Česky
Poslední významné objevy ze světa chemie, proměny tohoto oboru v dějinách lidstva, emancipace a prudký rozvoj přírodních věd od 17. století, nikoli snadné chemické názvosloví byly předmětem našeho rozhovoru s profesorem Rudolfem Zahradníkem v minulém čísle Akademického bulletinu. Pokračujeme letmým nahlédnutím do dalších zákoutí vědy, jejíž dnešní šíře a význam jsou mimořádné a zřejmě nevyčerpatelné.
Vždy celou bytostí v přítomné chvíli: Rudolf Zahradník, mimo mnohé jiné zakládající člen Učené společnosti ČR, člen Evropské Akademie (Academia Europea) v Londýně a nositel Rakouského čestného kříže I. třídy za vědu a umění
Pane profesore, kvantová chemie, kterou jste se jako jeden z prvních u nás zabýval, je pro laika i pouhým přeslabikováním základní informace fascinující, bohužel nedostupnou oblastí. Zaujaly mne dva poněkud tajemné pojmy: hledání antičástic a předpovídání prvků – snad proto, že nevylučují vstup do pohádky. Jejich objasnění možná postačí k představě o podivuhodnosti vašeho oboru.
Pro pořádek se pokusím nejprve říci, oč jde v kvantové chemii. V 19. a dílem též na začátku 20. století se rozvíjela a budovala chemie čistě pokusně, induktivní cestou. Bystří chemici si v poslední čtvrtině 19. století uvědomovali, že pokusné a teoretické prostředky fyziky by mohly prospět chemickému bádání. Nemýlili se! To byla doba vzniku fyzikální chemie. A uprostřed dvacátých let 20. století došlo k věru epochálnímu objevu, k objevu či ke vzniku kvantové mechaniky. Obecně je mechanika část fyziky, zabývající se pohybem těles (hmot). Obvykle se rozlišuje mechanika středního kosmu (to jsme my a svět okolo nás), makrokosmu (to je vesmír) a mikrokosmu (svět atomů a molekul). Zatímco od dob Newtonových rozumíme dočista dobře pohybu těles ve středním kosmu a makrokosmu, o poměrech ve světě atomů a molekul platilo „hic sunt leones“. Tuto nezpůsobilost nově objevená mechanika skvěle překonala. Použití aparátu kvantové mechaniky se výborně osvědčilo při popisu vlastností atomů a molekul, včetně jejich chemické reaktivity. A tak vznikla kvantová chemie. Do padesátých let šlo o exkluzivní téma, od padesátých let se datuje veliký rozmach kvantové chemie. Měli jsme tak trochu štěstí, že jsme se mohli v té době zapojit. Nemohu si odpustit zmínku o vynikajícím teoretickém fyzikovi Jaroslavu Kouteckém (1922–2005), který mocně přispěl k rozmachu kvantové chemie v Praze.
Sluší se dodat, že kvantová chemie v oblasti molekulových věd slouží nejen k interpretaci pokusných dat, ale čím dál tím více i k předpovídání, což činí pokusné bádání v chemii hospodárnějším. Navíc se sluší zdůraznit, že v mnoha oblastech dosahuje (či překonává) přesnost výpočtů, přesnost pokusných dat.
Zpět k vašim dvěma konkrétním dotazům. Dvě z nejdůležitějších částic mikrosvěta, proton a elektron, nesou elementární elektrický náboj: proton je nabitý kladně, elektron záporně. Změna znaménka vede k antičástici: záporně nabitý proton je antiproton a kladně nabitý elektron je antielektron, kterému se však říká pozitron. Tak jako se vytváří atom vodíku kombinací protonu (atomové jádro) s elektronem, zcela obdobně vzniká antivodík kombinací antiprotonu s pozitronem. Náš svět je vybudován z hmoty a není v něm antihmota. Důvod je prostý: při setkání hmoty a antihmoty (třeba vodíku a antivodíku) by došlo k anihilaci hmoty a k uvolnění velkého množství energie. Úsilí o vytvoření antihmoty (samozřejmě jen docela malého množství) patří výlučně do domény velice náročné pokusné fyziky. Avšak důsledky studia v této oblasti se uplatňují zcela pozoruhodně, překvapivě, také v chemii – zatím však jde o výlučné téma (teorém CPT).
S hostitelem Henri Fritz Schaefrem v Berkeley (1985)
Ohledně předpovídání prvků jde také o záležitost kvantového světa, řekl bych však raději záležitost kvantověmechanickou, spíše než kvantověchemickou. Avšak historie s tím spojená je mnohem staršího data. Začíná už v roce 1869 a je spjata s dílem ruského chemika Mendělejeva. Udělal takový pořádek mezi tehdy známými prvky, že mu to umožnilo velmi spolehlivě předpovědět prvky další, v té době neznámé, a dokonce odhadnout jejich vlastnosti. Jeho objev spočíval v odhalení periodicity v řadě prvků uspořádaných podle rostoucí hmotnosti. Nu, a nyní lze říci, že čas oponou trhnul, neboť řada 92 prvků od prvého, kterým je vodík, po dvaadevadesátý uran, je dnes odhalena a známa. Nejen to: za uranem existují tzv. transurany, prvky uměle připravené, které však v prachovnici (lahvičce se širokým zabroušeným hrdlem, ve které se skladují chemikálie) uchovávat nelze, jejich atomová jádra podléhají – často velice rychlému – rozpadu, rozpadu radioaktivnímu. A tak by se mohlo zdát, že vše je hotovo, nic nového s výjimkou eventuální přípravy dalších transuranů už nás nečeká. Avšak možná čeká! Fyzici mají teoretické důvody domnívat se, že mezi dalšími velmi těžkými transurany mohou existovat v tzv. ostrůvcích stability prvky pozoruhodné stability. Kvantověmechanické studie jader velmi těžkých atomů nám povědí více. Nejde však o lehkou úlohu, musíme tedy být trpěliví. Takže by se ta vaše pohádka mohla jmenovat Ostrůvek stability.
Vnímáte rozdílný stav přírodních a humanitních věd, postrádáte kontakt s filozofií. Angličtina, která rozlišuje mezi sciences a humanities, naznačuje různost těchto oblastí vědění. Oddělily se ale od sebe teprve v renesanci. Vládne mezi nimi nepřátelství, odcizení? A souvisí tato skutečnost s dávným napětím duch/hmota?
Lze hovořit o dvou složkách kultury, o vědách a o umění. A o dvou komponentách věd, o vědách přírodních (science) a o vědách humanitních (humanities). Pro pořádek je nutné dále zmínit matematiku a lékařství. Matematika je vědou sama o sobě a lékařství je jedinečným hybridem vlastní medicíny, přírodních věd a vybraných humanitních disciplín. Zatímco se těžko hledá přírodovědec zcela neznalý filozofie navíc ignorující umění, mezi umělci není snadné nalézt ty, kteří hledí se zájmem na přírodní vědy a matematiku. Někteří se dokonce rádi holedbají, že jejich matematika končí u kontroly účtenek v restauraci. To může projít s mírným úsměvem, ač není důvod smát se neznalosti, naproti tomu přírodovědec, mluvící podobným tónem o umění, by byl právem pokládán za odpudivého.
Chemie je věda hravá, jak dosvědčuje snímek molekuly proteinu 1L2Y vytvořené pomocí programu PyMOL Janem Štouračem, (gymnázium Brno) v rámci soutěže mladé generace EXPO SCIENCE AMAVET 2011
Někteří myslitelé, například Alexander Solženicin, soudí, že vzájemné odcizení přírodních a humanitních věd, vyvolané zdůrazněním rozumu, strachem z chudoby a oslabením religiozity, bylo prapůvodem katastrof 20. století. Může 21. století toto zranění zahojit?
Ač sám nevěřící, s respektem hledím na badatele obdařené vírou v Boha. Autor Souostroví Gulag patří k velkým postavám 20. století, jeho názor však nesdílím. Pokusím se naznačit proč. Velekatastrofou 20. století byla 2. světová válka. Němečtí vojáci měli na přezce opasku nápis „Gott mit uns“. Hodnostáři římskokatolické církve, i v pokročilé fázi války, žehnali německým zbraním. Také v některých demokraciích se politikové před vstupem do války ucházeli o Boží pomoc. Myslím, že povětšinu doby 20. století bývala mravní mizérie a všeliká neřádstva připisována rozmachu nevěrectví. Prokázat to nelze, vyvracet to nemá valný smysl. Znám velmi mnoho nevěřících lidí, majících znamenitý rozum a vyvinutý cit a svědomí. Ne všichni jsou takoví, samozřejmě. Znám též lidi dokonale bohabojné, přičemž je zřejmé, že jsou na štíru s Desaterem. A tak myslím, že jediné, v co můžeme doufat, je dobrá spolupráce fungující rodiny s kvalitní školou v součinnosti s institucí, jako je skauting, Sokol a jim podobné organizace. Hojit odcizení pomáhá sociální stát, nikoli neoliberalismus.
Na rozdíl od myslitelů, kteří přílišný důraz na rozum považují za člověku nebezpečnou disharmonii, zastávají mnozí lidé názor, že rozum je naopak málo zdůrazňován. Dá se to tak říci?
Homo sapiens, tvor vybavený lidským rozumem, se právě tímto rysem liší od všeho ostatního živého. Není se co obávat příliš velkého důrazu na rozum. Ostatně právě tento rozum sám člověka v mnoha souvislostech upozorňuje, že určité lidské rysy nepostihuje: jde například o soucit, pocit lidské sounáležitosti, ohleduplnost, takt. Zde si vypomáháme poukazem na velkou roli toho, co poněkud mlhavě označujeme pojmem duše, srdce.
Kladete důraz na odborné a lidské kvality těch, kteří by měli stát v čele vědecké instituce nebo ve vedení jednotlivých skupin, protože, cituji, „je trvalou povinností vedoucí(ho) týmu hodnotit intelektuální způsobilost, originalitu, pracovitost, ‚start na míč‘ a schopnost táhnout výzkum do náležitého publikačního (či jiného) konce“. Tyto nároky by měly platit i mimo vědecký svět. Jakou máte s jejich uplatňováním zkušenost?
Bez práce nejsou koláče ani v této oblasti. Takové uspořádání je po mém soudu a podle mé zkušenosti nejlepší zárukou fungování vědecké, učitelské a jakékoli jiné výzkumné instituce. Má-li univerzitní či akademický ústav, fakulta či Akademie dobře a hospodárně fungovat, je naléhavě třeba, aby byly klíčové pozice ve struktuře instituce obsazeny velmi kvalitními pracovníky, lidmi charakterními. Na to, aby takoví lidé byli včas k dispozici, nutno myslet s náležitým předstihem a je nesmyslné takové lidi hledat jen ve vlastní instituci. Jde-li o vedoucí pozice, je třeba vyhledávat vhodné kandidáty v celém světě. Není-li badatelský ústav schopen nalézt vhodného ředitele a vedoucí velkých týmů, pak by bylo lepší instituci rozpustit. Pokud není vysoká škola schopna nalézt rektora či děkana, jde také o instituci vhodnou ke zrušení. Na kontinuální rozmach všech těchto institucí je třeba myslet léta dopředu. A znovu opakuji, při (včasném) hledání je nutno ignorovat všechny zeměpisné hranice. Rád vzpomínám, že se úsilí v této oblasti ústavům i v Akademii vždy vyplatilo.
Jedna skutečnost, o níž se často ve svém Laboratorním deníku zmiňujete, ve mně vyvolávala obdiv, ale i důvěru v dobrý vývoj vědeckého světa: přítomnost „duší rozprostřených v mnohorozměrném prostoru“, často i za jeho hranicí.
Máte zřejmě na mysli životy Mistrů, jakými byli můj učitel profesor Otto Wichterle a nebo je můj přítel Josef Koutecký; příběhy vědců schopných uprostřed vlastního badatelství rozumět botanice a milovat růže; vydat jedinečnou knihu o filatelii a chemii; být oblíbeným hostujícím profesorem chemie i kazatelem metodistické církve; být badatelem s vřelým vztahem ke kvantové mechanice a při tom usilovat o ztvárnění baletu, který je kvantovou mechanikou inspirován. Toto „rozprostření“ duší, toužících učinit život bližních lepším, možná smíme vnímat nejen jako předpoklad, ale i předzvěst obecné harmonie, člověku dosažitelné a tolik žádoucí.
Přírodní vědy, především chemie, stále rozšiřují své zkoumání přírody a přispívají tak poznání (i poznání s velkým P). Vedle toho nabízejí široké využití svých výsledků v praktickém životě lidské společnosti. V čem vidíte blahodárnost svého oboru a v čem vnímáte hrozbu jeho zneužití?
Dnes lze v západní civilizaci stěží nalézt končinu, v níž by průmyslová chemie nehrála významnou, často rozhodující roli. Stačí zmínit několik průmyslových oblastí. Zemědělství a výživa, průmysl plastických hmot a průmysl textilní, farmaceutický a barvářský průmysl, materiálová věda. Poněkud chmurně působí, uvědomíme-li si, s jakou vervou toho většina lidstva využívá a současně část populace pomáhá vytvářet ve společnosti atmosféru chemii hrubě nepřátelskou. Mnohem lepší pro lidstvo by bylo, kdybychom nebyli účastni v tak bezhlavém konzumu a kdybychom byli ochotni platit za produkty chemického průmyslu o 10–15 % víc. To by dovolilo, aby nežádoucí odpady chemického průmyslu byly čištěny usilovněji, než tomu v některých zemích dosud bývá.
Netajíte se svým obdivem a úctou k mužům 28. října 1918 i k velkým postavám našeho národního obrození. Co pro vás znamenaly tyto vzory a jejich ideály, když jste zodpovídal za Akademii věd v době její transformace, v čase příprav zákona o vědě, při zakládání Učené společnosti?
Jsem na celý život poznamenán obdivem k procesu národního obrození a s jistým pohnutím od mládí hledím na udatnost, houževnatost, statečnost a často pozoruhodné znalosti buditelů s tím spjatých. Tedy nejen na velikány v jejich řadách, jakými byli František Palacký a Karel Havlíček Borovský. A jsem upřímně rád, že jsem většinu obecné školy absolvoval v čase Masarykovy republiky, jež byla dílem mužů 28. října. A stejně tak jsem rád, že jsem po celou dobu války skautoval, ilegálně, to se rozumí. A jsem osudu vděčný, že od první obecné až po školu vysokou jsem měl hodně vynikajících kantorů, lidí často inspirujících. To vše se pěkně skládalo, tak jako se skládají podobně orientované vektory. Ten výsledný vektor se mně moc dobře hodil a osvědčil v době dějů a událostí, které zmiňujete. Jakož i v těžké době dvaačtyřiceti let, jež předcházela, a taktéž dobře slouží nyní, v zadýchaném běhu v cílové rovince. Trochu mne mrzí, že se moje cílová rovinka odehrává v době, kdy lze stěží hledět s obdivem na činnost a nečinnost významné části naší politické reprezentace.
Na cestách i necestách života, mezi přáteli nebo v pohodě soukromí – ruku v ruce s manželkou Milenou.
Napsal jste o svém okouzlení nealternujícími uhlovodíky: „Byli jsme do nich beznadějně zamilováni…“ S láskou k životu jste dostal tedy do vínku i lásku ke své práci, nadání být vášnivým rétorem, jemným stylistou, obhájcem řádu v ne-řádu. Věda jako by pro vás byla hrou. Co říci závěrem?
Nejprve co jsou nealternující uhlovodíky. Absolvent středoškolské chemie si vzpomene na uhlovodíky mající šestičlenné uhlíkové cykly, benzenová jádra. Sloučeniny tohoto typu a sloučeniny od nich odvozené tvořily základ více než jedné poloviny organické chemie 19. a prvé poloviny 20. století. Avšak už ve 30. letech byly připraveny prvé uhlovodíky jiného typu. Uhlovodíky mající, na rozdíl od benzenoidních, cykly s lichým počtem atomů uhlíku, tedy cykly především pěti- a sedmičlenné. Ty uhlovodíky, které obsahují výlučně cykly se sudým počtem uhlíků, se nazývají alternující, uhlovodíky s alespoň jediným cyklem s lichým počtem uhlíků, se jmenují nealternující.
Pěkným reprezentantem též jsou azuleny. Matečná látka, modrý uhlovodík azulen, sestává z kondenzovaného pěti- a sedmičlenného cyklu. Mnohé azuleny se vyskytují v rostlinných silicích. Jsou biologicky účinné, protizánětlivé, netoxické, proto budí zájem farmaceutického průmyslu. Bylo náramné štěstí, že jsme na tyto útvary ve druhé polovině padesátých let narazili. Snad to ozřejmí následující podobenství: představte si červencové ráno, a vy jdete na houby. Rozhodnete se tentokrát zajít na mýtinku, kterou obvykle obcházíte. Při pohledu na tři hřiby ustrnete. Jako správný houbař pohlédnete také kolem – a při pátrání pod dalšími smrčky naleznete další, ne desítky, ale stovky hřibů!
S naším „řáděním“ v oblasti nealternujících uhlovodíků tomu bylo nejinak. Jejich chemie je, na rozdíl od té benzenoidní, plná neočekávaných jevů jak v oblasti reaktivity, tak co se jejich vlastností týče. A tak se nám podařilo předpovědět existenci mnoha desítek systémů se strukturou pokládanou do té doby za bizarní! Radost vrcholila, přišla-li čas od času zpráva třeba z Austrálie nebo Německa, že naše předpověď inspirovala k jejímu prověření. A ona se ukázala jako správná! Ještě dodám, že na vše ostatní trvale hledím pod určitým zorným úhlem: vím totiž, že z nás smrtelníků to jediné, co má naději, že přežije pár desetiletí, jsou zhruba čtyři kilogramy fosforečnanu vápenatého.
Neoponuji, jen soudím, že podoba, kterou jste svému životu vtiskl, má i nezničitelnou hodnotu. Ve výsledku vaší práce, v míře, kterou jste věnoval tajemstvím světa kolem nás je darem příběhu této země, je poselstvím pro budoucí čas.
SYLVA DANÍČKOVÁ