Uranylový případ: Jak rychle vítězí pravda?

Základní teze: Každý přírodovědný výzkum je v  konečné fázi otázkou po pravdě, ta je jeho motorem.

Základním prvkem přírodovědné pravdy či správnosti je objektivně prokazatelný fakt. Jenže pouhá fakta k myšlení nestačí a je nutno s jejich pomocí vytvářet takové myšlenkové konstrukce, které jsou přes svou podmíněnost a dočasnost schopny být nepominutelnou součástí procesu poznávání. Obrazně řečeno, fakta jsou něco jako základové betonové patky, na kterých musí myšlenkové konstrukce v zásadní míře spočívat, ale vnější vzhled těch konstrukcí se může lišit podle autorů. To odpovídá tvrzení, že z těchže faktů tvoří různí lidé různé závěry.

Přírodověda jako soubor speciálních empirických věd má blízko k běžnému životu, kterým se zabývá. A  v běžném životě se vyskytuje jen podmínečná správnost - a  možnost projevit osobní názor čili hlasovat . Přírodovědné analogie nás však jasně poučí o hranicích toho hlasování tím, že později se může ukázat jako správnější názor právě té původní menšiny, neřku-li jednotlivce. Subjektivní je v poznávacím procesu objektivním prvkem.

Teorie a praxe

Složený ion uranyl, UO₂²⁺, který mne k této stati inspiroval, je jako příklad přírodovědného poznávání velmi vhodný. Na počátku byl omyl vynikajícího francouzského chemika Péligota, který r. 1841 při odhalování jiného omylu (objevitele uranu Němce Klaprotha, jenž se domníval, že připravil r. 1789 uran kovový, ale on to byl jenom kysličník) pochopil, že uranyl je výjimečný tím, že obsahuje konstituční kyslík. Zmýlil se však v tom, že relativní atomovou hmotnost uranu odhadl na polovinu skutečné hodnoty, čímž ovlivnil stechiometrii, tj. molární poměry složek uvnitř jeho sloučenin. Opakované přípravy a analýzy nových sloučenin uranu nemohly nic odhalit, protože už vycházely z jeho nesprávné hmotnosti; nejen že se experimentální chemici sami nedobrali pokroku, ale ani si svou chybu neuvědomovali. Z dnešního pohledu se to jeví jako cesta v bludných kruzích bez diskrepancí, které se však nemohly projevit, protože mylné výsledky už byly obsaženy ve výchozích předpokladech.

Až zasáhl Mendělejev se svou teorií o periodicitě vlastností prvků, který r. 1871 z různých analogií tuto hodnotu zdvojnásobil. Už rok nato pruský chemik Rammelsberg přepsal všechny tehdy známé vzorce uranových sloučenin za předpokladu, že Mendělejevův návrh je správný. A poprvé napsal s  kondicionálem UO₂²⁺. Teď se otázka správného vzorce uranylu redukovala na přesvědčivý důkaz, zda atomová hmotnost uranu je (přibližně) 120 nebo 240. Ale ani to tehdy nebylo jednoduché. Byl k tomu zapotřebí vývoj některých nových oborů vědy, především fyzikální chemie, ale i některých oborů paralelních (Wernerova koordinační chemie).

Zde vstoupil do hry v 80. letech minulého století Němec Zimmermann (že by příbuzný Cimrmanův?), a to velmi vtipně, protože nepředpokládal předem žádnou atomovou hmotnost uranu (tedy stechiometrii složek jeho sloučenin), ale srovnal změřené hodnoty tenze par těkavých halogenidů uranu s jejich tenzemi vypočítanými. Jak je nyní samozřejmé, vyšlo mu, že Mendělejev měl se svým zdvojnásobením atomové hmotnosti uranu pravdu. Stejně tak s představou uranylového iontu, odvozeného z teoretického podnětu Mendělejevova, souhlasila řada dalších fyzikálně chemických měření. To vše proběhlo zhruba do konce minulého století.

Odpor proti novotám, úloha teorie

Neplatí však, že vývoj došel svého naplnění automaticky (s upřesněním níže). Uranyl jako trojatomový ion měl i řadu výslovných odpůrců (Němce Kohlschüttera 1900, Angličana Brittona 1925 a 1932, Francouze Joliboise 1943 a Duvala 1949). Ti všichni tvrdili, že uranylový ion ve formě UO₂²⁺ z těch či jiných důvodů nemůže existovat. Toto prolínání názorů pro a proti trvalo téměř století. Přestože šlo o  argumenty zdánlivě ověřitelné, byly závěry různé. Proč? V podstatě to bude rozpitvávání už uvedené teze o tom, že z těchže faktů se nemusí učinit tytéž závěry. O jednom z problémů při zobecňování faktů (tj. o nutnosti vytváření myšlenkových konstrukcí) byla už řeč výše. Častým prohřeškem při tom je jednostrannost či jiná nevyváženost zobecnění, jak dokládají příklady Kohlschüttera a  Brittona. Prvý z nich údajně uznával funkční vlastnosti rozpuštěných elektrolytů (schopnost disociace), ve skutečnosti však vycházel pouze z vlastností konstitučních (preparace, analytika). Druhý naopak byl natolik zahleděný do tehdy nejnovějších výsledků (vodivostní titrace, barevné změny indikátorů), že si dovolil ignorovat pouhou analytiku. I dnes je možné setkat se s mladými chemiky, kteří za nejdůležitější přístroj pro svou práci považují počítač.

Jiný příklad, který nám případ uranylu poskytuje, je vztah pokusných výsledků a teorie. Skutečně mohou nastat situace, kdy si experimentátoři nevědí rady, neřku-li, že si problém ani neuvědomují. Zde je místo pro teorii, která nadhodí nové možnosti. Zda platí, bude třeba zase ověřit pokusně, ale důležité je už to, že teorie formuluje cíl pokusů. A  pokud se teorie potvrdí, nabývá na prestiži. Nejznámější doklad z této kategorie věcí je Einsteinova teorie relativity - jakkoliv na prvý pohled neuvěřitelná, ať už se ověřovala na kterémkoliv případě, vždy se prozatím s  vyhovující přesností potvrdila, takže teď už je uznávána zcela všeobecně. Opačný případ je Marxova teorie světové revoluce, která selhala ve svém nejpodstatnějším ohledu - Stalinovo prohlášení o  možnosti vybudování socializmu jen v jedné zemi lze považovat za výkřik dočasného vítěze, jenže z hlediska právě teorie, která vyžadovala opak, to bylo ekvivalentní jejímu popření.

Včasný teoretický podnět ve správném směru není ale jediný možný scénář; kdyby nepřišel tento impulz, určitě by dříve nebo později někoho napadlo, aby postupoval stejně jako Zimmermann, takže na chybu by se muselo přijít. Ale bylo by to za jiné konkrétní situace, a hlavně by to bylo později (to je to výše slíbené upřesnění). Z toho je vidět, jak teorie šetří čas nutný pro vývoj, protože usměrňuje praxi ke konkrétním cílům: už se netápe. A  ani kdyby se praxí nepotvrdila, nebylo by to zanedbatelné, protože už by bylo známo, kudy cesta nevede. A zkoušela by se jiná.

Avšak ani úspěšná teorie v jednom ohledu nevylučuje možnost omylu v jiném - dokladem budiž znovu Mendělejev a jeho periodický systém. Bravurně dokázal na jeho základě předpovědět vlastnosti tehdy neznámých prvků, ale jen ve třech případech (gallium, skandium, germanium), čtvrtý (eka-niob čili tantal) se mu nezdařil. Za prvé tři je právem dodnes vyzvedán, čtvrtý uvádějí už jen historici. Ale nejen to, Mendělejev dokonce ani nepředpokládal, že prvky začínají vodíkem, a hledal prvky s hmotností menší než 1, což dokazuje, že ani tak vynikající autor nemusí mít zcela jasno v tom, oč se pokouší (také o tom je možno se dočíst jen v knihách o historii vědy). Jistý přesah nebo nejistota při formulaci přírodních zákonů je běžná a přesné hranice pojmů stejně jako jejich přesný obsah se vyjeví až časem.

Anebo Angličan Dalton navrhl na samém začátku minulého století, aby kvalita prvku znamenala současně i jeho kvantitu, za což vstoupil trvale do dějin chemie. Nicméně několik následujících desetiletí se bránil používání chemických značek, jak je známe dnes. Navrhl je Švéd Berzelius a praxe ukazuje, že zcela vyhovují pro prvky i sloučeniny. Daltonova symbolika byla značně nedokonalá, těžkopádná a nepřehledná, a používala pro každou sloučeninu nějaký geometrický obrazec, povětšinou doplněný písmenem, takže nebylo ani zřejmé, že se sloučeniny skládají z prvků.

Klikaté cesty pravdy

Na tom se ukazuje jiný rys praktického vývoje, totiž že přežívá jen to, co je objektivní, trvale platné - a příslušný vědec si to nemusí ani uvědomovat -, ostatní odnese čas. O tom že to tak je, nás poučují dějiny chemie a jistě i jiných věd. Vidíme, že správné je intimně smícháno s nesprávným, ale z dlouhodobého hlediska má šanci jenom ten kousek pravdy. I kdyby jí byl jen malý drobeček, nakonec se neztratí a vyloupne se. Jako by se balast tokem dějin omýval, jako by se hlušina postupně odlučovala. Navíc se pořád budou objevovat nová fakta a spolu s nimi i nové teoretické koncepce, které kromě toho mohou vznikat i novým uspořádáním starých fakt.

K tomu dodatek: Neodpovídá skutečnosti, že na vědě je účasten toliko rozum, jsou tam obsaženy i iracionální složky člověka jako emoce, mravnost, vůle a ostatní lidské vlastnosti, vše zarámováno do osobního nadání, původnosti či pracovitosti. Je to prostě celý uzel duševních vlastností, a která z nich se skutečně uplatní, záleží především na morálce a charakteru příslušného pracovníka.

Celkový vývoj poznávání

Pokud se budeme držet analogie s uranylem, byl to především rozvoj samotné fyzikální chemie, kterým byly mnohé věci prokázány, ale současně i příbuzných oborů, jako je koordinační chemie (Werner). Ta totiž představuje příklad formulace určitých molekulárních vazebných představ a jejich dalšího rozvoje za situace, když se konečně spolehlivě vyjasnilo, jaké jsou hmotnosti, a  tudíž i mocenství jednotlivých prvků. To byl pracně vydobytý (a dosud platný) poznatek prvotního období chemie, takže představa o vazbě, znázorňované úsečkami mezi dvěma atomy byla v té době velmi silná. Proto se musel Werner podrobit převládajícímu veřejnému mínění a vytvořit pojmy hlavní a vedlejší valence, protože podle jím formulovaných pravidel mu těch úseček vycházelo více, než odpovídalo pravidlům valence prvků. Nakonec se ukázalo, že toto rozdělení na hlavní a vedlejší valence je čistě formální, což byl další silný impulz ke snaze o vytvoření nových vazebných představ, které by lépe vyhovovaly nacházeným vlastnostem.

Ještě hlubší zásadní změnu v nazírání představovala ultrafialová katastrofa na začátku tohoto století, související se zářením černého tělesa. Ta byla způsobena tím, že klasická fyzika byla s tehdejšími zákony, založenými na kontinuitě energie, prostě v koncích, a musel se objevit Planck s představou o energetických kvantech. Tím se nepopřelo všechno staré nazírání, jen se to staré stalo v různé míře neobecným. Změnilo se základní hledisko a některé zákony (a s nimi spojené představy) se ukázaly jako nevýznamné. Lze očekávat, že tak nějak to bude i s nynějšími přírodovědnými představami, až se prohloubí naše poznání. A to, co přežije, budou prvky trvalé (objektivní) pravdy.

Úsilí dobrat se pravdy je všelidské

Množství jmen, která se vyskytla v tomto článku (ale ještě více jich bylo vynecháno), přesvědčivě dokládá mezinárodnost vědy; snaha po poznání je vlastnost povýtce lidská. Ale ani s odstupem let bych si netroufal stanovovat pořadí zásluh o uranyl. Mně osobně nejvíce imponuje originalita, zvláště je-li doplněna pracovitostí, ze které vyplývá i znalost. Morální ohledy nebo čistě lidské vztahy, určitě důležité v běžném životě, v dějinném ohledu zanikají; tam přežívá jen objektivní, trvale platný výsledek.

Vyplývá z toho, že naše státní heslo Pravda vítězí je správné? Ano, nepochybně, jenom to může trvat libovolně dlouho.