Mindenki kíváncsi….

Az előadások a következő témára: "Mindenki kíváncsi…."— Előadás másolata:

1 Mindenki kíváncsi…

2 Serendipity Lakatos Tibor Pécs, 2013

3 az ősi Ceylon (ma Sri Lanka) neve volt.
Serendip az ősi Ceylon (ma Sri Lanka) neve volt.

4 (1717–1797) Three Princes of Serendip című művének.
Egy itt játszódó perzsa tündérmese szolgált alapul Horace Walpole: (1717–1797) Three Princes of Serendip című művének.

5 A mese szereplői úton-útfélén olyan dolgokat fedeztek fel véletlenül, amelyeket nem is kerestek…
Tapasztalatuk, éles eszük és kreativitásuk segítette őket abban, hogy felismerjék a véletlen „ajándék” jelentőségét.

6 Ez a háttere a „serendipity” szó megalkotásának és jelentése kialakulásának

7 Országh; Angol-magyar szótár:
SERENDIPITY: <KÉPESSÉG ÚJ DOLGOK MEGTALÁLÁSÁRA OTT, AHOL AZ KEVÉSSÉ VALÓSZÍNŰ>

8 egy kaliforniai cardiovascularis kutatóintézet igazgatója szerint:
Julius Comroe / /, egy kaliforniai cardiovascularis kutatóintézet igazgatója szerint: “Serendipity is jumping into a haystack to search for a needle, and coming up with the farmer’s daughter.” A „serendipity” valami olyan, mintha beleugranánk egy szénakazalba megkeresni egy tűt, és ehelyett a gazda lányára lelünk rá…

9 Az Oxford English Dictionary definiciója: a „serendipity az a képesség, hogy véletlenül, nem remélt felfedezéseket tegyünk” The Oxford English Dictionary defines serendipity as “the faculty of making happy and unexpected discoveries by accident.” Serendipity plays an important part in research of all kinds, but it operates only in a special environment; as Pasteur famously stated, “Chance favors the prepared mind.”

10 A „serendipity” fontos szerepet játszik a tudományos kutatásban, de csak megfelelő feltételek esetén működik; Pasteur híres megállapítása szerint: “A véletlen előnyben részesíti a felkészült elmét ”.

11 A tudományban a „serendipity” valójában azt jelenti, hogy a kutatómunka során olyan dolgot fedez fel valaki, amit nem is keresett: ezek a felfedezések nem a kiszámított logikai következtetések termékei. In research, what serendipity really means in practical terms is that scientists discover things in the course of their investigations that they were not looking for. And these new findings are often not the products of cold logic.

12 Serendipity 1.

13 Arkhimédész (i.e ) Hieron király* megkérte, hogy vizsgálja meg az isteneknek ajándékul készített koronáját: nem kevert-e az ötvös mester ezüstöt az aranyba? *Szirakúza királya ( ) – rokona volt Arkhimédésznek

14 SZÍNARANY? VALAMILYEN ÖTVÖZET??

15 Véletlen: tele volt a kád!
Arkhimédész sokáig törte a fejét a megoldáson. Egyszer fürdőzés közben a vízzel telt kádba merülve a felesleges víz kifolyt Véletlen: tele volt a kád!

16

17 Arkhimédész készített egy a koronával azonos tömegű színarany tömböt
A vízbe merülő test saját térfogatával azonos mennyiségű vizet szorít ki. Arkhimédész készített egy a koronával azonos tömegű színarany tömböt

18 Vk > Vat ezért: dk < dat
Archimédész a koronát (k) és azzal azonos súlyú színarany-tömböt (at) vízzel tele edénybe merítette A sűrűség: 𝒅= 𝒎 𝑽 Vk > Vat ezért: dk < dat

19 (Meg is lakolt érte…) Az arany sűrűsége (19,3) csaknem kétszer akkora,
mint az ezüsté (10,5). A korona sűrűsége 17,1-nek bizonyult Az ötvös három rész aranyhoz egy rész ezüstöt kevert,tehát csalt! (Meg is lakolt érte…)

20 Serendipity 2.

21 Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923)

22 ELSŐNEK KAPTA MEG A FIZIKAI NOBELDÍJAT
1846-ben született Poroszországban. 1848-ban a családdal együtt Hollandiába költözött. A fiatal Röntgen itt végezte el magánelemi iskoláját, majd Utrechtben az első polgári iskolába került. Érettségi előtt azonban három hónappal, 1863-ban kizárták az iskolából tiszteletlenség miatt. (az egyik diák az egyik tanárjának karikatúráját rajzolta fel a táblára, amin ő jót nevetett, de az alkotót nem árulta el). Azt azonban megengedték neki, hogy az érettségit magánúton szerezze meg. Ezt akkor nem sikerült megszereznie, mivel görögből és latinból elégtelent kapott. 1865-ben Zürichbe ment és beiratkozott a helyi Műszaki Főiskolára, ez volt az egyetlen olyan főiskola német nyelvterületen, ahol érettségi nélkül folytathatta tanulmányait (ebben az iskolában végzett Albert Einstein is). Gépészmérnöki diplomát szerzett. Doktori vizsgát tett fizikából 1869-ben, doktori disszertációjának címe „Studien über Gase” volt. A doktori disszertációjában szereplő vizsgálatokat tanára, August Kundt laboratóriumában végezte el. Mivel Kundt javaslatának ellenére Röntgent nem nevezték ki magántanárnak, azzal az indokkal, hogy nincs érettségije, Kundt 1872-ben elhagyta az egyetemet és Strasbourgba ment, ahová Röntgen is követte, 1874. március 14-én doktori címet szerzett, magántanár lett, majd 1875-től a Hohenheimi Akadémiára került rendes tanárnak.  1876-tól visszament Strasbourgba mint a fizika professzora, az elméleti fizika magántanáraként, ahol folytathatta kísérleteit Kundttal. 1881-től a Gießeni Egyetemre kerül a fizika tanszék vezetőjeként.  1888-ban a Würzburgi Egyetem professzora lett. 1900-ban a bajor kormány felkérésére a Müncheni Egyetem professzora lett, 1901-ben elsőként kapta meg a fizikai Nobel-díjat. A kapott díjjal járó összeget a Würzburgi Egyetemnek ajánlotta fel. Nem volt érettségije, ezért egyetemre nem, csak műszaki főiskolára vették fel: gépészmérnök lett ELSŐNEK KAPTA MEG A FIZIKAI NOBELDÍJAT

23 a katódsugárzást elektromos tér eltéríti
Geissler: Gázkisülés Crookes Plücker 1854: katódsugárzás, Perrin 1895: negatív részecskék Thomson: a katódsugárzást elektromos tér eltéríti

24 A katódsugárcső üvegfala A katódsugárcső üvegfala
Hipotézis: A katódból kiinduló elektronok az útjukba helyezett fémlapról visszaverődnek. Ennek bizonyítéka, hogy oldalirányban az üvegfalon fluoreszcenciát okoznak. fémlemez A katódsugárcső üvegfala A katódsugárcső üvegfala

25 Az üvegfal az eltérített elektronok becsapódásának hatására fluoreszkált. (Az elvégzett kísérlet igazolta a hipotézist?)

26 A véletlen: az asztalon Bárium-platin –cianid
Az elektronok nem hatolnak át az üvegfalon… Vagy mégis?

27 A fluoreszcens folt nem mozdult.
Mágneses tér eltéríti az elektronsugarat hipotézis-ellenőrzés: _ + D É A fluoreszcens folt nem mozdult. Röntgen elvetette az eredeti hipotézist, és arra következtetett, hogy eddig ismeretlen sugárzás keletkezett!

28 _ + összefoglalva 1895 november 8
Fekete papírburkolat A bárium-platincianid fluoreszkál A sugárzást mágneses tér nem téríti el BÁRIUMPLATINCIANID Áthatol a fekete papírlapon és vastagabb tárgyakon is - azaz nagy áthatolóképességű – eddig ismeretlen – sugárzás keletkezett, amelyet Röntgen X-SUGÁRZÁS –nak nevezett.

29 1896. január 23-án a würzburgi intézetben a Fizikai-Orvosi Társulat előtt számolt be felfedezéséről.

30 Röntgen feleségének kezéről készült felvétel
Az előadáson felvételt készített Rudolf von Kölliker (anatómia professzor) kezéről. Az előadás után Kölliker javasolta, hogy az X-sugarat nevezzék el Röntgenről. Röntgen feleségének kezéről készült felvétel

31 Thomas A. Edison: fluoroscopia (1896)

32 Felfedezés: 1895 November 8, - közlés:1895 December.
Egy-két hónappal a felfedezés után már használták is az orvosi diagnosztikában (tüdő, csontok vizsgálata.) kísérlet Hipotézis Felfedezés: 1895 November 8, - közlés:1895 December. első orvosi alkalmazás (Anglia):1896 Január 20 Egy éven belül (!) már a nagyváradi kórház is X-sugár készüléket használ !!

33

34

35 Akár sovány, akár kövér Akár férfi, akár nő, A röntgen előtt mind egyenlő!

36     Gothard Jenő (Herény, 1857 – 1909) gépészmérnök, csillagász, a Magyar Tudományos Akadémia levelező tagja.  Herényi birtokán volt magán-laboratóriuma. A röntgensugár felfedezésének bejelentése után néhány héttel már saját maga is készített röntgenfelvételeket

37

38

39

40

41 Arckoponya axiális felvétel: homloküreg impressziós törése

42 Serendipity 3.

43 Atombomba, atomerőmű, gyógyítás nukleáris sugárzással… atomkorszak
„Az ember első találkozása az atommagokból jövő jelenségekkel egy tévedésnek, a tisztázáshoz vezető úton való elindulás pedig egy véletlennek köszönhető.” (Simonyi Károly: A fizika kultúrtörténete – 2. kiadás, 404. oldal)

44 Antoine-Henri Becquerel
( )

45 1896. január 10-én a Francia Akadémián két kutató általuk készített röntgenfelvételt mutatott be. Az előadás után az X-sugárzásssal összefüggő kérdésekről beszélgettek. Henri Poincaré Becquerel kérdésére azt válaszolta, hogy a sugárzás az üvegcső falának arról a fluoreszkáló helyéről indul ki, ahová a katódsugarak becsapódnak. Az üvegfal itt erősen lumineszkál, és Becquerel feltételezte, hogy a röntgensugárzás és a lumineszcencia rokon jelenségek. TÉVEDÉS!!!

46 Az „uránsó” (Kálium-uranil biszulfát) fluoreszkál
Becquerel: Az „uránsó” (Kálium-uranil biszulfát) fluoreszkál [K2UO2(SO4)2.2H2O] A napfényre kitett anyag olyan sugarakat bocsát ki, amelyek nemcsak a fekete papírlapokon, hanem különböző fémeken, például alumíniumlapon és vékony rézlapon is áthatolnak.  Fényképezőlemezt átlátszatlan tartóba helyeztem, és egyik oldalára alumínium-lemezt tettem. A fotográfiai lemez akkor sem foltosodik meg, ha a tartót egész nap folyamán a napfényen hagyjuk. Ha azonban valaki az uránsó kristályos rétegét teszi az alumíniumlemezre kívülről – például papír-csíkokkal odaerősítve – a fotográfiai lemez szokásos előhívása után megfigyelheti, hogy a kristályos réteg fekete sziluettje jelenik meg az érzékeny lemezen, mert a foszforeszcens réteggel szembeni ezüstsó redukálódik.

47 Mit tapasztalt? Beborul az ég, nincs napsütés, A véletlen
1896. febr.26 szerda Kísérlet előkészítése Beborul az ég, nincs napsütés, a fotolemez, rajta az uránsóval fiókba kerül. 1896. febr.27 csütörtök 1896. febr.28 péntek Nincs napsütés, fotolemez a fiókban, fény híjján a rajtalévő uránsó nem fluoreszkál 1896. március 1 szombat „Előhívtam a fotolemezt, azt várva, hogy nagyon gyenge képet fogok kapni.” „Várakozásommal ellentétben a sziluettek igen nagy intenzítással jelentkeztek” A véletlen Mit remélt Becquerel? Mit tapasztalt?

48 Becquerel új kísérleteket tervezett és bebizonyította, hogy fluoreszcenciának semmi köze sincs az uránsó által kibocsátott sugárzáshoz; a jelenséget a Curie házaspár nevezte el radioaktivitásnak (1898)

49 Serendipity 4.

50 RUTHERFORD

51 1912 elején Rutherford az osztrák kormánytól egy mázsa radioaktív ólmot kapott ajándékba, amelyből a rádium „D” komponensével akart kutatásokat folytatni, ám a hatalmas tömegű ólom ezt meghiúsította. A véletlen Rádium „D”: ÓLOM

52 Gazdag polgári családba született, nyolc gyermek közül ötödikként.
Szerencsére: HEVESY GYÖRGY ( ) Gazdag polgári családba született, nyolc gyermek közül ötödikként. Budapesten nőtt fel, a Piarista Gimnáziumban érettségizett 1903-ban. Vegyészmérnök lett. A család neve (Bischitz) nemesítés folytán 1904-ben Hevesy-Bischitzre, majd Hevesyre változott.

53 „A Ra D és a Pb két különböző anyag” Tévedés!
Rutherford azt a feladatot adta a (vegyész) Hevesynek, hogy válassza el a Ra D-t az ólomtól (Pb). Állítólag azt mondta neki: „Megérdemli a sót az ételébe, ha elválasztja a rádium D-t a kellemetlenkedő ólomtól". „A Ra D és a Pb két különböző anyag” Tévedés!

54 [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2 2, 8, 18, 32, 18, 4

55 Hevesy próbálkozásai sikertelenek voltak.
Arra a következtetésre jutott, hogy a két anyag különválasztása lehetetlen. De, ha az aktív anyag nem választható el az inaktívtól, akkor a sugárzó „rádium D” nem más, mint ólom.

56 C12 C14 Stabil (nem sugárzó) ólom-izotópok (rendszám:82):
Izotóp: azonos rendszám, különböző tömegszám (Ugyanannyi proton, különböző számú neutron) C12 C14 Stabil (nem sugárzó) ólom-izotópok (rendszám:82): Pb[204], Pb[206], Pb[207], és Pb[208]. Rádium D: Ra D (Pb[210]) b és g sugárzó 22 év

57 „ a rádium előállításának egyik mellékterméke, a rádium-D izotóp is nagy mennyiségben állt rendelkezésre, sajnos azonban nem tisztán, hanem jelentős mennyiségű ólommal keverve. A rádió-ólom azonban használhatatlannak bizonyult, mert az az ólom elnyelte a benne levő rádium-D izotóp sugárzását ben egy napon Rufherford professzorral az intézet egyik földszinti laboratóriumában találkoztam, ahol nagymennyiségű rádió-ólom készlet volt. Szokott kedvességével így szólt hozzám: "Fiam, ha maga valóban olyan tehetséges, mint amilyennek látszik, próbálja meg a rádium-D izotópot előállítani ebből az ólomtömegből". Én lelkesen azonnal hozzáfogtam a problémához és biztosra vettem a sikert. Kétévi megfeszített munka után kísérleteim teljes kudarccal végződtek, a rádium-D izotópot nem sikerült az ólomtól elválasztani.”

58 Ez a lehangoló eredmény arra az elhatározásra ösztönzött, hogy kihasználjam valamilyen módon a két anyag elválaszthatatlanságát, illetve pontosabban, hogy felhasználjam a rádium-D izotópot mint ólomindikátort. Ugyanis az előző kísérletek során kiderült az, hogy az ólommal bármiféle kémiai vagy fizikai folyamat történjék is, az ólom és a rádium-D izotóp elválaszthatatlanul együtt marad; e két anyag egymáshoz váló aránya a műveletek során nem változik meg … Ha tehát a rádium-D izotóp mennyiségét a sugárzás alapján megmérjük és az ólomhoz való arányát ismerjük, akkor e két adatból az ólom mennyiségét is meghatároz-hatjuk. Természetesen ez a helyzet nemcsak arra az esetre vonatkozik, amidőn e két anyag a természetben egymás mellett előfordul, hanem vonatkozik arra az esetre is, amikor a rádium-D izotópot az ólommal mesterségesen, célszerűen választott arányban keverjük össze.

59 Pajzsmirigy vizsgálata
Jód-izotóppal Glukóz Pajzsmirigy Vörös vértestek Anyagcsere Szem,máj, daganatok Csontok Szív, csont, máj, tüdő Tüdő Keringési rendszer (18F fluoro-deoxi-glukózFDG)  18F ,7 perc agy (PET)

60 Serendipity 5.

61 Mit fedezett fel Galvani??

62 Bioelektromos jelenségek
Luigi Galvani bolognai egyetem anatómiaprofesszor Alessandro Volta paviai egyetem fizikaprofesszor Carlo Matteucci pisai egyetem fizikaprofesszor Emile du Bois-Reymond berlini egyetem anatómiaprofesszor

63 A véletlen: Luigi Galvani észleletei és kísérletei, 1780-1791
A laboratóriumi asztalon a békaizom-preparátum (valójában békacomb) a szikrainduktor működése közben megrándul: Benjamin Franklin: a villámlás elektromos szikra az erkélyrácsra akasztott békaizom villámlás közben megrándul

64 Újabb véletlen: elmarad a villámlás,de feltámad a szél
A rézhorogra akasztott békaizom villámlás nélkül is összerándult, amint (a szél miatt) a vas erkélyrácshoz ütődött.

65 A jelenséget Galvani a laboratóriumi asztalon is előidézte vasból és rézből készült csipesszel.

66 Galvani úgy vélte hogy felfedezte a bioelektromosságot (állati elektromosság: animal electricity). Valójában, mint azt ALESSANDRO VOLTA bebizonyította, nem az „állati elektromosságot”, hanem a galvánelemet fedezte fel.... Az ide mellékelt kép épen illy Volta-oszlopot ábrázol, hol a h bötüvel jegyzettek a horganylapokat*, az r bötüvel jegyzettek a rézlapokat és az n-nel jeleltek a tudományos nyelven nedves vezetőnek nevezett és közönségesen sós vizbe mártott posztódarabokat jelentik. (Vasárnapi Újság, 1854, A távirdák (telegraphok) és azok fejlődésének rövid története) * horgany: cink

67 Galvani újabb kísérlete, kicsit később: SZIKÉVEL LEMETSZETTE AZ IZOM VÉGÉT
Érzékeny árammérő (galvanométer) segítségével néhány 10 mA „sértési áram” (vagy mV „sértési potenciál”) mérhető. A sérülés negatív az ép izomfelülethez képest. (A mikro-elektródával egyetlen sejten mérhető nyugalmi potenciál kb mV.) A sejt belseje negatív a sejtközi folyadékhoz képest (Bioelektromos alaptörvény).

68 Amikor a sérülést eléri a leeső ideg, a hozzátartozó izom összerándul.
Volta Galvani később bebizonyította, hogy minden fémes kontaktus nélkül is kimutatható az elektromosság békaizmon: izom sérülés Amikor a sérülést eléri a leeső ideg, a hozzátartozó izom összerándul.

69 Matteucci, (fizikus) 1830-1865; Emil du Bois-Reymond (orvos)
ingerlés izomrángás Következtetés: izomműködés közben elektromosság termelődik (akciós áram), és ez a másik izomhoz csatlakozó idegen keresztül továbbjut az izomhoz, amely összerándulva jelzi az inger érkezését. Mégiscsak létezik az „állati elektromosság”, mai nevén: bioelektromosság – a nyugalmi és az akciós potenciál. EKG, EEG

70 Serendipity 6.

71 Aki nem szerette a zöldpaprikát…

72 Szent-Györgyi Albert különböző növényekből próbált előállítani ascorbin-savat.

73 Hollandiai, angliai, amerikai kutatásai során (mellékveséből) egy ismeretlen vegyületet állított elő, amelyet először "ignose" (ismeretlen-cukor) majd "Godnose"-nak (Isten-tudja-mi-cukor) nevezett. A folyóirat-szerkesztők ezt nem vették komolyan, kénytelen volt a molekula hat szénatomjára utaló "hexuronsavra" keresztelni az anyagot .

74 1930-ban Klebelsberg Kuno kultuszminiszter hívására hazatért Magyarországra, és átvette a szegedi Orvosi Vegytani Intézet vezetését. Mindössze 25 grammnyi hexuronsav por volt egy kis üvegcsében a zsebében, amikor Magyarországra érkezett. Gyanakodot, hogy a vegyület a C-vitaminnal azonos, de a kémiai azonosításhoz nagyobb mennyiségű C-vitaminra volt szüksége.

75 Vajjon miből lehetne nagy mennyiségben előállítani a vitamint
Vajjon miből lehetne nagy mennyiségben előállítani a vitamint? A mellékvesékből, káposztából, narancsból csak keveset sikerült. Szent-Györgyi külföldi tanulmányútja során szinte minden növényt kipróbált. Cambridge-ben még majdnem a paprikát is, de az árus azt mondta: Meg ne vegye, uram, ez mérgező! Egyik este a felesége friss paprikát rakott a vacsora mellé az asztalra. A professzor szerette a békességet, a paprikát meg nem; egy óvatlan pillanatban a zsebébe dugta hát. A vacsorától felkelve a laboratóriumba ment (amely része volt a lakásának!!), kitette zsebéből az elsikkasztott paprikát és elgondolkodva nézte egy darabig. Éjfélre már tudta, hogy a paprika a legcsodálatosabb aszkorbinsav-raktár, amely csak a világon van. Grammonként 2 milligramm C-vitamin van benne. Az alsóvárosi parasztok igencsak nekicsodálkoztak, hogy ez a bogaras professzor kocsi számra vásárolja tőlük a paprikát. Rövidesen három és fél kiló kristályos aszkorbinsavat sikerült előállítania Szent-Györgyinek. Egyik este a felesége a vacsora mellé friss paprikát adott- de Szentgyörgyi nem szerette a zöldpaprikát… A véletlen

76 100 g-ban lévő C-vitamin Acerola Acerola 1677 mg Sóska: 48 mg,
Csipkebogyó (friss): 460 mg,  Zöldpaprika: 200 mg,  Petrezselyem: 133 mg, Kivi: mg,  Friss kapor:  85 mg,  Kelbimbó: 85 mg, Karalábé: 62 mg, Földieper: 56 mg, Citrom:  53 mg,  Káposzta: 51 mg,  Sóska: 48 mg,  Narancs 50 mg Grapefruit: 33 mg,  Mandarin: 30 mg,  Lime: 29 mg, Paradicsom: 19 mg,  Zöldsaláta: 18 mg,  Sárgarépa:  9,9 mg,  Kukorica:  6,8 mg, Alma:  5,7 mg, Padlizsán:  2,2 mg.

77 Serendipity 7.

78 Rutherford meglepődik…
Határozottan ez volt a leghihetetlenebb esemény, amellyel életemben találkoztam. Majdnem olyan hihetetlen volt, mintha egy 15 hüvelykes gránáttal egy selyempapír darabkára lőnél, és a gránát visszafordulva téged találna el.

79 A Thomson-féle atom-modell (1904): Homogén, pozitív töltés-masszában elszórt elektronok.
+ + + 1910

80 El nem térített részecskék
mikroszkóp Fluoreszcens ernyő El nem térített részecskék aranyfüst mikroszkóp Eltérített részecske mikroszkóp Eltérített részecske Alfa sugár-forrás 20000 a – részből 1 kissé eltérül. a – részből 1 visszafordul.

81

82 …hihetetlen volt, …………………mintha egy 15 hüvelykes gránáttal egy selyempapír darabkára lőnél, és a gránát visszafordulva téged találna el.

83 20000 a – részből 1 kissé eltérül.
a – részből 1 visszafordul. ………………………………………………………. AZ ATOM OLYAN CÉLTÁBLÁHOZ HASONLÍT, AMELYNEK OLY KICSI A KÖZÉPSŐ KÖRE, HOGY EGYENLETESEN ELOSZLÓ LÖVEDÉKBŐL CSAK EGY TALÁLJA EL

84 (+) (-) Az új atommodell (1910)
100 pm 0,001 pm (+) (-) 1 pm = 0, m = 0, mm, Az atommag átmérője százezred része az atomátmérőnek. Ha az atomról 10 m átmérőjű ábrát készítünk, az atommag 0,1 mm átmérőjűnek látszik!

85 VÉGE ? Bohr-Sommerfeld - modell Bohr- modell Kvantummechanikai modell

86 VÉGE

87 Köszönöm a figyelmet !