Matematika és a természettudományok
Zsigó Zsolt
2002/09/17 15:07
2937 megtekintés
A cikk már legalább egy éve nem frissült, az akkor még aktuális információk lehet, hogy mára elavultak.
A tudományfilozófiával foglalkozó gondolkodók számára régóta egyértelmű, hogy a matematika nem természettudomány. Inkább egy olyan nyelvnek tekinthető, amelyet a természettudományok használnak. Nézd meg, hogyan beszél matematikául a fizika, a kémia, a biológia, és a földrajz! Jó szórakozást!

Matematika és a természettudományok

Együtt teszünk most egy történelmi utazást az ókortól napjainkig, közben pedig azt szemléljük, a matematika milyen szerepet játszott az egyes tudományágak fejlődésében, életében. Utazásunk alatt az alábbi Galilei idézet legyen a mottónk:

A Természet nagy könyve mindig nyitva áll szemünk előtt, és az igaz bölcselet van megírva benne...
De nem olvashatjuk azt másképp, csak ha elébb megtanuljuk a nyelvet s jeleket, mellyel iratott...
Matematikai nyelven van írva az, jelei háromszögek, körök és más geometriai formák...

Galilei: Saggiatore Opere VI.p. 232

Törzsanyag

Biológia és a matematika - a Lotka-Volterra egyenletek

A cikkben röviden szólunk a biológia és a matematika kapcsolatainak történetéről, majd tüzetesebben szemügyre vesszük a Lotka-Volterra egyenleteket, melyek bár biológiai problémaként adódtak, a matematikusoknak is tartogattak érdekességeket.

Egy árnyék és egy gondolat - Mérjük meg a Föld sugarát!

A matematika és a csillagászat voltak az első természettudományok, amelyek valóban rászolgáltak a tudomány névre. Kapcsolatuk nagyon szoros volt régen is, és az ma is. Egy ötlet, és a matematika alkalmazása még azt is lehetővé tette az ember számára, hogy olyan mérjen meg, amihez nincs is vonalzója, nevezetesen a Föld sugarát, vagy a Nap és Föld távolságát! És ezt te is megteheted, rajta, elő azt a pálcát, és a csillagászati atlaszt, és vágjunk bele!

A folyószakaszok morfometriai paraméterei

Valamely folyószakasz részletesebb jellemzésére szükségesek és kiválóan alkalmasak a meder geometriai adottságait bemutató jelzőszámok. Nagy mennyiségben történő megmérésük révén nemcsak egy vízfolyás jelenlegi futásvonalának egzakt leírása lehetséges, hanem annak fejlődéséről, az ősföldrajzi viszonyok rekonstruálásáról is adalékok nyerhetők.

Kombinatorikus kémia

A XXI. század gyógyszerkutatása, vegyipara irtózatos mennyiségű kémiai vegyületet igényel. A cél az, hogy ezeket viszonylag olcsón, gyorsan és ellenőrzötten állítsák elő minél nagyobb számban. Erre kínál megoldást a matematikai alapokon is nyugvó kombinatorikus kémia, mely elsősorban Magyarországról indult útjára.

Tudtad-e?

Az angol Malthus az feltételezte, hogy a technikai fejlődés lineáris, ebből pedig azt a következtetést vonta le, hogy időről-időre szükség van a népesség számának drasztikus csökkenésére. Így magyarázta a járványok, háborúk törvényszerű előfordulását.

Furka Árpád az ELTE szerves kémia professzora tette meg az első lépést a kombintorikus kémia megalkotásában.

Arisztarkhosz, híres görög matematikus és csillagász volt az, aki először vetette fel a heliocentrikus világ lehetőségét. Ő volt az, aki rendkívül eredeti ötlete segítségével meg tudta határozni a Nap és a Hold Földtől való távolságának arányát.

Feladat

Melyik ága a biológiának, amelyik teljes mértékben a matematikai módszerekre támaszkodott?

Mi volt Lotka úr eredeti foglalkozása?

Ha 3 aminosav áll a rendelkezésünkre, akkor abból hányféle peptidet lehet előállítani?

Melyik szakaszjelleg esetében fordulnak elő túlfejlett, vagy átszakadt folyókanyarulatok (és nyomukban holtágak)?

  1. felsőszakasz
  2. középszakasz
  3. alsószakasz

Egy adott városban vagyunk. Tudjuk azt, hogy mekkora a Föld sugara! Ha megmérjük a napsugarak beesési szögét, akkor az adott város távolsága a Ráktérítőtől kiszámítható-e ekkor?

Ha tudod a megoldást, küldd el a termtud@sulinet.hu címre!

Linkek

Pólya György: Matematikai módszerek a természettudományban (könyvajánló)

A háromszögelés

Solstice: An Electronic Journal of Geography and Mathematics

Lotka-Volterra Predator-Prey Model

Populációdinamikai modellek használata

Furka Árpád cikke a Természet Világában

Furka Árpád honlapja

CombiChem.net

Combinatorial Chemistry Network

Kisenciklopédia

Fibonacci-sorozat: A XIV. században élt Pisában egy matematikus, Fibonacci, aki számokat keresett a természetben. Ilyesmiket kérdezett: hogyan növekszik egy nyúltenyészet egyedszáma, hány pikkely van a fenyőtobozokon, hogyan éri utol a vadászkutya a nyulat? Furcsa szabályosságot talált, sorozatát nevezték el Fibonacci-sornak. A Fibonacci sor a következő: 1...2...3...5...8...13...21...34...55... Jól látható, hogy minden egyes tag (az első kettőt kivéve) az előző két tag összegével egyenlő.

Megosztásos keveréses eljárás:A szilárd hordozót annyi egyenlő adagra osztják, ahány aminosavból akarják felépíteni a peptidtárat. Teljes peptidtár esetén 20 részre osztanak. Mindegyik részhez más-más aminosavat kapcsolnak. Kapcsolás után az adagokat egyesítik, és alaposan összekeverik. Ezután addig ismétlik a fenti műveleteket, míg a peptidek elérik a kívánt hosszúságot, majd a keletkezett peptideket lehasítják a hordozóról.

Meanderezés: Amikor a felsőszakasz-jellegű folyótípus lankásabb térszínre ér, vagy a beömlő patakok, mellékfolyók több hordalékot visznek bele, a folyó munkavégző képessége csökken, és hordalékának tekintélyes részét lerakja, ezáltal megkezdődik a folyó hurokszerű kanyargása, amelyet meanderezésnek nevezünk.

Csatlakozz hozzánk!

Ajánljuk

European Schoolnet Academy Ingyenes online tanfolyamok tanároknak
School Education Gateway Ingyenes tanfolyamok és sok más tanárok számára
ENABLE program Program iskoláknak a bullying ellen
Jövő osztályterme Modern tanulási környezetekről a Sulineten