Zázraky přírody: Optické jevy a vesmír

Příroda je plná úžasných jevů, které fascinují lidstvo od nepaměti. V oblasti optiky můžeme pozorovat mnoho z nich, od běžných jevů, jako je duha, až po složitější jevy spojené s vesmírem a světlem.

Světlo jako nástroj poznání

Než dočtete tuto větu, paprsek světla třikrát proletí vzdálenost Země-Měsíc. K tomuto vědeckému poznání dospělo lidstvo až v posledních 200 letech a doplnilo náboženský, etický i estetický rozměr, který má světlo už tisíce let. Již samotný termín osvícenství na sebe prozrazuje, že světlo bylo považováno v této fázi dějin za symbolický nástroj poznání či chápání.

Pruský filozof Immanuel Kant ve svém spise Co je osvícenství? hlásá, že společnost se může „osvítit“, bude-li svobodná a bude-li používat rozum. Ostatně onu racionalitu reprezentuje v totožné době přívlastek „osvícenský“ v případě absolutismu, respektive takto nazývané formy vlády Josefa II. a řady dalších.

„Mehr Licht!“ měl údajně z posledních sil zvolat Joachim Wolfgang von Goethe, aby snad služebná pohnula závěsy a paprsky slunce našly cestu do místnosti. Světlo hrálo v básníkově životě velmi podstatnou roli. Považoval jej za „homogenní nejjednodušší bytí“.

Ještě před naplno vypuknuvším osvícenstvím nastínil Jan Amos Komenský ve spisech Panaugia (též známo jako Obecná porada o nápravě věcí lidských) a Cesta světla řadu originálních možností, jak pracovat s průsečíky myšleného a fyzikálního světla. Ve druhém jmenovaném textu psal o analogii optiky s ratiem a epistémé slovy: „optického umění lze použít na činnost rozumového světla“.

Čtěte také: Čočky v přírodě a lidském oku

Jeho „odevšad vyzařující paprsky“, slučující se v jedno světlo, je obtížné si vykládat jinak než jako předivo porozumění a vědění, koncentrující se ve vidinu pansofie - což je filozofický koncept, usilující o soudržnost a prohlubování poznání.

Světlo a temnota v kultuře a umění

Dílčí cesty světla jsou v Komenského podání i vírou v gradující progresivní linearitu lidských dějin - vzestup lidstva, který směřuje k vyšším etickým a teologickým kvalitám (mimo jiné k tzv. Komenského současnost - doba třicetileté války a pokračující rekatolizace na našem území ­ začala být označována (nejen kvůli Jiráskově dílu) za „temno“.

Tento termín měl evokovat represe, útisk a zpátečnictví. Obdobného označení se kdysi v evropské historiografii dostalo i celému středověku. Osoby, v minulosti všelijak údajně bránící pokroku, se dočkaly přízviska „tmář“.

Dante Alighieri učebnicově pracuje s pozdně středověkým pojetím nebeských sfér ve svém nesmrtelném veršovaném díle Božská komedie. Stoupáme-li s Dantem očistcem k prosvětleným nebesům, blížíme se do ráje. Naopak do potemnělého pekla v knize přítomný Vergilius spolu s hlavním hrdinou sestupují a utrpení vidí tím horší, čím hlouběji se nacházejí.

Na této vertikální ose peklo-očistec-ráj nalezneme stopy světla všude, nikoliv ovšem ve stejné míře. Jeho distribuce zde není rovnoměrná, ale podléhá vzestupnému uspořádání této kosmické stupnice a z ní plynoucích charakteristik.

Čtěte také: Gaussova křivka a příroda

Byli však tací, kteří zmíněnou dichotomii převrátili. Samotný Shakespeare předkládá noc jako žádoucí kulisu, poskytující útočiště milencům Romeovi a Julii. Z řad spisovatelů si se světlem velmi široce zahrával i Edgar Allan Poe. Ve svém kvazivědeckém pojednání Heureka, jež provokativně označil za „báseň v próze“, považuje světlo vedle tepla a magnetismu a dokonce i duchovnosti za kanál, skrze nějž se emanuje jakýsi tajemný (zřejmě metafyzický) éter.

Kontrasty temnoty a jasu jsou „posedlé“ i dějiny malířství. Za všechny jmenujme proud nazývaný „tenebrismus“. Tento osobitý styl (vedle umírněnějšího šerosvitu) dopracoval až na samou hranici možného, jak nehybnou matérií olejomalby zachytit emotivní scény prosycené světlem, které jakoby vyzařovalo přímo ze samotných postav na přítomném pozadí temnoty.

Jiní světlo využili jako platformu ke zprostředkování poselství. V době renesance vytvořil Fra Angelico nápaditý výjev Zvěstování, kde světlo dostává specifický, zcela přiznaně spirituální účel. Ze slunce (které je v některých starozákonních výkladech ztotožněno se samotným Bohem) selektivně sahá přímý paprsek až k Panně Marii. V jeho trajektorii spatřujeme Ducha svatého jako letící holubici, kterou vypustily tajemné sluneční dlaně.

Uměleckými, až filozofickými prostředky uchopili v minulosti někteří autoři i umělejší zdroje světla. Český spisovatel Jakub Deml ve své knize Zapomenuté světlo píše: „Není nic smutnějšího než lampa za bílého dne, kterou zapomněli zhasnout.“ Ovšem ještě naléhavější obraz téhož vypracoval svérázný německý filozof Fridrich Nietzsche. Oznamujíc „smrt Boha“, hovoří o šílenci, který se za denního světla vydá s lucernou na tržiště, aby na přítomné vykřikoval, kam že se ztratil Bůh, a ti mu odpovídali, jak nejcyničtěji dovedli.

Teorie barev a povaha světla

Věnujme se nyní Goethově teorii barev - ta je v posledku i vymezením vůči Isaacu Newtonovi a jeho studii Optika. Na rozdíl od německého básníka Newton velmi správně průkopnicky analyzoval paprsek světla, když jej prosvícením průhledného hranolu rozštěpil do základních barev. Je ironií dějin, že právě tento anglický zanícený věřící v podstatě odkouzlil světlo a učinil jej mechanickým předmětem zkoumání fyziky.

Čtěte také: Objevte Zázraky Přírody

Zatímco Newton považoval světlo za proud částic, jeho současník, nizozemský astronom Christiaan Huygens zastával tezi, že jde o vlnění. Takový předpoklad již ale nazrával dříve, fyzikálnímu zkoumání podrobil světlo už Galileo Galilei - ten se svým pomocníkem zamýšlel změřit rychlost světla za pomocí přesýpacích či vodních hodin a luceren.

Tak trochu bokem stál již René Descartes. I ten se zabýval optikou, ovšem rychlost světla považoval za okamžitou. Účinek světla přirovnal ke slepcově holi.

Světlo v metafyzice a náboženství

Mikuláš Kusánský využil popisu pozemského světla k analogickému výkladu svých názorů na metafyziku. Tvrdil, že světlo se nám ukazuje pouze prostřednictvím osvětlených předmětů, nikoliv samo o sobě. Funguje tedy jako moc pozorovat náš svět, z čehož se odvíjí Kusánského obdobný předpoklad, že bytí je možno reflektovat prostřednictvím naší mysli;­ zde je řeč o světle intelektuálním.

Typicky scholastickým způsobem se nad světlem zamýšlel sv. Tomáš Akvinský. V proslulém spise Summa theologica dochází k závěru, že světlo musí být nehmotné. Zřejmě si všímá, že křížící se paprsky navzájem nekolidují, ale pokračují každý svou cestou dál. Argumentuje, že hmotná tělesa nemohou být najednou v totožný čas na stejném místě.

Téma povahy světla bylo živé už v době antiky. Filosof Empedoklés tehdy postuloval, že i ze samotných lidských očí vychází světlo (a to nikoliv jen odrazem, nýbrž z ohně, planoucího uvnitř), což umožňuje zraku fungovat. Vedle Empedokla se setkáme s úvahami Ptolemaia či Euklida a řady dalších, ostatně již tehdy se rodí termín „optika“.

Na opačné straně časové osy zaujímá v dějinách světla zvláštní pozici teorie relativity; obecná teorie relativity pomyslně zotročila světlo, když jej podrobila moci gravitace.

Na naše kulturní pojetí světla má samozřejmě fundamentální vliv starověk, v evropském případě zejména bible. Belgická religionistka Bénédicte Lemmelijnová říká, že biblické chápání světla má zejména etický rozměr. Ve své studii Light and Darkness: From Reality to Literature dokládá, že především ve Starém Zákoně světlo úzce souvisí s Bohem, štěstím, moudrostí, vzestupem či spásou, kdežto temnota je ekvivalentem utrpení, neštěstí, ignorace, zajetí, smrti či úpadku.

Křesťanské paradigma vztahuje světlo i na hraniční kameny pozemských dějin. Časový interval stvoření světa je na začátku vytyčen knihou Genesis pověstným „fiat lux“ (budiž světlo), naopak závěr vymezují novozákonní eschatologické události, provázené obskurními nebeskými jevy jako zčernání slunce nebo pád hvězd.

Světlo dává o sobě vědět nejen na prahu posledního soudu, ale obecně se v Písmu či v křesťanských kázáních nejednou objevuje jako „světlo spravedlnosti“. Návazně pak křesťanská ikonografie vědomě zachází se světelnými aureolami jako znakem vyšší duchovní kvality v případě svatozáře světců či mandorly (posvátná aura, která obepíná celou postavu) ­ ta dokládá obdobné smýšlení i u jiných civilizací, neb se s ní setkáme též v hinduismu či buddhismu.

Ostatně ve Zjevení Jana nalézáme přímo „ženu oděnou sluncem“ a i když se konkrétní výklady všelijak liší, shodují se na tom, že jde o spirituálně exponovanou entitu.

Platónův mýtus o jeskyni

V této souvislosti neopomeňme ani tolik známý Platónův mýtus o jeskyni; stíny, předstírající být skutečnými věcmi, činí z pozorovatele vězně, kterýžto přežívá v iluzi. Je-li vězeň následně vyvlečen z jeskyně, která slouží jako hlediště i jeviště tohoto stínového divadla, těžko může být schopen okamžitě přivyknout svitu slunce, jež v příběhu ztělesňuje hlubší či nové poznání.

Pokračující novoplatonismus, jehož některé aspekty se přímo přenesly do středověku, nepřímo i do dnešní doby, operuje s esteticko-duchovním termínem „fontána světla“ coby jednoho z obrazů božské bytosti.

V kulturním milieu starověkého Řecka je mimo filozofa Platóna potřeba zmínit i představy o bohu Apollónovi, jenž svým (slunečním) světlem do světa vnáší „harmonii, pořádek a krásu,“ jak uvádějí Jan Royt a Hana Šedivá ve svém Slovníku symbolů. Kromě toho má Apollón schopnost osvěcovat temnou budoucnost.

Symbolika světla, přežívající v hlubších vrstvách historického podloží, ukazuje, že svit v evropském civilizačním myšlení a imaginaci zastřešuje jistou (třebaže neúplnou a pohyblivou) provázanost mezi moudrostí, pokrokem, poznáním, pravdou, spravedlností, spásou a nadějí.

Vesmírné vzdálenosti a světelné znečištění

Astronomické rozměry a vzdálenosti se pokoušíme chápat v délkách „světelných let“, v obřích metropolích válčíme se světelným znečištěním a hledět na hvězdy se stává privilegiem, umělé světlo obrazovek a displejů nás pojí s virtuálním světem, podsvícené billboardy coby reklamní smog okupují náš veřejný prostor a sluneční svit je pro nás stále důležitějším zdrojem energetiky.

V podstatě jde o gradaci tisíce let trvajícího procesu: člověk v pravěku ovládl oheň a částečně se tím vymanil ze světa určeného cykly dne a noci. Navazující dějinný progres, vedoucí přes pochodně, svíce či petrolejové lampy, nelítostně završilo zavádění elektrického proudu.

Optické jevy v planetáriích

Byli jste někdy v planetáriu? Už jste obdivovali nádhernou noční oblohu posetou tisíci hvězd promítaných nad vaší hlavou? Přirozeně tmavá obloha se v dnešní době stala vzácností. Hvězdárny a planetária nabízejí nespočet programů pro děti i dospělé, které se věnují optickým jevům a zázrakům přírody.

Programy pro děti

• Se zvířátky o vesmíru: Pohádkový příběh o zvířátkách, která se sejdou na kraji lesa, aby prozkoumali hvězdářskou základnu.
• Vzhůru nohama: Pohádkový pořad o holčičce, která chodila hlavou dolů a putuje zvláštním světem.
• Tajemství gravitace: Dvanáctiletý učeň kouzelnické školy Felix se zajímá o tajemství vesmíru.
• Stellárci: Animované dobrodružství s interaktivními prvky pro nejmladší diváky.
• Ptačí ostrov: Cesta do světa fantazie s Aruna, synem Severní hvězdy, a dalšími postavy.

Programy pro starší děti a dospělé

• Robinsonka: Příběh o trosečnici Sáře, která se ocitne na Měsíci.
• Planety: Cesta Sluneční soustavou: Prohlídka Sluneční soustavy s průvodcem Schiaparellim.
• Astronom v každém z nás: O historii astronomů a jejich techniky.
• EXPLORE: Klíč k cestě na Mars: O přípravách na cestu na Mars.
• Hvězdný cirkus: Jak uvnitř hvězd vznikají jednotlivé chemické prvky.
• Příběh nekonečných poutníků: Voyager 2D: O sondách Voyager a jejich průzkumu Sluneční soustavy.
• Do vesmíru a zase zpátky: O vlivu výprav do vesmíru na náš život.
• Fantom vesmíru - hon na temnou hmotu: O temné hmotě a temné energii.
• Vesmír všemi smysly 3D: Jaké to je dotýkat se vesmíru, jak voní kometa či kosmický prostor i jakou příchuť má Saturnův měsíc Enceladus nebo planeta Mars.
• Vesmírné oázy: Pátrání po vodě ve Sluneční soustavě.
• Vesmír 3D: Cesta napříč naší Galaxií.

Experimenty a pokusy z optiky

Optické jevy lze demonstrovat i pomocí jednoduchých experimentů a pokusů. Zde je několik nápadů:

• Určení relativního indexu lomu vody vzhledem ke vzduchu metodou jedné přímky.
• Výroba zrcátka z krabičky od Tic-tacu a dřevěné destičky.
• Vytvoření rozptylky z rotující sklenky s vodou.
• Výroba dírkové komory.
• Zviditelnění zvuku.
• Náměty, jak využít v optice laserové ukazovátko k demonstraci jevů jako je průchod světla různými prostředími, odraz, úplný odraz, lom, interference a jak ho využít k měření vlnové délky světla.
• Polarizované světlo, včetně jejich objasnění na konkrétních příkladech a experimentech, jež si mohou studenti sami provést. Dále výroba „modré oblohy“ v akváriu a duhy z „věštecké“ koule.
• Experimenty z optiky, týkající sa zobrazovania rovinným a guľovým zrkadlom, lomu svetla, totálneho odrazu a výpočtu indexu lomu vody.

Závěr

Optika a s ní spojené jevy jsou fascinující součástí přírody a vesmíru. Od starověku až po současnost se lidstvo snaží pochopit podstatu světla a jeho vliv na svět kolem nás. Díky vědeckému pokroku a moderním technologiím můžeme dnes obdivovat krásu a složitost optických jevů v planetáriích, experimentech i v každodenním životě.

tags: #zázraky #přírody #optika #jevy

Oblíbené příspěvky:

• Emise a legislativa
• Autoservisy Mníšek pod Brdy
• Tipy na školu v přírodě
• Česká příroda a odpadky
• Zkušenosti studentů s Fld Zkouskou z Obecné Ekologie