F2650 What is life?

Faculty of Science
Spring 2006
Extent and Intensity
0/2. 2 credit(s) (fasci plus compl plus > 4). Type of Completion: z (credit).
Teacher(s)
prof. RNDr. Martin Černohorský, CSc. (seminar tutor)
Guaranteed by
prof. RNDr. Michal Lenc, Ph.D.
Department of Theoretical Physics and Astrophysics – Physics Section – Faculty of Science
Timetable
Thu 11:00–12:50 Fs1 6/1017
Prerequisites (in Czech)
1. Do prosemináře "Co je život?" má přístup každý student/ka Masarykovy univerzity, aniž se požaduje předchozí absolvování některého předmětu. Výhodou, ne však podmínkou, jsou znalosti resp. dispozice užitečné pro orientaci v matematicko-fyzikální problematice a znalosti z biologie, především z genetiky.
2.U zájemců o ukončení předmětu zápočtem se předpokládá v počátečních týdnech semestru povědomí o existenci knihy Erwina Schrödingera "Co je život?" a zapsání předmětu na základě dobré obeznámenosti se všemi údaji o předmětu uvedenými v Informačním systému Masarykovy univerzity.
Course Enrolment Limitations
The course is also offered to the students of the fields other than those the course is directly associated with.
fields of study / plans the course is directly associated with
Course objectives (in Czech)
Tematikou prosemináře "Co je život?" je stejnojmenné fyzikálněbiologické dílo Erwina Schrödingera, proslulé jasnozřivou předpovědí struktury a funkce genetického kódu, vyslovenou už v roce 1943. Je určen zájemcům, kteří si chtějí ověřit, že tuto slavnou knihu, která patří mezi nejvlivnější vědecké spisy dvacátého století, při samostatném studiu správně pochopili, nebo kteří při samostatném studiu zjišťují, že k časově efektivnímu pochopení některých jejích pasáží potřebují pomoc.
Proseminář má přispět k tomu, aby se jeho účastníci dobře seznámili s touto stále znovu vydávanou knihou, oceňovanou nejen fyziky, biology, filosofy a historiky vědy, ale každým, kdo se zajímá o zdroje poznání a o metodologii vědy. Proseminaristé jsou vtahováni do vytváření logické výstavby formulací problémů a do nacházení způsobů jejich řešení. Nejde o pouhé zlomkovité faktografické poznatky nebo jen povšechnou obeznámenost s tematikou, ale o poznání postupů, jimiž se dochází ke zdůvodněným zákonitostem tvořícím ucelený systém.
Uvádí-li se, že Schrödingerova kniha "Co je život?" by měla být povinnou četbou pro všechny vysokoškoláky vůbec, bez ohledu na jejich studijní obor, je to sice nadsázka, avšak nadsázka, která význam knihy dobře postihuje. Příznivou okolností, usnadňující dosažení proseminárního cíle, je skutečnost, že rokem 2005 počínaje je toto nejznámější Schrödingerovo knižní dílo k dispozici i v češtině.
Syllabus
  • ERWIN SCHRöDINGER: WHAT IS LIFE? - The Physical Aspect of the Living Cell.
  • *1**tHE CLASSICAL PHYSICIST'S APPROACH TO THE SUBJECT** #1.The general character and the purpose of the investigation. #2.Statistical physics. The fundamental difference in structure. #3.The naive physicist's approach to the subject. #4.Why are the atoms so small? #5.The working of an organism requires exact physical laws. #6.Physical laws rest on atomic statistics and are therefore only approximate. #7.Their precision is based on the large number of atoms intervening. 1st example (paramagnetism). #8. 2nd example (Brownian movement, diffusion) #9. 3rd example (limits of accuracy of measuring). #10.The V2 rule.
  • *2**THE HEREDITARY MECHANISM** #11.The classical physicist's expectation, far from being trivial, is wrong. #12.The hereditary code-script (chromosomes). #13.Growth of the body by cell division (mitosis). #14.In mitosis every chromosome is duplicated. #15.Reductive division (meiosis) and fertilization (syngamy). #16.Haploid individuals. #17.The outstanding relevance of the reductive division. #18.Crossing-over. Location of properties. #19.Maximum size of a gene. #20.Small numbers. #21.Permanence.
  • *3**MUTATIONS** #22.'Jump-like' mutations the working-ground of natural selection. #23.They breed true, i.e. they are perfectly inherited. #24.Localization. Recessivity and Dominance. #25.Introducing some technical language. #26.The harmfull effect of close-breeding. #27.General and historical remarks. #28.The necessity of mutation being a rare event. #29.Mutations induced by X-rays. #30.First law. Mutation is a single event. #31.Second law. localization of the event.
  • *4**THE QUANTUM-MECHANICAL EVIDENCE** #32.Permanence unexplainable by classical physics. #33.Explicable by quantum theory. #34.Quantum theory discrete states quantum jumps. #35.Molecules. #36.Their stability dependent on temperatur. #37.Mathematical interlude. #38.First amendment. #39.Second amendment.
  • *5**DELBRüCK'S MODEL DISCUSSED AND TESTED** #40.The general picture of the hereditary substance. #41.The uniqueness of the picture. #42.Some traditional misconceptions. #43.Different 'states' of matter. #44.The distinction that really matters. #45.The aperiodic solid. #46.The variety of contents compressed in the miniature code. #47.Comparison with facts: degree of stability; discontinuity of mutations. #48.Stability of natural selected genes. #49.The sometimes lower stability of mutants. #50.Temperature influences unstable genes less than stable ones. #51.How X-rays produce mutation. #52.Their efficiency does not depend on spontaneous mutability. #53.Reversible mutations.
  • *6**ORDER, DISORDER AND ENTROPY** #54.A remarkable general conclusion from the model. #55.Order based on order. #56.Living matter evades the decay to equilibrium. #57.It feeds on 'negative entropy'. #58.What is entropy? #59.The statistical meaning of entropy. #60.Organization maintained by extracting 'order' from the environment. §*Note to Chapter 6*§
  • *7**IS LIFE BASED ON THE LAWS OF PHYSICS?** #61.New laws to be expcted in the organism. #62.Reviewing the biological situation. #63.Summarizing the physical situation. #64.The striking contrast. #65.Two ways of producing orderliness. #66.The new principle is not alien to physics. #67.The motion of a clock. #68.Clockwork after all statistical. #69.Nernst's Theorem. #70.The pendulum clock is virtually at zero temperature. #71.The relation between clockwork and organism.
  • *Epilogue**ON DETERMINISM AND FREE WILL**
Literature
  • SCHRÖDINGER, Erwin. CO JE ŽIVOT? Fyzikální pohled na živou buňku; DUCH A HMOTA; K MÉMU ŽIVOTU [WHAT IS LIFE? ThePhysical Aspect of the Living Cell; MIND AND MATTER; AUTOBIOGRAPHICAL SKETCHES]. Přeložili Martin Černohorský a Marie Fojtíková. Brno, VUTIUM, 2004, 256 s. info
  • SCHRÖDINGER, Erwin. What is Life? The Physical Aspect of the Living Cell; Mind and Matter; Autobiographical Sketches. 1st printed 1992, 8th 2001. Cambridge (U.K.): Cambridge University Press, 2001, 184 pp. Canto edition. ISBN 0 521 42708 8. info
  • SCHRÖDINGER, Erwin. Was ist Leben? : die lebende Zelle mit den Augen des Physikers betrachtet. Bern: A. Francke AG Verlag, 1946, 143 s. info
  • SCHRÖDINGER, Erwin. Was ist Leben? :die lebende Zelle mit den Augen des Physikers betrachtet. München: Piper, 1987. ISBN 3-492-03122-6. info
  • SCHRÖDINGER, Erwin. Čto takoje žizn'? : s točki zrenija fizika. Moskva: Atomizdat, 1972, 87 s. info
Assessment methods (in Czech)
Typ výuky: (a)Výklad učitele.
(b)Minireferáty proseminaristů s vytčením termínů, vět a/nebo pasáží textu, popřípadě obrázků Schrödingerovy knihy "Co je život?", vyžadujících podle mínění referující/ho objasnění. Charakteristika místa, v němž nastala při studiu potíž. (c)Písemné poznámky proseminaristů z přípravného samostatného studia s údaji ad (b).
(d)Reakce učitele na (b) a (c). (e)Shrnující komentáře učitele k jednotlivým kapitolám knihy s poznámkami zasazujícími knihu do širších souvislostí.

Požadavky pro ukončení prosemináře zápočtem:
1.Absolvování (1)úvodního Orientačního testu [bez požadavku úrovně výkonu], (2)absolvování všech testů v průběhu výuky [bez požadavku úrovně výkonu] (testy jsou v libovolném počtu nahraditelné esejemi [s požadavkem slušné úroveň] na individuálně zadaná témata).
2.Přednesení jednoho minireferátu na zvolené téma a jednoho minireferátu na zadané téma [bez požadavku úrovně výkonu].
3.Úspěšné absolvování 80timinutového závěrečného zápočtového testu zahrnující tematiku všech v prosemináři diskutovaných oddílů knihy, s výjimkou oddílů #37.Matematická mezihra, #59.Statistický význam entropie, #69.Nernstův teorém a Epilog "O determinismu a svobodné vůli" (diskutovány tyto oddíly však budou).
Language of instruction
Czech
Further comments (probably available only in Czech)
The course is taught annually.
The course is also listed under the following terms Spring 2008 - for the purpose of the accreditation, Spring 2011 - only for the accreditation, Spring 2005, Spring 2007, Spring 2008, Spring 2009, Spring 2010, Spring 2011, Spring 2012, spring 2012 - acreditation, Spring 2013, Spring 2014, Spring 2015, Spring 2016, Spring 2017, spring 2018, Spring 2020.
  • Enrolment Statistics (Spring 2006, recent)
  • Permalink: https://is.muni.cz/course/sci/spring2006/F2650