Génius si poradí i bez vyspělé techniky

18. 11. 2018 18:15:58
Mnoho lidí si pod dojmem hollywoodských filmů představuje génia jako počítačového experta, který brilantně zvládá ty nejsložitější počítačové programy. Genialita se ale projevuje, i když génius nemá k dispozici prakticky nic.

Třeba fyzikálního génia si většina lidí představí jako tvůrce a řešitele šíleně složitých matematických rovnic například v obecné teorii relativity, kvantové mechanice nebo teorii super-strun, což je nejnadějnější teorie "všeho", která by měla popsat vše v našem vesmíru.

Jenže se na druhé straně zdá, že geniální skoky ve vědě odstartovává mnohdy nová, nicméně velice prostá myšlenka. Darwinova představa evoluce jako vývoje živého od jednoho prostého základu po nejsložitější a velmi rozmanité formy života je vlastně velmi jednoduchá. Stejně jednoduchá je i představa, že se čas skutečně zpomaluje a délky skutečně zkracují, která stála u zrodu Einsteinovy speciální teorie relativity. Jednoduchá je též představa, že gravitační přitažlivost je vlastně totéž jako když zrychlujeme nějaké těleso působením síly (princip ekvivalence), tento Einsteinův základ obecné teorie relativity.

Nádherný příklad takové jednoduché myšlenky předvedl Galileo Galilei při odvození představy setrvačnosti. Zákon setrvačnosti říká, v Newtonově formulaci: "Jestliže na těleso nepůsobí žádné vnější síly, pak těleso setrvává v klidu nebo v rovnoměrném přímočarém pohybu." A Galileo si jej dokázal odvodit úžasně jednoduchým způsobem vlastně z pádu tělesa v gravitačním poli.

Tradované klišé, že Galileo studoval volný pád těles házením předmětů z věže na Náměstí svatého Marka v Benátkách nebo ze Šikmé věže v italském městě Pise, se zdá být pouze výmyslem. Nebo to přinejmenším není tím hlavním, co ho přivedlo k představě, že všechna tělesa padají v tíhovém poli Země se stejným zrychlením. U lehkých předmětů by totiž jeho pozorování znehodnotil odpor vzduchu. Každý asi pochopí, že papírová koule bude padat kvůli odporu vzduchu pomaleji než stejně velká železná koule.

Asi i proto Galileo zvolil raději pouštění kuliček po nakloněné rovině. Na té totiž kuličky dosahují podstatně menších rychlostí a tím je odpor vzduchu prakticky zanedbatelný. Navíc v té době neexistovaly hodiny, které by uměly měřit vteřiny a části vteřin, takže Galileo používal jako hodiny vlastní počítání/odhad času. Měl tedy značně omezenou přesnost měření času, která by nebyla dostatečná při volném pádu (té jeho části, kdy je odpor vzduchu nepodstatný), což si zřejmě vynutilo nakloněnou rovinu. Toto řešení bylo navíc praktičtější, neboť se vešlo do "laboratoře". A taky kdo by chtěl tahat pořád nějaké těžké koule na věž? :-)

Galileo při svých pokusech s nakloněnými rovinami zjistil, že když spustí nějakou kuličku z výšky h po nakloněné rovině, vystoupá na protější stejně nakloněné rovině opět do výšky h (viz obrázek výše). Pak ale také zjistil, že i když má druhá nakloněná rovina jiný sklon, opět kulička vystoupá do přesně stejné výšky h (tření a tím i ztráty energie byly vzhledem k přesnosti jeho měření zanedbatelné). Viz obrázek níže.

Tím vlastně formuloval zákon zachování energie při její přeměně z gravitační potenciální energie do pohybové a zpět. Na začátku ve výšce h je koule v klidu, pak se začne pohybovat a když vystoupá na druhé nakloněné rovině do výšky h, na chvilku se zase zastaví, než se začne vracet zpět. A pak se Galileo geniálně zeptal, kdy se kulička zastaví, když protější rovina bude nakloněná méně a méně, až nebude nakloněná vůbec a bude tedy vodorovná, viz následující obrázek.

Pochopil, že se tato koule nezastaví nikdy a bude se pohybovat věčně (pakliže si odmyslíme třetí). Takovou extrémně prostou, dle mého geniální úvahou došel k principu setrvačnosti. Úžasný nápad!

Ale aby to nevypadalo, že odmítáme high-tech nebo složité výpočty (což pochopitelně není pravda), připomeňme si, jakou high-tech Galileo použil. Měl to štěstí, že byl v jeho době vynalezen dalekohled. Dalekohled byl opravdu náhodně objeven v Holandsku, Galileo nebyl jeho objevitelem. On jej jen dokázal zdokonalit natolik, že jako první vyrobil na tu dobu špičkový dalekohled, který výrazně opticky významně přibližoval vzdálené objekty. Galileo měl štěstí i v tom, že žil v té době v Benátkách, a tak měl nedaleko ostrov Buráno, kde se rozvinulo skvělé sklářství. Proto si zvládl pořídit špičkový 8x zvětšující dalekohled. To byla na tu dobu světově špičková high-tech. Tento dalekohled vyrobil ale dost proto, že ho pak za dobré peníze mohl prodat benátskému dóžeti, jako vojenský pozorovací nástroj, který viděl nepřátelské lodě podstatně dříve než prosté oko.

Jenže už na tom je vidět, že si uměl dopředu představit dopad nově vznikajícího přístroje. A opět prostá myšlenka, že ho použije i k pozorování vesmírných těles z něj udělala absolutní vědeckou hvězdu. Zjistil totiž, že nebesa nejsou dokonalou hudbou sfér, jak se předpokládalo od Aristotela, ale třeba že jsou na Měsíci hory a údolí jako na Zemi, a že tedy Měsíc není žádná ideální koule. Spojil tak zdánlivě dokonalou nebeskou sféru s viditelně nedokonalými ději na Zemi.

(Chcete-li číst podobné blogy, přidejte si blog tohoto autora mezi oblíbené červeným tlačítkem "Přidat blogera k oblíbeným" na pravé straně.)

Autor: Jan Fikáček | neděle 18.11.2018 18:15 | karma článku: 40.45 | přečteno: 1774x

Další články blogera

Jan Fikáček

Padá pírko stejně rychle jako kus železa? Jak kde.

Když současně pustíme železnou kouli a pírko, dopadne koule dříve. Jeden nádherný a přímo geniálně prostý pokus odlišuje dva faktory, které tady působí. A může si jej vyzkoušet každý. Stačí mít doma dva skládací deštníky.

7.10.2019 v 9:07 | Karma článku: 33.78 | Přečteno: 1268 | Diskuse

Jan Fikáček

Proč v matematice nekonečno existuje a v realitě nikoliv

Vyjde-li v nějaké fyzikální rovnici nekonečno, a​ť už jsou to nekonečně malé rozměry, nekonečné síly nebo cokoliv jiného, fyzici ví, že tam dotyčná rovnice už neplatí. V realitě nekonečno zřejmě neexistuje. Ale co v matematice?

1.10.2019 v 9:08 | Karma článku: 40.50 | Přečteno: 2160 | Diskuse

Jan Fikáček

Kam směřuje(me) čas?

Chceme-li znázornit běh času, časovou osu, jak to uděláme? Většina lidí nakreslí šipku zleva doprava, jiní ale znázorní běh času opačně, někteří šipkou shora dolů. Zní to dost tajemně, ale má to poměrně velmi logický důvod.

23.9.2019 v 9:03 | Karma článku: 40.38 | Přečteno: 1954 | Diskuse

Jan Fikáček

Nevědecké pohádky moderní vědy I - nekonečno

Fyzika se dostává extrémně daleko od našeho přirozeného světa, a tím se ocitá v oblasti záhad, které je hodně těžké pochopit. Nejednou si s nimi neporadí i ti největší géniové. Pak je ale velmi důležité vyloučit prosté chyby.

16.9.2019 v 9:07 | Karma článku: 41.78 | Přečteno: 2259 | Diskuse

Další články z rubriky Věda

Dana Tenzler

Mýty kolem jaderné energetiky - problémy s jódem

V dalším díle seriálu “mýtů” se budu zabývat jódovými tabletami. Podle aktivistů jich není dost nebo nejsou uloženy tam, kde by být měly. Je to zbytečná panika? A jsou takové tablety vůbec potřeba? (délka blogu 5 min.)

14.10.2019 v 8:00 | Karma článku: 20.40 | Přečteno: 285 | Diskuse

Ladislav Jílek

Omyl nebo falzifikace? Olga Lepešinská

Vzpomínám si, že někdy v padesátých létech nám učitelka ve škole při hodině biologie říkala, že v Sovětském svazu se prý podařilo vyrobit živou hmotu.

13.10.2019 v 17:31 | Karma článku: 18.87 | Přečteno: 445 | Diskuse

Libor Čermák

Může mít prastarý symbol H archeoastronautický původ?

Zarazilo vás někdy, že v dávnověkých památkách se často objevuje symbol písmene "H"? Všiml jsem si totiž jistou souvislost s moderní kosmonautikou. Mohlo tady něco takového být už před tisíci lety?

13.10.2019 v 7:29 | Karma článku: 15.38 | Přečteno: 387 |

Dana Tenzler

Zdá se nám to, nebo vane vítr opravdu nejčastěji ze západu?

Proč se vyplatí chránit jednu stěnu domu před deštěm víc, než ty ostatní? Na vině je... jako tak často... fyzika. (délka blogu 5 min.)

10.10.2019 v 8:00 | Karma článku: 27.77 | Přečteno: 742 | Diskuse

Jan Řeháček

Matykání: vítejte ve varieté

Vektorové prostory jsou pro vybudování pojmu dimenze optimálním prostředím, ale mají jednu nevýhodu. Zdaleka ne vše kolem nás je "rovné". Aby mohli matematici propašovat dimenzi do zakřivených prostranství, vymysleli si "varietu".

9.10.2019 v 9:09 | Karma článku: 16.07 | Přečteno: 363 | Diskuse
Počet článků 155 Celková karma 41.28 Průměrná čtenost 2632

Vystudoval chemii, kybernetiku a teorii systémů (interdisciplinární studia) a považuje se za obecně uvažujícího člověka někde na pomezí mezi přírodními vědami a filosofií. Roky vyučoval filosofii fyziky a virtuální reality na PřF a MFF UK v Praze (a v té době odmítal tituly jako Doc. nebo CSc.). Nyní PhD student filosofie teoretické fyziky. Pracoval jako evropský expert pro "Future and Emerging Technologies". V letech 1991-7 byl předsedou společnosti Mensa ČRVíce informací zde.

Chcete-li sledovat diskuse v jeho skupině, připojte se do Vědecké filosofie & Fyziky (nejen). jan@fikacek.cz
 
Upozornění: Toto je popularizační blog pro veřejnost, neberte ho tedy jako vědeckou dizertační práci. :-) Autor má zde uváděné základní myšlenky většinou propracované do hloubky, do blogu pro veřejnost však není vhodné uvádět příliš složité formulace. Autora ale baví komunikovat s veřejností, proto tato forma s někdy expresivním vyjadřováním, přehnané nadpisy, které k popularizaci asi patří. Některé blogy jsou však čistá věda, ba dokonce mainstream, některé (asi většina) jsou kritické úvahy snažící se formulovat nové nápady, některé jsou opravdu jen sci-fi nebo spíše sci-sci-fi.

P.S.: Komentáře, které budou řešit autora, ne (jen) obsah blogu, budou bez varování smazány. :-) 

Najdete na iDNES.cz