OBZORNIK ZA MATEMATIKO IN FIZIKO IZDAJA DRUŠTVO MATEMATIKOV, FIZIKOV IN ASTRONOMOV SLOVENIJE ISSN 0473-7466 MAREC 2021STR 1-40ŠT. 1LETNIK 68LJUBLJANAOBZORNIK MAT. FIZ. C KM Y 2021 Letnik 68 1 i i “kolofon” — 2021/6/7 — 10:33 — page 1 — #1 i i i i i i OBZORNIK ZA MATEMATIKO IN FIZIKO Glasilo Društva matematikov, fizikov in astronomov Slovenije Ljubljana, MAREC 2021, letnik 68, številka 1, strani 1–40 Naslov uredništva: DMFA–založništvo, Jadranska ulica 19, p. p. 2964, 1001 Ljubljana Telefon: (01) 4766 633, 4232 460 Telefaks: (01) 4232 460, 2517 281 Elektronska pošta: zaloznistvo@dmfa.si Internet: http://www.obzornik.si/ Transakcijski račun: 03100–1000018787 Mednarodna nakazila: SKB banka d.d., Ajdovščina 4, 1513 Ljubljana SWIFT (BIC): SKBASI2X IBAN: SI56 0310 0100 0018 787 Uredniški odbor: Peter Legiša (glavni urednik), Sašo Strle (urednik za matematiko in odgovorni urednik), Aleš Mohorič (urednik za fiziko), Mirko Dobovišek, Irena Drevenšek Olenik, Damjan Kobal, Petar Pavešić, Marko Petkovšek, Marko Razpet, Nada Razpet, Peter Šemrl, Matjaž Zaveršnik (tehnični urednik). Jezikovno pregledal Grega Rihtar. Računalniško stavila in oblikovala Tadeja Šekoranja. Natisnila tiskarna COLLEGIUM GRAPHICUM v nakladi 1100 izvodov. Člani društva prejemajo Obzornik brezplačno. Celoletna članarina znaša 24 EUR, za druge družinske člane in študente pa 12 EUR. Naročnina za ustanove je 30 EUR, za tujino 35 EUR. Posamezna številka za člane stane 6,00 EUR, stare številke 3,00 EUR. DMFA je včlanjeno v Evropsko matematično društvo (EMS), v Mednarodno matematično unijo (IMU), v Evropsko fizikalno društvo (EPS) in v Mednarodno združenje za čisto in uporabno fiziko (IUPAP). DMFA ima pogodbo o recipročnosti z Ameriškim matematič- nim društvom (AMS). Revija izhaja praviloma vsak tretji mesec. Sofinancira jo Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije iz sredstev državnega proračuna iz naslova razpisa za sofi- nanciranje domačih znanstvenih periodičnih publikacij. © 2021 DMFA Slovenije – 2136 Poštnina plačana pri pošti 1102 Ljubljana NAVODILA SODELAVCEM OBZORNIKA ZA ODDAJO PRISPEVKOV Revija Obzornik za matematiko in fiziko objavlja izvirne znanstvene in strokovne članke iz mate- matike, fizike in astronomije, včasih tudi kak prevod. Poleg člankov objavlja prikaze novih knjig s teh področij, poročila o dejavnosti Društva matematikov, fizikov in astronomov Slovenije ter vesti o drugih pomembnih dogodkih v okviru omenjenih znanstvenih ved. Prispevki naj bodo zanimivi in razumljivi širšemu krogu bralcev, diplomantov iz omenjenih strok. Članek naj vsebuje naslov, ime avtorja (oz. avtorjev), sedež institucije, kjer avtor(ji) dela(jo), izvle- ček v slovenskem jeziku, naslov in izvleček v angleškem jeziku, klasifikacijo (MSC oziroma PACS) in citirano literaturo. Slike in tabele, ki naj bodo oštevilčene, morajo imeti dovolj izčrpen opis, da jih lahko večinoma razumemo tudi ločeno od besedila. Avtorji člankov, ki želijo objaviti slike iz drugih virov, si morajo za to sami priskrbeti dovoljenje (copyright). Prispevki so lahko oddani v računalni- ški datoteki PDF ali pa natisnjeni enostransko na belem papirju formata A4. Zaželena velikost črk je 12 pt, razmik med vrsticami pa vsaj 18 pt. Prispevke pošljite odgovornemu uredniku ali uredniku za matematiko oziroma fiziko na zgoraj na- pisani naslov uredništva. Vsak članek se praviloma pošlje dvema anonimnima recenzentoma, ki morata predvsem natančno oceniti, kako je obravnavana tema predstavljena, manj pomembna pa je originalnost (in pri matematičnih člankih splošnost) rezultatov. Če je prispevek sprejet v objavo, potem urednik prosi avtorja še za izvorne računalniške datoteke. Le-te naj bodo praviloma napisane v eni od standardnih različic urejevalnikov TEX oziroma LATEX, kar bo olajšalo uredniški postopek. Avtor se z oddajo članka strinja tudi z njegovo kasnejšo objavo v elektronski obliki na internetu. i i “Razpet” — 2021/6/4 — 8:35 — page 1 — #1 i i i i i i POMNOŽITEV HIPERKOCKE MARKO RAZPET Pedagoška fakulteta Univerza v Ljubljani Math. Subj. Class. (2010): 14H45, 51M15 Antični geometrijski problem podvojitve kocke lahko posplošimo na problem njene poljubne pomnožitve. Še več, problem lahko razširimo na pomnožitev hiperkocke. V ta namen bomo uporabili primerno posplošeno cisoido. MULTIPLYING THE HYPERCUBE The ancient geometric problem of doubling the cube can be extended to a problem of an arbitrary multiplying. Moreover, the problem can be extended to multiplying the hypercube. To this purpose we will use a suitable generalized cissoid. Uvod Podvojitev kocke je klasični grški geometrijski problem, ki se ga ne da rešiti evklidsko, to je samo z neoznačenim ravnilom in šestilom, kar so dokazali šele v 19. stoletju. Problem zahteva določiti rob kocke, ki ima prostornino enako dvakratniku prostornine dane kocke. To pomeni, da je treba za dano daljico a konstruirati tako daljico b, za katero je b = a 3 √ 2. Problem podvojitve kocke so Grki znali rešiti na več načinov. Eden od njih je možen s posebno ravninsko krivuljo, z Dioklovo cisoido (več v [1, 4, 6, 8]). Povsem smiselno se je vprašati, kako bi pomnožili s faktorjem λ > 0 po- ljubno r-razsežno hiperkocko z robom a. Njena prostornina je ar, zato je b = a r √ λ rob hiperkocke, katere prostornina je λ-kratnik prostornine hiper- kocke z robom a. Dva primera sta trivialna. Za r = 1 imamo daljico, njena »prostornina« je kar njena dolžina a, za r = 2 pa kvadrat, čigar »prostor- nina« je kar njegova ploščina a2. Za r = 3 imamo opraviti z običajno kocko z običajno prostornino a3. V prvih dveh primerih množenje s faktorjem λ ni problematično, saj ga ob izbiri enote 1 geometrijsko lahko opravimo s podobnimi trikotniki in z vǐsinskim izrekom v pravokotnem trikotniku. Za r ≥ 4 si r-razsežno hiperkocko teže predstavljamo, ker je ne moremo realizirati z običajno geometrijo. To pa ni ovira pri pomnožitvi take hiper- kocke s številom λ, ker moramo znati geometrijsko pomnožiti samo njen rob Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 1 i i “Razpet” — 2021/6/4 — 8:35 — page 2 — #2 i i i i i i Marko Razpet a s številom r √ λ, kar pa lahko naredimo v običajni ravnini. V matematični analizi je r-razsežna hiperkocka z robom a na primer kar r-kratni kartezični produkt intervala [−a/2, a/2] s samim seboj, to je množica [−a/2, a/2]r = {(x1, x2, . . . , xr) ∈ Rr ∶ ∣x1∣ ≤ a/2, ∣x2∣ ≤ a/2, . . . , ∣xr ∣ ≤ a/2}. V nadaljevanju se bomo omejili na enotske hiperkocke, ki imajo rob 1 in prostornino 1. Če namreč znamo le-te geometrijsko pomnožiti s faktorjem λ, znamo geometrijsko pomnožiti s tem faktorjem tudi hiperkocke z robom a. Za to je treba uporabiti podobne trikotnike. S tem se ob izbrani enoti 1 in konstruktibilnim številom λ ves problem zreducira na konstrukcijo števila r √ λ. To pa ne gre vedno evklidsko, zato privzamemo obstoj posebnih kri- vulj, ki to omogočajo. Število λ je konstruktibilno, če lahko daljico dolžine λ evklidsko konstruiramo v končno mnogo korakih iz daljice z dolžino 1. Števila r √ λ so konstruktibilna v razširjenem smislu, namreč po potrebi tudi ob pomoči teh posebnih krivulj. S konstrukcijo tretjega korena so se ukvarjali že v antiki, na primer Nikomedes (3. stol. p. n. št.), Diokles (3.–2. stol. p. n. št.) in Papos (3.–4. stol.) (glej na primer [3, 5, 7]). Na splošno ne delajo težav razsežnosti r = 2p, kjer je p ≥ 2 naravno število, ker je tedaj r √ λ rezultat p-kratnega zaporednega kvadratnega ko- renjenja števila λ, kar lahko geometrijsko realiziramo na primer s p-kratno uporabo vǐsinskega izreka v pravokotnem trikotniku. Če je r = 2pq1q2⋯qk, kjer je p naravno število, q1, q2, . . . , qk pa liha praštevila, ne nujno med seboj različna, lahko uporabimo zvezo r √ λ = qk √ qk−1 √ . . . q1 √ 2p √ λ in postopoma konstruiramo δ0 = 2 p√ λ, δ1 = q1 √ δ0, δ2 = q2 √ δ1,. . . , δk = qk √ δk−1 in nazadnje je r √ λ = δk. Cisoide Do ravninskih krivulj pridemo na različne načine. Eden od njih je cisoidni način. Do nove krivulje pridemo z uporabo znanih krivulj K1 in K2 ter točke O, ki ležijo v isti ravnini. Pri tem sta K1 in K2 taki krivulji, da vsaka premica p skozi O, ki seka K1 v neki točki T1, seka tudi K2, recimo v točki 2 Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 i i “Razpet” — 2021/6/4 — 8:35 — page 3 — #3 i i i i i i Pomnožitev hiperkocke T2 (slika 1). Za vsak T1 označimo na p točko T tako, da velja Ð⇀ OT = ÐÐ⇀T1T2. Ko T1 potuje po K1, T opǐse krivuljo C, ki jo imenujemo cisoida krivulj K1 in K2 glede na točko O. Definicije take cisoide se nekoliko razlikujejo od vira do vira, zgornja je povzeta po [2]. Ime krivulje C bomo obrazložili v nadaljevanju. Slika 1. Krivulja C je cisoida krivulj K1 in K2 glede na točko O. V nadaljevanju je, če ni drugače rečeno, r vedno liho število, večje ali enako 3. Dovolj bi bilo sicer obravnavati le liha praštevila, kot smo videli v uvodu, da bi konstruirali r-ti koren, toda konstrukcija bi lahko zahtevala veliko zaporednih korenjenj. Cisoide, ki jih bomo pri tem potrebovali, bomo obravnavali z metodami analitične geometrije v ravnini. V ta namen posta- vimo ravninski pravokotni kartezični koordinatni sistem Oxy. Krivuljo, ki ima v tem koordinatnem sistemu enačbo xr−1 + yr−1 = xr−2, (1) označimo s Hr. To je algebrska krivulja stopnje r − 1. Če vstavimo v (1) y = tx, dobimo parametrični enačbi krivulje Hr: x(t) = 1 1 + tr−1 , y(t) = t 1 + tr−1 . (2) KrivuljaHr je sklenjena, leži v prvem in četrtem kvadrantu, poteka skozi točke O(0,0), A(1,0) in D±(1/2,±1/2) (slika 2). Točko A doseže za t = 0, točki D± za t = ±1, točko O pa v limiti ∣t∣→∞. Iz (2) izračunamo dy dx (t) = (r − 2)t − t 2−r r − 1 , dx dy (t) = (r − 1)t r−2 (r − 2)tr−1 − 1 . (3) 1–9 3 i i “Razpet” — 2021/6/4 — 8:35 — page 4 — #4 i i i i i i Marko Razpet Slika 2. Krivulja H5. Iz prvega izraza v (3) ugotovimo, da ima krivulja vodoravni tangenti za t = ±1/ r−1 √ r − 2 v točkah M (r) ± ⎛ ⎝ r − 2 r − 1 ,± r−1 √ (r − 2)r−2 r − 1 ⎞ ⎠ . Z rastočim r se točkiM (r) ± pomikata proti asimptoti krivulje (slika 5). Račun pokaže, da točke M (r) ± ležijo na nealgebrskih krivuljah L±, ki imata enačbi y = ±xx(1 − x)1−x in sta simetrični glede na premico x = 1/2. Pri tem je 0 < x < 1. Absolutni vrednosti ordinat točk M (r)± sta manǰsi kot 1 za vsak r ≥ 3. Iz drugega izraza v (3) izračunamo dxdy (0) = 0, kar pomeni, da ima Hr v točki A za tangento premico x = 1. Ker pa dxdy (t) → 0, ko ∣t∣ → ∞, ima Hr za tangento v točki O ordinatno os x = 0, kar sicer na sliki 2 ni očitno. Poiskali bomo cisoido Cr krivulj Hr in x = 1 glede na točko O(0,0) (slika 3). Premica p skozi O naj ima enačbo y = tx. Krivuljo Hr preseka v točkah O in T1(1/(1 + tr−1), t/(1 + tr−1)), premico x = 1 pa v točki T2(1, t). Koordinati točke T iskane cisoide Cr sta potemtakem xT = 1 − 1 1 + tr−1 = tr−1 1 + tr−1 , yT = t − t 1 + tr−1 = tr 1 + tr−1 . 4 Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 i i “Razpet” — 2021/6/4 — 8:35 — page 5 — #5 i i i i i i Pomnožitev hiperkocke Slika 3. Nastanek cisoide stopnje 5. To pomeni, da smo našli parametrični enačbi cisoide Cr: x(t) = t r−1 1 + tr−1 , y(t) = tr 1 + tr−1 . (4) Če vstavimo v prvo enačbo t = y/x, dobimo po poenostavitvi enačbo cisoide Cr še v implicitni obliki: x(xr−1 + yr−1) = yr−1. (5) Krivuljo Cr, ki je algebrska krivulja stopnje r, je smiselno imenovati cisoida stopnje r. Ker se krivulja Cr da parametrizirati s parom racionalnih funkcij, jo uvrščamo med racionalne krivulje. Prav tako je krivulja Hr racionalna. Cisoida C3 je cisoida krivulje H3, ki ni nič drugega kot krožnica z enačbo x2 + y2 = x, in premice x = 1 glede na točko O. Krožnica ima sredǐsče v točki S(1/2,0) in polmer % = 1/2. Cisoida C3 je znana že iz antičnih časov. 1–9 5 i i “Razpet” — 2021/6/4 — 8:35 — page 6 — #6 i i i i i i Marko Razpet Imenuje se Dioklova cisoida. Besedo cisoida so začeli uporabljati tudi za krivulje, ki nastanejo na prej opisani cisoidni način z dvema krivuljama glede na neko točko. Beseda cisoida izvira iz grške besede kissós, kar pomeni bršljan. Del kroga med H3 in cisoido ima namreč obliko bršljanovega lista. Diokles, po katerem se krivulja imenuje, je bil starogrški matematik, ki je z njo znal podvojiti kocko. Spoznali bomo, da se z njo da kocko ne samo podvojiti, ampak tudi potrojiti, početveriti in celo pomnožiti s poljubnim konstruktibilnim številom λ. Ideja, zakaj za Hr vzeti ravno krivuljo z enačbo (1), izvira iz enačbe x2 + y2 = x, ki pomaga konstruirati Dioklovo cisoido. V izrazu x2 + y2 je eksponent 2, kar je za 1 manj kot 3, to je od razsežnosti običajne kocke, ki jo znamo podvojiti. Na desni strani enačbe pa je eksponent 1, kar je za 2 manj kot 3. Zato smo za naš namen, kot se bo izkazalo, pravilno predvidevali, da sta za r-razsežno hiperkocko res dobra ravno eksponenta r − 1 in r − 2 v enačbi (1). Krivulja Cr je simetrična glede na os x, definirana je nad intervalom [0,1), poteka tako kot krivulja Hr, skozi točko O(0,0), ki jo doseže pri t = 0, in skozi točki D±(1/2,±1/2) pri t = ±1. Ko ∣t∣ narašča proti ∞, se x približuje vrednosti 1, y pa gre v ∞. To pomeni, da je premica x = 1 navpična asimptota krivulje Cr. Iz (4) izračunamo še dy dx (t) = rt + t r r − 1 , iz česar ugotovimo, da ima cisoida Cr v točki O, ko je t = 0, ost z vodoravno tangento, kar na slikah sicer ni očitno. Pomnožitev hiperkocke Poglejmo, kako lahko z uporabo cisoide Cr konstruiramo r √ λ. Izberimo na osi y točko B(0, λ) in načrtajmo premico skozi A in B. Tu je potrebna konstruktibilnost števila λ, sicer točke B ne bi znali vedno geometrijsko določiti, na primer za λ = π. Poǐsčimo presečǐsče P cisoide Cr s to premico. Če prepǐsemo (5) v obliko (1−x)yr−1 = xr, premico skozi A in B pa izrazimo v obliki 1 − x = y/λ, takoj dobimo enačbo xr = yr/λ. Ordinata in abscisa presečǐsča P sta zato v razmerju r √ λ. Premica skozi O in P ima enačbo y = x r √ λ in preseka asimptoto cisoide Cr v točki C(1, r √ λ). S tem smo konstruirali število r √ λ, kar omogoča konstruirati še rob b = a r √ λ hiperkocke, 6 Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 i i “Razpet” — 2021/6/4 — 8:35 — page 7 — #7 i i i i i i Pomnožitev hiperkocke Slika 4. Geometrijska konstrukcija petega korena. Slika 5. Krivulje Hr (levo) in Cr (desno) za r = 3,5,7 v prvem kvadrantu. katere prostornina je λar. Če izberemo λ = 2,3,4, . . ., lahko hiperkocko podvojimo, potrojimo, početverimo itd. Na sliki 4 je predstavljen primer za r = 5. 1–9 7 i i “Razpet” — 2021/6/4 — 8:35 — page 8 — #8 i i i i i i Marko Razpet Za vsa liha števila r ≥ 3 lahko torej z uporabo cisoide Cr konstruiramo r √ λ za vsak pozitiven λ. To omogoča pomnožitev r-razsežne hiperkocke. Za konec Lepo se dajo izračunati ploščine likov pod krivuljami Cr in Hr nad inter- valom [0,1] za r ≥ 3. Označimo ploščino pod Cr s Pr, pod Hr pa s Sr. Izrazimo ju lahko prek Eulerjevih funkcij Γ in B. Za r ≥ 3 dobimo: Pr = ∫ 1 0 x r r−1 (1 − x) 1 1−r dx = 1 2 Γ(2r − 1 r − 1 )Γ( r − 2 r − 1) = πr 2(r − 1)2 sin πr−1 , Sr = ∫ 1 0 x r−2 r−1 (1 − x) 1 r−1 dx = 1 2 Γ(2r − 3 r − 1 )Γ( r r − 1) = π(r − 2) 2(r − 1)2 sin πr−1 . Točke, ki ustrezajo posameznim parametrom t racionalnih krivulj Hr in Cr, se v načelu da konstruirati evklidsko. Točke krivulje Hr pa lahko eno- stavneje konstruiramo evklidsko z uporabo vǐsinskega izreka v pravokotnem trikotniku, cisoide Cr pa še s podobnostjo trikotnikov, če je r za 1 povečana potenca števila 2, to se pravi, če je r = 2n + 1, kjer je n naravno število, na primer r = 3,5,9,17. Oglejmo si primer r = 5. Krivulja H5 ima enačbo x4 + y4 = x3. Konstru- irajmo jo po točkah v prvem kvadrantu. Enačbo preuredimo v y4 = x3(1−x). Za 0 ≤ x ≤ 1 vpeljemo geometrijsko sredino y1 = √ x(1 − x) in dobimo y4 = x2y21, kar še korenimo: y 2 = xy1. Ordinata y, ki ustreza x, je geometrijska sredina za x in y1. Geometrijske sredine pa evklidsko realiziramo z vǐsinskim izrekom v pravokotnem trikotniku. Prav tako delamo s krivuljo C5, ki ima enačbo x(x4 + y4) = y4. Kon- struirajmo jo po točkah v prvem kvadrantu. Enačbo preuredimo v x6 = y4x(1 − x). Za 0 < x < 1 vpeljemo geometrijsko sredino y1 = √ x(1 − x) in dobimo x6 = y4y21 in s korenjenjem še x3 = y2y1. Pomnožimo z x, da dobimo: x4 = y2xy1. Nato vpeljemo geometrijsko sredino y2 = √ xy1 in dobimo x4 = y2y22. Korenimo in dobimo x2 = yy2, kar zapǐsemo v obliki sorazmerja: y/x = x/y2. Očitno do y pri danem x pridemo z dvakratno upo- rabo vǐsinskega izreka v pravokotnem trikotniku, sorazmerje pa realiziramo s podobnimi trikotniki in dobimo y. Kako pa je v primerih r = 1 in r = 2? Za 0 < x < 1 dobimo iz (1) v prvem primeru x0+y0 = x−1, kar je poenostavljeno isto kot x = 1/2, iz (5) pa 8 Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 i i “Razpet” — 2021/6/4 — 8:35 — page 9 — #9 i i i i i i Pomnožitev hiperkocke x(x0+y0) = y0 oziroma x = 1/2. Krivulji H1 in C1 imata isto enačbo, x = 1/2, ki predstavlja premico. Rezultat je v soglasju s konstrukcijo 1 √ λ = λ. Za r = 2 in 0 < x < 1 dobimo za H2 del premice x + y = 1, za C2 pa del hiperbole x(x + y) = y, ki ima asimptoti x = 1 in x + y = −1 ter sredǐsče v točki (1,−2). Točke krivulje C2 najlaže konstruiramo, če enačbo x(x+y) = y zapǐsemo najprej v obliki x2 = y(1 − x), nato pa v obliki sorazmerja y/x = x/(1 − x). Točke krivulje konstruiramo s podobnimi trikotniki. Seveda pa√ λ najlaže konstruiramo z vǐsinskim izrekom v pravokotnem trikotniku, ne pa s krivuljo C2. Če je r sodo število, sta krivulji (1) in (5) »grši« kot za lihi r, sta brez simetrije in segata v področja zunaj pasu (0,1) × R. Edino v prvem kvadrantu lepo potekata med ustreznima krivuljama za r − 1 in r + 1. Kot zanimivost poglejmo, kaj se zgodi, če v enačbi (1) za r formalno dopustimo katerokoli celo število in opazujemo ustrezne krivulje Hr in Cr nad intervalom (0,1) v prvem kvadrantu. Če nadomestimo r z 2 − r v (1), dobimo x1−r + y1−r = x−r. Množenje obeh strani te enačbe s faktorjem xryr−1 nas privede do x(xr−1 + yr−1) = yr−1. Formalno to pomeni enakost H2−r = Cr. LITERATURA [1] P. Eymard in J.-P. Lafon, The number π, AMS, Providence, Rhode Island, 2004. [2] D. Haftendorn, Kurven erkunden und verstehen, Springer Spektrum, Wiesbaden, 2017. [3] T. Heath, A history of Greek mathematics, Vol. 2, Dover Publications, New York, 1981. [4] J. D. Lawrence, A catalog of special plane curves, Dover Publications, New York, 2014. [5] G. E. Martin, Geometric constructions, Springer, New York, 1998. [6] U. C. Merzbach in C. B. Boyer, A history of mathematics, John Wiley & Sons, Ho- boken, New Jersey, 2011. [7] A. Ostermann in G. Wanner, Geometry by its history, Springer, Heidelberg, 2012. [8] A. A. Savelov, Ravninske krivulje, Školska knjiga, Zagreb, 1979. 1–9 9 i i “Juznic” — 2021/6/4 — 8:39 — page 10 — #1 i i i i i i IZ ZGODOVINE STEFANOVA NALOGA STANISLAV JUŽNIČ Univerza v Oklahomi Ključne besede: Stefanova naloga (Stefanov problem), Koller, zgodovina matematične fi- zike Stefan se je povzpel na Parnas svetovne znanosti s podporo svojega mentorja Bohinjca Mariana Kollerja. Opisan je razvoj raziskovanja Stefanove naloge. STEFAN PROBLEM Stefan climbed the Parnassus of World Science with the support of his mentor, the Bohinj native Marian Koller. The development of research on Stefan Problem is described. Uvod Pol stoletja po Kollerjevem obisku Pariza je Kollerjev varovanec Jožef Stefan nadgradil raziskavo Charlesa Cagniarda de la Toura o faznih prehodih iz trdnine v tekočino v svojih šestih razpravah med letoma 1889 in 1891; te so se nanašale na širši kontekst njegovega in Boltzmannovega zanimanja za transportne pojave, zlasti spremembe faze iz tekočega v plinasto [14]. V počastitev Stefanovega raziskovanja meje med trdnino in kapljevino, ki se s časom prosto premika na polarnih ledenih kapah, se dandanes v raziskavah večfaznih sistemov pogosto uporabljata koncepta Stefanov problem (naloga) in brezdimenzijsko Stefanovo število [15]. Stefanova naloga ponazarja dinamiko nestalne meje med različnima fa- zama. Stefanovega raziskovanja toplotne prevodnosti niso več spodbujali Laméjevi problemi hlajenja Zemlje in Sonca, temveč težave s poledenelim oceanom, ki je delal preglavice habsburškemu iskanju severnih prehodov k Ameriki in Kitajski. Z nenadno Stefanovo smrtjo je rojevajoča se panoga raziskovanja zamrla, še preden so njegovi učenci množično začeli razisko- vati ta novi Stefanov problem, saj so Stefanovemu poglavitnemu učencu Boltzmannu bolj dǐsala abstraktneǰsa znanstvena iskanja v termodinamiki. Kmalu je za nameček sledila usodna bolezen celotne habsburške monar- hije. Zato Stefanov problem dolgo ni mogel razviti pomembnega področja raziskav, severovzhodni prehod pa nikoli ni postal zelo uporaben, razen so- dobnega transporta ruskega plina in nafte. To je bil razlog za naslednja štiri 10 Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 i i “Juznic” — 2021/6/4 — 8:39 — page 11 — #2 i i i i i i Stefanova naloga desetletja zanemarjanja Stefanovega problema, ki je znova postal priljubljen komaj med sodobnimi raziskovalci, zaposlenimi v sovjetski naftni industriji in metalurgiji. Stefanovi dosežki Med letoma 1889–1891 je Stefan predstavil svoje ideje, ki jih danes ime- nujemo Stefanov problem. Sedem zaporednih publikacij mu je natisnila dunajska akademija, nekatere so bile ponatisnjene v Annalen der Physik, uvodno raziskavo o izhlapevanju in raztapljanju kot pojavih difuzije pa je urno povzel Philosophical Magazine že januarja 1890. V nasprotju s Ste- fanovim zakonom sta bila vsaj dva zgodnja Stefanova članka o Stefanovem problemu hitro objavljena v Philosophical Magazine in v Parizu. Leta 1831 sta Lamé in Clapeyron objavila prvi evropski poskus splošne rešitve uganke, pozneje imenovane Stefanov problem [8]. Marcel Brillouin je v Parizu leta 1929 ob Clapeyronovih dosežkih razpravljal o Stefanu [1] in skoval naziv Stefanov problem [2]. Akademik s Collège de France Marcel Brillouin je resno obravnaval Stefanov problem kot prvi po Stefanu. Njegov sin je bil vodilni kvantni mehanik Léon Brillouin. Danes priljubljeni naziv Stefanov problem je Lev Isakovich Rubinstein (1914–2009 Jeruzalem) po prestajanju kazni v gulagu Vorkuta leta 1947 ponovno uveljavil v sovjetski naftni industriji [9, 10, 11]. To je bil drugi znova slovanski domet Stefanovega problema: od zamr- zovanja ledu, preko naftne industrije, pa vse do metalurgije. Kot nekakšna dialektika teze-antiteze-sinteze. Stefanov problem zunaj zamrzovanja Sovjetski uspeh pri reševanju Stefanovih problemov je spodbudil raziskave v sovjetskih satelitskih državah, vključno z Bolgarijo, ki je po srečnih naklju- čjih razvila tesne predvojne znanstvene vezi s Parižani, podobno kot njim sosednji pravoslavni Srbi s Pavlom Savićem. Louis de Broglie je imel na Sorbonni bolgarskega doktorskega študenta Schrödingerjeve enačbe, ki je doktoriral junija 1938. To je bil sloviti Asen Borisov Datsev (1911–1994), ki je pozneje raziskoval klasični problem toplotne prevodnosti. To ga je privedlo do drugega problema v teoriji toplotne prevodnosti, ki se imenuje problem zamrzovanja ali Stefanov problem. V številnih svojih delih je Dat- sev poleg temeljne kvantne mehanike razvil metodo za reševanje Stefanovega problema v različnih situacijah – pri različnem številu faz, pri različnih rob- nih pogojih. Proučeval je nastajanje ali izginotje faze. Leta 1963 je z de Brogliejevim predgovorom Datsev v parǐskih Mémoires de science physiques Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 11 i i “Juznic” — 2021/6/4 — 8:39 — page 12 — #3 i i i i i i Iz zgodovine objavil monografijo Linearni Stefanov problem. Datsev je obdelal spremi- njanje temperature v prostoru, ki sta ga zasedli dve fazi določene snovi, obi- čajno trdna in tekoča faza, na primer voda in led. Funkcije, ki predstavljajo območja različnih faz, ustrezajo relevantnim enačbam toplote, pri čemer je neznana ločevalna površina faz pri konstantni temperaturi, kar je povezano s kalorimetričnim pogojem. Stefanov problem vodi do reševanja sistemov (paraboličnih) parcialnih diferencialnih enačb z robnimi pogoji, od katerih so nekateri spremenljivi in jih je treba v vsakem posameznem primeru do- ločiti sproti. Stefanov problem ima različna pomembna praktična področja uporabe, na primer hidrodinamiko, letalstvo, raketarstvo, zamrzovanje in odtajanje ledu, notranja gibanja v Zemlji, rast kristalov ali taljenje kovin. Datseva parǐska knjiga vsebuje rezultate njegovih raziskav o linearnem Ste- fanovem problemu, objavljenih v Bolgariji in ZSSR predvsem med letoma 1947–1956, kot jih je izpostavil med več predavanji na Matematičnem inšti- tutu firenške univerze maja 1967, kjer je Datsev spoznal raziskovalno ekipo Giorgia Sestinija [3]. V prvem delu svoje knjige je Datsev obravnaval različne primere enodi- menzionalnega Stefanovega problema, začenši z dvema neomejenima fazama in prehajajoč zaporedoma do primerov omejenih faz, spremenljivih faz in različnih mejnih pogojev. V drugem in tretjem delu knjige je posplošil rezultate za dvodimenzionalne in tridimenzionalne primere, vključno z ani- zotropnimi telesi. Ključ Datsevega pristopa je bila metoda zlepkov. Datsev je objavljal pri Sovjetski akademiji znanosti v Leningradu ter v Parizu in Firencah na obeh straneh železne zavese, kar pomeni, da se je popolnoma zavedal Rubinsteinovih zaslug, prav tako pa dela de Brogliejevega kolega Louisa Marcela Brillouina [4], čeprav Datsev ni omenil, da je bil Stefan slo- vanskega izvora kot on sam. Princ de Broglie in Leon Brillouin sta med prvo svetovno vojno sodelovala pri vzpostavljanju brezžičnih komunikacij s podmornicami. Med letoma 1919–1922 se je de Broglie seznanil z deli Lo- uisa Marcela Brillouina o Stefanovem najljubšem hidrodinamičnem modelu atoma, ki ga je de Broglie poskušal povezati z rezultati teorije vodikovega atoma N. Bohra. Leta 1967 je Datsev prevedel delo Alberta Einsteina in Leopolda Infelda Evolucija fizike iz francoščine v bolgarščino. Spodbujal je raziskave in konference o vakuumu, kvantni mehaniki in Einsteinovi relativ- nosti v Bolgariji. Datsevov firenški sodelavec pri raziskovanju Stefanovega problema je bil firenški doktorski študent Giovannija Sansoneja (1888–1979), Giorgio Sestini (1908–1991). Sestini je bil profesor racionalne mehanike v Parmi od novembra 1949 do leta 1956, nato pa je poučeval v Firencah. V svojem zadnjem obdobju v Parmi je k študiju Stefanovega problema pristopil z učinkovitim prikazom procesa strjevanja ali utekočinjanja, ki ga je uspešno 12 Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 i i “Juznic” — 2021/6/4 — 8:39 — page 13 — #4 i i i i i i Stefanova naloga razvil po svoji vrnitvi v domače Firence. V Parmi je Sestini organiziral matematični inštitut v sodelovanju s prijateljem Antoniom Mambrianijem. Bil je tajnik in skrbnik časopisa Matematika Univerze v Parmi (Rivista di matematica dell’Università di Parma) od prve številke, ki je izšla leta 1950, do leta 1956. Tam je objavljal tudi o Stefanovem problemu. Sredi dvajsetega stoletja je začel raziskovati probleme, rešljive s paraboličnimi enačbami. Leta 1957 je objavil svoje prve rešitve problemov faznih sprememb: O izreku o enoličnosti pri enodimenzionalnih problemih, analognih Stefanovim [12]. V decembru 1960 je v svojem prispevku, posvečenem 70. rojstnemu dnevu mentorja Sansoneja, že citiral Laméja, Clapeyrona, Neumanna, Stefana, Brillouina in Datsevo reševanje dvodimenzionalnega in tridimenzionalnega Stefanovega Problema [13]. Sestini je pri svojem pristopu k Stefanovemu problemu reševal parcialne diferencialne enačbe na domenah, katerih meja je delno neznana: na primer med strjevanjem tekočine vmesna plast s strjenim delom spreminja svojo lego, torej ni znana vnaprej. Da bi realno opisali postopek strjevanja, je treba na tej vmesni plasti preveriti nekatere ravnovesne pogoje med nezve- znimi notranjimi vplivi snovi na vmesno strjeno plast med faznim prehodom tekočina-trdna snov. Ravno ti pogoji nosijo Stefanovo ime. Pri transpor- tnih problemih, proučevanih med faznimi prehodi, denimo pri zaledenitvi vode, mora biti hitrost naraščanja vmesne plasti odvisna od nezveznega to- plotnega toka. Sestini se je prvi v Italiji spopadel s to veliko in plodno skupino Stefanovih problemov. Nanjo je opozoril italijansko in evropsko matematično skupnost. Njegove raziskave Stefanovega problema so odprle novo področje, ki je še danes aktivno, tudi za pomembne industrijske na- mene. Sestinijeve ideje so bile osnova za nadaljnji razvoj, ki so ga omogočila proučevanja njegovih učencev. V teh smereh se je razvijala njegova firenška šola, ki se je mednarodno uveljavila na področju matematične fizike. Stefanov problem iz Vorkute v Novi svet: ZDA Bolgarski in italijanski privrženci Rubinsteinovega dela so kmalu dobili svoje tekmece in posnemovalce v prekomorski tujini. Stefanov problem so začeli raziskovati v Novem svetu takoj po amerǐski objavi angleškega prevoda Ru- binsteinovega dela. Za zgodnji odmev sta poskrbela George William Evans II (1922–1972) in Eugene Isaacson (1919–2008), ki sta sledila svojemu bol- nemu mentorju Jamesu Keeneu Lorneju MacDonaldu (1905–1950) na Uni- verzi v New Yorku. George W. Evans II se je kasneje pridružil Raziskoval- nemu inštitutu Univerze Stanford. Leta 1928 je MacDonald doktoriral na Univerzi McGill v kanadskem Montrealu, kjer je Ernest Rutherford delal v letih 1898–1907. 14. oktobra Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 13 i i “Juznic” — 2021/6/4 — 8:39 — page 14 — #5 i i i i i i Iz zgodovine 1949 so Evans, Isaacson in MacDonald z Univerze v New Yorku poslali v objavo svojo študijo nalog, podobnih Stefanovemu problemu, ob citiranju Rubinsteina in Datseva [6]. Evansova dela je pohvalil Jim Douglas jr. v svojem izreku o rešitvi Ste- fanovega problema. Douglas je menil, da sta Datsev in Sestini dokazala obstoj rešitve Stefanovega problema; vendar nista predložila nobenega za- dovoljivega dokaza enoličnosti. Le-tega je predlagal Evans, vendar ga je komaj Douglas končno dokazal po predlogu za poenostavitev svojega ko- lega na Univerzi Duke Thomasa Muira Galliea Jr. (1925–2019). Kasneje se je Gallie izkazal kot profesor matematike in računalnǐstva; ob ustanovitvi oddelka za računalnǐstvo je izprosil nepovratna sredstva za nakup prvega računalnika na Univerzi Duke. Douglas ni omenil Brillouina ali Rubinste- ina: morda njunih del ni pobliže poznal. Douglas je izjavil, da je Stefanov problem reševanje parabolične diferencialne enačbe, ki je podrejena robnim pogojem na gibljivi meji, katere lega ni podana vnaprej, temveč je določena kot del problema. Številni problemi v fiziki zahtevajo takšne robne pogoje, vključno s prevodnostjo toplote, ki vključuje fazno spremembo ob taljenju ali zamrzovanju ledu, izhlapevanju ali kondenzaciji, oziroma prekristaliza- cija kovin kot uporaben postopek čǐsčenja snovi. Drugi vključujejo različne postopke izpodrivanja v inženirstvu rezervoarjev kot veji naftnega inženir- stva, pri katerih ena tekočina delno izpodrine drugo (prvotno rezidenčno) tekočino, ki teče skozi porozno snov, vključno z nafto. To je bilo izjemno pomembno za delodajalca Douglasa v Houstonu, Humble Oil and Refining Co. [5]. Douglas je hkrati delal kot vodja projektov na Inštitutu Rice na Univerzi Duke v uradu za znanstvene raziskave letalskih sil ZDA. Evans, Isaacson in MacDonald so kmalu dobili svoje naslednike na Uni- verzi v New Yorku, ki so nadaljevali njihova prizadevanja pri raziskavah Stefanovega problema, začeta leta 1950. Konec petdesetih in šestdesetih let je študent Richarda Couranta (1888–1972), Joseph B. Keller (1923–2016), organiziral raziskavo Stefanovega problema na Courant Institute Univerze v New Yorku. Med njegovimi podoktorskimi študenti je bil Walter Thomas Kyner (1926–1999), ki je doktoriral na Univerzi Berkeleyju v Kaliforniji in preživel dve podoktorski leti na Inštitutu Courant Univerze v New Yorku. Leta 1959, ko je že prebival v Kaliforniji, je objavil svoje podoktorske razi- skave o nelinearnem Stefanovem problemu, opravljene na Inštitutu Courant. Hkrati je bil Kellerjev doktorski študent na Inštitutu Courant v New Yorku Willard L. Miranker (1932–2011), ki je tam doktoriral leta 1956. O Stefa- novem problemu sta skupaj objavljala leta 1960. Velik del raziskav Stefanovega problema je pripadal amerǐskim podje- tjem celo zunaj univerz. William F. Trench (1931–2016) je bil med letoma 1957–1959 vǐsji inženir in inženirski specialist v podjetju Philco Corporation, 14 Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 i i “Juznic” — 2021/6/4 — 8:39 — page 15 — #6 i i i i i i Stefanova naloga Philadelphia, PA. Junija 1959 je objavil eksplicitno metodo za reševanje Ste- fanovega problema kot skraǰsano disertacijo iz matematike, opravljeno na Univerzi v Pensilvaniji, ki jo je kot izredni študent ob delu zagovarjal leta 1958 z navedbami Evansa, Isaacsona, MacDonalda, Rubinsteina in Sesti- nija. Skliceval se je na delo študenta Lawrencea Bragga iz Manchestra, ki je postal strokovnjak za difuzijo na Univerzi Brunel v Actonu. To je bil John Crank (1916–2006). Trench je pohvalil tudi članek Landaua, objavljen leta 1950. Hyman Garshin Landau (1909–1966) se je rodil v Ruskem imperiju, tako kot pet let pozneje njegov judovski kolega raziskovalec Stefanovega pro- blema Lev Rubinstein. Landau je imel smolo med preganjanjem levičarjev v ZDA. Leta 1946 je doktoriral iz statistike v Pittsburghu in se pridružil Bal- listic Research Laboratories, Aberdeen Proving Ground. Od tam je poslal v objavo svojo raziskavo prevodnosti toplote v taljeni trdni snovi, povezano s Stefanovim problemom [16]. Po letu 1950 se je Landau pridružil oddelku za matematično biologijo Univerze v Chicagu, ki ga je moral zapustiti po muč- nih zaslǐsevanjih zaradi obtožb odbora za protiamerǐske dejavnosti. Leta 1952 je tako Landau postal žrtev obdobja Josepha McCarthyja. Podobno kot so Rubinsteina pestile težave v Sovjetski zvezi, je bil tudi Landau za- slǐsan zaradi domnevnega subverzivnega vpliva v izobraževalnem procesu. Landau je imel srečo, saj je nato le našel delo na Univerzi Columbia. Vendar zanimanje Landaua za tako imenovane turnirje (teorije grafov) ni izhajalo iz njegovega proučevanja športnih tekmovanj. Kot se to pogosto dogaja v matematiki, je bil Landauov interes nekaj povsem drugega. Zanimalo ga je namreč vedenje živali, še posebej hierarhija v kljuvanju pri pǐsčancih, kot so jo predhodno raziskali nacisti Konrad Lorenz (1903–1989) in Lorenzov prijatelj SS nacistični princ Alfred Auersperg (1899–1968). Landau je bil stareǰsi brat umorjenega televizijskega režiserja Jacka Landaua (1922–1967), kar je prav tako lahko vplivalo na njegove politične težave v ZDA. Stefanov problem je kmalu postal zanimiv tudi za letalstvo in razvoj raket. Arthur Louis Ruoff (1930–) je doktoriral na Univerzi v Utahu leta 1955. Nato je kot strokovnjak za visoke tlake delal na oddelku za inženirsko mehaniko in snovi Univerze Cornell, leta 1958 tudi v Wright-Pattersonu na Letalski bazi v Ohiu. Leta 1958 je objavil nadomestno rešitev Stefanovega problema. Stefanov problem v Novem svetu: Kanada Proučevanju Stefanovega problema so se poleg ZDA pridružili tudi Kanad- čani. Julija 1966 je Norvežan James R. Gunderson kot Lockov podiplomski študent na magistrskem študiju v Alberti uporabil izraza Stefanov problem in Neumann-Stefanov problem. Skliceval se je na Evansa, Redozubova in Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 15 i i “Juznic” — 2021/6/4 — 8:39 — page 16 — #7 i i i i i i Iz zgodovine Leonarda Rose Ingersolla (1880–1958). Ingersoll je zaslovel kot profesor fi- zike na Univerzi Wisconsin-Madison, kjer je ustanovil Muzej fizike kot prvi muzej v ZDA, ki se osredotoča izključno na fiziko. Gunderson je navedel tudi raziskavo strjevanja jekla, ki jo je leta 1929 in 1930 objavil Nicholas Morpeth Hutchinson Lightfoot (1902–1962) s kolidža Heriot-Watt v Edin- burgu [7]. Izraz Stefanovo število je bil torej na drugi strani železne zavese skovan veliko prej, kot so doslej opazili mnogi, ki navajajo Lockove pionirske zasluge. Gundersonov profesor strojnǐstva na Univerzi Alberta v Edmon- tonu v Kanadi je bil Gerald Seymour Hunter Lock (1935–), ki je leta 1969, dve desetletji po prevajanju Rubinsteinovega dela v ZDA, raziskoval Stefa- novo število brez sklicevanja na Brillouinove razprave. Zaključek Po doktoratu in habilitaciji v Parizu v letih 1979 in 1991 se je Domingo Alberto Tarzia (1950–) pridružil Universidad Austral v Buenos Airesu v Argentini, hkrati pa je deloval kot direktor raziskav Stefanovih premikajo- čih se meja faznih prehodov na Univerzi Nevada v mestu Reno. Njegovo delo dopolnjuje Slovenec Šarler, kar daje Stefanovemu problemu dodaten slovenski pridih. Stefanov problem gibljive meje ostaja živa inovativna veja znanosti tudi pri nas. LITERATURA [1] M. Brillouin, Sur quelques problèmes non résolus de la Physique Mathématique classi- que: Propagation de la fusion, Annales de l’Institut Henri Poincaré 1 (1930), 285–308; ponatis: Pariz, 1931, str. 287, 280, 294, 296, 301. [2] M. Brillouin, 1931, str. 300. [3] A. Datsev, О трехмерной проблеме Стефана (O trirazsežnem Stefanovem problemu), Doklady Akad. Nauk. SSSR, 101 (1955), 629–632; A. Datsev, Sur le problème linéaire de Stefan, Mémoires de sciences physiques 69, Gauthier-Villars, Paris, 1970, str. 3, 4, 5. [4] A. Datsev 1970, str. 2, 3. [5] J. Douglas, A Uniqueness Theorem for the Solution of a Stefan Problem, Proc. Amer. Math. Soc. 8 (1957), 402–408; G. Evans, A Note on the Existence of a Solution to a Problem of Stefan, Quart. Appl. Math. 9 (1951), 185–193; G. Sestini, Esistenza di una soluzione in problemi analoghi a quello di Stefan, Rivista di Matematica della Universita di Parma 3 (1952), 3–23; G. Sestini, Esistenza ed unicità del problema di Stefan relativo a campi dotati di simmetria, Rivista di Matematica della Universita di Parma 3 (1952), 103–113; A. Datsev, 1950. 16 Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 i i “Juznic” — 2021/6/4 — 8:39 — page 17 — #8 i i i i i i Stefanova naloga [6] G. Evans, E. Isaacson in J. MacDonald, Stefan-like problems, Quart. Appl. Math. 8 (1950), 312–319. [7] J. R. Gunderson, A study of heat conduction with phase change, magistrska naloga, University of Alberta, Edmonton, 1966, str. 1, 3. [8] L. Rubinstein, The Stefan Problem, Translations of Mathematical Monographs, AMS, Providence, 1971, 4–5. [9] L. Rubinstein, On the Dynamics of Evaporation of Polycomponent Solutions in a Nonvolatile Solvent, U.S. Atomic Energy Commission, Technical Information Service, Oak Ridge, 1953. [10] L. Rubinstein, Об определении положения границы раздела фаз в одномерной за- даче Стефана (Stefanov problem). Докл. АН СССР (Doklady Akademii Nauk SSSR) serija A 58 (1947), 217–220; L. Rubinstein, К вопросу о численном решении инте- гральных уравнений задачи Стефана (K vprašanju numerične rešitve integralske enačbe Stefanovega problema), Изв. вузов. Матем. (Известия высших учебных за- ведений. Математика, Reports of Higher Schools of Mathematics) 4 (1958), 202–214; L. Rubinstein in I. Rubinstein, Partial differential equations in classical mathematical physics, Cambridge University Press, New York, 1995. [11] L. Rubinstein, The Stefan Problem, Translations of Mathematical Monographs, AMS, Providence, 1971, str. 4; A. N. Tikhonov, Functional equations of Volterra type and their applications to certain problems of mathematical physics, Bulletin of Lomonosov University in Moscow 1 (1938), 1–25; L. S. Leibenzon, Rukovodstvo po nefte- promyslovo mehanike, Moskva, 1931; L. S. Leibenzon, K voprosu o zatver- devanii zemnogo xara iz pervonaqal~nogo rasplavlennogo sostoni. Izv. Akad. Nauk SSSR, Ser. Geograf. i Geofiz. 6 (1939), 625–660. [12] G. Sestini, Sopra un teorema di unicità in problemi unidimensionali analoghi a quello di Stefan, Bollettino dell’Unione Matematica Italiana Serie 3 12 (1957), 516–519. [13] G. Sestini, Sul problema unidimensionale non lineare di Stefan in uno strato piano indefinito, Annali di Matematica Pura ed Applicata 51 (1960), 203–204; Datsev 1955. [14] B. Šarler, O Stefanovih raziskavah večfaznih sistemov, Predavanje na Institutu Jožef Stefan, 14. december 2011, neobjavljeno, str. 21, 87. [15] B. Šarler, Stefan’s work on solid-liquid phase changes, Engineering analysis with bo- undary elements 16 (1995), 83–92; J. Stefan, Über die Theorie der Eisbildung, insbe- sondere über die Eisbildung im Eismeere, Sitzungsberichte der Kaiserlichen Akademie der Wissenschaften in Wien 98 II a (1889), str. 965; B. Šarler, O Stefanovih razi- skavah večfaznih sistemov, Predavanje na Institutu Jožef Stefan, 14. december 2011, neobjavljeno, str. 10. [16] W. F. Trench, On an explicit method for the solution of a Stefan problem, J. Soc. Indust. Appl. Math. 7 (1959), 184–204. 1959, 7/2, 181–182. Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 17 i i “Kuzman” — 2021/6/2 — 8:22 — page 18 — #1 i i i i i i VESTI Pred Evropskim kongresom matematike v Sloveniji Slovenija bo od 19. do 26. junija 2021 v Portorožu v organizaciji Univerze na Primorskem in ob partnerstvu drugih slovenskih ustanov gostila 8. evropski kongres matematike (8ECM). Gre za največje evropsko znanstveno srečanje s področja matematike, ki pod okriljem Evropskega matematičnega združe- nja (EMS) poteka vsaka štiri leta. Kongres bo zaradi epidemioloških razmer izveden v spletni obliki. Kot je v zadnjem vabilu na kongres povedal Vol- ker Mehrmann, predsednik Evropskega matematičnega združenja (EMS), si spletne izvedbe vnaprej sicer niso želeli, a bo na drugi strani morda vseeno omogočila sodelovanje tudi tistim članom mednarodne matematične sku- pnosti, ki bi se iz finančnih ali drugih razlogov težje odločili za udeležbo v živo. Organizatorji so doslej zbrali že skoraj 1500 prijav iz 78 držav, od tega več kot 1000 prijav z referati, ki bodo razporejeni v 62 sekcij in minisim- pozijev. Organizacijski odbor pod vodstvom Tomaža Pisanskega s podporo rektorice UP Klavdije Kutnar in predsednika lokalnega odbora Dragana Marušiča na projektu ECM dela že okoli sedem let in dobra mednarodna udeležba je v veliki meri plod njihove izjemne prizadevnosti. Med prija- vljenimi predavatelji so trije Fieldsovi nagrajenci in skoraj 50 prejemnikov raziskovalnih projektov ERC. Kongres s svojim znanstvenim programom v veliki meri predstavlja tre- nutno stanje posameznih vej matematike in določa smernice sodobnih raz- iskav. Znanstveni program kongresa sicer potrjuje mednarodni programski odbor, ki ga določi Evropsko matematično združenje (EMS), predseduje pa mu Maria J. Esteban (CNRS, Francija). Programski odbor je na osnovi predlogov članov združenja tako izbral 10 plenarnih predavateljev, med ka- terimi je prvič v zgodovini kongresa tudi slovenski matematik, Franci For- stnerič. Med še 30 vabljenih predavateljev pa je programski odbor uvrstil tudi Andreja Bauerja in Alekseya Kostenka, oba profesorja na UL FMF, ter Špelo Špenko, slovensko matematičarko mlaǰse generacije, ki uspešno deluje v Belgiji. Eden od osrednjih kongresnih dogodkov je tudi podelitev nagrad Evrop- skega matematičnega združenja. Imena prejemnikov nagrad so bila objav- ljena že v letu 2020, izbral pa jih je poseben odbor EMS, ki mu je predsedoval Martin Bridson (Oxford U., V. Britanija). Gre za 10 nagrad za izjemne razi- skovalne dosežke na področju matematike raziskovalkam in raziskovalcem do 35 let, ki delujejo v Evropi, in še posebni nagradi Felixa Kleina za uporabo matematike v industriji ter Otta Neugebauerja za zgodovino matematike. Med izpostavljenimi posebnimi dogodki poleg predavanj nagrajencev EMS omenimo še predavanje letošnjega prejemnika Abelove nagrade Lászla 18 Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 i i “Kuzman” — 2021/6/2 — 8:22 — page 19 — #2 i i i i i i Pred Evropskim kongresom matematike v Sloveniji Lovásza, Hirzebruchovo predavanje Martina Hairerja, Bernoullijevo preda- vanje Alice Guionnet, ter šest javnih predavanj znanih matematikov, med katerimi je tudi Bojan Mohar. Prav tako bodo v okviru kongresa izvedeni posveti na temo ERC projektov, odprtega dostopa in spolne uravnoteže- nosti, pa tudi nekaj razstav, manǰsih srečanj in priložnostnih dogodkov, ki bodo nadomestili prvotno načrtovane umetnǐske dogodke v živo. 8ECM se bo začel v ponedeljek, 21. junija, z otvoritveno slovesnostjo ob 9. uri in končal z zaključno slovesnostjo v petek, 25. junija, ob 17. uri. Natančneǰsi urnik in številne druge informacije so na voljo na spletni strani http://8ecm.si. DMFA Slovenije kot eden od soorganizatorjev kongresa svojim članom priporoča, da tudi z lastno udeležbo na kongresu in promocijo kongresa med svojimi sodelavci podprejo prizadevanja, da postane slovenska matematika še bolj prepoznavna v mednarodnem merilu. Boštjan Kuzman Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 19 i i “Kuzman” — 2021/6/2 — 10:10 — page 20 — #1 i i i i i i Vesti Mednarodne matematične novice Letno srečanje predstavnikov nacionalnih združenj pri EMS je potekalo 28. 5. 2021 preko spletne seje. Predsednik EMS Volker Mehrmann je predstavil različne načrtovane aktivnosti združenja (poleg 8ECM še praznovanje 30- letnice EMS, vzpostavitev Mlade akademije EMS in tematskih aktivnosti skupin TAG pri EMS), podrobnosti o novostih v zvezi s spletnimi stranmi, publikacijami EMS in bazo zbMATH open pa so predstavili novi uredniki J. Buescu, F. Costa, A. Gaul in K. Hulek. Tekoče novice v zvezi z 8ECM sta predstavila T. Pisanski in K. Kutnar, kratke predstavitve svojih društev pa so pripravili I. Agricola (Deutsche Mathematiker-Vereinigung), R. Gologan (Romanian Math Society) in G. Makrides (Cyprus Math Society). Prihaja- joči kongres ICM 2022 je predstavil Y. Matiyasevich, aktivnosti angleškega združenja IMA proti diskriminaciji v matematiki pa N. Chamberlain. Evropsko matematično združenje (EMS) ima nov logotip in elegantno posodobljeno spletno stran na naslovu euromathsoc.org. Na spletni naslov- nici najdemo aktualne novice, za meniji pa podatke o združenju in članstvu, spletno revijo, informacije o aktivnostih EMS (nagrade, znanstvene aktiv- nosti, podpora manj razvitim) ter o različnih dogodkih in prostih delovnih mestih za matematike na različnih evropskih ustanovah. EMS Magazine je nova revija, ki je nadomestila preǰsnji EMS Newslet- ter. Vsi objavljeni članki so po principu online first brezplačno dostopni na spletu že pred izidom tiskane izdaje, ki jo bodo lahko člani EMS še naprej prejemali brezplačno, če bodo za to izrazili željo. Prva številka nove re- vije prinaša pregledne matematične članke treh nedavnih prejemnikov EMS nagrad, prispevek o bazi zbMATH open in različne prispevke v rubrikah Ma- 20 Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 i i “Kuzman” — 2021/6/2 — 10:10 — page 21 — #2 i i i i i i Mednarodne matematične novice thematics and arts, Young mathematicians column, ICMI column, ERME column, Book reviews, Solved and unsolved problems. V novi reviji ni več kratkih aktualnih novic, ki ostajajo posamično dostopne na spletnih straneh, v zbirni obliki pa v novičniku EMS Digest. EMS Press je novo podjetje v 100 odstotni lasti EMS, na katerega je bila prenesena dejavnost prej samostojnega društva EMS Publishing House. Po- mlajena ekipa sodelavcev je poleg nove spletne strani ems.press temeljito prenovila tudi različne tehnične procese, ki zdaj omogočajo učinkovito hkra- tno urejanje spletnih in tiskanih izdaj. Naročnǐski model S2O (Subscribe to Open) v letu 2021 uvaja vseh 10 znanstvenih revij EMS, tudi najprestižneǰsa Journal of EMS. Model S2O nudi odprt dostop za vse bralce brez plačila stroškov s strani avtorja ob predpostavki, da revija v tekočem letu zbere dovolj naročnin s strani usta- nov in posameznikov. Zato je pomembno ozavestiti nacionalne konzorcije, univerzitetne knjižnice in sorodne subjekte, da z naročnino na tovrstne re- vije podpirajo prost dostop do rezultatov aktualnih matematičnih raziskav. Pomenu odprtega dostopa bo posvečena tudi posebna panelna diskusija v okviru kongresa 8ECM. Štipendije Kovalevskaya za udeležbo mlade generacije na ICM 2022 Julija 2022 bo v Skt. Petersburgu (Rusija) potekal Mednarodni matema- tični kongres ICM 2022. Gre za največje svetovno matematično srečanje, ki poteka vsaka štiri leta, na njem pa podeljujejo tudi Fieldsove in druge nagrade. Organizatorji si želijo dobre udeležbe s strani mlaǰse generacije, zato nameravajo v sodelovanju z nacionalnimi matematičnimi društvi po regionalnih kriterijih podeliti do 1000 štipendij Kovalevskaya. Ta štipendija bo prejemnikom pokrila stroške ruske vize, kotizacije za kongres, lokalne namestitve in prehrane v času kongresa, nacionalna društva pa naj bi iz- brala najprimerneǰse kandidate in jim v sodelovanju z domačimi ustanovami pomagala financirati stroške poti na kongres. Skrajni rok za prijavo s strani organizatorja bo predvidoma novembra 2021. Odbor za matematiko pri DMFA Slovenije vabi zainteresirane ustanove (predvsem matematične oddelke fakultet in inštitutov) in tudi posameznike, da čimprej, najkasneje pa do 10. septembra izrazijo željo za nominacijo kan- didatov in sodelovanje pri izbirnem postopku v zvezi s štipendijami Kovale- vskaya na naslov mathematics@dmfa.si. Zbrane informacije bodo podlaga za pravočasno usklajevanje nadaljnjih korakov. Boštjan Kuzman, Odbor za matematiko pri DMFA Slovenije Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 21 i i “Legisa” — 2021/6/3 — 9:09 — page 22 — #1 i i i i i i Vesti Manipulacije v znanstvenih objavah Revija Physics World je konec marca 2021 v zvočnem prispevku [1] poročala o spornih znanstvenih publikacijah. Svoje izkušnje je predstavila gospa Kim Eggleton, ki se ukvarja s tovrstnimi problemi v ustanovi Institute of Physics (IOP). Ta inštitut izdaja kakih devetdeset revij s področja fizike ali s fiziko povezanih ved. Nepravilnosti pri objavljanju, kot so plagiati, imajo lahko za povzroči- telja hude posledice, a se vseeno dogajajo. Prepisovanje je groba kršitev, a obstajajo tudi drugačne, manj očitne bližnjice do objave v znanstveni reviji. Včasih avtor članka sam predlaga recenzenta in da zanj lažen elektron- ski naslov (po možnosti zelo podoben pravemu). Ta prošnjo urednika za recenzijo preusmeri k avtorju. Do nedavnega so revije bile zelo zadržane pri umikanju in preklicevanju slabih objavljenih člankov. Bale so se, da bi to negativno vplivalo na njihov ugled. Poleg tega se lahko znanstvenik enostavno zmoti in včasih recenzent to spregleda. Ampak prav je, da se napake, tudi če niso bile narejene na- menoma, obelodanijo in popravijo, če je to mogoče. Umik članka pa mora biti utemeljen in razložen. Oglejmo si še en iznajdljiv trik. Javili so se »organizatorji konference«, ki so reviji predlagali tematsko številko o rezultatih srečanja, na katerem naj bi sodelovali slavni znanstveniki, ki naj bi tudi recenzirali prispevke. Več revij je tako moralo preklicati že objavljene celotne tovrstne izdaje. V nekaterih ustanovah so vodilni avtomatično soavtorji članka, čeprav znanstveno k objavi niso prispevali. To je težko rešljiv problem, če morajo mladi raziskovalci podpisati pogodbe, v katerih pristajajo na tako politiko. Pomaga, če pri člankih z več avtorji urednǐstvo zahteva, da je navedeno, kaj so posamezni avtorji prispevali. Mogoče je postati soavtor članka, če plačaš ustrezno vsoto. Ko je čla- nek že odobren, včasih originalni avtorji na določenih mestih v družbenih omrežjih objavijo ponudbo za soavtorstvo in zahtevani znesek. Interesenti, ki jim manjka kaka točka pri reelekciji ali napredovanju in jim je vsebina blizu, nakažejo denar. Originalni avtorji nato pǐsejo uredniku, da so pozabili navesti tega in tega . . . Zgodi se, da avtorji zahtevajo umik predloženega članka, verjetno zato, ker so članek poslali več revijam in je bil sprejet v kako drugo, ki se jim zdi bolj prestižna. Vendar večkrat ugotovijo, da to ne gre . . . Pogosto taka dejanja opravičujejo s pritiskom po objavljanju (»objavljaj ali propadi«). A brali smo o primerih, ko so uveljavljeni znanstveniki, ki se jim ni bilo treba bati za službo, kot po tekočem traku objavljali lažne študije. Nizozemska mikrobiologinja Elisabeth Bik pravi, da so za nepravilnosti odgovorni predvsem: permisivna akademska kultura, pomanjkljiva kontrola drugih raziskovalcev, velike denarne stimulacije za objave in spravljiva na- 22 Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 i i “Legisa” — 2021/6/3 — 9:09 — page 23 — #2 i i i i i i Manipulacije v znanstvenih objavah cionalna politika do takih prekrškov. Na Kitajskem je Univerza v Nandžingu pred desetletji začela z majh- nimi denarnimi nagradami za objave v fizikalnih revijah z visokim faktorjem vpliva. Prǐsla je na prvo mesto po obsegu objav v več zaporednih letih. Zato so jo začele posnemati druge ustanove. Nagrade so bile vedno večje in so hi- tro znesle eno ali več mesečnih plač mladega profesorja, odvisno od faktorja vpliva (Impact Factor). Objava v revijah Nature in Science je kitajskim znanstvenikom prinesla največ – leta 2016 v povprečju okrog 44 tisoč dolar- jev za članek. Najvǐsja nagrada je bila takrat celo 165 tisoč dolarjev [2], kar je bilo za kitajske razmere ogromno. Lansko leto je kitajska vlada tovrstne denarne nagrade prepovedala in zahtevala, naj število člankov ne bo edino merilo za napredovanje. Več pozornosti naj bi posvetili originalnosti in ka- kovosti objavljenega. Številni kitajski znanstveniki se s tem ne strinjajo. Ekscesov bo morda manj, a verjetno bo tudi manj navdušenja za raziskave in objave. Prej omenjena doktorica Elisabeth Bik je znana predvsem po razkrin- kanju kopiranja slik v člankih. Včasih gre za večkratno prodajanje iste slike v različnih kontekstih, včasih za »izposojo«. Gospa Bik ima popularen Twitter račun in si je, kot sama navaja v predstavitvi, prislužila oznake: »propadla znanstvenica, premaknjena, lovka na čarovnice«. Dejansko je za eno leto prekinila znanstveno kariero, da bi se posvetila raziskovanju zlo- rab. Tudi zgoraj omenjena Kim Eggleton pravi, da razčǐsčevanje tovrstnih primerov ni prav nič prijetno. Institute of Physics (IOP) ponuja certifikat IOP Trusted reviewer za področje fizike. Pogoj je izdelava odlične recenzije in tečaj, v katerem se slušatelji seznanijo tudi s triki, s katerimi se skušajo nekateri dokopati do objav. To ni edini tovrstni certifikat. Ustanova IOP uvaja tudi dvojno slepo recenzijo, kar pomeni, da urednik recenzentu ne posreduje imena avtorja. Ta novost je bila v glavnem lepo sprejeta. Avtorji imajo večinoma občutek, da je recenzijski postopek bolj objektiven. Vsekakor je to bolǰse za mlade raziskovalce in tiste z obrobja znanstvenega sveta. LITERATURA [1] H. Johnston, Finding silicon’s Holy Grail at long last, how to re- cognize and prevent »publication misconduct«, Physics World Pod- cast, dostopno na physicsworld.com/a/finding-silicons-holy-grail- at-long-last-how-to-recognize-and-prevent-publication-misconduct/, ogled 25. marca 2021. [2] Paid to Publish – the Chinese Cash Cow, Enago Academy, 21. maj 2018, dostopno na www.enago.com/academy/paid-to-publish-the-chinese-cash-cow/, ogled 25. marca 2021. Peter Legǐsa Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 23 i i “Razpet” — 2021/6/4 — 8:41 — page 24 — #1 i i i i i i NOVE KNJIGE I. Swanson, Introduction to Analysis with Complex Numbers, World Sci- entific, New Jersey in drugje, 2021, 456 strani. Knjiga je vsebinsko zaokrožena, samo- stojna celota, ki obsega standardne vse- bine začetne matematične analize, kot so funkcije, zaporedja in vrste, vključene pa so tudi konstrukcije naravnih, celih, raci- onalnih, realnih in kompleksnih števil ter ne nazadnje tudi matematična logika, ki jo uspešno uporablja pri strogem doka- zovanju. Nekaj dokazov je v posebnem tisku razširjenih s podrobneǰsimi poja- snili, ki se običajno avtorjem ne zdijo po- trebna, bralcu pa pomagajo, da se laže prebije do končnega sklepa. Knjiga, napisana za študente na Reed Collegeu v Portlandu v državi Oregon, kjer je avtorica predavala v letih 2005– 2020, je prežeta s številnimi vzorno izde- lanimi primeri in skrbno izbranimi nalogami za bolǰse razumevanje snovi. Prav zaradi nekoliko drugačne obravnave, kot smo je navajeni iz naših in tujih standardnih učbenikov analize, bo morda delo zanimivo tudi za naše profesorje in študente. Dobesedno nas namreč uči, kar včasih v standardnih učbenikih pogrešamo, kako na podlagi logike iz aksiomov in že dokazanih tr- ditev natančno poteka dokaz, predvsem pa, kako le-tega čim bolj razumljivo zapisati. V ta namen je v knjigi prisotnih tudi veliko nalog, ki zahtevajo dokaz neke trditve. Knjiga je smiselno razdeljena na deset poglavij in dva dodatka. Prvi dve poglavji obravnavata osnove matematike. Velik poudarek je na logiki, ozna- kah v matematiki, teoriji množic, pojmih relacije in funkcije ter metodah dokazovanja. Tretje poglavje se začne s konstrukcijo množice naravnih števil N0 na podlagi teorije množic. S principom indukcije je nato zgrajena aritmetika v N0. Urejen kolobar celih števil Z vpelje z urejenimi pari celih števil, to se pravi s kartezičnim produktom N0 ×N0, v katerem definira ekvivalenčno relacijo, katere razredi so cela števila. Nato razvije vso aritmetiko celih 24 Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 i i “Razpet” — 2021/6/4 — 8:41 — page 25 — #2 i i i i i i Introduction to Analysis with Complex Numbers števil. Prav tako vpelje urejeno polje racionalnih števil Q z urejenimi pari v kartezičnem produktu Z×(Z\{0}), v katerem definira ekvivalenčno relacijo, katere ekvivalenčni razredi so racionalna števila. Urejeno polje realnih števil R vpelje z Dedekindovimi rezi. Dedekindov in Arhimedov aksiom postaneta s tem izreka. Dokazan je izrek o obstoju korenov pozitivnih števil. Polje kompleksnih števil C seveda uvede korektno s kartezičnim produktom R × R. V C definira osnovne aritmetične operacije, konjugiranje in absolutno vrednost. Uvede kompleksno ravnino in njeno topologijo ter polarni zapis. Poglavje se konča s Heine–Borelovim izrekom. Četrto poglavje je posvečeno limiti funkcije kot enemu od osrednjih poj- mov v matematični analizi. Že na začetku definira limito kompleksne funk- cije kompleksne spremenljivke. Za realne funkcije realne spremenljivke de- finira levo in desno limito. Obravnava tudi primer, ko število ni limita neke funkcije. Pri tem opozarja na natančnost definicij, ker vsaka pomanjkljivost v izražanju lahko spremeni pomen. Sledijo običajni limitni izreki. Poglavje se konča z neskončno limito realne funkcije realne spremenljivke in limito v neskončnosti kompleksne funkcije kompleksne spremenljivke. Peto poglavje obravnava zveznost funkcije. Po definiciji zveznosti in izreku, ki se naslanja na pojem limite funkcije, sledijo običajni izreki za zvezne funkcije, izrek o ekstremni vrednosti, izrek o povprečni vrednosti, definicija in zveznost korenskih funkcij in na koncu še enakomerna zveznost. Šesto poglavje se ukvarja z odvajanjem funkcij. Odvod definira kar za kompleksno funkcijo kompleksne spremenljivke. Izpeljana so običajna pra- vila za odvajanje, pravilo za odvajanje sestavljene funkcije in pravilo za odvod inverzne funkcije. Dokazani so izrek o povprečni vrednosti (nam bolj znan kot Lagrangeev izrek), Darbouxov izrek, Rollov izrek, dve varianti Cauchyjevega izreka in l’Hôpitalovi pravili. Na koncu poglavja so na vrsti odvodi vǐsjega reda in Taylorjevi polinomi. V sedmem poglavju je najprej na vrsti določeni integral za realne funkcije realne spremenljivke, in sicer s spodnjimi in zgornjimi integralskimi vsotami glede na dano delitev integracijskega intervala. Dokazana so osnovna pra- vila integriranja in osnovna izreka integralskega računa. Definirani so tudi posplošeni (izlimitirani) integrali in integral kompleksne funkcije realne spre- menljivke. V tem poglavju so z integralom definirani naravni logaritem, ek- sponentna funkcija kot njegov obrat in splošna potenčna funkcija. Poglavje zaključuje uporaba integrala za računanje dolžine krivulje in prostornine ter površine rotacijskih teles. Osmo poglavje obravnava zaporedja. Kompleksno zaporedje uvede kot Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 25 i i “Razpet” — 2021/6/4 — 8:41 — page 26 — #3 i i i i i i Nove knjige kompleksno funkcijo, definirano na množici N0. Pojasni, da se da pozi- tivna racionalna števila obravnavati kot zaporedje. Definira konvergentno zaporedje in njegovo limito. Prav tako divergentno zaporedje in neskončno limito. Izpelje pravila za računanje z limitami. Dokazani so izreki za mo- notona, omejena in Cauchyjeva zaporedja. Na koncu poglavja so vpeljana še podzaporedja ter spodnje in zgornje stekalǐsče realnega zaporedja. Predzadnje, deveto poglavje se ukvarja s številskimi in potenčnimi vrsta- mi. Vpelje pojma konvergentne vrste in njene vsote ter pojem divergentne vrste. Dokaže pravila za računanje z vrstami in nekaj konvergenčnih testov. Definira pojem absolutne konvergence in dokaže izrek o ohranitvi vsote take vrste pri poljubni permutaciji njenih členov. V nadaljevanju sledijo kom- pleksne potenčne vrste, konvergenčni polmeri, odvajanje potenčnih vrst, množenje potenčnih vrst, Taylorjeve vrste, uporaba potenčnih vrst. V zadnjem, desetem poglavju spoznamo, kako s teorijo potenčnih vrst vpeljemo eksponentno in trigonometrične funkcije. Vpeljano je število π kot dvakratnik najmanǰse pozitivne ničle funkcije kosinus, ki je definirana s potenčno vrsto. Pokazano je, kako lahko razvijemo vso trigonometrijo, če izhajamo iz eksponentne vrste. Definirane so tudi ciklometrične funkcije in izračunani so njihovi odvodi. Prvi dodatek vsebuje kratka navodila, kako pravilno pǐsemo matema- tična besedila, kako pravilno uporabljamo simbole, kako matematiko študi- ramo, kaj smemo početi in česa ne, kako pravilno dokazovati in podobno. Drugi dodatek je zbirka osnovnih pravil matematične logike in najpomemb- neǰsih formul infinitezimalnega računa. Na koncu knjige najdemo seznam uporabljenih oznak in stvarno kazalo. Knjiga je dosegljiva v nekoliko kraǰsi obliki na svetovnem spletu na naslovu: www.math.purdue.edu/~gcavigli/ Swanson.pdf. Avtorica knjige je naše gore list, Irena Šifrar Swanson, doma v Čreti v občini Hoče–Slivnica, nekdanja dijakinja II. gimnazije Maribor. Leta 1982 je odpotovala na izmenjavo v ZDA, kjer je študirala matematiko in leta 1992 doktorirala. Tam je postala uspešna profesorica matematike. Podrobnosti lahko najdemo na svetovnem spletu. Njeno glavno področje matematič- nih raziskav so komutativne algebre. Imeli smo jo priložnost spoznati leta 2009 na Bledu, kjer je potekalo strokovno srečanje ob 60-letnici ustanovitve DMFA Slovenije, pa tudi kot gostujočo profesorico v Ljubljani istega leta. Na Bledu je predstavila temo z naslovom Celostno zaprtje kolobarjev. Marko Razpet 26 Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 i i “Kandic” — 2021/6/3 — 9:24 — page 27 — #1 i i i i i i Positive operator semigroups: from finite to infinite dimensions A. Bátkai, M. Kramar Fijavž, A. Rhandi, Positive operator semigroups: from finite to infinite dimensions, Operator Theory: Advances and Appli- cations 257, Birkhäuser, Basel, 2017, 364 strani. Monografija, v kateri avtorji proučujejo pozitivne operatorske polgrupe, je raz- deljena na tri glavne dele in dodatek, v katerem so zbrana znana osnovna dej- stva. V prvem delu, ki je osredotočen na obravnavo operatorskih polgrup na konč- norazsežnih prostorih, avtorji najprej po- novijo dobro znane osnovne pojme, kot so konvergenca in topologija v končno- razsežnih vektorskih prostorih, matrična oziroma operatorska norma, matrične funkcije in spektralna teorija. V nada- ljevanju prvega dela je predstavljen Perron-Frobeniusov izrek in njegova po- splošitev na imprimitivne matrike, izpe- ljana teorija pa je podprta z uporabo na primeru Googlove matrike in pozitivnih kontrolnih sistemov. Prvi del zaključijo z obravnavo pozitivnih matričnih polgrup in pozitivnih linearnih sistemov. V drugem delu avtorji najprej naredijo hiter pregled primerov, lastnosti in konstrukcij krepko zveznih operatorskih polgrup na Banachovih prosto- rih, temu pa sledi strnjen povzetek Banachovih mrež in operatorjev na njih. V nadaljevanju dokažejo znameniti generacijski izrek Hille-Yosida, nekatere perturbacijske izreke in Phillipsov izrek o karakterizaciji generatorjev pozi- tivnih kontrakcijskih krepko zveznih polgrup. Drugi del zaključijo s spek- tralno teorijo pozitivnih polgrup in teorijo neomejenih perturbacij. Tretji del monografije je namenjen napredneǰsim vsebinam in njihovim uporabam. Kljub zahtevneǰsi vsebini je monografija napisana na moderen in bralcu prijazen način. Razvita teorija je odlično podprta z ogromnim številom pri- merov in nalog, namenjenih za utrjevanje in dodatno poglabljanje v snov. Njihov pristop, s katerim najprej zelo natančno obdelajo končnorazsežni pri- mer, preden naredijo prehod na neskončnorazsežnega, omogoča dosegljivost vsebine tudi dodiplomskim študentom z bolǰsim predznanjem. Glede na ve- lik razpon uporabe teorije na konkretnih problemih je knjiga brez dvoma izvrstna referenca za teorijo pozitivnih operatorskih polgrup. Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 27 i i “Kandic” — 2021/6/3 — 9:24 — page 28 — #2 i i i i i i Nove knjige Marjeta Kramar Fijavž je doktorirala leta 2004 na Fakulteti za mate- matiko in fiziko Univerze v Ljubljani. Večkrat je gostovala na univerzah v Tübingenu in Ulmu v Nemčiji, kjer se je začela raziskovalno ukvarjati s krepko zveznimi operatorskimi polgrupami. Je mentorica enemu in so- mentorica trem doktorskim študentom. Je aktualna podpredsednica DMFA Slovenije in vodja mednarodnega COST projekta Mathematical models for interacting dynamics on networks. Marko Kandić P. Doreian (ur.), V. Batagelj (ur.), A. Ferligoj (ur.), Advances in Network Clustering and Blockmodeling, John Wiley & Sons 2020, 432 strani Mladi pri besedi omrežje najbrž najprej pomislijo na spletna socialna oz. druž- bena omrežja, ki krojijo njihovo komu- niciranje, druženje in izražanje. Vendar pa so omrežja veliko bolj prisotna. Vsi smo del več omrežij, ki krojijo, usmer- jajo in oblikujejo naša življenja. Soci- alno omrežje je definirano kot graf, ki mu dodamo dodatne podatke o vozlǐsčih in/ali povezavah. Vozlǐsča tako lahko predstavljajo npr. posameznike (ali pod- jetja, države . . . ), s povezavami pa pred- stavimo prijateljstvo ali sodelovanje med dvema posameznikoma (oz. poslovanje med podjetjema, trgovanje med država- ma . . . ). S pomočjo analize omrežij lah- ko ǐsčemo najpomembneǰsa vozlǐsča v omrežju, skupine enot s podobnim vzor- cem medsebojne povezanosti ipd. Znanstvena monografija z naslovom Advances in Network Clustering and Blockmodeling je izšla v začetku 2020 pri založbi Wiley. Knjigo so ure- dili Patrick Doreian (Univerza v Pittsburghu, FDV UL), Vladimir Batagelj (IMFM, IAMUP, NRU HSE International Laboratory for Applied Network Research, Moskva) in Anuška Ferligoj (FDV UL, NRU HSE International Laboratory for Applied Network Research, Moskva). Poleg priznanih tujih raziskovalcev so več poglavij prispevali tudi slovenski avtorji: Marjan Cu- gmas, Luka Kronegger, Andrej Mrvar in Aleš Žiberna (FDV UL), Lovro Šubelj (FRI UL) ter Anja Žnidaršič (FOV UM). 28 Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 i i “Kandic” — 2021/6/3 — 9:24 — page 29 — #3 i i i i i i Noncommutative Lattices, Skew Lattices, Skew Boolean Algebras and Beyond Knjiga ponuja pregled razvoja na področju analize omrežij, natančneje na področju razvrščanja in bločnega modeliranja omrežij. Na enem me- stu so združena dognanja, torej metode, pristopi in algoritmi, ki so se več desetletij razvijala tako na področju matematike, fizike, računalnǐstva in sociologije ter omogočajo vpogled v strukturo omrežij in razumevanje pro- cesov, ki omrežja oblikujejo in spreminjajo. Pregled obstoječega znanja in najodmevneǰsih dosežkov je prikazan s pomočjo bibliometrične analize znanstvenih del s področja razvrščanja v omrežjih. Na enostaven način, podkrepljeni s primeri in slikami, so prikazani različni pristopi in algoritmi pri razvrščanju v omrežjih (npr. hierarhično razvrščanje, metoda vodite- ljev, bločno modeliranje . . . ) ter nova dognanja v odkrivanju skupnosti, bločnem modeliranju omrežij z vrednostmi na povezavah, bločnem mode- liranju predznačenih omrežij, tretmajih za manjkajoče podatke v omrežjih ter stohastičnem bločnem modeliranju. Anja Žnidaršič J. E. Leech, Noncommutative Lattices, Skew Lattices, Skew Boolean Alge- bras and Beyond, Slovensko društvo za diskretno in uporabno matematiko in Založba Univerze na Primorskem, 2021, 284 strani. Predstavljamo četrto knjigo zbirke Fa- mnitova predavanja. Naslov v slovenšči- ni bi se glasil: Nekomutativne mreže: poševne mreže, poševne Boolove algebre in onkraj. Knjiga je prosto dostopna na povezavi www.hippocampus.si/- ISBN/978-961-293-028-8/mobile/- index.html. Mreže kot urejenostne oziroma alge- brske strukture srečamo v učnih načr- tih univerzitetnih študijskih programov prve stopnje. V slovenščini najdemo mreže na primer v učbenikih I. Vidava (Algebra, 1972) in N. Prijatelja (Mate- matične strukture I (1964) in II (1967)). Ponovimo najnujneǰse o mrežah, kar najdemo v omenjenih knjigah, pa tudi v prvem poglavju knjige, ki jo predstavljamo. Mreža je definirana kot Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 29 i i “Kandic” — 2021/6/3 — 9:24 — page 30 — #4 i i i i i i Nove knjige neprazna množica L, ki je opremljena z internima binarnima operacijama, označenima z znakoma ∨ in ∧, za kateri veljajo določeni zakoni. Če sta a in b poljubna elementa v L, imenujemo a ∨ b unija (angl. join), a ∧ b pa presek (angl. meet) elementov a in b. Potenčna množica dane množice S je eden od osnovnih primerov mreže, če vzamemo za operaciji unijo in presek podmnožic množice S. Iz tega izvirajo tudi ustrezni izrazi in oznake. Namesto uveljavljenih znakov ∨ in ∧ najdemo v knjigah I. Vidava in N. Prijatelja znaka ∪ in ∩. Za operaciji ∨ in ∧ veljajo zakoni idempotentnosti (a∨a = a, a∧a = a), komutativnosti (a ∨ b = b ∨ a, a ∧ b = b ∧ a), asociativnosti ((a ∨ b) ∨ c = a ∨ (b ∨ c), (a ∧ b) ∧ c = a ∧ (b ∧ c)) in absorpcije (a ∨ (a ∧ b) = a, a∧ (a∨ b) = a). Zakona idempotentnosti sta sicer logični posledici zakonov absorpcije, vendar ju vedno navajamo na prvem mestu, ker ju ohranimo pri nekomutativnih mrežah. Zakoni so dualni, kar pomeni, da se kot celota nič ne spremenijo, če v njih med seboj zamenjamo znaka ∨ in ∧. Posledično to velja v teoriji mrež za vsako trditev, ki je izpeljana iz navedenih zakonov. Neprazna množica L, ki jo delno ureja relacija ≤ in v kateri ima vsak par elementov a, b za to relacijo natančno zgornjo mejo sup{a, b} in natančno spodnjo mejo inf{a, b}, je mreža. Obe definiciji sta logično ekvivalentni. Množica L, ki jo delno ureja relacija ≤ in v kateri ima vsaka podmnožica za to relacijo natančno zgornjo in spodnjo mejo, je polna mreža. Mreže, ki imajo še kakšno dodatno lastnost, imajo posebna imena. Poznamo na pri- mer modularne, distributivne in Boolove mreže. Vsaka distributivna mreža je modularna. Knjiga obravnava nekomutativne mreže. Omenjene zakone komutativ- nosti in absorpcije nadomesti s kakšnimi drugimi zakoni. Preprost primer nekomutativne mreže je množica L idempotentnih elementov nekomutativ- nega kolobarja, kadar je L zaprta za operaciji ∨ in ∧, ki sta definirani s predpisoma a∨ b = a+ b−a · b in a∧ b = a · b. Pri tem je · znak za množenje v kolobarju. Element a kolobarja je idempotenten, če velja a2 = a · a = a. Za operaciji ∨ in ∧ lahko hitro ugotovimo, da zanju veljajo zakoni idem- potentnosti, asociativnosti in absorpcije, zakona komutativnosti pa ne. Pač pa v L veljata zakona (b ∨ a) ∧ a = a in (b ∧ a) ∨ a = a. To pa je dovolj do- bra motivacija, zakaj študirati nekomutativne mreže. Opisana množica L je poseben primer tako imenovane poševne mreže. Velik del knjige obravnava ravno poševne mreže. 30 Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 i i “Kandic” — 2021/6/3 — 9:24 — page 31 — #5 i i i i i i Noncommutative Lattices, Skew Lattices, Skew Boolean Algebras and Beyond Glede na to, s kakšnimi zakoni nadomestimo komutativnostna in absorp- cijska zakona običajne komutativne mreže, dobimo različne vrste nekomuta- tivnih mrež. Vselej so zakoni v dualnih parih. Tako na primer z zakonoma a∧ (b∨ a∨ b)∧ a = a in a∨ (b∧ a∧ b)∨ a = a dobimo kvazimreže, z zakoni a∧ (a∨ b∨a) = a, a∨ (a∧ b∧a) = a, (a∨ b∨a)∧a = a in (a∧ b∧a)∨a = a pa paramreže. Pričujoča knjiga ima sedem poglavij, ki pretežno pokrivajo poševne mreže, kvazimreže in paramreže, poševne mreže idempotentnih elementov v kolobarjih in poševne Boolove algebre. Prva štiri poglavja so srčika knjige, zadnja tri pa obravnavajo bolj specializirane teme o poševnih mrežah, po- ševnih mrežah v kolobarjih in poševnih Boolovih algebrah. Vsebina je lepo strukturirana. Izreki, leme, trditve, posledice, težji do- kazi in komentarji, vključno z zgodovinskimi, si sledijo v logičnem zaporedju. Knjiga je opremljena, kjer je potrebno, s pripadajočimi diagrami in razpre- delnicami. Na koncu vsakega poglavja so navedeni ustrezni pomembni viri, na koncu knjige pa še seznam objav po abecednem vrstnem redu avtorjev, ki so največ pripomogli k razvoju teorije nekomutativnih mrež. Z velikim zadovoljstvom je treba pripomniti, da v knjigi pogosto sreču- jemo iz slovenske matematične šole več imen oseb, ki so znatno prispevale k razvoju teorije nekomutativnih mrež. Knjiga je prva znanstvena monografija, ki vsebuje glavne rezultate štu- dija poševnih mrež. Namenjena je predvsem podiplomskim študentom kot osnovni učbenik, po njej pa bodo posegali tudi raziskovalci, specialisti, ki se zanimajo za nekomutativne algebre. Avtor knjige je matematik Jonathan E. Leech. Diplomiral je na havajski univerzi, doktorat pa je dosegel na kalifornijski univerzi v Los Angelesu. Matematiko je predaval na več amerǐskih univerzah, bil pa je tudi gostujoči profesor na univerzah v Španiji, Braziliji in Avstraliji. V svoji akademski karieri je profesor Leech proučeval algebrske strukture, ki so povezane s polgrupami. Veliko svojega truda je namenil nekomutativnim mrežam, še posebej pa poševnim mrežam. Sam ali s soavtorji je objavil več člankov, ki so postali temelj sodobne teorije nekomutativnih mrež. S svojimi objavami in predavanji je vzpodbudil mnoge matematike, da so začeli raziskovati na tem področju. Marko Razpet Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 31 i i “Zalar” — 2021/6/4 — 8:42 — page 32 — #1 i i i i i i Nove knjige J. W. Helton, I. Klep, S. McCullough, M. Schweighofer, Dilations, linear matrix inequalities, the matrix cube problem and beta distributions, Me- moirs of the American Mathematical Society 1232, American Mathematical Society, Providence, 2019, 106 strani. Osrednja tematika knjige je študij vsebo- vanosti množice rešitev ene linearne ma- trične neenakosti (LMN) v množici reši- tev druge. Bolj natančno, LMN je vsaka neenakost oblike Id⊗1+A1⊗x1 + · · ·+Ag⊗xg  0, (1) kjer so d ∈ N naravno število, Id iden- tična d × d matrika, A := (A1, . . . , Ag) g-terica realnih simetričnih d×d matrik, x1, . . . , xg spremenljivke, simbol ⊗ pred- stavlja običajno množenje matrike z re- alnim številom, simbol  0 pa pomeni, da je leva stran pozitivno semidefinitna matrika. Množica rešitev DA(1) neena- kosti (1) se imenuje spektraeder. Avtorji študirajo, kako za dani g-terki A(i) = (A (i) 1 , . . . , A (i) g ), i = 1, 2, realnih simetričnih di × di matrik, učinkovito preveriti vsebovanost pripa- dajočih spektraedrov DA(1)(1) ⊆ DA(2)(1). (2) Osrednja lastnost spektraedrov je konveksnost, zato je njihov študij v za- dnjih nekaj desetletjih izredno pomembna in razvijajoča veja konveksne op- timizacije. Predstavljajo pomemben vir rezultatov zlasti za področje se- midefinitnega programiranja. Izkaže pa se, da posplošitev spektraedrov do prostih spektraedrov pogosto vodi do natančneǰsih rezultatov o algebraični povezavi med tericama matrik A(1) in A(2). Če v (1) vstavljamo za spremen- ljivke simetrične matrike iste velikosti (namesto 1 pa identično matriko te velikosti), simbol ⊗ pa označuje Kroneckerjev tenzorski produkt matrik, po- tem pripadajočo množico rešitev DA imenujemo prost spektraeder. Ker pa je vsaka prosta konveksna množica prost spektraeder [3], LMN-ji predstavljajo tudi osnovni predmet raziskovanja proste analize, ki svojo uporabo najde predvsem na področjih proste verjetnosti, teorije sistemov, optimizacije in operatorskih algeber. 32 Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 i i “Zalar” — 2021/6/4 — 8:42 — page 33 — #2 i i i i i i Dilations, linear matrix inequalities, the matrix cube problem and beta distributions Preverjanje vsebovanosti (2) je na splošno zelo zahteven problem in spada v razred NP-težkih problemov. Avtorji v knjigi problem poenostavijo do preverjanja vsebovanosti prostih spektraedrov DA(1) ⊆ DA(2) , (3) kar je problem z znano algebraično karakterizacijo [2, posledica 3.7], ki se jo da učinkovito preverjati z numeričnim algoritmom [2, razdelek 4]. Za smiselnost te poenostavitve natančneje študirajo povezavo z osnovnim pro- blemom (2). Glavni pristop [2] dosedanjega študija LMN-jev je bil uvedba unitalne linearne preslikave τ : S1 → S2 med linearnima ogrinjačama Si := { c0Idi + g∑ j=1 cjA (i) j : c0, . . . , cg ∈ R } , i = 1, 2, koeficientov linearnih matričnih šopov, kot imenujemo vsako levo stran (1), s predpisom τ(Id1) = Id2 , τ(A (1) j ) = A (2) j , j = 1, . . . , g, in opažanje, da sta v primeru omejenosti spektraedra DA(1)(1) vsebovanosti (2) oz. (3) ekvivalen- tni pozitivnosti oz. popolni pozitivnosti τ . Uporaba netrivialnih rezultatov teorije operatorskih algeber nato v primeru popolne pozitivnosti natančno algebraično opǐse τ . V knjigi je uveden povsem nov pristop k reševanju pro- blema (2), pri čemer je ključen vidik teorije dilatacij. (Lep pregledni članek o teoriji dilatacij je [5].) Glavni rezultat knjige je naslednji dilatacijski izrek (izrek 1.1 v knjigi). Izrek 1. Naj bo d ∈ N naravno število. Obstaja hilbertov prostor H, družina Cd komutirajočih sebiadjungiranih skrčitev na H, izometrija V : Rd → H in realno število ϑ(d), večje ali enako 1, tako da za vsako simetrično d× d skčitev X obstaja operator T ∈ Cd, ki zadošča enakosti 1 ϑ(d) X = V ∗TV. (4) Z uporabo tega izreka avtorji pokažejo, da je preverjanje vsebovanosti skr- čitve kDA(1)(1), kjer je 0 < k ≤ 1, v DA(2)(1), ekvivalentno preverjanju vse- bovanosti kDA(1) ⊆ DA(2) na nivoju prostih spektraedrov. Kot je zapisano zgoraj, pa se da to vsebovanost učinkovito preveriti s pomočjo numeričnega postopka. S tem je do konstante skrčitve natančno rešen osnovni problem (2) knjige. Primer, ko je DA(1) enak množici⋃ n∈N {(X1, . . . , Xg) : X1, . . . , Xg so simetrične n× n skrčitve}, Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 33 i i “Zalar” — 2021/6/4 — 8:42 — page 34 — #3 i i i i i i Nove knjige imenovani prosta kocka, sta prva študirala Ben-Tal in Nemirovski [1]. V tem primeru je skrčitvena konstanta k kar enaka številu 1 ϑ(d1) , kjer je ϑ(d1) dilatacijska konstanta iz izreka 1. Pri tem je število ϑ(d1) v knjigi natančno določeno s formulo, dokazana pa je tudi njegova optimalnost, tj. gre za najmanǰse tako število, za katerega zaključek izreka 1 še velja. S tem je v celoti rešen problem vsebovanosti proste kocke v danem prostem spektra- edru DA(2) iz [1]. Na koncu omenimo še en pomemben vidik knjige. Poleg rešitve osnov- nega problema so izpeljani rezultati zanimivi tudi za področja, iz katerih izhajajo. Izrek 1 je presenetljiva novost za teorijo dilatacij, saj v primerjavi z doslej znanimi dilatacijskimi rezultati nastopajoča dilatacijska konstanta ϑ(d) ni odvisna od števila matrik, pač pa le od njihove velikosti. Prav tako so rezultati pri izpeljavi formule za konstanto ϑ(d) zanimivi za teorijo ver- jetnosti, saj podajajo nova dejstva o nekaterih standardnih verjetnostnih porazdelitvah, kot sta binomska in beta porazdelitev. Igor Klep je doktoriral leta 2006 na Fakulteti za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani, kjer je od leta 2018 zaposlen kot redni profesor za po- dročje matematike. V vmesnem času je raziskovalno in pedagoško deloval na mnogih tujih institucijah (najdlje na Univerzi v Konstanzu v Nemčiji, Univerzi v San Diegu v ZDA in Univerzi v Aucklandu na Novi Zelandiji). Od leta 2018 je tudi podpredsednik mednarodnega združenja IWOTA, usta- novljenega leta 1981, ki letno organizira konferenco iz teorije operatorjev in njihove uporabe. LITERATURA [1] A. Ben-Tal, A. Nemirovski, On tractable approximations of uncertain linear matrix inequalities affected by interval uncertainty, SIAM J. Optim. 12 (2002), 811–833. [2] J. W. Helton, I. Klep, S. McCullough, The matricial relaxation of a linear matrix inequality, Math. Program. 138 (2013), 401–445. [3] J. W. Helton, S. McCullough, Every free basic convex semi-algebraic set has an LMI representation, Ann. Math. 176 (2012), 979–1013. [4] I. Klep, Matrično konveksne množice, Obzornik mat. fiz. 63 (2016), 81–99. [5] O. M. Shalit, Dilation theory: a guided tour, v: Operator Theory, Functional Analysis and Applications (ur. M. A. Bastos, L. Castro, A. Y. Karlovich), Operator Theory: Advances and Applications 282, 2021, Birkhäuser, Cham; dostopno tudi na doi.org/ 10.1007/978-3-030-51945-2_28. Aljaž Zalar 34 Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 i i “Legisa” — 2021/6/7 — 7:33 — page 35 — #1 i i i i i i The Maths of Life and Death, Why Maths Is (Almost) Everything K. Yates, The Maths of Life and Death, Why Maths Is (Almost) Everything, Quercus Editions, London 2019, 332 str. Kit Yates je profesor in eden od direk- torjev Centra za matematično biologijo na Univerzi v angleškem mestu Bath. V času svojega študija je nadvse rad vpi- soval predavanja iz uporabne matema- tike. Na podiplomskem študiju pa je do- bil tudi dobro izobrazbo v biologiji. V knjigi je želel na enostaven način pri- kazati moč matematike pri razumevanju in reševanju številnih problemov našega življenja. Kot je duhovito zapisal eden od ocenjevalcev: »V knjigi ni bilo grdega ravnanja z enačbami« – ker enačb v njej enostavno ni. Avtor verjame v moč zgodb in ana- logij. V dveh letih pisanja je intervju- val mnogo ljudi in tako so celo nekatere zgodbe, ki smo jih morda že slǐsali, pred- stavljene drugače. Pisec ima velik dar za pripovedovanje in za preprosto, dostopno razlago. Zgodbe so resnično velika odlika te knjige. Že v uvodu imamo utrinek o avtorjevem štiriletnem sinu, ki ga je zani- malo, koliko polžev s hǐsico imajo v vrtu. Vzela sta si deset minut in nalovila na raznih krajih 23 polžev. Oče je vse označil s flomastrom in nato sta jih izpustila. Čez en teden sta znova šla na lov na polže. Ujela sta jih 18, med njimi 3 označene. Od tod lahko sklepamo, da je v vrtu kakih 140 polžev. Gre za dobro lekcijo iz statistike, seveda bolj primerno za nekoliko stareǰse otroke. To metodo uporabljajo celo pri določevanju števila narkomanov. Prvo poglavje se ukvarja z eksponentno rastjo in z eksponentnim razpa- dom. Grafa obeh pojavov sta žal narisana tako, da je vodoravna asimptota visoko nad abscisno osjo. Predstavljena je zgodba inštruktorja v avtošoli, ki je vložil 3000 funtov v piramidno shemo – in izgubil vse. Avtorici sheme imenovane Give and Take sta bili dve upokojenki. Ena od njiju je bila podpredsednica rotarij- skega kluba, druga prav tako ugledna oseba, »steber družbe«. Shema je bila »letalska«. »Pilot« je dobil dva »kopilota«. Vsak od kopilotov je re- krutiral dva »spremljevalca«. Vsak spremljevalec je našel dva »potnika«. Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 35 i i “Legisa” — 2021/6/7 — 7:33 — page 36 — #2 i i i i i i Nove knjige Osem potnikov je vplačalo po 3000 funtov. Od tega je 23000 funtov do- bil pilot, preostanek sta v glavnem pokasirali začetnici sheme. V naslednji fazi sta kopilota postala nova pilota, štirje spremljevalci novi kopiloti, osem potnikov pa je napredovalo v spremljevalce. Prvi pilotki sta bili začetnici sheme. Sistem je bil psihološko dobro premǐsljen. V posameznem koraku so ljudje pogosto rekrutirali prijatelje in znance, vendar niso dobili denarja od njih. Ko je nekdo vplačal, bi se moralo v povprečju število ljudi v shemi povečati za faktor 8, da bi prǐsel do nagrade. Vpletenih je bilo vsaj deset tisoč ljudi. Devet desetin jih je izgubilo vse, skupaj 21 milijonov funtov. Organizatorki sta nekaj časa uživali v razkošju, delili zaradi lepega videza in popularizacije denar tudi v dobrodelne namene, na koncu pa pristali v za- poru. (Spomnimo se, kako so pri podobni zgodbi odvetniki napadali našega kolega, ki je javnosti pojasnjeval, za kaj gre.) Genetski testi so postali dostopni in podjetja, ki jih ponujajo, strankam interpretirajo rezultate, tako o poreklu kot o nagnjenosti k določenim bole- znim. Zdravstveni regulatorji v ZDA so na srečo nekoliko omejili tovrstno aktivnost. Knjiga navaja primer, ko sta dve podjetji dali nasprotujoče si rezultate o prisotnosti nezaželene mutacije. Napake so sicer v kakem pro- milu primerov, a pri testiranju milijona genetskih variant dobimo tako lahko okrog tisoč napak. Statistike, na katerih slonijo verjetnosti bolezni pri dolo- čeni mutaciji, pogosto niso preveč zanesljive. Tudi statistični izračuni niso trivialni in ni rečeno, da so jih te zasebne družbe dobro izvedle. Enako velja za določevanje porekla, kjer se je že zgodilo, da je isto podjetje dalo po ne- kaj letih precej drugačne izvide. Zdravnice in zdravniki večinoma najbolje vedo, kakšni genski testi so za določenega pacienta smiselni. Tudi ta knjiga daje pod vprašaj indeks telesne mase, to je maso telesa v kilogramih, deljeno z vǐsino (v metrih) na kvadrat. Avtorju se zdi bolj smiselna določitev deleža maščevja v telesu. Z Arhimedovo metodo lahko določimo prostornino telesa, tako da osebo stehtamo potopljeno v vodi. Ker ima maščoba manǰso gostoto, lahko od tod ocenimo njen delež. Lepo je obdelan problem lažno pozitivnih in lažno negativnih testov v zdravstvu. Temu se sicer ni mogoče povsem izogniti, a posledice so lahko hude. Veliko je strahu in skrbi in tudi nepotrebnih posegov zaradi lažno pozitivnih rezultatov, ki so zlasti pri presejalnih testih na celotni populaciji včasih zelo številni. Po drugi strani je opisan primer, ko so zaradi številnih lažnih alarmov izključili monitorje pacientke – s tragičnim rezultatom. Zdravniki se včasih ne zavedajo dovolj teh pomanjkljivosti. Dva testa sta neprimerno bolǰsa kot eden, zato avtor pravi, naj se ne bojimo poiskati ne samo drugo mnenje, ampak ponoviti teste ali zahtevati dodatne preiskave, če niso preveč tvegane. 36 Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 i i “Legisa” — 2021/6/7 — 7:33 — page 37 — #3 i i i i i i The Maths of Life and Death, Why Maths Is (Almost) Everything Matematika igra vlogo tudi na sodǐsčih. V znani in dolgoletni Drey- fusovi aferi je slavni francoski matematik Henri Poincaré pokazal zlorabo matematike, ki jo je v izvedenskem mnenju zagrešil glavni policijski inšpek- tor. Knjiga navede še več takih primerov, ko so z napačnimi računi zmedli poroto in sodnike in spravili za zapahe nedolžne ljudi (ali oprostili morebitne krivce). V številnih primerih je bila zraven tudi pristranska izbira dokazov in veliko drugega nestrokovnega dela. Knjiga trdi, da na Japonskem sodǐsča obsodijo kar 99,9 % obdolžencev. Referenca, na katero se sklicuje, pa pravi, da sodǐsča obsodijo več kot 99 od- stotkov obtožencev. Pred nedavnim so tam aretirali štiri ljudi zaradi groženj po spletu [2]. Preden so dobili pravega krivca, sta dva druga obdolžena že priznala. (V resnici je zločinec samo prevzel kontrolo nad računalniki ome- njenih štirih ljudi in z njih pošiljal grožnje in obvestila o nastavljeni bombi na letalu.) To bi lahko označili kot dva lažno pozitivna rezultata policij- ske preiskave. Razlog je deloma trdovratnost zaslǐsevalcev. Japonski zakoni omogočajo dolgotrajno pridržanje in zaslǐsevanje brez prisotnosti odvetnika. Izpust proti kavciji je mogoč le pri priznanju. Deloma pa ljudje ne želijo z dolgotrajnim procesom in posledično publiciteto omadeževati družinskega ugleda. V Združenem kraljestvu bo pri enem od petnajstih moških in eni od osemnajst žensk v toku celega življenja odkrit tumor na debelem črevesju. Svetovna zdravstvena organizacija (WHO) pravi, da so mesni izdelki (sa- lame, klobase, hrenovke, paštete, slanina . . . ) karcinogeni. Po obsežni raz- iskavi skupine z Univerze Oxford, ki je zajela pol miljona ljudi, naj bi 25 gramov mesnih izdelkov na dan povečalo verjetnost diagnoze kolorektalnega raka za 20 %. (WHO navaja na podlagi stareǰsih študij, da poraba 50 g ta- kih izdelkov poveča verjetnost za 18 %). Britanski tabloid Sun [3] je to aprila 2019 naslovil takole: »UBIJALSKA REZINA. Zavitek slanine na teden poveča verjetnost za raka debelega črevesja za petino, kaže študija.« To je razjarilo ljubitelje suhomesnatih izdelkov, ki so napisali cel kup duhovitosti, kot npr.: »Univerza v Oxfordu. Če bi se nagnila še malo bolj na levo, bi padla. Pokažite mi izvid, ki pravi: Umrl zaradi slanine.« Za bombastični naslov »Ubijalska rezina« je bil sicer odgovoren novinar. Seveda bi po Yatesu lahko rekli tudi, da poraba 25 g (50 g?) dnevno poveča verjetnost za tako neprijetno diagnozo s 5 (ali 6) odstotkov za eno odstotno točko, a to ne bi bilo tako zanimivo. Tudi znanstveniki in znanstvene institucije večkrat statistike predstavijo tako, da odmevajo rezultati njihovega dela. Včasih pa zgrešijo, ne da bi se Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 37 i i “Legisa” — 2021/6/7 — 7:33 — page 38 — #4 i i i i i i Nove knjige tega zavedali. Tako imenovani »placebo efekt« opisuje dejstvo, da se nekate- rim bolnikom stanje izbolǰsa, ko dobijo neškodljive pilule z denimo mlečnim sladkorjem. Efekt je deloma psihološki: pacient se bolje počuti in posledično njegov organizem deluje bolje, ker ima občutek, da mu pomembna oseba – zdravnik – želi pomagati. Drugi razlog pa je povratek k povprečju. Številne bolezni se izbolǰsajo same po sebi. Ljudje poskušamo najti vzrok in ga vi- dimo v pilulah. Povratek k povprečju s pridom izkorǐsčajo »(alternativni) zdravilci«. Posebno poglavje je namenjeno številom, številskim sistemom in napa- kam zaradi premaknjene decimalne vejice ipd. Leta 1983 je kanadski pilot Boeinga 767 moral dotočiti gorivo. Za dolg polet so potrebovali približno 22 ton. Malo pred tem je bil narejen prehod na metrični sistem. Ker je bil kazalnik goriva pokvarjen, je merilna palica pokazala, da je v letalu pribli- žno 7,7 tisoč litrov goriva. Letalǐsko osebje je to pomnožilo z 1,77 in dobilo (vse vrednosti so zaokrožene) 13,6 tone. Po njihovem je bilo treba dotočiti 8,4 tone goriva. To so delili z 1,77 in dodali približno 4,8 kubika goriva. Seveda je 1,77 gostota goriva v funtih na liter. Kerozin je lažji od vode in ima gostoto okrog 0,8 tone na kubik. Pilot je potrdil račun. Precej pred koncem poleta so odpovedali motorji. Pilot se zaradi prej omenjene okvare niti ni zavedal, da je zmanjkalo goriva. Sreča v nesreči je bila, da je pilot imel izkušnje na jadralnih letalih. Zanimivo je, da je letalo na 12 metrov vodoravnega leta izgubilo le 1 m vǐsine, kar je bolje od jadralnih padal in nekoliko slabše od jadralnih zmajev (razmerje 1: 15) in Airbusa 320, ki je v podobni zgodbi pri izgubi metra vǐsine prejadral 17 metrov. (Stara ja- dralna letala imajo to razmerje 1: 20 do 1: 30, nova 1: 40 do 1: 50, ogromna tekmovalna celo nad 1: 70.) Pilotu Boeinga se je brez motorjev in z zelo omejenimi možnostmi upravljanja posrečilo pristati na nekdanji vojaški pi- sti, spremenjeni v dirkalǐsče, in to med tekmo. Na dirkalǐsču in v letalu ni bilo resno poškodovanih in po dveh dneh popravil je lahko letalo samo odletelo na servis. Zelo dobro je opisan neuspeh protiraketnega sistema Patriot v zalivski vojni. Sistem je uporabljal dva radarja. V interni uri prvega so se kopičile zaokrožitvene napake. Izraelci so kmalu ugotovili, da morajo sistem večkrat resetirati. Američani pa so pred koncem zalivske vojne sistem imeli vključen 4 dni in interna ura prvega radarja je kazala za tretjino sekunde napačen čas. Prvi radar je zaznal iraško raketo in sporočil več podatkov o njeni legi, žal z napačnimi časi. Drugi, bolj selektiven radar se je usmeril tja, kjer naj bi bila raketa, a je bila ta že pol kilometra stran od tega mesta in je radar ni zaznal. Ubitih je bilo 28 amerǐskih vojakov in vojakinj, ranjenih pa okrog sto. 38 Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 i i “Legisa” — 2021/6/7 — 7:33 — page 39 — #5 i i i i i i The Maths of Life and Death, Why Maths Is (Almost) Everything V poglavju o optimizaciji imamo »kratko razlago« Dijkstrovega algo- ritma, ki pa se avtorju ni posrečila. Avtor navaja vrsto problemov s tako imenovanimi algoritmi. Če jih upo- rabljamo zunaj znanosti, lahko hitro pride do krivic in zlorab. Večkrat gre za zavestne manipulacije, ki se skrijejo za navidezno objektivnostjo zveneče besede algoritem. Navedimo najnoveǰso zgodbo. Ob začetku cepljenja proti COVID-19 je v ugledni bolnǐsnici v New Yorku »algoritem« določil, da je najprej na vrsti uprava (ki je večinoma delala od doma), šele nato pa tisti, ki delajo na COVID oddelkih. Pri nas je pri deljenju denarja in še marsičem namesto algoritmov bolj priljubljeno preprosteǰse »točkovanje«. Metoda je nekoliko drugačna, namen žal večkrat podoben prej omenjenemu primeru: rezultati, ki jih želijo vodstvene strukture, dobijo videz objektivnosti. Vo- dilni kadri so razrešeni odgovornosti, čeprav navadno odločilno vplivajo na merila za točkovanje. V ZDA algoritem številnih zavarovalnic ceno zavarovanja avtomobilske odgovornosti izračuna na podlagi izobrazbe, sposobnosti odplačevanja kre- ditov in poklica zavarovanca. To ni ravno v skladu s trditvami, da amerǐska kultura spodbuja osebno odgovornost. Ampak laže je skubiti neizobražene in revne ljudi (tudi če so dobri vozniki in ne povzročajo nesreč) kot razgle- dane in premožne osebe. Zanimivo je tudi poglavje o epidemijah. Med prvimi sta modela širjenja nalezljivih bolezni postavila Daniel Bernoulli in Jean le Rond d’Alembert okrog leta 1760/61. Bernoulli je prǐsel do sklepa, da variolacija, to je na- merna okužba otrok z blažjo varianto črnih koz, zmanǰsa smrtnost in po- dalǰsa povprečno življenjsko dobo populacije. (Zaradi variolacije je umrlo 2 odstotka otrok, številni pa so dobili brazgotine in druge hude posledice. Črne koze so imele smrtnost 20–30 %, pri otrocih še veliko vǐsjo. Variolacija, uvožena iz Azije, se v Evropi ni uveljavila.) Leta 1796 je angleški zdravnik Edward Jenner odkril in populariziral neprimerno varneǰso vakcinacijo, to je okužbo z nenevarnimi govejimi kozami (vacca = krava v latinščini). Leta 1803 je španski kralj financiral odpravo za masovno cepljenje proti črnim kozam v španskih kolonijah [1]. Vkrcali so dvaindvajset sirot starih 8– 10 let, skupaj z ravnateljico sirotǐsnice in njenim sinom. Med dolgo plovbo čez Atlantik so izcedek govejih koz postopoma prenašali z enega otroka na drugega. Kmalu po pristanku se je odprava razdelila na več delov. Kam- panja v Južni, Srednji in Severni Ameriki je trajala vse do leta 1810 in je bila izredno naporna. (Eden od zdravnikov odprave je umrl.) Vključevala je izobraževanje prebivalstva in vzpostavitev lokalnih sredǐsč za cepljenje. Kot rezervoar cepilnega materiala so zdaj uporabili govedo. Za sezname ceplje- nih je bila zadolžena Katolǐska cerkev. Španske sirote so posvojile mehǐske Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 39 i i “Legisa” — 2021/6/7 — 7:33 — page 40 — #6 i i i i i i Nove knjige družine. Domačini so cepilce večinoma sprejeli z navdušenjem. V Limi je kampanja naletela na odpor lokalnih zdravnikov, ki so iz cepljenja naredili posel. Vseeno so v Peruju s podporo krajevnih oblasti cepili skoraj dvesto tisoč ljudi. Leta 1805 je glavni zdravnik odprave prejel kraljevi ukaz, da nadaljuje kampanjo na Filipinih. Na pacifiški obali so vkrcali 25 mehǐskih sirot in skupaj s prej omenjeno ravnateljico odpluli na Filipine, kjer so nadaljevali s cepljenjem in ga zaključili v Macau in Kantonu. Že v letih 1800–1801 so s cepljenjem proti črnim kozam začeli nekateri slovenski zdravniki. Vendar je bil še leta 1826 odpor proti cepljenju tak, da je moral na Bizeljskem kaplan Anton Martin Slomšek s prižnice vernike prepričevati o koristih cepljenja. Njegov župnik si naloge, ki mu jo je dodelila država, ni upal izvršiti. Slomšek je cepljenje propagiral tudi kasneje. Škotski zdravnik Anderson McKendrick in biokemik William Kermack sta leta 1927 objavila SIR model. Tu S (susceptible) pomeni za okužbo dovzetne posameznike, I kužne (inficirane), R (removed) pa je tretja sku- pina: večinoma ozdraveli, ki se ne morejo več okužiti. Odnose med tremi skupinami sta podala s sistemom diferencialnih enačb. Ta model je z izpo- polnitvami uporaben še danes. Knjiga pojasnjuje, kako je razširitev prekarnega dela prispevala k temu, da se je povečal delež ljudi, ki bolni in kužni prihajajo na delo. Grobi po- skusi zmanǰsanja odsotnosti delavcev so se pokazali kot kontraproduktivni. Odmeven je primer verige restavracij Chipotle. Z norovirusom okuženi de- lavec je leta 2017 kljub slabemu počutju prǐsel delat. Čeprav Chipotle – za razliko od številnih amerǐskih podjetij – zaposlenim plačuje bolnǐsko odso- tnost, naj se poslovodja v omenjeni enoti ne bi držal uradne politike podjetja in bolnemu delavcu rekel, da mora ostati, če sam ne najde nekoga, ki ga bo nadomeščal. Okužilo se je 135 drugih sodelavcev in strank, med katerimi je vsaj en obiskovalec moral na urgenco. Vrednost podjetja na borzi naj bi v naslednjih petih dneh padla za milijardo dolarjev in delničarji so celo tožili upravo. Kasneje je zaradi več takih dogodkov podjetje plačalo 25 milijonov dolarjev kazni. Nemški virolog Harald zur Hausen je leta 2008 dobil Nobelovo nagrado za medicino. Utemeljitev ga hvali za odkritje, da so nekateri humani pa- piloma virusi (HPV) odgovorni za skoraj vse primere raka materničnega vratu. Ti virusi se večinoma prenašajo s spolnimi stiki. Obenem so takrat začeli prodajati tudi cepivo proti HPV. Študije, ki so jih naročile britanske in druge zdravstvene oblasti, so ugotovile, da je najbolje cepiti deklice v starosti 11–13 let. Tako so ti programi tudi tekli. 40 Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 i i “Legisa” — 2021/6/7 — 7:33 — page 41 — #7 i i i i i i The Maths of Life and Death, Why Maths Is (Almost) Everything Po Yatesu pa nove raziskave ugotavljajo, da je HPV odgovoren tudi za (vsaj) polovico rakov penisa, 80 % rakov zadnjika, 20 % rakov v ustih, (več kot) 30 % rakov grla in 90 % genitalnih bradavic. Tako v ZDA kot v Združenem kraljestvu naj večina rakov, ki jih povzroča HPV, ne bi bila na maternici. Cepljenje deklic nima dosti vpliva na moško homoseksualno populacijo, ki po knjigi nesorazmerno močno trpi zaradi rakov, povezanih s HPV. Vsa ženska populacija še zdaleč ni in tudi nekaj časa ne bo precepljena. V ZDA so že leta 2011 začeli priporočati cepljenje tudi za dečke. V Britaniji so spremenili smernice šele pred nekaj leti. Yatesova mati je pri 45 letih umrla zaradi pet let prej odkritega raka materničnega vratu, tako da ima pisec oseben odnos do te teme. Čeprav so virusi HPV zelo razširjeni, le pri 10 % žensk povzročijo trajno okužbo. (Pri preostalih bolezen izzveni v letu ali dveh.) V Sloveniji je bilo po [4] leta 2016 na novo odkritih 123 primerov raka materničnega vratu. Letno za tem rakom umre 40 do 50 žensk, kakim tri tisoč pacientkam pa operativno odstranijo predrakave spremembe, povzročene s trajno okužbo s HPV. V Sloveniji rutinsko cepijo deklice v 6. razredu osnovne šole. Zdaj bodo začeli cepiti tudi dečke v 6. razredu. Predstavili smo le nekaj zgodb iz te res zanimive knjige. Na koncu imamo obsežno bibliografijo. LITERATURA [1] C. Franco-Paredes, L. Lammoglia in J. I. Santos-Preciado, The Spanish Royal Philan- thropic Expedition to Bring Smallpox Vaccination to the New World and Asia in the 19th Century, Clinical Infectious Diseases, 41(9) (2005), 1285–1289, dostopno na doi. org/10.1086/496930 in academic.oup.com/cid/article/41/9/1285/278013, ogled 28. 1. 2021. [2] T. Osaki, Hacker who framed computer users with cyberthreats jai- led for eight years, The Japan Times, 2015, dostopno na www. japantimes.co.jp/news/2015/02/04/national/crime-legal/hacker-framed- computer-users-cyberthreats-jailed-8-years/, ogled 28. 1. 2021. [3] S. Wooller, KILLER RASHER, Pack of bacon a week increases risk of bowel cancer by a fifth, study suggests, The Sun, 2019, dostopno na www.thesun.co.uk/news/ 8877964/bacon-red-meat-bowel-cancer-risk/, ogled 28. 1. 2021. [4] NIJZ, Najpogosteǰsa vprašanja in odgovori o okužbi s HPV, raku mater- ničnega vratu in cepljenju proti HPV, 2019, dostopno na www.nijz.si/sl/ najpogostejsa-vprasanja-in-odgovori-o-okuzbi-s-hpv-raku-maternicnega- vratu-in-cepljenju-proti-hpv-1, ogled 28. 1. 2021. Peter Legǐsa Obzornik mat. fiz. 68 (2021) 1 III i i “kolofon” — 2021/6/4 — 9:01 — page 2 — #2 i i i i i i OBZORNIK ZA MATEMATIKO IN FIZIKO LJUBLJANA, MAREC 2021 Letnik 68, številka 1 ISSN 0473-7466, UDK 51+ 52 + 53 VSEBINA Članki Strani Pomnožitev hiperkocke (Marko Razpet) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1–9 Iz zgodovine Strani Stefanova naloga (Stanislav Južnič) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10–17 Vesti Pred Evropskim kongresom matematike v Sloveniji (Boštjan Kuzman) 18–19 Mednarodne matematične novice (Boštjan Kuzman) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20–21 Manipulacije v znanstvenih objavah (Peter Legiša) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22–23 Nove knjige I. Swanson, Introduction to Analysis with Complex Numbers (Marko Razpet) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24–26 A. Bátkai, M. Kramar Fijavž, A. Rhandi, Positive operator semigroups: from finite to infinite dimensions (Marko Kandić) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27–28 P. Doreian (ur.), V. Batagelj (ur.), A. Ferligoj (ur.), Advances in Network Clustering and Blockmodeling (Anja Žnidaršič) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28–29 J. E. Leech, Noncommutative Lattices, Skew Lattices, Skew Boolean Algebras and Beyond (Marko Razpet) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29–31 J. W. Helton, I. Klep, S. McCullough, M. Schweighofer, Dilations, linear matrix inequalities, the matrix cube problem and beta distributions (Aljaž Zalar) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32–34 K. Yates, The Maths of Life and Death, Why Maths Is (Almost) Everything (Peter Legiša) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35–III CONTENTS Articles Pages Multiplying the hypercube (Marko Razpet) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1–9 Miscellanea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10–17 News . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18–23 New books . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24–III Na naslovnici: Ovitek prvega dne z znamko in žigom, ki jih je Pošta Slovenije izdala ob 8. Evropskem kongresu matematike.