středa 28. října 2009

Etymologický zpravodaj - C

Původní text mejlového zpravodaje k písmenu C byl docela dlouhý. Jednak konstatoval, že chemický prvek Cer se jmenuje po planetce Ceres, a pokračoval takto:

Slovo pro tento den jest CIZÍ. Praslovanská obdoba byla ťuďь, což pochází z protoindoevropského tauta nebo teuta, znamenající lid nebo národ. Stejného původu jsou slova Teuton a Deutschland. Vývoj významu se vysvětluje dvěma způsoby. Buď 1) slovo znamenalo původně "lidový", "národní" a postupně přešlo k dnešnímu významu dle zásady "co je státní, to není moje". Podobný vývoj má polské slovo obcy = cizí, původně obecní. Nebo 2) znamenalo původně germánský (a bylo přejato od Germánů, kteří se tak nazývali) a pak postupně začalo znamenat cizí. Podobný vývoj zažilo germánské slovo walh, které původně označovalo nějaký keltský kmen co se tak nazýval sám, potom všechny Kelty a nakonec prakticky všechny cizince. Odtud jsou názvy Wales, Valonsko, Wallis (kanton ve švýc.) a česká slovo Vlach a Valach (Valaši přišli na Moravu z Rumunska).

Když už jsme se dostali k původu slova Deutsch, můžeme se podívat i na další kmenové názvy. To, že angl. Dutch souvisí s Deutsch je asi zřejmé. Podobně triviální je původ fr. Allemand, pův. název jednoho z germ. kmenů. Vznikl zřejmě složením "alle" a "mann", tj. všichni muži. -d na konci fr. slova vzniklo podobným způsobem, jako -m- v it. slově sambato = sobota (pův. sabbato) nebo -d- v českém lidovém výraze bizardní. Samotný název Germán pochází od Keltů, a značil buď "soused" nebo "hlučný" (příbuzné je zřejmě irské slovo gáir = řev). Pikantní je srovnání se slovanským názvem Němec (jak může být někdo zároveň němý a hlučný?). Sami Keltové také nemají přiliš lichotivý název, keltos v řečtině znamenalo něco jako barbarský (v dnešním významu, starořecké barbaros znamenalo prostě doplněk k množině všech Řeků). Mimochodem od slova barbar pochází it. bravo a angl. brave, ale to už se dostáváme daleko od tématu.

Jelikož jsem v řazení původních Zpravodajů ignoroval diakritiku, pokusím se to napravit dodatkem týkajícím se slov začínajících na Č. Prvním je pozdrav čau, o kterém je všeobecně znám jeho italský původ. Co se ví méně, je, že italské ciao je zkomolená nářeční varianta slova schiavo, tj. otrok. To pochází z pozdně latinského sclavus téhož významu. Ještě dříve bylo ale sclavus latinské označení pro Slovany, kteří se v době stěhování národů často dostávali do římského otroctví. Že čau a Slovan mají stejný původ může dnes působit poněkud překvapivě, ale je to tak.

Slovo čolek nijak zvlášť zajímavou historii nemá. Pochází z polštiny, odkud bylo importováno v době obrození. Czołg znamenalo ve starší polštině had a czołgać się bylo plazit se. Co je ovšem zajímavější je dnešní použití slova v polštině: znamená totiž tank. Čolek se pak polsky řekne traszka. Kliknete-li na odkaz, nedivte se, že Poláci čolka řadí mezi płazy. Polští płazy jsou totiž naši obojživelníci. Naši plazi jsou polsky gady. Naši hadi jsou polsky węże (počáteční wę- odpovídá českému u-, slovo je tedy zjevně příbuzné s naší užovkou). Takže při cestě na sever pozor na záměnu užovek s hady, hadů s plazy, plazů s obojživelníky a čolků s bojovou technikou.

pondělí 26. října 2009

Pondělní šifra VI.

Dnešní zadání (doporučuji na to kliknout pro zvětšení):



ŘEŠENÍ.

sobota 24. října 2009

Vyvraťme dogma vyvratitelnosti!

Asi nejdůležitějším rozdílem, který charakterizuje vědu oproti ostatním učením typu náboženství, okultismu, mysticismu, astrologie či mnoha filosofických směrů - seznam nevědeckých učení by mohl vydat na celý článek sám o sobě - je úzkostlivé porovnávání teoretických tvrzení s pozorovanou skutečností. Obvykle říkáme, že vědecké hypotézy jsou experimentálně testovány. Při nepříliš pečlivých debatách na toto téma se často říká, že věda poskytuje důkazy svých teorií, a tak třeba principy kvantové teorie jsou dokázány, na rozdíl od například základních principů spiritismu. Při podrobnějším rozboru se ale pojem důkazu v této souvislosti stává neudržitelným. Zkušenost říká, že většina teorií, včetně těch, o kterých nelze rozumně říct, že jsou nevědecké, byla v průběhu času nahrazena novými. Ptolemaiův model kosmu, v němž planety (do nichž patřily i Slunce a Měsíc) obíhají po kružnicích, které samy obíhají po větších kružnicích, je asi nejlepším příkladem. Tento starý geocentrický model byl v souladu se všemi pozorováními, která byla učiněna v průběhu dlouhých staletí; byl tak podle všech rozumných standardů "dokázán", alespoň ve smyslu, v jakém se v běžné řeči toto slovo užívá i dnes. Přesto byl tento model opuštěn a dnes mu nikdo nevěří, snad kromě pár výstředních podivínů. Podobný osud jako geocentrický model měla i Newtonova mechanika, i když dopadla o poznání lépe: stále je používána jako základní rámec popisu značného množství jevů. Je to dáno tím, že oproti Ptolemaiovu modelu je Newtonova mechanika výrazně obecnější, ale tento rozdíl je pramálo podstatný pro naši debatu; podstatné je, že jak Ptolemaiův model, tak i klasická mechanika sdílejí osud teorie, o které se dříve soudilo, že je dokázaná, a přesto byla později překonána.

Když si lidé uvědomili, že věda přes veškeré své přednosti neposkytuje nezvratné důkazy, hledali jinou charakteristickou vlastnost, která odlišuje vědu od nevědeckých disciplin. V současnosti je mezi zainteresovanou veřejností (ať už to znamená cokoli) velmi populární kritérium vyvratitelnosti vědeckých teorií, zavedené filosofem Karlem Popperem. V zásadě je věc formulována následovně: Hypotéza či teorie jsou vědecké, právě tehdy když je možno učinit nějaký experiment, jehož výsledek dosud neznáme, a mezi jehož možnými výsledky jsou takové, které jsou ve sporu s předpověďmi dané teorie. V takovém případě je teorie principiálně vyvratitelná, a úkolem experimentálních vědců je provádět právě takové experimenty, které mají šanci teorii vyvrátit. Čím víc takových experimentů teorie ustojí, tím větší vážnosti nabývá, jediný experiment ji ale může pohřbít navždy, pokud dopadne jinak, než teorie předpokládá. Žádný jednotlivý experiment, ani konečná sada experimentů, ale teorii nepotvrdí nade vší pochybnost.

Kritérium vyvratitelnosti dobře funguje pro mnoho praktických příkladů, a je relativně jednoduché na použití. Ku příkladu hypotéza "všechna jablka padají k zemi" je vědecká, protože můžeme pouštět různá jablka z různých míst v různých časech. Pokud se jednou jedinkrát stane, že jablko vzletí vzhůru, bude hypotéza vyvrácena. Naproti tomu, hypotéza, že všichni fanoušci Baníku Ostrava přijdou po smrti do pekla, je nevědecká, a zůstane takovou tak dloho, než někdo předloží návrh, jakými experimenty by přítomnost mrtvých Baníkovců v pekle bylo možno případně vyvrátit.

Problém je, že, jak už to v podobných případech bývá, jednoduché kritérium vyvratitelnosti nevymezuje kategorii vědeckosti zcela tak, jak bychom si pravděpodobně přáli. Tvrzení, že vědecké teorie jsou vždy vyvratitelné a nikdy ověřitelné, se opírá o jistou abstrakci toho, jak tyto teorie obvykle fungují. Abstrakce je zhruba tato: Každá teorie je logický systém, z kterého je možno odvodit nekonečné množství specifických výroků (z teorie "všechna jablka padají k zemi" odvodíme např. "pokud pustím dnes v 22:16 v kuchyni toto jablko, tak spadne na zem"), z nichž aspoň některé můžeme s jistotou ověřit. Platnost teorie jako celku je ekvivalentní platnosti všech tvrzení z ní vyplývajících. Jelikož je jich nekonečně mnoho, není je možno ověřit všechna, a tak ověření teorie je mimo lidské síly. Pro vyvrácení celé teorie ale stačí prokázat nepravdivost jediného z těchto tvrzení, což je bezpochyby proveditelné.

Ačkoli ve většině případů funguje kritérium vyvratitelnosti dobře, jeho rigidní užívání v sobě nese nebezpečí vylučování dobrých a přínosných teorií. Chci teď poukázat na to, že a) ne každá vyvratitelná teorie je dobrá vědecká teorie, b) ne každá vědecká teorie je vyvratitelná, a konečně c) existují dobré teorie, které je přirozenější potvrzovat, než vyvracet.

Jako ilustraci bodu a) můžeme uvažovat jednoduchý příklad - teorii, která je sjednocením dobré vědecké teorie a špatné, netestovatelné teorie. Pro (absurdní) příklad teorie "platí Newtonovy zákony a zároveň všichni Baníkovci skončí po smrti v pekle" je jistě vyvratitelná, protože můžeme testovat platnost Newtonových zákonů, ale dobrá teorie to zjevně není. Uvědomte si, že tento typ teorií nemůžeme a priori "zabít" požadavkem, aby nejen celá teorie, ale každý jednotlivý výrok byl vyvratitelný pomocí pozorování. Většina zjevně dobrých teorií totiž implikuje nějaké množství netestovatelných výroků. Součástí různých fyzikálních teorií jsou předpoklady o univerzální platnosti jejich zákonů, včetně těch částí prostoru a času, ve kterých neexistuje či neexistoval nikdo, kdo by mohl provádět jakýkoli experiment. Jak exaktně ověřit, že předměty padaly k zemi i v Grónsku během poslední doby ledové?

Co se bodu b) týče, každá teorie, která v sobě zahrnuje pravděpodobnost, je dobrým příkladem. Kvantová mechanika pak příkladem ideálním. Dává-li teorie pouze pravděpodobnostní přepovědi, může se stát, že každý experimentální výsledek s ní bude nějak slučitelný. Budou existovat experimentální data, která teorii učiní velmi nepravděpodobnou, ale žádná data ji s jistotou nezničí. Mám-li teorii, že hrací kostka není cinknutá, a pak s ní desetkrát hodím a pokaždé padne trojka, teorie se pravděpodobně vzdám, ale nemůžu prohlásit, že jsem ji vyvrátil. I na férové kostce může padnout deset trojek za sebou. Vzhledem k tomu, že všechna pozorování mají v sobě potenciál pro systematické a náhodné chyby, které nemůžeme s jistotou vyloučit, je absolutní vyvracení teorií neuskutečnitelnou chimérou.

V bodě c) mám na mysli především teorie, ze kterých plyne jen konečné množsví nezávislých [1] tvrzení. Tak se chová většina teorií v matematice, ale o matematice se obvykle v souvislosti s vyvratitelností nehovoří (zjevně proto, že matematika obvykle nebývá porovnávána s experimentem). Jako mimomatematický příklad můžeme vzít třebas Koperníkovu heliocentrickou teorii. Ta říká, že planety obíhají po kružnicích kolem Slunce. Představme si skromného Koperníka tvrdícího pouze to, že jeho teorie platila pouze po určitou dobu (třeba během Koperníkova života) a co se týká budoucnosti, bůh ví co se stane. V takovém případě bychom se dostali do prekérní situace. Koperníkova teorie by byla ověřitelná (za předpokladu, že máme k dispozici záznamy pozorování pohybů nebeských těles z dané doby a vynecháme hnidopišské námitky proti omezené přesnosti každého pozorování), a pokud by tato data seděla - tj. pokud by planety skutečně běhaly po kružnicích, a ne elipsách - pak by nebyla vyvratitelná, prostě proto, že už by nebylo možno učinit žádné další pozorování.

Preferuji pohled, že mezi vyvracením a potvrzováním není až zas takový zásadní rozdíl. Reálné teorie nebývají absolutně vyvráceny ani úplně potvrzeny. Místo toho jednotlivá pozorování přírody zvyšují či snižují věrohodnost té které teorie, a když věrohodnost klesne pod určitou mez, teorie je opuštěna.




Poznámky:
1. Nezávislými tvrzeními myslím ta, která spolu logicky nesouvisí za použití vztahů, jejichž platnost je zajištěna vně testované teorie. Kdybychom brali v úvahu i vztahy předepsané testovanou teorií, pak by všechna z ní plynoucí tvrzení byla triviálně navzájem závislá.

čtvrtek 15. října 2009

Indoevropské číslovky

Tento příspěvek je rozšířenou reakcí na čtenářský dotaz o podobnosti českých a pákistánských číslovek.

Je vcelku zřejmým faktem, že podobnost příbuzných jazyků je tím menší, čím více času uplynulo od jejich rozdělení. Rychlost ztráty podobnosti záleží na různých faktorech. Pokračující kontakt mezi divergujícími jazyky divergenci zpomaluje; často existuje kontinuum dialektů, které jeden plynule přecházejí v druhý, bez zřejmé hranice - to byl případ slovanských jazyků minimálně do počátku dvacátého století (s tím, že Jihoslované byli od zbytku odděleni). Naopak divergenci napomáhá krom absence kontaktu i silný vliv relativně nepříbuzného jazyka - to je případ odchylování angličtiny od ostatních germánských jazyků, které bylo způsobeno masivním přejímáním francouzských slov během středověku.

Mechanismy divergence jsou v zásadě tři. Kromě již zmíněného vlivu přejímání cizích slov jsou to procesy, ke kterým dochází i v případě, že jazyk je v úplné izolaci. První mechanismus spočívá ve vývoji fonetiky, tj. změnách výslovnosti hlásek, a druhým mechanismem je vývoj významů slov. Změny ve fonetice bývají pravidelné a snadno vysledovatelné. Například latinské g, po kterém následovalo i nebo e, přežilo v italštině vyslovováno jako . Je to tak pravidelně u všech slov. Pokud vezmeme soubor několika podobných zákonů, jsme schopni z latinského slova rekonstruovat jeho dnešní italskou podobu [1]. Zpětně to někdy nejde, protože změny nejsou reversibilní; občas dojde ke splynutí více hlásek do jedné (například italské e může pocházet z latinského e nebo ae).

Naopak, změny významů jsou v podstatě náhodné a jsou prvním důvodem, proč blízké jazyky ztrácejí vzájemnou srozumitelnost. Čech bez předchozí znalosti ruštiny neporozumí ruskému slovu год (god), protože podle pravidel hláskové korespondence tomu odpovídá české hod, nicméně ruské slovo znamená rok. (Obvykle se to vysvětluje odkazem na slavnosti (hody) opakující se s roční pravidelností. Časový význam má příbuzné české slovo hodina, přičemž ovšem v srbochorvatštině godina znamená rok.) Někdy jsou vývoje významů dost bizarní. Například latinské pavimentum, tj. dláždění (viz angl. pavement), se vyvinulo v rumunské pământ, které znamená země (i ve smyslu planety Země).

Pro rozpoznání příbuznosti různých jazyků se proto hodí podívat se na slova, která jsou odolná vůči změně významu i vůči nahrazení slovem přejatým z jiného jazyka. Taková slova musí mít velmi specifický význam, který se dá jen těžko použít pro označení něčeho jiného a který se dá jen těžko vyjádřit jiným slovem, a musí být často používaná. Ideálním příkladem jsou číslovky. Na číslovkách v dnešních indoevropských jazycích se dá celkem dobře ilustrovat vývoj fonetiky těchto jazyků. Podívejme se na ně detailněji.

Stará protoindoevropština (dále jen PIE), tak jak je dnes rekonstruována (neb nejsou žádné písemné záznamy tohoto hypotetického jazyka) měla celkem nestandardní soustavu souhlásek. Z hlásek třených (to jsou ty, které vyslovujeme protlačováním proudu vzduchu nějakou štěrbinou, řadíme tam naše f, v, s, š, z, ž, ch, h, či anglické th) měla pouze s [2]. Naopak, PIE měla obří škálu souhlásek ražených (ty vznikají náhlým uvolněním proudu vzduchu, patří sem české p, b, k, g, t, d, ť, ď). Obvyklá rekonstrukce PIE počítá, že její ražené souhlásky byly

p, t, k, k´, kw, b, d, g, g´, gw, bh, bh, bh, g´h, gwh

Znaky k´, g´ (standardně je čárka psána nad písmeno, ale z technických důvodů toho nejsem schopen docílit zde) představují změkčené (palatalizované) varianty k a g. Pro jednoduchost můžeme předpokládat, že zněly jako české ť a ď, skutečnou výslovnost s jistotou nikdo nezná. Spřežky kw, gw (standardně je w psáno jako horní index) jsou tzv. labializované, můžeme je vnímat jako k a g vyslovené se zaokrouhlenými rty, či jako sekvenci hlásek k, g následovaných w. Konečně h (opět standardně jako horní index) značí přídech, který pro jednoduchost můžeme simulovat slabým h vysloveným po souhlásce (přídech existuje například v angličtině po počátečních p, t, k, častý je pak v indických jazycích).

Abych nezapomněl na číslovky. Číslovky v PIE (od jedné do deseti) byly [3] (od jedné do deseti):

oinos, duo, treies, kwetuor, penkwe, swek´s, septm, ok´to, neun, dek´mt

Takový brutální systém ražených souhlásek, jako byl v PIE, nemohl vydržet dlouho. Skutečně došlo ke zjednodušení, které vedlo k rozčlenění PIE na dvě větve, které se označují jako kentumová a satemová, nebo také západní a východní [4]. Zatímco v západních (kentumových) jazycích palatalizované hlásky k´, g´, g´h splynuly s obyčejnými k, g, gh, v jazycích satemových se tyto hlásky změnily na sykavky (a zároveň došlo ke splynutí k, g, gh, s kw, gw, gwh. Pro číslovky to znamenalo vývoj ilustrovaný prvním obrázkem:


Rozdělení na větve satem a kentum je celkem patrné, i přes některé nepravidelnosti (např. lat. a kelt. q- namísto očekávatelného p- na začátku číslovky 5, nepravidelné t- na začátku řecké 4, slovanská 9 s d- místo n- na začátku, patrně po vzoru desítky) a další pravidelné změny, které jsou pozdější, než rozdělení satem-kentum (změny d → t, t → þ, p → f, k → h ve staré germánštině - tzv. Grimmův zákon, či změna počátečního s na h v řečtině). Je také zřejmé, proč jsou číslovky v indických jazycích, jako je pákistánská urdština, podobnější českým, než číslovky v západoevropských jazycích, které patří do kentumové větve.

Poznámky.
1. U často používaných, nebo naopak velmi řídce používaných slov může docházet k nepravidelným změnám, které ale představují jen malou odchylku od pravidla.
2. A případně tzv. laryngály, což byly tři hlásky neurčité povahy, pravděpodobně hrdelní (jako h či ch), které ovšem zanikly ve velmi raných fázích vývoje a konkrétní stopy po nich existují pouze ve staré chetitštině. V pozdějších fázích vývoje laryngály v PIE chybí.
3. Rekonstrukce se mohou lišit. Zde použité číslovky jsou čerpány z Wikipedie, zápis zjednodušen (např. odstraněny laryngály).
4. Samotné názvy satem a kentum pocházejí od číslovky 100 v jazyce Avesty (jazyk příbuzný staré perštině, kde se sto řekne satem) a v latině (sto = centum, čti [kentum]). Původní PIE výraz byl k´ntom.

pondělí 12. října 2009

Pondělní šifra V.

Zadání na tento týden je znovu grafické. Tak hodně štěstí při luštění.
 



ŘEŠENÍ.

sobota 10. října 2009

O redukcionismu a emergentních jevech

V předchozích příspěvcích o přírodních zákonech jsem se mimo jiné vyznal z přesvědčení, že každý pořádný přírodní zákon by měl být poznatelný a prediktivní - v tom smyslu, že pozorováním relativně malé části vesmíru jsme schopni odhalit zákonitosti, kterými se řídí výrazně větší systémy, případně celý vesmír. Ku příkladu pozorujeme pár planet v naší sluneční soustavě [1] a shledáme, že vypozorované zákonitosti (gravitační zákon a spol.) platí i pro jiné v kosmu pozorované objekty, od komet až po celé galaxie. Rovnice popisující interakce elementárních částic, jsou, zjednodušeně řečeno, dedukovány z pozorování srážek takových částic po dvojicích. Přesto jsme přesvědčeni, že tyto rovnice, aplikovány na kus krystalu sestávající z triliónů elementárních částic, dají přesný popis reality. Stejné zákony, ať už jsou částice dvě nebo jich je trilión [2]. To je jádro redukcionistického přístupu: zákony vypozorujeme na jednoduchých jevech - jak jinak, vzhledem k tomu, že u složitých dějů je těžké vypozorovat jakékoli pravidelnosti - a pak předpokládáme, že zobecnění na větší, složitější systémy je přímočaré. Musí to ale tak být?

Pro redukcionismus mluví převážná část historické zkušenosti. Elektromagnetická a gravitační interakce, na klasické úrovni, jsou dvojčásticové povahy. To znamená, že máme-li soustavu nabitýchhmotných těles, tato tělesa na sebe působí po dvojicích - celkovou sílu působící na těleso získáme jako součet sil pocházejcích od každého z dalších těles, přičemž každá z těchto sil závisí pouze na poloze toho svého tělesa, bez ohledu na polohy dalších těles. Tento fakt se honosně nazývá principem superpozice [3]. Díky principu superpozice stačí mít vzorec typu κMm/r² a jsme schopni počítat pohyb libovolného množství těles působících na sebe navzájem gravitací. Kdyby princip superpozice neplatil, pak bychom museli [4] mít jiný vzorec pro sílu v přítomnosti tří těles, další zvláštní vzorec pro čtyři tělesa atd. - což by stálo zásadně proti duchu redukcionismu.

Klasické vzájemné působení těles na dálku se s objevem relativity a kvantové teorie ukázaly být pouze přibližným popisem. V dnešní fyzice elementárních částic popisujeme interakce jinak. Elementárním objektem jsou Greenovy funkce, udávající pravděpodobnost, že se nějaký specifikovaný počet částic v zadaném stavu (například mion s nějakou hybností p) přemění na jinou skupinu částic (například elektron a dvě neutrina). Ukazuje se, že i v tomto popisu lze redukovat: Greenova funkce přeměny mionu na elektron a dvě neutrina je reducibilní a spočteme ji (v prvním přiblížení) z Greenovy funkce, která popisuje rozpad mionu na boson W a neutrino a jiné Greenovy funkce, popisující rozpad bosonu W na elektron a neutrino. Většina rozpadů částic se dá rozložit na sekvenci jednodušších rozpadů jako v popsaném případě rozpadu mionu. Elementárních rozpadů [5] je relativně málo, alespoň v rámci dnes užívaných teorií, a jsou to výhradně rozpady jedné částice na dvě nebo tři jiné. Existují teorie, jako například chirální poruchová teorie, ve kterých se objevuje nekonečné množství různých elementárních rozpadů, a to i na více než tři částice. Tyto "efektivní" teorie jsou sice neredukcionistické ve smyslu tohoto článku, ale jsou zároveň vnímány pouze jako přibližné popisy uplaňované na situace, kde fundamentální redukcionistická teorie není prakticky aplikovatelná, zpravidla kvůli nutnosti příliš složitých výpočtů.

Většina fyziků dnes věří, že poznání elementárních interakcí, které lze zkoumat na malých systémech sestávajících z pár částic, je vše, co je v principu potřeba k vysvětlení všech pozorovaných jevů. Na druhé straně je dobré mít na paměti, že zdaleka ne všechny pozorované jevy jsou dostatečně vysvětleny pomocí mikroskopických zákonů. Obecně platí, že čím větší systém, tím méně je mikroskopický popis prakticky použitelný, a tím více aproximací je nutno udělat. Při popisu mnohačásticových systémů, od ideálního plynu k supravodiči, je nutno zavádět makroskopické způsoby popisu (distribuční funkce, statistické soubory) a nové principy (např. maximalizace entropie). A ani s použitím veškeré dostupné mašinerie statistické fyziky není často možno spočítat cokoli bez hodně divokých aproximací, pro jejichž přípustnost občas mluví pouze shoda s experimentálními výsledky. Některé jevy [6] pak odolávají vysvětlení zcela.

Dosavadní neschopnost logicky neprůstřelně odvodit existenci pozorovaných makroskopických jevů z mikroskopických zákonů nemusí být vnímána jako extra vážná věc - to, že nejsme z A schopni odvodit B ještě neznamená, že B z A neplyne. Existují však lidé, kteří se domnívají, že makroskopické jevy nejsou popsatelné pomocí mikroskopických zákonů. Tito lidé (je mezi nimi například nositel Nobelovy ceny za fyziku R.Laughlin) tvrdí, že existuje něco, co se nazývá silnou emergencí. Emergence [7] je ne příliš dobře vymezený pojem, ale přibližně popisuje fakt, že složené systémy mají vlastnosti, které nejsou sdíleny jejich částmi. Například teplota je emergentní vlastnost mnohačásticových systémů: jednotlivé atomy ideálního plynu nemají žádnou teplotu. Emergentní vlastnosti či jevy se objevují (emergují) až když je systém dostatečně velký a složitý.

U každé ideje podobného typu extistují její dva poddruhy - slabý a silný (z nichž, pokud předem vyjevím svůj názor a trochu to přeženu, je zpravidla ten první prázdný a ten druhý nepravdivý). Zastánci slabé emergence tvrdí, že emergentní jevy jsou důsledkem mikroskopických zákonitostí, a jejich typičnost pro velké a složité systémy je způsobena statistickými faktory či tím, že velké systémy máme potřebu popisovat jinak, než malé. Silná emergence tvrdí naopak, že emergentní jevy nijak neplynou z mikroskopických zákonů a že při zvětšování systémů musíme přidávat stále nové další zákony, abychom byli schopni udržet popis systému ve shodě se skutečností.

Nemám nic zásadního proti slabé emergenci, snad krom toho, že je to vcelku zbytečný pojem. Silná emergence je ale testovatelná hypotéza, a bude zajímavé, zda přežije budoucí vývoj výpočetní techniky, který by mohl přinést pokrok při řešení některých obtížných úloh. Pokud spočteme všechny pozorované charakteristiky mnohačásticových systémů za výhradného použití mikroskopických zákonů, bude silná emergence mrtvá. Do té doby doporučuji ostražitou skepsi.

Totiž, silná emergence má mnoho rysů společných s ideou Boha mezer. Stejně tak, jako někteří věřící interpretují existenci dosud vědecky nevysvětlených fenoménů jako projev Boha, který věda nikdy nevysvětlí, interpretuje silný emergentismus existenci zatím mikroskopicky nepopsaných jevů jako projev ireducibilních zákonů, které nikdy nevyplynou z mikroskopických zákonů. Silná emergence je tak trochu mystika. Její zastánci neříkají v zásadě nic jiného, než že některé věci redukcionisté nikdy nebudou moct vysvětlit. Historie učí, že říkat o něčem, že to nikdy nebude možné, je docela špatná strategie. Lord Kelvin by mohl vyprávět [8].

Poznámky:
1. Nejsem si jist psaním velkého S v názvu sluneční soustavy.
2. Nepříliš překvapivě, pro dvě částice máme dvě rovnice, pro trilión částic je potřeba trilión rovnic, takže úloha vypadá značně odlišně už jen množstvím popsaného papíru. Pokud ale je svět redukcionistický, pak jsme schopni napsat rovnice stručně tak, aby platily pro obecný počet částic, kterýžto počet v nich vystupuje jako parametr.
3. Když jsem se dozvěděl o existenci pojmu princip superpozice, což bylo tuším na střední škole, nějak jsem nechápal jeho význam: to, že se síly sčítají, aniž by se navzájem ovlivnovali, mi přišlo tak přirozené, že jsem si nedovedl představit, jak by to mohlo být jinak. Až později jsem si uvědomil, že není žádný silný "čistě logický" důvod pro platnost tohoto principu.
4. Slovo "museli" je trochu silné. Ve skutečnosti si lze představit svět, kde se síly skládají nelineárně, takže superpozice neplatí, ale přesto lze zákon skládání sil napsat obecně pro libovolné množství částic.
5. Píši "elementární rozpad" poněvadž nechci zbytečně zavádět terminologii, která je pro účely tohoto textu nepodstatná. Fyzik nechť si za tento pojem substituuje "interakční člen" či "vertex", dle libosti. Pojem "rozpad" je docela nevhodný, mluvíme-li o srážkách částic, ale co se dá dělat.
6. Nevím, jestli je vysokoteplotní supravodivost ideální příklad dosud uspokojivě nevysvětleného fenoménu. Nicméně je to jev, který by měl být dle předpokladů plně vysvětlen, kdybychom byli schopni přesně řešit Schrödingerovu rovnici pro trilión atomů (což nejsme, ale je to čistě matematický problém), leč fakticky se zde hypotézy opírají spíše o experimentální data, než o teoretické konstrukce.
7. Do češtiny asi nejlépe přeloženo jako objevení se.
8. Viz citáty zde a zde. Je možné, že některé z uvedených citátů jsou Kelvinovi připisovány neprávem, pochybnosti existují zejména u "slavných" citátů "Letadla těžší vzduchu jsou nemožná.(1895)" a "Ve fyzice není nic nového k objevení. Vše, co zbývá, je jen stále přesnější měření. (1900)".

pondělí 5. října 2009

Pondělní šifra IV.

Dnes je šifra pro změnu obrázková.



 Verze s malou nápovědou je zde.





ŘEŠENÍ.

sobota 3. října 2009

Historie železnic: do roku 1810

Svého času jsem četl nějaký novinový komentář, ve kterém si autor postesknul nad rozšířeností nechuti k novotám, který ilustroval odporem obyvatelstva, který se zvedl, když "Stephenson v roce 1848 začal provozovat svou nově vynalezenou parní lokomotivu na první železnici mezi Manchesterem a Liverpoolem". Chvíli jsem přemýšlel, jestli se touto větou nechtěl pisatel ucházet o pochybnou čest být autorem výroku s největším množstvím nepravd na jednom novinovém řádku, ale logičtější je asi předpoklad, že taková tvrzení jsou jenom odrazem nepříliš kvalitního povědomí veřejnosti o počátcích železnic. Tento text tak lze brát jako skromný příspěvek k osvětě v této oblasti.

Takže, parní lokomotivu nevymyslel Stephenson (ani otec George, ani syn Robert [1]), a nebyla vynalezena v roce 1848, ale mnohem dříve. První železniční trať nebyla mezi Manchesterem a Liverpoolem, i když si podobné tvrzení neurčitě pamatuji ze své učebnice dějepisu, a ačkoliv zde Stephensonové představili svou nejslavnější lokomotivu Rocket - nejslavnější, ale nikoli první.

Chceme-li jít do samých počátků parní trakce, musíme se vrátit do roku 1804. Kdybychom chtěli mít historický přehled úplný, měli bychom se asi zmínit o fardier à vapeur Nicholase Cugnota z roku 1769 nebo o parním voze Richarda Trevithicka z roku 1801; to vše ale patří spíš do historie silniční dopravy. Zmíněný Trevithick ale hrál zásadní roli v i historii, kterou se chystám vyprávět.

V řečeném roce 1804 se Samuel Homfray, majitel železáren v Pen-y-Darrenu [2] v jižním Walesu, vsadil o 500 guinejí [3] s Richardem Crawshayem, takto majitelem konkurenčních železáren Cyfarthfa [4], že mu předvede parní stroj, který vlastní silou bude schopen tahat náklad po kolejích. Trevithick, který sám pocházel z nedalekého Cornwallu, byl pověřen sestrojením parního tahače. Nutno říct, že Homfray nebyl nerozumný hazardér, Trevithick pro něho pracoval už nějakou dobu a měl se stavbou vysokotlakých [5] parních strojů zkušenosti. Je i pravděpodobné, že v okamžiku sázky již lokomotiva existovala. Určitě existovala trať, která vedla do Abercynonu, kde se zboží překládalo z koni tažených vlaků na lodě plující po glamorganshirském kanálu na jih do Cardiffu. Ačkoli kanály byly v průmyslových oblastech tehdejší Británie hlavními dopravními tepnami, v místech po vodě hůře dostupných existovaly primitivní železnice, v tehdejší angličtině zvané tramway či waggonway.


Trevithickova lokomotiva byla vcelku úspěšná: dokázala vydělat svému majiteli 500 guinejí, když z Pen-y-Darrenu do Abercynonu (cca. 16 km) odtáhla 10 tun železa a 70 cestujících na pěti vagonech za skvělé čtyři hodiny. Nutno dodat, že celá věc nebyla bez problémů. Křehké litinové kolejnice se několikrát zlomily pod vahou parního stroje a co víc, lokomotiva se zřejmě nebyla schopna vlastní silou dostat zpět k železárnám - na zpáteční cestě by musela překonat výraznější stoupání. Přesto, událost se zapsala do historie jako první jízda vlaku taženého parní lokomotivou, a v Merthyru má i svůj památník - tvoří ho socha lokomotivy stojící v místech, kudy procházela trať mezi Pen-y-Darrenem a Abercynonem.

Konstrukce lokomotivy byla vskutku primitivní (viz obr.). Měla pouze jeden válec, a tudíž pro překonání mrtvého bodu byl potřeba obří setrvačník, který vzhledu stroje dominoval. Převod síly mezi válcem a koly byl zprostředkován pomocí ozubených soukolí, metodou, která byla záhy opuštěna [6]. Stanoviště strojvůdce neexistovalo. Při rychlosti kolem 5 km/h mohl strojvůdce kráčet vedle lokomotivy pěšky.

Trevithick správně odhadl budoucnost parních lokomotiv, a rozhodl se nový způsob dopravy propagovat v Londýně, kde v roce 1808 provozoval kruhovou dráhu jako atrakci pod "obchodním názvem" Catch me who can. Lokomotiva zde užitá byla zjevně modernější, než její o čtyři roky starší předchůdkyně (obrázek repliky zde), postrádajíce setrvačník a těžkopádné ozubené převody [7]. Lokomotiva údajně dosáhla rychlosti kolem 20 km/h. Bohužel se v té době ještě nepodařilo vyřešit problémy s lámáním kolejnic a během provozu došlo vinou prasklé kolejnice k převrácení vlaku. V kombinaci s výší jízdného (to činilo mezi 1 a 5 šilinky - zdroje se rozcházejí - což byla v každém případě značná částka, kterou si zdaleka ne každý mohl dovolit) byl úspěch akce nevalný. Finanční ztráta vedla nakonec Trevithicka k ukončení podnikání ve stavbě lokomotiv.

Prvního ekonomicky úspěšné užití parních lokomotiv byl svět svědkem až v druhém desetiletí 19. století. O tom ale až v některém z dalších příspěvků.
 
Poznámky:
1. Nezaměňovat se spisovatelem Robertem L. Stevensonem.
2. Dnes psáno Penydarren. V současnosti čtvrť města Merthyr Tydfil (velšsky psáno Tudful, čti [merθir tidvil]).
3. 1 guinea = 21 šilinků = 252 pencí. Jako základní britská měnová jednotka byla nahrazena librou, která se rovnala 20 šilinkům, v roce 1816. Přestože nadále nebyly zlaté guineje raženy, bylo zvykem v některých situacích udávat částky v guinejích až do decimalizace britské měny v roce 1971. Mimochodem, 500 guinejí byla značná částka. Pro srovnání, 200 liber představovalo v 19. století velmi slušný roční příjem příslušníka vyšší střední třídy. Ještě na počátku dvacátého století se týdenní platy mnoha Britů pohybovaly v jednotkách liber.
4. Velšská výslovnost [kəvarθva].
5. Právě dosažení vysokého tlaku ve válcích bylo rozhodující pro příznivý poměr váhy a výkonu. Starší parní stroje tlačící píst za pomoci atmosférického tlaku, jako byl stroj Newcomenův, byly extrémně těžké a zároveň slabé. Na druhé straně u nich nehrozily exploze kotle, které byly u raných vysokotlakých strojů vážným zdrojem obav.
6. Ozubené převody se poté u parních lokomotiv prakticky nevyskytovaly, s výjimkou lokomotiv s převodovkou, které byly užívány na nekvalitních průmyslových tratích s velkými gradienty.
7. Rekonstrukce nejstarších lokomotiv jsou pouze přibližné, a kvůli nedostatku dokumentace mnohdy není jistá ani identita jednotlivých strojů. Trevithick v té době stavěl i další lokomotivy, mj. pro uhelné doly ve Wylamu na severu Anglie, o kterých se ještě v sérii článků o historii železnic zmíním.