Vychází jedinečná sbírka nepostradatelných vzorců

Ročně u nás vyjde asi 17 tisíc knižních titulů, z nichž významnou část představuje původní a přeložená populárně-naučná literatura – vědecká, technická či učebnicová – z nejrůznějších oblastí přírodovědných a společenskovědných oborů. Patří mezi ně i útlá knížka britského matematika a aktivního hudebníka Matthewa Watkinse „Nepostradatelné matematické a fyzikální vzorce“. Doplňuje ji mnoho vtipných ilustrací Matte Tweeda, které vysvětlují některé koncepty lépe než celé stránky textu. Publikaci z anglického originálu (2000 a 2012) přeložila Jiřina Vítů a vydalo ji jako 21. svazek oblíbené edice „malých knih, velkých myšlenek“ Pergamen nakladatelství Dokořán (Praha 2016, 1. české vydání, 58 stran).

Je matematika věda nebo umění? Tvoří styčný bod mezi rozumem a fantazií, kde je skutečné a neskutečné dokonale uspořádáno? Jenže možná je to něco úplně jiného. Věda o číslech a jejich studium patří patrně k nejstarším naukám na Zemi a její původ zmizel v temnotách času. Nad vchodem do Platónovy Akademie prý stálo psáno: „Bez znalosti geometrie sem nikdo nevstupuj.“

Co je to matematika

Matematiku lze dnes použít s různou mírou úspěšnosti ve všech oborech lidského konání; pomocí matematiky hledáme a nacházíme nejobecnější struktury a jejich vlastnosti. V nejjednodušším pojetí se zabývá množinami, základními způsoby počítání, strukturami čísel, vzory a jejich vzájemným propojením, dále prostorem, charakteristikou tvarů a ploch a nakonec chápáním změn sledováním dynamických systémů od jednoho okamžiku do druhého. Tato věda je nesmírně rozsáhlá – známe matematiku starou i moderní, teoretickou i aplikovanou, abstraktní i konkrétní. A co teprve názvy jednotlivých matematických oborů: teorie čísel, grup, množin, her, grafů, chaosu či informací, fraktály, filozofie matematiky, diskrétní geometrie, funkcionální analýza, kalkul, pravděpodobnost, proudění, kryptografie atd.?

Sestra matematiky jménem fyzika

V každodenním životě, aniž si to uvědomujeme, neustále narážíme na další obtížnou základní vědu úzce spjatou s matematikou – na fyziku. Zkoumá obecné vlastnosti přírodních objektů a zákonitosti společné všem přírodním jevům. Vychází ze systematického pozorování, empirických zkušeností a experimentů, jejichž výsledky zpracovává matematicky do podoby fyzikálních zákonů a teorií, které pak zpětně experimentálně ověřuje. Dalo by se říct, že matematika je jazykem fyziky – fyzik použije matematiku, když se potřebuje vyjádřit stručně, jasně, jednoznačně a srozumitelně. Ve fyzikální komunitě se traduje výrok významného teoretického fyzika a nositele Nobelovy ceny Paula Diraca, že „fyzikální zákony by měly být matematicky krásné“. Byl přesvědčen, že pro krásnou teorii má příroda vždy uplatnění. Plna překvapení je zvláště fyzika moderní se svými představami a myšlenkami o hmotě v pohybu, fyzice vln, kvantových hlavolamech, dělení atomů nebo prostoru a času. Některé názvy fyzikálních jevů a používané pojmy znějí pro ty, kteří matematicko-fyzikální obory přímo nepreferují, jako šíření poplašných zpráv – antihmota, černé díry, vesmírná inflace, teorie strun, Schrödingerova kočka, Fraunhoferův ohyb, kvantová fyzika a relativita, motýlí jev, paradoxní částice aj.

Publikace nejen o vzorcích

Cesta k dnešní matematice a fyzice byla dlouhá a za poslední tři tisíciletí po ní kráčely nespočetné generace vzdělaných, mnohdy geniálních učenců. Watkinsonova knížka „Nepostradatelné matematické a fyzikální vzorce“ pokrývá téměř neuvěřitelné spektrum matematických a fyzikálních vzorců, zákonů a principů – od nejprostších až po vysoce komplikované teorie. Zabývá se např. otázkami: jakými zákony se řídí zvukové vlny, řetězovým zlomkem čísla pí, vzorcem pro objem kuželu, sinusem součtu úhlů, sférickým trojúhelníkem, Keplerovými a Newtonovými zákony, Gaussovým rozdělením, zákony elektromagnetického pole či teorií relativity. Pokud byste si rádi v přívětivé, nenáročné a na pochopení snadno použitelné podobě chtěli osvěžit trigonometrii, řešení kvadratických rovnic, infinitezimální počet, vztahy goniometrických funkcí, gravitační zákony, převody zajímavých a méně známých jednotek, něco ze statistiky nebo matematické analýzy a řadu dalších oborů, jste na správné adrese. Nemáte-li takovou potřebu, můžete v knize jen zalistovat a potěšit se největšími výtvory lidského ducha v hutné podobě rovnic a náčrtků, které jsou esteticky působivé samy o sobě. Vtipné kresby tuto jejich vlastnost jen umocňují. Využití čísel a symbolů k modelování, předpovídání a ovládání reality je významných pomocníkem i pro nacházení souvislostí i ve zdánlivě velmi odlišných oblastech (světlo a elektřina, hmota a energie).

Autoři prostřednictvím hlavních matematických a fyzikálních myšlenek zhuštěných do podoby vzorců předkládají zájemcům všech věkových kategorií jen letmý pohled do světa fyziky, ale nabízejí jim snad – podobně jako dobrý turistický průvodce – i něco navíc: Fyzika není jen věda, ale také zábava.