Fysik och Liv

Everything animals do, atoms do. Så skriver Richard Feynman i sin ofta citerade text "Everything is atoms". ur inledningen till sina "Lectures". Under de senaste decennierna har "Det levande tillståndets fysik" vuxit fram som ett nytt område. Fysikaliska processer i levande organismer kan studeras direkt, utan att alltid behöva blanda in kemi. Artiklarna i detta nummer tar upp några olika aspekter på fysik och liv.

Omslagsbilden visar några barn på besök på energitemat på Navet - Sjuhäradsbygdens science center som upplever energikonservering med hela kroppen. Mats Areskoug visar hur man kan studera kroppens effekt och förbränningen i kroppen, genom att mäta hur temperatur, fuktighet och koldioxidhalt förändras när en person sitter några minuter i en sluten låda. Han visar också hur man kan uppskatta effektutveclingen genom att jämföra med en glödlampa och demonstrerar att man behöver ta hänsyn även till mätvärdena för koldioxid och luftfuktighet för att få data att hänga stämma. Han diskuterar också hur frågorna om energibalans kan sättas in i ett vidare perspektiv och öppna för diskussioner i elev- eller studentgruppen om globala energifrågor.

Till fysikårets Fysikdagar i Umeå, 1-3 november, kommer bl.a. Steven Chu, som delade 1997 års Nobelpris i fysik "för utvecklingen av tekniker för kylning och infångning av atomer". En av de många tillämpningar han varit med om att uveckla avser optiska pincetter, som gör det möjligt att hålla fast enskilda celler och att mäta krafter inom t.ex. en DNA-molekyl. Lite senare samma dag talar danskan Lene Hau som arbetar på Harvard om "stopping and restarting light".

Förra sommaren hölls i Göteborg den tionde internationella konferensen i biologisk fysik. Leif Matsson och Adrian Parsegian ger en sammanfattning av några av de olika områden som togs upp och visar många olika tillämpningar av fysikaliska metoder och analyser i studiet av biologiska system. De inleder med att visa hur fältet vuxit, speglat i utvecklingen av konferensens deltagarantal.

En helt annan aspekt av Fysik och Liv belyses av Karoline Wisener, som beskriver den debatt som blossat upp i USA efter att Harvards rektors uttalanden om varför det finns så få kvinnor inom fysikforskning. Finns det skillnader i "intrinsic abilities"? Går det att förena fysikforskning med familj? Detta är ett par av de frågor han ställer. En som lyckats kombinera forskarkarriären med familj är Eva Lindroth, vid Stockholms universitet, som i belönats med årets Göran Gustavsson-pris i fysik "för sina studier av resonansfenomen i atomära system" (se www.kva.se).

Fysiktävlingen väcker också frågan om varför så få kvinnliga gymnasister kommer till final. Många gymnasielärare konstaterar de kvinnliga eleverna inte alltid så gärna vill tävla. Några lärare kringgår det problemet genom att använda fysiktävlingen som ett prov för hela klassen. I årets final kom den enda kvinnliga finalisten på tredjeplats.

Även fysikforskning har ett eget liv. Gamla klassiska institutioner omorganiseras. Mats Larsson berättar om hur NORDITA kan komma att flyttas till från Blegdamsvej i Köpenhamn till AlbaNova i Stockholm.

Under sommaren finns många tillfällen att uppleva kopplingar mellan fysik och liv. Ljusets kvantisering märks i fotosyntes och solbränna. På nöjesfälten kan vi uppleva hur kroppen påverkas av olika rörelser, t.ex. i Lisebergs nya berg- och dalbaKanonen. Titta noga på loopens form: . Denna "klotoid-loop" introducerades av Werner Stengel 1975 (se www.rcstengel.com/). Werner Stengel har varit delaktig i skapandet av alla Lisebergs och Gröna Lunds nuvarande berg- och dalbanor, liksom i en stor andel av de berg- och dalbanor över hela världen som placeras högt i internationella omröstningar bland entusiaster.

Observera hur överdelens halvcirkel övergår i en del där krökningsradien successivt ökar. Denna form leder till minskad påfrestning på kroppen - att gå från ett rakt horisontellt spår in i botten av en helt cirkulär loop skulle innebära en plötslig övergång från 1g till betydligt fler. (Om man är tyngdlös högst upp i en cirkulär loop utsätts man för 6 g i botten.) Nederdelen är i stället del av en "Cornu-spiral" eller "Klotoid", som har egenskapen att krökningsradien är omvänt proportionell mot avståndet till origo. (Klotoidformen används också i samband med bl.a. vägbygge där resultatet blir att man kan vrida ratten med konstant vinkelhastighet.) Figuren visar ett exempel som liknar Stengels loopform. Genom lämpligt val av ingående parametrar kan man få andra former, som valts av andra konstruktörer. Berg- och dalbanors utformning ger många exempel på samspel mellan teknik, matematik, fysik och biologi.