Kedves Barátaim!
Első mondat a köszöneté. Köszönöm az Eötvös Tudományegyetem oktatóinak, professzorainak, előadóinknak hogy fontosnak tartanak egy tudományos ismeretterjesztő folyóiratot köszönteni. Külön köszönettel tartozunk Horváth Gábornak, aki hónapok kitartó szervező munkájával összeállította, létrehozta ezt az előadó-délutánt. Köszönöm a hallgatóságnak, hogy megtiszteltek minket jelenlétükkel.

1869 januárjában, Pesten, Khór és Wein könyvnyomdájában elkészült egy lap első évfolyamának első száma.

TERMÉSZETTUDOMÁNYI KÖZLÖNY. volt a címe, a cím után pontot tettek.

A címlapon még feltüntették:

Ennek a folyóiratnak napjainkban a 140. évfolyama jelenik meg Természet Világa címmel, a Tudományos Ismeretterjesztő Társulat lapjaként...

A teljes szöveg
Fóliák

A tudomány és a technika világában igen sok struktúrát, jelenséget írunk le hálózattal, ami sokszor igen nagy méretű. Az internet talán a leglátványosabb, és különösen érdekes abból a szempontból, hogy teljes mértékben ember alkotta objektum. Az elektromos hálózatok között is vannak hatalmas méretűek: például a „chip”-ek, az integrált áramkörök. Az emberi társadalom jelenségeinek tanulmányozásához különböző társadalmi hálózatokat lehet bevezetni. A biológia és orvostudomány sarkalatos kérdése az idegsejtek által alkotott hálózatok, az agy leírása és működésének megértése. A nagy hálózatok megértéséhez a matematika kell, hogy új eszközöket alkosson. Mely tulajdonságaikat érdemes vizsgálni egyáltalán? Milyen adatokat mérjünk egy hálózatban? Hogyan szimulálhatunk ilyen hálózatokat? Leírhatók-e legfontosabb tulajdonságaik néhány paraméterrel? Mindezek egy izgalmas új matematikai elmélet kiindulópontjai, melyben már születőben vannak az első eredmények.

Fóliák

Az előadás molekuláris történések (kémiai reakciók) időbeli megfigyelésének korlátaival, valamint azok igen rövid idő alatt történt eredményes meghaladásával foglalkozik. Kémiai reakciók nyomon követése az 1850-es évektől kb. 1900-ig a reaktánsok összekeverése után stopperórás időméréssel és a reakcióelegy valamilyen (általában optikai vagy elektromos) tulajdonságának „gyors” (0,1 és 1 másodperc közötti) mérésével történt. A századfordulón Rutherford által gázreakciók vizsgálatára kifejlesztett és később folyadékokra is sikerrel alkalmazott áramlásos, majd 1940-ben a Chance által kidolgozott megállított áramlásos módszerekkel a tanulmányozható reakcióidőt néhány ms-ig lehetett csökkenteni. A reakciókinetika első 100 évét így három nagyságrendnyi időskála-rövidülés jellemezte. A további rövidülés legfőbb akadálya az volt, hogy a rekacióelegyet kb. ms-nál rövidebb idő alatt nem lehetett összekeverni. Ezen segített a reaktánsok egyikének prekurzor formában történő hozzákeverése az elegyhez, és annak „hirtelen” átalakítása aktív reaktánssá. Ettől kezdve két tényező, a prekurzor átalakíthatóságának és a reakcióelegy valamely tulajdonsága mérhetőségének rövidsége, valamint a kettő között eltelt idő pontos meghatározhatósága szabta meg az időfelbontást. Először az elektronika, majd az 1960-as években kifejlesztett lézerek gyors fejlődésével, továbbá különböző, az aktuális lézerimpulzusokhoz alkalmazkodó módszerekkel 1949 és 1985 között sikerült ezt a felbontást 10^–3 másodpercről 10^–13 másodpercre javítani. Ezzel lehetővé vált a reagáló molekulák átrendeződésének, a kémiai kötések felbomlásának és újak kialakulásának valós idejű megfigyelése. Az időfelbontás azóta még mintegy 3 nagyságrendet javult, ami már meghaladja az atommagok átrendeződésének szokásos idejét is, és előrevetíti az elektronszerkezet átrendeződésének kísérleti nyomon követését.

Fóliák

Sokan talán még nem hallottak erről a majdnem sejtszervecske méretű, óriás fehérjekomplexről, pedig a sejtek fehérjéinek túlnyomó részét (80-90%-át) a proteaszóma bontja le. Részt vesz a hibás vagy sérült fehérjék, a sejtosztódás-
szabályozók, az onkogének és a tumor-szupresszorok lebontásában és az antigének feldolgozásában, valamint a génátírást szabályozó fehérjék aktiválásában, illetve lebontásában. A proteaszóma végzi a kiválasztásra szánt, de rosszul felgombolyodott vagy sérült fehérjék lebontását is. A 26S proteaszóma egy 2,5 MDa tömegű molekuláris gépezet, melyet kb. 31 különböző fehérje-alegység épít fel. Tartalmaz egy hordó alakú mag-komplexet (a 20S proteaszómát), mely egyik vagy mindkét végén a lebontandó fehérjéket felismerő 19S szabályozó komplexhez kapcsolódik. Háromféle fehérjeemésztő enzimaktivitása is van, így gyakorlatilag bármilyen fehérjét le tud bontani. A fehérjebontás nagyon pontosan szabályozott folyamat, egyik fő alapelve a térbeli elkülönülés. Ennek egyik formájára (autokompartmentalizáció) a sejt belsejében szabadon úszó proteaszóma a legjobb példa. Alegységei egy kis hengert vagy hordót formáznak, melynek belső terébe zártan vannak az enzimatikusan aktív centrumok. Az ide való bejutás csak legombolyodott fehérjéknek lehetséges. Így a komplexnek olyan alegységekkel kell kapcsolódnia, melyek felismerik, megkötik és legombolyítják a megfelelő jeleket hordozó célfehérjéket. Tehát, hogy mi és hogyan juthat be ebbe a „molekuláris húsdarálóba”, azt a 19S szabályozó „feltétek” határozzák meg.

Fóliák

Az entrópia-törvény csaknem annyira izgatja a szépirodalom kiváló alkotóit, mint a természettörvények kutatóit. Madách Imrétől a kortárs német irodalom legnagyobb tehetségének tartott Daniel Kehlmann-ig, írók sora választotta művei „főszereplőjének” a szervezett rend széthullásához, az egyenletesen hideg állapotú Univerzumhoz vezető entrópia és az ember küzdelmét. Ezzel párhuzamosan a modern fizikai kozmológiában is visszatérő téma a „Főnix-Univerzum” lehetősége. A Természet Világa számára írott új tanulmányomban a létünk egyik alapkérdésére különböző eszközökkel keresett válaszok gondolati párhuzamát igyekszem elemezni. Előadásom célja e tanulmány rövid bemutatása.

Fóliák

Két szálra fűzöm fel az előadásomat: Az első az 1970-es évekre jellemző számítógépes statisztika kibontakozásától a mai informatika világának jellemzésében helyezi el az információ, a kiszámítás és a véletlen fogalmának viszonyát. 1975-ben így kezdtem egy előadást: „Az vitathatatlan tény, hogy a számítógépek rohamos elterjedése nemcsak a közéletben és a gazdasági életben érezteti hatását, hanem számos tudományterületen is új lendületet adott a kutatásoknak. … Minden eddigit felülmúló mennyiségű adat, információ vált hozzáférhetővé, kezelhetővé, kiértékelhetővé. A matematika alkalmazására minden eddiginél hatékonyabb eszköz áll rendelkezésre.” Igen, akkor ezek voltak a domináló újdonságok. Ehhez jött az a lehetőség, ami még Neumann János írásaiban sem jelent meg: a számítástechnika hatására a kommunikációban bekövetkezett változás, amit a Világháló, Internet, Web jellemez többek között. Ebből keletkezett az informatika új (egyben ősi) tudományterülete, ez vezetett a korszakunkat jellemző információs forradalom, információs társadalom kifejezésekhez. Ami most meghatározó folyamat: az emberi tudatokon kívül rakjuk össze irdatlan tempóban a jelek formációit, mintegy globális külső tudatként. Ironikusan ezt exformációs, vagy angolosan outformációs társadalomnak is neveztem már. Azért arra is ügyelni kell, hogy az emberi tudatokban is legyen valami. A „tudásalapú társadalom” építésének – kissé lejáratott – célkitűzése mindkét tudat fejlesztését igényli! A véletlen matematikai modelljét a jövő leírásának eszközeként használhatjuk, mint a jövő bizonytalanságának, kiszámíthatatlanságának leírási módszerét. Azt kívánom a következőkben feszegetni, hogy a múlt homályos leírása és a múlt véletlen gyökerei, valamint a jövő bizonytalanságát modellező valószínűség-eloszlásra való következtetéseink hogyan hozhatók össze? A jövőre csak a múltból következtethetünk. Most is viták folynak: – Mi az informatika? Mi egyáltalán az információ? – Nem kerülhető meg ezen fogalmak értelmezésénél a véletlen és a kiszámíthatóság fogalmainak pontos ismerete, a matematikai alapok helyes használata. Bemutatom az információ matematikai mérőszámait, rávilágítok az információelmélet mérőszámaira vonatkozóan, hogy ezek tulajdonképpen a helyettesítés, leírás méretét minimalizálják. Eben az összefüggésben információra nem lenne szükség véletlen nélkül, az információ nem lenne használható kiszámítás nélkül. Nem lenne semmi szerepe. Második szál, az algoritmikus információelméletre építve, Rényi Alfréd egy kérdése köré fonódik: „Lehet egy vizsga nehézségét azzal jellemezni, hogy hány bit-et kell a hallgatóknak tudni? Enciklopédikus jellegű tárgyakban ez nem is teljesen abszurdum, a matematikában, persze, ennek nincs értelme, hiszen a dolgok egymásból következnek, aki az alapokat tudja, elvben mindent tud, illetve tudhatna. Egy matematikai elmélet összes eredménye tulajdonképpen csírájában benne van az axiómákban – vagy mégsem? Erről egyszer még gondolkodni fogok.” (Rényi „Az információ matematikai fogalmáról” (Egy egyetemi hallgató naplója), 1969.) Ez egy fontos kérdés, amire Rényi nem adott választ, sajnos nem adatott meg neki, hogy gondolkodjon a felvetett kérdésről. A válasz az algoritmikus információelméletben van. Ennek fogalmaival közelíthetők válaszok az alábbi kérdésekre: Mi az enciklopédikus tudás jellemzője? Mi a matematikai tudás jellemzője? Milyen ehhez képest a mai információs technológiák, az informatika tudásanyaga? A vizsgához szükséges tanulás bitekben mért mennyiségének elemzése mellett kitérek a tudomány új művelési paradigmájának kérdéseire is. Mit kezdhetünk a gyorsítók, űrfelvételek, géntérképezők, orvosi műszerek, és így tovább, által öntött sok Petabájtnyi adattömeggel? Ennek jegyében működött többek között az ELTE e-Science Regionális Egyetemi Tudásközpont is.

Fóliák

A mozgás közbeni lehető legnagyobb állásszilárdság biztosítása érdekében a négylábú állatok lassú járásának jól meghatározott és minden fajra azonos a lépéssorrendje, aminek képlete -BH-BE-JH-JE-, ahol BH a bal hátsó lábat, BE a bal első lábat, JH, illetve JE pedig a jobb hátsó, illetve jobb első lábat jelenti. Ezt Eadweard Muybridge 1887-ben megjelent, Animal Locomotion (Az állatok mozgása) című könyvsorozata óta tudják a szakemberek. Azt gondolhatnánk, hogy az azóta eltelt idő elegendően hosszú volt ahhoz, hogy a művészek, a múzeumi állatpreparátorok, az állatanatómusok és a játék állatfigurák tervezői napjainkra már megtanulhatták helyesen ábrázolni a négylábúak járását. Közismert, hogy a képzőművészetekben gyakran hibásan ábrázolják a lovak járását. Ez persze csak az 1887 után született képzőművészeti alkotások készítőinek róható föl, hiszen korábban a járásnak a másodperc töredékéig tartó, szabad szemmel gyakorlatilag észlelhetetlenül gyors mozzanatai alkalmas fényképészeti technika hiányában nem voltak ismertek. Így a festők, grafikusok és szobrászok nem lehettek teljesen a tudatában a lovak valósághű járásábrázolási módjainak. A négylábú játékállatok mindannyiunk gyermekkorának részei. Vajon e játékállatok mennyire élethűen adják vissza a valódi állatok járásfázisait? És mi a helyzet a természettudományi múzeumokban kiállított, járás közben ábrázolt kitömött négylábúakkal vagy azok csontvázaival? Az állatanatómia-tankönyvek négylábú állatillusztrációi vajon élethűen adják-e vissza a járás fázisait? Hogy megválaszolhassuk e kérdéseket, annak számszerű fölmérésére vállalkoztunk, hogy az említett négylábú járásábrázolások mekkora hányada helyes. Arra a meglepő eredményre jutottunk, hogy az Animal Locomotion megjelenése óta eltelt több mint 120 év sem volt elegendő ahhoz, hogy a négylábúak tudományos igényű járásábrázolásai között csupán valósághűek forogjanak közkézen. Az előadásból kiderül, hogy a négylábúak járásának rengeteg helytelen ábrázolására bukkanhat még napjainkban is a témában járatos, szemfüles megfigyelő.

Fóliák

Szily Kálmán a Természettudományi Közlöny felelős szerkesztője a természettudományi ismeretek terjesztését kiváló szakemberekre bízta, a föld- és vegytant Wartha Vincze (1844-1914) helyettes egyetemi tanárra, akit az előző évben hívtak haza Zürichből, ahol magántanár volt. A 24 éves, Heidelbergben doktorált tudós kitűnő választásnak bizonyult. Wartha 1870-től a budapesti Műegyetem újonnan szervezett Vegyiparműtan (Kémiai Technológia) Tanszék vezetője lett, ahol 42 éven át oktatott, de az ismeretterjesztést is mindvégig szívügyének tekintette. Valószínűleg csúcstartó az ismeretterjesztés terén, mert a Természettudományi Közlönyben 480 hosszabb-rövidebb írása jelent meg. Nézzük meg, hogy Wartha Vinczét és a magyar kémikusokat mi foglalkoztatta 1869-ben, amit meg kívántak osztani a „művelt magyar közönséggel”. A Vegytan címszó alatt a következő írásokat találjuk: „Atómok és tömecsek”, „Sóoldatok cserebomlása”, „A nitroglycerin (dynamit)”, „A petroleum párlási terményei”, „A pesti világító-gáz vegyalkotása”, „A Graham-féle hydrogenium”, „A szinnye-lipóczi fürdőről”, „Az arsén tartalmú zöld föstékek fölismerése”, „A mezőgazdasági-vegytan történetéhez”. A Természettan és Meteorologia tárgykörbe kerültek a „Mi a láng és honnan veszi világító erejét?” „A perpetuum mobile” kémiai vonatkozású írások. A Vegyesek című rész számos kémiával kapcsolatos hírt is tartalmaz. Itt közölnek ismertetést az „1869-ki természettudományi congressusokról”, James Watt munkásságáról, de itt jelentek meg a tudomány- és az oktatáspolitikát érintő irások is: „Faraday véleménye az iránt, mit tegyen az állam a tudomány érdekében” vagy „A természettudományi oktatásról”. E kérdések ma is a közfigyelem homlokterében állnak, mint ahogy a következő két cikk is megjelenhetne ma is: „A tüzelő anyag lehetséges kifogyásáról” vagy „A tüzelő anyag pótlása a napmelege által”. A sok érdekes cikk közül egyet választottam ki. Ennek pedig két oka volt. Az egyik az, hogy a cikk igen színvonalasan tárgyalta az „elméleti vegytan rendkívüli haladását”, a másik pedig az, hogy ezekre az ismeretekre támaszkodott Dmitrij Mengyelejev, aki ugyanezen évben alkotta meg az elemek periódusos rendszerét. A cikk fő céljaként jelöli meg a „jelenleg uralkodó atomistikus nézetek” bemutatását.

Fóliák

Közvetlenül egyetemi tanulmányainak befejezése után, 22 éves korában lett Eötvös Loránd a Természettudományi Társulat választmányi tagja, és azonnal bekerült a már 1 éves múltra (!) visszatekintő Természettudományi Közlöny szerkesztő bizottságába. Lehet, hogy ez az előlegezett bizalom akkor még a kultuszminiszter fiának szólt, de a fiú hamarosan bebizonyította, hogy igényes és hozzáértő emberre bízta Szily Kálmán a természettani rovat vezetését. A tudományos ismeretterjesztésről vallott progresszív felfogását néhány év múlva, Helmholtz „Népszerű tudományos előadások” c. munkájának magyar kiadásához írt előszavában, a tudós szerzőt dícsérve fejtette ki Eötvös Loránd, aki mellesleg a könyv fordítását is vállalta a Természettudományi Társulat számára, az orvos-fizikus Jendrassik Jenővel együtt: „… az e kötetben összefoglalt előadások … mindannyian közvetlenül az önálló tudományos búvárlat folyamában, mintegy annak kiegészítése gyanánt jöttek létre. A búvárlattal ily szorosan összekötve, maguk is még annak nyomait viselik, s így ahelyett, hogy könnyű modorban s fényes szavakkal csupán arra tanítanának, mit talált a tudomány, egyszersmind azzal is foglalkozik: miként találta azt. Míg más ily nemű munkák nagyrészt csak a természettudományok eredményeinek népszerűsítésére terjeszkednek ki, addig nézetem szerint ez előadások vannak leginkább hivatva arra, hogy e tudományág módszerének titkaiba a nem természettudóst is beavassák.” Itthoni egyetemi működésének első éveiben Eötvös Loránd elég sok érdekes témához szólt hozzá a Természettudományi Közlönyben, később azonban a Tudományos Akadémia és a Mathematikai és Physikai Társulat elnökeként érthetően kevés ideje maradt erre a folyóiratra. Az előadásom megkísérel áttekintést adni Eötvös Loránd Természettudományi Közlönybeli tevékenységéről, az itt megjelent írásairól.

Lukácsi Béla Radnai Gyulával készített interjúja meghallgatható a Kossuth Rádió hangtárában. (Elhangzott: 2009. szeptember 18-án, 15.45-kor, a Hétköznapi tudomány rovatban.)