SVETSKÉ LISTY home page SECULAR LETTERS
O nás Klerikalizmus Rôzne Názory ENGLISH 
Múdrosť a tolerancia sú dve najdôležitejšie cesty k slobode
 
 
 
Z iných zdrojov
Přírodní zákony - skeptikův průvodce

Zoran Pazameta

Při každém skeptickém snažení musíme mít v paměti existenci základních přírodních zákonů. Ve svém článku chci představit tyto principy srozumitelným, jednoduchým způsobem, bez předpokladu specializovaných odborných znalostí.

Každý, kdo studoval fyziku, vědu o přírodních zákonech, ví, jak těžké je zvládnout filozofický a matematický formalismus nutný k plnému pochopení, výkladu a využití těchto zákonů. Situaci navíc komplikuje skutečnost, že některé z těchto zákonů jsou ještě "ve výstavbě" - jsou diskutovány ve vědecké komunitě. Kromě toho existují dnes dva fundamentální přístupy ke studiu přírody, kvantová teorie a Einsteinova fyzika, které jsou vybudovány na zcela odchylných výchozích předpokladech. Na štěstí ve světě makroskopickém (reálném), který je předmětem mého výkladu, fyzika odkryla jasná pravidla, podle kterých příroda vždy jedná - pravidla, která určují, co je fyzicky možné a co lze vyloučit. Důvěřujeme těmto zákonům, protože všechna pozorování a všechny experimenty, které byly a jsou prováděny, bez výjimky tyto zákony potvrzují. Znamená to, že umožňují nejlepší výklad přírody, který dnes máme k dispozici. Mohli bychom se ovšem ptát: Proč tyto zákony existují? Odpověď na tuto otázku leží však mimo dosah vědy. Vše, co víme, je, že je můžeme identifikovat, že je můžeme pozorovat v akci, že je můžeme použít k výkladu a předpovídání přírodních fenomenů. Právě toto měl na mysli Einstein svým známým výrokem: "Nejméně srozumitelnou věcí ve vesmíru je to, že je srozumitelný".

Sám Einstein je zřejmě objevitelem nejfundamentálnějšího z těchto zákonů, ale ten není zákonem o chování přírody, ale spíše zákonem o přírodních zákonech. Proto jej ponechám stranou.

Zákon Univerzality

Zákon Univerzality říká, že všechny přírodní zákony musí platit stejným způsobem všude. Zákony jsou totiž objektivní, nezáleží na tom, kdo a kde provádí experiment, ze stejných podmínek musí být dosaženy stejné výsledky. Znamená to, že znalosti např. z biologie a chemie spolu se znalostmi přírodních sil v naší části vesmíru nám dovolují vymezit možnosti a omezení pro život nebo pohyb vesmírem i v ostatních oblastech vesmíru. Protože rychlost světla (c ve slavné Einsteinově rovnici) je rychlostním limitem pro pohyb a šíření signálu v naší části světa, je tomu tak kdekoli jinde. Nezáleží na tom, jak je vyspělá technologie v jiných světech, jejich obyvatelé jsou odsouzeni cestovat nesmírnými mezihvězdnými prostory po dobu tisíců a  milionů let rychlostí nižší než c. (Pokud jde o "červí díry", hypotetické zkratky prostorem, jde o čistě teoretické abstrakce s vážnými koncepčními nedostatky (včetně porušení několika zákonů, které popíše níže) a nepřekročitelnými praktickými překážkami.

Princip kauzality

Kauzalita znamená, že jakýkoli efekt musí mít svou příčinu a že příčina musí vždy předcházet důsledku. Rodiče se musí narodit dříve než jejich děti, nikoli naopak. V Einsteinově fyzice platí kauzalita ve všech oblastech přírodního světa, jen kvantová teorie dovoluje porušení mikrokauzality na kvantové (submikroskopické) úrovni. V našem makroskopickém světě však platí kauzalita absolutně. To je principiálním důvodem, proč je cestování v čase nemožné. Postupovat časem zpět by znamenalo zvrátit v celém vesmíru vztah mezi nyní a pak, obrátit kauzální děj naruby. Znamenalo by to také porušit ostatní fundamentální přírodní zákony, např. zákon o zachování hmoty a energie - pokud by nebylo invertováno i narození samotného cestovatele. (Řešení některých rovnic pro cestování v čase rychlostmi, které převyšují c, sice dovolují obrat v toku času, ale z fyzikálního hlediska to postrádá smysl, protože částice, které by mohly existovat v takovém světě - tachyony - , nejsou reálné, mají imaginární hmotu.)

Důležité je, že propojení mezi příčinou a efektem je výsledkem působení přírodních zákonů. Pseudověda si často počíná jinak, i u pouhé koincidence mluví o příčině a efektu, ale spojení zajišťují nadpřirozené, tedy netestovatelné bytosti nebo síly.

Ještě chci poznamenat, že v mnoha komplexních systémech není možné v plném rozsahu sledovat vztah příčina-efekt a že používáme statistiku a pravděpodobnostní počet. Je to sice jen spíše deskriptivní než vysvětlující postup, ale i v tomto případě jsme si stále vědomi toho, že každá jednotlivá partikule systému se chová podle týchž přírodních zákonů jako zbytek vesmíru.

Zákon extrémů

Zjednodušeně řečeno, všechny přírodní procesy směřují k extremizaci (maximalizaci nebo minimalizaci) kvantity. Zvlášť významným důsledkem tohoto zákona (souvisí to také se zákonem o entropii) je, že všechny systémy směřují ke stavu minimální energie. To vysvětluje mnoho přírodních fenomenů, včetně smrti každého organizmu právě tak jako hvězdy, pohybu vody shora dolů a nikoli nahoru, poklesu teploty horkého předmětu vůči teplotě okolí, i všechny chemické reakce, počínaje tvorbou molekul z atomů a metabolismem organismů konče. Z tohoto důvodu nemůže mrtvý oživnout a nelze sestrojit motor, který by využíval vodu ("popel" spálení vodíku a kyslíku). Dalším příkladem je Einsteinova obecná relativita, ve které se všechna tělesa, ovlivněná gravitací, pohybují po drahách o maximální nebo minimální délce. A celá geometrická optika (studium pohybu světla makroskopickými médii) se odvozuje od Fermatova principu: Světlo sleduje dráhu, která je nejrychlejší - kde je čas minimální).

Zákon zachování hmoty a energie

Obecně platí, že uvnitř izolovaného systému se daná fyzická kvantita nemění s časem. (Pokud do systému zasahuje vnější vliv, můžeme jej začlenit, ale definici systému musíme o něj rozšířit. Zákon pak platí.) Z tohoto zákona vyplývá, že hmota a/nebo energie se v průběhu času ani netvoří ani nezaniká, jen mění svou podobu. Např. chemická energie nafty se mění ve stejné množství energie pohybujícího se vozidla. Zabrzdění pak konvertuje tuto energii ve stejné množství tepelné energie v brzdách, které opět předají toto množství energie okolnímu vzduchu. Můžete samozřejmě brát v úvahu i odpor vzduchu, tření vozovky atd., ale celková suma potřebné energie zůstává totožná s původním množstvím energie, uvolněné z nafty. A celkové množství hmoty vzduchu a nafty, které spotřeboval motor, odpovídá množství hmoty ve výfukových plynech. Podívejme se nyní z tohoto hlediska na mylnou představu, že elektromobily jezdí na "volnou" energii. Kinetickou energii získalo vozidlo z elektřiny, která byla vyrobena jinde, konverzí chemické energie v uhlí nebo z tepelné energie jaderního reaktoru. Všechny tyto procesy mají svůj odpad, takže elektromobily i všechny ostatní elektrospotřebiče nejsou "bezodpadovými, ekologickými produkty".

Mnoho lidí tvrdí, že duchové čas od času opouštějí svou nemateriální říši a zjevují se mezi námi. Kdyby však mohli komunikovat z našim materiálním světem (stát se viditelnými pro naše oči a kamery, nebo pohybovat předměty a pod.), musily by být alespoň částečně sami stvořeni z hmoty, protože je nezvratně dokázáno, že jen hmota je schopna vydávat záření, vyvolat gravitaci nebo působit mechanickou silou. Kdyby duch opustil svůj svět a objevil se v našem, musil by porušit zákon zachování hmoty a energie v obou světech. Pokud jde o náš, tam to prostě nejde.

Zákon entropie

O konceptu entropie probíhají nekončící diskuse mezi filozofy vědy a její výklad je proto obtížný. Já považuji za vhodné, definovat vzestup nebo pokles entropie jako zisk nebo ztrátu jedné, dvou nebo všech tří vlastností systému: řádu, informace a dostupné energie. Zákon entropie pak konstatuje, že v každé reálné situaci a v každém izolovaném systému entropie ireverzibilně vzrůstá.

Uvažme nyní např. obyčejnou fotografii. Má určitý řád, geometrický tvar, určitou tlouštku, atd. Obsahuje také určitou informaci, obraz daný určitým rozmístěním partikul stříbra. A obsahuje také určité množství disponibilní energie, kterou lze uvolnit hořením v podobě tepla a světla. A nechme teď fotografii shořet. Řád se ztrácí, mizí obdélníkový formát, papír se rozpadá. Informace mizí rovněž, obraz nepoznáme, molekuly stříbra mizí v kouři a popelu. A energie je rovněž ztracena. Teplo a světlo se rozptýlily do okolí. Závěr: entropie vzrostla.

Můžeme nyní nastartovat zpětný chod a z ohně, kouře a popela znovu rekonstruovat původní fotografii? Teoreticky jistě, ale jedině kdybychom dodali vnější sílu. Spontánně se papír, podobně jako každý jiný izolovaný systém, sám nezregeneruje. To vyplývá ze zákona entropie. Prakticky je regenerace samozřejmě naprosto nemožná, shoření papíru zůstává nezvratným procesem. Totéž platí o smrti živého objektu.

Všechny živé bytosti musí přijímat zevní energii z jejich okolí, aby zamezily přirozené tendenci směrem k vzestupu entropie (směrem ke konečnému rozpadu a smrti). Umožňuje jim to narůstání velikosti i komplexity (to jest vzrůst řádu, informace i dosažitelné energie, tedy pokles entropie), ale jen v jejich malém, individuálním měřítku, zatímco celková entropie systému (individua včetně okolí), vzrůstá.

Protože Slunce vydává svou energii do prostoru, jeho entropie ireverzibilně vzrůstá. Rostlina přijímají nepatrnou část této energie spolu s minerály ze svého okolí, aby snížila při svém růstu svou vlastní entropii. Vložme ale tuto rostlinu do vzduchotěsné, světlu neprostupné nádoby. Izolovaná rostlina podlehne ihned zákonu o entropii. Zahyne, rozloží se a bude směřovat ke stavu maximální entropie.

Jiným důsledkem zákona o entropii je to, že všechny procesy reálného světa, biologické i jiné, musí produkovat nějaký odpad v podobě uvolněné energie nebo, a to často, i hmoty. Odpad může být malý, ale nikdy nulový. Žádný přirozený nebo člověkem vymyšlený proces nemůže mít 100 % účinnost. Metabolismus člověka má jen 50 % účinnost. Polovina energie, kterou přijímáme v podobě potravy a kyslíku, se ztrácí v odpadovém teple. Zákon o entropii vylučuje možnost existence stroje se 100 % účinností, tedy perpetuum mobile (nehledě k tomu, že každé zázračné perpetuum mobile musí vydávat víc energie než samo spotřebuje).

Ještě chci poznamenat, že zákon entropie může být také formulován ve znění zákona extrémů: Všechny přirozené procesy směřují k maximalizaci entropie systému. Jak jsme viděli, každý dílčí systém se může dočasně bránit vzestupu entropie přijímáním energie ze svého okolí, ale konečným výsledkem je vždy ireverzibilní vzestup entropie celého systému. To je dalším argumentem proti možnosti cestování v čase (nebo vzkříšení mrtvého), protože každý z milionů procesů a událostí, které uplynou mezi dvěma daty, je prakticky ireverzibilní. Starý řečký myslitel Herakleitos měl pravdu: "Nikdy nevstoupíš dvakrát do téže řeky".

Skeptical Inquirer 24, 5/2000 - JH
Preklad: Sisyfos


INFO

Zoran Pazameta je profesorom astronomie a fyziky na Eastern Connecitut State University. Zaoberá sa relativitou, kosmologiou a filozofiou vedy.


Copyright © 2000—2007 Spoločnosť PROMETHEUS, Gunduličova 12, 811 05 Bratislava Bankový účet: 11481540 SLSP Bratislava, NK 0900
Adresa elektronickej pošty:
humanist@pobox.sk