Marek Ples

Labiryntem nazywamy zwykle strukturę, klasycznie np. w postaci budowli, odznaczającą się zawiłym układem dużej liczby pomieszczeń i łączących korytarzy. Rolę labiryntu mogą pełnić też zmniejszone modele tego rodzaju budowli. Budowle tego rodzaju były znane i wznoszone już w czasach starożytnych – między innymi w starożytnej Mezopotamii i Egipcie, gdzie znalazły zastosowanie jako zabezpieczenie i utrudnienie dostępu do bogato zdobionych i wypełnionych kosztownościami grobowców. W sztuce greckiej i rzymskiej wyobrażenia labiryntu – często symboliczne i mocno stylizowane – występowały powszechnie w malarstwie wazowym, na mozaikach i monetach (…)

Labirynty, tak dawniej, jak i dziś tworzy się także jako atrakcje lub formę rozrywki, np. w parkach i ogrodach poprzez odpowiednie nasadzenie i uformowanie różnorodnych roślin jako żywopłotów (…)

Zadanie rozwiązania problemu pokonania labiryntu jak najkrótszą drogą nie jest wcale trywialne i badań nad nim podjęło się wielu naukowców z różnych dziedzin, między innymi cybernetyki. Pierwszym praktycznym rozwiązaniem tego zadania był zbudowany w 1953 roku przez pioniera cybernetyki, Amerykanina Claude’a Elwooda Shannona, automat zwany myszą Shannona, a przez niego samego Tezeuszem. Urządzenie składało się z trzech zasadniczych części: labiryntu z poruszającą się w nim makietą myszy, układu elektromagnetycznego kierującego ruchami myszy oraz układu uczącego się o pamięci opartej na przekaźnikach elektromechanicznych. Tezeusz demonstrował pewne podpatrzone w naturze mechanizmy działania pamięci, a także demonstrował w praktyce możliwość zbudowania urządzenia posiadającego zdolność do uczenia się metodą prób i błędów.

Dziś problemy labiryntowe i pokrewne nie straciły wcale na aktualności (wystarczy sobie wyobrazić, jak zawiła sieć powiązań łączy elementy dzisiejszej globalnej sieci internetowej) i są rozwiązywane zazwyczaj przez odpowiednie programy komputerowe.

Zanim przejdziemy do dalszej części artykułu chciałbym jednak przywołać cytat z „Dzienników Gwiazdowych” Stanisława Lema, gdzie w czasie Podróży Dwudziestej Pierwszej bohater w osobie Ijona Tichego trafił na Dychtonię. Mieszkańcy tej planety poczynili tak wielkie postępy w dziedzinie rozwoju sztucznych form myślenia, że byli zdolni produkować „świadomości i psychiki w płynach; syntetyzowano mądre i myślące roztwory, które można było butelkować, rozlewać, zlewać, a za każdym razem powstawała osobowość, nieraz bardziej uduchowiona i mądrzejsza niż wszyscy Dychtończycy razem wzięci”.

Wyobraźnia pisarza tak daleko wybiegła w przyszłość, że nawet trudno nam sobie wyobrazić sposób realizacji idei takiego myślącego roztworu. Z całą odpowiedzialnością mogę jednak stwierdzić, że po lekturze niniejszego artykułu Szanowny Czytelnik będzie jak najbardziej w stanie wytworzyć roztwór (czy raczej pewien układ reakcyjny), wykazujący w odpowiednich warunkach zdolność do znalezienia w labiryncie drogi od startu do mety, a co więcej, będzie to zawsze droga najkrótsza!

Może więc nie będzie to tak genialny płyn jak ten opisany przez pana Lema, ale efekty doświadczenia mogą być dowodem, że inny niż ożywiony system przetwarzający informację (a więc w jakimś przynajmniej ograniczonym sensie inteligentny) niekoniecznie musi przyjmować formę urządzenia elektronicznego lub programu komputerowego, ale np. układu fizyko-chemicznego, tak jak w opisanym przypadku.

Doświadczenie

Aby wykonać doświadczenie, musimy zgromadzić substancje z poniższej listy:

• wodorotlenek potasu KOH (możliwy do zastąpienia wodorotlenkiem sodu NaOH),
• kwas oleinowy C₁₇H₃₃COOH,
• kwas chlorowodorowy HCl_(aq),
• barwnik, np. błękit bromotymolowy C₂₇H₂₈Br₂O₅S lub czerwień metylowa C₁₅H₁₅N₃O₂.
• agar-agar (niekonieczny, ale przydatny)

Kwas oleinowy jest organicznym związkiem chemicznym z grupy jednonienasyconych kwasów tłuszczowych, który może być traktowany jako cis-izomer kwasu elaidynowego. W warunkach normalnych ma postać bezbarwnej cieczy, żółknącej, a następnie ciemniejącej na powietrzu.

Substancja ta występuje naturalnie w tłuszczach i jest głównym składnikiem oliwy z oliwek i tranu [3]. Dzięki posiadaniu w swojej strukturze wiązania podwójnego kwas oleinowy może, poprzez katalityczne uwodornienie, zostać przeprowadzony w kwas stearynowy, co nosi nazwę utwardzania tłuszczu. Jest używany do produkcji smarów i środków piorących.

Kwas oleinowy nie jest silną trucizną, ale w przypadku pozostałych substancji konieczna jest ostrożność. Zarówno wodorotlenek sodu i kwas chlorowodorowy, jak i ich roztwory są żrące – mogą powodować dotkliwe i trudno gojące się oparzenia. Jeśli chodzi o błękit bromotymolowy i czerwień metylową, to podejrzewa się je o właściwości rakotwórcze. Jak zawsze podczas pracy w laboratorium musimy zatem zachować ostrożność i stosować odpowiednie środki ochrony osobistej.

W celu przeprowadzenia doświadczenia musimy zbudować też odpowiedni labirynt. Korytarze, czy raczej kanały powinny być stosunkowo wąskie, o szerokości około 1-2 mm. Można oczywiście wykonać taki labirynt różnymi metodami, np. poprzez frezowanie lub po prostu wydrapanie odpowiednich ścieżek w jakimś tworzywie sztucznym, ale wyjątkowo przydatną w tym celu techniką jest druk przestrzenny (…)

Cały artykuł Marka Plesa „Genialny roztwór w labiryncie. Napięcie powierzchniowe i efekt Marangoniego„ przeczytacie w wydaniu 4/2021 „Chemii w Szkole”.

Zamów to wydanie!