Je relativita pouze teoretickou vědou? Lze se na jejím výzkumu podílet i bez papíru a tužky? Nad touto otázkou jsem se sám často dumal a objevil jsem díky ní svět numerické fyziky. V této přednášce bych Vám rád ukázal nejen kouzlo teorie relativity, jenž je jedním z hlavním pilířů aktuální fyziky, ale i způsoby, jakými se i bez znalosti abstraktní matematiky lze již na střední škole podílet na jejím výzkumu. Sám jsem se zabýval simulacemi relativistických navigačních systémů, kde jsem dokazoval jejich závislost na slunečním větru a nyní se zabývám numerickým přístupem k řešení perturbačních rovnic neutronových hvězd. Nyní bych mé zkušenosti rád předal a pobavil se také o možnostech, jak se podobnými tématy zabývat mnohem dříve, než si myslíte že je možné.

Každý ostrov na planetě Zemi se řídí určitými zákonitostmi, které ovlivňují, kolik organismů bude daný ostrov pravděpodobně kolonizovat. Jak fungují základní vztahy mezi ostrovem a počtem druhů popisuje teorie ostrovní biogeografie. No jo, ale dokážete si představit, jak funguje ostrov bez moře? Ve své práci jsem se zaměřil na ověření této teorie pomocí tří skupin organismů v prostředí kaolinových lomů. V prezentaci si odpovíme na otázky, zda mohou kaolinové lomy fungovat podobně jako ostrovy někde v dalekém Tichomoří, zda v tomto systému hraje roli samotná těžba a jaké vlastnosti lomu způsobují, že jej kolonizuje nejvíce druhů. Podíváme se také na to, jak jednoduché je začít s terénní biologií a že k tomu nepotřebujete složité technické přístroje, ale jen vhodnou obuv a nebát se umazat.

Bolí vás hlava, máte horečku nebo vás trápí alergie. Co uděláte? Spolknete prášek a všechno je najednou růžové. Jenže ono to není tak jednoduché. Aby se léčivo dostalo do krve, musí projít řadou překážek. A některá léčiva to mají těžší než jiná, některá se totiž bezhlavě zamilují do glykoproteinů mucinů a už se nepustí…což významně snižuje biologickou dostupnost léčiv. A právě na to se společně podíváme, jak ovlivňují muciny vstřebávání léčiv. Ani samotné měření navázaného léčiva ale nebylo bez překážek, protože jsem nejprve musela najít vhodný experimentální postup, kterým by to šlo spolehlivě určit. V průběhu přednášky vás rovněž provedu aktivitami, které mi pomohly ponořit se hlouběji do přírodních věd, a zároveň dám pár rad, jak si vyšlapat cestu v lese příležitostí, které se středoškolákům otevírají.

Co se stane, když vezmeme světlo, gravitaci a časoprostor a necháme je hrát podle pravidel obecné relativity? Zkoumám, co nám jejich řešení dovolují a co naopak ne. Pomocí simulací sleduji pohyb světla v okolí objektu podobného černé díře: kulové vrstvy hmoty, která výrazně zakřivuje časoprostor. Ukazuji, jak toto zakřivení mění možné cesty světla a určuje, kam se dostat může a kam ne. V přednášce se podíváme také do světa družic, na práci AIT inženýra při jejich stavbě a na to, jak vypadá den teoretického fyzika. Od rovnic přes programování simulací, integrování satelitů až po hledání nečekaných řešení. A hlavně: jak se k takovým projektům dá dostat už na střední.

Vesmírný průmysl zažívá revoluci a příští SpaceX může klidně začít u vás v garáži. Nevěříte? V Česku si už dnes středoškoláci běžně staví vlastní rakety a české studentské týmy patří k evropské špičce. Na přednášce si vysvětlíme, co to vlastně amatérská raketa je, že nejde o přerostlou rachejtli, ale o komplexní systém, k němuž ovšem nepotřebujete laboratoř za miliony. Zjistíte, jak se staví rakety pomocí 3D tisku, jaký je rozdíl mezi raketovým motorem a bombou a co má společného raketové palivo s borůvkovými knedlíky. Podíváme se i na to, jak málo stačí, aby se raketa v setině sekundy proměnila v ohnivou kouli a proč jsou tyto výbuchy vlastně tak důležité. Získejte konkrétní návod, jak začít rakety stavět ještě dnes, jak se zapojit do soutěží, a objevte, kam až vás mohou rakety vynést.

Jak může družice vzdálená tisíce kilometrů určit, kde přesně se nacházíte s přesností na centimetry? Odpověď se skrývá v signálech, jejich šíření prostorem a především v čase. V přednášce rozebereme principy družicové navigace a komunikace od vyslání signálu až po výpočet polohy přijímačem a jeho možné korekce. Představíme evropské Galileo, podíváme se na přesnost a časovou synchronizaci, odhalíme méně známé možnosti GNSS a vyvrátíme některé rozšířené mýty. Ukážeme také, jak jsou tyto technologie propojené s fungováním moderní společnosti a proč jejich význam zdaleka nekončí u navigace v telefonu.

Co kdybychom mohli nahlédnout do světa, kde se odehrává boj o přežití na úrovni jednotlivých buněk? Rakovinné buňky jsou v jistém smyslu vychytralé, dokážou využívat mechanismy, které jim normálně pomáhají růst a přežívat, ve svůj vlastní prospěch. Jedním z příkladů je glioblastom, agresivní nádor mozku. Pojďte se mnou nahlédnout pod mikroskop a prozkoumat, co se stane, když vědci zasáhnou do molekulárních signálů uvnitř nádorových buněk. Pomocí inhibitoru a fluorescenční mikroskopie jsme sledovali změny v buněčné signalizaci a uspořádání buněk glioblastomu. Co nám takový experiment může prozradit o fungování nádorových buněk a proč je důležité jim porozumět při hledání nových možností léčby?

Každým okamžikem námi proletí velké množství neviditelných částic od velmi slabě interagujících neutrin až po vysoko energetické sekundární spršky kosmického záření. Našim smyslům neviditelné částice nacházejí široké uplatnění ve zdravotnictví v diagnostických zařízeních, v archeologii ve zkoumání pyramid, bezpečnosti, průmyslu a samozřejmě i ve vědě od velkých urychlovačů až po elektronovou mikroskopii. Cílem naší přednášky nebude složitě popisovat interakci částic s hmotou na to jsou jiní lepší fyzici, ale budeme se spíše zaměřovat na stavbu a princip detektorů. Kde vás provedu tím, jak jsem si jeden takový sám postavil doma z dostupných součástek od prvotního návrhu, realizaci až po měření spekter radionuklidů a vyhodnocování dat.

Chybami se člověk učí. Proč se jich tedy tolik žáků bojí? Budeme se zabývat tím, jak strach z chyby souvisí se vztahem žáků k matematice a jakou roli v tom hraje učitel, klima třídy i způsob výuky. Ve svém výzkumu jsem se zaměřila na to, jak žáci chyby prožívají, kdy jim brání v učení a kdy se naopak mohou stát příležitostí k rozvoji. Ukážu, proč samotná výuková metoda nezaručuje bezpečné prostředí pro práci s chybou, které faktory mají na vnímání chyb největší vliv a jak mohou učitelé lépe porozumět atmosféře ve své třídě a cíleně ji rozvíjet.

V učebnicích vypadá pěstování pšenice jednoduše, ale co když přijde sucho a klimatické extrémy? Podíváme se na reálný boj rostlin o přežití. Zjistíš, proč se porost jedné odrůdy pšenice chová na různých místech jediného pole zcela jinak, a objevíš neuvěřitelnou škálu faktorů, které ovlivňují její růst, výnos i pekařskou kvalitu zrna. Ukážeme si, jak vynechání chemické ochrany sice srazilo úrodu o 52 %, ale vyvolalo fyziologický paradox a zvedlo obsah lepku na rekordní maximum. Terénní agronomii navíc propojíme se skleníkovým výzkumem v Botanickém ústavu AV ČR, kde sledujeme, zda zvýšená hladina CO₂ dokáže zachránit ohroženou pomněnku úzkolistou před suchem. Přijď se podívat, jak probíhá reálný botanický i zemědělský výzkum v praxi!