Tudományos Melléklet 4. félévfolyam 1. szám. 2010. február 23. http://nyuz.elte.hu A Tétékás Nyúz melléklete Mailto:nyuz@elte.hu A tudományokról Az ember majomfélék leszármazo ja, ezért génjeiben hordozza intenzív érdeklődését a környezetében előforduló tárgyak, állatok, növények és jelenségek iránt. Annak idején egy pirosló bogyó, zöldellő rügy ízes falatot rejthete, tehát roppant fontos volt, felvenni, megnézni, megtapogatni, megízlelni. Az ember örökölte az effajta kíváncsiságot. A gyerekek, amint szaladgálni tudnak, színes kavicsokat kezdenek gyűjteni, és később a gyűjtendő tárgyak köre tetemesen kibővül. A nézegetési és gyűjtési szenvedély csak az egyik eleme az ember kíváncsiságának. A másik összetevő legalább ilyen fontos. A közösségek kialakulásával megjelent a kommunikáció kényszere, mert összehangoltan együ működni, szociális viszonyokat, tárgyakat konstruálni csak gondolatok kommunikációjával lehet. Az állati elme képekben gondolkodik és képeit képtelen kommunikálni, örökre zárva van. Az ember a nyelv segítségével ablakot nyito az elméjén, és a gondolatok, a közölhető, elmondható, megfesthető, tárgyakba formálható gondolatok segítségével teljesen új, emberi világot hozo létre, amely fontosabb számára, mint a természeti környezet. Nemcsak arról kommunikálunk, hogy mi ehető, mi nem, merre vannak erőforrások, merre veszedelmek, hanem arról is, hogy milyen elképzelhető világokat, elképzelhető környezeteket lehet kigondolni. Ezek némelyikét meg is valósítjuk. A társadalom elgondolt viszonyok, elgondolt tárgyak összehangolt rendszere. Teljesen új környezet az ember számára. Az ősi időkben a tudás a tiltások és lehetőségek szövevénye volt és kevéssé a magyarázatoké, noha amint kialakultak a kultúrák; az emberek, tárgyak, viselkedés és a gondolatok összete rendszerei, mindenhol megjelent egy értelmezési keret igénye. Ameddig csak vissza tudunk gondolni, értelmezésekről hallunk. Az ősi törzseknek keletkezési mítoszaik voltak, amelyek felszínes magyarázatot adtak arra, hogy mi honnan származik állat, növény, ember és hogyan kell a normális embernek viselkednie a mindennapi életben. A fejle ebb társadalmakban a mítoszok differenciálódtak, vallások és tudomány keletkeze. Egymástól elválasztható modulokban gondolkodunk arról, hogy hogyan keletkeze a világ, és hogyan jö ek létre az élőlények. Sokszor a magyarázatok élesen ellentmondanak egymásnak, de az emberi elme elviseli az ilyen ellentmondásokat. A tudomány is a modern mítoszok egyike. Szeretjük a sokféleséget, de olyan sok már az elnevezni való, hogy létrehoztuk a tárgyak, növények, állatok rendszereit. Egy botanikus, vagy zoológus minden élőlényt képes a komplex felsorolásban elhelyezni. Ez az első lépése a megismerésnek. Jó botanikus lehetsz, ha minden növényről tudod, hogy milyen rokonai vannak, és a nagy rendszerben hova sorolható. A következő lépés az anatómiai, éle ani leírás, a működés, a létezés módjának felderítése. Ehhez már nem elég a puszta szem és a jó taxonómia, bonyolult műszerek ármádiája segíti az effajta kutatást. Mindent látni, mindent érzékelni kell, az ember az érzékelésének felbontóképességét az elképzelhető határáig megnövelte. Roppant világ keletkeze az idetartozó gondolatokból, de ez szétesne, unalmassá, érdektelenné válna, ha nem alkotnánk az adatok köré nagy, mindent átfogó értelmezési keretet. Biológusoknak az evolúció elmélete szolgáltatja ezt a mindent összekötő, mindenre magyarázatot kínáló mítoszt. A kémikus, fizikus az Univerzumot és az elemi részecskéket fűzi össze, hogy az éle elen világ keletkezési és létezési mítoszát kialakíthassa. Életünket hiedelmek, mítoszok uralják, sokféle; vallásos, személyes, politikai, tudományos. A tudomány mítoszai abban különböznek a többitől, hogy nagyon gyorsan változnak, akár hetek ala eldobunk egyet, ha új szempontok merülnek fel. A tudományos módszer a megfigyelés, kísérlet, hipotézisalkotás, ellenőrzés szigorú rendszere óvja meg a tudományt a tévhitektől, de csak hosszú távon. Egy jó kísérle el, ügyes elképzeléssel könnyű felkelteni egy-egy tudományterület érdeklődését, és ez addig tart, amíg elő nem áll valaki egy újabbal, pontosabbal, szellemesebbel. Ezért izgalmas a tudomány! Csányi Vilmos
2 Mit tudhatnak az égiek? 4. félévfolyam 1. szám 2010. február 23. Biológia Biológia Egy példa a hollók kommunikációjáról A szárnyán többé toll se lendül és csak fent ül, egyre fent ül, /Ajtóm sápadt pallaszáról el nem űzi tél, se nyár, / Szörnyű szemmel ül a Holló, alvó démonhoz hasonló, (Edgar Allan Poe: A Holló) A holló (Corvus corax) mindenki által ismert, közönséges faj, mely Földünk északi féltekéjén Ázsiától Észak-Amerikáig mindenütt megtalálható. Ennek köszönhető, hogy számos mítosz és néphiedelem kötődik hozzá. A vikingek úgy hitték, hogy az Odin isten vállán ülő két holló Hugin és Munin mindent lát és mindent hall, ami a világban történik. A Kamcsatka félszigeten élők hite szerint Kutkh isten egy holló alakját veszi fel a leggyakrabban. Észak-amerikai bennszülöttek is istenként tisztelték a Hollót, egyes hagyományok szerint egyszerre Szélhámos és Teremtő isten. A több ezer éves együttélése során nem csak a fent említett és még sok egyéb hiedelem révén lett része a holló az emberek mindennapjainak, de opportunista, mindenevő madár lévén jól alkalmazkodott az emberi környezethez, és kihasználja az új táplálékforrásokat. Azon egyedek, melyek szeméttelepek közelében költenek, táplálékuk nagy részét is innen szerzik, míg az utak melletti fákon tanyázó madarak elsődleges élelemforrását az elütött apróbb állatok jelentik. Táplálkozásukkal kapcsolatos az a megfigyelés is, ami alapjául szolgál egy későbbi vizsgálatnak, mely a hollók kommunikációját kutatja: ha az egyik madár mások által védett táplálékforrásra bukkan, akkor hangos kiáltásokkal magához hívja társait. Mindez közölhet információt az adóról (annak motivációjáról, belső állapotáról, viselkedéséről) és/vagy a táplálékforrásról (annak helyéről, mennyiségéről, milyenségéről). Ez utóbbit (amikor a kommunikáció nem a jel adójának belső állapotáról, hanem valamilyen külső tárgyról/eseményről közöl információt) a szakirodalom referenciálisnak nevezi, és legtöbben pusztán az ember esetében tekintik bizonyítottnak meglétét. Ez a külső és a belső világról közölt információ között tett megkülönböztetés látszólag lényegtelen, de valójában nagyon fontos! Ugyanis ez, hogy az ember tőle független (külső) dolgokról is tud beszélni/gondolkodni tesz minket képessé arra, hogy egy múltbeli eseményt elmeséljünk, közvetlenül meg nem tapasztalható dolgokról tanuljunk vagy megtervezzünk egy cselekvést. Állatok esetében a külső környezetre irányuló jelekre klasszikus példa a cerkófmajmok esete, akik különböző vészjelzéseket adnak egy leopárd és egy sas láttán. Ez egyrészt értelmezhető úgy, hogy a cerkófok a külső környezet különböző ingereit (eltérő ragadozó) más-más módon közlik társaikkal (referenciális kommunikáció). Azonban az is egy lehetséges magyarázat, hogy a különböző hangjelzések azt közlik, hogy most fára mászva menekülök, vagy lelapulva elbújok (saját viselkedés). Ezért állatok esetében a legtöbb kutató funkcionálisan referenciális kommunikációról beszél. Ez annyit jelent, hogy viselkedésszinten azonos az ember esetében ismert külső környezetre irányuló, és számos komplex magatartásforma alapját képező referenciális kommunikációval, azonban mivel az állatok tényleges belső állapotát nem tudjuk mérni, így nem zárható ki, hogy egyszerűbb mechanizmusok szolgálnak az alapjául. Egy hollókon végzett terepi vizsgálat során bécsi kutatók három különböző táplálékforrást kínáltak az alanyoknak, azt vizsgálva, hogy miként módosulnak a fentebb említett fajtársakat magukhoz hívó hangjelzéseik. Az elsőként megfigyelt rövid who jeleket a hollók jellemzően az élelemforrás megközelítése közben hallatták, és megjelenése nem függött a kísérleti szituációtól. Ez alapján tehát ezt a jelet az alany motivációs állapotának változása következtében hallatja, és annak belső állapotát tükrözi. A táplálék jelenlétére az alanyok mindig egy adott hosszú haa jelzéssel is reagáltak. Ennek gyakorisága eltérő volt a különböző fajtájú élelemforrások esetében, így azt mondhatjuk, hogy ez a jelzés az élelem minőségéről hordoz funkcionálisan refereciális információt. Természetesen ezen eredmények alapján meglehetősen elhamarkodott lenne az emberéhez hasonló mentális képességeket és elmeállapotokat tulajdonítani a hollóknak. Azonban ezen élelemforráshoz hívó jelek az emberi referenciális kommunikáció érdekes analógjául szolgálnak, és részletesebb vizsgálatuk elvezethet az emberi képességek evolúciós gyökeréhez. Kiss Anna A további részletekért érdeklődő olvasók figyelmébe: Bugnyar, T.; Kinje, M és Kotrschal, K. ( ). Food calling in ravens: are yells referential signals? Animal Behaviour -
3 Biológia Biológia Az aktivitás-impulzivitás kutya-személyiségjegy és genetikai hátterének vizsgálata A SZEMÉLYISÉG VIZSGÁLATA A személyiség az egyénre jellemző viselkedési, gondolkodási és érzésminta, ami időben állandóan és ezzel együ egyedien jellemzi magát az egyént. Emberek esetében a személyiség vizsgálata komoly múltra tekinthet viszsza, állatok esetében azonban igencsak új keletű tudománynak számít, a kutatók hosszú ideig ugyanis tagadták, hogy az állatoknak is lennének érzelmeik, gondolataik. Mára azonban a kognitív etológia és az idegrendszeri kutatások fejlődésének köszönhetően a kutatók által is elfogado, hogy az állatok éppúgy rendelkeznek személyiséggel, ahogyan az emberek is. Az ember esetében a legelfogadottabb nézet szerint a személyiségnek 5 dimenzióját lehet elkülöníteni: az érzelmi stabilitást, magabiztosságot, nyito ságot, lelkiismeretességet és az együ működést, melyből egy vizsgálat szerint a kutyánál a lelkiismeretesség kivételével mindegyik személyiség-dimenzió megfelelője fellelhető. Korábbi kutatásokban gyakran alkalmaztak rágcsálókat az ember személyiségmodelljeként, ezek azonban zsákmányállat mivoltukból adódóan, viselkedésüket tekintve jelentősen különböznek az embertől, mely ökológiai szerepe alapján közelebb áll a társas csúcsragadozó kutyához. Vizsgálatunkban az úgyneveze kandidáns gén módszert alkalmaztuk, mely olyan géneket vizsgál, melyek azt jelölik, hogy az ado változa al rendel- kező egyed nagy valószínűséggel mutatja a vizsgált viselkedést (mint például az aktivitás1-ipmulzivitás2). Ezek a vizsgálatok általában a dopaminerg rendszerre irányulnak, melynek egyik legfontosabb neurotranszmi ere3 a dopamin. A szervezetben történő dopamin előállítás sebesség-meghatározó enzime a tirozin-hidroxiláz (TH). A létrejö dopaminból noradrenalin és adrenalin alakul ki, melyek közül a noradrenalin kapcsolatban áll a hangulatzavarok (depresszió, mánia) és a figyelemhiányos hiperaktivitási zavar (ADHD) kialakulásával. A tirozin-hidroxiláz enzimet a TH gén kódolja. Humán vizsgálatokban a TH gén polimorfizmus kapcsolatban áll a dopaminerg rendszer sérüléseivel és bizonyos rendellenességek alakulhatnak ki, mint például a skizofrénia, függő dohányzás, hangulatzavarok. Emelle a TH gén polimorfizmus emberekben kapcsolatot mutat az extraverzió4 és neuroticitás5 személyiségjegyekkel is. Egy kutyákon végze vizsgálat szerint a TH egyik szakasza a kutyában hosszúságpolimorfizmust6 mutat, vagyis van olyan változata, amelyben egy 36 bázispáros szakasz csak egyszer van jelen, míg egy másik változatban kétszer. Egy egyedben vagy csak az egyik változat van jelen (tehát homozigóta), vagy mindke ő (vagyis heterozigóta). VIZSGÁLATI MÓDSZERÜNK, EREDMÉNYEK Kutatásunkban egy viselkedésteszt-sorozatot terveztünk a kutyák aktivitás-impulzivitás személyiségjegyének tesztelésére és két kérdőívet használtunk, melyek a kutya aktivitásimpulzivitására és élénkségére irányultak. A kérdőíveket a gazdák töltö ék ki, a viselkedéstesztet pedig a kutya számára ismeretlen kísérletvezető irányíto a. A kérdőívek és a viselkedésteszt eredményeit összevete ük azzal, milyen változatait hordozza a kutya a vizsgált tirozin-hidroxiláz génnek. Mivel egy kutya több ezer gént tartalmaz és mi abból csak egynek a hatására vagyunk kíváncsiak, fontos volt, hogy olyan kutyákat vizsgáljunk, melyek a lehető legkevésbé különböznek egymástól. Ha nem így lenne, a rengeteg egyéb génhatásból eredő különbség elfedné azt a kis hatást, amit vizsgálni szeretnénk. Emia kutatásunk alanyául csak fajtatiszta német juhászkutyákat használtunk. A tesztünkben szerepelő kutyáktól szájnyálkahártya mintát ve ünk a genetikai vizsgálathoz, vagyis egy fültisztító pálcával kissé megdörzsöltük a pofa belső oldalát (ld. kép). Az így kapo mintából a Semmelweis Egyetem Orvosi Vegytani Intézetében határozták meg a kutya genotípusát (vagyis azt, hogy a kutya a TH gén melyik változatait hordozza). Vizsgálatunk eredménye igazolta, hogy a TH gén és az aktivitás-impulzivitás közö kapcsolat van. Mindhárom módszerünkkel azt találtuk, hogy a TH gén rövidebb változatát is hordozó, heterozigóta kutyák aktívabbak-impulzívabbak a csak a hosszabb allélt hordozó, homozigóta egyedekhez képest. Kutatásunk gyakorlati jelentősége, hogy segítségével könnyebbé válhat a különböző munkakutyák kiválasztása speciális feladatokra (vakvezető kutyák, terápiás kutyák, mozgássérült segítő kutyák, különböző rendőrségi feladatra alkalmazo kutyák stb.), illetve a leendő gazda személyiségéhez legmegfelelőbb családi kutyák kiválasztása. Brúder Ildikó Fogalommagyarázat aktivitás: az egyén cselekvési kedve, vagyis a szervezet azon képessége, amellyel a külső ingerekre reagál impulzivitás: az egyén arra való hajlama, hogy hirtelen, gondolkodás nélkül cselekedjen neurotranszmi er: idegi ingerületátvivő anyag extraverzió: ado egyén mennyire szívesen lép interakcióba társaival, milyen mértékben képes lelkesedni, rajongani, illetve mennyire beszédes neuroticitás: A magas neuroticitással jellemezhető személyek az átlagosnál hajlamosabbak aggodalom, düh, bűntudat érzésére és depresszióra hosszúságpolimorfizmus: egy meghatározo génszekvencia ismételt számban fordul elő egy ado szakaszon
4 Kétréses interferencia 4. félévfolyam 1. szám 2010. február 23. Fizika Fizika Az egyik legszebb fizikai kísérlet A fizikusok számára már-már elcsépeltnek számító, mások számára mégis alig ismert ke ős réssel végze interferenciakísérlet a jelenlegi, intuitíven sokszor nehezen megragadható fizikai világképünket alapvetően formáló kísérlet. Jelen cikkben ennek bemutatásáról lesz szó, hangsúlyt fektetve tudománytörténeti jelentőségére. A fény és anyag természetéről való vita az újkori fizika történetét megszakítás nélkül végigkíséri. Ennek első felvonása a 17. századi fizika két nagyágyúja, Sir Isaac Newton (1643-1727) és Christiaan Huygens (1629-1695) közö zajlo le. Míg Newton a korpuszkulaelméletet támoga a (miszerint a fény kis részecskékből, korpuszkulákból áll, melyek egyenes vonalban terjednek és jól meghatározo kinetikus energiával rendelkeznek), addig Huygens a fény hullámtermészete melle érvelt. A későbbi fizika egyik alapvető témája le tehát a fény természetének kísérleti vizsgálata és ezzel eme nem kis presztízsű vita eldöntése. Bár már Newton idejében is megygyőző megfigyeléseket jegyeznek le ezen a téren (pl. 1723-ban G. F. Maraldi megfigyeli a később Arago- vagy Poissonfoltnak elneveze jelenséget, azaz köralakú, átlátszatlan tárgy árnyékának közepén egy világos foltot), a fény hullámtermészetének egyik legjelentősebb bizonyítékát szolgálta a Thomas Young (1773-1829) 1801-ben, ma már klasszikusnak számító, ke ős réssel elvégze interferenciakísérlete. A kísérlet lényege, hogy két közeli, keskeny (a fény hullámhosszával összemérhető, azaz µ nagyságrendű) rést megvilágítunk, majd a rések után elhelyeze ernyőn vizsgáljuk a fény intenzitását. Az ernyőn világos és sötét csíkok sorozatát fogjuk látni. Ez az interferenciakép Huygens illetve az ő gondolatait továbbvivő Augustin Fresnel (1788-1827) elméletét igazolja (a Huygens- Fresnel-elv: a hullámtér minden pontja elemi hullámok kiindulópontja, a hullámtérben észlelt jelenséget az elemi hullámok interferenciája szabja meg). A 20. század elején azonban több jelenséget csak a fény részecsketermészetével sikerült elméletileg levezetni (pl. fotoeffektus, Comptonszórás). Többek közö ez készte e a fizikusokat a Young-kísérlet további elemzésére. Képzeljük el, hogy a kettős résre eső fényintenzitást annyira lecsökkentjük, hogy egy időben csak kb. egy foton halad át a réseken (ez kísérletileg kivitelezhető; először Taylor, 1909). Ekkor természetesen ernyő helye fotodetektorokat használunk. Rövid idő ala csak a fotonok véletlenszerű becsapódását érzékelhetjük; az így kialakult intenzitáskép hosszú idő után azonban megegyezik a már korábban láto al (amikor is sok fotont küldtünk át egyszerre), azaz a becsapódó fotonok valószínűségi eloszolása ugyanaz, mint amit az interferencia alapján számolhatunk. Egyetlen fotonnak is van tehát hullámfrontja, mely áthalad mindkét résen, majd önmagával interferál. Az előbbi elrendezést egészítsük ki egy detektorral, mely az egyik résen áthaladó fotonokat tudja érzékelni. Ebben az elrendezésben az ernyőn látható (azaz a rés mögö i fotodetektorokon mérhető) kép radikálisan megváltozik: megszűnik az interferencia, két sávot láthatunk, ahogy azt a részecsketermészet alapján várjuk. A mérés hatására tehát a foton részecsketermészete nyilatkozik meg. Az ebben az időben születő kvantummechanikában ezek a kísérleti eredmények (és ezzel a klasszikus vita) új értelmezést nyernek, mely a komplementaritásielv kimondásához vezet. E szerint a fény természete ke ős és a vizsgált jelenség körülményei szabják meg, hogy melyik természete domborodik ki. Érdemes megemlíteni, hogy ennek az elvnek bevezetését meghatározta az akkori egyik legjelentősebb elméleti fizikus, Niels Bohr filozófiai beállíto sága; igen nagyra tarto a Kierkegaard műveit, akinek minőségi dialektikája (pl. Vagy-vagy c. műve) az elv filozófiai alapját biztosíto a. Az 1920-as évek első felében Louis de Broglie (1892-1978) újszerű elképzeléssel áll elő. Javasolja a ke ős természet kiterjesztését egyéb, korábban pusztán részecskének tekinte objektumokra, pl. elektronra is. Azaz a foton impulzusát megadó p= h/λ képlet alkalmazható egyéb részecskék esetén is (ekkor természetesen az impulzus klasszikus definíciójából p=mv is fennáll). A képletben szereplő λ az ún. de Broglie hullámhossz. Az elképzelés alapján nyilvánvaló, hogy elektronok is tudnak interferálni; erre az első bizonyítékok C. Davisson (1881-1958) és L. Germer (1896-1968) szolgálta a, akik alumínium egykristályon észleltek elektronelhajlást. Később egyéb, nehezebb részecskékkel, pl. neutronnal, protonnal és fullerénnel is sikerült interferenciaképet kapni. De Broglie anyaghullámelmélete tehát a komplementaritásielv jelentős kiterjesztése. A Young-kísérletet elektronnal 1961-ben végezték (C. Jönsson, Tübingen; 1974-ben sikerült az elektronintenzitást annyira lecsökkenteni, hogy egy időben valóban csak egy elektron haladjon át a réseken) és a vár al egyező interferenciaképet kaptak. 1998-ban rubídium nyalábbal is sikerült a kétréses interferenciakísérletet végrehajtani (Rempe et al, Konstanzi Egyetem). A kísérlet 1801 óta a fizika egyik legszebb és legtöbbet elvégze kísérletévé vált. Tóth Dániel
Passzívházak Korszerű energiafelhasználás Környezettan Környezettan Az épületek felelősek az energiafelhasználás 40%-áért, az építe környezet fenntartása több energiát igényel, mint a közlekedés vagy az ipar. Ezeknek az adatoknak, valamint az emelkedő rezsiköltségeknek is köszönhető, hogy a lakóépületek energiafelhasználásának csökkentése, valamint életciklusuk elemzése az érdeklődés középpontjába került. Egy átlagos családi ház 150-200 kwh/m2 energiát fogyaszt évente, egy passzívház ennek tizedét. Ezt a kedvező értéket úgy lehet elérni, hogy a hőveszteséget a lehető legkisebbre csökkentik. A szükséges energiát az elektromos eszközök hulladékhője biztosítja, így nincs szükség a hagyományos értelemben vett fűtőberendezésekre, a megújuló energiák azonban szerepet kaphatnak. A passzívházaknál gépi szellőztetés biztosítja a szellőztető levegő energiatartalmának megmaradását, valamint a nyári hűtést is. A legjobb hőtechnikai tulajdonságokkal bíró épületszerkezeti anyagokat alkalmazzák, de kerülik különleges, nehezen beszerezhető anyagok használatát. Az épület légtömör, így a meleg levegő nem távozhat el. A passzívház pollenszűrővel is felszerelhető, ami igencsak megkönnyíti az allergiától szenvedő lakók életét. A gépi szellőztetésnél a ventillátorok által beszívott levegő lemegy a föld alá és átveszi a talaj hőmérsékletét, így a legnagyobb nyári hőségben is 20-24 C-os levegő érkezik a lakás légterébe, míg télen, ha -15 C a külső hőmérséklet, a bejövő levegő már 0 C-os. Gyakori érv a passzívházak ellenében, hogy építtetésük jóval drágább, mint a hagyományos lakóházaké. Ha azonban figyelembe vesszük, hogy nincs szükség fűtési rendszer kiépítésére és kémény építésére, akkor máris visszanyertük a többletköltségek egy részét, hosszú távon gondolkodva pedig nagy előny, hogy függetlenítjük magunkat a fosszilis energiahordozók folyamatosan növekvő árától. Hazánk első minősített paszszívháza Szadán épült, Szekér László tervei alapján. A minősítést végző darmstadti Passivhaus Institut mérései alapján az épület évi 13 kwh energiát használ négyzetméterenként fűtésre és hűtésre. Az egy főre jutó passzívházak száma Európán belül Ausztriában a legmagasabb, a megújuló energiák aránya is jelentős. Osztrák szomszédainknál 2010-re minden negyedik új ház passzívház lesz, továbbá minden, a központi költségvetés által finanszírozott szociális bérlakásnak passzívház technológiával kell megépülnie. Hazánkban évi 30 milliárd forintot költenek lakóépületek épületenergetikai korszerűsítésére, a háztartások fűtéséből évente mintegy 10,3 millió tonnányi CO2 kibocsátás származik. Magyarországon 2008. január 1-től kormányrendelet szabályozza az épületek energetikai minősítésének módját. Az épületek - köztük a lakóépületek is - energiatanúsítványt kapnak majd, mely jelentősen befolyásolhatja az ingatlanok értékét. Jurecska Laura 5 3 literes ház Az építőiparban négy fő csoportra osztják az alacsony energiaigényű házakat házakat: 40-79 kwh/m2 (alacsony energiaigényű épületek), 16-39 kwh/m2 ( 3 literes épületek ), 15 kwh/m2 ala (passzív házak), 0 kwh/m2 (zéró energia házak). Az úgyneveze 3 literes ház éves fűtési hőszükséglete négyzetméterenként 3 liter olaj vagy 3 m3 földgáz. Ez kb. 45000 Ft fűtési költséget jelent az egész fűtési idényre. Egy rosszul szigetelt ház esetében ez az összeg csupán egy hidegebb téli hónap fűtésszámláját fedezi, hiszen a szigeteletlen ház fűtési költsége a szigetelthez képest a hétszeres is lehet.
6 Négyszeres fém-fém kötések Kötésrendi érdekességek Kémia Kémia Egészen 1964-ig úgy gondolták a kémikusok, hogy csak egyszeres, kétszeres és háromszoros kovalens kötések léteznek. Azonban ebben az évben írta le először F. A. Co on, hogy K 2 [Re 2 Cl 8 ] 2H 2 O összetételű vegyületben szokatlan rövid a Re-Re kötés 1. Léteznek olyan komplexek is, amelyekben a ligandumok vegyesen N-, és O-donorú ligandumok (pl. ilyen a 6-metil-2-hidroxipiridin röviden Hmhp) és amelyek csak N-donorúak (pl. az 1,3,4,6,7,8-hexahidro-2Hpirimido[1,2-a]pirimidin vagy egyszerűen csak Hhpp): A Re-Re kötések hossza az alábbi táblázatban látható 2 : Ilyen ligandum pl. acetátion (CH 3 COO ). Érdekesség, hogy már Végül arra a következtetésre jutottak a tudósok, hogy az említe vegyületben négyes kötést kell definiálnunk. Ennek létezését nemcsak a kötéshossz bizonyítja, hanem hogy a központi Re- Re kötés körül nincs rotáció hasonlóan a ke ős kötéshez, (ellentétben az egyes és hármas kötéssel) így a stabilis konformáció a ligandumok fedő állása (lásd 2. ábra). Azóta sokan foglalkoztak a négyes kötés elméleti leírásával. Az MO elmélet segítségével úgy érthetjük meg, hogy egy σ-, két π- és egy δ-kötésből épül fel, tehát összesen 8 elektron alkotja a teljes kötésrendszert. Az utóbbi δ-kötés két azonos mágneses kvantumszámú d-pálya átfedéséből jön létre. Fém-fém négyes kötéseket (és általában a négyes kötéseket) eddig csak az átmeneti fémek közö figyeltek meg kétmagvú komplexekben. Viszont meglepően sok fém (pl. Cr, Mo, W, Tc, Re, Ru, Os, Rh, V, Nb, Co, Ir 3 ). képes e kötés létrehozására, megfelelő ligandumokkal. A kötés akkor jön létre, ha a fémmagokhoz hídligandumok kapcsolódnak, melyekben az X-Z távolság hasonló az M-M távolsághoz, ill. az X-M és Z-M kötések párhuzamosan tudnak elhelyezkedni (lásd 1. ábra). 4. félévfolyam 1. szám 2010. február 23. 1844-ben E. Peligot előállíto és leírt egy fém-fém négyes kötést tartalmazó komplexet, a króm acetátionnal képze hídligandumos komplexét, a µ-tetraacetáto-króm(ii) komplexet: Cr 2 (CH 3 COO) 4. Ő azonban akkor még nem tudta, hogy ez négyes kötést tartalmaz. Ez viszonylag könnyen előállítható laboratóriumban az alábbi módon: 2-3 cm 3 Cr(III)-oldathoz Zn darabot és reagens sósavat öntünk, a tetejére ujjnyi vastagságban hexánt rétegezünk (ez megvédi a redukció során létrejö Cr(II)-iont a levegő oxigénjének oxidáló hatásától). Ekkor a sötétzöld oldatból világoskék oldatot kapunk. Az alábbi reakció játszódik le: Cr 3+ (Zn + HCl) Cr 2+ + e - Ezután (elég nagy mennyiségű) szilárd CH 3 COONa-ot adunk az oldathoz. Az oldat visszasemlegesítése után leválik egy sötétvörös csapadék, ez a Cr 2 (CH 3 COO) 4 (H 2 O) 2 : 2 Cr 2+ + 4 CH 3 COO - + 2 H 2 O Cr 2 (CH 3 COO) 4 (H2O) 2 A keletkező komplex szerkezete: Azonban léteznek még több elektront tartalmazó kovalens kötések is, az ötös ill. hatos fémfém kötés. 2005-ben sikerült először előállítani az ötszörös kovalens kötést tartalmazó vegyületet, a [CrC 6 H 3-2,6-(C 6 H 4-2,6-(CHMe 2 ) 2 ) 2 ] 2 komplexet, mely szintén Cr atomokat tartalmaz 4. Ugyanilyen ötszörös kötést tartalmaz az [U 2 Cl 8 ] 2- anion is. Sőt sikerült előállítani (ill. kimutatni) a tizenkét elektront tartalmazó hatszoros kötést is, mely a csak gázfázisban létező Mo 2 - és W 2 - molekulákban fordul elő. 5 A tudósok feltételezése szerint nem létezik nagyobb kötésrendű kovalens kötés, de ki tudja, mit hoznak a jövő kutatásai Pálfy Gyula Kémia BSc III. évfolyam 1 F. A. Co on, N. F. Curtis, C. B. Harris, B. F. G. Johnson, S. J. Lippard, J. T. Mague, W. R. Robinson és J. S. Wood, Science,, 2 John Bacsa és Jan C. A. Boeyens, Journal of Organometallic Chemistry,, - 3 F. A. Co on, Inorg. Chem,, - 4 h p://en.wikipedia.org/wiki/quintuple_ bond 5 h p://en.wikipedia.org/wiki/sextuple_ bond
Modernkori titkosírás Hibajavító kódolás Matematika Matematika A kódolás alkalmazása mára igen széleskörűvé vált. Használják titkosításra, katonai hírközlésre, informatikai tömegszolgáltatásoknál, de a legelterjedtebb mégis a távkommunikációban. 7 A következőkben melynek Hraskó András és Szőnyi Tamás Új matematikai mozaikban megjelent írása szolgált alapjául a hibajavító kódolásba szeretnénk egy rövid betekintést adni. Ezen kódok fontossága azért is nagy, mert a kommunikáció során a csatorna zajossága mia az adatok küldésénél gyakran lépnek fel hibák. Azért, hogy az üzenet ellenálljon a csatorna károsító hatásainak és a címze az eredeti üzenetet kaphassa meg, fejleszte ék ki a hibajavító kódokat. A feladó u üzenetét a kódolás egy véges jelkészlet alapján átalakítja, vagy teljesen megváltoztatja. A kódolást követően egy c kódszót kapunk. Nélkülözhetetlen, hogy az üzenetek, és a kódszavak közö kölcsönös megfeleltetés jöhessen létre. A csatornán az üzenet sérülhet, így azt követően tehát már egy v információ tart a vevőhöz. Ha a hibajavító kódunk megfelelő, a dekódolás során visszakereshetjük az eredeti üzenetet. A hibajavító kódolás működését egy barkochba játékon fogjuk bemutatni: Bendegúz a 0, 1, 2, 3,,15 számok egyikére gondolt. Találjuk ki minél kevesebb kérdésből a számot úgy, hogy a kérdéseket elküldjük e-mailben. Péter ezekre válaszol, ám egyre téves választ ad. Ennek megoldásához néhány kódelméleti alapfogalommal is meg kell ismerkednünk. A kódok, kódszavakból állnak. Ezek csak előre meghatározo karakterekből épülhetnek fel pl. {0,1}. A kódolásnál, minden üzenetet átalakítunk egy ilyen kódszóvá. Ha a vevő nem kódszót fogad, akkor észlelni tudja a hibát. A hibajavítás során az üzenethez megadjuk azt a kódszót, amitől a legkevesebb helyen tér el. A barkochba játékhoz mivel 16 számra gondolhat Péter, és egyszer hazudik, egy 16 kódszóból álló 1-hibajavító kódra lesz szükségünk. Ezt a véges geometria tankönyvekből ismert Fano-síkkal adjuk meg. Rendezzük a sík 7 pontját az ábra szerinti sorrendben. A pontok egy részhalmazához hozzárendelhetünk egy 0 1 sorozatot: az i-edik helyre 1-et írunk, ha az i-edik pont benne van a részhalmazban, és 0-át írunk, ha nincs. Vegyük a következő 16 részhalmazt: az üres halmaz, a teljes síkot, az egyeneseket, és az egyenesek komplementereit. Az ezekből alkoto 16 darab 7 hosszúságú bináris számsor adja a kódot, ami egy Hamming-kód. A gondolt számokat azonosítjuk ke es számrendszerbeli alakjukkal. Ezek lesznek az üzenetek. Ezután, rendeljünk hozzá minden üzenethez egy kódszót, a következő módon: Mivel minden kódszó 7 karakterből áll, 7 kérdés segítségével tudjuk kitalálni a gondolt számot. Például, az utolsó karakter akkor 1, ha a gondolt szám páratlan. Hasonlóan írjunk a többi karakterre is kérdést, és jegyezzük le sorban az ezekre kapo válaszokat. Már csak a dekódolás kell, hogy kiszűrjük a rossz választ. Az üzenet koordinátáinak számát írjuk át ke es számrendszerbeli alakra: x 0001, x 0010,, x 0111. A fogado üzenetben válasszuk ki azokat a koordinátákat, amelyekre 1-est írtunk, azaz amire igen volt a válasz. A koordináták ke es számrendszerbeli alakját adjuk össze koordinátánként (először csak az első jegyeket, majd csak a másodikakat...) modulo 2. Ha minden így kapo összeg 0, akkor egy kódszó lesz, és Péter nem hazudo. Ha Péter hazudik, akkor az összegben legalább egy 1es feltűnik. A kapo 4 hosszúságú számsor annak a koordinátának ke es számrendszerbeli alakja lesz, amelyiknek megfelelő kérdésre Péter nem mondo igazat. Gusztáv Edit
8 Ízelítő az Élet és Tudományból (2009. december) Kerecsensólymok és rovarölő szerek MÉREG A TOJÁSBAN A táplálékláncon haladva a piramis csúcsán lévő fajok a leginkább veszélyeztete ek, mert a szermaradékok i dúsulnak fel legnagyobb mértékben. A természetvédelmi kutatások a ritka, véde, veszélyeztete ragadozó madarakra helyezték a fő hangsúlyt, s mint indikátor fajokat vizsgálták. Ezek közül is az egyik globálisan veszélyeztete, fokozo an véde madarunkra, a kerecsensólyomra terelődö a figyelem, melynek egyedszáma hazánkban a 1970-es évek végére 30 pár alá csökkent. (Dudás Miklós cikke) A Csillagászat Éve képekben CSILLAGOK SZÜLŐSZOBÁJA 4. félévfolyam 1. szám 2010. február 23. Kitekintő Kitekintő A déli égbolt egyik ékessége az NGC 3372 jelű objektum, más néven a Carina-köd (bal oldalon). 300 fényév átmérőjével egyike a legnagyobb csillagkeletkezési helyeknek a Tejútrendszerben. Sajnos hazánkból egyáltalán nem látszik, a Hajógerinc (Carina) csillagkép keleti szélén található. Hasonló, de kisebb csillagbölcső az Orion-köd, ami viszont tőlünk is látható. Annak ellenére, hogy Carina-köd 7500 fényévre, azaz ötször távolabb van tőlünk mint az Orion-köd, olyan fényes, hogy szabad szemmel is látható. (Gesztesi Albert rovata) A telomer DNSszerkezete A BŰVÖS NÉGYES SZÁLÚ DNS- STRUKTÚRA KIALAKULÁSA A telomerek végeit alkotó rövid guanin-gazdag ismétlődő DNSszekvenciákból felépülő egyes szálú DNS-lánc szerkezetének részletes vizsgálata egy teljesen újszerű DNS-struktúra, a négyes szálú DNS megismerését tette lehetővé. Ez az újszerű DNS-szerkezet ma már daganatos betegségek terápiájának ígéretes célpontja, jelezve az alapkutatások fontos szerepét az emberi betegségek leküzdéséért vívott hosszú és fáradságos harcban. (Udvardy Andor a 2009-es orvosi Nobel-díjról szóló cikkének második része) Humboldt, az utazó tudós A TÖRTÉNELEM LEGNAGYOBB MAGÁNEXPEDÍCIÓJA Az idei esztendőt 200 éves születésnapjával szinte teljesen kisajátíto a Charles Darwin, és homályba vesze a természe udományok egy másik nagy alakja, Alexander Humboldt másfélszáz éve bekövetkeze halálának évfordulója. Maga Humboldt tudományossága és személyisége is méltatlanul mellőzö hazánkban. Holo maga Darwin vallo a róla: Alexander Humboldt volt a valaha élt legnagyobb utazó tudós. (Török Zsolt Győző) A XX. század leghoszszabb életű diktatúrája VILÁGHÁBORÚ LOMBIKBAN A Caudillo a köztársaságpártiak lassú, fokozatos felmorzsolását tekinte e célravezetőnek, és szinte négyzetméterenként tisztíto a meg az országot az ellenállási gócoktól. Hangosbeszélőkön megadásra szólíto ák fel a települések lakóit, az ajtókat és ablakokat ki kelle tárni, és minden házra fehér zászlót kelle kitűzni. Ezután azokat is kivégezték, akiknek a vállán lőfegyver hátrarúgásától származó nyomot találtak. 1937. április 19-én Franco dekrétumot bocsáto ki az egységpárt létrehozásáról. Április 26-án von Sperrle tábornok Condor Légiója és az olasz Aviazione Legionaria gépei a földdel te ék egyenlővé a baszkok szent városának tarto, hívő katolikusok lakta Guernicát. Három és fél órán keresztül tarto a terrorbombázás. A Condor Légió veteránjai azt állíto ák, hogy egy közeli hidat akartak lerombolni, de az erős szél mia a bombák a városra hullo ak. Nem sokkal később Albert Einstein így fogalmazo : Az egyetlen, ami korunk viszonyai közö életben tartja a reményt egy jobb kor iránt, a spanyol nép hősies harca a szabadságért és az emberi méltóságért. (Fiziker Róbert cikke)