Ačkoliv se při povrchním pohledu může zdát, že vědci dnes mají odpověď snad na každou otázku, opak je pravdou. Čím více toho o přírodě víme, tím více zjišťujeme, že jsme v mnoha oborech stále na začátku. Řada nevyřešených otázek proto narůstá s tím, jak se naše poznání světa rozšiřuje. A které z nich dnes vědci sami považují za ty nejpalčivější?
Některými z palčivých otázek v našem seznamu si lámou lidé již od dob samotného úsvitu lidského poznání. Není proto divu, že například odpovědi na otázku po vzniku vesmíru či člověka nacházíme nejen například u řeckých filozuofů, ale prakticky v každém z náboženských systémů, které lidé vytvořili. Řadu dalších otázek si však již připravila věda sama. Například dokud velký Charles Darwin nevyřkl jednoznačnou myšlenku o postupném vývoji života na Zemi, problém, co vlastně evoluci pohání kupředu, vlastně neexistoval. Stejně tak tomu je i s problémem gravitace, zemětřesení či fungováním lidského mozku. většina otázek a problémů v našem seznamu je velmi komplexní a odpovědi na ně proto nehledá jen jedno vědní odvětví. Vědci se dnes stále častěji vydávají cestou vzájemné spolupráce, a proto jsme svědky čím dál častějšího vznikání nových vědeckých oborů. Ke snahám přírodovědců nemlčí ani badatelé z oborů humanitních, jako je historie, sociologie či filosofie.
1.Jak vznikl vesmír?
Kdy otázka vznikla: existuje od nepaměti, nejaktuálnější je ale od doby publikování Einsteinovy obecné teorie relativity v roce 1916
Která věda na ni dává odpověď: fyzika, astronomie, částečně i filozofie
Výpočty Holanďna Willema de Sittera (197) a Rusa Alexandra Friedmana (1922), založené na Einsteinových rovnicích, ukázaly, že vesmír zde nemusel být od věků, ale mohl mít počátek v čase. V roce 1929 prokázal Američan Erwin Hubble, že vesmír se rozpíná – a kosmologie „velkého třesku“ („Big Bang“) byla v podstatě na světě. Dnes odhadují kosmologové stáří vesmíru na 13,7 miliardy let. Ale i zde existuje velká řada nedořešených záhad. Jednou z nich je i záhada takzvané „inflace“, o jejímž důvodu vědci dodnes pouze spekulují. Podle standardního modelu se totiž vesmír krátce po svém vzniku (mezi 10–36 a 10–32 sekundy po velkém třesku) velmi rychle „nafoukl“ (tzv. „inflace“). Co však tuto inflaci způsobilo? Vědci dnes občas tak trošku „vytahují králíka z klobouku“ a tuto expanzi připisují temné hmotě či temné energii (viz bod č. 5). Podle teoretického fyzika Paula Steinhardta z prestižní americké Princeton Univerzity je v tomto modelu stále příliš mnoho neznámých na to, aby mohl být jednoznačně přijímán. „Vezmeme velký třesk, inflaci, jisté množství temné hmoty a temné energie a spojíme je dohromady. Všechny tyto věci však nejsou spojeny do koherentní teorie,“ upozorňuje přední fyzik.
2.Existuje mimozemský život?
Kdy otázka vznikla: společně s novověkou astronomií, která ukázala, že mnohá vesmírná tělesa jsou stejné povahy, jako je naše Země (G. Galileo, G. Bruno)
Která věda na ni dává odpověď: astronomie, chemie, astrobiologie
Podle dnešních odhadů je v celém vesmíru asi 10 % hvězd, které se podobají našemu Slunci, ve vzdálenosti 100 světelných let od Slunce je takových přinejmenším tisíc. K dnešnímu dni bylo objeveno na 300 takzvaných „exoplanet“ a toto číslo stále narůstá. Většinu z nich však tvoří takzvané „horké Jupitery“, tedy plynní giganti bez příznivých podmínek. Kandidáti na přítomnost života však existují i ve sluneční soustavě – nejčastěji se mluví o Marsu, Jupiterově měsíci Europě a Saturnových Titanu či Enceladu. I kdyby však na těchto místech život existoval, pravděpodobně by byl na velmi primitivní organizační úrovni. Existují však i inteligentní mimozemšťané? Po jejich existenci pátrají vědci přinejmenším ood roku 1960, kdy slavný astronom Frank Drake spustil svůj slavný „Projekt Ozma“, zaměřený na analýzu signálů z vesmíru. Do hledání inteligentních mimozemských civilizací se dnes může zapojit každý z nás. Stačí si do svého počítače nainstalovat program BOINC, který využívá projekt SETI@home. Kapacita počítače, která by jinak ležela ladem, může tak být poskytnuta k analýzám signálu z největšího radioteleskopu na světě s průměrem 306 m, umístěného v portorickém Arecibu. Více se můžete dozvědět na adrese: http://setiathome.berkeley.edu/
3.Můžeme vytvořit „teorii všeho“?
Kdy otázka vznikla: problém vznikl objevem vzájemně špatně slučitelných fyzikálních teorií – obecné teorie relativity a kvantové teorie
Která věda na ni dává odpověď: fyzika, kosmologie, částečně i filozofie
Vytvoření teorie, jejímž prostřednictvím by bylo možné vysvětlit jakýkoliv jev či proces, s nímž se můžeme ve vesmíru setkat, je dávným snem lidského intelektu. Příroda je přeci jedna, proč bychom ji tedy nemohli také popsat jednou jedinou teorií? Nejvšeobecnější teorie přírody by měla podle britského fyzika Stevena Hawkinga, který je jedním jejích hledačů „pomocí jednotných zákonů popisovat chování subatomárních částic i kup galaxií.“ Teorie všeho musí tedy propojit dvě oblasti, které se fyzikům doposud nepodařilo sjednotit: kvantovou teorii, která si dovede poradit s jadernými silami (silnou a slabou) i elektromagnetismem, nedokáže však do sebe zahrnout i gravitaci. Teorie všeho proto musí být „teorií kvantové gravitace“. V současné době jsou nejdůležitějšími kandidáty na takovou teorii M-teorie (teorie superstrun), teorie kvantových smyček, teorie spinových sítí či teorie spinové pěny. Před teorií všeho však nestojí pouze sjednocení gravitace se zbytkem fyziky. Musí si poradit i s popisem světa o vysokých energiích na samotném počátku vesmíru. Mnoho by mohlo napovědět i nalezení tajemné Higgsovy částice prostřednictvím urychlovače ve švýcarském CERNU. Zatím se však nic takového nepodařilo.
4.Tajemství gravitace
Kdy otázka vznikla: problém gravitace souvisí s předcházejícím problémem – sloučením obecné teorie relativity a kvantové teorie subatomárního světa
Která věda na ni dává odpověď: fyzika, astronomie, kosmologie
Snad každý školák zná historku o tom, jak velkému britskému fyzikovi Isaacu Newtonovi spadlo na hlavu jablko. Jeho pád měl za následek formulaci gravitačního zákona, jednoho ze základních principů klasické mechaniky. Drobné nepřesnosti v předpovědích Newtonovy teorie (například stáčení perihelia planety Merkur) postupně nutily fyziky, aby přišli s výkladem přesnějším. Vrcholem těchto snah byla Einsteinova obecná teorie relativity. Problémem je, že Einsteinova teorie gravitaci v postatě nevysvětluje – pouze prostřednictvím geometrie popisuje, jakým způsobem působí. Obecná teorie relativity předpokládá šíření gravitačních vln, to však i přes snahu amerického přístroje LIGO a italského VIRGA nebylo reálně nikdy pozorováno. Velké naděje na zjištění gravitačních vln se vkládají i do pozorování dvojitého pulzaru PSR 1913+16, který je pro vědce jakousi vesmírnou laboratoří. Tajemstvím je i částice, která by gravitační působení měla zprostředkovávat. Vědci ji nazývají graviton, doposud jej však nikdo neobjevil.
5.Kde je zbytek vesmíru?
Kdy otázka vznikla: v roce 1933 narazil při studiu rotací galaxií astronom Fritz Zwicky na nesrovnalosti, které vysvětlil existencí neznámé formy hmoty
Která věda na ni dává odpověď: fyzika, astronomie, kosmologie
Astronomové a kosmologové, kteří zkoumají strukturu a dějiny vesmíru, se nacházejí ve skutečně zvláštní situaci. Zkoumají totiž něco, čeho větší část nemohou prakticky žádným způsobem pozorovat. Při pozorování jsme totiž odkázáni na to, že pozorované objekty odrážejí světlo. Takzvaná baryonová hmota, která nějakým způsobem reaguje se světlem a kterou tedy můžeme vidět, však tvoří pouhý zlomek celkové hmoty vesmíru, pouhá 4%. Fyzikové tedy předpokládají, že většinu hmoty i energie vesmíru tvoří takzvaná „temná hmota“ a „temná energie“. Temná hmota, kterou zatím fyzikové zjišťují pouze nepřímo díky nesrovnalostem v gravitačním působení, by měla tvořit okolo 23 % vesmíru. Zbytek, tedy celých 73 %, by pak měla tvořit „temná energie“. Ta by měla být, narozdíl o temné hmoty, která se v některých místech „kupí“, rozprostřena rovnoměrně a působit opačně než gravitace. Klíčem ke skutečnému pochopení významu temné hmoty i temné energie však může být teprve objev některé z částic, kterou by bylo možno prokazatelně přiřadit k „temné“ části vesmíru. Zatím se však nic podobného nepodařilo. „Zatím největším úspěchem při výzkumu temné energie bylo to, že získala jméno,“ shrnuje naše dnešní rozpaky nad tímto problémem kosmolog z University of Chicago Michael Turner.
6.Jak funguje mozek?
Kdy otázka vznikla: většinu otázek otevřela až věda 20. století – buněčná biologie, neurofyziologie a kybernetika
Která věda na ni dává odpověď: neurologie, psychologie, kybernetika
Celková váha mozku je okolo 1,2 kg a tvoří jej na 100 miliard neuronů, soustředěných převážně v takzvané šedé kůře. Jeho výkon je však obrovský. Podle posledních odhadů je schopen provést 38 petaflopů (38 biliard operací) za vteřinu, jeho úložná kapacita je 3584 terabytů. A v čem vlastně spočívá hlavní problém s poznáním mozku? „Když se zeptáte vědců, běžná odpověď bude vypadat nějak následovně: Lidský mozek je nejkomplexnějším objektem ve známém vesmíru. Právě jeho komplexita činí jednoduché modely nepraktickými. Přesného modelu však nelze dosáhnout,“ vysvětluje neurolog Scott Huettel z Centra pro kognitivní neurovědy z Duke University v Severní Karolíně. Huettel však pokračuje: „Tato odpověď je však neúplná. Hlavní problém je totiž v tom, že žádný z neurovědců nemůže během studia mozku ze svého vlastního mozku vystoupit.“ Díky moderním technologiím, jako je například magnetická rezonance, můžeme dobře zjistit, která centra jsou v průběhu plnění jistých úkolů nejaktivnější. K největším úkolům však patří objevit způsob, kterým se v nás objevuje altruismus (láska k bližnímu) či jak vzniká naše uvědomění sebe sama.
7.Jak vznikl život na Zemi?
Kdy otázka vznikla: jde o jednu z nejstarších otázek lidstva, aktuální se stala zejména díky Darwinově teorii a pokrokům v chemii
Která věda na ni dává odpověď: chemie, protobiologie
Stáří naší Země se odhaduje na 4,8 miliardy let. Stopy po nejstarším životě (sinicích), které nacházíme v horninách z dnešní Austrálie, jsou staré asi 3,5 miliardy let. Tyto stopy jsou však již pozůstatky po velmi rozvinutém typu života, prokaryotických buňkách. Jejich evoluci tedy musela předcházet dlouhá cesta, během níž musely organismy vytvořit struktury schopné replikace, metabolický systém, genetický kód či buněčnou membránu. Vědci se dnes shodnou na jednom: všechny známé formy života na Zemi nesou velmi podobné rysy ve své organizaci. Používají stejné či podobné základní stavební látky a spočívají na principu propojení genetického kódu a bílkovin. Všechny organismy navíc používají stejný genetický kód. O to, jak přesně proběhla evoluce těchto složitých dějů do dnešní podoby, existuje mnoho teorií, žádná z nich však ještě nebyla přesvědčivě doložena. Spíše z důvodů vědecké poctivosti proto vědci nemohou nevyloučit ani to, že by byl organizovaný život na svém samotném počátku výsledkem záměru mimozemské inteligentní bytosti. Tato hypotéza, s níž pracují vědečtí kreacionisté či milovníci mimozemských civilizací je však spíše výkladovým východiskem z nouze a do skutečné vědy nepatří.
8.Kým vlastně jsme?
Kdy otázka vznikla: ???
Která věda na ni dává odpověď: neurologie, kognitivní a evoluční psychologie, částečně filozofie
Na otázku, co v nás vlastně odpovídá našemu subjektivnímu prožívání našeho „já“, se opět snažili lidé odpovědět od nepaměti. Tradiční odpovědí je, že v člověku sídlí zvláštní entita, „duše“, která je odlišná od těla. Dnešní neurologie a neurofyziologie však na takzvaný „psycho-fyzický paralelismus“ odmítá přistoupit a odpověď na původ našeho sebeprožívání hledá v procesech probíhajících v mozku. Vědci se dnes prakticky shodují na jedné věci. Pojem našeho vědomého já, které je schopné ovládat veškeré naše jednání, je jednou z nejrozšířenějších iluzí. „Ve skutečnosti je tomu spíše tak, že naše vědomí funguje podobně jako wi-fi síť, která spojuje dohromady nejrůznější počítače,“ říká Ezequiel Morsella, ředitel Centra pro výzkum jednání a vědomí na San Francisco State University. Většina motivací vzniká skrytá našemu vědomí v hlubinách našeho mozku. O jejich naprogramování se podle nejrozšířenějších předpokladů postaraly milióny let evoluce. Jak přesně však naše vědomí tyto informace zpracovává a koordinuje s přesností nutnou i k těm nejjednodušším životním úkonům, však stále přesně nevíme.
9.Co se vlastně děje v zemi při zemětřesení?
Kdy otázka vznikla: nastolila ji Wegenerova teorie deskové tektoniky publikovaná v roce 1915 a řada laboratorních výzkumů v průběhu posledních 30 let
Která věda na ni dává odpověď: geologie, geofyzika, seizmologie
Řada těch největších záhad vědy se týká celého vesmíru, či dob před dávnými miliardami let. Řadu nevyjasněných záhad však skrývá i zcela současný vnitřek naší vlastní planety. Jednou z nich je i to, jak vlastně dochází k zemětřesením. U malého množství z nich jsou příčiny poměrně jednoduché – vznikají díky propadům v podzemních jeskyních či díky sopečné činnosti. Máme zde na mysli konkrétně jeden z typů zemětřesení, takzvaná zemětřesení tektonická, která vznikají z nahromadění energie v místech, kde je zemská kůra přerušená zlomy. Do vnitřku země během zemětřesení nelze přímo nahlédnout a tak geofyzikům nezbývá nic jiného, než simulovat obrovské tlaky a teploty v laboratorních podmínkách. Z většiny dodnes provedených simulací však vyplývá, že při obrovských silách a tlacích by se měly seismické vlny šířit s mnohem větší rychlostí a intenzitou, než se tomu skutečně děje. Zemětřesení by proto měla být ještě mnohem ničivější.
10.Co žene evoluci kupředu?
Kdy otázka vznikla: v roce 1859, kdy Charles Darwin vydává svou knihu O původu druhů přírodním výběrem
Která věda na ni dává odpověď: evoluční biologie, chemie, fyzika, kybernetika, filozofie
O tom, že jednotlivé druhy organismů na Zemi nejsou statické, ale v průběhu let se proměňují, tušila řada vědců již před autory moderní evoluční teorie, Charlesem Darwinem a Alfredem Russellem Wallacem. Darwin, a později po něm i velká řada „darwinistů“ byl přesvědčen, že nové druhy vznikají díky výběru, ať již přírodnímu, umělém či pohlavnímu. Sám však přesně neměl tušení, jak vlastně vznikají různé formy (mutace), z nichž pak „neviditelná ruka“ vybírá. Na poznání toho, jak se vlastně živí tvorové proměňují, se do značné míry podílela především molekulární genetika. Dnes jsme v poznání nejrůznějších evolučních mechanismů sice o mnoho blíže, než byl Darwin, definitivní jistotu však vědci nemají dodnes. Stále více z nich se navíc kloní k názoru, že evoluci není možné vysvětlit pouze prostřednictvím genetiky. „Myslím, že jednou z největších záhad biologie dnes je, zda je přírodní výběr jediným procesem, který je schopen generování komplexity, či zda máme brát v úvahu i jiné vlastnosti hmoty. Mám podezření, že se ukáže, že je to tak,“ říká Massimo Pigliucci ze Stony Brook Univerzity v New Yorku.
