Zvlnění ocasu chameleona, spirála šupin šišky a vlnky, které vytváří vítr při pohybu zrnek písku, to vše dokáže upoutat pozornost a zaujmout mysl. Když Charles Darwin v roce 1859 poprvé navrhl teorii evoluce přírodním výběrem, podnítil vědecké nadšence k hledání příčin přírodních zákonitostí pozorovaných u suchozemských zvířat, vzdušných ptáků a mořských tvorů. Dychtivě se domnívali, že opeření páva nebo skvrny žraloka musí sloužit nějakému adaptačnímu účelu.
Jeden člověk to všechno považoval za „zběsilé nadšení“, píše anglický vědec a spisovatel Philip Ball ve své nové knize Patterns in Nature: Proč svět přírody vypadá tak, jak vypadá. Skotský zoolog D’Arcy Wentworth Thompson byl dotlačen k tomu, aby v roce 1917 vydal vlastní pojednání vysvětlující, že i tvořivost přírody je omezena zákony vytvářenými fyzikálními a chemickými silami. Thompsonovy myšlenky nebyly v rozporu s Darwinovou teorií, ale poukazovaly na to, že ve hře jsou i jiné faktory. Zatímco přirozený výběr může vysvětlit, proč má tygr pruhy – strategii, jak splynout se stíny na pastvinách a v lese -, způsob, jakým chemické látky difundují vyvíjející se tkání, může vysvětlit, jak pigment končí v tmavých a světlých pruzích, stejně jako to, proč se podobné vzory mohou objevit na mořské sasance.
V knize Patterns in Nature (Vzorce v přírodě) Ball využívá své vlastní zkušenosti fyzika a chemika a více než dvacetileté zkušenosti redaktora vědeckého časopisu Nature. Jeho první kniha vydaná v roce 1999 (The Self-Made Tapestry) a trilogie vydaná v roce 2009 (Nature’s Patterns: Shapes, Flow, Branches) se zabývají tématem přírodních vzorů, ale ani jedna z nich nemá tak bohaté vizuální zpracování jako jeho nejnovější kniha.
Živé fotografie v knize jsou zásadní, vysvětluje Ball, protože některé vzory lze plně docenit pouze opakováním. „Teprve když jich vidíte několik vedle sebe v nádherných detailech, začnete chápat, jak příroda uchopí téma a běží s ním,“ říká.
Vysvětlení, která Ball nabízí, jsou jednoduchá a půvabná, jako když vysvětluje, jak může promočený kousek země vyschnout v popraskanou krajinu. „Suchá vrstva na povrchu se snaží smršťovat vzhledem k dosud vlhké vrstvě pod ní a půda se v celém svém objemu stává sešněrovanou napětím,“ píše.
Nabízí však také dostatek podrobností, které zaujmou vědce i umělce. Úchvatné fotografie připravili designéři z Marshall Editions, nakladatelství Quarto Group v Londýně, které knihu licencovalo pro University of Chicago Press.
Ball o své knize a inspiracích hovořil se serverem Smithsonian.com.
Co přesně je vzor?
Záměrně jsem ho v knize nechal mírně nejednoznačný, protože máme pocit, že ho poznáme, až ho uvidíme. Tradičně o vzorech uvažujeme jako o něčem, co se prostě opakuje v celém prostoru stále stejným způsobem, něco jako vzor tapety. Ale mnohé vzory, které vidíme v přírodě, takové nejsou. Vnímáme, že je v nich něco pravidelného nebo alespoň ne náhodného, ale to neznamená, že všechny prvky jsou identické. Myslím, že velmi známým příkladem jsou pruhy zebry. Každý to pozná jako vzor, ale žádný pruh se nepodobá žádnému jinému pruhu.“
Myslím, že můžeme tvrdit, že cokoli, co není čistě náhodné, má v sobě nějaký vzor. V tom systému musí být něco, co ho vytrhlo z té čisté náhodnosti nebo na druhém pólu z čisté uniformity.
Proč jste se rozhodl napsat knihu o přírodních vzorcích?
Nejprve to byl důsledek toho, že jsem byl redaktorem v Nature. Tam jsem začal pozorovat, že časopisem – a obecněji vědeckou literaturou – prochází spousta prací na toto téma. Zarazilo mě, že je to téma, které nemá žádné přirozené oborové hranice. Lidé, kteří se o tyto otázky zajímají, mohou být biologové, matematici, fyzikové nebo chemici. To mě oslovilo. Vždycky jsem měl rád témata, která nerespektují tyto tradiční hranice.
Ale myslím, že to bylo také vizuální stránkou. Ty vzory jsou prostě tak nápadné, krásné a pozoruhodné.
Takže v pozadí tohoto aspektu je otázka: Jak může příroda bez jakéhokoli plánu nebo návrhu sestavit takové vzory? Když vytváříme vzory, je to proto, že jsme si to tak naplánovali, když jsme prvky umístili na své místo. V přírodě žádný plánovač není, ale přírodní síly nějak konspirují, aby vzniklo něco, co vypadá docela krásně.
Máte nějaký oblíbený příklad vzoru, který se vyskytuje v přírodě?
Možná jeden z nejznámějších, ale opravdu jeden z nejpozoruhodnějších je vzor sněhové vločky. Všechny mají stejný motiv – tuto šestinásobnou, šestiúhelníkovou symetrii, a přesto se zdá, že v těchto sněhových vločkách existuje nekonečná rozmanitost. Je to tak jednoduchý proces, který probíhá při jejich tvorbě. Je to mrznutí vodní páry z vlhkého vzduchu. Není v tom nic víc, ale nějakým způsobem to vytváří tento neuvěřitelně složitý, detailní a krásný vzor.
Dalším systémem, který nacházíme znovu a znovu se objevující na různých místech, jak v živém, tak v neživém světě, je vzor, který nazýváme Turingovy struktury. Jsou pojmenovány po Alanu Turingovi, matematikovi, který položil základy teorie výpočtů. Velmi se zajímal o to, jak vzory vznikají. Konkrétně ho zajímalo, jak se to děje v oplodněném vajíčku, což je v podstatě kulovitá buňka, která se během růstu a dělení nějakým způsobem promění v něco tak složitého, jako je člověk.
Turing přišel s teorií, která byla v podstatě vysvětlením toho, jak může celá řada chemických látek, které se jen tak vznášejí v prostoru, interagovat tak, že vytváří rozdíly mezi jednotlivými kousky prostoru. Tímto způsobem se objeví zárodky vzorů. Tento proces vyjádřil velmi abstraktními matematickými termíny.
Nyní se zdá, že něco takového by mohlo být zodpovědné za vzory, které se tvoří na kůži zvířat, a za některé vzory, které vidíme i u hmyzu. Objevuje se však také v některých zcela odlišných systémech, v písečných dunách a písečných vlnách vznikajících po rozfoukání písku větrem.
Ve své knize se zmiňujete o tom, že věda a matematika některé z těchto vzorců dosud plně nevysvětlila. Můžete uvést nějaký příklad?“
Jako sněhové vločky získávají tyto rozvětvené útvary, jsme skutečně pochopili až v 80. letech 20. století, přestože lidé tuto otázku studovali a přemýšleli o ní několik set let. Přesto je i nyní tak trochu záhadou, proč může být každé rameno sněhové vločky téměř identické. Skoro to vypadá, jako by jedno rameno mohlo komunikovat s ostatními, aby se ujistilo, že rostou zvláštním způsobem. To je stále překvapující.
Nové formy vzorů jsou objevovány téměř tak rychle, jak rychle dokážeme najít vysvětlení. V polopouštních oblastech světa se objevují podivné vegetační vzory, kde jsou políčka vegetace oddělená políčky holé země. Zdá se, že i za nimi stojí mechanismus podobný Turnovu, ale i toto poznání je velmi čerstvé.
Co doufáte, že čtenáři v knize najdou?
Když jsem se tímto tématem začal zabývat, začal jsem všude vidět vzory. Vzpomínám si, že když jsem byl v polovině psaní své první knihy v roce 1999 a byl jsem na pláži ve Walesu, najednou jsem si uvědomil, že všude jsou vzory. V mracích a na obloze byly různé vzory, v moři byly vzory vln a tak dále. Ve vodě stékající po písku byly různé vzory. Dokonce ani samotné útesy nebyly čistě náhodné.
Takže začnete vidět vzory všude kolem sebe. Doufám, že se to lidem stane, že ocení, jak moc je struktura kolem nás vzorovaná. Je v tom prostě nádhera a radost.