Mám ráda výbuchy v laboratoři nebo když peču, říká fyzička

Zamilovaná do astrofyziky vyrazila v šestnácti na zkušenou. Ze Zlína to přes Londýn a Oxford vzala až do Los Alamos. Kateřina Falk, expertka na fyziku plazmatu, nyní působí v Dolních Břežanech, kde má stát nejvýkonnější laser světa. Miluje výbuchy, doma má malou dcerku a v laboratoři malý Jupiter.

Pro své experimenty využíváte laser, o své práci někdy mluvíte jako o "střílení laserem". Jak taková vaše laser-game vypadá?

Studuji interakce laseru s hmotou a urychlování částic pomocí laseru. Nadělá nám to spoustu zajímavé fyziky, můžeme tak třeba zkoumat strukturu hmoty, což se dá využít v mnoha jiných oborech včetně medicíny, strukturální biologie nebo třeba archeologie. Můj hlavní zájem je ale zkoumání velkých planet, jako je Jupiter, takže si laboratorně vytvořím specifickou hmotu tím, že do ní střelím laserem a na pár nanosekund si nasimuluji situaci v nitru Jupitera.

Ono to asi nebude tak jednoduché - prostě přijít, namířit laser a pic!

Je k tomu zapotřebí spousta macgyverovské práce, to mě hrozně baví. Když chci provádět takový experiment, musím k tomu vyladit i kamery, vymyslet to tak, aby byly schopny zachytit, co se v těch několika nanosekundách děje. Jinak mohu střílet, jak chci, ale kdybych neviděla, co se tam děje, je to střílení do prázdna a k ničemu. Když chystám experiment, musím vyvíjet a vytvářet všechno okolo, aby to fungovalo. Takový experiment přináší řadu technických problémů, které se musejí dlouho plánovat a vymýšlet. To trvá klidně i rok.

Rok se připravujete na to, abyste si mohla "zastřílet"?

Někdy rok, někdy alespoň několik měsíců. A střílím den, někdy týden. Pak rok analyzujeme, co se během experimentu stalo. Ale dělám několik věcí paralelně, aby se to prostřídalo. A taky abych na další střílení nemusela čekat další rok (směje se). Mám ráda střílení. A výbuchy. Ale jen v laboratoři, když nad nimi mám kontrolu. Nebo když peču...

Vy máte nějaký bombový recept?

Jednou mi vybouchl dort. Jsem prostě šikovná, no. Když jsem byla v Los Alamos, bydleli jsme s mužem v Santa Fe, v nějakých dvou a půl tisících metrech nad mořem, v takové výšce jsou trochu jiné fyzikální podmínky - jiný tlak, jiný bod varu, jinak se tam chovají bílkoviny při dané teplotě, je tedy potřeba upravit trochu recepty. A taky jsem se - já dyslektička - snažila konvertovat jednotky SI na ty americké a propočítala jsem to obráceně. A tak jsem tam dala trošinku moc velké množství cukru, což spolu s nízkým tlakem v té nadmořské výšce způsobilo v troubě nějakou nepředvídanou reakci. A výbuch. Pořádná šlupka! Naštěstí to zůstalo v troubě, jen dost dlouho trvalo, než jsem ten povlak, který tam můj "bomba dort" vytvořil, seškrábala.

Kromě pečení je vaší doménou laboratorní astrofyzika, především výzkum Jupitera. Když se ale řekne astrofyzika, člověk si představí spíše hvězdářský dalekohled než laboratorní piplačku.

Fyzika je univerzální věc, proto stejné fyzikální principy, které fungují třeba v nitru Slunce nebo planet, ve volném vesmíru, ve vzdálených galaxiích, umíme simulovat v laboratoři. Ve většině kosmických objektů, jako jsou hvězdy či galaxie, ale také uvnitř planet, je plazma, tedy ionizované plyny, čtvrté skupenství hmoty. To vytváříme zahřátím hmoty - například právě laserem. Vesmírné podmínky tedy můžeme takto vytvořit v malém měřítku na Zemi, přesněji řečeno v laboratoři. Třeba takový výbuch supernovy - při něm vzniká obrovská rázová vlna a dochází k určitým termonukleárním reakcím a ty mohu vytvořit tak, že střelím laserem do malinkatého hustého terčíku - prorazím materiál, zahřeju ho a vytvořím vysokou hustotu i teplotu. Udělám výbuch supernovy v malém pozemském měřítku.

Na Jupiter lidé hned tak nedoletí. Co tedy v laboratoři zkoumáte na svém "zmenšeném" Jupiteru?

I kdyby třeba doletěli, do jeho nitra se nedostanou. Víme, že je Jupiter, stejně jako většina těles ve vesmíru, sestaven z vodíku a helia, ale také víme, že má silné magnetické pole. Aha?! Jak vodík vytváří magnetické pole? Jsou různé teorie, které to vysvětlují. Za určitých extrémních podmínek, když vodík hodně stlačíme a trochu více zahřejeme - super, hned je tam docela dost energie a tepla, a začne tak vznikat metalický vodík. A pak už je vysvětlitelné to magnetické pole. Tohle děláme. A spoustu podobných věcí. A naše experimenty se pak hodí těm astrofyzikům, kteří pozorují hvězdy. Oni vidí, jak to tam nahoře vypadá, ale co za tím je? Jak které procesy ve vesmíru vznikají? Jak jsou tvořeny planety? Co se děje, když umírá hvězda? My ty principy studujeme v laboratoři a lze je porovnat s přímým pozorováním i s modely teoretických fyziků.

A jsou "vesmírné" jevy využitelné na Zemi?

Samozřejmě. Šla jsem do tohoto oboru s tím, že jsem chtěla dělat především fúzi. Termonukleární fúze je z praktického hlediska neomezený a čistý zdroj energie, je to reakce, která pohání Slunce, a tu se věda snaží adaptovat pro pozemskou energetiku.

Cílem je fúzní elektrárna. O tom už je léta slyšet, ale kde nic, tu nic.

Ale díky tomu máme dost peněz na výzkum (usmívá se), protože o tu elektrárnu samozřejmě mají zájem vlády. A proč není? Protože je to složité. Složitější, než si mysleli vědci v padesátých, šedesátých letech. Tehdy byli hrozně optimističtí - do deseti let ji máme! Ale sestrojili zatím jen vodíkovou bombu. A do elektrárny je pořád daleko, i když mnohem blíže než před padesáti lety. Ale co se týče aplikace poznatků základní vědy v tomhle oboru, nejde jen o elektrárny, ale také o široké využití v materiálovém inženýrství, zdravotnictví, chemii nebo strukturální biologii.

Zmínila jste vodíkovou bombu, což nás přivádí do Los Alamos, kde jste několik let působila. Ale odešla jste s tím, že bomby jsou nuda a spolupracovat na jejich vývoji se neslučuje s vaším svědomím.

Nikdy jsem nechtěla pracovat přímo ve vývoji zbraní. V Los Alamos měli velký zájem o to, co dělám, ale nebylo to pro mě dlouhodobě perspektivní. Zabývám se chováním plazmatu, tedy ne přímo fúzní reakcí, ale tím, co se musí stát, aby k ní mohlo dojít, tedy než se tam začnou dít...

... podivuhodné věci... za mlhou hustou tak, že by se dala krájet, řečeno s Rákosníčkem?

Tak nějak. Začne se to chovat divně a dějí se tam těžko předvídatelné kvantové jevy. To mě zajímá. Jako vědce mě táhne nejvíce právě ten základní výzkum. Ten má následně mnoho různých využití, ale to přijde až pak. Bez základního výzkumu by nevznikla řada věcí, jejichž potenciální existence by nikoho na začátku třeba ani nenapadla.

Jinými slovy: Nechte vědce jen tak si hrát, vyplatí se to...

Bez toho by nevznikl ani penicilin, ani laser. Nejdříve musíme pochopit základní principy, experimentovat, najít slepé uličky... A možná jednou vyřešíme problém energetiky nebo pomůžeme zdokonalit medicínu, ale to není ten motor, i když mi to dává pocit, že to někam vede. Hlavní je základní fyzika. Začínala jsem tak půl na půl mezi teorií a experimentem, ale postupně jsem víc a víc jako ten MacGyver, který si rád hraje. Co bych tak mohla podlepit izolepou?

Tipuji, že svůj první laser jste si sestavila z lega, jako profesor Wichterle ze stavebnice Merkur svůj čočkostroj, ne?

Na laser jsem si musela kapku počkat, ale právě ze stavebnice Merkur jsem stavěla opičí dráhy, kladky, zvedačky, kolečka...

Vidím, že jste začínala mechanikou, u níž jsem já ve fyzice skončila. Až když mi dal přítel v pětadvaceti pod stromeček knížku od Richarda Feynmana, pochopila jsem, jak je fyzika úžasná. Bohužel pozdě.

K těm knížkám je důležité dostat se včas. Já se k nim naštěstí dostala brzo. Feynman, Sagan, Grygar, Hawking... - to jsou strašně inspirativní autoři, protože uměli a umějí napsat příběhy velkých objevů. Díky nim jsem se dostala ke sému největšímu vzoru: Jocelyn Bell, která objevila pulsary. V temných dobách šedesátých let. Úžasný talent. Byla první ženou, která na univerzitě ve skotském Glasgow vystudovala fyziku. Měla jsem tu čest osobně ji poznat, když jsem byla v Londýně a na Oxfordu.

To je ta, která zažila více gratulací, když se vdala, než když objevila pulsary?

To je ona. A Nobelovu cenu za ten objev dostal její šéf... Ona je můj idol. Ztělesňovala v mých očích sílu osobnosti, svou dobu i obrovskou vášeň pro vědu. Stejně jako astronomka Vera Rubin. Matka čtyř dětí, která jako jedna z prvních popsala problematiku temné hmoty. Z pozorování vyšlo najevo, že galaxie rotují jinak, než by umožňovala normální gravitace viditelných těles, ona nad tím přemýšlela a dospěla k závěru, že pohyb jim musí diktovat nějaká jiná hmota, která není vidět. Když to přednesla před americkou astronomickou společností, vypískali ji, co že to je za šílenou ženskou a co si vymýšlí za bludy. A dnes je temná hmota a temná energie jeden z nejvýraznějších kosmologických fenoménů.

Byl pro vás důležitý i fakt, že to byly prvotřídní vědkyně a zároveň matky?

Moc. I díky nim jsem byla přesvědčena, že se to dá spojit, že sama přijdu na to, jak to udělat.

Máte se svým švédským manželem tříletou dcerku. Byla volba partnerovy národnosti cílená, tedy s vědomím, že švédští muži nemají problém převzít péči o dítě?

Takoví muži se najdou i tady, ale ve Švédsku máte mnohem větší pravděpodobnost, že když vezmete jakéhokoli chlapíka na ulici, bude takový. Já jsem ale svého budoucího muže potkala v šestnácti letech a takhle pragmaticky jsem tak úplně neuvažovala. Potkali jsme se na studentské konferenci v Německu a deset hodin v kuse jsme si povídali o lingvistice pátého století v době stěhování národů a astrofyzice. A pak už to bylo jasné, došlo nám, že stejně ujetý protějšek už nenajdeme, tak jsme spolu zůstali.

Jste nadšena do popularizace vědy a dokonce už prý o laserech povídáte dětem v mateřské škole. Je to pravda?

Zatím jsem jich měla jen pár, ale chci pro úplně nejmenší děti dělat co nejvíc. Tam je největší potenciál. Jsou úžasné, bezprostřední a mozky mají jako houby... Mám s sebou laserové ukazovátko a povídáme si o laserovém paprsku. A ty malé děti umějí přesně vystihnout podstatu.

Jak?

"Svítí to jen jednou barvou!" Monochromacita. "Svítí to v čáře!" Nízká divergence zdroje. Jejich vnímání světa je unikátní a umějí udělat i komplexní závěry. A nemají zábrany říct, co si myslí. Prostě to ťápnou a často se nemýlí. A jsou zvídavé, což se musí podchytit a rozvíjet. Sama vím, že stačí pár momentů v raném věku a člověka to ovlivní na desetiletí dopředu. Někdy v šesti letech jsem se mamky zeptala, co je astronomie. A pak už jsem byla chycená. Fascinovaná. Hvězdy a otázky...

Na jakou otázku dosud nemáte odpověď a chtěla byste ji znát?

Vždycky mě zajímal možný život ve vesmíru. A vůbec princip vzniku života na biochemické bázi a jak se může vyvinout do života inteligentního. Baví mě úvahy o tom, jak vznik života narušuje entropii vesmíru a jak si s tím vesmír poradí.

Je podle vás někde ve vesmíru život na "vyšší" než bakteriální úrovni?

S tím obrovským množstvím planet by bylo divné, kdyby inteligentní život byl jen na Zemi. Ale to je vše, co k tomu vlastně mohu říct. Třeba se to ještě za našeho života dozvíme. Taky se s jistotou tvrdilo, že člověk nikdy nevzlétne, a pak postavili bratři Wrightové letadlo. Nikdy neříkej nikdy, zvlášť když se bavíme o vědě.

Když jsme se dotkly té popularizace vědy, co říkáte na využívání, respektive zneužívání pojmů z fyziky v ezoterice, aby to znělo náležitě vědecky? Mám tu krásný příklad přímo z vašeho oboru. Dala byste si například Plazma Flush?  "Čištění plazmy, vysokovibrační léčení. PLAZMA je v překladu světlo. Je to energetický obal. Tento obal se skládá z neutronů, protonů a elektronů. PLAZMA je speciálním zdrojem energie, pomocí níž lze chránit a udržovat naše zdraví a imunitní systém. (...) Plazma Flush, v překladu léčení, prozáření, vyčištění a dočištění pomocí světla a zvýšení vibrací světla čili plazmy na našich aurických systémech, zvýšení kmitočtu elektronů, protonů a neutronů v našem energetickém obalu, kde se mimo jiné ukládají naše onemocnění, a to na všech úrovních." A tak dále... Takových věcí je plný internet.

Tak to je něco! Pěkně napatláno jedno přes druhé. A co tím chce básník říct? Je plazma světlo? Nebo hmota? Nebo energie? Páni! Jo jo, tohle znám. Kosmické záření, temná hmota, neurčitost, vibrace a energie. Buzzwords. Taky z toho už vibruju! Bohužel, hodně lidí uvěří i takovým šílenostem. To je problém - nejen - našeho vzdělávacího systému. Důležitější než naučená data a informace je, aby nás ve škole učili kritickému myšlení, práci se zdroji, aby nám někdo vštěpoval odmalička, co je vědecká metoda. Lidé bohužel mají představu, že věda je něco mezi kouzlem, dogmatem a konspirací. Ale vědec jen na základě důkazů popisuje svět. Tohle je bohužel kulturní a vzdělávací problém. Je třeba vědět, jak nad takovými věcmi přemýšlet kriticky a porovnávat je s důkazy a fakty. Pak člověk nemusí mít tři doktoráty, aby odhalil, že to je nesmysl.

Čtěte dále

další zprávy