Lidstvo na své cestě dosáhlo ohromných objevů, od porozumění světu a vesmíru, až po nové technologie umožňující další rozmach lidského rodu. Co stálo za zrodem tohoto procesu, tedy kromě nutné zvídavosti? V první řadě bylo třeba vytvořit určitý přebytek zdrojů, který umožnil, aby se chytří lidé mohli věnovat vymýšlení nového. Tím, jak rostl objem znalostí, a zesložitěly se výrobní procesy, rostla specializace a bylo třeba jisté velikosti populace, aby si mohla dovolit tolik různých specialistů a propojení jejich znalostí. Společnosti se tedy musí dařit a být dostatečně velká. Specializace jde tak daleko, že dnes se může jeden vědec celý život věnovat třeba jednomu druhu žáby či hmyzu.

Starověkým Řekům stačily pro pochopení světa čtyři základní elementy: oheň, voda, vzduch a země. Mendělejev už měl tabulku o 92 prvcích a dnes včetně těch umělých je už na 118. Pochopení usnadňují i modelové představy. Kdysi byli protony, neutrony a elektrony malými kuličkami, dnes jsou to spíše vlnová klubka rozprostřená po celém prostoru. To nejmenší jsou dnes kvarky a králem je Higgsův boson.

Objevovat znamená zpracovávat a komprimovat data. V nesčetných drahách nebeských těles uviděl Kepler pohybové zákony a Newton podstatu – gravitační zákon. Zkomprimovali je do rovnic. Při objevování často hraje roli všímat si analogií a interdisciplinárních zkušeností. Vždyť Newtonův gravitační a Coulombův zákon mají stejný formální tvar – součin charakteristických veličin dělený čtvercem vzdálenosti. Matematika byla vždy o krůček napřed a často se podařilo na nové fyzikální jevy napasovat už hotový matematický aparát, který byl do té doby jen pouhou abstrakcí. Periodické změny v populaci lišek a králíků v kanadských lovištích vysvětlily diferenciální rovnice. Albert Einstein nalezl pro svoji složitou obecnou teorii relativity hotový aparát tenzorové matematiky, který ji umožnil zjednodušit. Ze zvuků a vibrací lze Fourierovou analýzou usuzovat na stav a životnost řady zařízení. Obtížnost meteorologických předpovědí a efekt motýlích křídel vysvětluje teorie chaosu.

Zobecňování také často vede k novým poznatkům. Neurony mozku inspirovaly vznik neuronových sítí v počítačích a daly základ umělé inteligenci. Jejich zobecněním vznikají efektivní modifikace jako konvoluční neuronové sítě a podobně. Jaká bude role umělé inteligence v dalším bádání? Již dnes nás uvádí v úžas. Bude jen podpůrným nástrojem člověka nebo se osamostatní a bude bádat na vlastní pěst? Z toho vyplývají i jisté obavy, abychom nebyli časem podřadní a zbyteční.

Abstrakce kontinua se ukázala být velmi užitečná a podnětná v teorii a je na ni založena velká část matematiky. Ale svět kolem nás není spojitým prostředím a tak po analogové éře přišla logicky éra digitální a ta teprve umožnila obrovský rozvoj. Co je digitální, bývá i malé a často i lacinější. Dnes jsou moderní nanomateriály. V materiálové vědě se postupně přešlo od homogenních materiálů k vrstveným, sendvičovým konstrukcím, spojujícím různé vlastnosti. I tanky už nemívají jeden tlustý ocelový pancíř, ale vícevrstvý s využitím i keramiky, aby rozptýlil energii nárazu.

V objevech hraje mnohdy velkou roli i šťastná náhoda. Alexander Fleming si náhodou všiml na staré Petriho misce plísně usazené na agaru, která vylučovala látku, která hubila mikroby kolem. Říká se, že chemik Kekule přišel na šestiúhelníkový vzorec benzenu ve snu. Newtona údajně inspiroval pád jablka. Náhoda však přeje připraveným. Jen mozek nabitý informacemi, který je dlouho přemílal, může pak něco napadnout jakoby náhodou. Takové šťastné objevy mají i své jméno serendipity. Jsou ovšem i zapeklité problémy. Jako kluk jsem čítával v šedesátých letech prognózy, jak v roce 2000 už bude univerzální lék na rakovinu, bude se létat na Mars a bude nadbytek energie z termonukleárních elektráren. Uplynul r. 2022 a stále čekáme. Za to máme plno novinek, které jsme tehdy vůbec nepředvídali.

Aby bylo nové srozumitelné, musí navazovat na to stávající. Musí použít staré výroky, aby mohlo komunikovat nový smysl, musí být jeho nástavbou a přesahovat ho. Einstein v obecné teorii relativity nahradil gravitaci zakřivením prostoru, ale nevzdal se základních pojmů fyziky a mechaniky. Pro nové musí i nazrát doba a kontext společnosti. Leonardo da Vinci se spoustou svých nápadů předběhl dobu a tak se nedočkaly realizace a zapadly.

Role vynikajícího jedince je ve vědě a technologii stále nezastupitelná. Ale jak se poznání světa zesložiťuje, tak se i pravděpodobnost zásadních objevů jedincem snižuje a do popředí se staví vědecké spolupracující týmy. Jedinec je často schopen jen poskytnout podnět a obsáhnout jen dílčí část problému. Věda, poznávání a rozvoj technologií má však charakter autokatalytického procesu. Čím víc toho objevíme, tak sice zjistíme, že ještě víc neznámého je před námi, ale také rychlost našeho poznávání se zvyšuje a jeden objev usnadňuje a evokuje další.

Metoda poznávání spočívá v rozdělení problému na jednotlivé jednodušší části, jejich abstrakci a zjednodušení, které umožní řešení. Z těchto stavebních elementů zase pak skládáme celek a vytváříme konstrukci našeho vědění. Analýza a syntéza. Tím se však dopouštíme nezbytných zjednodušení reality. Proto školní příklady vycházejí tak dobře a reálné problémy musíme řešit na počítačích. Jako příklad Nietzsche rozebírá vztah našeho pojmu „list“ ke skutečným listům. Všechny listy sice mají společné rysy, ale zároveň se každý list od všech ostatních liší. Pojem „list“ můžeme vytvořit jen tehdy, pokud tyto rozdíly přehlížíme. Pojmenování „list“ tedy představuje překroucení skutečné existence listů a je jen abstraktní limitou. A tento detail nám pak působí potíže. Poznáváme postupně a skládáme ze zjednodušených prvků. Potřebovali bychom schopnost pochopit celek naráz ve všech souvislostech, podobně jako to dělá náš zrak. Ale tak náš mozek zřejmě není schopen pracovat. Uchopit komplexní znalost. A tak se k poznání pídíme po jednotlivých krůčcích a vytváříme ho jako stavbu. Zároveň vzniká problém, jak stále rozsáhlejší komplex znalostí předávat ve školách mladé generaci.

Někdy k nápadu pomáhá pojem zvaný synestézie. Jde o sdružení dvou nebo více smyslových vjemů člověka. Jde o způsob vnímání, kdy původní vjem jednoho smyslu vyvolá vjem smyslu jiného, resp. je k původnímu přiřazen. Může jít i o sdružení různých vjemů, které by patřily stejnému smyslu, avšak vyvolaný vjem je pouze mentálně „cítěn“. Často jde o spojení grafického nebo zvukového vjemu s barvami či chutěmi. Mohou vznikat po úrazu nebo také spontánně či po použití halucinogenů.

Důležité je podnítit představivost a tvořivost. Jak říkal Albert Einstein, fantazie a představivost jsou důležitější, než znalosti. Škola by neměla žáka vtěsnat do jisté šablony a vytýčit mu mantinely. Na začátku každého objevu bývá myšlenka a zvídavá otázka „Co když ….“, „Proč“? Nebo „Tohle je přece podobné tomuhle…“ Neexistuje však metoda na vynalézání nového. Nové nás musí osvítit a napadnout. Ale uvědomění si všech podobností a analogií může inspirovat a pomoci.

Věřím, že napínavý příběh našeho poznávání v nekonečném oceánu reality bude úspěšně pokračovat i v budoucnosti. A zřejmě stále rychleji. Dokud budeme zvídaví a pokud neuděláme nějaké fatální chyby.