tétékás nyúz 4003 - tudományos melléklet

Tudományos Melléklet4. félévfolyam 1. szám. 2010. február 23.http://nyuz.elte.hu A Tétékás Nyúz melléklete Mailto:[email protected]

A tudományokrólAz ember majomfélék leszármazo�ja, ezért génjeiben

hordozza intenzív érdeklődését a környezetében előfordu-ló tárgyak, állatok, növények és jelenségek iránt.

Annak idején egy pirosló bogyó, zöldellő rügy ízes fala-tot rejthete�, tehát roppant fontos volt, felvenni, megnéz-ni, megtapogatni, megízlelni. Az ember örökölte az effajtakíváncsiságot. 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 összehan-goltan együ�működni, szociális viszonyo-kat, tárgyakat konstruálni csak gondolatok kommunikációjával lehet. Az állati elme képekben gondolkodik és képeit képte-len kommunikálni, örökre zárva van. Az ember a nyelv segítségével ablakot nyito�az elméjén, és a gondolatok, a közölhető, elmondható, megfesthető, tárgyakba for-málható gondolatok segítségével teljesen új, emberi világot hozo� létre, amely fontosabb számára, minta természeti környezet. Nemcsak arról kommunikálunk, hogy mi ehető, mi nem, merre vannak erőforrások, merre vesze-delmek, hanem arról is, hogy milyen elképzelhető világokat, elképzelhető környezeteket lehet kigondolni. Ezek némelyikét meg is valósítjuk. A társadalom elgondolt viszonyok, elgon-dolt tárgyak összehangolt rendszere. Teljesen új környezet az ember számára.

Az ősi időkben a tudás a tiltások és lehetőségek szövevé-nye volt és kevéssé a magyarázatoké, noha amint kialakultak a kultúrák; az emberek, tárgyak, viselkedés és a gondolatok összete� rendszerei, mindenhol megjelent egy értelmezésikeret igénye. Ameddig csak vissza tudunk gondolni, értel-mezésekről 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 elválaszthatómodulokban gondolkodunk arról, hogy hogyan keletkeze� avilág, és hogyan jö�ek létre az élőlények. Sokszor a magyará-zatok 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 botani-kus lehetsz, ha minden növényről tudod, hogy milyen rokonai vannak, és a nagy rendszerben hova sorolható. A követke-ző lépés az anatómiai, éle�ani leírás, aműködés, a létezés módjának felderítése. Ehhez már nem elég a puszta szem és a jó taxonómia, bonyolult műszerek ármádiá-ja segíti az effajta kutatást. Mindent látni,mindent érzékelni kell, az ember az érzé-kelésének felbontóképességét az elképzel-hető 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 min-dent összekötő, mindenre magyarázatot kínáló mítoszt. A kémikus, fizikus az Univerzumot és az elemi részecskéketfűzi össze, hogy az éle�elen világ keletkezési és létezésimítoszát 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 szigorúrendszere óvja meg a tudományt a tévhitektől, de csak hosszú távon. Egy jó kísérle�el, ügyes elképzeléssel könnyű felkel-teni egy-egy tudományterület érdeklődését, és ez addig tart, amíg elő nem áll valaki egy újabbal, pontosabbal, szelleme-sebbel.

Ezért izgalmas a tudomány!Csányi Vilmos

4. félévfolyam 1. szám 4. félévfolyam 1. szám2010. február 23. 4. félévfolyam 1. szám2010. február 23. 4. félévfolyam 1. szám

2 BiológiaBiológiaBiológiaBiológia

Mit tudhatnak az égiek?Egy példa a hollók kommunikációjáról

„A szárnyán többé toll se lendül és csak fent ül, egy-re 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) minden-ki által ismert, közönséges faj, mely Földünk északi féltekéjén Ázsiá-tól Észak-Amerikáig mindenütt megtalálható. Ennek köszönhető, hogy számos mítosz és néphiede-lem 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 tisztel-ték 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 minden-napjainak, de opportunista, min-denevő madár lévén jól alkalmaz-kodott az emberi környezethez, és kihasználja az új táplálékforráso-kat. Azon egyedek, melyek szemét-telepek közelében költenek, táplá-lékuk 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 buk-kan, akkor hangos kiáltásokkal magához hívja társait. Mindez közölhet információt az adóról (annak motivációjáról, belső álla-potáról, viselkedéséről) és/vagy a táplálékforrásról (annak helyéről, mennyiségéről, milyenségéről). Ez utóbbit (amikor a kommunikáció nem a jel adójának belső állapotá-

ról, hanem valamilyen külső tárgy-ról/eseményről közöl információt) a szakirodalom referenciálisnak nevezi, és legtöbben pusztán az ember esetében tekintik bizonyí-tottnak meglétét. Ez a külső és a belső világról közölt információ

között tett megkülönböztetés lát-szólag lényegtelen, de valójában nagyon fontos! Ugyanis ez, hogy az ember tőle független (külső) dol-gokról is tud beszélni/gondolkodni tesz minket képessé arra, hogy egy múltbeli eseményt elmeséljünk, közvetlenül meg nem tapasztalha-tó dolgokról tanuljunk vagy meg-tervezzünk egy cselekvést.

Állatok esetében a külső kör-nyezetre irányuló jelekre klasszi-kus példa a cerkófmajmok esete, akik különböző vészjelzéseket adnak egy leopárd és egy sas láttán. Ez egyrészt értelmezhető úgy, hogy a cerkófok a külső kör-nyezet különböző ingereit (eltérő ragadozó) más-más módon közlik társaikkal (referenciális kommuni-

káció). Azonban az is egy lehetsé-ges magyarázat, hogy a különböző hangjelzések azt közlik, hogy most fára mászva menekülök, vagy lela-pulva elbújok (saját viselkedés). Ezért állatok esetében a legtöbb kutató funkcionálisan referenciális kommunikációról beszél. Ez annyit jelent, hogy viselkedésszinten azo-nos az ember esetében ismert külső környezetre irányuló, és számos komplex magatartásforma alapját képező referenciális kommuniká-cióval, azonban mivel az állatok tényleges belső állapotát nem tud-juk mérni, így nem zárható ki, hogy egyszerűbb mechanizmusok szol-gálnak az alapjául.

Egy hollókon végzett tere-pi vizsgálat során bécsi kutatók három különböző táplálékforrást kínáltak az alanyoknak, azt vizs-gálva, hogy miként módosulnak a fentebb említett fajtársakat maguk-hoz hívó hangjelzéseik. Az elsőként megfigyelt rövid „who” jeleket a hollók jellemzően az élelemforrás megközelítése közben hallatták, és megjelenése nem függött a kísér-leti szituációtól. Ez alapján tehát ezt a jelet az alany motivációs álla-potának 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 funkci-onálisan refereciális információt.

Természetesen ezen eredmé-nyek alapján meglehetősen elha-markodott lenne az emberéhez hasonló mentális képességeket és elmeállapotokat tulajdonítani a hollóknak. Azonban ezen éle-lemforráshoz hívó jelek az emberi referenciális kommunikáció érde-kes analógjául szolgálnak, és rész-letesebb vizsgálatuk elvezethet az emberi képességek evolúciós gyö-keréhez.

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 �� -��

BiológiaBiológia

3

Tudományosmelléklet

BiológiaBiológia


Az aktivitás-impulzivitáskutya-személyiségjegy ésgenetikai 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 visz-sza, állatok esetében azonban igencsak új keletű tudománynak számít, a kutatók hosszú ideig ugyanis tagadták, hogy az állatoknak is lennének érzelmeik, gondo-lataik. Mára azonban a kognitív etológia és az idegrendszeri kutatások fejlődé-sének köszönhetően a kutatók által is elfogado�, hogy az állatok éppúgy ren-delkeznek személyiséggel, ahogyan az emberek is.

Az ember esetében a legelfogadot-tabb nézet szerint a személyiségnek 5 dimenzióját lehet elkülöníteni: az érzelmi stabilitást, magabiztosságot, nyito�sá-got, lelkiismeretességet és az együ�mű-ködést, melyből egy vizsgálat szerint a kutyánál a lelkiismeretesség kivételével mindegyik személyiség-dimenzió meg-felelője fellelhető.

Korábbi kutatásokban gyakran alkalmaztak rágcsálókat az ember sze-mélyiségmodelljeként, ezek azonban zsákmányállat mivoltukból adódó-an, viselkedésüket tekintve jelentősen különböznek az embertől, mely ökoló-giai 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 mutat-ja a vizsgált viselkedést (mint például az aktivitás1-ipmulzivitás2). Ezek a vizsgá-latok általában a dopaminerg rendszer-re irányulnak, melynek egyik legfonto-sabb neurotranszmi�ere3 a dopamin. A szervezetben történő dopamin elő-állítás sebesség-meghatározó enzime a tirozin-hidroxiláz (TH). A létrejö� dopaminból noradrenalin és adrenalin alakul ki, melyek közül a noradrenalin kapcsolatban áll a hangulatzavarok (de-presszió, mánia) és a figyelemhiányos hiperaktivitási zavar (ADHD) kialaku-lásával. A tirozin-hidroxiláz enzimet a TH gén kódolja. Humán vizsgálatokban a TH gén polimorfizmus kapcsolatban áll a dopaminerg rendszer sérüléseivel és bizonyos rendellenességek alakulhat-nak 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 kutyá-ban hosszúságpolimorfizmust6 mutat, vagyis van olyan változata, amelyben egy 36 bázispáros szakasz csak egyszer van jelen, míg egy másik változatban két-szer. Egy egyedben vagy csak az egyik változat van jelen (tehát homozigóta), vagy mindke�ő (vagyis heterozigóta).

VIZSGÁLATI MÓDSZERÜNK, EREDMÉNYEK

Kutatásunkban egy viselkedés-teszt-sorozatot terveztünk a kutyák aktivitás-impulzivitás személyiségje-gyének tesztelésére és két kérdőívet használtunk, melyek a kutya aktivitás-impulzivitására és élénkségére irányul-tak. A kérdőíveket a gazdák töltö�ék ki, a viselkedéstesztet pedig a kutya számára ismeretlen kísérletvezető irá-nyíto�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 génha-tásból eredő különbség elfedné azt a kis hatást, amit vizsgálni szeretnénk. Emi-a� kutatásunk alanyául csak fajtatiszta német juhászkutyákat használtunk.

A tesztünkben szerepelő kutyáktól szájnyálkahártya mintát ve�ünk a gene-tikai vizsgálathoz, vagyis egy fültisztító pálcával kissé megdörzsöltük a pofa bel-ső oldalát (ld. kép). Az így kapo� mintá-ból a Semmelweis Egyetem Orvosi Vegy-tani 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-impul-zivitás közö� kapcsolat van. Mindhá-rom módszerünkkel azt találtuk, hogy a TH gén rövidebb változatát is hordozó, heterozigóta kutyák aktívabbak-impulzí-vabbak 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

Fogalommagyarázataktivitás: az egyén cselekvési kedve, vagyis a szervezet azon képessége, amellyel a külső ingerekre reagálimpulzivitás: az egyén arra való hajla-ma, hogy hirtelen, gondolkodás nélkül cselekedjenneurotranszmi�er: idegi ingerületát-vivő anyagextraverzió: ado� egyén mennyire szívesen lép interakcióba társaival, milyen mértékben képes lelkesedni, rajongani, illetve mennyire beszédesneuroticitás: A magas neuroticitással jellemezhető személyek az átlagosnál hajlamosabbak aggodalom, düh, bűn-tudat érzésére és depressziórahosszúságpolimorfizmus: egy megha-tározo� génszekvencia ismételt szám-ban fordul elő egy ado� szakaszon


4 FizikaFizikaFizikaFizika

Kétréses interferenciaAz egyik legszebb fizikai kísérlet

A fizikusok számára már-már elcsépeltnek számító, mások szá-mára mégis alig ismert ke�ős réssel végze� interferenciakísérlet a jelenlegi, intuitíven sokszor nehezen megragadható fizikai világké-pünket alapvetően formáló kísérlet. Jelen cikkben ennek bemutatá-sáról lesz szó, hangsúlyt fektetve tudománytörténeti jelentőségére.

A fény és anyag természetéről való vita az újkori fizika történetét megsza-kítás nélkül végigkíséri. Ennek első felvonása a 17. századi fizika két nagy-ágyúja, Sir Isaac Newton (1643-1727) és Christiaan Huygens (1629-1695) közö� zajlo� le. Míg Newton a korpuszkula-elméletet támoga�a (miszerint a fény kis részecskékből, korpuszkulákból áll, melyek egyenes vonalban terjednek és jól meghatározo� kinetikus energiá-val 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 presz-tízsű vita eldöntése.

Bár már Newton idejében is megy-győző megfigyeléseket jegyeznek le ezen a téren (pl. 1723-ban G. F. Maraldi meg-figyeli a később Arago- vagy Poisson-foltnak elneveze� jelenséget, azaz köralakú, átlátszatlan tárgy árnyékának közepén egy világos foltot), a fény hul-lámtermészetének egyik legjelentősebb bizonyítékát szolgálta�a Thomas Young (1773-1829) 1801-ben, ma már klasszi-kusnak számító, ke�ős réssel elvégze� interferenciakísérlete. A kísérlet lényege, hogy két közeli, keskeny (a fény hullám-hosszával összemérhető, azaz µ nagy-ságrendű) rést megvilágítunk, majd a rések után elhelyeze� ernyőn vizsgáljuk a fény intenzitását.

Az ernyőn világos és sötét csíkok sorozatát fogjuk látni. Ez az interferen-ciakép Huygens illetve az ő gondolatait továbbvivő Augustin Fresnel (1788-1827) elméletét igazolja (a Huygens-Fresnel-elv: a hullámtér minden pontja elemi hullámok kiindulópontja, a hul-lámtérben észlelt jelenséget az elemi hullámok interferenciája szabja meg).

A 20. század elején azonban több jelenséget csak a fény részecs-ketermészetével sikerült elméletileg levezetni (pl. fotoeffektus, Compton-szórás). Többek közö� ez készte�e a fizikusokat a Young-kísérlet további elemzésére. Képzeljük el, hogy a ket-tős résre eső fényintenzitást annyira lecsökkentjük, hogy egy időben csak kb. egy foton halad át a réseken (ez kísérletileg kivitelezhető; először Taylor, 1909). Ekkor természete-sen ernyő helye� fotodetektorokat használunk. Rövid idő ala� csak a fotonok véletlenszerű becsapódását érzékelhetjük; az így kialakult inten-zitáskép hosszú idő után azonban megegyezik a már korábban láto�al (amikor is sok fotont küldtünk át egyszerre), azaz a becsapódó foto-nok valószínűségi eloszolása ugyan-az, mint amit az interferencia alapján számolhatunk. Egyetlen fotonnak is van tehát hullámfrontja, mely átha-lad mindkét résen, majd önmagával

interferál.Az előbbi elrende-

zést egészítsük ki egy detektorral, mely az egyik résen áthaladó fotonokat tudja érzékel-ni. Ebben az elrendezés-ben az „ernyőn” látha-tó (azaz a rés mögö�i fotodetektorokon mér-hető) kép radikálisan megváltozik: megszű-nik az interferencia, két

sávot láthatunk, ahogy azt a részecs-ketermészet alapján várjuk. A mérés hatására tehát a foton részecsketer-mészete nyilatkozik meg. Az ebben az időben születő kvantummechani-kában ezek a kísérleti eredmények (és ezzel a klasszikus vita) új értelmezést nyernek, mely a komplementaritási-elv kimondásához vezet. E szerint a fény természete ke�ős és a vizsgált jelenség körülményei szabják meg, hogy melyik természete domboro-dik ki. Érdemes megemlíteni, hogy ennek az elvnek bevezetését megha-tározta 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, koráb-ban pusztán részecskének tekinte� objektumokra, pl. elektronra is. Azaz a foton impulzusát megadó p= h/λ képlet alkalmazható egyéb részecs-kék 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 egy-kristályon észleltek elektronelhajlást. Később egyéb, nehezebb részecs-kékkel, pl. neutronnal, protonnal és fullerénnel is sikerült interferenciaké-pet kapni. De Broglie anyaghullám-elmélete tehát a komplementaritási-elv jelentős kiterjesztése.

A Young-kísérletet elektron-nal 1961-ben végezték (C. Jönsson, Tübingen; 1974-ben sikerült az elektronintenzitást annyira lecsök-kenteni, hogy egy időben valóban csak egy elektron haladjon át a rése-ken) és a vár�al egyező interferen-ciaképet kaptak. 1998-ban rubídi-um nyalábbal is sikerült a kétréses interferenciakísérletet végrehajtani (Rempe et al, Konstanzi Egyetem). A kísérlet 1801 óta a fizika egyik leg-szebb és legtöbbet elvégze� kísérle-tévé vált.

Tóth Dániel

KörnyezettanKörnyezettan

5


KörnyezettanKörnyezettan


PasszívházakKorszerű energiafelhasználás

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 leg-kisebbre csökkentik. A szükséges energiát az elektromos eszközök hulladékhője biztosítja, így nincs szükség a hagyományos értelem-ben vett fűtőberendezésekre, a megújuló energiák azonban szere-pet kaphatnak.

A passzívházaknál gépi szellőz-tetés biztosítja a szellőztető levegő energiatartalmának megmaradá-sát, valamint a nyári hűtést is. A legjobb hőtechnikai tulajdonságok-kal bíró épületszerkezeti anyagokat alkalmazzák, de kerülik különle-ges, nehezen beszerezhető anyagok használatát. Az épület légtömör, így a meleg levegő nem távozhat

el. A passzívház pollenszűrővel is felszerelhető, ami igencsak meg-könnyíti az allergiától szenvedő lakók életét.

A gépi szellőztetésnél a ven-tillátorok által beszívott levegő lemegy a föld alá és átveszi a talaj hőmérsékletét, így a legnagyobb nyári hőségben is 20-24°C-os leve-gő érkezik a lakás légterébe, míg télen, ha -15°C a külső hőmérsék-let, a bejövő levegő már 0°C-os.

Gyakori érv a passzívházak ellenében, hogy építtetésük jóval drágább, mint a hagyományos lakó-házaké. Ha azonban figyelembe vesszük, hogy nincs szükség fűté-si rendszer kiépítésére és kémény építésére, akkor máris „visszanyer-tük” a többletköltségek egy részét, hosszú távon gondolkodva pedig nagy előny, hogy függetlenítjük

magunkat a fosszilis energiahordo-zók folyamatosan növekvő árától.

Hazánk első minősített pasz-szívháza Szadán épült, Szekér László tervei alapján. A minősí-tést végző darmstadti Passivhaus Institut mérései alapján az épület évi 13 kWh energiát használ négy-zetméterenként fűtésre és hűtés-re. Az egy főre jutó passzívházak száma Európán belül Ausztriában a legmagasabb, a megújuló ener-giák aránya is jelentős. Osztrák szomszédainknál 2010-re minden negyedik új ház passzívház lesz, továbbá minden, a központi költ-ségvetés által finanszírozott szoci-ális bérlakásnak passzívház tech-nológiával kell megépülnie.

Hazánkban évi 30 mill iárd forintot költenek lakóépületek épületenergetikai korszerűsítésé-re, a háztartások fűtéséből évente mintegy 10,3 millió tonnányi CO2 kibocsátás származik.

Magyarországon 2008. január 1-től kormányrendelet szabályozza az épületek energetikai minősítésé-nek módját. Az épületek - köztük a lakóépületek is - energiatanúsít-ványt kapnak majd, mely jelentő-sen befolyásolhatja az ingatlanok értékét.

Jurecska Laura

„3 literes ház”

Az építőiparban négy fő csoportra osztják az alacsony energiaigényű házakat házakat: 40-79 kWh/m2 (alacsony energia-igényű épületek), 16-39 kWh/m2 („3 literes épületek”), 15 kWh/m2 ala� (passzív házak), 0 kWh/m2 (zéró energia házak). Az úgyne-veze� 3 literes ház éves fűtési hőszükséglete négyzetméteren-ként 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 KémiaKémiaKémiaKémia

Négyszeres fém-fém kötésekKötésrendi érdekességek

Egészen 1964-ig úgy gondolták a kémikusok, hogy csak egysze-res, kétszeres és háromszoros kovalens kötések léteznek. Azonban ebben az évben írta le először F. A. Co�on, hogy K2[Re2Cl8]·2H2O összetételű vegyületben szokatlan rövid a Re-Re kötés1.

A Re-Re kötések hossza az alábbi táblázatban látható2:

Végül arra a következtetésre jutot-tak a tudósok, hogy az említe� vegyü-letben 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 konfor-máció 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 álta-lában a négyes kötéseket) eddig csak az átmeneti fémek közö� figyeltek meg kétmagvú komplexekben. Viszont meg-lepően sok fém (pl. Cr, Mo, W, Tc, Re, Ru, Os, Rh, V, Nb, Co, Ir3). képes e kötés lét-rehozására, megfelelő ligandumokkal. A kötés akkor jön létre, ha a fémma-gokhoz hídligandumok kapcsolódnak, melyekben az X-Z távolság hasonló az M-M távolsághoz, ill. az X-M és Z-M kötések párhuzamosan tudnak elhe-lyezkedni (lásd 1. ábra).

Ilyen ligandum pl. acetátion (CH3COO−). Érdekesség, hogy már

1844-ben E. Peligot előállíto� és leírt egy fém-fém négyes kötést tartalma-zó komplexet, a króm acetátionnal képze� hídligandumos komplexét, a µ-tetraacetáto-króm(II) komplexet: Cr2(CH3COO)4. Ő azonban akkor még nem tudta, hogy ez négyes kötést tartal-maz. Ez viszonylag könnyen előállítha-tó laboratóriumban az alábbi módon:

2-3 cm3 Cr(III)-oldathoz Zn dara-bot és reagens sósavat öntünk, a tete-jére ujjnyi vastagságban hexánt réte-gezünk (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:

Cr3+ (Zn + HCl) � Cr2+ + e-

Ezután (elég nagy mennyiségű) szilárd CH3COONa-ot adunk az oldat-hoz. Az oldat visszasemlegesítése után leválik egy sötétvörös csapadék, ez a Cr2(CH3COO)4(H2O)2:

2 Cr 2+ + 4 CH3COO- + 2 H2O � Cr2(CH3COO)4(H2O)2

A keletkező komplex szerkezete:

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-donorú-ak (pl. az 1,3,4,6,7,8-hexahidro-2H-pirimido[1,2-a]pirimidin – vagy egy-szerűen csak Hhpp):

Azonban léteznek még több elektront tartalmazó kovalens kötések is, az ötös ill. hatos fém-fém kötés. 2005-ben sikerült elő-ször előállítani az ötszörös kova-lens kötést tartalmazó vegyületet, a [CrC6H3-2,6-(C6H4-2,6-(CHMe2)2)2]2 komplexet, mely szintén Cr atomo-kat tartalmaz4. Ugyanilyen ötszörös kötést tartalmaz az [U2Cl8]2- anion is. Sőt sikerült előállítani (ill. kimu-tatni) a tizenkét elektront tartal-mazó hatszoros kötést is, mely a csak gázfázisban létező Mo2- és W2-molekulákban fordul elő.5 A tudó-sok feltételezése szerint nem léte-zik nagyobb kötésrendű kovalens kötés, de ki tudja, mit hoznak a jövő kutatásai…

Pálfy GyulaKémia 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_bond5 h�p://en.wikipedia.org/wiki/Sextuple_bond

MatematikaMatematika

7


MatematikaMatematika


Modernkori titkosírásHibajavító kódolás

A kódolás alkalmazása mára igen széleskörűvé vált. Használ-ják titkosításra, katonai hírközlésre, informatikai tömegszolgál-tatásoknál, de a legelterjedtebb mégis a távkommunikációban.

A következőkben – melynek Hraskó András és Szőnyi Tamás Új matematikai mozaikban megjelent írása szolgált alapjául – a hibajavító kódolásba szeretnénk egy rövid bete-kintést 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 cím-ze� 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 kódo-lást követően egy c kódszót kapunk. Nélkülözhetetlen, hogy az üzenetek, és a kódszavak közö� kölcsönös meg-feleltetés 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 bemutat-ni: 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 kód-elméleti 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 kód-szót, 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 geomet-ria tankönyvekből ismert Fano-síkkal adjuk meg. Rendezzük a sík 7 pontját az ábra szerinti sorrendben. A pontok egy részhalmazához hozzárendelhe-tünk 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 egyenese-ket, és az egyenesek komplementereit. Az ezekből alkoto� 16 darab 7 hosszú-ságú bináris számsor adja a kódot, ami egy Hamming-kód.

A gondolt számokat azonosítjuk ke�es számrendszerbeli alakjukkal.

Ezek lesznek az üzenetek. Ezután, ren-deljünk hozzá minden üzenethez egy kódszót, a következő módon:

Mivel minden kódszó 7 karakter-ből 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: x0001, x0010, …, x0111. A fogado� üzenet-ben válasszuk ki azokat a koordinátá-kat, 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 kér-désre Péter nem mondo� igazat.

Gusztáv Edit

Matematika


8 KitekintőKitekintő

Ízelítő az Élet és Tudományból(2009. december)

Kerecsensólymok és rovarölő szerek

MÉREG A TOJÁSBAN

A táplálékláncon haladva a piramis csúcsán lévő fajok a leginkább veszé-lyeztete�ek, mert a szermaradékok i� dúsulnak fel legnagyobb mértékben. A természetvédelmi kutatások a rit-ka, véde�, veszélyeztete� ragadozó madarakra helyezték a fő hangsúlyt, s mint indikátor fajokat vizsgálták. Ezek közül is az egyik globálisan veszélyez-tete�, fokozo�an véde� madarunkra, a kerecsensólyomra terelődö� a figye-lem, melynek egyedszáma hazánkban a 1970-es évek végére 30 pár alá csök-kent.

(Dudás Miklós cikke)

A Csillagászat Éve képekben

CSILLAGOK SZÜLŐSZOBÁJA

A déli égbolt egyik ékessége az NGC 3372 jelű objektum, más néven a Carina-köd (bal oldalon). 300 fény-év átmérőjével egyike a legnagyobb csillagkeletkezési helyeknek a Tej-útrendszerben. Sajnos hazánkból egyáltalán nem látszik, a Hajóge-

rinc (Carina) csillagkép keleti szélén található.

Hasonló, de kisebb csillag-bölcső 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 DNS-szerkezete

A BŰVÖS NÉGYES SZÁLÚ DNS-STRUKTÚRA KIALAKULÁSA

A telomerek végeit alkotó rövid guanin-gazdag ismétlődő DNS-szekvenciákból felépülő egyes szá-lú DNS-lánc szerkezetének részle-tes vizsgálata egy teljesen újszerű DNS-struktúra, a négyes szálú DNS megismerését tette lehetővé. Ez az újszerű DNS-szerkezet ma már daganatos betegségek terápi-ájának ígéretes célpontja, jelezve az alapkutatások fontos szerepét az emberi betegségek leküzdéséért vívott hosszú és fáradságos harc-ban.

(Udvardy Andor a 2009-es orvosi Nobel-díjról szóló cikké-

nek második része)

Humboldt, az utazó tudós

A TÖRTÉNELEM LEGNAGYOBB MAGÁNEXPEDÍCIÓJA

Az idei esztendőt 200 éves szü-letésnapjával szinte teljesen kisajá-títo�a Charles Darwin, és homály-ba vesze� a természe�udományok egy másik nagy alakja, Alexander Humboldt másfélszáz éve bekövet-keze� halálának évfordulója. Maga Humboldt tudományossága és sze-mélyisége 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 leghosz-szabb életű diktatúrája

VILÁGHÁBORÚ – LOMBIKBAN

A Caudillo a köztársaságpárti-ak lassú, fokozatos felmorzsolását tekinte�e célravezetőnek, és szinte négyzetméterenként tisztíto�a meg az országot az ellenállási gócoktól. Hangosbeszélőkön megadásra szó-líto�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 hátrarú-gásától származó nyomot találtak.

1937. április 19-én Franco dek-rétumot 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 katoli-kusok lakta Guernicát. Három és fél órán keresztül tarto� a terrorbom-bázás. 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 tart-ja a reményt egy jobb kor iránt, a spanyol nép hősies harca a szabadsá-gért és az emberi méltóságért”.

(Fiziker Róbert cikke)

tétékás nyúz 4003 - tudományos melléklet

Documents