F.Koukolík Šimpanz a vesmír Předmluva Setkáváte se s třetí částí

F.Koukolík Šimpanz a vesmír Předmluva Setkáváte se s třetí částí

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.