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Vielen Dank für die interessante Geschichte der Lasertechnik in Heft 1/2011! Für das "Chirpen" eines Laserpulses gibt es eine schöne akustische Analogie, zumal ja das Wort "to chirp" eigentlich aus der Akustik kommt: es bezeichnet das "Tschilpen" der Sperlinge oder wird auch allgemein für "zwitschern" verwendet. Den akustischen Chirp-Effekt kann man gut im Winter wahrnehmen, wenn die Gehwege mit Split gestreut sind und man an einem akustischen Reflexionsgitter entlanggeht. Das kann ein Gartenzaun mit senkrecht angeordneten Latten sein, oder das Geländer einer Brücke, sofern es vertikale Streben aufweist, oder auch ein Garagenhof mit lauter gleichen, senkrecht strukturierten Toren. Gemeinsam ist all diesen Strukturen, dass sie eine Gitterkonstante von 10 bis 20 cm aufweisen, also ideal geeignet sind für Beugungseffekte von Schallwellen, die eine Wellenlänge in diesem Bereich haben. Entsprechend hört man bei jedem Schritt, bei dem es unter den Sohlen knirscht, ein Chirp-Geräuch.

Und noch einen Nachtrag: Im Text Ihres Artikels steht, dass "... rotes Licht auf Grund seiner großen Wellenlänge dem Puls ein wenig voraneilt, während ihm blaues Licht mit seiner geringeren Wellenlänge folgt." In der Abbildung auf Seite 56 dagegen eilt das blaue Licht dem Puls voran, während das rote folgt. Wie man bei Wikipedia unter CPA nachlesen kann, gibt es in der Tat beide Möglichkeiten, je nach den eingesetzten optischen Bauteilen.

Für den akustischen Chirp-Effekt habe ich gefunden - sowohl experimentell als auch rechnerisch - dass die kurzen Wellenlängen (= hohe Frequenzen) das Ohr des Verursachers vor den längeren Wellenlängen erreichen.

Dieses Interview ist aufschlussreich, aber leider auch ein Lehrstück politischer Leisetreterei.

Wer in den vergangenen drei Wochen die Nachrichten aus Kairo, Alexandria und Suez in der internationalen Presse verfolgt hat, konnte mühelos erfahren, warum das Ägyptische Nationalmuseum ansatzweise zum Ziel von Plünderern wurde: Das waren Strolche, die von den Schergen der Diktatur losgeschickt wurden, damit im Westen der Eindruck entstehe, in Kairo gingen die Dinge wegen des Aufstands der Demokratiebewegung drunter und drüber und das kulturelle Erbe des Landes sei in Gefahr.

Die Strolche, die in das Museum einbrachen, waren von der gleichen Sorte und gehorchten den gleichen Befehlen wie die Strolche, die den Tahrir zu stürmen suchten und so viele brave Kämpfer für Freiheit, Demokratie und Rechtsstaat umbrachten.

Ich verstehe ja den Reflex: bloß die Grabungen, bloß die Lizenz nicht gefährden. Aber schäbig darf man sich nicht benehmen, auch nicht durch Schweigen.

Ob Zahi Hawass noch hundert Jahre Chef der Antikenbehörde bleiben wird oder nicht, ist eine Petitesse gemessen an der Hoffnung von Millionen Ägyptern auf ein anständiges Leben in Freiheit.

Ich vermute, dass dies Frau Kehrer und ihre Kollegen auch nicht anders sehen, wenn gefragt.

Aber dann sagt es doch, notfalls ungefragt!

Auf S. 93 wird die CMOS-Technologie als (komplementäre) Metalloxid-Halbleiter-Technologie bezeichnet. Es sind jedoch nicht Metalloxide, die eine Rolle beim Aufbau der Speicherschaltkreise spielen, sondern ein Metall (in diesem Fall Palladium oder Aluminium) und ein Oxid (nämlich Siliziumdioxid) sowie Silizium.
Statt "Indiumphosphat" (Bildlegende S. 94 und Text S. 95) muss es "Indiumphosphid" heißen. Indiumphosphid (InP) ist als Verbindungshalbleiter mit einem "strahlenden" Band-Band-Übergang ein direkter Halbleiter. Indiumphosphat (InPO₄) dagegen ist ein ionische Verbindung, die sich weder technologisch in eine Silizium-Technologie einbinden lässt noch, schon allein auf Grund des großen Bandabstandes (Isolator!), optisch aktiv im Sinne von "strahlenden" Rekombinationen von Ladungsträgern sein kann. Der Schreibfehler hat es immerhin bis in die Online-Fachenzyklopädie azo-optics gebracht.

Auf der Erde ist dieses Phänomen schon lange bekannt

Im Deutschen Museum München stand früher ein Experiment, bei dem gezeigt wurde, dass ein Gummiband sich bei Erwärmung verkürzt. Dieses Experiment ist in der Praxis der Naturwissenschaften Chemie (PdN-Chemie 45/Heft 1, S.35) im Jahr 1996 genau beschrieben von G. Probeck und G. Latzel in der Serie Spektakuläre Experimente. Hier werden auch schon die fachlichen Hintergründe erklärt. Vielleicht sollte man sich einmal erinnern, dass viele Dinge, die heute an besonderen Materialien, hier offensichtlich zuerst im Weltraum entdeckt, gar nicht so spektakulär neu sind, wenn man einmal bei den Eigenschaften von Elastomeren nachgeschaut hätte. Vielleicht ist der normale Schulunterricht gar nicht so altmodisch, wenn harte Fakten gelehrt werden und nicht nur didaktisches Gefasel veröffentlicht wird!
Neben dem Versuch mit dem Gummi wird dann das gleiche Experiment mit einem Draht durchgeführt, wo dann tatsächlich die Welt wieder in Ordnung ist.
Gert Latzel

Vor einigen Jahren ist zu dieser Thematik ein großes wissenschaftliches Werk erschienen, worin die erstaunlich elaborierten astronomischen Kenntnisse und Kodierungen der Eiszeitmenschen grundlegend bearbeitet sind. Ich möchte mir erlauben, es Ihnen bekannt zu machen.
Es wäre wünschenswert, wenn diese Arbeitsergebnisse auch den Forschern Jean Clottes sowie den Autorinnen der neuen Vergleichsstudie Petzinger und Nowell zur Kenntnis kommen würden, um ihre Arbeit zu unterstützen und zu inspirieren:

Rappenglück, Michael A.
Eine Himmelskarte aus der Eiszeit? Ein Beitrag zur Urgeschichte der Himmelskunde und zur paläoastronomischen Methodik, Frankfurt a. M. 1999 [am Beispiel der Höhle von Lascaux]

Schon vorher hat die Höhlenforscherin Marie E. König die Malereien und abstrakten Systeme in den französischen Höhlen als Übermittler von Wissen über die Himmelsabläufe erkannt, auch wenn durch neuere Forschungen manche ihrer Deutungen obsolet geworden sind.

Dass dieser (prähistorische Kode) bereits in den ältesten in Europa gefundenen Bilderhöhlen verwendet wurde, konstatierte schon die deutsche Forscherin Marie König im letzten Jahrhundert. Da sie die meisten dieser Zeichen von keltischen Münzen kannte, schloss sie im Gegensatz zu anderen Forschern ihrer Zeit darauf, dass es sich nicht um unausgereiftes Gekritzel von Kindern handele, sondern um ein Symbolsystem jungsteinzeitlicher Kultur.

In der Höhle von Lascaux fand sich auch ein Hinweis darauf, dass die Phasen des Mondes als Kalender verwendet wurden. Die gezielten Abweichungen, die in der Darstellung der Hörner und Augen der ansonsten meisterhaft wiedergegebenen Tiere gemacht wurden, brachte sie dazu, einen Zusammenhang zu den Mondphasen herzustellen und die Funde als bildliche Darstellung der Weltansicht der Menschen der Altsteinzeit zu untersuchen.

Sie führte u. a. Feldforschungen in den Höhlen der Ile de France rund um Paris durch, von denen viele die aus den Bilderhöhlen bekannten Zeichen als Einritzungen im Gestein vorweisen. Anhand der unterschiedlichen Art der Ritzungen im Stein schloss sie darauf, dass Steinwerkzeuge verwendet
wurden, die laut anderen Archäologen weit auseinanderliegenden steinzeitlichen Kulturschichten zuzuordnen sind. Dies belegte ihrer Ansicht nach, dass diese Symbole bereits verwendet wurden, bevor die Höhlenmalereien entstanden, dass sie andererseits aber auch bis in die geschichtliche Zeit weiterverwendet wurden. Dafür fand sie - neben keltischen Münzen - noch reichlich weitere Artefakte als Belege.

Marie König (geb. 1900) war schon wenige Jahre nach ihrem Studium aus dem akademischen Betrieb ausgeschieden. Zu ihrer Zeit mussten verheiratete Frauen den Staatsdienst verlassen. Da sie aus begüterten Kreisen stammte, konnte sie ihr langes Leben neben ihrer Familie voll und ganz der Erforschung steinzeitlicher Artefakte widmen. Als man sie auf Grund ihrer Forschungsergebnisse an die Sorbonne holen wollte, lehnte sie es ab, diese Unabhängigkeit aufzugeben.

Ihre Bücher über den Ursprung der Kultur sind großartige gesellschaftswissenschaftliche Arbeiten, umstritten sowohl wegen ihres Forschungsansatzes als auch auf Grund der Tatsache, dass sie den steinzeitlichen Menschen (Cro-Magnon und Neandertaler) nicht als Halbtier, sondern als intelligenten Träger einer bereits abstrahierenden Weltsicht betrachtete. Damit stand sie zumindest in den 1950er Jahren noch recht allein auf weiter Flur.

Ihre beiden Arbeiten (Weltbild des eiszeitlichen Menschen. Elwert, 1954; Am Anfang der Kultur. Die Zeichensprache des frühen Menschen. Mann, Berlin 1973, Ullstein 1981) erschienen nur in deutscher Sprache. Sie sind mit viel Glück in Büchereien und antiquarischen Beständen zu finden. Eine ausführliche Zusammenfassung (Am Anfang der Kultur) von Ellen Keller gibt es im Internet.

Die Einbettung der Ikosaedergruppe in das sechsdimensionale hyperkubische Gitter wurde erstmals durchgeführt in:
P. Kramer und R. Neri, On Periodic and Non-Periodic Space Fillings of E^m Obtained by Projection. Acta Crystallographica A40, 580–587 (1984)
Die Projektion erfolgte vom R⁶ auf denjenigen R³, in dem die Ikosaedergruppe ihre dreidimensionale Standard-Darstellung annimmt. Die zugehörige quasiperiodische Pflasterung des R³ mit zwei Rhomboedern wurde 1985 von P. und L. Kramer konstruiert und 1986 in der Ausstellung "Symmetrie" auf der Mathildenhöhe in Darmstadt als Modell gezeigt (Abbildung im Katalog Band 3 S. 91). Aus der Projektion, verbunden mit der Theorie der quasiperiodischen Funktionen von Harald Bohr (1925), folgt, dass sich bei der Fourieranalyse ikosaedrischer Quasikristalle ein reines Punktspektrum ergibt.
Weiteres findet sich auf meiner Homepage an der Universität Tübingen.

Also, wenn ich das richtig sehe, zäumen die Gen-Befürworter nun das Pferd von hinten auf. Die Schüler sollen also so früh als möglich mit der Gentechnik vertraut gemacht werden, damit die neue Generation der Forscher Genversuche als trivial hinnimmt und nicht mehr hinterfrägt. Genversuche, welcher Art auch immer, gehören NUR an die fachlichen Universitäten. Sie haben in einem Gymnasium nichts zu suchen. Das klingt jetzt von meiner Seite aus hart, aber ich will "Schülerstreiche" mit Bakterien vermeiden, um es im übertragenen Sinne auszudrücken.

Sehr geehrter Autor,

Es kann doch nicht so schwer sein, einen Abstract zu lesen und korrekt zu übersetzen.
"Die Neandertaler hatten relativ gesehen längere Achillessehnen, was ihren Energieaufwand beim Rennen erhöht haben dürfte".
Wo lesen Sie das bitte? Mal abgesehen davon, das Sehnen nur in den seltensten Fällen fossil überliefert sind, steht in dem Artikel von Raichlen et al.:

„Neandertals had relatively longer calcaneal tubers than modern humans, which would have increased their energy costs of running.“

Neandertaler hatten also einen relativ längeren Fersenbeinhöcker als moderne Menschen (und keine längere Sehne). Damit ist ein höherer Energieverbrauch beim Rennen verbunden. Warum?

"Recent research suggests that running economy (the energy cost of running at a given speed) is strongly related to the length of the Achilles tendon moment arm."

Der Energieverbrauch für das Laufen bei einer bestimmten Geschwindigkeit ist stark mit der Länge des Hebelarms der Achillessehne korreliert.

Dass lange (und nicht kurze, wie Sie schreiben) Sehnen vorteilhaft beim ausdauernden Laufen sind, dürfte spätestens dann klar werden, wenn man sich mal die Achillessehne bei Pferden oder Kängurus anschaut. Dort sind die Sehnen extrem lang und ermöglichen die Speicherung von Energie während der Fortbewegung.

Falls es Sie tröstet: spiegel-online ist derselbe Fehler unterlaufen (oder der Autor hat von derselben Pressemitteilung abgeschrieben).

Mit freundlichen Grüßen,
S. Moritz

Bravo, endlich mal ein Beitrag, der die Ideologie und die Praktiken der ewigen Bedenkenträger kritisch beleuchtet!!!
Etwas vergleichbares fehlt leider bisher für den Bereich Kernenergie.

In Deutschland gibt es solche Experimente schon lange - seit der Fond der Chemischen Industrie schon vor etlichen Jahren in Schulen kostenlos den "Blue-Genes-Koffer" verteilt hat. Allerdings sind diese Experimente zum Teil so aufwendig (und teuer), dass sie nur teilweise und lediglich im Rahmen einer Projektwoche oder in einem Leistungskurs durchgeführt werden können.

Die Reaktion der Schüler ist aber in den meisten Fällen sehr positiv - und von Einwänden habe ich nie etwas gehört. Erst auf der Grundlage von Wissen und Erfahrung kann die notwendige Diskussion über Möglichkeiten und Gefahren der Gentechnik geleistet werden.

Von daher wünschte ich mir einen einfach durchzuführenden Versuch, der auch in der begrenzten Arbeitszeit in der Mittelstufe oder Grundkursen der Oberstufe zu leisten wäre.

Der interessante Ansatz von Deisseroth wird sicherlich die diagnostischen und möglicherweise auch die therapeutischen Optionen in der Nervenheilkinde bereichern. Ganz neu ist der Gedanke optisch reagibler Proteine allerdings nicht. In den 1990er Jahren habe ich, angeregt durch die Untersuchungen von Grinvald et al., mit Farbstoffen und intrinsischen elektrischen Signalen experimentiert. Dabei bin ich auf die Möglichkeit gestoßen, über die Retina direkt die elektrophysiologischen Eigenschaften von Hirnanteilen zu untersuchen (retinal optical imaging). Wegen der Toxizität der eingesetzen Farbstoffe eignen sich Farbstoffe leider nicht für die praktische Anwendung am Menschen. Hämoglobin oder andere intrinsische spannungssensitive Moleküle könnten hier weiterhelfen. Vielleicht bietet die Retina für die Optogenetik einen hilfreichen innovativen Zugangsweg, um die Funktion zentraler Neurone zu beurteilen.

Referenzen:
Grinvald et al.: Real-time optical imaging imaging of naturally evoked activity in intact frog brain. In: Nature 308, S. 848 – 850, 1984
Koch, H. J.: Optical imaging of the retina using intrinsic signals: A possible diagnostic neurological tool? In: Romanian Journal of Neurology 39, S. 81 – 84, 2001

Hallo Herr Fischer,

ich finde es völlig richtig, Gentechnik in der beschriebenen Weise in den Bio-Unterricht der höheren Stufen aufzunehmen.

Zum einen ist der Aha-Effekt wirklich bedeutsam, zum anderen fühlen sich die Schüler ernst genommen, da sie etwas tun, was nicht Jahrzehnte alte Unterrichtskamellen sind (USA: Frosch sezieren), und was in der Welt aktuell gerade heiß diskutiert wird.

Die mögliche Gefahr, die von den gezüchteten, antibiotikaresistenten E. Coli-Bakterien ausgeht, kann ich nicht einschätzen, aber offenbar wird hier nicht mit dem Ebola-Virus hantiert.

Das Problem ist wirklich die absolute Unwissenheit des allergrößten Teils der Bevölkerung, selbst Nachrichtensprecher entlarven ihre eigene Unkenntnis zum Thema gerne mit kleinen Versprechern. Gentechnik wird von den Medien und nicht zuletzt Hollywood zu einem Mythos hochstilisiert, der keinen Bezug zur Realität mehr hat. Zellteilung im Sekundentakt, Klonen wie Farbkopieren, Mutation allen Erbguts in allen Körperzellen durch Handfeuerwaffen oder einen Tropfen geheimnisvoller Flüssigkeit im Trinkwasser – die Leute sind voll der Vorurteile, und sie wissen nicht mal, dass es sich um Vorurteile handelt.

So wie manch urbaner Schüler (gerüchtehalber in den USA) Hühner mit sechs Beinen zeichnet, weil die Hähnchenschenkel zu sechst abgepackt im Laden liegen, denkt sich der Durchschnittsmensch wohl hierzulande, dass Gentechnik eine Büchse der Pandora ist, die tunlichst verschlossen bleiben sollte.

Ich denke, sie sollte geöffnet werden, aber unter strengsten Auflagen, Vorsichtsmaßnahmen und vor allem aber dem Banner der Forschung, nicht der Wirtschaft. Und das beginnt, wenn man es richtig machen möchte, im Unterricht. Sexualkunde beginnt ja auch nicht mehr im Ehebett.

Viele Grüße,

J. Reischl

Die Autoren berichten, dass der mittlerer ph in den oberen Wasserschichten der Ozeane seit Beginn der industriellen Revolution um 0,12 auf 8,1 gesunken ist, und schreiben von saurer werdendem Meerwasser. Doch handelt es sich nur um eine leichte Verschiebung im basischen Bereich. Sie ist zweifelsohne partiell dem weltweit gestiegenen CO2-Gehalt in der Atmosphäre geschuldet und er wiederum ist teilweise anthropogen, teilweise aber auch geogen bedingt.

Niemand wird die von den Autoren zusammengetragenen Negativeffekte auf heterophobe Lebewesen leugnen. Doch dabei kommen die positiven Effekte etwas zu kurz. Schließlich ist CO2 für Phytoplankton und Algen ein Wachstumsfaktor. CO2 wird gebunden und langfristig wieder in fossile Brennstoffe verwandelt, auf die Deutschland ab 2050 völlig verzichten soll. Weshalb die so genannte Versauerung die Verfügbarkeit von Eisen für Phytoplankton erschweren soll, ist wenig überzeugend, denn normalerweise steigt die Löslichkeit von Eisenionen mit sinkendem pH-Wert an. Und so keimt beim Leser der Verdacht, dass hier keine ideologiefreie Wissenschaft, sondern die fragwürdige Weltanschauung eines so genannten Klimaschutzes vermittelt werden soll.

Wenn es die Umweltbedingungen auf dem afrikanischem Kontinent waren, die in einer gewissen Epoche unsere Art fast haben aussterben lassen, dann müssen auch andere afrikanische Arten gleichzeitig einen Engpass durchlebt haben.
Der Körper des modernen Menschen trägt viele Merkmale, die sich wohl in einer oder mehreren Phasen unserer Evolution entwickelt haben, in denen wir an der Küste lebten und uns vorrangig von Meeresfrüchten ernährten. Dafür spricht zum Beispiel unser Kälteschutz durch Unterhautfett, das der weibliche Koerper dazu gebraucht, um seine visuellen sexuellen Reize aufzubauen. Die wurden nötig, da sich Geruchssignale bei der im Wasser watenden Nahrungssuche kaum übermitteln lassen.
Selbst der Menstruationszyklus der Frauen lässt sich mit der küstengebundenen Lebensweise erklären. Alle Monat zweimal legen die Gezeiten lange Küstenstreifen frei, die der Frau erlauben Muscheln zu sammeln, ohne zu waten, zu schwimmen oder zu tauchen. Mit dieser Synchronisation vermeidet sie, dass sie mit dem Menstruationsfluss z.B. Haie anlockt. (Zwei Menstruationen pro Monat wären für den Körper der Frau zu viel Stress.)
Dies und vieles mehr weist unsere Vorfahren als die Küstenart unter den Hominiden aus. Diese Lebensweise birgt aber auch tödliche Gefahren für die ganze Art. Ein Megatsunami im Indischen Ozean kann ein wahre Sintflut für die frühe Menschheit dargestellt haben. Nur die Suche nach dem für unsere frühen Artgenossen typischen Muschelhaufen auf dem Schelf vor Ostafrikas Küsten kann Klarheit geben, ob das Leben an der Küste uns gerettet hat oder fast die Existenz gekostet hat.