Letní škola Badatele

Náš svět je plný barev a barevnost našeho okolí je pro nás každodenní samozřejmostí. Kde se ale všechny barvy berou, jak v látkách vznikají a jak souvisí se světlem? Odpovědi na tyto otázky nabídne přednáška o elektromagnetickém záření a jeho vztahu ke spektrálním vlastnostem látek, jejichž základním projevem je zbarvení. V experimentální části práce budou připraveny charakteristicky zbarvené modelové sloučeniny, jejichž barva bude dána do kontextu jejich spektrálních vlastností díky analytickému měření spektrofotometrických vlastností. Žáci a studenti se na základě vlastního pozorování seznámí s příčinami barevnosti chemických sloučenin a získají základní informace o moderních spektrálních technikách chemického výzkumu.

Zemědělská produkce je stále více ohrožena extrémními suchy, výskytem škůdců a chorob, degradací půdy způsobenou zhutňováním, zasolováním, kontaminacemi a desertifikací, zatímco rozrůstající se populace vyžaduje víc a víc potravy. Jak do budoucna zajistit dostatek kvalitní potravy pro všechny? Jednou z možných cest je příprava nových vylepšených linií s využitím moderních metod genového inženýrství. Během přednášky si vysvětlíme rozdíly mezi konvenčními a nekonvenčními metodami šlechtění. Řekneme si, co se skrývá pod zkratkou GMO. Zodpovíme si otázku bezpečnosti těchto plodin a v neposlední řadě se seznámíme se zajímavými GMO projekty.

V klasické logice, na jejíchž základech stojí nejen svět počítačů, je každé tvrzení buď pravdivé, nebo nepravdivé. Ve skutečném světě, ale může být tvrzení pravdivé či nepravdivé jen částečně. Například „Dnes je venku teplo.“ Míra pravdivosti tohoto tvrzení evidentně záleží na konkrétní teplotě. Pokud je venku 18 °C, je tvrzení částečně pravdivé. Fuzzy logika nám umožňuje přiřadit tvrzením stupeň pravdivosti a dále s ním pracovat. Jedním z nejznámějších použití fuzzy logiky jsou fuzzy regulátory, tedy zařízení sloužící k ovládání různých zařízení, s jejich základy vás tato přednáška seznámí.

Prezentace odhalí tajemství geoinformatiky – oboru, který ovlivňuje mnohé aspekty našeho každodenního života. Představí, co je to GIS a jak zlepšuje náš život nejen ve městech.Možná používáte Google mapy, ale geoinformatika sahá mnohem dál – do dopravy, územního plánování, zemědělství, záchranných operací, armády nebo pomáhá třeba při předpovědi počasí. Nahlédneme do práce úředníků, abychom zjistili, jak se zde s mapami pracuje a jak jim pomáhají při rozhodování. Na závěr se podíváme, jaká data v sobě mapy ukrývají, jak vypadají a jakým způsobem vznikají. 

Včely jsou naši nejdůležitější opylovatelé, bez kterých by se neobešla zemědělská výroba ani planě rostoucí hmyzosnubné rostliny. V médiích se pravidelně objevují zprávy o velkých úhynech včelstev, o jejichž příčinách diskutují nejen včelaři, ale i vědci. Imunitu a odolnost včelstev k nemocem lze zkoumat na včelnici i v laboratoři. Objevy z laboratoří následně pomáhají pochopit komplikovaný svět včel a ukazují, jak lépe pečovat o včely i krajinu. Společně si v laboratoři vyzkoušíme některé metody diagnostiky včelích chorob, a to samozřejmě přímo na včelách. Ochutnáme medy z různých koutů ČR i světa a seznáme se i s dalšími včelími produkty.

Kameny a železa padající z nebe odjakživa poutaly pozornost lidí a jejich tajemství nás fascinují dodnes. Meteority v rukou astronomů a geologů přinášejí jedinečné informace o stáří, vzniku, stavbě a vývoji těles sluneční soustavy, ale také např. o původu života na Zemi. Přednáška posluchače seznámí se základními pojmy a aspekty meteoritiky, významem studia meteoritů a historií jejich poznání od „pravěku“ až po současnost. Jak již název napovídá, důraz je kladen zejména na význačné meteority nalezené na území našeho státu a českou stopu v oboru meteoritiky.

Korýši jsou jediným podkmenem členovců, jehož zástupci obvykle žijí ve vodě. Málokdo si však uvědomí, že mezi všemi těmi raky, krevetami, buchankami a žábronožkami je i plných pět procent druhů, které žijí skrytě pod našima nohama na souši. Jak se dokázali suchozemští stejnonožci přizpůsobit životu mimo vodu? Jaké výhody má takový život? A jakým výzvám na souši čelili a stále čelí?

Už od starověku je pro řadu lidských činností důležité zajistit soukromí posílaných zpráv. K tomuto cíli již po tísiciletí slouží kryptografie, která ovšem vede neustálý boj s kryptoanalýzou, tedy metodami, jak soukromí zpráv prolomit. Zajímavé nástroje do rukou kryptografie dává kvantová fyzika, která poskytuje revoluční možnosti zabezpečení zpráv nedosažitelné klasickými postupy. A právě do tajů kvantové kryptografie vás zasvětí tato přednáška.

Lidský mozek je fascinující a nejvýkonnější orgán, který jako jediný zatím nelze ničím nahradit, ani transplantací. Můžeme ho nazvat „centrálním počítačem“ lidského těla: 24 hodin denně přijímá desetitisíce informací, které pak mozkové neurony v čilé „konverzaci“ zpracovávají a následně posílají instrukce k cílovým orgánům.

Mozek je zároveň nejzáhadnějším orgánem našeho těla, jehož veškerá tajemství asi nikdy zcela neodhalíme… Pojďme tedy alespoň nahlédnout do tajů lidského mozku: Jak a kam se ukládají informace, proč něco hned zapomeneme a něco si pamatujeme celý život? Jak souvisí paměť s emocemi a co mají společné endorfiny, dopamin a drogy? Co jsou to endogenní opiáty a jak souvisí s antidepresivy? Odpovědi nejen na tyto otázky můžeme společně hledat v tomto interaktivním semináři!

Letos v dubnu uplynulo 5 let od zveřejnění prvního snímku černé díry v centru galaxie M87. Dnes jich ve vesmíru pozorujeme celou řadu různými pozorovacími technikami. V přednášce se zaměříme na základní popis těchto objektů pomocí Einsteinovy obecné teorie relativity, na pohyb částic a světla v jejich okolí i na význam tvrzení amerického fyzika Wheelera, že černé díry nemají vlasy. Věnovat se budeme jejich pozorování pomocí RTG záření a gravitačních vln i tomu, co bychom se o nich ještě rádi dozvěděli v budoucnu.

Běžně lze určovat průměrné hodnoty fyzikálních veličin, např. rychlosti, zrychlení, síly, výkonu, avšak pro detailní popis potřebujeme znát rychlost, zrychlení, sílu, výkon v daném okamžiku, tedy jejich okamžité hodnoty. Tyto a další problémy umožňuje řešit matematická teorie nazývaná diferenciální počet. Vybudování této teorie znamenalo kvalitativní pokrok ve zkoumání závislosti jedné veličiny na veličině druhé. Pokusíme se vysvětlit podstatu základů diferenciálního počtu na fyzikálních problémech z mechaniky, případně termodynamiky a harmonického kmitání. Nepředpokládá se přitom znalost diferenciálního počtu z matematiky.

Poodhalíme roušku tajemství a pokusíme se objasnit principy některých metod chemické analýzy potravin. Popíšeme vybrané klasické postupy založené na jednoduchých chemických reakcích a fyzikálních měřeních. Zdůrazníme jejich setrvalý význam v analýze potravin. Pokusíme se nahlédnout do útrob nejmodernějších přístrojů používaných pro chemickou analýzu při citlivé kontrole nezávadnosti a autenticity potravin. Ukážeme si, jak se analyzovalo nejstarší mléko na Moravě a jak se pozná, kde bylo proso, i když už tam není. V praktické části si vyzkoušíme elektrochemickou analýzu, necháme proběhnout nějakou vzrušující chemickou reakci, provedeme analýzu slivovice a možná navštívíme fakultní experimentální mikropivovar.

V rámci přednášky si na základě analogie nakreslíme dvojrozměrné průměty čtyřrozměrné krychle a její řezy trojrozměrným prostorem kolmým na její tělesovou úhlopříčku.

V přednášce se podívame na objevy prvních částic a antičástic, podivných částic a neutrin, a jak můžeme určit, která částice okolo nás právě "letí", čím se liší a čím jsou zajímavé. Také si připomeneme výročí 50 let od objevu jedné z nich, která znamanala listopadovou revoluci v částicové fyzice. A nakonec se podíváme kritickým okem na částicové experimenty ze seriálu Problém tří těles.

Debata o tom, proč se v současné vědě mluví o replikační krizi, jak číst odborné publikace, o pochybeních neúmyslných i úmyslných a jakou cenu má práce pečlivá a poctivá.

Přednáška bude zaměřena na fascinující proces rekonstrukce evoluční historie života na Zemi pomocí DNA sekvencí. Účastníci se dozví, jak vědci používají genetické informace k rekonstrukci evolučních vztahů mezi různými druhy, objevování společných předků a pochopení, jak se životní formy vyvíjely a diverzifikovaly v průběhu miliard let. Přednáška zahrnuje základní principy molekulární biologie, vysvětluje metody sekvenování a analyzování genetických dat. Diskutovány budou také nové technologie a jejich aplikace v moderní biologii, včetně příkladů významných objevů z nedávné doby. Například evoluce předků člověka a viru COVIDu. Tato přednáška poskytne studentům hlubší porozumění propojení mezi genetikou a evolucí. Ukáže, jak může DNA otevřít dveře k poznání minulosti života na naší planetě.

Bez ohledu na to, jaký badatelský obor je vám nejbližší, vždy se o něm můžete dozvědět o trochu více prostřednictvím analýzy dat. A právě na základní principy práce s daty se spolu podíváme. Kde se taková data berou? Na co si dát pozor nejen v průběhu analýzy, ale již před jejím začátkem? A jak potom chápat dosažené výsledky? To jsou jen některé z otázek, na které se budeme snažit nalézt odpověď. Byla by ale škoda si o statistice pouze povídat, proto se přesuneme také k počítačům a analýzu dat si vyzkoušíme i prakticky.