Nová smlouva s přírodou
Redakce mě upozornila, že nemá ráda ufňukané nekrology o hodných pánech, co po celý život vodili babičky – často i proti jejich vůli – přes křižovatku. Neosobní katalogizující výčet životních příhod však není nekrologem, ale biografií. Budu tedy osobní, navzdory tomu, že jsem s Prigoginem nikdy nemluvil a viděl jsem ho jedinkrát v r. 1994 na přednášce, kde se tvrdě pohádal se skupinou kvantových fyziků o pravdách jejich vědy. Celkově ve mně tenkrát zanechal dojem protivného hašteřivého starého pána.
Termodynamický stroj
V roce 1977, kdy dostal Ilya Prigogin Nobelovu cenu, jsem právě obhajoval svou kandidátskou práci z buněčné fyziologie a celá moje vědecká výchova se více nebo méně týkala bioenergetiky, a tedy i termodynamiky. Jaká je volná entalpie syntézy ATP v mitochondriích za předpokladu, že je tam přítomno tolik a tolik komponent reakce, takové a takové pH, koncentrace iontů? Stejným způsobem se lze ptát na cytoplazmu. Úkolem bezpočtu vědeckých prací té doby bylo změřit nebo alespoň kvalifikovaně odhadnout všechny ty veličiny, koncentrace, koncentrační spády a toky, a tyto hodnoty pak dosazovat do rovnic klasické termodynamiky. Z výsledků jsme se pokoušeli sestrojit představu o rovnováhách a ustálených dynamických stavech panujících v buňce (popř. mnohobuněčném organizmu) pojaté jako termodynamický stroj.Najednou se objevila zpráva, že někdo dostal nobelovku za nerovnovážnou termodynamiku, a z různých diskusí se začaly vynořovat pravdy, které samozřejmě byly obsaženy i v našich učebnicích, ale nebyly tam nijak zdůrazněny. S hrůzou jsme si všimli, že všechny ty veličiny jsou definovány jen pro podmínky rovnováhy a oblasti rovnováze velmi blízké. Se zahanbením jsme na neformálních seminářích v suterénu Viničné 5 (ne snad kvůli utajení, prostě jsme tam měli laboratoře) poznávali, že duchaplné věty typu „Když organizmus roste, snižuje svou entropii“ jsou ve skutečnosti jakéhokoli smyslu prosty, protože pro organizmus jako systém daleko od rovnováhy není entropie vůbec definována. Že čas může být vratný, nevratný nebo historický, a to dokonce často pro jeden a tentýž systém popisovaný na různých úrovních. Že buňka popisovaná jako cyklicky pracující stroj má daleko k pochopení acyklických a historických životních dějů, jako jsou ontogeneze nebo evoluce.
I to se občas stává
Měli jsme ohromné štěstí, že jsme nastoupili do rozjetého nobelovského vlaku. Prvním článkem, který se k nám dostal, byl cyklostylovaný „samizdatový“ překlad článku Ilyi Prigogina a Isabelly Stengersové Nová aliance; pár let nato vyšel i oficiálně. 1) Jeho poselství znělo: Lidé, probuďte se už konečně a pohleďte kolem sebe. Nikde nenajdete jeden jediný systém, který by se nacházel v rovnováze! Všude se něco děje, svět je v evoluci. Přesto nedokážete tyto jevy popsat jinak, než že je znásilníte a popisujete je jazykem termodynamických rovnováh, bezčasových, a tedy bezdějových. Jak se odvažujete s tak mizernou výbavou mluvit o životě a o evoluci? Vždyť vám tato výbava vůbec nedovoluje o podobných věcech ani myslet! Tímto prizmatem jsem posléze četl stejnojmennou knihu obou autorů (v anglickém překladu pak dostala střízlivější název Order out of chaos a pod názvem Řád z chaosu vyšla o generaci později i v češtině), 2) a nádhernou knihu Prigoginovu Od bytí ke vznikání. 3) Pak se objevoval bezpočet dalších článků a také knihy, například Konec jistot, 4) ale bohužel už neobsahovaly nic nového. Stejná tvrzení a stejné obrázky donekonečna recyklované… To se stává. V devadesátých letech jsem se z rozhovorů s různými fyziky dověděl, že starý pán je v komunitě značně neoblíbený pro své rigidní postoje a mocenské praktiky. I to se občas stává…Struktury, které nelze strčit do vitríny
Co vlastně jsou ty prigožinovské makroskopické systémy vzdálené od rovnováhy? Útvary jako tornádo, hvězda, vodotrysk, plamen, biosféra… struktury, které nelze vzít a strčit do vitríny – existují, jen dokud jimi protéká energie. A co umějí? Fungují jako katalyzátory „rozkladu“ této „ušlechtilé“ energie na teplo, a to pak vyzařují – disipují – do okolí; proto se jim říká struktury disipativní. Kámen vržený do rybníka promění svou kinetickou energii na teplo – ohřeje se kámen i voda, a v posledku okolní vesmír. Kdyby se kámen zastavil a voda se ani nehnula, výsledek by byl stejný – avšak díky systému soustředných vln šířících se do stran bude proces disipace energie dokonán rychleji – v tom spočívá ta katalýza. Klasickou termodynamiku zajímá pouze počátek a konec procesu (letící kámen, resp. zvýšená entropie okolí), nikoli proces sám, proto nevysvětluje struktury typu kruhů na vodě.Katalyzátor však není správné slovo: jak víme, chemické i biochemické katalyzátory opouštějí reakci v nepozměněné formě. Ne tak disipativní struktura. Té je odměnou za to, že katalyzuje disipaci, dovoleno budovat svou vlastní strukturu – zvyšovat svou uspořádanost a komplexnost. Struktura je kanálem usměrňujícím disipaci určitým způsobem, přitom tento kanál se zároveň přestavuje tak, aby v následujícím okamžiku byla disipace ještě účinnější, což umožňuje dále zvyšovat složitost struktury atd. V okolí struktury stále rychleji stoupá entropie, ona sama se však stále více vzdaluje od termodynamické rovnováhy a zvyšuje svou uspořádanost. Navíc průběh celého procesu nejde rekonstruovat do minula ani předvídat do budoucna. V evoluci disipativních struktur se vyskytují jedinečné události, které pak usměrňují jejich další vývoj. Jejich čas je časem historickým, a průběh vývoje proto nelze rekonstruovat podle nějakého jednoznačného návodu, jakým je třeba vzorec pro výpočet volného pádu.
Divíte se, že biologa takový obraz nadchne a hned si jej promítne na život, evoluci, biosféru? Prigogine to ostatně dělal také, a rád, avšak jeho biologické příměry nebyly zase tak přesvědčivé – cítili jsme, že jim hodně chybí. Život sice disipativní strukturou, a pěkně starou, bezesporu je, ale k tomu vládne i pamětí, dědičností, ontogenezí a dalšími vlastnostmi, vyplývajícími z jeho tělesnosti budované na rozhraní klasických a disipativních struktur. Tyto otázky však už tehdy Prigogina nezajímaly.
V čem měl Ilya Prigogine štěstí
Vraťme se ale k „rozjetému vlaku“ a k tomu, proč jsme měli my, malá skupinka pražských biologů, štěstí. Začalo mi svítat, když jsem se roku 1979 dostal do Bruselu a využil příležitost k návštěvě Svobodné univerzity, kde Prigogine působil. Nezastihl jsem ho tam, protože profesoroval zároveň i v texaském Austinu a zrovna se nacházel na druhé straně louže. Sekretářka však ukázala na obrovský regál plný krabic se separáty a vybídla mě, ať si vyberu, co chci. Vzal jsem si jich asi 30 a po návratu domů jsem nad většinou z nich zaplakal. Vesměs publikace z časopisů typu The Hadronic Journal: anglický text obsahovaly snad jen v titulku a souhrnu. Jinak tvrdá matematika, nic pro biologa. Část z toho jsem rozdal známým fyzikům, část postupně zahodil nebo ztratil. Škola existovala od čtyřicátých let, ale kdybychom byli na kteroukoli z těch publikací narazili v době jejich vydání, ponechali bychom ji bez povšimnutí: nebylo nikoho, kdo by jejich obsah zprostředkoval ostatním, mimo úzký okruh specialistů. Měli jsme štěstí, že jsme se nejdřív setkali s Novou aliancí, článkem popularizujícím či lépe filozofickým. Tam se poprvé objevuje onen zprostředkovatel.S „postnobelovskými“ pracemi se nám vynořuje jméno Isabelly Stengersové, věrné souputnice a spoluautorky většiny Prigoginových publikací z té doby. Měl jsem čest ji poznat osobně, když r. 2000 navštívila Prahu u příležitosti předávání ceny Nadace Vize 97 Karlu Pribramovi. Až tehdy zapadly některé části skládačky do sebe. Původně byla Prigoginovou studentkou, po skončení univerzity se však zapsala ještě na filozofii – a takto vybavena se potom k Prigoginovi vrátila a nabídla mu své služby. Chce se mi věřit, že to byla ona, kdo stylizoval a cizeloval všechny ty slavné texty, které v nesčetných vydáních kolují světem a občas, doufejme, dopadnou na úrodnou půdu. Pokud tomu tak je, měl Ilya Prigogine štěstí. Nejdříve svou vlastní pílí vybudoval termodynamickou školu, která ho vynesla až na vrchol, a potom díky oddané spolupracovnici získal možnost naplnit svůj život i jinak: jeho odkaz tak trochu, třeba i nepatrně, uvízl v myslích širokého okruhu lidí včetně těch, kteří ani nedovedou pořádně definovat entropii a je jim to fuk.
Poznámky
Vidíte toto vejce? To vyvrací všechny teologické školy a všechny chrámy na světě. Co to je? Netečná hmota, dokud do ní nevstoupí zárodek... Jak tato hmota přejde k jiné organizaci, ke vnímání, k životu? Teplem. Čím vznikne teplo? Pohybem. Jak bude tento pohyb postupně působit? Místo odpovědi se na chvíli posaďte; můžeme to pozorovat okamžik za okamžikem. Nejdřív je to chvějící se bod, očko, které se zvětšuje a zbarvuje; z masa, které se tvoří, vystupuje zobák, konečky křídel, oči, nohy. Je to živočich... chodí, létá, zlobí se, utíká, blíží se, naříká, trpí, miluje, touží, těší se; zná všechna vaše hnutí a dělá všechno co vy. Chcete snad tvrdit s Descartem, že je to jen napodobující stroj? Každé malé dítě by se vám vysmálo a filozof namítne, že je-li tohle stroj, nejste ani vy nic jiného. Uznáte-li, že mezi živočichem a vámi je jen rozdíl v organizaci, prokážete smysl pro skutečnost a zdravý rozum, budete upřímný; jenže z toho si každý proti vám odvodí, že z neživé hmoty určitým způsobem uspořádané přidáním jiné neživé hmoty, tepla a pohybu vznikne vnímání, život, paměť, vědomí, vášně, myšlení... Poslouchejte a přijde vám líto sama sebe. Pocítíte, že abyste nemusel připustit jednoduchý předpoklad, který vysvětluje vše, totiž vnímání (sensibilité) jako obecnou vlastnost hmoty nebo výsledek organizace, musíte se zříci zdravého rozumu a vrhnout se do propastí, záhad, kontradikcí a absurdit.
Jaký je to chrám, které Diderotovo vejce vyvrací? Jaké odpůrce se Diderot snaží přesvědčit? Proti jaké víře, mrtvému a do sebe uzavřenému přesvědčení se tu dovolává tvůrčí vynalézavosti života, vnímavosti a sebeorganizující schopnosti hmoty? Diderotův partner není z těch, kteří se ve jménu tmářského spiritizmu stavěli proti silám rozumu, pokroku a svobody ve století světel. Diderotův partner je matematik, fyzik a racionalistický filozof dAlambert, autor Předmluvy k Encyklopedii, a chrám, který je třeba vyvrátit, je ten, kde se uctívá nová modla newtonovské pravdy.
Nedejme se zmýlit. Newtonovská pravda je ta, kterou naše věda zdědila a kterou dodnes střeží, kterou stále hlásá a které se malé děti stále smějí a filozofové stále namítají: Jaká to je pravda, která nedovoluje pochopit, jak k ní samé mohlo dojít?
Fyzikální popis je problémem, jehož řešení není obsaženo v nějakém stavu věcí na člověku nezávislém. ... Pro vědce jde o rozhodnutí, který problém si položí ... Neodhaluje hotové odpovědi v přírodě. Ovšemže je ani nevynalézá. Odpovědi jsou výsledkem jeho práce na řešení.
[...]
Je důležité poznamenat, že v nové formulaci dynamiky nejde o formální ujasňování a ozřejmování pravd odjakživa obsažených v matematické fyzice. Nejde o odstraňování nedorozumění, kterým by se byla fyzika pečlivější axiomatizací principiálně mohla vyhnout. Nová formulace dynamiky není čistě formální, nýbrž zahrnuje nové položení problému fyzikálního popisu, nové zpochybnění, které odhaluje jak konceptuální nedostatečnost klasické fyziky, tak otevřenou a problematickou povahu fyziky vůbec.
[...]
Chceme-li k pozitivní koncepci nové epistemologické situace dospět, musíme radikálně opustit heuristickou pověru základní fyzikální úrovně, i kdyby se měla skládat ze sebesložitějších prvků. Musíme pozitivně definovat volbu způsobu popisu... Z nutnosti volby vyplývá uznání pozitivního charakteru problému i to, že práce na řešení problému nelze redukovat na odhalování preexistentní pravdy, na odstraňování ryze faktuáního stavu nevědomosti. Tvrdit, že pojem základní úrovně nemá smysl, znamená totiž také tvrdit, že fyzikální popis je problémem, jehož řešení není identicky obsaženo v nějakém stavu věcí na člověku nezávislém.
[...]
Tak se pro mnoho fyziků komplementarita dál vymezuje negativně vůči převzaté iluzi fyzikální pravdy o sobě a nadále znamená nutnost přijmout, že úplný popis skutečnosti je pro člověka nemožný, nutnost smířit se s tím, že některé aspekty skutečnosti musíme nechat uniknout, chceme-li se dostat k jiným. [Prigogine dále mluví o] úsilí o pozitivní koncepci nové epistemologické situace. [...] musíme radikálně opustit i heuristickou pověru základní fyzikální úrovně. [...] musíme pozitivně definovat volbu způsobu popisu, jejíž nezbytnost byla velkým objevem kvantové mechaniky. [...] Z nutnosti volby vyplývá uznání pozitivního charakteru problému i to, že práce na řešení problému nelze redukovat na odhalování preexistentní pravdy, na odstraňování faktuálního stavu nevědomosti. Fyzikální popis je problémem, jehož řešení není identicky obsaženo v nějakém stavu věcí, na člověku nezávislém.
[...]
Rýsuje se nový typ srozumitelnosti, který už není založen na ideálu objektivity jakožto nezávislosti na tom, kdo popisuje, zároveň však vylučuje i libovůli, sujektivizmus a pragmatizmus, které se obvykle proti této objektivitě kladou.
Museli jsme se kvůli tomu zříci pověry jediné skutečnosti, která je předmětem popisu z nadhledu, pověry vědeckého subjektu, který tento předmět pozoruje, aniž by s ním interagoval jinak než okamžitým a současně obratným měřením, pověry subjektu, který v těchto datech, jež se prezentují jako taková, odhaluje preexistující pravdu, ... protějšku plochého a podstatně jednoduchého světa klasické fyziky... [Tím se otevírají cesty], jež vedou k pojímání vědecké práce jako průzkumu, snad objevování, ovšem v rámci jistého jednání, které organizuje hlediska, koordinuje perspektivy, volí vhodné parametry, aniž by popíral ty ostatní a zapomínal na důsledky výběru, který dělá. Jednání, jaké přísluší přirozené bytosti v lůně přírody...
Ke stažení
Článek ve formátu PDF [198,08 kB]
O autorovi
Anton Markoš
Doporučujeme
Pěkná fotka, nebo jen fotka pěkného zvířete?
Do srdce temnoty 
