Spektrum der Wissenschaft Juni 2011

Dieser Ausgabe liegt eine Sonderpublikation des Helmholtz-Verbunds "Regionale Klima�nderungen" (REKLIM) bei. Darin beantworten Forscher von acht Forschungszentren der Helmholtz-Gemeinschaft zahlreiche Fragen rund um das Klimageschehen auf der Erde. Dabei geht es insbesondere um Klimaschwankungen und die Frage, inwieweit diese durch den Menschen verursacht werden. Hier k�nnen Sie das 28-seitige Heft auch als pdf-Datei herunterladen.

Was ist Realit�t? Warum l�uft Zeit immer nur in eine Richtung? Was bedeutet Kausalit�t? Antworten auf unsere Fragen nach den Prinzipien der Natur, so schreibt der Wissenschaftsphilosoph Michael Esfeld von der Université Lausanne in unserer Titelgeschichte, liefert die Quantenphysik.

Die Heidelberger Mathematikerin Katja Mombaur widmet sich der Kunst, auf zwei Beinen zu gehen. Indem Numeriker �u�erst komplizierte Einzelheiten der menschlichen Bewegung entschl�sseln, lehren sie auch Roboter das Gehen.

Au�erdem im Heft:
Der biologische Jungbrunnen: Therapien mit verj�ngten Stammzellen; Naturwissenschaft in der Sackgasse? Nur kleine Fortschritte bei gro�en Fragen (kostenfreier pdf-Download); Kann das Tote Meer �berleben? Eine Pipeline k�nnte Rettung bringen; und vieles mehr

Editorial

Editorial (kostenfrei)
3

Inhaltsverzeichnis

Inhalt (kostenfrei)
4

Leserbriefe

Leserbriefe (kostenfrei)
6

Spektrogramm

Gingen Ur-Vielzeller fr�her als gedacht an Land? (kostenfrei)
8
Bei geheilten Blinden m�ssen Tast- und Sehsinn erst zusammenfinden (kostenfrei)
8
Eismond zaubert Polarlichter an Saturns Himmel (kostenfrei)
9
Licht kuriert Plastikrisse (kostenfrei)
9
Ein Stoff � viele Farben (kostenfrei)
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Darmbakterien machen Fett erst richtig gef�hrlich (kostenfrei)
10

Bild des Monats

Der Feind im Nacken (kostenfrei)
11

Forschung Aktuell

Blitz, Donner, Antiteilchen

12

Das Weltraumobservatorium Fermi hat Antimaterie entdeckt, als es hinunter auf die Erde blickte. Entstanden sind die ungew�hnlichen Partikel in irdischen Gewitterwolken als Folge so genannter terrestrischer Gammablitze.

Blut aus der Haut

15

M�glicherweise m�ssen Leuk�miepatienten bald nicht mehr auf einen passenden Spender von Stammzellen hoffen: Ein kanadisches Wissenschaftlerteam wandelte menschliche Bindegewebszellen in rote und wei�e Blutk�rperchen um.

Sandwich als Teilchenfalle

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Mit einem neuartigen Nanofluid-Chip ist es Z�richer Forschern gelungen, Kleinstpartikel ohne Einwirkung von au�en f�r Stunden frei schwebend an einer bestimmten Stelle festzuhalten.

Abel-Preis f�r John W. Milnor

18

Der amerikanische Mathematiker hat zu vielen Gebieten bahnbrechende Beitr�ge geleistet. Ber�hmt geworden ist er vor allem durch seine topologischen Arbeiten �ber "exotische Sph�ren".

Springers EINW�RFE

Wie entsteht ein Meinungsumschwung?
20

Themen

Der biologische Jungbrunnen

22

Vielleicht ist es bald keine Utopie mehr: Reife K�rperzellen von Patienten werden einer Totalverj�ngung unterzogen und lassen sich dann zur Therapie kranker Organe einsetzen � ohne die ethischen Probleme embryonaler Stammzellen.

Zehenknochen des Zehenknochens Rahonavis ostromi

Blutspuren aus der Kreidezeit

32

Das hatten Pal�ontologen bisher f�r unm�glich gehalten: Einige Dinosaurierfossilien enthalten offenbar �berreste von Proteinen. Unter g�nstigen Bedingungen bleiben demnach organische Substanzen viele Millionen Jahre lang in Versteinerungen erhalten.

K�lterekord dank Maxwells D�mon

42

Auf einem Gedankenexperiment aus dem 19. Jahrhundert beruht ein neues K�hlverfahren, das Gasatome auf zuvor unerreicht tiefe Temperaturen bringt. Derart nahe dem absoluten Nullpunkt erwarten die Physiker �berraschende Entdeckungen sowie n�tzliche Anwendungen.

Schlichting!

Wenn Shampoo Spr�nge macht (kostenfrei)
48

Physikalische Unterhaltungen

Himmelsmechanik mit Reibung

50

In ferner Zukunft werden Erde und Mond eine gebundene Rotation vollf�hren. Dann wenden beide einander stets dieselbe Seite zu.

Themen

Das Wesen der Natur

54

Was ist Realit�t? Warum l�uft Zeit immer nur in eine Richtung? Was bedeutet Kausalit�t? Antworten auf diese Fragen der modernen Naturphilosophie liefert die Quantenphysik.

Ursache und Wirkung � am Beispiel der Gene

60

Das Kausalit�tsprinzip � die eindeutige Zuordnung von Ursache und Wirkung � spielt in der Naturwissenschaft eine zentrale Rolle. Allerdings wirft es Fragen auf, die sich nur philosophisch beantworten lassen. In der Biologie fand ein hartn�ckiges Problem, das die Rolle der Gene im Organismus betrifft, erst k�rzlich eine befriedigende L�sung.

Essay

Naturwissenschaft in der Sackgasse?

(kostenfrei)

66

Trotz massiver F�rderung der Grundlagenforschung scheinen einige fest versprochene Ergebnisse auszubleiben. Viele fundamentale Fragen bleiben daher ungel�st. Woran liegt das � und gibt es berechtigte Hoffnung auf Besserung?

Themen

Kann das Tote Meer �berleben?

78

Das Anzapfen des Jordans f�r Bew�sserungszwecke und die Mineralgewinnung in Verdunstungsbecken lassen den Salzsee austrocken. Als einzige Chance zu seiner Rettung erscheint derzeit eine Pipeline, die Wasser vom Roten Meer heranf�hrt.

Die Kunst, auf zwei Beinen zu laufen

84

Mit numerischer Optimierung k�nnen Forscher heute verschiedenste Bewegungen des Menschen bis in die Details der Muskelsteuerung durchschauen. So gewinnen sie wertvolle Erkenntnisse f�r das Gehen mit Hilfsmitteln, f�r Trickfilmsequenzen, sportliche H�chstleistungen und f�r die Konstruktion zweibeiniger Roboter.

Rezensionen

Die Evolutionstheorie als spannender Krimi

93

Richard Dawkins tr�gt f�r die ewigen Zweifler aktuelle Beweise f�r die zentrale These der Biologie nach.

Abschreckende Begeisterung

93

Wer Harald Zauns Stil ertr�gt, erf�hrt die spannende Geschichte von der Suche nach au�erirdischer Intelligenz.

Keine Rechtfertigung, keine wohlfeile Emp�rung

98

Das Deutsche Museum in M�nchen passte sich den Anspr�chen des Nationalsozialismus bereitwillig an. Dass es bei der NS-F�hrung unbeliebt gewesen sei, ist eine Nachkriegslegende.

Im R�ckblick

1911 und 1961
100

Vorschau

Vorschau (kostenfrei)
102

Weitere Rubriken

Sinfonie in Rot

PLUS

Sie sehen T�ne, schmecken Ber�hrungen oder verbinden Farbeindr�cke mit bestimmten Zahlen: Syn�sthetiker. Die sensorischen Areale im Gehirn solcher Menschen sind offenbar besonders eng verkn�pft. Doch laut Danko Nikolić und Uta Maria J�rgens vom Max-Planck-Institut f�r Hirnforschung in Frankfurt steckt noch mehr dahinter. An dem eigenartigen Sinnesph�nomen sind auch Denkprozesse beteiligt.