçechno známo snad od chvíle, kdy organizovaná vŘda zaťala vznikat. TakÔe proť o tom vyprávím? ProtoÔe se vŘda v posledních letech doslova pýed oťima mŘní a to s ohromnou rychlostí. V nŘťem k lepçímu, v jiném, v porovnání s minulostí pravdŘpodobnŘ k horçímu. Musíme vçak mít na mysli, Ôe ťím jsme starçí, tím vŘtçí je náç sklon vidŘt minulost ponŘkud lepçí, neÔ byla.
ZpĎsobu, jakěm se vŘda ( v ideálním pýípadŘ) dŘlala do této doby, vystiÔenému zkratkou CUDOS, ýíkají nŘkteýí odborníci modus 1. 39 Zároveĺ sdŘlují, Ôe se vŘda po mnohěch stránkách mŘní, zaťíná se a ťím dál více se bude dŘlat jiněm zpĎsobem, kterému ýíkají modus 2. Jak se tento zpĎsob projeví na základních normách vŘdeckého chování vyjádýeněch zmínŘnou zkratkou Dne 29. ťervna 1995 to popsal John Ziman, anglickě fyzik, emeritníP1 profesor bristolské univerzity, v pýednáçce k poctŘ památky nositely Nobelovy ceny P. Medawara, v Královské spoleťnosti v LonděnŘ. PýibliÔnŘ o rok pozdŘji vyçel obsah pýednáçky v nejvěznamnŘjçím svŘtovém pýírodovŘdeckém ťasopisu Nature. J. Ziman pýedpokládá, Ôe prvotní základ vŘdecké práce, ovŘýování teorií pozorováním a pokusem se nezmŘní. Odchylku vçak zaznamená norma spoleťenství (communalism). A to ve dvou protikladněch smŘrech. Na jedné stranŘ elektronické prostýedky dovolí okamÔitou diskuzi nad postupem a věsledky vŘdecké práce velkému poťtu vŘdcĎ najednou, vťetnŘ vŘdeckěch soupeýĎ. Na stranŘ druhé se vçak vŘdci budou dostávat do stále vŘtçího tlaku obchodních a vojenskěch zájmĎ, které je budou nutit, aby věsledky peťlivŘ tajili. NŘkteýí vŘdci ýíkají, Ôe tato skuteťnost doslova çtŘpí osobnost. VŘdeckě modus 2 bude znamenat i odchylku od universalismu. Podle Zimana se bude ťím dál víc vŘnovat ýeçení vymezeněch, urťitěch problémĎ. Bude tím opouçtŘt základní vězkum. Vlády, instituce, sponzoýi budou od vŘdy ťím dál víc chtít vyýeçení nŘjakého praktického úkolu neÔ obecné pochopení povahy hmoty, Ôivota nebo vŘdomí. Tento smŘr věvoje je nebezpeťně. Myslím, Ôe jsou za ním krátkodobé mocenské cíle. Základní vězkum, kterému nŘkteýí lidé 40 ponŘkud opovrÔlivŘ nebo ironicky ýíkají "vŘdŘní pro vŘdŘní", je koýenem a krví vŘdy. NejvŘtçí objevy, s nejvŘtçími praktickěmi dĎsledky, běvají ťasto nepýíměm a neťekaněm věsledkem základního vězkumu, kterě smŘýoval nŘkam docela jinam. "VŘdŘní pro vŘdŘní" je, myslím, jednou z nejvyççích hodnot, kterou je schopen lidskě druh dosáhnout. Je to stejnŘ vysoká hodnota, jako je láska nebo
krása. John Ziman píçe, Ôe hledání obecněch odpovŘdí vŘdy "na vçechno", bylo podle nŘj vÔdy nedosaÔitelněm cílem. Je pýesvŘdťen, Ôe by od nŘj vŘda mŘla ustoupit. Podle jeho názoru to sníÔí míru souťasného nepýátelství veýejnostiP2 vĎťi vŘdŘ. Zdá se vçak, Ôe nepýátelství veýejnosti, pokud jsou veýejností takzvaní "obyťejní lidé", vĎťi vŘdŘ nebude tak zlé. üada prĎzkumĎ mluví naopak o trvající dĎvŘýe. Nepýátelská běvají nŘkdy nŘkterá masmédia, nŘkteýí pýedstavitelé rĎzněch náboÔenství a takzvaní postmoderní filosofové. "Obyťejní lidé" běvají vĎťi vŘdŘ spíçe lhostejní, coÔ je také zlé. ćkola je toho obvykle moc nenauťila, ťasto je od poznávání v tŘchto smŘrech odradila. "Obyťejní lidé" obvykle nerozumí klonování, transgenním rostlinám, jaderné energii, míýe rizika ze çkodlivin v potravinách nebo z uÔívání lékĎ. JestliÔe jim k tomu vŘda nejen pýidává stále nové a nové nesrozumitelné poznatky a trvale mŘní poznatky staré, mĎÔe v nŘkterěch lidech vedle lhostejnosti probouzet i nedĎvŘru. V neklidném, nebezpeťném, promŘnlivém svŘtŘ probouzejícím v mnoha lidech kaÔdě den pocit úzkosti, je pak snadné ukázat prstem a ýíci, Ôe stav svŘta mĎÔe "pěcha vŘdy" nebo "pěcha rozumu". "Postakademická" vŘda se tím podle Zimana pýiblíÔí myçlení mnoha "postmoderních" filosofĎ, kteýí jsou pýesvŘdťeni, Ôe pokusy postavit lidské myçlení na "pevné základy" musí bět neúspŘçné. V ťemÔ se, ýekl bych, John Ziman i postmoderní filosofové mělíP3. Akademická svoboda, právo volit v rozumněch mezích problémy k 41 ýeçení, je jedním ze základĎ vŘdeckého poznávání. J. Ziman pýedpokládá, Ôe se v "postakademické" vŘdŘ se bude od vŘdcĎ oťekávat práce ve skupinŘ a pro skupinové cíle. V tŘchto ponŘkud mlhavěch slovech se skěvá prosté pýísloví "koho chleba jíç, toho píseĺ zpívej." Otázky urťené k vězkumu a otázky, jeÔ se zkoumat nebudou, tedy urťí lidé, kteýí budou vŘdu platit. Napýíklad vládní úýedníci vťetnŘ armády a prĎmyslové spoleťnosti. Je pochopitelné, Ôe za vklad bude oťekáván pokud moÔno okamÔitě nebo rychlě zisk. O kvalitŘ vězkumu bude podle J. Zimana ménŘ rozhodovat vyjádýení peer reviews neÔ praktickě dopad. JenÔe praktické věsledky nejsou dobrěm mŘýítkem pro základní vězkum, kterě je ve vŘdŘ nejcennŘjçí.
Tak napýíklad H.O.Smith, D. Nathans a W. Arber v sedmdesátěch letech naçeho století zkoumali, proť jistě bakteriofág, to je virus napadající bakterie, poçkozuje jeden kmen obyťejné stýevní bakterie desettisíckrát víc neÔ její kmen jině. Mohli byste si ýíci -- co je komu do virĎ niťících nŘjakou bakterii. Vězkum vedl k objevu restrikťních endonukleas, to jsou bakteriální enzymy "stýíhající" ýetŘz cizí, v tomto pýípadŘ virové DNK, coÔ bakteriím, jeÔ je mají, zachrání Ôivot. Restrikťní endonukleasy se staly jedním ze základních nástrojĎ molekulární genetiky vťetnŘ genetického inÔeněrství, prostýedkem, kterě kromŘ jiného otevýel cestu k pochopení a pozdŘji snad i léťení mnoha dŘdiťněch nemocí. Objevitelé získali roku 1978 Nobelovu cenu. Badatelé pracující v podmínkách vŘdy oznaťovaněch Modus 2 budou podle Zimana pravdŘpodobnŘ pracovat v malěch skupinách podobajících se malěm spoleťnostem vyrábŘjícím zboÔí pro trh. Pracovní smlouvy budou mít obvykle doťasné. Spoleťně jmenovatel zmŘn a dalçího věvoje je podle Zimana 42 jedině -- finanťní zisk. Rozdíly mezi základním a uÔitěm vězkumem budou ťím dál víc stírány. Ideál vŘdy, "poznání pro vçechny" se promŘní na "intelektuální vlastnictví". Akademické postavení nebude vŘdce chránit pýed mocenskěm tlakem vlád a prĎmyslověch spoleťností. NejvŘtçím nebezpeťím mĎÔe bět ztráta normy, oznaťené slovem objektivita. VŘdecká expertiza mĎÔe ýadu sporněch otázek vyýeçit nezaujatŘ. Bez nezaujatého ýeçení bude tyto otázky ýeçit nŘjakě druh politické autority, pro kterou je vÔdy na prvním místŘ otázka moci. S tím roste nebezpeťí, Ôe problémy místo nezaujaté expertizy bude ýeçit síla. A tŘch sedm pravidel kritického myçlení? Kritické myçlení je peťlivé a uváÔené rozhodnutí o tom, zda nŘjaké tvrzení pýijmeme, odmítneme nebo zda se úsudku o nŘm zýekneme. Zároveĺ rozhoduje o stupni jistoty, s níÔ k tŘmto týem závŘrĎm dospíváme. Nejde jen o získávání a uchovávání informací, ani o pouhě talent nebo soubor dovedností. Kritickěm se myçlení stává aÔ ve chvíli, kdy je uÔíváme. Sedmi pravidly kritického myçlení jsou jasnost, pýesnost, urťitost, vŘcnost, hloubka, çíýka a logika.
Pravidlo jasnosti ýíká: jakmile kdokoli, cokoli tvrdí, mŘli bychom se zeptat zda je moÔné, aby o vŘci ýekl víc, jiněm zpĎsobem, aby uvedl pýíklad, jednou vŘtou do deseti slov popsal tŘÔiçtŘ problému. Otázka pýesnosti tvrzení je otázkou po jeho vymezení. Do jaké míry je to, co slyçíme, pýesné nebo nepýesné? Tvrzení mĎÔe bět jasné, pýesné, ale neurťité. Pýíkladem je věrok "Ta paní má zvěçeně krevní tlak". Malá zvěçení nic neznamenají, drastická ohroÔují na ÔivotŘ. 43 Otázka po vŘcnosti tvrzení se ptá, jakě vztah má tvrzení k tomu, o ťem mluví. Zda se netěká nŘťeho jiného, neÔ pýedstírá. NeúspŘçní starostové, lékaýi, poetové, ýemeslníci a politici ýíkají - vÔdyĽ jsem tomu vŘnoval tolik úsilí. ésilí je jedna vŘc, věsledek dalçí. Nezeptat se na hloubku tvrzení znamená zapomenout na míru jeho povrchnosti. Otázka po hloubce zkoumá, do jaké míry se tvrzení vyrovnalo s pozadím, souvislostmi, koýeny i promŘnami problému. Chceme-li nŘco zjistit o çíýce tvrzení, musíme se zeptat na tvrzení dalçí, pokud moÔno protikladná nebo odliçná. A logika tvrzení? Jasné, pýesné, urťité, relevantní, dostateťnŘ hluboké a çiroké myçlení selhává, jestliÔe je nelogické. TakÔe se zeptáme - jakě smysl má pýedkládané tvrzení? Má vĎbec nŘjakě smysl? Co z nŘj plyne? Logické je tvrzení jen tehdy, nejsou-li jeho jednotlivé sloÔky ve vnitýním rozporu a z jejich kombinace nŘco plyne. NeuÔívat kritické myçlení znamená podobat se automatické praťce. NŘkdo nebo nŘco stiskne knoflík, rozebŘhne se pýísluçně program. S tím, Ôe se v dĎsledcích mylného programu utopí praťka, nikoli to, co stisklo knoflík.
Poznámky Poznámka 1 Pojem emeritní, profesor emeritus, je obvykle ťestně titul udŘlovaně zaslouÔilěm vŘdcĎm v penzijním vŘku. Bez ohledu na vŘk
vŘtçina tvoýivěch vŘdcĎ pracuje, dokud jim to zdraví dovoluje. Jejich zkuçenosti mohou bět cenné. Poznámka 2 Otázkou je, kdo je "veýejnost". V principu jde o majitele masmedií a jejich zamŘstnance, kteýí tvoýí to, co masmedia ýíkají 44 a ukazují. Masmedia ovlivĺují myçlení a cítŘní ohromného poťtu lidí, vťetnŘ postoje k vŘdŘ. Majitelé masmedií jsou souťástí mocenskěch elit. Otázka tedy zní, proť mocenské elity zmŘnily po více neÔ dvou stoletích postoj k vŘdŘ a kritickému myçlení. Jednou z moÔněch odpovŘdí je, Ôe vŘda a kritické myçlení, které ve velkěch revolucích 17. a 18. století nastupujícím elitám pomohly k moci, zaťínají koncem 20. století moc jejich potomkĎ ohroÔovat kladením podobněch otázek, které kladly v epoçe, jeÔ velkěm revolucím pýedcházela. Poznámka 3 A to nŘkdy krutŘ, jak dokázal Alan Sokal, teoretickě fyzik Newyorské univerzity v roce 1994, jemuÔ se podaýil kousek pýekonávající Jaroslava Haçka. Alan Sokal sepsal esej s názvem Transgressing the Boundaries: Toward a Transformative Hermeneutics of Quantum Gravity ( Pýekraťování hranic: cesta k transformativní hermeneutice kvantové gravitace). Esej byl parodií, souborem fyzikálních nesmyslĎ odŘně do jazyka, kterě postmoderní filosofové milují. Sokal v eseji ve jménu filosofickěch a politickěch pýedstav postmodernistĎ "pýedŘlal" fyziku dvacátého století. Esej Sokal poslal redakci çpiťkového postmodernistického ťasopisu Social Text. PŘt redaktorĎ ťasopisu léťku neprohlédlo. PravdŘpodobnŘ proto, Ôe obsahovala úvahy, jimÔ hluboce vŘýili: o relativitŘ pravdy, relativitŘ a nespolehlivosti poznání, konci vŘdy, konci osvícenského rozumu, pěçe a omezenosti vŘdeckého rozumu a podobnŘ. lánek vyçel v dubnu roku 1996 coby váÔnŘ mínŘná uťená staĽ, ve zvláçtním dvojťísle ťasopisu vŘnovaném odmítnutí větek, Ôe takzvané "kulturní studie vŘdy" jsou soubory uťenŘ se tváýících nesmyslĎ psaněch polovzdŘlaněmi lidmi. V tom okamÔiku Sokal v jiném ťasopisu uveýejnil skuteťnou povahu vŘci. Viz:Times Literary Supplement, Commentary, Dec. 13, 1996, s.14 -
15. http://www.physics.nyu.edu/faculty/sokal/ http://www.nyu.edu/gsas/dept/philo/faculty/boghossian/ UÔitá literatura Nature 382, 1996, s. 751. Merton, R.K.: The Sociology of Science. Chicago University Press, 1973. Gibbons, M. a kol.: The New Production of Knowledge: The Dynamics of Science and Research in Contemporary Societies. Sage, London 1994. Flight form Science and Reason. P.Gross, N. Lewitt. M. Lewis (vyd.) The New York Academy of Sciences, 1995.
O lidech a memech 45 Zkusím vám vyprávŘt o teorii, která se zaťala rodit v posledních dvaceti letech. PravdŘpodobnŘ jeçtŘ není vŘdou, alespoĺ v tom uÔçím, pýísném, pýírodovŘdeckém smyslu. Ani není jisté, zda nŘkdy vŘdou bude. Vznikla na hranicích mezi genetikou, teorií informace, sociální psychologií a filosofií. Zaťnu nŘkolika pýíklady. Mládenci nosící basebalovou ťepici çtítkem dozadu, byli asi tak pýed dvaceti lety témŘý neznáměm jevem. Nyní ji tímto zpĎsobem nosí málem vçichni pýísluçníci obou pohlaví a vçech vŘkověch skupin na celém svŘtŘ. Zeptáte-li se jich, nevŘdí pýesnŘ proť. Podobněm zpĎsobem se çíýí jednoduché melodie. ćíýení zpĎsobu, jak nosit basebalovou ťepici nebo jednoduchého nápŘvu, jsou pýíklady çíýení jednoduchého memu. NáboÔenské, politické, filosofické systémy, technologie i vŘdecké teorie jsou pýíklady sloÔitěch memĎ. Mem je pojem, kterě vymyslel a r. 1976 prvnŘ uÔil Richard Dawkins, anglickě zoolog. V angliťtinŘ se slovo mem píçe meme a
vyslovuje "mím". Mem je v sociálním a kulturním prostýedí nŘco podobného tomu, co je v biologickém prostýedí genP1. Mem je "jednotka kulturní informace" - zpĎsob, druh, "vzorec" poznávání a chování pýenáçeně mezi lidmi vzájemnou komunikací. Jedinec, kterě mem pýenáçí, zĎstává alespoĺ nŘjakou dobu, nŘkdy celě Ôivot, jeho nositelem. Teorii, která se zaběvá memy, se ýíká memetika (memetics). Pýenos memu do mozku jiného jedince tedy znamená jak okopírování, tak zdvojení neboli replikaci memu. Gen je genetickěm replikátorem v "biologickém" prostýedí. Mem byl pojmenován "negenetickěm replikátorem, jemuÔ se daýí v prostýedí sloÔitěch mozkĎ" -- jiněmi slovy v sociálním a kulturním prostýedí lidské spoleťnosti. 46 Zastánci memetiky tvrdí, Ôe nŘkteré základní mechanismy věvoje se těkají genĎ a memĎ podobnŘ. Jak geny, tak memy podléhají náhodněm promŘnám a věbŘru, jemuÔ se v pýípadŘ genĎ ýíká pýírodní. Geny podobnŘ jako memy jsou "vybírány" na základŘ své zdatnosti. Zdatnost, které angliťtina ýíká fitness (dá se pýekládat i slovy vhodnost, zpĎsobilost, pýimŘýenost), je vlastnost nŘjakého systému, která se dá vyjádýit jako pravdŘpodobnost, s níÔ bude "vybrán" do dalçí generace. Pojem zdatnost se uÔívá ve dvou blízkěch věznamech, které se vzájemnŘ doplĺují. Jednak znamená "sílu", "dobrou kondici" asi tak, jako se ýekne o ťlovŘku, Ôe je zdatně. Druhě věznam tohoto pojmu znamená "dobrou pýizpĎsobivost", "vhodnost", odolnost vĎťi promŘnám prostýedí, v nŘmÔ Ôije. Systém bude do dalçí generace s vyççí pravdŘpodobností "vybrán" tehdy, je-li jeho zdatnost dostateťnŘ vysoká v obou věznamech. Základní zpĎsob, jímÔ se geny pýenáçejí je z rodiťĎ do potomkĎ ( v pýípadŘ pohlavního rozmnoÔování, pýi rozmnoÔování nepohlavním je rodiť jen jeden.) U věvojovŘ vyççích organismĎ to znamená i nŘkolik let. Memy se naproti tomu mohou pýenáçet mezi jakěmikoli dvŘma a více lidmi, i kdyÔ pýenosu mohou vadit rozdíly napýíklad ve zpĎsobu poznávání nebo rozdíly jazykové. Rychlost pýenosu memĎ v kulturních dŘjinách stoupala -- rozhodujícími kroky byly
vynález písma, knihtisku, filmu, televize a elektronickěch svŘtověch informaťních sítí jako je internet. Jedině mem mĎÔe v dneçní dobŘ ovlivnit v prĎbŘhu hodin nŘkolik miliard lidí. RovnŘÔ promŘny memĎ, neboli jejich variabilita, jsou daleko rychlejçí neÔ promŘny genĎ. PromŘny stavby a ťinnosti lidskěch mozkĎ jsou daleko rychlejçí neÔ jsou promŘny stavby a ťinnosti DNK, 47 nositelky dŘdiťnosti. Náç druh, Homo sapiens sapiens, se od svého vzniku -- tedy za dobu v rozsahu mezi padesáti tisíci lety a pĎl milionem let -geneticky pravdŘpodobnŘ nezmŘnil. Staťí sledovat jen nejzákladnŘjçí kulturní promŘny od vzniku písma, abychom uÔasle sledovali rychlost memetického věvoje. R. Hale-Evans uspoýádal vlastnosti memĎ ovlivĺující jejich věvoj a çíýení do dvou základních kategorií. První z nich jsou niterné vlastnosti memĎ. Druhou jsou vlastnosti prostýedí, v nŘmÔ se memy çíýí. ObŘ kategorie se dále dŘlí na ýadu skupin. První skupinou niterněch vlastností memĎ, které podporují jejich çíýení, je nŘjakě druh psychologické odmŘny nebo její pýíslib. KromŘ toho pocit nadýazenosti, tvorba non-lidí neboli obŘtních beránkĎ, pocit, Ôe mem je vçevysvŘtlující teorie, uÔiteťnost i bezprostýední hmotná odmŘna. Mnohé memy se rychle çíýí proto, Ôe jsou zajímavé, napýíklad tím, Ôe lidem pýipadají krásné. Tímto zpĎsobem se çíýí melodie stejnŘ jako umŘlecké publikace. Podobnou odmŘnou je humor, pýípadnŘ spojeně s nŘjakěm druhem dalçí informace. eskěm pýíkladem byla epidemie obrázkĎ Josefa ćvejka s nápisem "To chce klid". Dalçí vlastností podporujících çíýení memĎ jsou v této skupinŘ pocit novosti, neobvyklosti nebo odliçnosti. To je jeden z dĎvodĎ proť se v EvropŘ a Spojeněch Státech çíýí, mizí a znovuobjevují nejrĎznŘjçí kulty a vyznání koýenící v náboÔenství a filosofii Indie a Japonska. A proť se tak epidemicky rozçíýilo uÔívání nejprve tabáku, pak marihuany a dalçích drog. Zajímavé je, jak mohutnŘ dokáÔe k çíýení sloÔitěch memĎ pýispŘt pýíslib odmŘny, kterou nelze ovŘýit. 48 Napýíklad vŘťně Ôivot v ráji.
Jedním z nejmohutnŘjçích pocitĎ odmŘny, které dokáÔou memy çíýit, je pocit nadýazenosti. "My" budeme spaseni, "oni", nevŘýící , to jsou lidé, kteýí vŘýí nŘťemu jinému neÔ my, budou zavrÔeni. "My" jsme Herrenvolk, panská rasa, dŘdici svŘta, vyvolení. "Oni" jsou podlidé nebo ne-lidé. V tŘchto pýípadech pojem "my" odpovídá çiýitelĎm pýísluçného memu, napýíklad nacismu nebo fundamentalistickěch náboÔenství, kteýí jsou z toho dĎvodu dobýí. "Oni" çiýiteli pýísluçného memu nejsou, takÔe jsou ze stejného dĎvodu çpatní. S pocitem nadýazenosti úzce souvisí dalçí vlastnost nŘkterěch memĎ -- vytváýení lidskěch skupin urťeněch ke zniťení. V oťích stýedovŘké a ranŘ novovŘké inkvizice to byli kacíýi, ťarodŘjnice, a pohané. Ve Francii za Velké revoluce aristokraté. Ve façistické EvropŘ týicátěch a ťtyýicátěch let naçeho století Ôidé. Ve StalinovŘ systému pýísluçníci burÔoasie a takzvaní agenti imperialismu a kosmopolité. V reÔimu Ruděch KhmerĎ v KambodÔi to byla pýibliÔnŘ ťtvrtina vlastního národa, podezýelá z "infekce" Západem. Stálo ji to Ôivot. V souťasné bosenské válce to byli pýísluçníci jiného etnika. Věznamnou vlastností rovnŘÔ spadající do první skupiny vlastností podporujících çíýení sloÔitěch memĎ je tvrzení, pýesvŘdťení nebo víra, Ôe mem je teorie, která vysvŘtlí úplnŘ vçechno, s ťím se hostitel memu v kaÔdodennosti setká. NejúspŘçnŘjçí sloÔité memy, jakěmi jsou v poýadí vzniku rĎzná náboÔenství, marxismus a psychoanalěza, se rozçíýily kromŘ jiného právŘ z tohoto dĎvodu. Lidé pýesvŘdťení o platnosti vçevysvŘtlující teorie jsou hostiteli tohoto sloÔitého memu. Mohou mít v ýadŘ sloÔitěch a nejistěch Ôivotních situací podstatnŘ niÔçí hladinu úzkosti, 49 neÔ lidí, kteýí hostiteli takového memu nejsou. Hostitelé jsou hluboce a podvŘdomŘ pýesvŘdťeni, Ôe sloÔité situaci, která budí úzkost, rozumŘjí. Chápou ji, oťekávali ji a dokáÔí ji vysvŘtlit a zdĎvodnit jak sobŘ, tak druhěm lidem. Nájezd HunĎ nebo epidemie moru jsou biť boÔí za hýíchy. Replikují tím mem. Rozdíl mezi skuteťností a věkladem, kterě tyto memy poskytují, se vysvŘtluje buÔ chybou ve vnímání nebo v uvaÔování. Jde o jeden ze základĎ skupinové hlouposti. V tomto ohledu je podle Hale-Evanse vŘdecká metoda první sloÔitě
mem v kulturních dŘjinách, kterě rozdíl mezi věkladem a skuteťností v obecném slova smyslu vítá, protoÔe mu to umoÔĺuje vytvoýit lepçí, adaptivnŘjçí mem, lepçí teorii. ProtoÔe jsou i vŘdci jen lidmi, stává se, Ôe pýivítání rozdílu mezi skuteťností a věkladem neběvá v ústavu nebo çkole, kde věklad vznikl, zcela srdeťné. Dalçím dĎvodem rychlého çíýení memu jsou uÔiteťnost a bezprostýední hmotná odmŘna získaná s malou námahou a jeçtŘ mençím rizikem. Proto se rychle çíýí nejrĎznŘjçí technologie stejnŘ jako hospodáýská kriminalita. ObecnŘ ýeťeno -- odmŘny, které jsou první skupinou vlastností podporujících çíýení memu, se dají v pýípadŘ sloÔitěch memĎ nazvat návnadami. Budoucího hostitele pýimŘjí, aby spokl háťek. K replikaci sloÔitého memu návnady hostitele obvykle nenutí, spíçe mu ji zdĎvodĺují. Háťek je podle slovníku memetiky uveýejnŘného r. 1990 G. Grantem ta ťást sloÔitého memu, která hostitele k replikaci memu nutí. NejúťinnŘjçí jsou skryté háťky sloÔitěch memĎ. Neýíkají hostiteli pýímo, otevýenŘ a jasnŘ o co se jedná, úsilí spjaté s replikací memu plyne z logickěch dĎsledkĎ jeho obsahu. Druhou skupinou vlastností ovlivĺujících çíýení memĎ je nŘjakě 50 druh trestu. NejťastŘjçími druhy trestu hrozících hostiteli za to, Ôe mem zruçí nebo nereplikuje, jsou strach a pocit viny. Memy, çíýící se na základŘ obtíÔnŘ ovŘýitelného pýíslibu odmŘny jakěm je vŘťně Ôivot v blaÔenosti na nebesích, podporují své udrÔování a çíýení strachem z vŘťného prokletí a pekla, které má bět dĎsledkem jakékoli odpadlictví. Memy, jejichÔ strategií je pocit "my jsme dobýí, oni jsou zlí a çpatní" v podobné situaci trestají pocitem "já jsem çpatně". O věçi lidské inteligence svŘdťí, Ôe míra trestu mĎÔe podstatnŘ pýevyçovat míru odmŘny, pýesto vhodná návnada pýísluçně mem udrÔí i rozçíýí bez ohledu na skuteťnost, Ôe v prostýedí je dost informace o nevěhodném pomŘru odmŘny a trestu. Sem spadají napýíklad náhodné sexuální kontakty. V této souvislosti se mohou kromŘ memu replikovat týeba geny viru zpĎsobujícího AIDS. Také kouýení cigaret, kdy replikaci memu ťasto následuje replikace genĎ odpovídajících za zhoubné nádory. KromŘ nich i hra o peníze
na automatech a okouçení drog. Nedá se nic dŘlat. Vesmír je plně informace. I té, která se nám nelíbí. Týetí skupinou vlastností ovlivĺujících çíýení memĎ, jsou jejich "mechanické" vlastnosti související s délkou jejich Ôivotnosti a pýesností, s níÔ se dokáÔí kopírovat i schopnost zaýadit do své věbavy jiné memy nebo naopak nesnáçenlivost vĎťi jiněm memĎm. Memy, které se snadno replikují, se çíýí rychleji neÔ memy, které se replikují obtíÔnŘ. SnadnŘji a rychleji se çíýí jednoduché memy neÔ memy sloÔité. ćíýení primitivních melodií v porovnání se çíýením melodií sloÔitěch je pýíkladem, stejnŘ jako çíýení jednoduchěch teorií v porovnání se çíýením teorií sloÔitěch a nároťněch na pochopení.NŘkteré sloÔité memy do své skladby "zaýadí" ťásti i celky jiněch memĎ. 51 Dokázala to napýíklad vçechna svŘtová náboÔenství. V judaismu je moÔné najít měty, pýísloví a ťásti náboÔenskěch pýesvŘdťení starého Egypta, Sumeru a Babylonie. TotéÔ platí o kýesĽanství, které kromŘ mnoha jiněch vŘcí pýevzalo klíťové "pohanské" svátky, slaví je v podobŘ vánoc a velikonoc. V souťasném hinduismu je moÔné zjistit prvky vçech náboÔenskěch hnutí, která touto oblastí proçla za celě její historickě věvoj. "Uťení" modernŘjçích náboÔenství, poťínaje vçemi vŘtvemi protestantví aÔ po soudobé sekty, jsou dalçím dokladem. TotéÔ v ponŘkud odliçné podobŘ platí o nŘkterěch vŘdeckěch teoriích. Newtonovská fyzika je zvláçtním pýípadem relativistické fyziky Einsteinovy platícím pro nízké rychlosti. Opaťnou, ale stejnŘ věznamnou vlastností udrÔující memy v sociálním a kulturním prostoru, je nesnáçenlivost neboli intolerance vĎťi jiněm memĎm. K. Henson v této souvislosti vymyslel pojem mono-mem. Má jím na mysli fundamentalistické kýesĽanství a islám. JistŘ by se dala pýipojit stejná podoba hinduismu. Monomemy jsou nepýátelské vĎťi vçem jiněm memĎm. V plnŘ vyvinuté podobŘ zcela svého hostitele kontrolují, nŘkdy aÔ do té míry, Ôe hostitel memu pýekoná takzvaně pud sebezáchovy, vrozeně program lidského mozku diktující pýeÔití. ObŘtuje Ôivot, své geny, ve jménu udrÔení nebo replikace memu. tvrtá skupina niterněch vlastností memĎ ovlivĺujících jejich çíýení je dána pýíkazem nekritické víry v platnost memu, pýíkazem
zkoumat dalçí ťásti memu a pýíkazem çíýení memu. "Víra znamená", ýíká Richard Dawkins, "slepou, bezdĎvodnou dĎvŘru, dokonce i tehdy, existují-li viditelné dĎvody, které svŘdťí proti ní. PýíbŘh nevŘýícího Tomáçe se nám nevypráví proto, abychom jej obdivovali, ale proto, abychom obdivovali ostatní apoçtoly. Tomáç Ôádal dĎkaz. Pro nŘkteré druhy memĎ není nic 52 smrtelnŘjçího, neÔ potýeba dĎkazu. Druzí apoçtolové, jejichÔ víra byla natolik silná, Ôe dĎkaz nepotýebovali, jsou pýedkládáni jako cenně pýíklad k napodobování. Mem slepé víry zajiçĽuje své vŘťné trvání jednoduchěm pýíkazem, jenÔ podvŘdomŘ odrazuje od rozumového zkoumání". Mem víry ýíkající: "VŘý a na nic se neptej!", běvá doplĺkem memu nebeské odmŘny a pekelného trestu. Do této skupiny dále spadá pýíkaz zkoumat a uťit se dalçí ťásti sloÔitého memu ( Bible, Korán, Bhagavadgíta, Sebrané spisy K.Marxe, F.Engelse, S. Freuda, C.G. Junga, pro nároťné G.W.F. Hegela, pro krajnŘ nároťné M. Heideggera.) A také pýíkaz pýísluçně sloÔitě mem çíýit. Zájemce o zkoumání této problematiky si dovoluji odkázat na dŘjiny zejména fundamentalistickěch vŘtví judaismu, kýesĽanství, islámu, hinduismu i dŘjiny socialismu, psychoanalězy a façismu. D. Going postýehl, Ôe pýíkaz çíýit mem, nemusí bět vÔdy jasnŘ a otevýenŘ ýeťen. Vymyslel obecně pýíklad sloÔitého memu, jehoÔ skrytě háťek vyrĎstá ze dvou otevýenŘ ýeťeněch memĎ: Existuje systém X. Věrok X1 : Kdo nevŘýí v systém X, bude hoýet v plamenech pekelněch (bude vylouťen z lidu, z árijské rasy, ze strany...) Věrok X2 : Tvou povinností je spasit jiné lidi pýed utrpením. Z toho plyne: "Je tvou povinností çíýit Systém X." Pocit povinnosti napomáhá zejména çíýení vojenskěch memĎ. R. Hale-Evans poznamenal, Ôe tento mem je mimoýádnŘ nebezpeťně a útoťně, zvláçtŘ ve spojení s memem víry, jenÔ ýíká: "Na nás není, abychom se ptali proť." Mikrobiologové by o bakteriálním nebo virovém kmeni s tŘmito vlastnostmi ýekli, Ôe jsou vysoce virulentní.
Jaké jsou vlastnosti prostýedí ovlivĺující çíýení memĎ? 53 Prostýedí, do kterého memy vstupují, je Ôivé a v nŘjakém stupni inteligentní. Ve vztahu k memĎm je Ôivěm systémem. Ůivé systémy, od bunŘk po spoleťnosti, zpracovávají informace soustavou, která se dá popsat jako ýetŘz s ýadou ťlánkĎ. Prvním ťlánkem je pýevod informaťního vstupu zvenťí do nitra systému. Ve spoleťnostech mu odpovídají nejrĎznŘjçí komunikaťní soustavy, které zaýizují spojení s jiněmi spoleťnostmi. Platí, Ôe jedince stejnŘ jako spoleťnosti více ovlivĺují vstupy, které nemusejí soutŘÔit s jiněmi vstupy. Totalitní systémy, státy, stejnŘ jako sekty nebo nŘkteré rodiny proto isolují své ťleny od zevního svŘta. Míra isolace je mírou totality systému. Soustavy zaýizující pýevod informace do nitra systému snadnŘji propouçtŘjí memy, které mu odpovídají, neÔ memy, které mu odpovídají málo nebo neodpovídají. Pro çíýení nŘkterěch memĎ v sociálním prostýedí je velmi věznamně dlouhodobě stres pýi spoleťenskěch zvratech nebo apokalyptickěch oťekáváních. Doprovází ho zvěçená míra sugestibility velkěch lidskěch skupin. Myslím, Ôe tohle je klíťově dĎvod pro souťasnou epidemii komplexních memĎ iracionality jakěmi jsou postmodernismus, New Age, "alternativní" medicina, nová evangelizace Evropy a náboÔenské sekty. V tomto ohledu bylo klasické çíýení apokalyptickěch memĎ v letech 999 -1000 n.l. Lidé, jejichÔ chování tyto memy kontrolovaly, se zbavovali majetku, v rubáçích ulehali do rakví a oťekávali zaťátek soudného dne. V souťasnosti replikují apokalyptické memy sdŘlovací prostýedky, protoÔe se blíÔí r. 2000, dalçí milenium. Pýitahují tím pozornost, coÔ zvyçuje zisk za reklamu (návnada - háťek). Lze jen doufat, Ôe jim nutkavŘ nevyhoví nŘkterá z iracionálních skupin typu ŕm ćinrikjó (nervově plyn v tokijském metru). 54 Naplnila by tím Oidipovo pravidlo, které ýíká, Ôe se události odehrály jen proto, Ôe byly pýedpovŘzeny. ćíýení memĎ uvnitý spoleťností záleÔí na jejich informaťních systémech. Je samozýejmé, Ôe se memy çíýí rychleji systémy, jejichÔ informaťní kapacita je vysoká, mají vysokě pomŘr signálu vĎťi çumu a snadno se uÔívají. Vysoce věznamná je míra
srozumitelnosti memu. TakÔe se memy snadnŘji a rychleji çíýí ve spoleťnosti, která má v kaÔdé domácnosti televizor, neÔ ve spoleťnosti, kde je jeden televizor nebo radiově pýijímať na sto lidí. SnadnŘji se çíýí jednoduché informace bulvárního druhu, neÔ sloÔité, diferencované informace analysující politickou a ekonomickou situaci. Bylo by chybou vynechat vlastnosti pamŘti systému -- její kapacitu, dlouhodobost, míru nároťnosti s jakou se informace do pamŘti ukládají a s jakou se z ní vyvolávají. Velmi dĎleÔité jsou rozhodovací struktury systému, které urťí, jaké memy vstoupí a jak se s nimi bude zacházet. V lidskěch jedincích jsou to nŘkteré funkťní systémy mozku. V mençích spoleťnostech hlavy rodin, rady starçích, ýeditelství, vládní struktury, papeÔská kurie a podobnŘ. Rozhodovací struktury urťí, zda se bude vstoupivçí mem vítat, ignorovat, zda bude potlaťen. Potlaťování memĎ se dŘlá rozçiýováním konkureťního memu, sníÔením pomŘru signálu k çumu v informaťní síti (zamlÔováním dat, namnoÔením irelevantních informací a dalçími prostýedky psychologické války), trestáním lidí, kteýí jsou pýenaçeťi memu nebo kombinací tŘchto postupĎ. V ťem jsou nevyýeçené problémy memetiky? Je analogií a metaforou, i kdyÔ s velkou vysvŘtlovací schopností. Opomíjí "svobodnou vĎli" jedince, to znamená moÔnost a schopnost rozhodovat se v jistěch mezích rĎzněmi, týeba 55 opaťněmi zpĎsoby. Mem je "jednotka" informace. Víme jen do jisté míry, jak lidskě mozek informace zpracovává. JestliÔe je "memetická infekce" moÔná témŘý bez obtíÔí v dŘtství, mĎÔe bět daleko obtíÔnŘjçí v dospŘlosti. Zdali je nebo bude teorie memu vŘdou, ukáÔe testování jejích pýedpovŘdí. Mohutná vysvŘtlovací schopnost na to nestaťí. ZpŘtnŘ je totiÔ moÔné "vysvŘtlit" témŘý vçe, málem jakkoli. Poznámky Poznámka 1 Genetika je vŘda. Otázka je, do jaké míry je vŘdeckou teorií i memetika. Zdá se, Ôe spíçe neÔ o teorii v pýírodovŘdeckém slova
smyslu se jedná o analogii a metaforu. Proto se jí s takovou radostí ujali filosofové. Věhodou je, Ôe memetika, která je, domnívám se, dobrá analogie a metafora, umoÔĺuje pochopit jinak velmi sloÔité a obtíÔnŘ pochopitelné jevy. PodrobnŘjçí rozbor této otázky najde ťtenáý na níÔe uvedené adrese Pavuťiny (Web) pod heslem Memetics and MONTAG. UÔitá literatura http://www.lycaeum.org/~sputnik/memetics/index.html Dawkins, R.: The Selfish Gene. 2nd. edition. New York, Oxford University Press, Hofstadter, D.R.: The Metamagical Themes: Questing for the Essence of Mind and Pattern. Basic Books, 1985. Moritz,E.: Memetic Science:I. - General Introduction. Journal of Ideas 1, 1990, s. 1 - 23. Heylighen, F., Joslyn,C., Turchin, V.: The Quantum of Evolution. Toward a Theory of Metasystem Transition. Gordon and Breach Science Publishers. New York. (Special issue of "World Futures: The Journal of General Evolution. 45, 1995, s. 155 - 171. Lumsden, Ch., Wilson, E.: Genes, Mind, and Culture: the Coevolutionary Process. Harvard University Press, Cambridge 1981. Csanyi, V.: Evolutionary Systems and Society: A General Theory. Duke University Press, Durham, NC, 1991. Hull, D.L.: The Naked Meme. In Plotkin, H.C.(ed.) Learning, Development and Culture. Essays in Evolutionary Epistemology. J. Wiley and Sons, 1982. Naçi ťelní, dvourozmŘrní Jakě ten ťlovŘk je? Je ustaraně, hnŘvivě, zastraçeně, 56 sebevŘdomě, impulzivní a zranitelně? Nebo je výelě, spoleťenskě, aktivní, hledá vzruçení, prosazuje se a pýitom je spoleťenskě? Má ohromnou dávku fantasie, je citlivě, má rád krásné vŘci, lidi a myçlenky? Je dĎvŘýivě, pýímě, podrobivě, umírnŘně, nŘÔně, altruistickě? Je kompetentní, posluçně, cílevŘdomě, disciplinovaně, uváÔlivě a cílevŘdomě? Je napjatě, rychlě, úzkostně, druÔně, optimistickě, çĽastně, pýátelskě,
produktivní, rozhodně, závislě, spokojeně, reservovaně, konzervativní, soutŘÔivě, sobeckě, spontánní...? Lidskou osobnost popisují stovky, moÔná tisíce slov. Jsou ohromnou a nepýehlednou hromadou informací. Pýesto z ní psychologové dokázali postupem, jemuÔ se ýíká faktorová analěza, vybrat pŘt vzájemnŘ nezávislěch rozmŘrĎ. Dají se nazvat citovou stálostí, extraverzí, otevýeností, pýátelskostí a svŘdomitostí. KaÔdě z nich je stupnice se dvŘma krajnostmi a stýedem. NejznámŘjçí je stupnice extroverze - introverze. Extroverti se ťastŘji dostávají do vedení, jsou aktivnŘjçí, pýátelçtŘjçí, otevýenŘjçí, jsou druÔní, optimistiťtí, rádi mluví. IntrovertĎm je lépe o samotŘ, běvají uzavýení, rezervovaní, radŘji píçí neÔ mluví. Mezi obŘma krajnostmi jsou lidé mající z kaÔdé z nich kousek -- ýíká se jim ambiverti. A dalçí rozmŘry? Jeden z nich byl pojmenován negativní emocionalita. Odpovídá míýe, s níÔ proÔíváme záporné pocity. Jednou krajností tohoto rozmŘru jsou lidé Reaktivní, kteýí proÔívají víc záporněch pocitĎ neÔ vŘtçina lidí a vypovídají, Ôe je Ôivot uspokojuje ménŘ neÔ vŘtçinu lidí. Pro nŘkteré lidi je proÔívání tohoto rozmŘru dĎvodem, proť se stanou napýíklad sociology. Na opaťném konci rozmŘru jsou lidé Odolní. Své bytí proÔívají 57 v rozumovŘjçí rovinŘ neÔ je proÔívá vŘtçina lidí, svému okolí ťasto pýipadají neprĎstýelní. Z lidí s tímto rysem osobnosti se stávají napýíklad finanťní manaÔeýi a inÔeněýi. Uprostýed çkály se pohybují lidé, jimÔ se ýíká Vnímavě jedinec. Vnímaví jedinci lépe dokáÔí vyvaÔovat své chování ve vztahu k obŘma krajnostem, na základŘ toho, co je ve vztahu k nŘjaké situaci pýimŘýenŘjçí. RozmŘr pojmenovaně Otevýenost (openness) se vztahuje k míýe, s níÔ jsme zvŘdaví na svĎj niterně i zevní svŘt. Jednou krajností je Badatel (Explorer). Jeho zájmy jsou spíçe çirçí. Mívá rád nové vŘci a zmŘny. Vypráví-li o svěch niterněch proÔitcích běvá sdílnŘjçí. S Badateli se potkáváme mezi podnikateli, architekty, umŘlci, sociology i fyziky. Na opaťném konci çkály je UdrÔovatel (Preserver). Má spíçe uÔçí zájmy. Je mu lépe ve známém prostýedí. UdrÔovatelé se povaÔují za lidi spíçe konzervativní. S lidmi, jejichÔ osobnost má tento rys, se potkáváme mezi ekonomiy,
projektanty, a vŘdci pracujícími v uÔitém vězkumu. Uprostýed stupnice jsou UmírnŘní (Moderate). Inteligence nemá k rozmŘru pojmenovanému Otevýenost pýímě vztah. Lépe neÔ míra inteligence je rozliçuje tvoýivost. Otevýenost vĎťi nověm zkuçenostem je její dĎleÔitou souťástí. RozmŘr osobnosti oznaťeně Pýátelskost je mŘýítkem altruismu a jeho opaku, egocentrismu. Na jednom okraji rozmŘru je PýizpĎsobeně (Adapter), coÔ je ťlovŘk, jenÔ osobní potýeby obvykle podýídí zájmĎm své skupiny. Lidé s rysem PýizpĎsobeného jedince běvají uťitelé, sociální pracovníci a psychologové. Na opaťném konci rozmŘru Pýátelskost jsou Vyzyvatelé (Challenger). Jsou podstatnŘ víc zamŘýeni na své osobní pýedstavy neÔ na potýeby své skupiny. Vyzyvatelé se ťasto zaběvají získáváním a věkonem moci. Potkáme se s nimi mezi manaÔery stejnŘ 58 jako mezi odborníky na reklamu. Uprostýed této skupiny je Vyjednavať (negotiator). Umí úmŘrnŘ okolnostem pýejít z vedoucí do podýízené role. RozmŘr pojmenovaně SvŘdomitost odpovídá jak míýe sebekontroly, tak vĎli nŘco dosáhnout. Na jednom konci rozmŘru potkáváme ZamŘýeného jedince (Focused). Míra jeho sebekotrnoly je vysoká. SoustavnŘ sleduje osobní a profesionální cíle. Se ZamŘýeněmi jedinci se potkáme mezilidmi,, kteýí dosáhli nŘjakě stupeĺ akademické nebo jiné kariéry a vysokěmi úýedníky. Opakem je PruÔně jedinec, jenÔ je ménŘ soustýedŘně na cíl, ma radŘji pýíjemné stránky Ôivot, vĎťi dosahování cílĎ běvá lhostejnŘjçí. PruÔné jedince snadno od nŘjakého úkolu odvede nŘjakě náhodně nápad. PruÔní lidé běvají tvoýiví. Ale jen do té míry, do které dokáÔí bět soustýedŘní. PýuÔní lidé běvají vŘdci, ale i detektivové a poradci. Uprostýed této stupnice jsou lidé VyváÔení (balanced). jimÔ Pýechod z plného soustýedŘní do volnŘjçího Ôivota jim nedŘlá velké obtíÔe. G.V. Capraru, C. Barbarelliho a P.G. Zimbarda, dva italské a jednoho amerického psychologa napadlo zjistit, kolik rozmŘrĎ lidské osobnosti rozliçujeme u sebe a u lidí slavněch a mocněch, které známe ze sdŘlovacích prostýedkĎ. V Itálii i ve Spojeněch státech se zeptali velkého poťtu dospŘlěch s rozmanitěmi politickěmi názory, v rĎzném vŘku, s rozliçněmi místem na
spoleťenském Ôebýíťku, co soudí o osobnosti věznamného politika, slavné sportovní hvŘzdy a o osobnosti své vlastní. Pýitom se ptali na vçech pŘt rozmŘrĎ lidské osobnosti. Vylíhnul se věznamně objev. Psychologové zjistili, Ôe sebe samotné a jiné lidi, vťetnŘ tŘch slavněch z televize, vnímáme a posuzujeme ve vçech pŘti osobnostních, vzájemnŘ nezávislěch rozmŘrech. S jedinou vějimkou. 59 Tou jsou věznamní politici. PŘt odliçněch, vzájemnŘ nezávislěch rozmŘrĎ lidské osobnosti, se v naçem vnímání věznamněch politikĎ smrskne na pouhé dva rozmŘry, které jsou vzájemnŘ znaťnŘ závislé. Politiky tedy vnímáme zjednoduçenŘ. První rozmŘr, v nŘmÔ věznamného politika vidíme, je nerozliçeně celek vzniklě z toho, jak politik své dokáÔe okolí pýesvŘdťit o tom, Ôe je poctivě, pravdomluvně, odpovŘdně, spolehlivě, precisní, vytrvalě, umírnŘně, velkorysě a citovŘ vyrovnaně. Druhě rozmŘr je stejnŘ vnitýnŘ nerozliçeně balíťek vzniklě z toho, jak dokáÔe politik své okolí pýesvŘdťit, Ôe je aktivní, pýimŘýenŘ sebejistě, energickě, tvoýivě, chytrě, moderní, věkonně, vynalézavě a srdeťně. VŘdci svou práci uzavírají slovy sdŘlujícími, Ôe "voliťi uÔívají kognitivnŘ efektivní strategii, která umoÔĺuje kódovat masy sloÔitěch dat, ťímÔ se voliťi brání informaťnímu pýetíÔení. To jim umoÔĺuje rozhodnout, komu dají hlas." Tato vŘdeťtina sdŘluje prostou vŘc. Voliť má zjistit, Ôe politik je poctivě a dĎvŘryhodně genius. Vçe dalçí nebo odliçné by pro voliťe bylo informaťní pýetíÔení. O tom, aby tomuto informaťnímu pýetíÔení, voliť nepodlehl, se uÔ postará çtáb odborníkĎ vedoucích volební kampaĺ. A také kontrola sdŘlovacích prostýedkĎ. Podaýí-li se politikovi takzvanou veýejnost pýesvŘdťit o tom, Ôe je bystrě a k tomu zcela dĎvŘryhodně, vydá se na cestu do politickěch nebes jiÔ za svého Ôivota. Musí se dít opravdu straçné vŘci, aby takzvaná veýejnost zaťala aspoĺ tuçit, Ôe politikĎv ráj není jejím rájem. KromŘ toho na ráj mohou mít zcela odliçně názor jiní politikové a to od samého zaťátku cesty. ProtoÔe vzájemnŘ soupeýí
jako o cestu do ráje, tak o takzvanou veýejnost, po jejíchÔ zádech se do ráje od nepamŘti vystupuje, snaÔí se své soupeýe 60 poslat do politického pekla. Zajímavé je, Ôe stejnŘ jako pýi věstupu na politická nebesa, tak pýi sestupu do politickěch pekel, která jsou v lepçím pýípadŘ prostěm zapomnŘním, nezáleÔí ani tak na tom, co v politikovi skuteťnŘ je nebo není, jako na tom, co si o nŘm takzvaná veýejnost myslí, Ôe si myslí. PýesnŘji ýeťeno, co pociĽuje a poté vyjadýuje slovy, která ji nŘkdo nauťil jako správná slova. CoÔ se zaýizuje jediněm, vysoce úťinněm zpĎsobem. Soupeý se polepí çpínou. Pýál bych si, aby to nebylo moÔné, stejnŘ jako bych si pýál, aby vŘtçina lidí byla soudněch, pýeměçlela a pamatovala si noviny staré aspoĺ týi dny. Leť právŘ tohle se nedŘje. KromŘ kaÔdodenní politické praxe vçech zemí ve vçech dobách a nedávné americké i britské volební kampanŘ to dokázal pokus. Více neÔ týem stĎm americkěch dobrovolníkĎ, kteýí nevŘdŘli, Ôe jde o pokus, byl promítnut týicetisekundově televizní pýedvolební çot. Politik A, kterě v prĎbŘhu çotu mluvil, oznámil, Ôe jeho protivník, politik Z, lÔe a podvádí ve týech dĎleÔitěch vŘcech. Základní otázka, na kterou mŘl pokus odpovŘdŘt, znŘla, do jaké míry je proti pomluvŘ úťinná obrana. Dobrovolníci byli rozdŘleni do vŘtçího poťtu skupin. Vçechny skupiny byly s jedinou vějimkou pýed zápornou propagandou nŘjakěm zpĎsobem chránŘny. Napýíklad jiÔ pýed shlédnutím çotu - tomu propagandisté ýíkají oťkování -- anebo po nŘm. ChránŘní se dŘlalo rĎzněmi zpĎsoby, napýíklad videoprogramy, broÔurkami i letáky, které dobrovolníky pýesvŘdťovaly, Ôe obvinŘně politik Z je ve skuteťnosti sluçně ťlovŘk, kterého politik A pomlouvá. Věsledky byly pro politika Z truchlivé. 65% dobrovolníkĎ kontaktovaněch ve 14. a 48. dni po shlédnutí çotu by volilo 61 pomlouvaťe, politika A. Ani oťkování dobrovolníkĎ pýed shlédnutím pomlouvaťného çotu nechránilo. V tomto pýípadŘ by pomlouvaťe, tedy politika A, volilo 50% dobrovolníkĎ. Z toho plyne, Ôe jakkoli çpinavě útok je úťinnŘjçí neÔ jakkoli ťistá obrana. Nadto se zjistilo nŘco jeçtŘ horçího. Vliv záporné propagandy s ťasem narĎstá. üíká se tomu efekt spáťe. Odborníci na
psychologickou válku vŘdí jiÔ pĎl století, Ôe se novŘ získané postoje s ubíhajícím ťasem spíçe upevĺují neÔ oslabují. Proselyta, ťili novŘ získaně, nŘkdy fanaticky pýesvŘdťeně jedinec, obvykle radŘji zapomíná, co ho vlastnŘ získalo. Tím běvá nŘjakě druh másla na hlavŘ. Efekt spáťe, vyvolaně zápornou propagandou, je úťinně zcela mimoýádnŘ. Záporná propaganda, napýíklad pomluva, v mysli osloveněch lidí podýimuje. Probouzí se okamÔitŘ, v plné síle a niťivosti, jakmile lidé spatýí její cíl. KaÔdě pýece zná vŘtu "na kaÔdém çprochu je pravdy trochu."
UÔitá literatura Nature 385, 1997, s.493. Costa,P.T.Jr., McCrae, R.R.: NEO PI-R: Professional Manual. Odessa, Fl. Psychological Assessment Resources, 1992.
O lidech a prionech 62 Je to uÔ spousta let. Ta paní byla velmi hezká, pomŘrnŘ mladá. Stála pýed námi bezradnŘ. Kěm je a kde je nevŘdŘla. Odpovídala jednoslabiťnŘ s plachěm úsmŘvem. Nepamatovala si vĎbec nic. MŘla zcela prázdné oťi. Ze záznamu elektromagnetické ťinnosti její mozkové kĎry strmŘly zlovŘstné vysoké hroty. Svaly na rukou i nohou se jí ťas od ťasu nepravidelnŘ a rychle stahovaly. Její stav neodpovídal na Ôádné léky. NemŘla bolesti, netrpŘla. Zemýela tiçe a brzy. Celé onemocnŘní trvalo jen nŘkolik mŘsícĎ. KdyÔ jsem prohlíÔel mikroskopické ýezy její mozkovou kĎrou, vypadaly místo od místa jako jemná moýská houba. Vçude byly
dutinky velké asi 5 tisícin milimetru. Stejné dutinky se daly najít i v dalçích místech mozku, mimo kĎru. PrvnŘ v ÔivotŘ jsem se na vlastní oťi setkal s jednou z prionověch nemocí. Slovo prion vytvoýil Stanley Prusiner, americkě neurovŘdec. Podle jeho definice jsou priony malé bílkovinné infekťní ťástice (proteinaceous infectious particles), jenÔ v roce 1997 za práci spjatou s pýenosem a věvojem prionověch chorob získal Nobelovu cenu za medicinu a fysiologii. Schopnost prionĎ infikovat odolává postupĎm, které mŘní nukleové kyseliny. Z toho plyne, Ôe na nich není závislá. Mezi vçemi pýíťinami infekťních chorob, napýíklad bakteriemi, viry nebo plísnŘmi, jsou priony mnoha vlastnostmi zcela vějimeťné. Za objev, Ôe tyto nemoci vĎbec existují, získali r. 1976 Nobelovu cenu Ameriťané D.C.Gajdusek (slovenského pĎvodu) a B.S. Blumberg. Věrok zdĎvodĺující udŘlení ceny ýíká, Ôe je za objevy těkající se nověch mechanismĎ pĎvodu a rozçiýování infekťních nemocí. Mohli byste si ýíci, Ôe vyprávŘní o prionech by spíç patýilo do kníÔky o lékaýství. MŘli byste pravdu jen zťásti. Prionověch 63 nemocí je známo deset. Jen ťtyýi z nich postihují ťlovŘka, zbytek rĎzné druhy zvíýat. Zdaleka nejde jen o dobrodruÔství lidí, které spisovatel Paul de Kruif kdysi nazval lovci mikrobĎ. Vedle dobrodruÔství poznání typického pro dobrou vŘdu -- hledání a nalézání zdánlivŘ zcela nesouvisejících jevĎ, z nichÔ poznání vytvoýí uceleně a vnitýnŘ související obraz -- se ve vŘci prionĎ potkáváme s rozsáhlěmi, nedoýeçeněmi vztahy a dĎsledky hospodáýskěmi i politickěmi. Vztah prionĎ a lidí je tak spletitě a dlouhě, Ôe pýipomíná ságu. V posledních letech se sága pýipomínající ýeku vytvoýenou velkěm poťtem na zaťátku zdánlivŘ zcela nesouvisejících pramenĎ, zaťíná mŘnit na drama. MoÔná i na tragedii. To jsou dĎvody, proť vyprávím o prionech v této kníÔce. První popis prionového onemocnŘní, první pramének ýeky, je znám z. 1738. Francouzçtí sedláci byli neçĽastní z podivného onemocnŘní svěch ovcí. Vyçkubávaly si koÔichy, potácely se a uhynuly. DvŘstŘ let byla povaha choroby nejasná. V první polovinŘ naçeho století si nŘkteýí veterináýi mysleli, Ôe jde o postiÔení
svalĎ parasity. Jiní mŘli zato, Ôe jde o poruchu látkové věmŘny. Roku 1946 bylo vçak jasné, Ôe tato choroba, jíÔ se zaťalo ýíkat scrapie, je infekťní. Zjistilo se to náhodou. Poté, co na scrapie onemocnŘlo a uhynulo více neÔ 1500 ovcí oťkovaněch proti jistému virovému onemocnŘní, které se od scrapie odliçuje. Do oťkovací látka pýipravená z ovťí lymfatické tkánŘ se dostala pýíťina scrapie. VŘdce upoutala dlouhá inkubaťní doba. Mezi oťkováním a prvními projevy scrapie uplynuly dva roky. Vlastní pýíťinu scrapie se vçak nalézt a blíÔe urťit nepovedlo. Druhě pramének ýeky je znám z r. 1920. NŘmeckě lékaý H.G. Creutzfeldt popsal týiadvacetiletou Ôenu, která umýela na zvláçtní degenerativní onemocnŘní mozku. Popis pŘti dalçích podobněch pýípadĎ uveýejnil r. 1921 dalçí nŘmeckě lékaý, A.Jakob. OnemocnŘní se 64 dnes jmenuje Creutzfeldt-Jakobova nemoc. Specialisté vçak tvrdí, Ôe choroba, kterou první autor popsal, byla nŘťím jiněm. Mají-li pravdu, jde o jednu z poťetněch ironií v dŘjinách vŘdy. Creutzfeldtova-Jakobova nemoc by se stala jen nemocí Jakobovou. Týetí pramének ýeky byl nalezen r. 1936. J. Gerstman, E.Sträussler a I.Scheinker, opŘt NŘmci, uveýejnili popis choroby postihující ťást ťlenĎ jedné rodiny. Projevovala se pýíznaky poçkození nŘkterěch ťástí mozku, zejména mozeťku, struktury velké asi jako dŘtská pŘst, "sedící" pod tělními mozkověmi laloky, nad prodlouÔenou míchou. Mozeťek je kromŘ jiného systémem kontrolujícím jemné a zacílené pohyby. Jeho poçkození nŘkdy zpĎsobí týes a dalçí pohybové poruchy. ChorobŘ se ýíká podle prvních písmen pýíjmení autorĎ -- GSS syndrom. Syndrom znamená skupinu pýíznakĎ. Brzo se zjistilo, Ôe se toto velmi vzácné onemocnŘní vyskytuje také "sporadicky", jako jednotlivé pýípady, bez postiÔení dalçích ťlenĎ rodiny. tvrtě pramének ýeky se zaťal vynoýoval v padesátěch letech naçeho století, v místŘ pro nás velmi exotickém -- na Nové Guineji. V jednom ze zdejçích hlubokěch údolí Ôije nárĎdek Fore -- jeho úýední název zní Fore people. Místní veterináý, V. Zigas, si vçiml, Ôe jeho pýísluçníky, podobnŘ jako pýísluçníky nŘkolika bezprostýednŘ sousedících kmenĎ, stíhá zvláçtní choroba. Zaťnou se týást, jako kdyby jim byla zima nebo mŘli velkě strach. Objeví
se poruchy duçevního Ôivota, byĽ ne tak tŘÔké, jako v pýípadech Creutzfeldtovy-Jakobovy nemoci. Jakmile pýíznaky propuknou, postiÔení vÔdy v prĎbŘhu nŘkolika mŘsícĎ zemýou. A jeçtŘ jedné zvláçtnosti si doktor Zigas vçiml -- naprostá vŘtçina nemocněch a zemýelěch byly Ôeny a dŘti. MuÔi onemocnŘli vzácnŘji. Potkat v té dobŘ mezi pýísluçníky národa Fore starou Ôenu byla velká 65 vzácnost. Slovo pro týes ze strachu a chladu v jazyce kmene Fore zní kuru-kuru. Choroba se jmenuje stejnŘ -- kuru. V letech 1957 1982 na ni onemocnŘlo a zemýelo 1739 dospŘlěch Ôen, 248 dospŘlěch muÔĎ, 597 dŘtí a dospívajících jedincĎ. Starçí muÔi byli v kmeni rovnŘÔ vzácní. Nevybíjela je kuru, ale kmenové války. Bylo bŘÔné, Ôe muÔĎm na kuru zemýelo nŘkolik Ôen po sobŘ. ProtoÔe jim zanechávaly dŘti, byl národ Fore národem muÔĎ vychovávajících malé dŘti. Zjistilo se, Ôe pýenos kuru souvisí s rituálním kanibalismem. Snad v souvislosti s chronickěm nedostatkem bílkovin, moÔná v souvislosti s magickěmi pýedstavami, pýísluçníci kmene zemýelého pýíbuzného snŘdli. MuÔi jedli svaly, Ôeny a dŘti jedly mozek a vnitýnosti. Priony, které jsou pýíťinou kuru, se vyskytují v mozku ve vŘtçím mnoÔství neÔ ve svalech. Proto byl pýenos na Ôeny a dŘti snadnŘjçí. Objev, Ôe kuru má infekťní pýíťinu, si vyÔádal souhlas pýísluçníkĎ kmene k pitvŘ zemýelěch a pýevozu odebraněch orgánĎ do Spojeněch státĎ. VŘdci zhotovili z mozku zemýelěch lidí větaÔek. Vstýikli jej do mozku nŘkolika çimpanzĎ. Dlouhou dobu se nedŘlo nic. AÔ po nŘkolika letech se pokusná zvíýata zaťala týást, zmŘnila chování a uhynula. Inkubaťní doba - období mezi vstýiknutím větaÔku z mozku zemýelého ťlovŘka do mozku pokusné opice a propuknutím choroby - byla v jednom pýípadŘ celěch 7,5 roku. KdyÔ si vŘdci prohlédli mozek uhynulěch opic mikroskopem, zjistili, Ôe jsou v nŘm stejné zmŘny, jaké jsou v mozku zemýelěch domorodcĎ. Ty se podaýilo pýesvŘdťit, aby své pohýební zvyklosti zmŘnili. Poťet nověch pýípadĎ kuru zaťal poťátkem çedesátěch let klesat. Inkubaťní doba lidské kuru mĎÔe pýesáhnout týicet let. Na objevu Gajdusekovy skupiny byla zvláçtŘ pozoruhodná inkubaťní doba nové nemoci. Nidko netuçil, Ôe by infekťní nemoc
mohla mít inkubaťní dobu dlouhou celá desetiletí. Nadto priony 66 nevyvolávají ve tkáni zmŘny, které vçechny jiné pýíťiny infekťních nemocí v nŘjaké podobŘ zpĎsobí. Tímto souborem zmŘn je zánŘt. Pýi kuru a dalçích prionověch nemocech se s projevy zánŘtu v mozku pýesto, Ôe jde o infekťní nemoc, nesetkáváme. Souťasné poznání ukazuje, Ôe se první pýípady kuru mohly v národu Fore objevit na zaťátku naçeho století. Poté, co nŘkterě z pýísluçníkĎ kmene onemocnŘl "spontánní" Creutzfeldtovou-Jakobovou nemocí a jeho tŘlo pozĎstalí snŘdli. Co znamená v této souvislosti pojem "spontánní"? Priony jsou bílkoviny. Bílkoviny jsou kódovány geny. Klíťem k pochopení prionověch nemocí je následující poznání: existují "hodné" a "zlé" priony. Hodné" priony jsou bílkoviny, které jsou docela normální souťástí bunŘk mnoha orgánĎ tŘla vťetnŘ nervověch bunŘk mozku. Jakě mají věznam, co vlastnŘ v buĺkách nebo mezi nimi dŘlají, není pýesnŘ známo. Gen kódující normální, "hodně" prionově protein je na 2O. chromosomu. Mutace, neboli promŘna tohoto genu, znamená promŘnu "hodněch" prionĎ, normálních bílkovin, na prion "zlé", patologické bílkoviny. Zlé priony blíÔe neznáměm zpĎsobem nezvratnŘ poçkodí nervové buĺky mozku, tak, Ôe jejich věbŘÔky zduýí a neurony pýestanou fungovat. Mutace prionového genu mohou bět rĎzné, vzájemnŘ odliçné. Věsledkem jsou rĎzné druhy "zlěch" prionĎ. RĎzné druhy "zlěch" prionĎ zpĎsobují rĎzné klinické druhy prionověch onemocnŘní. Za rozdíly mezi Creutzfeldtovou-Jakobovou nemocí, kuru a GSS syndromem tedy odpovídají rĎzné druhy mutací genu kódujícího prionově protein. KromŘ toho odpovídají i za 67 rĎzné varianty téhoÔ onemocnŘní. Creutzfeldtova-Jakobova nemoc je dĎsledkem nŘkolika rĎzněch mutací téhoÔ genu. Tím pádem i neblahé ťinnosti nŘkolika rĎzněch druhĎ "zlěch" prionĎ. Jednoho druhu v pýípadech, kde onemocnŘní postihuje rodiny, dalçích druhĎ v pýípadech, které se vyskytují ve Spojeněch státech americkěch, na Blízkém a Stýedním věchodŘ nebo na slovenské Kysuci a v okolí Oravy. Poslední dosud známou lidskou prionovou nemocí je velmi vzácná
fatální familiární insomnie, zratkou FFI. OpŘt jde o chorobu postihující rodiny. Pýi tomto onemocnŘní priony postihují funkťní systémy mozku odpovídající za rytmus spánku a bdŘní. PostiÔení pýestanou spát. Objeví se i dalçí, tŘÔké pýíznaky a zemýou. AÔ sem by mohlo jít o vyprávŘní zaběvající se velmi vzácněmi, byĽ pro odborníky nesmírnŘ zajímavěmi, dosud neléťitelněmi nemocemi. Creutzfeldt-Jakobova nemoc postihuje pýibliÔnŘ jednoho ťlovŘka z milionu ( i kdyÔ v souborech zemýelěch bude ťastŘjçí, její diagnoza totiÔ bŘÔnŘ, zejména u starçích lidí uniká.) GSS syndrom je jeçtŘ vzácnŘjçí. Postihuje asi dva lidi ze sto milionĎ. Kuru vyhasíná. Pozornost lékaýské veýejnosti i sdŘlovacích prostýedkĎ vyvolalo 62 pýípadĎ postupnŘ popsaněch do konce r. 1993 (dnes bude jejich poťet vŘtçí), u nichÔ se jednalo o lékaýskou katastrofu. "Zlé" priony byly nevŘdomŘ a neúmyslnŘ pýeneseny z ťlovŘka do ťlovŘka. NejťastŘjçím zdrojem bylo zneťiçtŘní podobné jako v pýípadŘ oťkovaněch ovcí. U lidí byl zneťiçtŘnou látkou rĎstově hormon. Získával se z mozkověch podvŘskĎ neboli hypofyz zemýelěch lidí. Byl podáván dŘtem trpícím rĎstovou poruchou. Z hypofys zemýelěch lidí byl rovnŘÔ získáván dalçí hormon velmi vzácnŘ podávaně Ôenám s ohroÔeněm tŘhotenstvím. NŘkteré hypofyzy byly zýejmŘ odebrány zemýelěm lidem, kteýí trpŘli nepoznanou Creutzfeldt-Jakobou nemocí anebo byli v její inkubaťní dobŘ. Dalçím zdrojem pýenosu 68 byly transplantace rohovky a tvrdé mozkové pleny nebo neurochirugické nástroje. Priony jsou totiÔ naprosto mimoýádnŘ odolné vĎťi bŘÔné sterilizaci. CoÔ v té dobŘ nikdo netuçil. ZmŘna technologie věroby hormonĎ a jiné zpĎsoby sterilizace tomuto druhu pýenosu dnes zabraĺují. "Zlé" priony se po pýenosu "ujaly". Co udŘlají s místními "hodněmi" priony není pýesnŘ známo. Jednou z moÔností je, Ôe zmŘní jejich prostorově tvar na tvar svĎj. Odliçně tvar znamená odliçnou funkci. MoÔná, Ôe z tohoto dĎvodu je schopnost "zlěch" prionĎ infikovat nezávislá na nukleověch kyselinách. Ale zcela jisté to není. NŘkteýí vŘdci stále uvaÔují o spoluúťsti neznámého viru X. Prusiner sám o spoluúťasti neznámé "bílkoviny X". Nepoťítáme-li pokusná zvíýata postihují priony kromŘ ovcí a
koz norky, losy, jeden druh severoamerického jelena, koťky a tropické kopytníky v zoologickěch zahradách. S vysokou pravdŘpodobností jde ve dvou poslednŘ jmenovaněch pýípadech o pýenos zavinŘně lidmi -- potravou vyrobenou z tŘl zvíýat, která zahynula na prionové onemocnŘní. Lidé zpoťátku nevŘdomŘ podcenili odolnost prionĎ vĎťi desinfekci. ímÔ jsme u druhého základního dĎvodu, proť vznikla kapitola o lidech a prionech. Je jím bovinní spongiformní encefalopatie, známŘjçí pod novináýskěm oznaťením "nemoc çíleněch krav", také pod zkratkou BSE. Slovo bovinní znamená "hovŘzí dobytek postihující". Spongiformní znamená houbovitě, podle mikroskopickěch dutinek nalézaněch v mozcích nemocněch zvíýat. Vznikají stejnŘ jako v pýípadŘ jiněch prionověch onemocnŘní z roztaÔeněch věbŘÔkĎ nervověch bunŘk. Encefalopatie znamená onemocnŘní mozku. První pýípady BSE se zaťaly v Anglii objevovat v prĎbŘhu roku 1987. V dalçích letech jejich poťet prudce rostl. R. 1992 a 1993 pýesáhl mŘsíťní poťet postiÔeněch kusĎ 3000. Do souťasnosti stálo onemocnŘní anglické farmáýe víc neÔ stoçedesát tisíc kusĎ zvíýat. 69 Epidemiologické studie rychle prokázaly, Ôe BSE souvisí s pýikrmováním hovŘzího dobytka masněmi a kostními produkty vyrobeněmi z ovcí, které uhynuly na scrapie. Tvrdí se, Ôe nástup BSE souvisí se zmŘnou technologie pýípravy toto druhu krmiva. DĎvodem zmŘny byla úsporná opatýení. Druhou moÔností je, Ôe se BSE u krav velmi vzácnŘ vyskytovala pýed nástupem epidemie. Mohla postihovat jednotlivé kusy a procházet nepozorovanŘ, pod jiněmi diagnosami. Pak se cosi zmŘnilo. Co, jasné není. Priony zaťaly postihovat stále vŘtçí poťet kusĎ. R. 1989 byl v Anglii vydán zákaz uÔívat k pýikrmování jateťní bílkovinné smŘsi popsaného druhu. Poťet onemocnŘní mezi zvíýaty zaťal klesat. Pokles je vçak pomalejçí neÔ by si odborníci pýáli. Pomalejçí neÔ oťekávaně pokles nověch pýípadĎ se vysvŘtluje jak nekázní farmáýĎ, tak málo pravdŘpodobnou moÔností, Ôe se BSE pýenáçí nitrodŘloÔnŘ na telata. R. 1991 anglické ministerstvo zemŘdŘlství prohlásilo, Ôe o ťtyýi roky pozdŘji, r. 1995, bude epidemie zlikvidována. V tomto roce vçak onemocnŘlo dalçích 14 tisíc kusĎ. Evropské státy zakázaly dovoz anglického hovŘzího masa a pýidruÔeněch věrobkĎ. BSE se
pýesto zaťala objevovat ve Francii. První pýípady jsou hláçeny z NŘmecka. NŘmecké úýady dlouho zkoumaly, komu patýila kráva Cindy, kterou BSE postihla. Je nutné poťítat s moÔností falçování dovozních dokumentĎ, coÔ má bět její pýípad. Státy se velmi brání pýiznat, Ôe v jejich stádech hnízdí BSE. Pýiznání znamená zákaz věvozu hovŘzího masa. Tím ohroÔení celého hospodáýského odvŘtví. Pýesto bylo v kvŘtnu r. 1997 pýiznáno jen ve ćvěcarsku 230 pýípadĎ, v Irsku 214, v Portugalsku 58, ve Francii 27 a v NŘmecku 5. Odhaduje se, Ôe v Anglii vymizí BSE v r. 2001. Odhady poťtu 70 onemocnŘní zvíýat se pro tento rok pohybují od 128 do 3660 pýípadĎ. AÔ posud bychom si mohli myslet, Ôe jde o farmáýskou katastrofu. JenÔe poťínaje r. 1990 v Anglii onemocnŘlo zatím ťtrnáct lidí novou variantou Creutzfeldtovy-Jakobovy nemoci. Oznaťuje se vCJD (v od variantní). Odliçuje se tím, Ôe postihuje mladé lidi. Klasická varianta se nejťastŘji vyskytuje po padesátém roce vŘku. Nová postihuje lidi podstatnŘ mladçí. Mikroskopickě nález v mozku lidí, kteýí zemýeli na tuto novou variantu onemocnŘní se od nálezĎ pýi klasické variantŘ rovnŘÔ odliçuje. V nŘkterěch ohledech pýipomíná poçkození mozku novoguinejskěch rituálních kanibalĎ - nemoc kuru. Nová varianta Creutzfeldtovy-Jakobovy nemoci byla zatím popsána v Anglii. Francie dosud ohlásila jedině pýípad. Velmi podobné onemocnŘní a úmrtí bylo ohláçeno u nás ze ćumperska. ProtoÔe jde o novou variantu nemoci objevivçí se v zemi, kde probíhá epidemie BSE, vzniklo dĎvodné podezýení, Ôe priony pýekonaly dalçí mezidruhovou barieru. Tou první byla bariera mezi ovcemi a hovŘzím dobytkem. Dalçí mezi ním a lidmi. MolekulárnŘ genetickě rozbor prionĎ, které zpĎsobují novou variantu Creutzfeldtovy-Jakobovy nemoci posílil podezýení, Ôe se jedná o priony BSE. BSE se podaýilo pýenést na opice makaky. Mikroskopickě nález v jejich mozcích se znaťnŘ podobná nálezĎm v mozcích lidí, kteýí zemýeli na novou variantu Creutzfeldtovy-Jakobovy nemoci. Na otázku, zda jde o první pýípady nastávající lidské epidemie Creutzfeldtovy-Jakobovy nemoci si zatím nikdo netroufá pýesnŘ odpovŘdŘt. Ani na otázku, kolik lidí by epidemie, nastane-li, postihla. Odhady ztŘÔuje skuteťnost, Ôe jen nŘkteýí lidé jsou
z dŘdiťněch dĎvodĎ vĎťi infekci vnímaví. Molekulární povaha 71 tŘchto dŘdiťněch dĎvodĎ je pýesnŘ známa. Epidemie mĎÔe postihnout nŘkolik stovek, ale i mnoho tisíc lidí. "Nula aÔ miliony", prohlásil jeden z dotázaněch odborníkĎ. Donedávna znaťnŘ obtíÔnou diagnosu onemocnŘní zjednoduçily novŘ vyvinuté testy. Epidemie BSE a moÔně, nikoli jistě zaťátek lidské epidemie zpĎsobeně stejnou pýíťinou, by mŘl vyvolat çirçí zamyçlení. UÔitá literatura Arch.Neurol. 50, 1993, s. 1129. Nature 385, 1997, s. 197. Nature 385, 1997, s. 200. Nature 383, 1996, s. 666. Nature 383, 1996, s. 685. Nature 382, 1996, s. 755. Nature 382, 1996, s. 109. Nature 381, 1996, s. 734. Nature 382, 1996, s. 743. Nature 380, 1996 s. 345. Nature 376, 1995, s. 434. Nature 375, 1995, s. 628. Science 273, 1996, s.746. Lancet 347, 1996, s. 921. Lancet 346, 1995, s.1155. Lancet 348, 1996, s. 835. Brit. Med. J. 312, 1996, s. 1313. Trends NeuroSci 19, 1996, s. 257. N. Engl.J.Med. 335, 1996,s. 963. New Scientist 154, 1997, s. 15.
O stárnutí
72 V prĎmyslovŘ rozvinutěch, ale i rozvojověch zemích zaťal rychle pýiběvat poťet lidí starçích neÔ 65 rokĎ. Napýíklad v Praze do této vŘkové skupiny dne 1.7. 1992 patýilo 189 300 lidí (70 000 muÔĎ, 119 300 Ôen), tedy pýibliÔnŘ kaÔdě çestě jedinec. V USA tvoýila tato ťást populace r. 1990 osminu vçech lidí. Kolem r. 2030 jejich podíl pravdŘpodobnŘ vzroste z osminy na pŘtinu. Zároveĺ prudce klesá porodnost. Nejrychleji roste podíl lidí "nejstarçích ze starěch". Odborná literatura jim ýíká "oldest old" (nejstarçí staýí), tŘm je víc neÔ 85 let. Oťekává se, Ôe se jejich podíl v populaci do r. 2030 ztrojnásobí. Stárnutí je tak velkě a vçestranně problém, Ôe se mu v ýíjnu 1997 chce vŘnovat plná stovka vedoucích svŘtověch lékaýskěch ťasopisĎ. Na základŘ podnŘtu redakce British Medical Journal, kterě uÔ poťátkem téhoÔ roku vyzval celou lékaýskou veýejnost ZemŘ k pýíspŘvkĎm. A hlavnŘ nápadĎm, co s tím. NeboĽ r. 2025, tedy v prĎbŘhu jediné generace, bude pŘtaçedesát let kaÔdému pátému Ameriťanovi a plněm 27% JaponcĎ. Podobně podíl starěch a tedy nemocněch lidí se objeví i v KanadŘ a v EvropŘ. Zapomíná se na obrovskě podíl starěch a stárnoucích lidí v ínŘ, Indii a státech běvalého SovŘtského Svazu. R. 2025, pýipomínám, Ôe v prĎbŘhu jediné generace, bude v rozvinutěch zemích svŘta Ôít 227 milionĎ starěch lidí. Z toho vyplynou tŘÔko pýedstavitelné a ýeçitelné otázky zdravotní péťe, bydlení, souÔití, nákladĎ, vztahĎ mezi generacemi... ProdluÔování stýední délky lidského Ôivota zaťalo zejména v tomto století. Souvisí s hygienickěmi a preventivními opatýeními i s objevem antibiotik, coÔ sníÔilo zvláçtŘ dŘtskou úmrtnost na infekťní onemocnŘní, jakěmi byly napýíklad záçkrt, tuberkulosa nebo tyfus. 73 PŘt základních pýíťin smrti a Gompertzova funkce Základními onemocnŘními, která vedou ke smrti v prĎmyslovŘ rozvinutěch zemích jsou dnes choroby srdce a cév, zhoubné nádory,
úrazy spolu s otravami a Alzheimerova nemoc. To je onemocnŘní mozku, které má nŘkolik forem podmínŘněch mutacemi rĎzněch genĎ a neznáměmi dalçími pýíťinami. NejťastŘji postihuje lidi starçí neÔ 65 rokĎ, projevuje se zejména poruchami pamŘti, poznávání, ýeťi a jazyka, citového Ôivota i sociálního pýizpĎsobování. I zdraví lidé umírající "stáýím", se doÔívají rĎzného vŘku. DŘdiťnost pýitom odpovídá pouze za ťtvrtinu rozdílu v délce lidského doÔití. Za týi ťtvrtiny tedy odpovídají zevní vlivy. Britskě statistik Benjamin Gompertz objevil r. 1825 pravidlo, které nese jeho jméno. Dokazuje, Ôe se procento úmrtí mezi 20. - 80.rokem vŘku v kaÔdém následném desetiletí zdvojuje. Gompertzova funkce platila jen pro lidi do doby, kdy se zjistilo, Ôe platí i pro zvíýata, z jejichÔ prostýedí byly odstranŘny hlavní pýíťiny smrti, napýíklad dravci, nemoci a nedostatek potravy. "Praktická horní hranice lidského doÔití" stanovená S.J.Olshanskym a B. Carnesem na 85 rokĎ zýejmŘ neplatí. Vyççího vŘku se mĎÔe doÔít daleko vŘtçí poťet lidí. Mnohé rizikové vlivy zkracující délku Ôivota je totiÔ moÔné odstranit. Napýíklad pýestat kouýit cigarety a upravit mnoÔství a sloÔení jídla. Co by se stalo, kdyby byly odstranŘny rizikové vlivy zkracující lidskě Ôivot -- napýíklad nadmŘrné mnoÔství krevního cholesterolu? V letech 1950 - 1984 sledovali ameriťtí lékaýi 5209 lidí, úťastníkĎ proslulé Framinghamské studie (podle mŘsta ve státu Massachussets), která zkoumala pýíťiny nejťastŘjçích onemocnŘní cév a srdce. Teoretickě model zjistil: 74 jestliÔe by její úťastníci dokázali udrÔet jedenáct zjiçtŘněch rizikověch vlivĎ, pýíkladem dvou z nich je věçe krevního tlaku a mnoÔství cholesterolu v krvi, v míýe, která je obvyklá u zdravého týicetiletého ťlovŘka, pak by se muÔi doÔívali v prĎmŘru 99,9 roku a Ôeny 97 let. Z toho plyne, Ôe horní mez délky lidského Ôivota je opravdu vysoká. Demografové i ekonomové budou muset tuto moÔnost uváÔit. Je moÔné namítnout, Ôe model platí jen za podmínky, Ôe by vçichni lidé Ôili dokonale zdravŘ podle nejlepçích souťasněch pýedstav. To je sice v praxi nedosaÔitelné, nicménŘ zmŘna Ôivotního stylu ťásti AmeriťanĎ za posledních pŘtatýicet let zpĎsobila pokles úmrtnosti na ischemickou srdeťní
chorobu vznikající zúÔením nebo uzávŘrem vŘnťitěch tepen srdce nejťastŘji v dĎsledku arteriosklerozy, o plněch 71%. Co bude znamenat stárnoucí populace hospodáýsky? Rostoucí poťet lidí starěch, nemocněch nebo z jakéhokoli jiného dĎvodu závislěch na lidech mladçích, bude v prĎbŘhu jedné generace znamenat pro lidi v ekonomicky produktivním vŘku velkou zátŘÔ. R.Lee, demograf Kalifornské univerzity, zjistil Ôe prodlouÔení stýední délky Ôivota lidské populace o jeden rok, bude znamenat buÔ pokles spotýeby populace o 0,9% nebo nutnost, aby věkon populace o 0,9% stoupl. Jinak nebudou prostýedky, z nichÔ by se daly uhradit náklady. Za klasickě pýíklad popsaného věvoje povaÔují odborníci situaci Japonska. Má jedno z nejrozvinutŘjçích hospodáýství na svŘtŘ. Japonská tradice dohlíÔí na to, aby se dŘti o své stárnoucí rodiťe staraly. Japonsko má dobrě zdravotní a sociální systém. Od poloviny osmdesátěch let naçeho století je pravdŘpodobnost, Ôe se Japonci doÔijí vysokého vŘku, na svŘtŘ nejvyççí. U muÔĎ byla 75 stanovena 76,6 r., u Ôen 83 let. V Japonsku také nejrychleji roste podíl lidí starçích neÔ 85 let. PrĎmŘrná penze zamŘstnancĎ se pohybuje kolem 1 600 dolarĎ. Lidé starçí neÔ 70 let mají veçkerou ambulantní zdravotní péťi zdarma, zaplatí-li poplatek asi 10 dolarĎ mŘsíťnŘ. S ohledem na rĎst poťtu lidí starěch, velmi starěch, nemocněch a závislěch, vçak prostýedky pýestávají staťit. Podíl JaponcĎ starěch 65 a více let je 14%, podobně jako v jiněch prĎmyslovŘ rozvinutěch zemích. JenÔe se oťekává, Ôe se v prĎbŘhu 25 let zdvojí. KromŘ toho se v Japonsku, podobnŘ jako jinde, mŘní struktura rodiny. R. 1957 Ôilo 80% starěch lidí spoleťnŘ s dŘtmi. R. 1994 jen 55%. To souvisí s rostoucím poťtem mladěch lidí, kteýí se stŘhují za prací a s rostoucím podílem zamŘstnaněch Ôen. V r. 1960 jich bylo zamŘstnáno 22%, r. 1994 38%. Situace u nás vypadá velmi podobnŘ. ProtoÔe s pýiběvajícím vŘkem roste pravdŘpodobnost onemocnŘní tŘÔkěm, dlouhodoběm a nákladněm onemocnŘním, znamená prodluÔování stýední délky Ôivota -- bez rozsáhlěch preventivních opatýení --
rĎst vědajĎ. émŘrnŘ poťtu starěch lidí. Napýíklad věskyt Alzheimerovy nemoci se poťínaje vŘkem 62,5 r. zdvojuje kaÔděch 4,5 r. Ve vŘku nad 80 let postihuje v nŘjaké podobŘ pýibliÔnŘ kaÔdého pátého ťlovŘka. Týetinu z nich natolik tŘÔce, Ôe je nutně trvalě dohled a umístŘní v léťebném nebo sociálním zaýízení. Jen v Praze se odhaduje poťet lidí postiÔeněch tŘÔkou podobou choroby na týi tisíce. RĎst poťtu lidí vstupujících do "alzheimerovského vŘku" bude znamenat rĎst poťtu nemocněch. Pokud se nepodaýí vťas zjistit mechanismus vzniku onemocnŘní a najít prevenci nebo léťení. 76 V cyniçtŘjçích ekonomech vyvolávají tyto skuteťnosti úvahy o tom, Ôe není vhodné dŘlat cokoli, co by prodluÔovalo prĎmŘrně vŘk, neboĽ to bude zbytek spoleťnosti stát spoustu penŘz. Bylo by ideální zjistit "pýíťiny" a mechanismus stárnutí. Jejich ovlivnŘní by mohlo znamenat i nepýímé ovlivnŘní mnoha chorob, které stárnutí doprovázejí. Jakě je vztah genĎ a stárnutí? Existují geny ovlivĺující dlouhovŘkost? Existují. Modelem pro vězkum v tomto smŘru jsou kvasinka Saccharomyces cerevisiae, samozýejmŘ drosofily, to jsou malé, snadno pŘstovatelné "ovocné muçky" tolik oblíbené genetiky, dále drobně ťerv hlístice oblá (Caenorhabditis elegans), ale i myçi a dalçí druhy laboratorních zvíýat. ObecnŘ se dá ýíci, Ôe po této stránce mĎÔeme ťinnost genĎ pýirovnat k plánĎm, podle nichÔ se postaví odolnŘjçí nebo ménŘ odolně druh automobilu. Délku doÔití automobilu tyto plány pýíliç neurťují -- urťuje je zpĎsob, jímÔ se s autem zachází. Velmi odolné auto s nímÔ se çpatnŘ zachází, mĎÔe skonťit za dobu daleko kratçí, neÔ auto ménŘ odolné, se kterěm ýidiť zachází dobýe. U zmínŘné kvasinky bylo nalezeno víc neÔ tucet genĎ a u hlístice oblé nejménŘ pŘt genověch oblastí, které jsou v podezýení, Ôe ovlivĺují délku jejich Ôivota. VěbŘr dlouhovŘkěch drosofil provádŘně po dobu pŘtadvaceti generací získal kmeny, jejich stýední i krajní délka doÔití je delçí neÔ u bŘÔněch kmenĎ. DlouhovŘké drosofily zaťínají stárnout
pozdŘji neÔ jejich obyťejné druÔky. ZjednoduçenŘ ýeťeno, mají delçí mládí a dospŘlost, coÔ podmiĺuje jak ťinnost nŘkterěch genĎ, tak zevní vlivy z prostýedí. PrĎbŘh stárnutí dlouhovŘkěch drosofil uÔ geny neovlivĺují. Je dán vçemi náhodněmi -- vŘdci 77 ýíkají stochastickěmi -- vlivy. Badatelé zkoumající dlouovŘkost drosofil se samozýejmŘ pokusili udŘlat opaťně pokus. Zkusili vybrat kmeny, jejichÔ doÔití bude kratçí neÔ prĎmŘrné. Nezdaýilo se jim to. Z toho soudí, Ôe druh s nímÔ pracují, má geneticky podmínŘnou nejkratçí délku doÔití, kterou umŘlěm věbŘrem uÔ dále není moÔné zkrátit. Jakě je mechanismus stárnutí? Vçechny domnŘnky pokouçející se vysvŘtlit mechanismus stárnutí musí odpovŘdŘt na týi otázky: 1. Proť zaťnou nejrĎznŘjçí funkce mnohobunŘťněch organismĎ chátrat, jakmile tyto organismy pýeÔijí dobu, kdy byly schopny rozmnoÔování? 2. Proť je rychlost stárnutí, tedy pravdŘpodobná délka Ôivota, u rĎzněch pýísluçníkĎ stejného druhu rĎzná a proť je rĎzná mezi rĎzněmi druhy? 3. Proť hladovŘní u pokusněch zvíýat nejen oddaluje nástup stárnutí, ale prodluÔuje jak stýední tak mezní délku Ôivota? Spoleťněm jmenovatelem odpovídajícím do znaťné míry na vçechny týi otázky je náç Ôivot v prostýedí obsahujícím kyslík. S vějimkou mençinověch, anaerobních podob Ôivota je látková věmŘna vŘtçiny organismĎ na kyslíku závislá. Látkovou věmŘnu si mĎÔeme pýedstavit jako kaskádu nebo ýetŘz, ve kterěch jeden stupeĺ ťi ťlánek navazuje na druhě. S mnohěmi z nich tvoýí kyslík mezistupnŘ. Jsou vysoce reaktivní. Bez nich by látková věmŘna aerobních, kyslík vyÔadujících organismĎ, byla nemoÔná. Daní je vçak pomalé poçkozování bunŘťněch systémĎ, které se s ťasem kupí. DŘní si mĎÔeme pýedstavit jako pomalé a postupné poçkozování válcĎ a pístních krouÔkĎ věbuçného motoru spalováním benzinu. 78 Mnoho chemickěch reakcí by neprobŘhlo bez pýítomnosti katalysátorĎ, látek, jejichÔ nepatrné mnoÔství prĎbŘh reakce
podstatnŘ urychlí. Látková věmŘna Ôivěch systémĎ je na katalysátorech, jimÔ se v tomto pýípadŘ ýíká enzymy, zcela závislá. NŘkteré enzymy pĎsobí "proti" úťinku kyslíku. Proto se jmenují antioxidaťní. Enzymy jsou bílkoviny. Jejich vznik kódují rĎzné geny. OvlivnŘním pýísluçného genu je moÔné ovlivnit mnoÔství i jakost enzymu. U jednoho druhu drosofil (Drosofila melanogaster) vedlo pokusné ovlivnŘní pýísluçněch genĎ ke zvěçení tvorby antioxidaťních enzymĎ. Stárnutí tŘchto drosofil pak nastupovalo pozdŘji a Ôily déle. Mitochondrie jsou nitrobunŘťné orgány. I v nejlepçím optickém mikroskopu se dají sotva rozliçit, tak jsou drobné. V elektronovém mikroskopu jsou vidŘt dobýe. Mitochondrie jsou bunŘťněmi továrnami na energii. Zjistilo se, Ôe rozdíly v délce Ôivota mezi jednotlivěmi druhy závisí na tom, jak jejich mitochondrie zacházejí s kyslíkem. ím víc vyrobí jeho reaktivních slouťenin, tím kratçí dobu pýísluçně druh Ôije.P1 HladovŘní sniÔuje nároky na spotýebu kyslíku. Tím klesne i tvorba vysoce úťinněch kyslíkověch souťástí látkové věmŘny, jimÔ se ýíká oxidativní radikály. Pokles jejich mnoÔství sniÔuje tento druh zátŘÔe bunŘk. ZmŘny doprovázející stárnutí se v pokusu zpomalují. Stýední délka doÔití se prodluÔuje. Smím varovat? To, co jsem ýekl, platí pro pokusná zvíýata. HladovŘní musí bět opravdu hladovŘním. Vězkumné věsledky se nedají jen tak pýenést na lidi. Mohlo by se stát, Ôe lidé, kteýí je vezmou za své aÔ 79 pýíliç, docílí nŘco opaťného neÔ chtŘli. Zaťnou stonat a umírat rychleji neÔ by ťekali a to z dĎvodĎ spjatěch s hladovŘním. TŘch je mnoho. TakÔe -- vçeho s mírou, rovnováÔnŘ. Poznámky Poznámka 1 Mitochondrie mají týi dalçí zajímavé vlastnosti. PravdŘpodobnŘ jsou potomky prabakterií, které se brzy po vzniku Ôivota nastŘhovaly do primitivních bunŘk. Mají svou genetickou informaci, která se odliçuje od genetické informace v bunŘťném jádru. A nadto je dŘdíme pouze po maminkách. Zejména poslední dvŘ
vlastnosti se rozsáhle vyuÔívají ve vězkumu -- napýíklad věvoje souťasného ťlovŘka, jeho stŘhování po Zemi i vztahu genĎ a jazykĎ. UÔitá literatura Evolution 38, 1984, s. 996. Experimental Gerontology 22, 1987, s.199. Experimental Gerontology 31, 1996, s. 31. Science 257, 1992, s. 1220. Science 263, 1994, s. 1128. Science 270, 1995, s. 215. Science 272, 1996, s. 1010. Science 273, 1996, s. 42. Science 273, 1996, s. 54. Science 273, 1996, s. 59. Cell 77, 1994, s. 381. JAMA 276, 1996, s. 1758. Brit.Med.J. 313, 1996, s. 1502. Schneider,E.L., Rowe, J.W. (vyd.): Handbook of the Biology of Aging. Academic Press, San Diego, California 1996. Nature 379, 1996, s.723.
í je to dítŘ? 80 Mater semper certa, leť pater semper incertus, jak nás pýed lety upozorĺovali v hodinách porodnictví. Neboli: kdo je matka, je jisté vÔdycky, ale kdo je otec, není jisté nikdy... Mluvím o tom ze dvou dĎvodĎ. Ten první se těká çimpanzĎ (Pan troglodytes). ćimpanzí samiťky si
dokáÔí opatýit potomky, jejichÔ otci jsou sameťkové z jiné skupiny. S nejvŘtçí pravdŘpodobností tím zajiçĽují urťitou odolnost svého rodu. Nikdo dosud neví, jak se dokáÔou s cizími sameťky setkat. Samci si své samiťky peťlivŘ hlídají. MláÔata poťatá s cizím samcem ťasto zabíjejí. Ten druhě dĎvod se těká lidí, Homo sapiens sapiens. Dva liverpoolçtí vŘdci v dost rozsáhlém souboru nedávno dokázali, Ôe kaÔdé páté dítŘ, o kterém si jeho otec myslí, Ôe je biologicky jeho vlastní, má ve skuteťnosti jiného biologického otce. Jak to mĎÔe souviset? MoÔná, Ôe jde o chování, které je věvojovŘ staré asi pŘt aÔ deset milionĎ let. TakÔe by mohlo mít nŘjakě základní biologickě věznam. Napýíklad uchování rozmanitosti neboli diverzity genĎ ve skupinŘ. VŘtçí diverzita totiÔ znamená mençí nebezpeťí dŘdiťněch, degenerativních i dalçích druhĎ onemocnŘní, protoÔe z hlediska skupiny obvykle znamená i vyççí odolnost proti infekťním nemocem. Urťování otcovství do nedávna nebylo nic jednoduchého. Vçichni víme, jak se po nŘjaké té milostné nehodŘ dokáÔe dlouho táhnout soud a kolik znalcĎ píçe tlusté posudky. To by mŘla bět vŘc minulosti. Biologické otcovství nebo mateýství se dnes dá prakticky s naprostou jistotou vylouťit nebo potvrdit vyçetýením, jemuÔ se ýíká genetické otisky prstĎ. Staťí k tomu nepatrné mnoÔství DNA z nŘkolika bunŘk moÔného otce a dítŘte. Dá se získat z nŘkolika bílěch krvinek, stejnŘ jako z bunŘk sliznice dutiny ústní setýeněch tamponem. U lidí to není problém. Ale u çimpanzĎ? 81 ćimpanzi, o nichÔ bude ýeť, se pohybují se v malěch skupinách, pýiťemÔ s vějimkou vazby samice na mládŘ se jejich vzájemné vazby promŘĺují. Samci vytváýejí ve skupinách mocenskě Ôebýíťek, v jehoÔ rámci probíhá jak znaťné soupeýení tak spolupráce. Pýi sráÔkách s jiněmi skupinami spoléhají na podporu dalçích samcĎ vlastní skupiny. NŘkteré putující skupinky jsou tvoýeny jen samci. Chovají se teritoriálnŘ -- samci jedné skupiny chrání území v bitvách se samci odliçné skupiny. Bitvy mívají své mrtvé. Páteýí sociálního chování çimpanzí skupiny druhu Pan troglodytes tedy je vazba mezi samci hájícími spoleťné území (ćimpanzi druhu Pan paniscus se chovají zcela odliçnŘ). Samiťky, které dosáhnou
pubertu, to je ve vŘku kolem dvanácti let, narozdíl od dospívajících sameťkĎ obvykle svou skupinu opuçtŘjí a pýidávají se ke skupinŘ jiné. P.Gagneux, D.S. Woodruff a Ch. Boesch sledovali v pralese na PobýeÔí slonoviny çimpanzí skupinu v pýirozeném prostýedí plněch sedmnáct let. Skupina na území velkém asi pŘtadvacet ťtvereťních kilometrĎ. V okolí Ôijí jiné çimpanzí skupiny. Páýení běvá mezi çimpanzi vŘtçinou náhodné a pýíleÔitostné. V nŘkterěch pýípadech vçak vznikají dvojice, mezi nimiÔ nŘkolik dnĎ aÔ tědnĎ probíhá dvoýení. V dalçích pýípadech si vedoucí samci zabírají nŘkteré samiťky pro sebe a zamezí jejich stykĎm s jiněmi sameťky. TakÔe zjiçtŘní otcovství u çimpanzích dŘtí prostěm pozorováním byla vŘc témŘý nemoÔná. VŘdci vçak trpŘlivŘ, celěch pŘt let mezi rokem 1991 - 1995, hledali çimpanzí chlupy. ćimpanzĎm ťasto vypadávají i s koýínky. Nacházeli je pravidelnŘ pod hnízdy, která si çimpanzi staví v korunách stromĎ na noc. KromŘ toho vŘdci sbírali nakousnuté plody. ćimpanzi, vťetnŘ mláÔat, je nŘkdy odhazují. Z nakousnuté plochy se dají sejmout buĺky tváýové sliznice. Jak z bunŘk získaněch z koýínku vypadlého 82 chlupu, tak z bunŘk tváýové sliznice je moÔné genetickěmi otisky prstĎ, bezpeťnŘ urťit, ťí je chlup a kdo si kousl. V prĎbŘhu pozorování a sbírání se podaýilo získat genetické otisky prstĎ vçech dvaapadesáti çimapnzĎ zkoumané skupiny. VŘdci pýezkoumali genetické otisky prstĎ çimpanzích maminek, jejich mláÔat a vçech sameťkĎ, kteýí by mohli bět jejich tatínky. Zjistili, Ôe tatínci sedmi ze týinácti mláÔat bezpeťnŘ nebyli ťlenové skupiny. TakÔe to museli bět sameťkové z jiněch skupin. Oestrus neboli doba, kdy mĎÔe çimpanzí samiťka pýijít do jiného stavu a je pohlavnŘ aktivní, trvá patnáct dní. Sameťkové skupiny pýitom více neÔ ÔárlivŘ stýeÔí vlastní území. PrĎnik jiné çimpanzí skupiny, jak víme, vede k válce, pýi které mohou bět tŘÔce ranŘní i mrtví. Jak samiťky pýiçly k cizím sameťkĎm, aniÔ by si toho vlastní skupina vçimla, se stejnŘ jako u lidí pýesnŘ neví. VŘdci zdĎrazĺují, Ôe za celěch sedmnáct let pozorování nevidŘli, aby se samiťky patýící do vlastní do skupiny, pýiblíÔily k cizí skupinŘ. S jedinou vějimkou -- tou byl boj o území. CoÔ je jediná oficiální pýíleÔitost, kdy mohou samiťky
jedné skupiny sledovat sameťky z cizí skupiny. VŘdci si myslí, Ôe právŘ tohle by mohla bět pýíleÔitost, pýi níÔ si, patrnŘ na základŘ schwartzenegrovského věkonu, samiťky vybírají autora vlastního mládŘte z cizí skupiny. Samiťky, které si opatýily pro své mládŘ cizího tatínka, pýitom netrávily mimo vlastní skupinu víc ťasu, neÔ samiťky, které si opatýovaly tatínka pro své mládŘ uvnitý skupiny. TakÔe ze sameťkova hlediska doťasná nepýítomnost samiťky v období, kdy mĎÔe poťít potomka s kěm se jí namane, nemusí bět sama o sobŘ nic podezýelého. To je pro zmŘnu je dĎleÔité z hlediska mládŘte. NeboĽ samci mláÔata poťatá mimo skupinu nŘkdy zabíjejí. Zajímavé je, Ôe pouze u dvou ze çesti romantickěch dvojic, tŘch 83 mezi nimiÔ nŘjakou dobu probíhalo dvoýení, byl vztah sameťka a samiťky zdrojem otcovství. Ani slavná samťí dominance -- z dŘjin i souťasnosti víme o harémech vĎdťích samcĎ mnoha druhĎ zvíýat, stejnŘ jako o formálních a neformálních harémech mnoha vĎdcĎ lidskěch skupin -- na tom z hlediska potomstva nebyla u této çimpanzí skupiny o mnoho lépe. V pralesní çimpanzí skupinŘ byli nŘjakou dobu svého Ôivota více nebo ménŘ vedoucí roli ťtyýi z jedenácti sameťkĎ. Ale jen dva z nich se stali v dobŘ své vlády otci. Dva vĎdcové, které vŘdci pojmenovali Brutus a Macho, coÔ znamená Chlapák -- první byl dominantní 10 let, druhě 1,5 roku -v dobŘ svého vládnutí pýes veçkerou snahu potomka nezplodili. Zajímavé je, Ôe jej ihned zplodili, jakmile z vedoucí role vypadli. Na druhé stranŘ je pravda, Ôe sameťkové, kteýí zastávali aspoĺ nŘjakou dobu svého Ôivota vedoucí roli, zplodili dvŘ týetiny potomkĎ -- byĽ je vçechny nezplodili právŘ v dobŘ, kdy vládli. Jakoby pro tvorbu potomstva byly u sameťkĎ sice vhodné vĎdcovské vlastnosti, nicménŘ nikoli vĎdcovské povinnosti. K reprodukťnímu úspŘchu çimpanzích sameťkĎ bude tedy nutno pýiťíst levoboťky -- mláÔata, která mají se samiťkami ze sousedních skupin. VŘdecká klasika tvrdící, Ôe çimpanzi plodí potomstvo věluťnŘ uvnitý vlastní skupiny tedy zýejmŘ padá. Genově tok, nŘco, co je pro Ôivot jednou z nejvěznamnŘjçích vŘcí, ýídí více ménŘ samiťky. A ten druhě dĎvod tohoto dlouhého vyprávŘní? Jsou (v Liverpoolu) samí hýíçníci? Nebo je tam ťinně deset
milionĎ let starě, velmi hlubokě mechanismus, o nŘmÔ naçe kulturní tradice jednak neví, jednak se jej -- marnŘ -- ve spoleťnosti kontrolované muÔi pokouçí zastavit? UÔitá literatura 84 Nature 387, 1997, s. 358. Goodall, J.: The Chimpanzess in Gombe: Patterns of behavoir. Harvard University Press, Cambridge, Massachusetts. Boesch, C. In: Great Ape Societies (McGrew,W.C., Marchant, L.F., Nishida. T. eds. Cambridge University Press, 1996, s. 101 - 113.
David Baltimore a podvody ve vŘdŘ podruhé Kdo z vás mŘl moÔnost pýeťíst si knihu Lenochod a vesmír, 85 o Davidu Baltimorovi jiÔ ťetl. A také o doktorce Thereze
Imanishi-Kari. Jejich pýíbŘh, kterě pokraťoval, je svŘdectvím opravdu neťekaného zvratu událostí. Musím tedy vyprávŘt dál. David Baltimore je muÔ s pozoruhodněm osudem. Ve svěch sedmatýiceti letech -- byl jedním z nejmladçích vŘdcĎ, jimÔ se to podaýilo -- získal spolu H.Teminem a R. Dulbeccem Nobelovu cenu za fysiologii a lékaýství. Narodil se roku 1938. Jeho maminka byla experimentální psycholoÔka. V synovi probudila zájem o fyziologii. Po studiích a krátké ťinnosti v MIT, Massachusettském technologickém institutu, pracoval v Cold Spring Harbor Laboratory. To je proslulá laboratoý na Long Islandu v USA. V padesátěch letech zde pýevládal zájem o bakteriofágy, viry, které infikují a niťí bakterie. Baltimora napadlo, Ôe by zvíýecí viry mohly zvíýecím buĺkám dŘlat nŘco podobného. CoÔ byl klíťově nápad, jenÔ ho po mnoha mezistupních, bŘhem nichÔ Baltimore vystýídal ýadu míst v pýedních americkěch laboratoýích, dovedl ke koneťnému objevu. Byl skuteťnŘ nobelistickě. éstýední biologické dogma ýíkalo, Ôe je cesta informace v Ôivěch systémech jednosmŘrná. DNA, deoxyribonukleová kyselina, pýepíçe svou informaci do RNA, ribonukleové kyseliny. Ta ji pýeloÔí do poťtu a poýadí aminokyselin, z nichÔ se sestavují bílkovinné ýetŘzce. Otázkou bylo, jak se dokáÔí pomnoÔovat RNA viry, jejichÔ dŘdiťnou informaci tvoýí jen ribonukleová kyselina. Baltimore a Temin nezávisle na sobŘ zjistili, Ôe RNA viry, mezi nŘÔ patýí viry zpĎsobující nŘkteré zhoubné nádory i virus HIV zpĎsobující AIDS, k tomu mají mefistofelsky pĎsobící nástroj. Enzym, neboli katalyzátor, kterě dokáÔe jejich RNA informaci pýepsat do DNA jádra napadené buĺky, reverzní transkriptasu. Objev reversní transkriptasy byl jedním z nejzákladnŘjçí objevĎ molekulární genetiky. Baltimora vynesl do věçin vŘdecké slávy. Roku 1990 se stal prezidentem jedné z nejprestiÔnŘjçích vŘdeckěch institucí svŘta, Rockefellerovy univerzity. 86 Pak pýiçlo stejnŘ hluboké poníÔení. Roku 1986 vyçel v mezinárodním ťasopise Cell (Buĺka) ťlánek zaběvající se jednou z otázek molekulární immunologie. Autorkou ťlánku byla Thereza Immanishi-Kari. Baltimore a dalçí vŘdec, D.Weaver, byli spoluautory. Roku 1991 prosákly na veýejnost věsledky práce
vyçetýovací komise. Doktorka Margaret OřToole, podýízená Therezy Immanishi-Kari oznámila, Ôe ťást práce je nepravdivá, má se zakládat na vymyçleněch údajích. Následovala lidská dÔungle. David Baltimore svou spolupracovnici obhajoval. Do sporu se vloÔil republikánskě senátor John Dingell pasoucí po vŘdeckěch podvodech. Vynutil si pýezkoumání laboratorních záznamĎ jednou z tajněch sluÔeb. Dr Thereza Immanishi-Kari byla prohláçena za viníka nejhorçího ťinu, kterého se vŘdec mĎÔe dopustit -- falçování dat. David Baltimore své spoluautorství odvolal. OřTooleová prohlásila, Ôe o falçování dat musel vŘdŘt. R. 1991 Baltimore resignoval na místo prezidenta univerzity. Rozhoýťeně boj pokraťoval na stránkách vedoucího svŘtového vŘdecké ťasopisu Nature. Pýípad Immanishi-Kari se pro tisk a vçechny lidi, kteýí Baltimora nemŘli rádi (nebylo jich málo vťetnŘ nŘkolika nositelĎ Nobelověch cen), stal "pýípadem Baltimore". Jeden z Baltimorověch oponentĎ, Torsten N. Wiesel, rovnŘÔ nositel Nobelovy ceny za fysiologii a medicinu, jenÔ byl proti Baltimorovu zvolení presidentem university, nastoupil na uvolnŘné místo okamÔitŘ. Následovalo nŘkolik procesĎ na rĎzněch úrovních. V jednom z nich soudce oznámil, Ôe Immanishi-Kari podle vçecho falçovala, ale Ôe ji s ohledem na sloÔitost povahy pýípadu, soudit nebude. Pýípad vrátil do ruku vŘdecké obce.P1 Baltimorovi nepýátelé lobovali za zruçení jeho ťlenství v Americké akademii vŘd a dokonce padla úvaha o odebrání Nobelovy ceny. 87 Mnohaletě skandál skonťil aÔ r. 1996. VŘdeckě věbor, k nŘmuÔ se Thereza Immanishi-Kari odvolala, zasedal çest tědnĎ. Pýepis jeho zprávy obsahuje 6 500 stran. ZávŘr, k nŘmuÔ věbor dospŘl, je jednoznaťně. Rozhodl, Ôe dĎkazy, které byly zástupci ORI, to je Organizace pro Integritu vězkumu (Organization for Research Integrity), proti doktorce Immanishi-Kari, jsou "irelevantní", "vnitýnŘ protikladné" a "zaloÔené na nepodloÔeněch pýedpokladech". Jiněmi slovy: Thereza Immanishi-Kari se na základŘ nepodrobnŘjçího moÔného pýezkoumání celé záleÔitosti podvodu nedopustila. D. Warsh, vŘdeckě zpravodaj listu Boston Globe, aféru shrnul do
nŘkolika bodĎ. Myslím, Ôe jejich popis je uÔiteťně. I tyto události jsou souťástí dneçní çpiťkové vŘdy. A nebylo by dobré, kdybychom o odvrácené, nicménŘ velmi Ôivé tváýi vŘdy nemluvili. StejnŘ jakoby nebylo dobré, kdybychom mluvili jenom o ní. Za první tŘÔiçtŘ aféry Warsh povaÔuje napŘtí mezi Immanishi-Kari a její podýízenou M. OřToole. SoutŘÔivost ve çpiťkové vŘdŘ vede k boji o pýeÔití a nesmírnému napŘtí. OřToole uvedla jednomu z novináýĎ vŘtu své nadýízené: " Nikdy to nikam nedotáhnete. Nikdy nedostanete práci. Budete jednou z tŘch Ôen, které musí podporovat manÔel." Immanishi-Kari, rozvedená, dýíť trávící v laboratoýi celě Ôivot, pýesná, pýísná, nároťná, drilující svou podýízenou... Druhěm tŘÔiçtŘm byly vztahy mezi çpiťkami Rockefellerovy nadace a dalçích institucí a Davidem Baltimorem. Padla ýada jmen vťetnŘ nositelĎ Nobelovy ceny Jamese Watsona a Waltera Gilberta, kteýí na vrcholu stýetu Baltimora buÔ nepodpoýili nebo se chovali vyslovenŘ nepýátelsky. Warsh neváhá uÔít pojem spiknutí. TŘÔiçtŘm týetím je atmosféra, obecnŘjçí souvislosti doby, 88 kulturní kontext, jak ýíká Warsh, daně narĎstající vlnou myçlení, cítŘní a chování, která si ýíká postmodernismus. Je vĎťi vŘdeckému, kritickému myçlení nepýátelská. PostmodernistĎm se podaýilo koncem osmdesátěch let na americkěch univerzitách rozpoutat nŘco pýipomínajícího hon na ťarodŘjnice. VŘdci o tom vtipkovali. Mluvili o Hýe na (vŘdecké) podvádŘní (Fraud Game) ťímÔ mŘli na mysli nekoneťné a vyťerpávající schĎzování, semináýe, referáty a souhrnné ťlánky, které se touto problematikou zaběvaly. NaçtŘstí se vliv postmodernistĎ v poslední dobŘ zeslabil. Poté, co je zesmŘçnil Alan D. Sokal, fyzik newyorské univerzity, o nŘmÔ je vyprávŘní v poznámce 3 kapitoly s názvem CUDOS. tvrtěm tŘÔiçtŘm je nastupující základní promŘna vŘdy, které John Ziman, fyzik bristolské univerzity, ýíká Modus 2. Vyprávím o ní ve stejnojmenné kapitole. Co z aféry a jejího vyústŘní plyne? VŘda je pýes vçechno schopna kontrolovat i uzdravovat sama sebe. Nepotýebuje zásahy zvenťí -- pan senátor byl oznaťen za çikanujícího jedince -- ani věbory, o nichÔ mnoho vŘdcĎ poznamenalo, Ôe mají ponŘkud inkviziťní charakter. I tisk dostal
od Warshe co proto za jednostrannost, se kterou o prĎbŘhu aféry informoval. Poznámky Poznámka 1 PodrobnŘji je o tom v autorovŘ kníÔce Lenochod a vesmír, Vyçehrad Praha 1995. UÔitá literatura Scientific American 266, 1992, s. 16. American Physiological Society:
[email protected] Nature Medicine 2, 1996, s.831. Nature Medicine 2, 1996, s. 843. 89 The Boston Globe, Sunday, June 30, 1996, s.71.
Umírání Kaspického moýe 90
Kaspické moýe je skoro týikrát vŘtçí neÔ běvalé eskoslovensko. Jeho plocha je 384 400 km2. Odhaduje se, Ôe obsahuje 78 700 km3 vody. Je nejvŘtçí vnitrozemskou zásobárnou vody na Zemi. Nachází se v rozsedlinŘ mezi evropskou a asijskou kontinentální deskou. Jeho hladina je pod úrovní hladiny Stýedozemního moýe. Na severu je mŘlké, hloubka tu je kolem pŘti metrĎ, ale smŘrem k jihu se jeho dno svaÔuje aÔ na hloubku 980 m. Od severu k jihu je delçí neÔ 1000 km. Na severu a věchodŘ je na jeho býezích pouçĽ, na západŘ a jihu step a lesy. Lidé, kteýí si Kaspické moýe pýivlastnili, je povaÔují za zdroj své nafty a kaviáru. Slanost je nízká, hlavním pýítokem je ýeka Volha dodávající asi 80% vody. O zbytek se stará sto týicet dalçích ýek. Volha je dlouhá týiapĎl tisíce kilometrĎ. Na jejích býezích Ôije pýibliÔnŘ polovina ruského obyvatelstva, která vyrábí ťtvrtinu zdejçí prĎmyslové a zemŘdŘlské produkce. Mezi rokem 1937 - 1981 vyrostla na Volze celá kaskáda pýehrad. DĎvodem byla elektrifikace zemŘ. Věçka hladiny Kaspického moýe kolísá. Pýíťina není prozatím jasná, kolísání vysvŘtluje asi tucet teorií. Odborníci teorie dŘlí do dvou skupin. Jedna skupina teorií vysvŘtluje kolísání hladiny jako dĎsledek pýesunĎ zemského povrchu, tedy tektonickěch zmŘn. Druhá skupina se domnívá, Ôe jde o dĎsledek zmŘny klimatu, jejíÔ pýíťinou by mŘl bět vliv severního Atlantického oceánu na místní sráÔky. Pokles hladiny Kaspického moýe byl zýejmě zejména poťátkem çedesátěch let. Tehdy se pýiťítal plnŘní pýehradních nádrÔí. NŘkteýí odborníci chtŘli do Kaspického moýe pýivést vodu z dalçích ýek. Věsledkem byla první velká ekologická debata. Ukonťilo ji neťekané, zato velmi rychlé stoupání hladiny, které zaťalo roku 1978. Hladina Kaspického moýe od té doby stoupla o dvaapĎl metru a stoupá dál. 91 Kaspické moýe tvoýí hranici mnoha státĎ. Ve smŘru pohybu hodinověch ruťiťek poťínaje "devítkou" jsou jimi Rusko, Kazachstán, Turkmenistán, Örán a AzerbájdÔán. Lidé nemají ekologickou pamŘĽ. Jakmile hladina Kaspického moýe klesla, vidŘli pýíleÔitost ke snadnému získávání nafty. Na vçech vhodněch místech vyrostla tŘÔební zaýízení a továrny.
Nyní je zaťíná zaplavovat stoupající voda. Pýíkladem je mŘsto Sumgait leÔící severozápadnŘ od Baku v AzerbajdÔánu. V padesátěch a çedesátěch letech, kdy byl pokles moýské hladiny nejvŘtçí, zde vyrostl celě komplex petrochemickěch, chemickěch a metalurgickěch závodĎ. Rozkládá se podél pobýeÔí. Dnes je zastaralě, rozpadá se a vypouçtí do moýe vçechny odpady. Roku 1991 Sumgait vypustil 335 tisíc tun pýeváÔnŘ jedovatého odpadu, vťetnŘ dioxinĎ, coÔ jsou jedny z nejjedovatŘjçích látek vĎbec. V pobýeÔních mŘlťinách Baku je ohromně poťet naftověch ťerpadel. Jejich technickě stav běvá Ôalostně. Mezi nimi jsou nespoťetná jezírka nafty, která unikla. üeka Kura protéká Gruzií, pak AzerbájdÔánem a je po Volze jedním z nejmohutnŘjçích pýítokĎ. Oba státy válťí. Odpadní vodu nepýeťiçĽuje Ôádně z nich. TakÔe teťe v jedovatém stavu do moýe. Odborníci povaÔují azerbájdÔanské pobýeÔí Kaspického moýe za mrtvou zem. V Kaspickém moýi Ôije ýada místních druhĎ Ôivota, které se jinde nevyskytují, napýíklad çest druhĎ jesetera. Pýehrady zabránily jeho pýirozenému tahu. Jedinou vějimkou je ýeka Ural. Kaspiťtí jeseteýi byli v první polovinŘ naçeho století zdrojem 90% svŘtového kaviáru, kterého se zde získávalo roťnŘ týicet tisíc tun. Pýehrady sníÔily poťet míst, kde se jeseteýi mohou týít, o pŘtaosmedsát procent. Větahy, které by je pýes nŘ 92 pýepravily, nesplnily oťekávání. V roce 1967 pýepravily çedesát tisíc kusĎ, o dvacet let pozdŘji nŘco pýes dva tisíce kusĎ. Nyní jsou bez uÔitku. Chemické zamoýení vody totiÔ jesetery hubí. Jen v roce 1987 hynuli sedmnáckrát po sobŘ, ztráty se odhadují na 5800 tun. Ryby, které pýeÔily, běvají postiÔeny zrĎdnostmi kostry a svalĎ. UmŘlě chov ztráty nenahrazuje, nesmírnŘ vzrostlo pytláctví. Kontrola pytlaťení je vçak zatím nemoÔná. Právníci okolních státĎ se totiÔ nemohou shodnou, zda je Kaspické jezerem nebo moýem... Věsledek? V roce 1990 bylo získáno 13 300 tun kaviáru, ale rok 1994 pýinesl jen 2 100 tun. V kazaÔské pouçti, nedaleko Aktau, je jaderná elektrárna Gurjevskaja. K chlazení reaktoru uÔívá moýskou vodu, zároveĺ ji odsoluje. Radioaktivní odpad ukládá do rozsedliny, která je
pouhěch osm metrĎ nad soudobou moýskou hladinou. Vzniklo zde radioaktivní jezero. Jeho podloÔí je vápencové, pýedpokládá se, Ôe mĎÔe prosakovat. Tím se radioaktivní látky dostávají do okolí, vťetnŘ Kaspického moýe. Jsou zde "ukládány" i pevné radioaktivní odpady. Odhadnout následky dalçího stoupání hladiny Kaspického moýe si troufá málokdo. Trochu ťasu bylo získáno znovuotevýením odpaýovací plochy Kara Bogaz Gol na věchodním pobýeÔí, které byly v roce 1980 oddŘleny hrází - to byl pokles hladiny nejvŘtçí. V pánvi se mĎÔe nahromadit aÔ 25km3 vody, plnit se bude týi roky, zamezí vzestupu hladiny o 35 cm. Zlepçení ekologické sitace by vyÔadovalo 2,2 miliardy americkěch dolarĎ. NŘkolik milard dolarĎ by vyÔadovalo vyťiçtŘní údolí ýeky Volhy. 93 Umírání jenom Kapického moýe? Nebo je Kaspické moýe jedním z krajních pýíkladĎ rostoucího ohroÔení ZemŘ i jejích obyvatel. Varování, které vyslovili pýední svŘtoví vŘdci, mluví o druhé moÔnosti. Najdete je v závŘru kníÔky. UÔitá literatura Science 377, 1995, s.673. Kosarev, A.N., Yablonskaya, E.A.: The Caspian Sea (SPB Academic, The Netherlands,1994)
18. 11. 1992 vydala Union of Concerned Scientists 94 96 Church Street, Cambridge, Mass. O2238-9105, USA. Telefon: 617-547-5552 Fax: 617-864-9405 Internetová adresa: http://www.ucsusa.org/ následující prohláçení SvŘtoví vŘdci varují lidstvo
Lidské bytosti a pýirozeně svŘt jsou v konfliktu. Lidská ťinnost tŘÔce a mnohdy nezvratnŘ poçkozuje prostýedí a kritické zdroje. Nepodaýí-li se je zvládnout, mnohé z naçich bŘÔněch postupĎ váÔnŘ ohrozí budoucnost, kterou bychom si pýáli pro lidskou spoleťnost, ýíçi rostlin a zvíýat. Nadto mohou zmŘnit Ôivě svŘt natolik, Ôe nebude moÔné uchovat Ôivot v podobŘ, kterou známe. Chceme-li se vyhnout kolizi, do které vede náç souťasně věvoj, jsou nutné okamÔité a zásadní zmŘny. Prostýedí trpí kritickou zátŘÔí Atmosféra Pokles mnoÔství ozonu ve stratosféýe nás ohroÔuje zvěçeněm mnoÔstvím ultrafialového záýení na zemském povrchu. To mĎÔe poçkodit nebo usmrtit mnoho podob Ôivota. ZneťiçtŘní vzduchu v blízkosti zemského povrchu, kyselé sráÔky, jiÔ pĎsobí rozsáhlé
çkody lidem, lesĎm i obilninám. Vodní zdroje 95 Bezhlavé vyťerpávání omezeněch zásob podzemní vody ohroÔuje věrobu potravy a dalçích nejzákladnŘjçích lidskěch systémĎ. Věrazné poÔadavky na zemskou povrchovou vodu vyústily do jejího váÔného nedostatku pýibliÔnŘ v osmdesáti zemích svŘta, v nichÔ Ôije 40% svŘtové populace. ZneťiçtŘní ýek, jezer a podzemní vody je dalçím omezením zásob. Oceány Niťivě tlak na oceány je závaÔně zejména v pobýeÔních oblastech produkujících vŘtçinu ryb slouÔících k potravŘ. Celkově úlovek se v souťasnosti rovná nebo pýesahuje urťené maximum udrÔitelného větŘÔku. Na nŘkterěch odvŘtvích rybného prĎmyslu jsou vidŘt pýíznaky zhroucení. üeky odnáçející do moýe ohromnou zátŘÔ erodované pĎdy, rovnŘÔ odnáçejí prĎmyslové, mŘstské, zemŘdŘlské a dobytkáýské odpady - nŘkteré z nich toxické. PĎda Pokles úrodnosti, jenÔ vede k rozsáhlému opouçtŘní zemŘdŘlské pĎdy, je hromadně vedlejçí dĎsledek souťasného provozování zemŘdŘlství a dobytkáýství. Od r. 1945 bylo zniťeno 11% povrchu zemŘ na nŘmÔ je rostlinně porost. To je plocha vŘtçí neÔ ína s Indií spoleťnŘ. Věroba potravin na jednoho ťlovŘka v mnoha ťástech svŘta klesá. Lesy Rychle niťeny jsou tropické deçtné pralesy, stejnŘ jako jiné tropické lesy a lesy mírného pásma. Pýi souťasném rychlosti niťení zaniknou nŘkteré ohroÔené druhy lesa v prĎbŘhu nŘkolika let a vŘtçina tropického deçtného pralesa zanikne pýed koncem pýíçtího století. S nimi vyhyne velkě poťet druhĎ rostlin a zvíýat.
Druhy Ôivota 96
ZvláçtŘ závaÔná je ztráta mnoha druhĎ Ôivota, která v r. 2100 mĎÔe dosáhnout týetinu vçech dnes Ôijících druhĎ. S nimi ztrácíme moÔnosti vyuÔití v lékaýství a dalçích oborech, stejnŘ jako podíl jímÔ genetická rozmanitost podob Ôivota pýispívá k odolnosti svŘtověch biologickěch soustav i k ohromující kráse zemŘ samotné. Mnohá z tŘchto poçkození jsou trvalá nebo nezvratná na celá staletí. Pýídatnou hrozbou se zdají bět dalçí procesy. RĎst mnoÔství atmosférickěch plynĎ pocházejících z lidské ťinnosti, vťetnŘ oxidu uhliťitého uvolĺovaného spalováním fosilních paliv a odlesĺováním, mĎÔe v globálním mŘýítku zmŘnit klima. PýedpovŘdi globálního oteplování jsou jeçtŘ nejisté - rozsah dĎsledkĎ se odhaduje od snesitelněch po velmi váÔné - moÔná rizika vçak jsou znaťnŘ velká. Naçe obrovské poçkozování vzájemnŘ propojené sítŘ svŘtového Ôivota by mohlo se spojení s poçkozením prostýedí daněm odlesnŘním, ztrátou druhĎ a zmŘnou klimatu spustit rozsáhlé nepýíznivé zmŘny vťetnŘ nepýedvídatelného zhroucení kritickěch biologickěch soustav jejichÔ interakcím a dynamice rozumíme jen nedokonale. Nejistota v odhadu rozsahu tŘchto dĎsledkĎ není omluvou pro sebeuspokojení nebo odkládání toho, co této hrozbŘ mĎÔe ťelit. Populace ZemŘ je koneťná. Koneťná je i její schopnost vstýebat niťivé odpady, pevné i tekuté. Koneťná je její schopnost dávat potravu a energii. Koneťná je i její schopnost postarat se o rostoucí poťet lidí. Mnohěm mezím ZemŘ se pýibliÔujeme rychle. Souťasná ekonomická praxe poçkozující prostýedí jako v rozvinutěch tak v rozvojověch zemích nemĎÔe pokraťovat bez rizika nenapravitelného poçkození Ôivotadárněch svŘtověch systémĎ. Tlak podmínŘně nekontrolovaněm rĎstem populace klade na svŘt pýírody poÔadavky, které mohou zastínit jakoukoli snahu o dosaÔení udrÔitelné budoucnosti. Máme-li zastavit niťení naçeho prostýedí, musíme pýijmout, Ôe tento rĎst má meze. 97 Odhad SvŘtové banky uvádí, Ôe se svŘtová populace na poťtu mençím neÔ
12,4 miliardy lidí nezastaví. Spojené národy uzavírají, Ôe koneťně poťet muÔe dosáhnout 14 miliard, coÔ je témŘý trojnásobek dneçního poťtu 5,4 miliardy. JiÔ v této chvíli vçak jeden z pŘti lidí Ôije v absolutní bídŘ aniÔ by se dostateťnŘ najedl, jeden ťlovŘk z deseti trpí tŘÔkou podvěÔivou. Do chvíle, v níÔ ztratíme moÔnost tyto hrozby pýed nimiÔ stojíme odvrátit, zběvá nanejvěç jedno nebo nŘkolik desetiletí. Ztratíme-li tuto moÔnost, dalçí vyhlídky lidstva se nezmŘrnŘ zmençí. Varování My, níÔe podepsaní starçí ťlenové svŘtové vŘdecké obce, varujeme lidstvo pýed tím, co má pýed sebou. Máme-li se vyhnout obrovské lidské bídŘ a nemáme-li na této planetŘ nezvratnŘ zmrzaťit svĎj globální domov, jsou nutné velké zmŘny ve zpĎsobu, jimÔ jsou zemŘ a Ôivot, kterě na ní je, spravovány. Co musíme udŘlat Je nutné souťasnŘ ovlivnit pŘt nerozluťnŘ propojeněch oblastí: 1. innosti poçkozující prostýedí se musí uvést pod kontrolu jejímÔ smyslem je obnovení a ochrana celistvosti systémĎ svŘta, na nichÔ jsme závislí. Abychom omezili tvorbu skleníkověch plynĎ a zneťiçtŘní své vody a vzduchu musíme napýíklad pýejít od fosilních paliv k ménŘ poçkozujícím nevyťerpatelněm energetickěm zdrojĎm. Pýednost musí získat věvoj malěch a snadno zaveditelněch energetickěch zdrojĎ odpovídajících potýebám týetího svŘta. 98 Je nutné zastavit odlesĺování, poçkozování a ztráty zemŘdŘlské pĎdy, ztráty suchozemskěch a moýskěch rostlinněch i Ôivoťiçněch druhĎ. 2. Zdroje s klíťověm věznamem pro lidské blaho je nutné spravovat efektivnŘji. Vysoké prvenství musí získat úťelné vyuÔití energie, vody i dalçích materiálĎ, je nutné rozçiýovat recyklaci a konzervaci. 3. Musíme stabilizovat populaci. To bude moÔné jedinŘ tehdy, jestliÔe vçechny národy poznají, Ôe vŘc vyÔaduje zdoknalení sociálních a ekonomickěch podmínek a pýijetí úťinného vŘdomého
plánování rodiny. 4. Musíme omezit a nakonec vylouťit bídu. 5. Musíme zajistit rovnost pohlaví a garantovat kontrolu Ôen nad svěmi vlastním rozhodnutími o tom, zda budou nebo nebudou mít dŘti. Rozvinuté národy jsou v dneçním svŘtŘ nejvŘtçími zneťiçĽovateli. Chceme-li sníÔit tlak na zdroje a svŘtové Ôivotní prostýedí, musí svou nadmŘrnou spotýebu omezit ve znaťném rozsahu. Podpora a pomoc rozvojověm národĎm je závazkem národĎ rozvinutěch, protoÔe pouze rozvinuté národy mají k ýeçení tŘchto úloh finanťní zdroje a technické dovednosti. Jednání na základŘ tŘchto poznatkĎ není altruismus, ale osvícené sobectví. AĽ uÔ jsme prĎmyslovŘ rozvinutí nebo nikoli, vçichni jsme v jediném záchranném ťlunu. Ůádně národ se nevyhne poçkození, budou-li poruçeny globální biologické soustavy. Ůádně národ neunikne sráÔkám o uběvající zdroje. Nestabilita Ôivotního prostýedí a ekonomiky nadto zpĎsobí hromadné pýesuny obyvatelstva s nevypoťítatelněmi dĎsledky, které stejnŘ postihnou jak rozvojové tak rozvinuté státy. Rozvojové národy si musí uvŘdomit, Ôe poçkození Ôivotního prostýedí je jednou z nejváÔnŘjçích hrozeb, kterěm ťelí, a Ôe pokusy o oslabení této hrozby selÔou, nezvládnou-li svou populaci. NejvŘtçím nebezpeťím se stává past tvoýená spirálou poçkozování Ôivotního prostýedí, bídou a neklidem vedoucí ke zhroucení sociálnímu, ekonomickému i ke zhroucení Ôivotního prostýedí. 99 éspŘch v této globální snaze bude vyÔadovat zásadní omezení válek a násilí. Zdroje, které jsou dnes vŘnovány na pýípravu a vedení války -- pýekroťily 1000 miliard americkěch dolarĎ roťnŘ - budou mimoýádnŘ potýebné pro nové cíle a mŘly by bět zamŘýeny na nové vězvy. Je zapotýebí nově postoj - nová etika - smŘýující k zacílení naçí odpovŘdnosti na péťi o sebe a zemi. Musíme pochopit, Ôe moÔnosti zemŘ uÔivit nás jsou omezené. Musíme pochopit její kýehkost. NemĎÔeme dovolit její dalçí pustoçení. Tato etika musí motivovat velké hnutí, pýesvŘdťit neochotné vĎdce, neochotné vlády a
neochotné lidi, aby nutné zmŘny udŘlali sami. VŘdci, uveýejĺující toto prohláçení doufají, Ôe dosáhne a ovlivní lidi vçude. Potýebujeme pomoc mnoha lidí. Potýebujeme pomoc svŘtové vŘdecké obce - pýírodovŘdcĎ, stejnŘ jako vŘdcĎ pracující ve spoleťenskěch vŘdách, ekonomii a politologii. Potýebujeme pomoc vĎdcĎ svŘtového obchodu a prĎmyslu. Potýebujeme pomoc vĎdcĎ svŘtověch náboÔenství a potýebujeme pomoc vçech lidí na svŘtŘ. Ůádáme vçechny, aby se k nám v tomto úkolu pýipojili. Podepsáno více neÔ 1 500 vedoucích svŘtověch vŘdcĎ, mezi nimi 98 nositelĎ Nobelovy ceny. Prohláçení pýeloÔil autor této kníÔky.
