Nanotechnológie – cesta k lepšiemu zajtrajšku

Odbor s veľkým potenciálom
Veda vždy hrala jednu z najdôležitejších úloh v histórií a pokroku ľudstva. Keby nebolo chémie, fyziky, matematiky a informačných technológií ďaleko by sme sa veru nedostali, a dnes si už bez vynálezov spojených s nimi nevieme život ani predstaviť. Rôzne vedné zamerania zjednodušili a stále zjednodušujú jeho aspekty. Jedným z takýchto odborov, presnejšie ten ktorý sa snaží o vytvorenie lacnejšieho úžitkového a technického materiálu, je nanotechnológia.uhlíkové nanovlákna
Fiktívne znejúci názov
Ide o inžinierstvo skúmajúce látky vo veľmi malých dĺžkových jednotkách – nanometroch, čiže v podstate na atómovej úrovni. Prvé myšlienky o takomto spôsobe výskumu siahajú ešte do začiatkov 60-tych  rokov minulého storočia, no ich pojem sa až do 1981 používal viac v sci-fi filmoch či seriáloch, než v laboratóriách. Dostať sa do tak malého priestoru bolo totiž oveľa ťažšie než by sa zdalo, a preto si atómy museli počkať na zdokonalenie mikroskopov. Len pre porovnanie: 1 cm má 10 000 000 nm.
Odborníci sa v tomto smere zaoberajú najmä vývojom nových a upravovaním už spoznaných materiálov na také, ktoré budú mať lepšie a praktickejšie vlastnosti , napríklad pevnosť, reaktivita, hmotnosť, vodivosť a pod.. Možností je nespočetne. Častým prvkom s ktorým vedci pracujú je uhlík a to vďaka tomu, že z chemického hľadiska „vhodný“ – vytvára stabilné reťazce, je aktívny a patrí do organiky.vedecké laboratórium
Uplatnenie nie len v priemysle
Hoci hlavnou spotrebnou líniou nanotechnológií sú stavebné (izolácia), elektrotechnické (LED svetlá) a automobilové spoločnosti (pneumatiky), čoraz viac sa dostávajú do medicíny. Zistilo sa totiž o ich zázračných účinkoch, ktoré pri dostatočnej opatrnosti a usilovnej práci vedcov, môžu zachraňovať milióny životov. V obehu už sú liečivá na ktorých tvorbe sa podieľali práve takéto technológie. Pomôcť majú pacientom s tumorom, HIV aj rakovinou.
Mnohí sa však zameriavajú na iný výhodný faktor týchto častíc a to je ich pravdepodobná, veľmi nízka, cena. Svetu by sa hodila lacná a ekologicky bezpečná látka. Niektoré výskumné centrá sú už k tomuto cieľu blízko, tak dúfajme, že sa tam dostanú čím skôr.

Rubikova kocka – aké zaujímavosti skrýva?

Keď Maďar Ernӧ Rubik prišiel s týmto vynálezom, ktorý mal skrátiť dlhú chvíľu a zároveň trénovať naše logické schopnosti, pravdepodobne neočakával taký veľký ohlas a obľúbenosť. A predsa, aj po takmer 50 rokoch, ľudí (najmä teda vedcov) stále zaujíma a fascinuje táto na pohľad jednoduchá, farebná kocka. Tento hlavolam generácií študovali po celé roky rôzne tímy matematikov, a jednou z otázok ohľadom nej, ktorou sa zaoberali, bola pravdepodobne tá, ktorú ste si neraz položili aj vy sami:riešenie Rubikovej kocky.jpg
Na koľko najmenej otočení sa ľubovoľne pomiešaná kocka dá zložiť do pôvodného stavu?
Ak ju rozhádžete práve 200 ťahmi, tak potom je isté, že ju možno vrátiť späť v 200 alebo menej ťahoch. Kde však leží to absolútne maximum? Hoci to trvalo dosť dlho, zdá sa, že už nejakú dobu na ňu máme solídnu odpoveď. Ak ste náhodou o nej ešte nepočuli, rozhodne čítajte ďalej.

Božské číslo – hranice možností

Niekedy nazývané aj Boží algoritmus (God’s algorithm). Môže byť použité vo viacerých matematických významoch a problémoch, v ktorých ide o nejaký počet ťahov pre výhru či riešenie. V tomto prípade sa však budeme zaoberať tým, ktoré sa týka Rubikovej kocky.
Niektorý fanúšikovia sa zaoberajú len rýchlim skladaním, pričom mnohokrát si myslia, že stačí dobrý postup, rýchle ruky a veľa tréningu. Namýlia sa tak úplne, no predsa zabúdajú na niečo dôležité – ak naozaj existuje „magické“ číslo, o ktorom sa dá povedať, že pri akokoľvek popretáčanej kocke bude potrebných najviac toľkoto otáčok na riešenie, nebolo by jednoduchšie snažiť sa nájsť práve to a následne s ním pracovať pri hľadaní vhodného postupu?Rubikova kocka.jpg
Preto vznikla druhá skupinky nadšencov tejto škatuľky, zameraných na tento problém. Po niekoľko rokov sa však toto číslo menilo. Najskôr sa potvrdilo, že 52 stačí, no počas nasledujúcich desaťročí sa táto postupne zmenšovalo. Nakoniec sa v 2010 dokázalo, že Božie číslo je len 20, čo je takmer až neuveriteľný poznatok. Samozrejme, samotný praktický dôkaz sa zdá takmer nemožný, ale len takmer. Ak sa s ňou nabudúce budete zabávať, nezabudnite si to skúsiť. Za pokus predsa nič nedáte. A ktovie, možno sami objavíte jedno z tajomstiev Rubikovho rébusu.

Hlavolam generácii – Rubikova kocka

Vyrobená bola v 1974, no do obchodov prišla o niečo neskôr, presnejšie, pred okrúhlymi 40 rokmi. Odvtedy trápila, fascinovala a tak trochu iritovala matematikárov, fyzikárov a v podstate všetkých ostatných, ktorí sa k nej dostali. Dnes už ide o niečo ľahšiu záležitosť, keďže sa k radám a postupom môžeme vďaka internetu dostať oveľa jednoduchšie. Kedysi to však tak nebolo, a vedci vypracovávali celé práce zaoberajúce sa logikou za touto magickou škatuľkou. Postupne sa prišlo na mnoho zaujímavých vecí, a jednou z nich je aj odpoveď na nasledujúcu otázku:Rubikova kocka.jpg
Podarí sa nám kocku určite vyriešiť, ak ju manuálne rozoberieme a náhodne poskladáme späť?
Zjednodušená odpoveď znie nie, nepodarí, aspoň nie vždy. Na to aby sme vysvetlili prečo, musíme sa na ňu pozrieť z matematického hľadiska. Všetkých možných kombinácií, vytvorených ľubovoľným otáčaním, je 43 252 003 274 489 856 000. Toto číslo dostaneme výpočtom (38.8!)(21212!)/12. Hoci tieto cifry a počty vyzerajú hrozivo, dajú sa pochopiteľne vysvetliť, za predpokladu, že máte aspoň aké také znalosti z matiky.
Začnime prvou zátvorkou: každá z ôsmych rohových kociek môže byť v troch rôznych polohách, a tie treba vynásobiť ôsmymi voľnými miestami. Ďalšia zátvorka hovorí niečo podobné a to je, že každá z dvanástich kociek na hranách môže byť v dvoch polohách a na jednom z dvanástich miest.riešenie Rubikovej kocky.jpg
Nakoniec je tu delenie 12, ktoré je najkomplikovanejšie. Skladá sa z vynásobenia čísel 3, 2 a 2. Predstavte si, že kocku prakticky rozložíte. Trojka predstavuje rohy, ktoré môžete vrátiť v troch rôznych polohách. Keď ju však vrátite inak, bude neriešiteľná, pretože neexistuje algoritmus ktorý by otočil práve jeden roh (existuje taký čo otočí práve dva). Prvá dvojka je znamená to isté, akurát, že  ide o hrany. Druhá dvojka sa vzťahuje na rohy aj hrany. Ak vyberiete a otočíte práve po jednom z nich, kocka bude opäť „zlá“ (je iba algoritmus na otočenie dvoch takýchto dvojíc). Máte teda šancu 1 ku 12, že vaše náhodné  zostavenie Rubikovho hlavolamu bude aj riešiteľné.
Je fascinujúce ako tento vynález Erna Rubika je stále relevantný a patrí medzi obľúbené hry na rozhýbanie mozgu.