Editorial PRO FYZIKU ČESKOSLOVENSKÝ ČASOPIS. č. 1 Čs. čas. fyz. 62 (2012) 1

Transkript

1 č. 1 Čs. čas. fyz. 62 (2012) ČESKOSLOVENSKÝ ČASOPIS Editorial Založen roku 1872 jako Časopis pro pěstování mathematiky a fysiky Vydává Fyzikální ústav Akademie věd České republiky, v. v. i. Vychází 6 čísel ročně, uzávěrka tohoto čísla: únor 2012 Founded in 1872 as Časopis pro pěstování mathematiky a fysiky "The Journal for Cultivation of Mathematics and Physics" Published bimonthly in Czech and Slovak by Institute of Physics, v. v. i. Academy of Sciences of the Czech Republic Vedoucí redaktor Editor-in-Chief: Libor Juha Oboroví redaktoři Associate Editors: Pavel Cejnar, Michal Fárník, Jiří Limpouch, Peter Lukáč, Jan Mlynář, Karel Rohlena, Patrik Španěl, Jan Valenta, Vladimír Vetterl, Vladimír Wagner Redakční rada Editorial Board: Ivo Čáp, Pavel Demo, Antonín Fejfar, Ivan Gregora, Jarmila Kodymová, Jan Kříž, Petr Kulhánek, Štefan Lányi, Martin Orendáč, Fedor Šimkovic, Aleš Trojánek Sekretariát redakce Editorial Office Administration: Jana Tahalová, Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i. Na Slovance 2, Praha 8 tel.: , fax: cscasfyz@fzu.cz, Jazyková úprava: Stanislava Burešová, Lýdia Murtinová Technický redaktor, DTP a grafik: Jiří Kolář WWW stránky: Robert Petula Tisk: Grafotechna Print, s. r. o. Cena jednoho výtisku je 85 Kč při odběru v prodejnách nebo v redakci. Objednávky a prodej jednotlivých čísel v ČR vyřizuje redakce. Na Slovensku časopis rozšiřuje Jednota slovenských matematikov a fyzikov, pobočka v Žiline, Ul. 1. mája 32, Žilina, ivo.cap@fel.uniza.sk Distribution rights in foreign countries: Kubon & Sagner, PO Box , D-8000 München 34 Registrace: MK ČR E 3103, ISSN (Print), ISSN (Online). Copyright 2012 Institute of Physics of the ASCR, v. v. i. Vážení čtenáři, letošní nobelovské číslo otevíráme aktualitou o Nobelových cenách udělených za fyziku v roce. Ceny zamířily po nějakém čase opět do vesmíru. Přiblíží vám je Jiří Grygar, autor k tomu jistě nad míru povolaný. Využíváme této příležitosti a blahopřejeme mu k nedávnému udělení Nušlovy ceny, nejcennějšího národního ocenění v oboru astronomie. Ve zkratce podává Petr Chvosta základy termodynamiky. Po teorii elektromagnetismu a kvantové teorii je to třetí zásadní fyzikální teorie, jejíž přehled čtenářům Ve zkratce poskytujeme. O termodynamice kdysi případně napsal Albert Einstein: Teorie je tím působivější, čím jednodušší jsou její východiska, k čím více různým třídám jevů se vztahuje a čím širší jsou hranice její platnosti. Odtud pochází hluboký dojem, jenž na mě učinila klasická termodynamika. Jsem přesvědčen, že v mezích své platnosti nebude nikdy překonána. Domníváme se tedy, že jejím zařazením do nobelovského čísla nechybujeme. Již v prosinci předminulého roku referoval Milan Orlita o udělení Nobelovy ceny za fyziku 2010 britským vědcům ruského původu Andreji Geimovi a Konstantinu Novoselovovi za objev grafénu. Jak je v našich nobelovských číslech zvykem, přinášíme nyní plné texty přednášek obou oceněných badatelů, doplněné jejich vlastními životopisy a rozhovory s nimi pořízenými. Věcný, nicméně naléhavý poukaz na stíny současné epochy obsahuje Geimova řeč na banketu. Tyto projevy se většinou nesou spíše ve formálně společenském duchu a čtenářské pozornosti se příliš netěší. Řeč otištěná v tomto čísle však určitě stojí za pozorné pročtení a hlubší zamyšlení. Nobelovské téma dále naplňujeme obsáhlým příspěvkem o Mössbauerově jevu a spektroskopii. Připomíná nám padesáté výročí udělení Nobelovy ceny za tento zásadní objev. V rubrice věnované historii fyziky přinášíme materiály k silovému působení magnetického pole na diamagnetické materiály, dokumentující letitost úvah o možnostech jeho praktického využití. Jak ukazují i přednášky a životopisy obou laureátů Nobelovy ceny za fyziku obsažené v tomto čísle, jsou právě první kroky na dlouhé cestě vedoucí časem až k nejvyšším fyzikálním metám velmi důležité a pro další vývoj určující. Fyzikální olympiáda (FO) je jednou z prvních výzev adresovaných fyzikální komunitou začínajícím fyzikům. V tomto čísle přinášíme zprávu o aktuálních úspěších dosažených slovenskou reprezentací v mezinárodní FO. Sedmdesátiny oslavil Jiří Bičák, náš čelný teoretický fyzik zabývající se především obecnou teorií relativity. Redakce se připojuje k blahopřání jeho kolegů a spolupracovníků obsaženému v biografickém příspěvku otištěném v závěru předkládaného čísla. Libor Juha vedoucí redaktor

2 2 Čs. čas. fyz. 62 (2012) č. 1 Obsah AKTUALITY Astronomické pozadí Nobelovy ceny za fyziku v roce 4 Jiří Grygar REFERÁTY Grafén: materiály v plochém světě NOBELOVSKÁ PŘEDNÁŠKA 28 Konstantin S. Novoselov VE ZKRATCE Termodynamika 12 Petr Chvosta NOBELOVA CENA ZA FYZIKU Nobelova cena za fyziku pro rok Andrej Konstantinovič Geim: PROSLOV NA BANKETU, ŽIVOTOPIS, INTERVIEW 39 Konstantin Sergejevič Novoselov: ŽIVOTOPIS, INTERVIEW 47 REFERÁTY Náhodnou procházkou ke grafénu NOBELOVSKÁ PŘEDNÁŠKA 15 Andrej K. Geim HISTORIE FYZIKY Rudolf Ludwig Mössbauer 51 jeho život, efekt a spektroskopie Karel Závěta, Jaroslav Kohout, Adriana Lančok

3 č. 1 Čs. čas. fyz. 62 (2012) 3 Abstracts of review articles Na obálce: Krabí mlhovina (M1, NGC 1952 či Taurus A) byla prvním astronomickým objektem, který byl rozpoznán jako pozůstatek supernovy (viz str. 4 11). Zdroj: Wikipedie HISTORIE FYZIKY Diamagnetismus v akci: 59 Mooserova operace krátkozrakosti (1898) a Geimova létající žába (1998) J. Mooser a V. Strouhal Nobel lectures of K. S. Novoselov and A. K. Geim, are available in English on the www-page and in archival journals, e. g., Rev. Mod. Phys. 83, (). J. Grygar: Astronomical background of the Nobel prize in physics Abstract: The Nobel prize in physics was awarded to Saul Perlmutter, Brian Schmidt and Adam Riess for the discovery of the accelerating expansion of the Universe through observations of distant supernovae. It was expected that sooner or later the astronomy trio will get this distinction because the authors and their teams have indeed achieved an epoch-making discovery. Writing the key papers in 1998 and 1999 required a good deal of courage from the authors, who literally risked their scientific reputation. The presented article highlights the deep roots of the discovery from the history of astronomy and hence culminating to the XXth century. K. Závěta, J. Kohout, A. Lančok: Rudolf Ludwig Mössbauer his life, effect and spectroscopy Abstract: R. L. Mössbauer died a few weeks before the 50th anniversary of his Nobel prize award, which he shared with R. Hofstadter. This description of the work which led to the discovery of recoilless resonance absorption of γ rays, later named Mössbauer effect, is based on his personal reminiscences. Applications of Mössbauer spectroscopy are discussed with emphasis on the successful Mars mission that included facilities for this method of spectroscopy. MLÁDEŽ A FYZIKA Mimoriadny úspech slovenskej reprezentácie na 42. medzinárodnej fyzikálnej olympiáde REJSTŘÍK Obsah a autorský rejstřík Čs. čas. fyz. sv. 61 () 62 Ivo Čáp 1 Nobelova cena za fyziku 2009: texty přednášek o optických vláknech a nábojově vázaných strukturách (CCD) Fotostabilita biomolekul Vnitřní kontaminace radionuklidy Kvantová mechanika fotosyntézy Cesty k udělení Nobelovy ceny očima V. Ginzburga Mechanismy vzniku melanomu Fyzikální a estetické aspekty hudební akustiky Předbíhají neutrina fotony? Jak září chromosféra naší hvězdy Supravodivost už stoletá, ale stále čilá Jak nejlépe na Sudoku? Koho nazývali chorvatským Leibnizem? 2 PRO O FYZIKU FYZIKU 5 Setrvačníky nové nové olo ogie e aspekty staré technologie Důsledky te teorému eorému Noet the erové Noetherové ového Odraz rentgenového ánami záření membránami Materiály nelin neární nelineární o ptiky optiky ISSN Krása a užitek kvazikrystalů BIOFYZIKA a LÉKAŘSKÁ FYZIKA llo ování Počítačové modelování ok ouře Složení tabákového kouře y v biomedicíně biomed edi diccíně Diamanty y ttkání kání Fyzikální ústav Akademie věd České republiky, v. v. i.,přestavby F Praha h krrátké k Jak měřit velmi krátké Fyzikální F yzz ústav Akademie věd České republiky, v. v. i., Praha h ttp p ssvazek 61 ssvazek va a 61 pulzy laserové pulzy ý j fyzikálního fyzikální y ho po poz ozn oz o zzn zná ná n ání ní Vývoj poznání svazek 61 svazek 61 RECENZE KNIH ZPRÁVY Vladimír Balek a kol. téma dvojčísla: ŽENY A FY FYZIKA YZIKA Jiří Bičák oslavil sedmdesátiny 3-4 Počítačové simulace biomolekul PRO O FYZIKU FYZIKU svazek Pascal Chabert, Nicholas Braithwaite Physics of Radio-Frequency Plasmas 71 Josef Schmiedberger Elena Kartashova Nonlinear Resonance Analysis: Theory, Computation, Applications 71 Jan Franců Nimrod Moiseyev Non-Hermitian Quantum Mechanics 72 Petra Ruth Kaprálová

4 1 / 2012 Nobelovy ceny za fyziku () zamířily do vesmíru Co vše ještě lze vybádat o starém dobrém grafitu: cesta ke grafénu a Nobelově ceně za fyziku (2010) Mössbauerův život, jev a spektroskopie Geimova létající žába aneb silná magnetická pole a diamagnetika svazek 62

5 Č ESK OSL O V E N SKÝ Č A SOPIS informace pro rok 2012 Informace o předplatném na rok 2012 pro nové předplatitele Vážení čtenáři, děkujeme za váš zájem o předplatné Československého časopisu pro fyziku (dále jen ČČF), který je tradičním vědecko-populárním časopisem české a slovenské fyzikální obce. Časopis vychází šestkrát ročně, na konci každého sudého měsíce. Objednat si jej můžete: na webu vyplněním objednávkového formuláře na telefonicky na tel či em cscasfyz@fzu.cz; poštou na adrese FZÚ AV ČR, v. v. i., Redakce ČČF, Na Slovance 2, Praha 8. Bude vám přiděleno identifikační číslo předplatitele (které je i variabilním symbolem plateb předplatného), a dále i pro vás platí níže uvedené informace pro stávající předplatitele na rok Zájemci ze Slovenské republiky si mohou předplatné objednat: em na ivo.cap@fel.uniza.sk; poštou na adrese: JSMF pobočka v Žilině, prof. Ing. Ivo Čáp, CSc., ul. 1. mája 32, Žilina. Přejeme si, aby se vám náš časopis líbil a byli jste s ním vždy spokojeni! Informace o předplatném na rok 2012 pro stávající předplatitele Vážení čtenáři, děkujeme vám za vaši přízeň, podporu a předplatné v roce. Věříme, že našimi věrnými čtenáři zůstanete i nadále, a proto bychom vás rádi informovali o nabídce předplatného na letošní rok. Nabídka předplatného na rok 2012: tištěný časopis: 456 Kč/rok *22,00 **18,00 elektronická rozšířená on-line verze: 390 Kč/rok *15,30 **15,30 kombinované předplatné (tištěný časopis + el. verze): 550 Kč/rok *25,60 **25,60 sponzorské předplatné (kombinované): částka vyšší než 550 Kč/rok *25,60 **25,60 (Cena pro odběratele: *ze zahraničí, **ze Slovenské republiky.) V adrese, na kterou je vám časopis doručován, máte uvedeno desetimístné identifikační číslo předplatitele (variabilní symbol), které prosím při platbě vždy uveďte. Nemáte-li již obal z časopisu s adresou, postačí, když nám napíšete nebo zavoláte do redakce, a my vám vaše identifikační číslo rádi zašleme či sdělíme. Platit můžete prostřednictvím poštovní poukázky či bankovním převodem. Organizacím a podnikatelům na žádost vystavíme na předplatné fakturu. Předplatné plaťte na nové číslo bankovního účtu: /2700, konstantní symbol: 379 a variabilní symbol, který vám byl přidělen. Předplatitelé ze Slovenské republiky, nově budete předplatné hradit přes JSMF (Jednotu slovenských matematiků a fyziků), pobočku v Žilině, která vám sama automaticky pošle nové informace k platbě. Na případné dotazy rádi odpovíme na u cscasfyz@fzu.cz nebo na tel Děkujeme vám, svým předplatným podporujete vydávání tradičního vědecko-populárního časopisu české a slovenské fyzikální obce! S pozdravem redakce ČČF

6 Československý časopis pro fyziku je populárně-vědecký časopis zaměřený na informace o nových poznatcích ve fyzikálních vědách, na představování důležitých oblastí fyziky a poskytující prostor pro mezioborovou diskusi. Časopis se obrací nejen na odbornou fyzikální komunitu, ale i na studenty a zájemce z jiných vědních oborů. Vzhledem k tomuto záměru časopis nepublikuje jednotlivé původní vědecké výsledky, ale přináší referáty, aktuality, rozhovory či překlady zajímavých přednášek a článků. Tím jsou také dány základní požadavky na příspěvky, které je možné v Československém časopise pro fyziku otisknout: referativní články (o rozsahu cca až znaků včetně mezer): příspěvky zaměřené na jedno téma, které by srozumitelnou formou dávaly čtenáři možnost orientovat se v problémech dané oblasti, shrnuly jejich řešení a poskytly mu i představu o významu tematiky pro další rozvoj vědy a techniky; aktuality: krátká sdělení o nejnovějších výsledcích základního výzkumu či jeho aplikacích v přehledné a srozumitelné formě; recenze, personálie, zprávy z konferencí ( znaků včetně mezer); otázky a názory: zde očekáváme příspěvky autorů k vybraným tématům, jejich kritiku a připomínky. Hlavním kritériem publikování jsou věcnost, širší dopad příspěvku a jeho aktuálnost. Redakce si vyhrazuje právo rozhodnout o zveřejnění příspěvku. Všechny materiály zaslané do rubrik referáty, aktuality a otázky a názory podléhají recenzi. O tom, zda bude rukopis postoupen k recenznímu řízení nebo vrácen autorovi, rozhoduje redakce v souladu se zaměřením a zavedenými standardy Československého časopisu pro fyziku. Požadavky na první verzi rukopisu Příspěvky do všech výše uvedených rubrik je třeba zasílat redakci v jazyce českém či slovenském, název článku a abstrakt referativních článků též v jazyce anglickém. Příspěvky musí být připraveny v editoru MS Word. První verze rukopisu slouží především k recenznímu řízení a lze ji podat pouze v elektronické podobě, tedy em (příjem příspěvku bude potvrzen). Pokud by byl soubor příliš velký, aby se dal poslat elektronickou poštou, může být konvertován do formátu PDF. Obsahují-li příspěvky též převzaté materiály, je třeba získat souhlas nositelů autorských práv s publikací. Předpokládá se, že texty zaslané do redakce nebyly publikovány, resp. podány k publikaci jinde. Pokud vyšly podstatné části rukopisu již v jiných časopisech nebo knižně, autor je povinen informovat o tom redakci. V příspěvku je třeba používat jednotek SI. Abstrakt referativního článku, který bude umístěn na WWW stránkách časopisu a jako perex článku, musí být jasný, vystihující celou práci a důvody její prezentace. Jeho délka nesmí překročit 600 znaků včetně mezer. Požadavky na závěrečnou, přijatou verzi rukopisu Závěrečná verze příspěvku, schválená redakcí, musí být zaslána v elektronické podobě spolu se všemi grafickými a doplňkovými materiály (viz níže). Dále má být zaslána jedna tištěná kopie podepsaná autorem. Redakce velmi uvítá, pokud jí autor elektronicky zašle tematicky související ilustrační obrazový materiál (především vizuálně zajímavé obrázky, nečíslované a nezmíněné v textu), který bude možno využít při finální grafické úpravě textu (vyplnění prázdných polí, podtisky aj.). I tyto materiály musí být v tiskové kvalitě (viz níže). Obsah referativních článků Název článku (cca 45 znaků včetně mezer); Jména autorů a jejich plné adresy; Abstrakt (perex) ( znaků včetně mezer, česky i anglicky); Text příspěvku; Seznam použité literatury; Seznam a popis obrázků; Obrázky, grafy, fotografie a tabulky (musí být dodány zvlášť, řádně označené číslem a jménem autora, popř. zkráceným názvem článku) Obsah ostatních příspěvků Vedle textu musí ostatní příspěvky obsahovat jméno a adresy autorů. Případné obrázky, fotografie ap. musí být rovněž dodány zvlášť s řádným označením. Pravidla pro autory při tvorbě příspěvků do Čs. čas. fyz. Text příspěvků a tabulky Vhodný vstupní formát textu: MS Word 2003 (DOC), případně RTF, (DOCX a ODT pouze bez rovnic, ne TEX). Vložené matematické výrazy (rovnice) v textu vytvářejte v MS Wordu 2003 (DOC). Matematické výrazy vytvořené v MS Wordu 2007/2010 (DOCX) a v ODT či TEX nemůžeme bohužel z dokumentu převzít. Přímo z dokumentu MS Word převezmeme tabulky, automatické číslování, automatické odrážky a poznámky pod čarou. Tabulky vytvořte a vložte přímo do souboru MS Wordu. Ohraničení a barva buněk: žádné. Odstraňte v tabulce zbytečné (prázdné) řádky a sloupce. Všechny krátké matematické výrazy vytvářejte v MS Wordu v základním textu i fontu s pomocí indexů, řeckých písmen apod. Pouze složité víceřádkové matematické formule musí být vytvořeny editorem a číslovány po pravé straně textu. Psaní matematických a fyzikálních výrazů: Šikmým řezem písma se píší jen proměnné. Vše ostatní (jednotky, názvy funkcí, zkratky, závorky, pomocné znaky, číslice, jednotky) se píše základním řezem písma. Vektory se píší tučně, výjimečně se šipkou nad symbolem. Nedělejte, prosím, přímé ruční změny formátu textu (s výjimkou kurzívy, tučného písma a indexů) a přímé ruční změny formátu odstavců. Avšak v případě potřeby změňte patřičný odstavcový či znakový styl úpravou stylu. Nikdy nevkládejte více než 1 mezeru, 1 Enter či 1 tabulátor za sebou. Nevkládejte prázdné řádky (Enter) nad a pod nadpisy nebo mezi odstavce. Nepoužívejte velká písmena (verzálky) v nadpisech a ruční zalomení řádku (Shift+Enter). Poznámky pro redakci nebo grafika pište do ((dvojitých závorek)). Fotografie Fotografie by měly být do redakce podány ve formátu JPG, TIF, PNG či RAW (neužívejte pokud možno PDF, PSD, GIF, BMP, EPS). Rozlišení DPI použijte u fotografií barevných (či ve stupních šedi) při velikosti reprodukce v časopisu 1:1 a rozlišení DPI použijte u obrázků černobílých (perokresby) při reprodukci 1:1. Nezvyšujte sami dodatečně rozlišení. Originální fotografie na papíře či kresby neskenujte, ale dodejte v papírové podobě. Nevkládejte obrázky přímo do textu v MS Wordu, ale přiložte v samostatných souborech. Jejich vhodné umístění v příspěvku označte do ((dvojitých závorek)). Text k obrázkům včetně uvedení zdroje má být na konci textu příspěvku. Grafy a schémata Grafy potřebujeme jako vektorový (v křivkách) obrázek, který umožňuje editovat texty, ve formátu AI, PDF, CDR, EPS, příp. PS, WMF. Mohou být také ve zdrojovém formátu Origin (ORG, OPJ), Corel (CDR) nebo i MS Office (XLS, DOC). Veškerý text v grafech potřebujeme česky (font Arial) v jednotkách SI. Grafy nevkládejte přímo do textu v MS Wordu, ale pošlete jako samostatné soubory. Literatura Odkazy na použitou literaturu číslujte průběžně v textu a jejich seznam uvádějte ve formě: [1] C. Uebing, R. Gomer: Surf. Sci. 381, 33 (1997). [2] C. W. Gardiner: Handbook of Stochastic Methods. Springer-Verlag, Berlin 1985, s. 45. [3] G. Wenzel: Surface structure. Proceedings of ECOSS21, Krakow, Poland, September 2001, s. 54. Korektury K zanesení změn a oprav, prosím, použijte funkci recenze/poznámky v Adobe Acrobatu. Korektury naznačte do zaslaného PDF souboru. V korekturách, prosím, vždy požívejte interpunkční znaménka. Při nejasnostech se neváhejte obrátit na redakci našeho časopisu. str. III

7 academia film olomouc 17 22/4/ mezinárodní festival populárně-vědeckých filmů 47 th international festival of science documentary films UTOPIE & DYSTOPIE 3760 př.n.l. Adam s Evou jsou vyhnáni z ráje rozvíjí se dystopická budoucnost pro lidstvo 700 př.n.l. Hesiodos představuje zlatý věk a dystopické pojetí dějin dobře už bylo Ježíš předkládá představu věčného utrpení pro všechny, kdo nevěří, že je bůh 3761 př.n.l. bůh vytváří utopickou zahradu pro dvě lidské bytosti, ale zároveň činí svojí první chybu a přidává mluvícího hada 4. století př.n.l. Platon předkládá utopickou vizi státu 622 Mohamed představuje dystopickou budoucnost hrůzy pro nevěřící století degenerativní středověké náboženské pojetí dějin převládá: a je to čím dál tím horší! 4. století př.n.l. Platon je prodán do otroctví Ježíš údajně hlásá utopickou budoucnost pro ty, co v něj věří 33 Ježíš popraven 622 Mohamed hlásá krásnou a věčnou budoucnost pro své stoupence století stoupenci obou krásných budoucností se nemohou shodnout, čí utopie je pravdivější a krásnější století stoupenci třech předních náboženství se hromadně vraždí kvůli neshodě, čí utopie je pravdivější a krásnější 1868 John Stuart Mill zavádí termín dystopie a tvrdí, že ti, kteří usilují o příliš dobré, dospívají k příliš špatnému 1992 K. Marx naplňuje Millova slova a místo utopie vytváří nevyhnutelně ošklivou dystopii Velký bratr nás sleduje? 1516 sir Thomas More poprvé používá slovo utopia 1968 P. K. Dick Zdá se androidům o něčem? 1533 sir Thomas More popraven K. Marx se inspirován Hegelem snaží vytvořit praktickou cestu k utopii 1987 v dystopickém Detroitu se policista vrací jako kyborg-spasitel 1996 Samuel P. Huntington píše Střet civilizací začátek 20. století degenerativní pojetí dějin se rozpadá: Od teď už bude jen lépe! 1997 je zapojen Skynet a nastává nadvláda robotů na Zemi 1992 Francis Fukuyama píše Konec dějin a poslední člověk 2029 reprogramovaný T-800 zachraňuje naděje lidstva na přežití 2090 nanoreplikátory jsou schopny vytvořit prakticky jakýkoliv fyzický objekt 2100 transhumanismus člověk se spojením s technologií stává efektivně nesmrtelným 2000 Robert Freitas přichází se scénářem Ecophagy sežrání/spotřebování ekosystému 2012 končí jeden vesmírný cyklus v mayském kalendáři 2095 sebereplikace nanobotů se vymykají kontrole a vytvářejí ze Země šedý sliz 2182 meteorit 1999 RQ36 ničí Zemi 2115 pozemšťané masivně expandují na planety podobné Zemi 2700 WALL-E sbírá poslední artefakty lidské civilizace 2161 založena Spojená federace planet