PřF:F2650 Co je život? - Informace o předmětu

F2650 Co je život?

Rozsah

1/1. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: z.

Vyučující

prof. RNDr. Martin Černohorský, CSc. (cvičící)

Garance

prof. RNDr. Michal Lenc, Ph.D.
Ústav teoretické fyziky a astrofyziky – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav teoretické fyziky a astrofyziky – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

St 16:00–17:50 Fs1 6/1017

Předpoklady

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.

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

• Fyzika (program PřF, B-FY)

Cíle předmětu

Studium knihy Erwina Schrödingera "Co je život?" může být pro studenty obtížné pro její multidisciplinaritu – fyzika, biologie, chemie, matematika.
Cílem kurzu je plně porozumět všem kapitolám a schopnost dobře vysvětlit jejich hlavní myšlenky.
Organickou součástí kurzu jsou historické jednotlivosti a poznámky k tematickým aktualitám.

Osnova

• F2650 Co je život?
• 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 satistice 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 genů.
• #20. Geny mají jen malý počet atomů.
• #21. Stálost genů.
• 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 dominantnost 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 způsoby 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

Literatura

• 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
• HALLIDAY, David, Robert RESNICK a Jearl WALKER. Fyzika :vysokoškolská učebnice obecné fyziky. Vyd. 1. Brno: VUTIUM, 2000, xxiv, 1198. ISBN 8171962147. 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 s. 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

Výukové metody

Přednáška s diskusí

Metody hodnocení

Typ pracovního semináře (dílna) s výklady a diskusemi. Aktivity studenta: Účast v diskusi, krátká zadaná vystoupení (10 minut), písemné orientační testy ad hoc.

Informace učitele

1. Setkání v prvním týdnu semestru bude věnováno povšechnému seznámení se se Schrödingerovou knihou "Co je život", informacím o stylu výuky a diskusi usnadňující rozhodnutí, zda u zápisu prosemináře setrvat. 2. Vydání Schrödingerovy knihy "Co je život?" z roku 2004 (210,- Kč) je rozebráno, k dostání je však brožovaný dotisk vyšlý v roce 2006. Lze jej získat v Centru Vysokého učení technického, Galerie VUTIUM, Brno, Antonínská 1, nebo v knihkupectvích (např. Academia, nám. Svobody 13).

Další komentáře

Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.

• Statistika zápisu (jaro 2012, nejnovější)
  
• Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/jaro2012/F2650