VĚDA MISTRA LEONARDA
12.5.2009
8:38
Stránka 195
Kapitola šestá
VĚDA ZROZENÁ ZE ZKUŠENOSTI
Moderní anglické slovo „science“, věda, je odvozeno z latinského scientia, které znamená znalost; tentýž význam mělo toto slovo i ve středověku a renesanci. Dnešní chápání vědy jako uspořádaného souboru poznatků, získaných určitou metodou, se vyvíjelo postupně v průběhu osmnáctého a devatenáctého století. Charakteristické znaky vědecké metody byly plně rozpoznány teprve ve dvacátém století a zvláště veřejnost je často stále ještě nesprávně chápe.
Vědecká metoda Vědecká metoda je určitý způsob, jak dospět k poznání přírodního jevu. Zaprvé k ní patří systematické pozorování studovaného jevu a vedení záznamů o těchto pozorováních jako důkazního materiálu, čili shromažďování vědeckých dat. V některých vědách, jako je například fyzika, chemie a biologie, patří k systematickému pozorování také provádění řízených experimentů; v jiných vědách, jako v astronomii nebo v paleontologii, to možné není. Dále se vědci snaží získaná data logicky uspořádat, uvést do vzájemných souvislostí a zbavit vnitřních rozporů. Výslednému výstupu se říká vědecký model. Modely se snažíme, je-li to možné, formulovat jazykem matematiky, neboť matematice je vlastní přesnost a vnitřní konzistence. V mnoha případech, zvláště ve společenských vědách, však takové pokusy dopadají značně problematicky, protože mají tendenci vymezovat vědeckým modelům tak úzké mantinely, že většinou lze o jejich užitečnosti pochybovat. Během posledních několika desetiletí jsme tedy zjistili, že matematické formulace, ani VĚDA ZROZENÁ ZE ZKUŠENOSTI
/ 195
VĚDA MISTRA LEONARDA
12.5.2009
8:38
Stránka 196
kvantitativní výsledky nejsou nezbytnou součástí vědecké metody. Nakonec se tento teoretický model podrobí testu v podobě dalších pozorování a (pokud je to možné) dalších experimentů. Zjistí-li se, že model je se všemi výsledky těchto testů ve shodě, a hlavně že je schopen předpovídat výsledky nových pokusů, změní se nakonec ve vědeckou teorii. Proces podrobování vědeckých myšlenek a modelů opakovaným testům je kolektivní záležitostí vědecké komunity a k přijetí modelu a jeho přeměně v teorii dochází s tichým či výslovným souhlasem této komunity. V praxi nejsou tyto kroky či etapy tak zřetelně odděleny a také jejich pořadí nemusí být vždy stejné. Vědec například může na základě intuice nebo prvotních empirických údajů formulovat určité předběžné zobecnění neboli hypotézu. Pokud následná pozorování hypotéze odporují, může se výzkumník pokusit hypotézu upravit, aniž by se jí zcela vzdal. Jestliže jsou však empirické důkazy i nadále s hypotézou nebo vědeckým modelem v rozporu, je vědec nucen hypotézu odvrhnout ve prospěch nové hypotézy nebo nového vědeckého modelu, který se pak podrobí dalším testům. Někdy může dokonce dojít k zavržení teorie již přijaté, objeví-li se důkazy, které s ní jsou v rozporu. Tato metoda, která za pevný základ všech modelů a teorií považuje empirické důkazy, je vlastní podstatou vědeckého přístupu. Veškeré vědecké modely a teorie jsou omezené a přibližné. Pro současné chápání vědy je klíčové, že si vědci tuto skutečnost uvědomují.1 Věda dvacátého století opakovaně prokázala, že všechny přírodní jevy jsou vlastně vzájemně propojené a že jejich podstatné vlastnosti jsou založeny na jejich vztazích k jiným jevům. Abychom tedy mohli kterýkoli z nich vysvětlit úplně, museli bychom porozumět všem ostatním, což je evidentně nemožné. Toto pochopení nás přinutilo odvrhnout karteziánskou víru v jistotu vědeckého poznání a uvědomit si, že věda nám nikdy nemůže poskytnout úplná a definitivní
196 /
LEONARDO – VĚDEC
VĚDA MISTRA LEONARDA
12.5.2009
8:38
Stránka 197
řešení. Řečeno bez obalu, ve vědě nikdy nemáme co do činění s pravdou ve smyslu přesné shody našeho popisu s popisovaným jevem. Vždy se jedná o poznání přibližné a omezené. Někdo by z toho mohl být rozčarovaný, ale skutečnost, že pro popsání nekonečné pavučiny vzájemně propojených jevů můžeme formulovat přibližné modely a teorie a že jsme schopni své modely nebo aproximace v průběhu doby systematicky zdokonalovat, je pro mnohé vědce zdrojem sebedůvěry a síly. Řečeno slovy slavného biochemika Louise Pasteura: „Věda je založena na co největším množství odpovědí na stále rafinovanější otázky, které se stále více přibližují k podstatě jevů.“2
Leonardův empirický přístup Pět set let před tím, než filozofové a vědci přijali vědeckou metodu za svou a formálně ji popsali, objevil Leonardo da Vinci naprosto sám její základní charakteristické znaky, které také prakticky aplikoval – studium dostupné literatury, systematické pozorování, experimentování, pečlivá a opakovaná měření, formulování teoretických modelů a časté snahy o matematické zevšeobecnění. K objevu úplného rozsahu Leonardovy metody došlo teprve nedávno díky přesnému datování jeho poznámek; proto dnes můžeme sledovat vývoj jeho myšlenek a metod. Po celá staletí vycházely výběry z jeho zápisníků, řazené podle témat a často uvádějící vzájemně protikladná tvrzení z různých období Leonardova života. V průběhu posledních tří desetiletí však konečně došlo ke správnému datování zápisníků. Z oboru, který kriticky zkoumá a datuje staré rukopisy a který se jmenuje paleografie, vznikla sofistikovaná vědecká disciplína.3 V případě Leonardových zápisníků se při určování dat nevyhodnocují jen vlastní data, odkazy na okolní události a různé křížové odkazy v textech, ale také se pečlivě analyzuVĚDA ZROZENÁ ZE ZKUŠENOSTI
/ 197
VĚDA MISTRA LEONARDA
12.5.2009
8:38
Stránka 198
je vývoj Leonardova stylu psaní a kreslení v průběhu celého jeho života, používání různých druhů papíru (často s výraznými vodoznaky) a různých druhů per, inkoustu a dalších psacích materiálů v různých časových obdobích, a také se porovnává a kousek po kousku skládá mozaika skvrn, trhlin, zvláštních způsobů skládání a všemožných značek, které do zápisníků přidali v průběhu staletí nejrůznější sběratelé. Výsledkem této usilovné práce, která probíhala po několik desítek let pod vedením Carla Pedrettiho, je uveřejnění všech Leonardových rukopisů ve faksimilním vydání spolu s pečlivým přepisem a anotovanými verzemi původních textů. Podařilo se přesně datovat úryvky textů z různých období Leonardova života, které se někdy vyskytují dokonce na tomtéž listu rukopisu. Tyto odborné publikace nám umožnily zjistit, jak se Leonardovy teoretické modely vyvíjely a jak postupně zdokonaloval své pozorovací metody i způsob kreslení na stránce, a docenit tak ty aspekty jeho vědeckého přístupu, které jsme dříve neměli možnost rozpoznat.4 Jednou z revolučních změn, které Leonardo vnesl do přírodní filozofie patnáctého století, byla neoblomná důvěra ve význam přímého pozorování přírody. Zatímco řečtí filozofové a vědci se experimentování vyhýbali a většina renesančních humanistů názory antických textů nekriticky přejímala, Leonardo nikdy nepřestával zdůrazňovat význam přímé zkušenosti s přírodními jevy (sperienza). Od nejranějších poznámek z doby, kdy se svými vědeckými výzkumy začínal, až do posledních dnů svého života stále ve svých zápisnících zdůrazňoval zásadní význam metodického pozorování a experimentování. „Veškeré naše vědění má původ ve smyslech,“ zapsal si do svého prvního zápisníku, kodexu Trivulzianus.5 „Moudrost je dcerou zkušenosti,“ čteme v kodexu Forster,6 a ve svém Pojednání o malířství Leonardo tvrdí: „Jalové a plné bludů zdají se mi být vědy, jež nepramení ve zkušenosti, matky vší spolehlivosti. … to jest které na začátku, uprostřed ani na závěr
198 /
LEONARDO – VĚDEC
VĚDA MISTRA LEONARDA
12.5.2009
8:38
Stránka 199
neprocházejí některým z pěti smyslů.“7 Takový přístup ke studiu přírody byl v Leonardově době neslýchaný a v plné šíři se znovu objevil až v sedmnáctém století, v éře vědecké revoluce. Leonardo pohrdal etablovanými filozofy, kteří jen citovali klasické latinské a řecké texty. „Nadutě a nabubřele se naparují,“ napsal opovržlivě, „vyšňořeni a ozdobeni ne prací svou, ale prací jiných.“8 Uznával, že v umění je učení se od zručných mistrů důležité, ale zjistil také, že takových mistrů je pomálu. „Jistější je,“ doporučoval proto, „obrátit se spíše k předmětům přírody než k obrazům, které kopírováním neustále se zhoršují, a získat tak špatné návyky; neboť může-li někdo jít k císaři, nechodí k písaři.“9 Když bylo Leonardovi šedesát let a žil v Římě, pracoval jednoho dne na řešení problémů z oboru mechaniky a plnil stránky malého zápisníku řadami komplikovaných schémat vah a kladek. V jedné chvíli napsal: „Určím teď povahu vahadel…“ A pak – jako by najednou pomyslel na budoucí čtenáře, které je třeba poučit o vědě – přerušil své úvahy a připsal dnes již slavný manifest své vědecké metody: Dříve než budu pokračovat, udělám několik pokusů, protože zamýšlím nejprve uvést, co praví zkušenost, a pak s pomocí úsudku dosvědčit, proč zkušenost koná právě tak. A tímto pravidlem se musí řídit každý, kdo bádá o jevech přírody.10
Galileo Galilei, který se narodil 112 let po Leonardovi, se v intelektuálních dějinách Evropy obvykle uvádí jako první, kdo s tímto typem přísného empirického přístupu přišel a často je považován za „otce moderní vědy“. Nelze pochybovat o tom, že pokud by byl Leonardo da Vinci zveřejnil své vědecké spisy ještě za svého života, nebo pokud by se byla veřejnost seznámila s jeho zápisníky a důkladně je prostudovala již brzy po jeho smrti, byl by tento hold vzdáván jemu. Empirický přístup považoval Leonardo za přirozený. Získal do vínku neobyčejné pozorovací schopnosti a dokonalou vizuální paměť, doplněnou ještě o skvělé kreslířské schopnosVĚDA ZROZENÁ ZE ZKUŠENOSTI
/ 199
VĚDA MISTRA LEONARDA
12.5.2009
8:38
Stránka 200
ti.11 Historik umění Kenneth Clark tvrdí, že Leonardo měl „na člověka až neobvykle ostrý zrak, jímž dokázal … sledovat pohyby ptáků nebo vln, pochopit strukturu oplodí nebo stavbu lebky, zaznamenávat i ta nejtriviálnější gesta či nejtěkavější pohledy.“12 Leonardo se změnil z malíře s neobyčejnými pozorovacími schopnostmi ve vědce ve chvíli, kdy si uvědomil, že mají-li být jeho pozorování vědecká, je třeba provádět je organizovaně a metodicky. Vědecké experimenty se provádějí opakovaně a za různých podmínek, aby se co možno nejvíce vyloučil vliv náhodných faktorů a technických chyb. Parametry nastavení pokusů se mění, aby se objasnily základní neměnné rysy zkoumaného jevu. A právě takto Leonardo postupoval. Své pokusy a pozorování prováděl znovu a znovu, nikdy jej neomrzely, a věnoval přitom maximální pozornost i těm nejmenším detailům; často systematicky měnil parametry, aby vyzkoušel konzistentnost svých výsledků. „Musíme obdivovat, jak nenasytný byl mistrův hlad po detailech,“ napsal historik umění Erich Gombrich. „Rozsah jeho činností a neukojitelná touha po vědění jako by snad nikdy ani nebyly na překážku oné úžasné schopnosti koncentrace, s níž dokázal studovat jednu rostlinu, jeden sval, jeden rukáv nebo dokonce jeden geometrický problém, jako kdyby jej v životě nic jiného nezajímalo.“13 V zápisnících nacházíme opakované Leonardovy poznámky o tom, jak je třeba správně provádět pokusy, v nichž zvláště zdůrazňoval potřebu pečlivého opakování a obměn. V rukopisu A se tedy můžeme dočíst: „Než z tohoto případu uděláš obecné pravidlo, dvakrát nebo třikrát ho vyzkoušej a všímej si, docílíš-li těmito zkouškami stejných výsledků.“ V rukopisu M poznamenal: „Tento pokus budiž proveden několikrát, aby se nevyskytla nějaká okolnost, která by tuto zkoušku zhatila nebo zkreslila.“14 Leonardo byl skvělý vynálezce a strojní inženýr, dokázal proto s těmi nejjednoduššími prostředky provádět důmysl-
200 /
LEONARDO – VĚDEC
VĚDA MISTRA LEONARDA
12.5.2009
8:38
Stránka 201
né experimenty. Například zrnka prosa nebo stébla slámy vhozená do proudící vody mu pomohla zviditelnit a zakreslit tvary proudnic; speciálně navrženými plováky, zavěšenými v různých hloubkách tekoucí řeky, uměl změřit rychlost vody v různých hloubkách a v různých vzdálenostech od břehů.15 Vyrobil si skleněnou nádobu, její dno vyplnil pískem a zadní stěnu natřel černou barvou, aby mohl v řízeném laboratorním prostředí pozorovat jemné detaily pohybu vody.16 Většinu měřicích přístrojů si musel Leonardo vynalézt a navrhnout sám. Byl mezi nimi také přístroj na měření rychlosti větru, vlhkoměr na měření vlhkosti vzduchu a nejrůznější druhy počitadel pro zaznamenávání ujeté vzdálenosti. Při průzkumu krajiny si někdy Leonardo připnul ke stehnu kyvadlo, které uvádělo do pohybu ozubené kolečko a počítalo tak, kolik udělal kroků. Jindy použil vozík s ozubeným kolem, které bylo navrženo tak, aby se po každých deseti jednotkách zvaných braccia (asi 6 metrů) posunulo o jeden zub; po ujetí jedné míle pak spadl do kovové nádoby oblázek.17 Kromě toho se mnohokrát pokoušel zdokonalit mechanismus hodin pro měření času, které bylo v jeho době teprve v plenkách.18 Při vědeckých pozorováních a pokusech byl Leonardo stejně trpělivý a pozorný k detailům jako při malování. Evidentní je to zvláště u jeho anatomických výzkumů. Například aby mohl stanovit tvar dutin v mozku, kterým se říká mozkové komory, vlil do nich při jedné pitvě vosk. „Udělej dva průduchy v rozích větší komory a stříkačkou do nich vlij roztavený vosk,“ poznamenal si ve svých anatomických studiích. „Potom, až vosk ztuhne, mozek rozřízni a uvidíš přesný tvar těchto tří komor.“19 Stejně důmyslnou metodu vynalezl pro pitvání oka. Lékař Sherwin Nuland ji popisuje takto: Při pitvání oka, orgánu, o němž je dobře známo, že řezy se v něm obtížně provádějí, přišel Leonardo na myšlenku ponořit oko nejprve do vaječného bílku a pak to vše uvařit, aby vznikl koagulát [sraženina]; teprve pak přistoupil k rozříznutí tkáně. Podobné metody se dnes běžně používají k přesnému řezání křehkých struktur.20
VĚDA ZROZENÁ ZE ZKUŠENOSTI
/ 201
VĚDA MISTRA LEONARDA
12.5.2009
8:38
Stránka 202
Tento systematický přístup a soustředěná pozornost věnovaná detailům, s nimiž Leonardo přistupoval ke svým pozorováním a experimentům, jsou charakteristické pro celý jeho způsob vědeckého bádání. Obvykle vycházel ze všeobecně přijímaných koncepcí a vysvětlení, často shrnul všechny informace, které shromáždil z antických textů, a teprve pak přistoupil k jejich ověření vlastním pozorováním. Někdy si tyto souhrnné informace zaznamenal v podobě zběžných náčrtků, ale někdy také již i propracovaných kreseb. Dříve, ještě než došlo k přesnému datování zápisníků, se tyto kresby často považovaly spíše za doklad Leonardových nedostatečných vědeckých znalostí než za „citace“ vyčtených názorů, jimiž ve skutečnosti jsou. Například známý „obrázek koitu“ z windsorské sbírky anatomických kreseb, na němž jsou vyobrazeny mužské reprodukční orgány s povětšinou mylnými anatomickými rysy, se dlouho považoval za důkaz Leonardova špatného pochopení anatomie. Nedávno však historik lékařství a leonardovský badatel Kenneth Keele zjistil, že tato kresba je Leonardovou ilustrací toho, co se dočetl v Platónově spisu Timaios. Posloužila mu jako výchozí informace pro vlastní anatomické výzkumy lidského reprodukčního procesu.21 Leonardo opakovaně podroboval antické myšlenky testům spočívajícím v pečlivém pozorování a pokusech, a pak, pokud nenalezl žádný důkaz svědčící o opaku, se buď přiklonil k tradičním názorům, nebo formuloval vlastní, alternativní vysvětlení. Někdy se obešel naprosto bez jakýchkoli komentářů a zcela se spolehl na výmluvnost svých kreseb. Leonardo obvykle pracoval na několika problémech současně a zvláštní pozornost věnoval podobnostem tvarů a procesů v různých oblastech svého bádání – například mezi silami přenášenými kladkami a pákami a silami přenášenými svaly, šlachami a kostmi, mezi charakterem turbulencí vody a vzduchu, proudění mízy v rostlinách či stromech a krevního oběhu v lidském těle.
202 /
LEONARDO – VĚDEC
VĚDA MISTRA LEONARDA
12.5.2009
8:38
Stránka 203
Jakmile hlouběji porozuměl některému přírodnímu jevu v jedné oblasti, vždy si ihned uvědomil, že existují analogie a podobnosti, které tento jev propojují s jinými jevy v jiných oblastech, a podle toho své teoretické myšlenky upravoval. Tato metoda jej přivedla k tomu, že se mnoha problémům věnoval ne jednou, ale dokonce několikrát v různých obdobích svého života, a postupně své teorie modifikoval podle toho, jak se v průběhu jeho života jeho vědecké myšlení vyvíjelo. Z Leonardovy metody opakovaného přehodnocování teoretických poznatků z různých oborů je zřejmé, že svá vysvětlení nikdy nepovažoval za „konečná“. Přestože věřil, podobně jako v průběhu následujících tří set let většina filozofů a vědců, ve spolehlivost poznání, jeho postupné formulování teorií v mnoha oborech se velmi podobá teoretickým modelům, které jsou charakteristické pro moderní vědu. Navrhl například několik různých modelů fungování srdce a jeho úlohy v udržování krevního oběhu, z nichž jeden považoval srdce za pec, v níž plane centrální oheň; nakonec ale dospěl k závěru, že srdce je sval, který pumpuje krev do tepen.22 K analyzování základních rysů složitých přírodních jevů používal Leonardo také zjednodušené modely neboli aproximace, jak bychom řekli dnes. Průtok vody kanály o různém průřezu například znázornil s pomocí modelu zástupu lidí kráčejícího různě širokou ulicí.23 Stejně jako moderní vědci, také Leonardo byl vždy připraven své modely korigovat, získal-li dojem, že to vyžadují nové poznatky nebo změněné chápání sledovaného jevu. V umění i ve vědě jej zřejmě neustále zajímal spíše vlastní proces bádání než dokončené dílo nebo konečné výsledky. Mnohé z jeho obrazů a veškerá jeho vědecká činnost proto zůstaly nedokončeným, rozpracovaným dílem. A právě toto je pro dnešní vědeckou metodu typické. Přestože vědci publikují své práce v nejrůznějších stadiích rozpracovanosti v časopisech, monografiích a učebnicích, věda jako celek je prací, která nikdy nekončí. Staré modely a teorie VĚDA ZROZENÁ ZE ZKUŠENOSTI
/ 203
VĚDA MISTRA LEONARDA
12.5.2009
8:38
Stránka 204
neustále nahrazují modely a teorie nové, které jsou považovány za lepší, nicméně stále omezené a přibližné; i ty však budou s rozvojem vědění nahrazeny novými. Od dob vědecké revoluce v sedmnáctém století je tento vědecký postup vpřed kolektivním snažením. Vědci si průběžně dopisují, vyměňují si odborné články a knihy a na nejrůznějších shromážděních diskutují o svých teoriích. Tato průběžná výměna myšlenek je dobře zdokumentována, historikové tedy mohou celkem snadno sledovat, jak se věda v průběhu staletí vyvíjí. U Leonarda jsme ale v úplně jiné situaci. Pracoval sám a potají, žádný ze svých objevů nezveřejnil a jen zřídkakdy své poznámky datoval. Kromě toho si do zápisníků často přepisoval výňatky z vědeckých spisů, aniž by je opatřil příslušným odkazem na autora, dokonce je ani neoznačoval jako citace, takže historikové dlouho považovali některé z těchto okopírovaných pasáží za Leonardovy vlastní, originální myšlenky. Vzhledem k tomu, že Leonardo byl první a jediný, kdo tuto vědeckou metodu vyvinul, nepovažoval vědu za kolektivní záležitost založenou na spolupráci. Jakýkoli pokrok, k němuž v jeho vědeckém díle za jeho života došlo, byl proto zřejmý jen jemu samému. Pokud chtěli dnešní badatelé vývoj jeho vědeckého myšlení zrekonstruovat, museli přistoupit doslova k mravenčí detektivní práci.
Zápisníky Leonardo si zaznamenával výsledky svých pozorování a experimentů, teoretické modely a filozofické úvahy na tisíce stran zaplněných poznámkami; některé z nich jsou přehledně uspořádaná pojednání v nejrůznějších stadiích rozpracovanosti, většinou se ale jedná o vzájemně nesouvisející poznámky a kresby, které nejsou uvedeny v žádném specifickém pořadí a které někdy na tentýž list načrtl dokonce v různých obdobích. Přestože dnes máme k dispozici odborné publikace s jas-
204 /
LEONARDO – VĚDEC
