Divoké zvíře drážděné okovanou holí

Hřbitov, v. v. i.

Paul Hoffman ve své přednášce na massachusettské technice¹⁾ o dvousetletém objevování skleníkového jevu uvedl, že si vede statistiku o tom, kolik vědců souhlasí s výzkumy, které ukazují, že koncem proterozoika byla Země nejméně dvakrát zcela pokrytá ledem (Snowball Earth, Vesmír 81, 254, 2002/5). Neskončili jsme tehdy ve stabilním stavu věčně zmrzlé koule jen díky tomu, že sopky uvolňovaly do atmosféry oxid uhličitý, který nebyl odebírán organismy ani se nemohl rozpustit ve vodě světového oceánu, takže atmosféra po zhruba třiceti milionech let dospěla do skleníkového stavu a došlo k opětovnému oteplení celého zemského systému.

Hoffman s určitým údivem konstatuje, že po dvaceti letech někdy vášnivých diskusí o velké době ledové pozdního proterozoika svůj názor nezměnil ani jeden odborník, takže poměr sympatizantů a popíračů je konstantní bez ohledu na stovky sofistikovaných publikovaných prací z různých částí světa. Zdálo by se, že určité změny vědeckého názoru lze v případě vědeckých jevů dotýkajících se veřejného mínění dosáhnout jen díky existenci finální instituce nazývané hřbitov.

Ekonomická a vědecká iracionalita

Na celé záležitosti mne zaujala setrvačnost vědeckého myšlení, které obvykle rychle a připraveně sahá po zcela nových objevech, jako je tomu třeba u nových technologií či v astronomii a chemii, ale jindy pro nás nepochopitelně a slepě celá desetiletí odmítá zcela zjevné důkazy, jako tomu bylo v archeologii u sporů o existenci paleolitických jeskynních maleb nebo v geologii při poznávání ledových dob. Něco podobného se týká současné diskuse o dopadech skleníkového jevu, přičemž pod pojmem „současná diskuse“ rozumím období zhruba od roku 1970, kdy se poprvé – jak ukazuje Spencer Weart v knize Objev skleníkového jevu²⁾ – začaly používat dodnes uváděné argumenty o vlivu aerosolů, Slunce a oceánského proudění na světové klima.

Řekl bych, že ona dvojkolejnost, s jakou přijímáme vědecké poznatky, závisí na jejich praktické využitelnosti. Rychle až unáhleně přijímáme ty poznatky, které nám ulehčují život a vydělávají peníze, ale svůj názor málokdy měníme, pokud bychom tím zároveň museli změnit pořadí hodnot. Na podobný jev v ekonomickém myšlení upozorňuje držitel Nobelovy ceny Daniel Kahneman v oceňované knize Rychlé a pomalé myšlení.³⁾ Zatímco o ekonomické iracionalitě, tedy o jevu, kdy se lidé rozhodují neuváženě, a to i když jde o jejich vlastní peníze, se hovoří již dvacet let, je paralelní jev vědecké iracionality obvykle přehlížen, což je nejspíš dáno samotnou definicí vědy jako ověřitelného, racionálního způsobu poznávání světa.

Skleníkový jev jako dvě stě let stará metafora

V roce 1939 se časopis Time zabýval otázkou, jak je možné, že tuhé zimy, které si lidé pamatovali ještě na sklonku 19. století, prakticky vymizely. Klimatologie byla tehdy součástí věd o Zemi a obvykle spadala pod fyzickou geografii, která již déle než století rozeznávala, že v minulosti Země bývalo jiné klima, které v zemích mírného pásma zanechávalo takové tvary reliéfu, jaké jsou na jednu stranu běžné v tropech a na druhou v zaledněných oblastech. Vůdčí představa byla taková, že klima v geologické minulosti sice mohlo být diametrálně odlišné od toho našeho, ale proměna v podstatě stabilního klimatu trvala celá tisíciletí, ne-li miliony let.

Tento pohled se v roce 1938 snažil změnit amatérský klimatolog Guy Stewart Callendar, jinak inženýr pracující na vývoji parních strojů. Měl dostatek sebevědomí, a jak se domníval i důkazů, aby se postavil před londýnskou Královskou meteorologickou společnost a přednesl příspěvek o tom, že klima se skutečně otepluje, a to vlivem průmyslu, který uvolňuje do atmosféry oxid uhličitý. Poprvé v moderních dějinách byla tato myšlenka jasně formulována jako vůdčí hypotéza, i když v té době už měla za sebou celé století vědeckých diskusí.

V roce 1824 propočítal francouzský matematik a fyzik Joseph Fourier model, podle kterého by Země bez atmosféry byla mnohem chladnější. Fourier vyšel z toho, že kdyby neexistovalo nějaké neviditelné záření, které vyšle teplo nazpátek do hvězdného prostoru, tak by se Země vystavená slunečnímu záření neustále oteplovala, až by se sama stala sluncem. Fourier při svých výpočtech rozeznal, že „něco“ zadržuje část vyzářeného tepla na Zemi. Pomohl si příměrem krabice, kterou zakryjeme sklem, jež udržuje uvnitř teplo. Tato skoro dvě stě let stará metafora se hlavně díky Callendarovi stala sice chybným, ale populárním označením toho, co dnes rozumíme pod pojmem „skleníkový jev“, tedy schopnost atmosféry odrážet nazpět teplo vyzářené z povrchu planety. Skutečný skleník se otepluje jiným mechanismem. Sklo brání teplému vzduchu uniknout do okolí.

Fourierových výpočtů se brilantním způsobem chopil britský vědec John Tyndall. U lidí jeho doby často hovoříme jenom o vědcích, nikoliv třeba o fyzicích či chemicích, protože disciplíny byly mnohem propojenější a experimenty přírodních věd byly často chápány jako praktická součást filozofie, tedy výkladu světa. Tyndallovi na skleníkovém jevu nejvíc vadilo to, že všechny atmosférické plyny jsou bezbarvé, a nemají tedy důvod zadržovat teplo. V roce 1859 navrhl jednoduchou aparaturu, jejíž pomocí měřil prostupnost tepla pro kyslík a dusík, ale nezjistil žádný rozdíl. Už toho chtěl nechat, ale naštěstí se v té době začínalo svítit „uhelným plynem“, který byl snadno dostupný a následkem nedokonalé výroby obsahoval zvýšenou hladinu oxidu uhličitého. Tady již experiment zafungoval, takže Tyndallovi stačilo určit, který z plynů „uhelné směsi“ je odpovědný za zadržování tepla – odpověď známe, je to oxid uhličitý.

Tyndall rovněž rozeznal, že ho stačí velmi malé množství, asi jako když list papíru odstíní víc světla než metr čiré vody. Tyndall použil jinou metaforu – oxid uhličitý přirovnal k přehradě, která je schopná zadržet mnohem víc vody než běžné říční koryto. Další Tyndallovy experimenty se týkaly vodní páry, o které říkal, že je pro vegetaci Anglie důležitější než šaty pro člověka. Vlastně je zajímavé, jak mnoho vědců té doby se pro své exaktní experimenty snažilo nalézt srozumitelná, téměř „chytlavá“ přirovnání. To, co dnes zavání populismem, bylo v té době prostým důsledkem humanitního vzdělání a zejména důkladného studia antické literatury s tradicí velkých řečníků, jako byl Démosthenés (viz rámeček).

Hádanka ledové doby

Jednou ze skutečných vědeckých záhad druhé poloviny 19. století byla otázka ledové doby, která v Alpách či skotských horách zanechala nezpochybnitelné stopy ledových morén a ohlazů, ale nebylo jasné, jak mohlo k tak velké klimatické změně dojít. Byl to problém, který trápil nejenom Tyndalla, ale hlavně Svante Arrhenia. Ten v roce 1896 propočítával lidský vliv na atmosféru. „Předpokládejme,“ říkal, „že např. následkem vulkanické erupce změníme složení atmosféry“. Víc oxidu uhličitého bude znamenat vyšší teplotu, a tím i odpar, a prostřednictvím dalšího skleníkového plynu – vodní páry – intenzivnější skleníkový jev. Na druhou stranu, pokud by dlouhou dobu nedocházelo k žádným erupcím, tak oceán a rostliny absorbují oxid uhličitý, teplota poklesne, a tím se sníží i množství vodní páry, což by snad mohlo vést až k příchodu ledové doby. Arrheniovy výpočty pro jednotlivé klimatické zóny trvaly celé měsíce. Pečlivě propočítával, jak změna povrchové teploty Země závisí na kombinovaném účinku vodní páry a oxidu uhličitého.

Neznal přesné údaje o složení atmosféry, ale jasně ukázal, že množství oxidu uhličitého má vliv na teplotu Země. Víc ho ale zajímalo ochlazování než oteplování, a tak publikoval model, podle kterého snížení obsahu oxidu uhličitého o 50 % povede ke snížení teploty až o 5 °C. Řádově měl výpočty v pořádku, protože i současní klimatologové uvádějí, že zdvojnásobení obsahu CO₂ povede ke zvýšení teploty až o 4 °C. Na Arrheniově příkladu můžeme dobře odfiltrovat dnešní argumentaci, kterou často používají odpůrci skleníkového jevu. Arrhenius nebyl ekologický alarmista a ani na veřejnost neunikly žádné „maily“, ze kterých by vyplývalo, že upravuje výsledky tak, aby prokázal, že ledová doba je za dveřmi.

Arrhenius si sám nebyl jistý, zda oxid uhličitý může způsobit tak velkou změnu globální teploty. Obrátil se proto na svého kolegu Arvida Högboma, který vytvořil první numerický model uhlíkového cyklu. Velmi moderním způsobem navrhl toky látek mezi jednotlivými rezervoáry – atmosférou, rostlinstvem a oceánem. Započítal vulkanické erupce i industriální aktivity a kupodivu mu vyšlo, že člověk je zodpovědný za tak velký tok uhlíku, jaký zhruba odpovídá přírodním procesům. Na základě Högbomova biogeochemického schématu se Arrhenius vrátil ke svým rovnicím a propočetl, že lidský uhlíkový příspěvek je sice malý, ale bude-li trvat dlouhou dobu, může vést k zdvojnásobení obsahu oxidu uhličitého a k vzrůstu globální teploty o 5–6 °C. V pohledu z mrazivého Švédska to vypadalo jako dobrá a navíc hodně vzdálená změna, protože v té době na Zemi nežila ani miliarda lidí a většina z nich byli zemědělci.

Jen rok po Arrheniovi přišel Thomas Chamberlain s modelem uhlíkového cyklu, který již počítal se zpětnou vazbou. Vědci Arrheniovi totiž příliš nevěřili a upřímně řečeno měli pro to řadu dobrých důvodů. Jednak výchozí měření byla nejistá, jednak Arrhenius vytvořil model, který byl až příliš zjednodušený. Kdyby se například v atmosféře neustále zvyšoval obsah vodní páry, vznikly by mraky, které odstíní část slunečního záření, vyprší a sníží její původní množství.

Obraz klimatické vědy 19. století by nebyl úplný bez mnoha dalších objevů. Pravděpodobně nejdůležitější bylo, že již v roce 1800 objevil astronom a hudební skladatel William Herschel infračervené záření. Původně zkoumal skvrny na Slunci a používal k tomu různobarevných filtrů. Při práci s červeným filtrem cítil, jak se pod filtrem ohřívá vzduch. Přesnější měření však ukázala, že nejvíc tepla je vyzařováno v neviditelné oblasti za, či spíše pod (podle latinské předpony „infra“) červenou barvou.

Rovněž Jamese Crolla je obtížné zařadit, protože svým dílem stál velice blízko teologii. Nicméně v roce 1885 publikoval průlomovou knihu Klima a kosmologie, kde navrhuje, že příchod ledové doby souvisí se vzájemnou polohou Slunce a Země, na které se následkem zpětných vazeb s albedem (odrazností) a oceánským prouděním mění klima.

Věda jako odpověď na volání davu

Historii skleníkového jevu v 19. století můžeme zhodnotit jako překvapivý konceptuální pokrok. Většina myšlenek skleníkového příběhu, tak jak jej známe z posledních zhruba dvou desetiletí, byla připravena – byla rozeznána role oxidu uhličitého pro bilanci tepla i biogeochemický cyklus uhlíku počítající s přirozenými i antropogenními toky látek. Existoval hrubý výpočet závislosti globálního oteplování na složení atmosféry i první úvahy o klimatické roli oceánského proudění. Kdyby v té době existovaly počítače, tak by bylo možné pustit se do vcelku moderního matematického modelování. Naopak to, co 19. století znalo velmi neúplně, byla skutečná měření teplot oceánu i pevniny a obsahu plynů v atmosféře. Tak můžeme 19. století z hlediska skleníkového jevu považovat za filozofické a 20. století za instrumentální.

Pokud by se věda ve svém vývoji pohybovala lineárně, tak by se ucelená teorie skleníkového jevu mohla vynořit již někdy v třicátých letech minulého století. Zdá se však, že tehdy ještě nebyla zapotřebí. I když to tak nevypadá, tak věda přečasto odpovídá na nějakou společenskou potřebu či otázku pociťovanou jako problém. Velká klimatologie globálních změn se vytvořila až na přelomu šedesátých a sedmdesátých let 20. století, tedy ve stejné době, kdy se jako celospolečenský jev rozvinulo environmentální hnutí. Mohlo by se nám zdát, že od té doby proti sobě stojí vědecká racionalita a ekologický aktivismus či dokonce ideologie nového environmentálního náboženství, ale je pravděpodobnější, že obě strany se navzájem potřebovaly. Veřejnost byla zneklidněna aférami s DDT a znečištěním životního prostředí již dříve a lidé si žádali jasnější důkazy svých chyb, takže diskuse ve 20. století se nevedla jen o vědeckých principech, ale také o lidských hodnotách. Vypadalo to na velkou melu.