|
Vyučující
|
-
Vyšín Ivo, RNDr. CSc.
-
Richterek Lukáš, Mgr. Ph.D.
-
Opatrný Tomáš, prof. RNDr. Dr.
|
|
Obsah předmětu
|
Základní představy standardního kosmologického modelu Principy relativistické kosmologie. Friedmannova rovnice. Robertsonova-Walkerova metrika. Hustota a tlak ve vesmíru. Hubbleův zákon. Šíření světla ve Friedmannových modelech. Observační parametry vesmíru. Stáří pozorovaných objektů. Budoucnost vesmíru. Fotometrická vzdálenost a Hubbleovy diagramy. Raný vesmír, inflace a velkoškálová struktura vesmíru. Základy kvantové informace Moorův zákon a fyzikální limity klasického výpočtu. Myšlenka kvantového počítání. Problémy konstrukce kvantového počítače. Kvantové bity, kvantová hradla a reverzibilita kvantového počítání. Kombinace kvantových hradel. Kvantová Fourierova transformace. Shorův algoritmus a faktorizace čísel. Groverův algoritmus a vyhledávání v neuspořádaných seznamech. Kvantová kryptografie. Kvantová provázanost a kvantová teleportace. Studium současné odborné literatury a prezentace vybraných problémů moderní fyziky Důležitou součástí předmětu jsou vlastní vystoupení studentů s prezentacemi o poznatcích získaných ze studia moderní vědecké literatury (odbornými a popularizačně odbornými zdroji), převod náročného fyzikálního obsahu do srozumitelné podoby a diskuse s kolegy.
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Přednášení, Dialogická (diskuze, rozhovor, brainstorming), Metody práce s textem (učebnicí, knihou)
- Účast na výuce
- 26 hodin za semestr
- Domácí příprava na výuku
- 10 hodin za semestr
|
|
Výstupy z učení
|
Přiblížit studentům některé poznatky moderních fyzikálních disciplín: základní představy relativistické kosmologie a standardního kosmologického modelu, základy kvantové informace. Zdokonalit jejich schopnost získávat informace ze současné odborné literatury a zprostředkovávat je kolegům.
Předmět zaměřený na získání schopnosti pochopení problému, vysvětlení podstaty a interpretaci dat, předpovídání chování daných jevů. Student/ka: 1. Vysvětlí základní principy relativistické kosmologie a standardního kosmologického modelu, zejména význam Friedmannovy rovnice, Hubbleova zákona, kosmologických parametrů, rozpínání vesmíru, raného vesmíru a inflace. Vazba na kompetenční rámec: 1.1 - Má ve vyučovaných oborech znalosti a dovednosti, které mu umožňují efektivně plánovat a realizovat výuku. 1.2 - Didakticky zprostředkuje obsah vyučovaných oborů žákům a žákyním v souladu s jejich vzdělávacími potřebami. 2. Popíše základní pojmy kvantové informace, zejména kvantový bit, kvantové hradlo, kvantovou provázanost, kvantovou teleportaci, kvantovou kryptografii a principy vybraných kvantových algoritmů. Vazba na kompetenční rámec: 1.1 - Rozvíjí odborné porozumění fyzikálním pojmům, modelům a metodám. 1.3 - Rozvíjí pozitivní vztah k vyučovanému oboru, sleduje jeho vývoj a budoucnost. 3. Orientuje se v aktuálních tématech současné fyziky a dokáže rozlišovat mezi odborně podloženým výkladem, popularizační zkratkou a nepřesným nebo zavádějícím tvrzením. Vazba na kompetenční rámec: 1.3 - Má pozitivní vztah k vyučovaným oborům, zajímá se o jejich vývoj a budoucnost, využívá moderní technologie a kriticky hodnotí oborové zdroje informací. 6.1 - Systematicky pracuje na svém profesním rozvoji. 4. Vyhledá, prostuduje a kriticky zpracuje odborné zdroje k vybranému problému současné fyziky a připraví k němu odbornou prezentaci. Vazba na kompetenční rámec: 1.2 - Zprostředkuje žákům a žákyním souvislosti mezi oborovou teorií, reálnými jevy a životní praxí. 2.1 - Stanovuje cíle výuky a vede žáky k porozumění obsahu. 6.1 - Reflektuje vlastní odborný a profesní rozvoj. 5. Srozumitelně prezentuje náročné fyzikální téma, reaguje na dotazy, vede věcnou diskusi a formuluje závěry přiměřené cílové skupině. Vazba na kompetenční rámec: 1.2 - Didakticky zprostředkovává náročný odborný obsah. 2.3 - Podporuje motivaci k učení a intelektuální zvídavost. 5.1 - Spolupracuje s kolegy a komunikuje odborný obsah v profesním prostředí. 6. Navrhne, jak lze vybrané téma současné fyziky využít ve výuce fyziky na střední škole nebo v popularizačním vzdělávání, a posoudí, jaké úpravy jsou nutné vzhledem k věku, předchozím znalostem a vzdělávacím potřebám žáků. Vazba na kompetenční rámec: 1.2 - Přizpůsobuje odborný obsah vzdělávacím potřebám žáků. 2.2 - Poznává vzdělávací potřeby žáků a plánuje výuku tak, aby se mohli aktivně zapojit. 2.4 - Vede žáky k porozumění a k využití poznatků v širších souvislostech.
|
|
Předpoklady
|
Předpokládá se znalost základů obecné fyziky, speciální teorie relativity, kvantové fyziky a matematických metod fyziky v rozsahu předchozího bakalářského studia fyziky.
|
|
Hodnoticí metody a kritéria
|
Rozbor jazykového projevu studenta, Didaktický test, Rozhovor
Ověření výsledků učení probíhá prezenčně formou kolokvia. Podmínkou absolvování předmětu je aktivní účast na výuce, průběžné studium doporučené literatury a materiálů zpřístupněných v LMS Moodle, absolvování dvou závěrečných testů a vlastní odborná prezentace studenta. Student/ka absolvuje dva testy zaměřené na základní porozumění probíraným oblastem: jeden z oblasti relativistické kosmologie a standardního kosmologického modelu, druhý z oblasti kvantové informace. Dále připraví a přednese dva referáty, vždy jeden k vybranému tématu z každé z hlavních oblastí předmětu. Součástí hodnocení je odborná správnost prezentace, práce se současnou odbornou literaturou, schopnost vysvětlit fyzikální podstatu problému a zapojení do diskuse. Kolokvium ověřuje, zda student rozumí základním pojmům, modelům a metodám současné fyziky, dokáže je zasadit do širších souvislostí a je schopen je srozumitelně zprostředkovat budoucím žákům, studentům nebo kolegům.
|
|
Doporučená literatura
|
-
& Berman, G. P. (1998). Introduction to quantum computers. New Jersey.
-
Nature.
-
Physical Review Letters.
-
Science.
-
Bořkovec M. a kol. (2023). Kompetenční rámec absolventa a absolventky učitelství. Praha.
-
Feynman. (2000). Přednášky z fyziky 1-3. Praha.
-
Guidry M. (2019). Modern General Relativity: Black Holes, Gravitational Waves, and Cosmology.
-
Liddle, A. R. (1999). An introduction to modern cosmology. Chichester.
-
Opatrný T., Richterek L. (2005). Vybrané partie současné fyziky. Olomouc.
-
Ryden B. (2016). Introduction to Cosmology.
-
Scully M. O. and Zubairy M. S. (1997). Quantum Optics. Cambridge Univ.
|