Věda plná omylů: Největší voloviny

Zatímco evolučně limitované „fyzické“ smysly jsme si šikovně prodloužili pomocí přístrojů v čele s dalekohledem, mikroskopem, teploměrem, náš „smysl“ pro správnost úsudku zůstává pořád stejně lidský… Výsledkem jsou chyby, které se ve svých základních typech neustále opakují.

Proč si lidé odedávna mysleli, že Země je středem vesmíru? Říkal jim to jejich základní smysl, zrak. Klasickým příkladem smyslového klamu ve vědě je klasifikace organismů v biologii. Od časů Carla Linného se rostlinné a živočišné druhy zařazovaly hlavně podle toho, jak vypadají. Po necelých třech staletích života v omylu je všechno jinak – hlavním měřítkem příbuznosti se stala míra podobnosti nikoli organismů samotných, nýbrž jejich genomů. A k těm zrak ani další lidské smysly přímo nedosáhnou.

Příliš mnoho Occama

Asi nejběžnější jsou omyly, kdy se badatel splete takříkajíc objektivně, prostě proto, že se v nově objeveném prostoru nemá čeho zachytit. V takovém případě by měla platit Occamova břitva: dříve, než do vysvětlení problému vnesu nový prvek, musím se o to pokusit pomocí prvků již známých. Kupříkladu Henri Becquerel objevil počátkem roku 1896 stálé pronikavé vyzařování uranu. Zprvu je považoval za nový, razantnější druh již známé luminiscence, a teprve po týdnech dalšího zkoumání musel připustit, že se jedná o zcela novou vlastnost uranu (Marie Curieová ji pojmenovala radioaktivita).

Carleton Gajdusek zase nervovou nemoc novoguinejských domorodců zvanou kuru vysvětlil roku 1957 působením tzv. pomalých virů (viry jako takové byly známy přes šedesát let). Až po mnoha letech Stanley Prusiner ukázal, že žádné „pomalé viry“ neexistují a že příčinou kuru jsou tzv. priony, do té doby neznámý typ bílkovin (tedy částic bez vlastní dědičné informace).

Za přeborníky mezi occamovskými holiči na nejvyšší vědecké úrovni lze považovat manžele Irène a Frédérika Joliot-Curieovy. Ti počátkem 30. let minulého století při bombardování některých lehkých prvků částicemi alfa získali nové, mimořádně pronikavé záření, které pokládali za velmi energetické gama paprsky. V tomto smyslu referovali v pařížské Akademii věd. Krátce nato v Nature James Chadwick ono „gama záření“ ztotožnil s neutrony, jejichž existenci předpověděl a pojmenoval jeho učitel Rutherford…

Těžko říct, co bylo příčinou Joliot-Curieových opatrnosti, že by kuratela stárnoucí legendy Marie Curieové? Vzápětí zase Joliotovi při výzkumu čerstvě objevených neutronů vyfotografovali v mlžné komoře částice hmotnosti elektronů, avšak stáčející se mezi póly magnetu na opačnou stranu. Snímky interpretovali tak, že jde o elektrony letící bůhvíproč v protisměru… Zhruba ve stejné době za Velkou louží Carl Anderson na mlžných snímcích kosmického záření našel tytéž částice. Bez zábran je prohlásil za elektrony s kladným nábojem a nazval je pozitrony. (Existenci antihmoty včetně hypotetických pozitronů vypočítal čtyři roky předtím Paul Dirac, za což byl jedním z největších teoretických fyziků Lvem Landauem zpočátku nazýván „Durak“, rusky „hlupák“.)

Jak vidno, Occamova břitva je v drtivé většině případů báječná věc, ale kdyby ji použili úplně všichni badatelé úplně vždycky, poznání by možná narůstalo hezky pravidelně, postupně, jenže objevy převratné, skokové, by potkal nechvalně známý osud dítěte ve vylévané vaničce… a borci paradigmat kalibru Koperníka, Galilea, Darwina, Freuda, Einsteina by splakali. Zde mi tane výrok Nielse Bohra nad odvážnou myšlenkou jednoho ze svých kolegů: „Není nejmenších pochybností, že máme před sebou šílenou teorii. Otázkou je, zdali je natolik šílená, aby mohla být správná.“

Zbývá dodat, že v reálném životě se occamováním nezdržují jen pavědci a šarlatáni.

Hlásí se emoce

„Každá chyba je důsledkem vnějších faktorů (například emocí či vzdělání), rozum sám nechybuje,“ tvrdil největší logik Kurt Gödel. Matematik Petr Vopěnka soudil podobně: „Rozum je neomylný, mýlit se mohou jenom lidé, kteří ho užívají.“ Myšlenky obou géniů lze dovršit: Žádný lidský objev není učiněn zcela bez citu.

V následujících dvou příkladech se (vesměs věhlasní) badatelé jistě snažili být maximálně nezaujatí. Podaří se vám v jejich závěrech odhalit nějakou emoci?

První se týká stáří Země. Pomineme-li výpočty z biblické chronologie (pokud je mi známo, výsledky varírovaly od 3 761 do 5 201 let př. Kr.), tak zřejmě první se o vědecký výpočet (spíše pořád ještě odhad) pokusil v roce 1715 Edmund Halley. Vyšel ze slanosti moří a řek a dospěl k hodnotě „mnohem vyšší než odpovídalo bibli“. Zhruba o půl století později Georges Buffon z rychlosti chladnutí tavenin dospěl k hodnotě 75 000 let, zatímco z rychlosti usazování vápence mu vyšly 3 miliony.

Lord Kelvin kolem roku 1870 rovněž dle rychlosti chladnutí dospěl k hodnotě 20-400 milionů let. Ze slanosti moří a rychlosti loužení hornin ovšem tentýž badatel dostal milionů sedm set padesát.

Přelom přinesl objev radioaktivity koncem 19. století. Ernest Rutherford jako první z poměrů izotopů uranu a olova v jedné z rozpadových řad určil stáří Země na maximálně 3,4 miliardy let. (Momentálně se uvádí hodnota 4,54 miliardy let.)

Druhým příkladem jsou rozměry vesmíru nahlížené skrze vzdálenost některých hvězd. Autorem zřejmě prvního racionálního odhadu vzdálenosti hvězdy od Země byl v druhé polovině 17. století Christiaan Huygens.

U jasného Siria došel k 27 000násobku vzdálenosti Země – Slunce, což se tehdy zdálo nepředstavitelně moc. Přitom skutečná hodnota je ještě dvacetkrát vyšší.

Friedrich Bessel o půldruha století později už (celkem správnou) hodnotu vzdálenosti hvězdy 61 Labutě (600 000 astronomických jednotek) udával zcela chladnokrevně.

Klíč k odhalení emocí vidím ve faktu, že zmiňovaným přírodovědcům vycházely hodnoty vždy bližší dobovým názorům, nikoli vzdálenější. To nasvědčuje buď malé odvaze, nebo snaze o maximální přijatelnost výsledku pro odbornou veřejnost, nebo prostě jen vlastní konzervativnosti. Kdo nezhřešil, ať si hodí.

To skutečnost se mýlí

Jakkoli ve vědě nežádoucí, kontaminace objevu emocemi bývá zajímavější, poněvadž lidštější. A hned nejznámější příklad: Přestože velikost i tvar zeměkoule byly známy od antiky (Eratosthenes z Kyrény došel pro obvod Země k hodnotě 39 960 km), jinak výtečně informovaný Kryštof Kolumbus počítal s obvodem podstatně menším a vzdálenost z Evropy do Japonska západním směrem odhadl na necelých 5 000 km, tedy zhruba čtvrtinu skutečnosti. Nicméně bez tohoto omylu (možná až podvodu) by se zřejmě jeho plavba za zapadajícím Sluncem nikdy nerealizovala. ¹⁾

Krystalickou podobu jevu „přání otcem myšlenky“ ve vědě vystihuje výmluva starořeckých Pythagorejců, když jim nevyšla předpověď jakéhosi astronomického jevu: „Naše výpočty jsou správné, to skutečnost se mýlí!“

A hned proti tomu postavme krédo biologa Thomase Huxleye: „Dbám, abych učil své touhy podřizovat se faktům, nikoli abych fakta nutil být v souladu s mými touhami… Stůjte před fakty jako malé dítě, buďte připraven vzdát se jakéhokoli apriorního názoru, následujte přírodu, ať vás vede kamkoli, k jakýmkoli propastem. Jinak nepoznáte nic.“

Vědecké chyby „cinknuté“ očekáváním lze nahrubo rozdělit do dvou velkých říší:

a) Vidím, co chci vidět, tedy omyl z touhy po objevu. Důsledkem bývá chyba prvního druhu – falešný nález. Těmi se historie vědy přímo hemží, stačí připomenout všechna možná fluida (étér ve fyzice, calorique a flogiston v chemii, vis vitalis v biologii, miasma v medicíně, různé druhy léčebných kosmických energií), domnělé planety (Vulkán, opakovaně planeta X), chemické prvky (nebulium, v Praze zrozený dvimangan), až po nejslavnější nastrčené nálezy typu piltdownského člověka nebo Rukopisů.

b) Nevidím, co se bojím vidět, omyl ze strachu z objevu. Důsledkem bývá chyba druhého druhu – přehlédnutý nález. Ty se se možná množstvím nevyrovnají falešným, zato bývají pikantnější, poněvadž často zacházejí daleko za meze prosté lidské konzervativnosti a skrze předsudek či osobní animozitu spějí ke stavu výpadku soudnosti.

Dva příklady z těch extrémních: Slavný pařížský profesor medicíny Jacobus Sylvius na Vesaliovu průkopnickou učebnici anatomie reagoval knihou Vyvracení šílencových urážek vůči textům Hippokrata a Galena, z níž nabízíme malou ukázku: „Bývalo by snadnějším úkolem vyčistit Augiášovy chlévy nežli odstranit ty nejhorší lži z této matlanice splácané z vykradačství a nadmuté pomluvami…Zapřísahám Jeho císařskou Milost, aby nelítostně a tvrdě potrestala, tak jak si zasluhuje, tuto zrůdu zplozenou a vypěstovanou v jeho vlastním domě, tento nejodpornější příklad ignorance, nevděku, arogance a bezbožnosti, aby ji zadusila, aby šířit nemohla jed po zbytku Evropy svým morově smrdutým dechem…“

Nu a Pařížská akademie věd poté, co roku 1790 přes čtyři stovky lidí ve Francii na vlastní oči pozorovaly déšť kamenných meteoritů, rezolutně vyhlásila: „Kameny z nebe padat nemohou, a proto nepadají!“

Omyly z touhy

O vášnivém omylu mladého Johannese Keplera s Kosmografickým mystériem si lze přečíst v starším textu Pouť za harmonií světa, zde se věnujme kauzám zánovnějším.

Začínající americká kulturní antropoložka Margaret Meadová v roce 1926 během svého devítiměsíčního pobytu na samojském ostrově Tau v Polynésii zkoumala (zejména sexuální) zvyklosti tamějších dospívajících dívek. Ty ovšem brzy poznaly, co jejich bílá návštěva ráda slyší, a celou dobu ji krmily báchorkami vzdálenými skutečnosti, což badatelka ochotně spolkla a po návratu vydala knihu, která tamní život líčí jako idylku, hotový ráj na zemi. Kniha jí přinesla slávu a uznání, zatímco mladší kolega z Austrálie, který později strávil na Samoi šest let, se nestačil divit.

Další příklad: V červnu 1988 otiskla Nature rozsáhlou studii významného francouzského imunobiologa Jacquese Benvenista, již financoval farmaceutický průmysl, s tímto resumé: „Protilátky vyvolávají u bílých krvinek biologickou reakci, i když jsou tyto protilátky ve vodném roztoku zředěny tak, že existuje jen malá šance, aby se v jednom vzorku nacházela alespoň jediná jejich molekula.“

Zatímco homeopaté jásali, plakali chemici a farmakologové, kteří se řídili přírodními zákony. Podle těch je rychlost reakce vždy úměrná koncentraci reagujících látek. A jak může reagovat něco, co po vysokém naředění v roztoku není?!

Přece proto, tvrdili už dlouho homeopaté, že látka třebas do nicoty naředěná zanechá v rozpouštědle informaci o své struktuře. Je tu ovšem podmínka: vodou se musí mezi všemi stupni ředění intenzivně třepat, aby „nezapomněla“. Teprve pak si kýženou informaci „zapamatuje“, prostě udrží jakési otisky té látky, na které pak organismus reaguje. A právě toto nyní v podstatě vyplývalo z Benvenistových výsledků.

Pod tlakem vědecké veřejnosti redakce Nature požádala profesora Benvenista o reprodukování pokusu za přítomnosti nezávislé komise. Ta dospěla k závěru, že autoři „své výsledky dostatečně nezkontrolovali a že zřetelně podlehli sebeklamu“.

V březnový předvelikonoční čtvrtek roku 1989 renomovaný anglický elektrochemik českého původu Martin Fleischmann a jeho žák Stanley Pons zveřejnili něco úžasného – objev jaderného slučování probíhajícího za normální teploty. Přeloženo: to, co se explozivně děje při obrovských teplotách a tlacích ve Slunci nebo ve vodíkové pumě uprostřed výbuchu štěpné jaderné roznětky, to, čeho se početné týmy vědců už desítky let marně snaží v řízené podobě dosáhnout pomocí jako dům velkých elektromagnetů a laserů, oni dva svedli v baňce velikosti sklenice od okurek.

Podle autorů vzniká při elektrolýze těžké vody elementární deuterium, které se výborně rozpouští v kovovém palladiu. Mezi uzly krystalové mřížky palladiové katody se přitom místně stlačí tak silně (až na 1024 atmosfér), že jsou překonány odpudivé síly mezi souhlasně nabitými jádry deuteria a ty se sloučí na helium za vzniku tepla a radioaktivního záření. Což by vzhledem k zásobám deuteria v mořské vodě znamenalo definitivní vyřešení jakékoli energetické krize.

Po počáteční euforii, kdy „studenou fúzi“ nahodili v nejedné laboratoři po světě, se však výsledky nepodařilo potvrdit. Touha jim oslabila soudnost. Autoři svá měření dostatečně kriticky neprověřili.

Omyly ze strachu

Dějiny vědy zaznamenávají pozoruhodné případy zpátečnictví projevovaného často i uznávanými kapacitami doby.

Aby bylo jasno, ve zdravé míře věda konzervativní být musí, což filosof Karl Popper vyjádřil lakonicky: „Omezená dávka dogmatismu je pro pokrok nutná.“ Kdyby ne, tak by se ani ty nejnadějnější, potenciálně správné hypotézy nemusely dožít pořádného ověření, jsouce opakovaně vytlačovány variantami stále novějšími…

Když Galileo koncem roku 1609 sestrojil dalekohled, užil si své: „Zde v Padově je první profesor filosofie, kterého jsem opětovně a naléhavě žádal, aby se podíval na Měsíc a na planety mým sklem, ale on vytrvale odpírá to učinit…“

Když potom počátkem roku 1610 objevil první čtyři měsíce Jupitera, jeden z jeho učených kolegů oponoval: „V hlavě je sedmero oken: dvě nozdry, dvě oči, dvě uši a ústa; tak i na nebesích jsou dvě hvězdy příznivé, dvě nepříznivé, dvě dávající světlo a Merkur jediný nerozhodný a neurčitý. Z tohoto zjevu a mnoha jiných podobných zjevů v přírodě, jako je sedmero kovů atd., které vypočítávat by nás vedlo příliš daleko, usuzujeme, že také planet je nezbytně sedm. Kromě toho tyto souputníky Jupitera nemůžeme vidět pouhým okem, a proto nemohou mít vliv na Zemi, a proto by byly bez užitku, a proto neexistují. Kromě toho staří národové zrovna tak jako nynější Evropané přijali rozdělení týdne na sedm dní a nazvali je podle sedmi planet. Jestliže nyní počet planet zvětšíme, celá soustava se zhroutí.“ (Planetami míněny putující tehdy známé objekty: Merkur, Venuše, Měsíc, Slunce, Mars, Jupiter a Saturn. Jupiterovy měsíčky by byly navíc.)

Vynálezce antisepse Joseph Lister jako velevážený kmet vzpomínal: „Pamatuji si, že jsem v raném období života muži s vysokou učitelskou reputací předvedl některé objevy, které se mi podařilo pozorovat. Byl jsem velmi udiven a bolelo mě, že i když všechna fakta před ním ležela se stejnou zřejmostí, zdálo se, že on vidí jenom ta, která se shodovala s jeho předchozími teoriemi.“

Charles Darwin se obrnil ironií: „Vývoj názorů bude zřejmě pomalejší, než jsem čekal, určitě pomalejší, než vývoj druhů…“

Nepružnost tu a tam projevili i ti nejvýznamnější vědci. O Landauovi už zmínka byla, známý je rovněž postoj jednoho z nejvýznamnějších astrofyziků předválečné éry Arthura Eddingtona k černým dírám. Přestože výpočty jeho mladšího kolegy Subrahmanyana Chandrasekhara a potom i dalších jejich vzniku po kolapsu hmotnějších hvězd nasvědčovaly, sir Arthur je tvrdošíjně odmítal: „Měl by existovat přírodní zákon, jenž by hvězdám zakazoval chovat se takto absurdně!“

Rezervovanost stárnoucích badatelů k extrémním novotám vyjádřil Arthur Clarke půvabným bonmotem (označovaným jako 1. Clarkeův zákon): „Když význačný, avšak postarší vědec konstatuje, že je něco možné, má skoro jistě pravdu. Když konstatuje, že něco je nemožné, velmi pravděpodobně se mýlí.“

Dokonce i Albert Einstein, autor výroku, že „je obtížnější rozbít předsudek než atomové jádro“, nejméně jednou v životě projevil vědeckou bázlivost. Když v roce 1915 ve své teorii gravitace (obecné teorii relativity) matematicky propoutal  prostor, čas a hmotu, mimo jiné mu vyšlo, že vesmír se musí buďto rozpínat, nebo smršťovat. Tento výsledek Maestra fyziky tak vylekal, že mu neprodleně nasadil chomout a přimyslel do svých rovnic tzv. kosmologickou konstantu – jakousi svěrací kazajku, která měla vesmír znehybnit.

Určitou dobu Einsteinovo renomé fungovalo, ale pak se někteří kolegové začali bouřit. První roku 1922 Rus Alexandr Fridman, který konstantu odmítl a řešením relativistických rovnic získal pár modelů vesmíru nestabilního.

Pět let poté belgický kněz Georges Lemaître nezávisle učinil totéž a vyslovil názor, že vesmír se zrodil rozpínáním „kosmického vejce“. Tvrdil rovněž, že expanzi vesmíru lze ověřit pozorováním galaxií.

Což pak v roce 1929 v Americe na tehdy největším dalekohledu světa prokázal Edwin Hubble. Když se to Einstein dozvěděl, prohlásil, že kosmologická konstanta byla „největší volovinou jeho života“.

Naštěstí objektivní poznávání přírody má tu výhodu, že ze své podstaty samo sebe neustále opravuje. Z tohoto pohledu lze říct, že věda je nikdy nekončící cesta ke stále menším omylům.