Víme, co je energie?

/ 12.06.2020 /

Prostor a čas jsou jeviště, na kterém hraje energie svou velkolepou hru světa a vesmíru. Energie se projevuje v různých formách, které se vzájemně proměňují a projevují v mnohdy velmi nečekaných souvislostech. Na rozdíl od intuitivní představy většiny laiků, energii nelže vyrábět, ani spotřebovávat. Někdy se nám ale zdá, že energii spotřebováváme, když platíme účet za elektřinu... A představa, že můžeme energii vyrábět, například spalováním fosilních paliv, nebo ve vodních či větrných elektrárnách, je zase dána jejím trvalým a dlouhodobým přísunem na planetu Zemi z naší nejbližší hvězdy – Slunce. Fyzikové by vám však ale řekli, že tak tomu není, že energie je ve vesmíru stále stejně, jak nám říká jeden z nejzákladnějších zákonů přírody – zákon zachování energie.

S pojmem „energie“ se seznamují už žáci v hodinách fyziky na druhém stupni základní školy. Vědí, že jednotkou této veličiny je jeden Joule a tuší, že definovat tuto klíčovou veličinu nejen mechaniky, ale celé fyziky, není vůbec jednoduché. Energie je něco jako schopnost konat práci a má dokonce stejnou jednotku jako práce (Joule), nebo by se také dala energie charakterizovat jako stav fyzikální soustavy. Fyzikové dnes dokáží poměrně velmi dobře popsat, co znamená pojem „energie“. A to nejen v makrosvětě, ale dokonce i v mikrosvětě, kde vládne kvantová teorie.

Velký vědecký pokrok v oblasti výzkumu a popisu energie znamenalo 19. století, kdy byly definovány zákony termodynamiky. S poznáním fyzikální veličiny energie jsou spojena jména znamenitých osobností, mezi, které patřili Joseph Louis Lagrange, William Hamilton, nebo James Prescot Joule, po kterém je pojmenovaná i jednotka energie. Princip zachování energie pochopili nezávisle na sobě Julius Robert von Mayer a Herman von Helmholtz, který, když se dozvěděl o práci svého krajana Julia R. Mayera, vzdal se veškerých nároků na tento objev! To je něco nevídaného nejen ve světě vědy a svědčí to o velikém duchu tohoto německého fyzika. A nesmíme zapomenout také na výjimečnou ženu Emmy Noetherovou, která v době, kdy se ženám obecně příliš univerzitního vzdělání nedostávalo, odhalila obecnou souvislost mezi symetriemi přírody a zákony pohybu a zákony zachování. Zákon zachování energie je tedy jen speciálním případem obecnějšího principu. Veliký příspěvek k pochopení podstaty energie a způsobu jejího chování ve vesmíru měl také Albert Einstein. Dnes hýbe energie doslova celým vesmírem. Vždyť nejmocnějšími hybateli jsou podle dnešních představ vedle skryté látky právě především ze tří čtvrtin skrytá energie. Na fyziky čeká ještě spousta práce, aby její podstatu vysvětlili.

Profesor Novotný nás také nechal nahlédnout do mysli současného vědce – fyzika. Není snadné přiblížit laikům dnešní vědeckou představu o energii a zákonitostech jejího projevu v přírodě. K plnému porozumění je totiž potřeba zvládnout poměrně složitou vysokoškolskou matematiku a k tomu je nutné vynaložit také docela hodně energie.  Zákon zachování však platí i zde. Když člověk vynaloží úsilí, aby se naučil číst fyzikální rovnice, je odměněn fascinujícím zjištěním, že energie se chová přesně podle složité symboliky, kterou lze vyjádřit na papír! Je to jeden ze skutečných zázraků přírody. A pro nás, obyčejné lidi, kteří potřebný matematický základ nemáme, bylo zajímavé do tohoto vědeckého světa alespoň letmo nahlédnout. Přednáška profesora Novotného byla doposud nejnáročnější přednáškou, která na ždánické hvězdárně zazněla.

Porozumění chování přírody není vždy jednoduchá věc, ale o to větší je potom odměna pro člověka, který se o to pokusí. Kdo se na tuto nesnadnou cestu vydá, poodhalí jedno z tajemství přírody. Děkujeme prof. Novotnému za zajímavé povídání o energii, hybné síle celého vesmíru i nás samých. 

Přednáška prof. Jana Novotného. 

Prof. RNDr. Jan Novotný, CSc. na ždánické hvězdárně.