F2650 What is life?

Faculty of Science
Spring 2008 - for the purpose of the accreditation
Extent and Intensity
0/2. 2 credit(s) (fasci plus compl plus > 4). Type of Completion: z (credit).
Teacher(s)
prof. RNDr. Martin Černohorský, CSc. (seminar tutor)
Guaranteed by
prof. RNDr. Michal Lenc, Ph.D.
Department of Theoretical Physics and Astrophysics – Physics Section – Faculty of Science
Prerequisites (in Czech)
1. Do prosemináře "Co je život?" má přístup každý student/ka Masarykovy univerzity, aniž se požaduje předchozí absolvování některého předmětu. Výhodou, ne však podmínkou, jsou znalosti resp. dispozice užitečné pro orientaci v matematicko-fyzikální problematice a znalosti z biologie, především z genetiky.
2.U zájemců o ukončení předmětu zápočtem se předpokládá v počátečních týdnech semestru povědomí o existenci knihy Erwina Schrödingera "Co je život?" a zapsání předmětu na základě dobré obeznámenosti se všemi údaji o předmětu uvedenými v Informačním systému Masarykovy univerzity.
Course Enrolment Limitations
The course is also offered to the students of the fields other than those the course is directly associated with.
fields of study / plans the course is directly associated with
Course objectives (in Czech)
Tematikou prosemináře "Co je život?" je stejnojmenné fyzikálněbiologické dílo Erwina Schrödingera, proslulé jasnozřivou předpovědí struktury a funkce genetického kódu, vyslovenou už v roce 1943. Je určen zájemcům, kteří si chtějí ověřit, že tuto slavnou knihu, která patří mezi nejvlivnější vědecké spisy dvacátého století, při samostatném studiu správně pochopili, nebo kteří při samostatném studiu zjišťují, že k časově efektivnímu pochopení některých jejích pasáží potřebují pomoc.
Proseminář má přispět k tomu, aby se jeho účastníci dobře seznámili s touto stále znovu vydávanou knihou, oceňovanou nejen fyziky, biology, filosofy a historiky vědy, ale každým, kdo se zajímá o zdroje poznání a o metodologii vědy. Proseminaristé jsou vtahováni do vytváření logické výstavby formulací problémů a do nacházení způsobů jejich řešení. Nejde o pouhé zlomkovité faktografické poznatky nebo jen povšechnou obeznámenost s tematikou, ale o poznání postupů, jimiž se dochází ke zdůvodněným zákonitostem tvořícím ucelený systém.
Uvádí-li se, že Schrödingerova kniha "Co je život?" by měla být povinnou četbou pro všechny vysokoškoláky vůbec, bez ohledu na jejich studijní obor, je to sice nadsázka, avšak nadsázka, která význam knihy dobře postihuje. Příznivou okolností, usnadňující dosažení proseminárního cíle, je skutečnost, že rokem 2005 počínaje je toto nejznámější Schrödingerovo knižní dílo k dispozici i v češtině.
Syllabus
  • ERWIN SCHRöDINGER: CO JE ŽIVOT? - Fyzikální pohled na živou buňku.
  • *1**PŘÍSTUP KLASICKÉHO FYZIKA K TÉMATU** #1.Povaha tematiky a účel našeho zkoumání. #2.Statistická fyzika. Fundamentální rozdílnost struktur. #3.Přístup naivního fyzika k tématu. #4.Proč jsou atomy tak malé? #5.Fungování organismu vyžaduje exaktní fyzikální zákony. #6.Fyzikální zákony spočívají na statistice atomů, a jsou tedy jen přibližně přesné. #7.Přesnost fyzikálních zákonů je založena na velkém počtu atomů zúčastněných na procesu. První příklad: Paramagnetismus. #8.Druhý příklad: Brownův pohyb, difuze. #9.Třetí příklad: Mez přesnosti měření. #10.Pravidlo druhé odmocniny.
  • *2**MECHANISMUS DĚDIČNOSTI** #11.Očekávání klasického fyzika, zdaleka ne triviální, se ukázalo liché. #12.Zápis dědičného kódu (chromozomy). #13. Růst těla dělením buněk (mitóza). #14.Při mitóze se každý chromozom zdvojí. #15.Redukční dělení (meióza) a oplození (syngamie). #16.Haploidní jedinci. #17.Mimořádná relevantnost redukčního dělení. #18.Crossing-over. Umístění vlastností. #19.Maximální velikost genu. #20.Geny mají jen malý počet atomů. #21.Stálost genů.>P> *3**MUTACE** #22.'Skokové' mutace - klíčové procesy přirozeného výběru. #23.Znaky vzniklé mutací se při plození věrně reprodukují, tj. jsou dokonale dědičné. #24.Lokalizace genů. Recesivita a dominance genů. #25.Několik genetických termínů. #26.Škodlivý účinek příbuzenského plození. #27.Všeobecné a historické poznámky. #28.Mutace musí být jen zřídka se vyskytující proces. #29.Mutace indukované rentgenovým zářením. #30.První zákon. Mutace je jednorázový proces. #31.Druhý zákon. Lokalizace procesu.
  • *4**KVANTOVĚMECHANICKÉ ARGUMENTY** #32.Stálost genů je klasickou fyzikou nevysvětlitelná. #33.Stálost genů je vysvětlitelná kvantovou teorií. #34.Kvantová teorie - diskrétní stavy - kvantové skoky. #35.Molekuly. #36.Stabilita molekul je závislá na teplotě. #37.Matematická mezihra. #38.První dodatek: Zanedbání jemné struktury hladin. #39.Druhý dodatek: Izomerní molekuly.
  • *5**DISKUSE A TESTOVÁNÍ DELBRüCKOVA MODELU** #40.Celkový obraz dědičné substance. #41.Jedinečnost kvantového popisu. #42.Některé tradiční mylné koncepce. #43.Různé 'stavy' hmoty. #44.Co je opravdu důležité pro rozlišení stavů hmoty. #45.Aperiodické pevné těleso. #46.Rozmanitost obsahů zkomprimovaných v miniaturním kódu. #47.Srovnání s fakty: stupeň stability molekul; diskontinuita mutací. #48.Stabilita genů prošlých přirozeným výběrem. #49.Mutanty mají někdy nižší stabilitu. #50.Nestabilní geny ovlivňuje teplota méně než geny stabilní. #51.Jak rentgenové záření produkuje mutace. #52.Účinnost rentgenového záření nezávisí na spontánní mutabilitě. #53.Reverzibilní mutace.
  • *6**USPOŘÁDANOST, NEUSPOŘÁDANOST A ENTROPIE** #54.Pozoruhodný obecný závěr z Delbrückova modelu. #55.Uspořádanost založená na uspořádanosti. #56.Živá hmota se vyhýbá upadnutí do rovnováhy. #57.Živá hmota se živí 'negativní entropií'. #58.Co je entropie? #59.Statistický význam entropie. #60.Udržování organizovanosti odebíráním 'uspořádanosti' z okolí. §*Poznámka ke kapitole 6.*§
  • *7**JE ŽIVOT ZALOŽEN NA ZÁKONECH FYZIKY?** #61.Výhled na nové zákony života organismu. #62.Přehled situace v biologii. #63.Shrnutí situace ve fyzice. #64.Výrazný rozdíl situace ve fyzice a v biologii. #65.Dva zpúsoby vytváření uspořádanosti. #66.Nový princip není fyzice cizí. #67.Chod hodin. #68.I hodinový stroj je statistický. #69.Nernstův teorém. #70.Kyvadlové hodiny jsou vlastně na teplotě absolutní nuly. #71.Vztah mezi hodinovým strojem a organismem.
  • *Epilog**O DETERMINISMU A SVOBODNÉ VŮLI**
Literature
  • SCHRÖDINGER, Erwin. CO JE ŽIVOT? Fyzikální pohled na živou buňku; DUCH A HMOTA; K MÉMU ŽIVOTU [WHAT IS LIFE? ThePhysical Aspect of the Living Cell; MIND AND MATTER; AUTOBIOGRAPHICAL SKETCHES]. Přeložili Martin Černohorský a Marie Fojtíková. Brno, VUTIUM, 2004, 256 s. info
  • SCHRÖDINGER, Erwin. What is Life? The Physical Aspect of the Living Cell; Mind and Matter; Autobiographical Sketches. 1st printed 1992, 8th 2001. Cambridge (U.K.): Cambridge University Press, 2001, 184 pp. Canto edition. ISBN 0 521 42708 8. info
  • SCHRÖDINGER, Erwin. Was ist Leben? : die lebende Zelle mit den Augen des Physikers betrachtet. Bern: A. Francke AG Verlag, 1946, 143 s. info
  • SCHRÖDINGER, Erwin. Was ist Leben? :die lebende Zelle mit den Augen des Physikers betrachtet. München: Piper, 1987. ISBN 3-492-03122-6. info
  • SCHRÖDINGER, Erwin. Čto takoje žizn'? : s točki zrenija fizika. Moskva: Atomizdat, 1972, 87 s. info
Assessment methods (in Czech)
Typ výuky: (a)Výklad učitele. (b)Minireferáty proseminaristů s vytčením termínů, vět a/nebo pasáží textu, popřípadě obrázků Schrödingerovy knihy "Co je život?", vyžadujících podle mínění referující/ho objasnění. (c)Shrnující komentáře učitele k jednotlivým kapitolám knihy s poznámkami zasazujícími knihu do širších souvislostí.
Požadavky pro ukončení prosemináře zápočtem: 1. V průběhu semestru přednesení jednoho minireferátu na zvolené téma a jednoho minireferátu na zadané téma [bez požadavku úrovně výkonu]. 2. V závěru semestru prokázání základního porozumění prodiskutované tematiky, s výjimkou oddílů #37.Matematická mezihra, #59.Statistický význam entropie, #69.Nernstův teorém a Epilog "O determinismu a svobodné vůli" (diskutovány tyto oddíly však budou).
Language of instruction
Czech
Further comments (probably available only in Czech)
The course is taught annually.
The course is taught: every week.
The course is also listed under the following terms Spring 2011 - only for the accreditation, Spring 2005, Spring 2006, Spring 2007, Spring 2008, Spring 2009, Spring 2010, Spring 2011, Spring 2012, spring 2012 - acreditation, Spring 2013, Spring 2014, Spring 2015, Spring 2016, Spring 2017, spring 2018, Spring 2020.