Vybrali sme z Quarku 1/2021

VEDA NA DOSAH

Nestihli ste si kúpiť januárové číslo časopisu Quark? Dávame vám do pozornosti najzaujímavejšie články a novinky zo sveta vedy a techniky, ktoré priniesol za posledný mesiac.

Quark 1/2021, Foto: Stanislav Griguš

Jubilujúca budúcnosť (Téma)

Ak by malo niečo alebo ak by mal niekto pracovať za človeka, nemalo alebo nemal by sa naňho aj podobať? Možno si to pomyslel aj nemecký filozof a prírodovedec sv. Albert Veľký (1193 – 1280).

Okrem toho, že sa považuje za objaviteľa chemického prvku arzén, ktorý sa mu okolo roku 1250 podarilo ako prvému izolovať, mal aj záľubu v mechanike. Skonštruoval robota, ktorého nazval kovovým sluhom.

Podľa niektorých zdrojov sa zariadenie dokázalo nielen pohybovať a vykonávať jednoduché úkony, ale aj odpovedať na triviálne otázky.

Keď si Albert Veľký pozval k sebe svojho najnadanejšieho žiaka sv. Tomáša Akvinského (1225 – 1274), návšteve otvoril dvere práve kovový sluha. Budúci významný filozof však považoval sluhu za diabla a zničil vynález svojho učiteľa.

Aby sme však boli k najväčšiemu filozofovi stredoveku spravodliví, podobný osud podľa niektorých zdrojov postihol aj ženského robota Ma fille Francine, ktorého autorom bol René Descartes (1596 – 1650). Jedna z verzií hovorila o tom, že išlo o náhradu jeho zosnulej dcéry Francine.

Tá mechanická ho sprevádzala na ceste loďou, kde ju kapitán hodil cez palubu, pretože si myslel, že je to satanovo dielo. Je už akosi prirodzené, že v dejinách robotiky zohral svoju úlohu aj polyhistor a univerzálny génius Leonardo da Vinci (1452 – 1519).

Okrem toho, že skonštruoval malého mechanického leva, realizoval práce aj na humanoidnom robotovi. Poznámky k návrhu robota sa objavujú v skicári, ktorý bol znovuobjavený v 50. rokoch minulého storočia. Leonardov robot či Leonardov mechanický robot (Robot di Leonardo alebo Automa cavaliere) mohol stáť, sedieť, dvíhať priezor prilby, manévrovať rukami, hýbať krkom a otvárať čeľuste, ktoré boli anatomicky správne. Celý robotický systém bol prevádzkovaný radom kladiek a káblov. Na základe nájdených skíc postavili robot nanovo a bol plne funkčný.

V 17. storočí začalo pribúdať čoraz viac inteligentných strojov. Žiaľ, vo väčšine prípadov sa ukázalo, že vnútri mechanizmu sa skrýva živá osoba. Tak to bolo aj v prípade šachového stroja Wolfganga von Kempelen (1734 – 1804).

Aby sme však tomuto bratislavskému rodákovi neublížili, treba spomenúť tiež jeho hovoriaci stroj, čo je prvé mechanické zariadenie v histórii schopné produkovať artikulované slová, ba aj jednoduché vety.

V roku 1737 vytvoril Francúz Jacques de Vaucanson (1709 – 1782) humanoidného robota – automatického flautistu. Išlo o postavu pastiera v životnej veľkosti, ktorý hral na priečnej flaute, pričom mal v repertoári dvanásť piesní.

De Vaucanson zostrojil aj ďalšie automaty – hráča na tamburíne a mechanickú kačku, ktorá kvákala, kúpala sa, pila vodu, hltala zrno a podobne. Z krajiny galského kohúta pochádzal aj hodinár Pierre Jaquet-Droz (1721 – 1790). Spolu so synom Henrim-Louisom (1752 – 1791) a Jeanom-Frédéricom Leschotom (1746 – 1824) skonštruovali úžasné mechanizmy, ktoré fascinovali kráľov a cisárov Európy, Číny, Indie a Japonska.

Zaujal najmä písací automat v tvare chlapca, ktorý držal pero. Chlapec dokázal namočiť pero do tušu a napísať list. Tento automat spolu s ďalšími dvoma ešte existujú a sú súčasťou expozície Múzea umenia a histórie vo švajčiarskom Neuchâteli.

Leonardov mechanický robot, Foto: wikipédia/Erik Möller

Leonardov mechanický robot, Foto: wikipédia/Erik Möller

Mohlo by vás zaujímať: Robožabky na scéne.

Metamorfóza kométy Neowise (Rozhovor s Tomášom Slovinským)

Snímka je výsledkom sofistikovanej spolupráce dvoch fotografov a popularizátorov astronómie. Za celým nápadom stojí Petr Horálek, ale nápad spolupracovať sme mali obaja už dlhšie. Nemalé úsilie stálo už za podkladovou snímkou. Tá totiž nevznikla na danom mieste náhodne, skrývala sa za ňou precízna príprava.

Vďaka tomu dráha kométy dokonale kopíruje štíty Vysokých Tatier, ktoré sú astronomicky veľmi dôležitým miestom. Na Lomnickom štíte sa nachádza najvyššie položené observatórium Slovenskej akadémie vied – vo výške presne 2 634 m n. m.

Pod Lomnickým štítom sa nachádza ďalšie astronomické observatórium SAV, a to na Skalnatom Plese. V 50. rokoch minulého storočia tu známy český astronóm Antonín Mrkos objavil niekoľko komét len s použitím vojenského triédra.

Na naplánovanie dokonalej kompozície bolo nutné nájsť geografický bod, ktorý by zodpovedal vopred určenej dráhe kométy. Takýmto bodom bolo iba jediné možné miesto – vrch Kozí kameň, ktorý sa nachádza medzi Vysokými a Nízkymi Tatrami.

Ukázalo sa, že sa to ľahko povie, no ťažšie realizuje. Na dobré podmienky a viditeľnosť bez svitu mesiaca sa čakalo takmer 30 dní, keď sa naskytla jediná možná šanca fotografiu realizovať. Chcelo to určitú dávku odvahy, keďže v okolí sa často vyskytujú medvede, dokonca v premnoženom počte. Mňa osobne okrem samotného výstupu, nádherného západu či východu slnka potešila aj krásna nočná obloha a obrovská radosť z údajov, ktoré sa mi podarilo uloviť. Vedeli sme, že nás čaká ešte kľúčové a náročné spracovanie získaných dát. 

Dych celej snímke dodal Petr Horálek, ktorý niekoľko dní všetky údaje z kométy spracovával a matematickou cestou registroval do pripravenej podkladovej snímky. V prípade tohto projektu bola fyzikálna korektnosť na prvom mieste, a preto stálo za spracovaním nemalé úsilie.

Na mozaike môžeme vidieť kométu Neowise od 9. júla do 2. augusta 2020. Ide o koordinovaný svetový čas (UTC), v stredoeurópskom čase (CET) by posledné dve pozície niesli dátumy 1. august a 3. august, keďže sa snímanie odohrávalo v druhej polovici noci kvôli svitu mesiaca.

To znamená, že ide o takmer mesačnú dráhu s vloženými pozíciami každý druhý deň. Na fotografii okrem iného vidíme aj Mliečnu cestu či niekoľko deep-sky objektov (ide o prevažne slabé objekty mimo našej slnečnej sústavy) napravo od Veľkého voza.

Na konci celého tohto úsilia stojí ako výsledok unikátna snímka celého priebehu, dráhy a zmien tejto kométy roku 2020, ktorá bude v našej pamäti ešte dlho. A my sme s kolegom veľmi radi, že sme sa mohli na tomto jedinečnom projekte zúčastniť, a priniesť tak niečo nezvyčajné.

erzia mozaiky s popisom, Foto: Tomáš Slovinský a Petr Horálek

Verzia mozaiky s popisom, Foto: Tomáš Slovinský a Petr Horálek

Prečítajte si aj najnovšie články o vesmíre: Smrť špagetifikáciou, Tri, dva, jeden, štart…

Hľadá sa vinník (Fyzika)

Pretože tlaková premena ľadu nedokáže vysvetliť jeho klzkosť pri nízkych teplotách, bolo potrebné hľadať iné vysvetlenie. Dalo na seba pomerne dlho čakať.

V roku 1939 austrálsky fyzik F. P. Bowden so spoluautorom T. Hughesom publikovali zistenie, že klzkosť ľadu je výsledkom trenia. K tomuto záveru prišli na základe experimentov s lyžami v jednej zo švajčiarskych ľadových jaskýň.

Ich zistenie bolo potvrdené mnohými prácami vrátane tých nedávnych. Tie sa však už zaoberali takými podrobnosťami, akými je napríklad vzťah trenia a rýchlosti pohybu telesa pri rôznych teplotách.

Trecia teória má nepochybne väčšiu platnosť ako tlaková, ale tiež má značné obmedzenia. Vznik kvapalného filmu totiž nejaký čas trvá, čo znamená, že časť styčnej plochy povrchu pohybujúceho sa telesa ho nemá ešte k dispozícii. Čím je teda jeho kontaktná plocha menšia, tým je menšie aj trecie rozpúšťanie ľadu.

Klzkosť ľadu je jeho univerzálna vlastnosť a existuje aj bez vysokého tlaku a aj bez trenia. Preto musí byť za tým niečo iné.

Väčšina čitateľov Quarku si možno už všimla, že dva dotýkajúce sa kusy ľadu pri teplotách hlboko pod nulou sa po čase spoja (keď nie, možno si to overiť v mrazničke). Tento jav spozoroval už Michael Faraday v roku 1842.

Vyzerá to teda tak, že v mieste kontaktu sa musel ľad najskôr roztopiť a potom znova zmrznúť. Problém je v tom, že ani jeden z doteraz spomínaných dejov vznik kvapalného spoja spôsobiť nemohol. Tento jav v prírode zohráva významnú úlohu napríklad pri premene snehu na bloky kompaktného ľadu.

S naším problémom klzkosti ľadu ho spája práve tá vrstvička vody. Ako teda vznikla? Nijako, ona je trvalou súčasťou povrchu ľadu. Nie je to však úplne tá istá voda, ktorú poznáme. Táto kvázikvapalná vrstva je akýmsi prechodom medzi pevným a kvapalným skupenstvom. Spôsobujú ju povrchové vrstvy molekúl vody. Tie majú väčšiu voľnosť pohybu vďaka tomu, že nie sú rovnako silne viazané vodíkovými väzbami ako tie vnútri ľadu.

Na záver ešte jedno prekvapenie: klzkosť ľadu nie je neobmedzená. Končí sa pri teplotách -46 °C. Pri takých teplotách si už na snehu zalyžujete rovnako dobre ako na pieskoch saharskej púšte.

Ak pri teplote pod bodom mrazu položíme vedľa seba dve ľadové gule tak, aby sa dotýkali, vznikne medzi nimi ľadový spoj. To je dôkazom existencie kvázikvapalnej vrstvy na povrchu ľadu. Vzhľadom na veľmi malú styčnú plochu oboch telies a zároveň aj veľmi malú hrúbku tejto vrstvy je sila spájajúca obe telesá spočiatku veľmi malá, takže je ťažké dokázať, či ich niečo spája. Postupom času sa však hrúbka tohto spoja zväčšuje. Je to dôsledok postupného presúvania povrchových molekúl vody smerom k tomuto spoju. Tento všeobecne známy jav transportu látok od pozitívne zakrivených povrchov smerom k tým negatívne zakriveným je zodpovedný napríklad aj za spájanie malých častíc rôznych rozpustných látok. Relatívna hrúbka ľadového spoja (vzhľadom na veľkosť oboch telies) sa však postupom času zväčšuje aj v dôsledku nerovnomernej sublimácie ľadu z povrchu telies a z povrchu spoja. Vzájomné primŕzanie ľadových povrchov pod bodom mrazu si možno v zimných mesiacoch všimnúť napríklad na primŕzaní kusov ľadu na povrchu zamrznutej hladiny jazier, Ilustrácia: Karol Jesenák.

Ak pri teplote pod bodom mrazu položíme vedľa seba dve ľadové gule tak, aby sa dotýkali, vznikne medzi nimi ľadový spoj. To je dôkazom existencie kvázikvapalnej vrstvy na povrchu ľadu. Vzhľadom na veľmi malú styčnú plochu oboch telies a zároveň aj veľmi malú hrúbku tejto vrstvy je sila spájajúca obe telesá spočiatku veľmi malá, takže je ťažké dokázať, či ich niečo spája. Postupom času sa však hrúbka tohto spoja zväčšuje. Je to dôsledok postupného presúvania povrchových molekúl vody smerom k tomuto spoju. Tento všeobecne známy jav transportu látok od pozitívne zakrivených povrchov smerom k tým negatívne zakriveným je zodpovedný napríklad aj za spájanie malých častíc rôznych rozpustných látok. Relatívna hrúbka ľadového spoja (vzhľadom na veľkosť oboch telies) sa však postupom času zväčšuje aj v dôsledku nerovnomernej sublimácie ľadu z povrchu telies a z povrchu spoja. Vzájomné primŕzanie ľadových povrchov pod bodom mrazu si možno v zimných mesiacoch všimnúť napríklad na primŕzaní kusov ľadu na povrchu zamrznutej hladiny jazier, Ilustrácia: Karol Jesenák

Zaujímavosti o slovenskej prírode: Zimné skrýše zvierat, Slovenská antilopa.

Choroba systému (Medicína)

Aj keď dopaminergné neuróny tvoria menej ako 1 percento z celkového počtu neurónov v mozgu, hrajú dôležitú úlohu pri regulácii mnohých procesov, ako aj základných funkcií mozgu. To vďaka tomu, že práve tieto neuróny produkujú jeden zo základných neurotransmiterov – dopamín.

Dopamín je nevyhnutný pre pohyb, pretože funguje ako prenášač signálov z mozgu do iných častí tela. Okrem tejto jeho úlohy v motorickom správaní je nevyhnutný pre špecifické oblasti mozgu, v ktorých vzniká motivácia alebo pamäť. Je tiež známy ako neurotrasmiter príjemnosti alebo odmeny a je spájaný aj s náladou.

Preto medzi Parkinsonovou chorobou a depresiou existuje úzke vzájomné prepojenie. Odhaduje sa, že viac ako polovica pacientov s Parkinsonovou chorobou trpí depresiou a asi 40 percent úzkosťou.

Väčšina pacientov s Parkinsonovou chorobou je v strednom veku. Priemerný vek diagnostikovaných pacientov je okolo 55 rokov. Asi 4 percentá pacientov s Parkinsonovou chorobou sú diagnostikovaní pred dosiahnutím veku 50 rokov, niektorí sú dokonca identifikovaní pred dosiahnutím veku 40 rokov.

Najmladším zaznamenaným prípadom Parkinsonovej choroby bol pacient vo veku 12 rokov. Zaujímavé je tiež, že Parkinsonova choroba postihuje dvakrát viac mužov ako žien.

Základné problémy pri efektívnej liečbe Parkinsonovej choroby sú dva.

Prvým je to, že nepoznáme skutočnú príčinu ochorenia, a preto ho nevieme liečiť. Druhým problémom je, že väčšina pacientov je diagnostikovaných až vtedy, keď je už približne 80 percent dopaminergných neurónov odumretých.

Žiaľ, momentálne dostupná liečba Parkinsonovej choroby zmierňuje príznaky ochorenia len čiastočne a dočasne. Na Parkinsonovu chorobu zatiaľ neexistuje liek. Existujú len lieky, ktoré riešia dôsledok ochorenia, a to nedostatok dopamínu. Levodopa (tiež nazývaná L-dopa) je najčastejšie predpisovaným liekom na Parkinsonovu chorobu a účinkuje tak, že sa v mozgových bunkách metabolizuje na dopamín. Dlhodobé podávanie tohto lieku vedie k nežiaducim vedľajším účinkom, ako sú dyskinézy a neuropsychiatrické patológie vrátane halucinácií a impulzívno-kompulzívneho správania.

Medzi ďalšie liečivá patria látky inhibujúce degradáciou dopamínu alebo agonisti dopamínových receptorov.

Ďalšou možnosťou terapie pre pacientov sú chirurgické procedúry vrátane hĺbkovej mozgovej stimulácie. S cieľom nájsť liek na Parkinsonovu chorobu sa v bunkových a zvieracích modeloch testujú rôzne prístupy využívajúce napríklad protizápalové lieky alebo bunkovú terapiu.

Bunky zafarbené pomocou fluorescenčných farbičiek. Metóda sa bežne používa pri výskume Parkinsonovej choroby, Foto: unsplash/National cancer institute.

Bunky zafarbené pomocou fluorescenčných farbičiek. Metóda sa bežne používa pri výskume Parkinsonovej choroby, Foto: unsplash/National cancer institute.

Viac z medicíny: Hi-tech medicína v praxi. 

Vznášadlo z CD (Experimenty)

Čo sa udialo vo výskume?

Kvantový počítač Jiuzhang využívajúci častice svetla dosiahol kvantovú nadvládu. Ide o druhý typ kvantového zariadenia, ktorý vykonal výpočet nemožný pre klasický počítač.

Nový postup elektrolýzy vody dokáže vyprodukovať kyslík a vodík zo slanej vody na Marse.

Najnovší katalóg hviezd Gaia EDR3 (Early Data Release) obsahuje podrobné informácie o viac ako 1,8 miliardy objektov, ktoré detegovala vesmírna sonda Európskej vesmírnej agentúry Gaia.

V kolumbijskom departmente Guaviare objavili veľkolepé skalné maľby megafauny z ľadovej doby vyhotovené pred asi 12 000 rokmi.

Nová štúdia naznačuje, že široký kráter, ktorý vznikol pri výbuchu aljašského supervulkánu, spája najmenej štyri existujúce sopky.

Štúdia, ktorá využívala údaje 65 miliónov detí vo veku od 5 do 19 rokov v 193 krajinách, odhalila, že výška a hmotnosť detí v školskom veku, ktoré sú ukazovateľmi ich zdravia a kvality stravovania, sa vo svete výrazne líšia.

Jedinečný protokol liečby vysokotlakovým kyslíkom v tlakovej komore môže zvrátiť dva hlavné procesy starnutia.

Vedci prišli na to, že ázijské včely medonosné na odrazenie obrovských sršňov natierajú svoje úle výkalmi iných zvierat.

Výskumníci vyvinuli metódu na presné meranie silnej interakcie využívajúcej zrážky častíc v experimente ALICE v CERN-e.

Tím pod vedením Meritxell Alberich-Jordyovej z Ústavu molekulárnej genetiky AV ČR objavil doteraz neznámu úlohu medzibunkovej komunikácie na produkciu špeciálnych bielych krviniek.

Novoidentifikovaný ichtyosaurus Thalassodraco etchesi bol ideálne uspôsobený na vykonávanie dlhých ponorov do tmavých hlbín oceánu.

Vodný robot dokáže kráčať zhruba rýchlosťou človeka, vtisne sa do stiesnených priestorov a na požiadanie dokáže prenášať predmety. Mäkkého robota aktivuje svetlo a kráča v smere vonkajšieho rotujúceho magnetického poľa.

Čítajte viac …

Nové vydanie časopisu Quark nájdete v novinových stánkoch od 1. februára 2021. Ak nechcete premeškať už ani jedno číslo časopisu, objednajte si zvýhodnené tlačené alebo elektronické predplatné na www.quark.sk/predplatne/. Zdroj: Quark

Nové vydanie časopisu Quark nájdete v novinových stánkoch od 1. februára 2021. Ak nechcete premeškať už ani jedno číslo časopisu, objednajte si zvýhodnené tlačené alebo elektronické predplatné na www.quark.sk/predplatne/. Zdroj: Quark

Pre aktuálne informácie a ďalšie zaujímavosti sledujte Quark na Facebooku: www.facebook.com/casopisquark.

Zdroj: Quark
(DK)

 

 

 

 

SÚVISIACE ČLÁNKY

Operačný program MSSR

Investícia do Vašej budúcnosti
Tento projekt je podporený z Európskeho fondu regionálneho rozvoja

Táto webová stránka vznikla vďaka podpore v rámci Operačného programu Integrovaná infraštruktúra pre projekt: Podpora národného systému pre popularizáciu výskumu a vývoja
(kód ITMS: 313011T136), spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja.