MedFyz/Úvod

MedFyz: Úvod

Proč studuji fyziku?

Rozhodnutí jít studovat medicínu je odpovědné rozhodnutí; kdo se tak rozhodnul, musí být připraven zodpovědět otázku, proč se tak rozhodnul. A přinejmenším zodpovědět si ji sám před sebou.

Zrovna tak ten, kdo se rozhodnul studovat teprve přípravný nultý ročník, by si měl dokázat odpovědět, proč tak činí. Možná odpoví, že se ještě necítí být dobře připraven na vykonání přijímacích zkoušek anebo již dokonce učinil smutnou zkušenost v tomto směru.

Na to může následovat otázka, že když se přijímací zkoušky na lékařskou fakultu konají z fyziky, chemie a biologie, proč tedy v nultém ročníku studovat fyziku, chemii, biologie a ještě latinu, když z té se přijímací zkouška nekoná? Možná odpověď: "Tu budu rovněž potřebovat, na gymnáziu jsme ji nebrali a nehodlám ztroskotat v prvním ročníku na latině anebo se jí i jen zbytečně zdržovat, když nás očekávají důležitější předměty, jako je anatomie, histologie a případně fyziologie.

Podobně lze ale odpovědět i v případě fyziky, chemie a biologie. Mnoho mediků se v prvním ročníku upřímně diví, proč je ještě někdo týrá za základní neznalosti středoškolské úrovně, když přeci už přijímací zkoušky úspěšně složili a nyní po zásluze očekávají doživotní pokoj od podobných otravných úloh.

Léta žiji v přesvědčení, že ten, kdo je výborný v exaktních vědách, jakými jsou fyzika a matematika, půjde studovat spíše matfyz či nějaký technický obor, a ne medicínu. Tím pádem se můžeme na lékařských fakultách setkat s větší koncentrací studentů, kteří mají právě s fyzikou a matematikou problémy, ne-li vyloženě averzi. Dosud mi tuto hypotézu nikdo nevyvrátil. Setkat se s medikem, kterému to „fyzikálně myslí“, je spíš světlou výjimkou než pravidlem. O to větším skeptikem bych mohl být právě zde s vámi v nultém ročníku.

Pokud má někdo problémy se středoškolským učivem ve věku, kdy by již mohl studovat universitu, je zde něco v nepořádku. Nejsou to pro nikoho předměty nové, táhnou se již od základní školy či od primy osmiletých gymnázií. Těžko očekávat, že by jednoletá „nalejvárna“ mohla mít dalekosáhlejší efekt než, v lepším případě, napsání přijímacího testu s dostačujícím počtem bodů; lze očekávat, že to jen oddálí výbuch časované bomby léta hromaděných problémů do následujícího ročníku.

Částečnou vinu na celé situaci může mít i takový způsob výuky fyziky na základních a středních školách, který preferuje memorování vzorečků, dat a fyzikálních pouček, v lepším případě ještě spojený s drilem notoricky známých příkladů o protijedoucích vlacích, kamenech házených do studně a časových intervalech mezi bleskem a hromem. Netvrdím, že to všechno jsou zbytečnosti; hlavní problém spatřuji v tom, že podobná metoda umožňuje i celkem úspěšně prolézat množství studentů, kteří o podstatě problému mají sotva jaké potuchy – prostě "se to naučí".

Není asi náhodou, že mezi studenty medicíny převažují ti s nadprůměrnou pamětí; nejen postrach zkoušky z anatomie, ale i ostatní předměty jsou náročné na absorbování velkého množství fakt. Není se pak co divit, že mozek, uvyklý takovémuto stylu práce, se chápe i fyziky podobným způsobem. Často mě studenti prosí, jako by byli pod torturou, ať jim už konečně prozradím, "jak to doopravdy je" a oni se to ke zkoušce naučí; jen ať po nich probůh nechci, aby nad problémem sami přemýšleli – mají už svých problémů i tak dost.

Tento kurs by měl být pokusem o zopakování středoškolské fyziky trochu jiným způsobem, než jak bývá na středních školách zpravidla zvykem. Kromě výše uvedených důvodů mě k tomu vede zhruba desetiletá zkušenost s výukou biofyziky v zimním semestru prvního ročníku medicíny na 2. lékařské fakultě, zrovna tak jako stejně dlouhá činnost při přípravě a provádění přijímacích testů z fyziky.

Kromě výše zmíněných zkušeností pesimistických mě k tomu dodává odvahu i několik zkušeností krásných, kdy se mi nějaký student s nelíčeným překvapením přizná, že nečekal, že teprve na medicíně po mnoha letech pochopí, o čem je vlastně celá fyzika; že o podobných věcech nikdy ani nepřemýšlel, že s ním nikdo takto nehovořil; a jaká škoda, že se s fyzikou tolik let zbytečně trápil, když je na ní tolik hezkého. Nechci střídat krajní pesimismus s krajním optimismem: ukáže rok, dva či několik dalších let, jestli mělo naše setkávání nějaký smysl.

Fyzika jako jazyk

Než se pustíme do hledání odpovědi na otázku, co to ta fyzika je, budeme se muset oprostit od určitých pozic, do kterých jsme byli léta tlačeni. Fyzika nám byla často servírována jako tzv. "exaktní věda", která zkoumá "objektivní zákonitosti reality" – či tak nějak podobně krkolomně nám to mohlo prezentováno – jednoduše řečeno, je to o tom, "jak to doopravdy je". Že, samozřejmě, i ve fyzice je pokrok, a ten pokrok spočívá hlavně v tom, že čím dál tím více té reality se nám daří vtěsnat do dalších a dokonalejších pouček a vzorečků a stále přesnějších fyzikálních konstant a čím více jich umíme a zvládáme, tím lépe.

Tím rozhodně nechci umenšovat význam uvedených výdobytků pro fyziku; avšak pro pochopení fyziky to zdaleka nestačí. Je to podobné, jako by někdo řekl, že podstata cizího jazyka tkví v memorování slovíček a gramatiky; jistě, tak se to také často děje, ale podstatu jazyka tím nevysvětlíme. Smyslem jazyka přeci je, aby si lidé navzájem rozuměli, aby si mohli něco říci, pokud mají co si říci, aby se mohli sdílet, aby měli víc možností k tomu, vzájemně se pochopit. Že k tomu používají nějakých slov či zvuků, které se spolu skládají dle jakýchsi pravidel gramatiky, je až druhotná záležitost.

Také fyzika je jazyk. Je to jednak jazyk, jakým se baví fyzikové mezi sebou, a jednak je to jazyk, kterým se snaží dorozumět se s přírodou, hledat odpovědi, klást jí své otázky. Fyzika je zrovna tak objektivní, jako jsou jiné lidské jazyky, třeba čeština nebo latina. Jsou "objektivní" do té míry, že je možno je nějak popsat, nějak o nich hovořit, a nějak jimi hovořit. Ale jazyk bez lidí ztrácí smysl. Není-li, kdo by hovořil či psal, kdo by naslouchal či četl, kdo by rozuměl a z porozuměného se radoval, plakal, rozesmál se či zvážněl, pak nám z jazyka skutečně zbude už jen množina slovíček a gramatických pravidel.

Když nás učili rodiče naši mateřštinu, nepostupovali tak, jako když nás ve škole učí cizí jazyk. A pokud jsme ve škole absolvovali hodiny češtiny, hovořili jsme v nich už od začátku česky, naši učitelé přirozeně předpokládali, že se česky dorozumíme.

Zrovna tak se fyzice neučíme až ve škole; fyziku jako svou mateřštinu nás učí naše "Matka Příroda" už od prenatálu – už jako malá embrya jsme dobře cítili naši polohu, nárazy, zvuky, ozvy matčina srdce, učili jsme se jim naslouchat a rozumět, kopáním později aktivněji interagovat se svým okolím. V plodové vodě jsme se dokonale seznámili se všemi zákony hydrostatiky. A co porod! To bylo více, než maturita či státnice z fyziky. A potom období kojenecké, ach ta gravitace, ach ta statika, ta mechanika, ty zákony pevných i méně pevných těles! A což teprve ty první krůčky batolat, ta dynamika pohybu, ty složité soustavy nelineárních diferenciálních rovnic, se kterými by měl co dělat dnešní superpočítač. A my je počítali ... a počítáme a nevíme o tom. Protože jen velmi málo z toho nám vyplave až na povrch do té tenké šlupičky, které říkáme "šedá můra kostková" a o které si myslíme, že je sídlem celého našeho rozumu a vědomí. Ty rovnice, ty za nás řeší náš mozeček a ještě nižší etáže CNS, za vydatné pomoci celého našeho těla. Málokdo si uvědomí, jaký vliv na vývoj celého fyzikálního a matematického myšlení měla naše bipedie: když už si s řešením těch diferenciálních rovnic dal naše cerebellum takovou práci, tak kousek toho vědění utrousil i pro neokortex.(grim)

Ještě než se začneme učit mateřštinu či fyziku v základní škole, předpokládá se tu jakési "předporozumění" – že alespoň tušíme, o čem tu je řeč. A podobně, jako v jiném přirozeném jazyku hledáme vhodná příslovce, předložky, slovesa, vidy, pády a větné vazby k vyjádření toho či onoho, tak také ve fyzice – více či méně úspěšně.

Model poznání

O tom, jak člověk poznává svět, se lidé dohadují už tisíce let. Filosofové, theologové, psychologové, astrologové, učitelé, lékaři, ... Máme o tom každý své představy, do určité míry modifikované našimi vlastními zkušenostmi, kulturními zvyklostmi, časem, ve kterém žijeme, hodnotovým systémem, vzděláním. Každopádně za to, že alespoň v určitých ohledech vynikáme nad ostatní species okolní flóry a fauny, vděčíme právě té schopnosti, zjednodušeně řečeno, sbírat a třídit informace o našem prostředí a zařídit se podle toho.

Asi životně nejdůležitější jsou informace o našich nejbližších: zda nás mají rádi, zda se na nás usmívají nebo se mračí. Poznat toho, kdo nám v minulosti ublížil od toho, kdo nám pomohl, anebo dokonce odhadnout úmysly toho, koho vidíme poprvé. Pamatovat si, kdo nám co dluží a komu se naopak sami máme odvděčit. Identifikovat správně lidské tváře a jejich výrazy, to znamená umět se pohybovat v sociálním prostoru – to je patrně nejsložitější úkol lidského intelektu, a nejen ryzího rozumu, ale i našich nejhlubších citů. Většinou totiž v kritických situacích jednáme spíše pudově a intuitivně a teprve dodatečně hledáme pro naše jednání rozumovou odpověď. Vývojoví biologové nám tvrdí, že právě schopnost sociální orientace byla tím hlavním selekčním motorem, který nám nadělil tak veliké mozky.

A používat takové mozky i pro jiné záležitosti je spíš vedlejší produkt takového vývoje. Oproti výše uvedeným schopnostem by měla být orientace ve fyzikální realitě hračkou. Spočítat si, když se k nám blíží tygr rychlostí v a pod úhlem α, jestli ještě stihnu vylézt na nejbližší strom anebo mám hledat jiné řešení. Tak nějak se asi zrodila "fyzika" – kdo rychleji spočetl goniometrickou funkci, ten přežil.(grim)

Přesto, že je zřejmě fyzikální realita o něco jednodušší než realita sociální, je často ještě pořád dost složitá. A to i proto, protože my sami jsme její součástí! Kdo by chtěl vzít v úvahu všechna pro i proti, bude sežrán lvem dříve, než se dopočítá. A aby se mohl dopočítat, musí si obrázek situace ve své hlavě nějak zjednoduššit. Ze sebe i z tygra jsou náhle hmotné body, směry a rychlosti jejich pohybu jsou vektory, teď už jen odhadnout sílu svalů a zásoby energie na obou stranách a závod může začít.

A jsme u modelů, modelů poznání reality. V doméně nejen filosofů, psychologů a farářů, ale zejména fyziků. Dostáváme se k jádru pudla: Fyzika není to, co je; fyzika je to, co si o tom fyzikové myslí, že by to tak asi mohlo být; a jak by to asi tak mohlo fungovat.

Fyzika, tak jako každá jiná lidská činnost, je plná dohadů, rozporů a omylů. Je produktem mozků, které se snaží jít nejen až za hranice svých smyslů, ale i za hranice svých vlastních, intelektuálních schopností; poznat nepoznatelné, představit si nepředstavitelné. Většinou až dlouhá doba dá za pravdu tomu či onomu – a nikdo neví, na jak dlouho.

To je nutné si v každém okamžiku uvědomit: fyzika není to, co 'je', ale to, co by mohlo, za určitých, zjednodušujících předpokladů, být. Kdyby, kdyby, kdyby... A ta kdyby jsou pokaždé hodně důležitá, i když se o nich často nemluví. (Jako třeba že: kdybychom se i s tygrem pohybovali ve vzduchoprázdnu, kdyby nám neubývaly síly, kdybych byl býval v rozhodujícím okamžiku nezakopnul...)

Stručně řečeno: od modelů poznání se dostáváme k modelům fyzikálním.

Fyzikální propedeutika

Podobně, jako se na medicíně učí třeba pediatrická propedeutika jako příprava na vlastní předmět, měla by ještě výuce fyziky předcházet jakási fyzikální propedeutika jako příprava na vlastní předmět.

Přístupy k fyzice

Řada studentů má už ze základní či ze střední školy přístup k fyzice apriori "zablokovaný" (jak by možná řekl nějkaký psycholog). Možná se jedná o studenta spíše humanitně zaměřeného – a v tom případě je možné pokračovat tak, jak jsem již výše naznačili – důrazem na to, že fyzika není nic odosobněného, ale že je to tvořivý lidský přístup jako každý jiný, který má velmi úzké vazby nejen k matematice a lingvistice, ale i k filosofii, historii, k umění.

Pokud má někdo dobrý přístup k ekonomii a obchodování, pak i fyzika jedná o tomtéž: fyzikální jednotky vytvořili původně kupci, aby mohli obchodovat, a tak jako dneska energie platíme na joule, ať se jedná o elektřinu či plyn, tak i fyzikální základní jednotku energie můžeme převést na peníze a celá fyzika, všechny její zákony, se nám redukují na má dáti – dal.

Alternativní medicína

Fyzika je věda. Rovněž medicína je věda. Kdo se rozhodnul pro studium medicíny na univerzitě, pak je srozuměn s tím, že bude studovat tzv. "školskou medicínu". V protikladu k té bude zřejmě čím dál častěji konfrontován i různými jinými pojetími medicíny, od různých orientálních přístupů, čínské, japonské, tibetské, indické aj. medicíny přes různé lidové léčitele, ať už svým způsobem úspěšné, či ryzí šarlatány. Tyto léčebné postupy, praktiky i teorie jsou často shrnovány pojmem "alternativní medicína".

Budoucí lékař musí počítat s tím, že se bude ocitat pod stále větším tlakem. Jednak pod tlakem pacientů, z nichž mnozí mu budou vykládat o zázračných úspěších toho či onoho léčitele, té či oné byliny, toho či jiného alternativního postupu. Konkurence v této oblasti bude silná a nejen ze strany pacientů, ale i ze strany kolegů lékařů, kteří se sami začnou orientovat na některé "hraniční oblasti" (např. akupunkturu), či ze strany farmaceutických firem, nabízejících různá homeopatika či jiné přípravky, jejichž opodstatnění ze strany seriózní vědy dosud chybí.

Avšak nejen lékař, ale i fyzik je často konfrontován s různými "médii" a všelijakými paranormálními či okultními jevy, není to nic nového, a dostatečně fundovaný fyzik by měl být schopen odpovídajícím způsobem reagovat. Proto i výuka fyziky na lékařských fakultách by měla budoucí lékaře vyzbrojit k řešení podobných situací.

Je zajisté chybou nezkušeného lékaře usednout na kdejakou vějičku, ale nebývá ani rozumné stavět se, zejména před pacientem, do apriori negativního postoje vůči všemu, co není školskou medicínou, či dokonce všechny tyto postupy házet do jednoho pytle a jako takové je zesměšňovat. Lehce tak může nejn on, ale i celá školská medicína přijít o pacienta, ke škodě obou.

Je známé, že všechny postupy školské medicíny nelze redukovat na fyzikální či chemické pochody, že mnohé dělá psychické rozpoložení lékaře i pacienta, víra, emoce. Mnohé "alternativní" přístupy je možné přivítat jakožto podpůrnou či doplňkovou léčbu. Na druhé straně musí mít lékař jasno o kompatibilitě podobných přístupů, co lze ještě tolerovat a co již ne.

Z těchto a jiných důvodů pokládáme za nutné, aby byl budoucí lékař alespoň v základních rysech obeznámen s historií a vývojem celé vědy, mj. i proto, že zde můžeme sledovat jevy, které se v celých dějinách neustále vrací a opakují.

Fyzika v kontextu dějin

Kontext neboli souvislosti a prostředí, ve kterých