Spektrum der Wissenschaft September 2011

Die aktuelle Ausgabe enthält das Spektrum Extra: Die Zukunft des Gehirns. Lesen Sie, wie nah Forscher dem Traum vom Gedankenlesen bereits gekommen sind, ob Neuroimplantate direkten Zugang zum Gehirn bieten, wie Neuronale Schrittmacher funktionieren und vieles mehr.

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In den Physiklehrbüchern ist die Sache klar: Die Quantenmechanik beschreibt die Gesetze des Mikrokosmos, während die klassische Physik die Makrowelt erklärt. Doch nun kommen einigen Forschern Zweifel. In unserer Titelgeschichte berichtet Vlatko Vedral vom Leben in der Quantenwelt. Er ist der Meinung, dass wir unser Weltbild grundlegend revidieren müssen, weil Quanteneffekte sich nicht auf die Nanowelt beschränken.

Worin besteht Die Kunst, Leibniz herauszugeben? Eberhard Knobloch, Wissenschaftshistoriker und Herausgeber des Nachlasses von Gottfried Wilhelm Leibniz, beherrscht sie. Seine Aufgabe ist anspruchsvoll: Selbst heute, knapp drei Jahrhunderte nach dem Tod des Universalgelehrten, ist der Nachlass noch immer nicht komplett erschienen, denn das Werk ist extrem umfangreich und basiert hauptsächlich auf Briefen. Schlimmer noch: Viele Papiere sind bis in die kleinste Ecke beschrieben.

Außerdem im Heft:
Ruf der Krokodile: Kommunizieren die Echsen manchmal ähnlich wie Vögel?; Störenfriede im Hormonhaushalt: Umweltchemiker dämmen medizinische und ökologische Schäden ein; Erde 3.0: Die Zukunft der Mobilität: Wie lassen sich Zugfahrpläne optimieren? Wie entstehen Staus? Und lassen sich diese durch Fahrerassistenzsysteme verhindern?

Editorial

Inhaltsverzeichnis

Leserbriefe

Spektrogramm

Bild des Monats

Forschung Aktuell

Völlig losgelöst

Völlig losgelöst

 
12
Bei der Suche nach Exoplaneten entdeckten Astronomen mit dem Mikrogravitationslinseneffekt eine neue Population von Himmelsobjekten. Die Planeten weisen ungefähr die Masse des Jupiters auf und kreisen in ungewöhnlich großer Entfernung um ihre Heimatsonne – oder sie gehören gar nicht zu einem Stern.
Makrophagen blockieren Chemotherapie

Makrophagen blockieren Chemotherapie

 
14
Bestimmte weiße Blutzellen – die Makrophagen – dringen in großer Zahl in Tumoren ein. Dort fördern sie nicht nur die Erkrankung, sie beeinträchtigen sogar die Wirksamkeit von Krebsmedikamenten.
Knockout für Gendoping

Knockout für Gendoping

 
17
Die Dopingtricks im Sport werden immer raffinierter – jetzt ließe sich sogar schon das Erbgut des Athleten verändern. Neuartige Tests können Gendoping-Sünder jedoch überführen.
Gravitation unter dem Mikroskop

Gravitation unter dem Mikroskop

 
19
Physiker präparieren extrem kalte Neutronen in gebundenen Quantenzuständen. Damit wollen sie Newtons Gravitationsgesetz bei winzigen Abständen überprüfen.

Springers EINWÜRFE

Themen

Ruf der Krokodile

Ruf der Krokodile

 
22
Die gefürchteten Reptilien benutzen verschiedene Laute zur Kommunikation mit Artgenossen – manchmal sogar in ganz ähnlicher Weise wie die verwandten Vögel: etwa Rufe aus dem Ei. Möglicherweise handelt es sich dabei um ein gemeinsames Erbe mit den Dinosauriern.
Leben in der Quantenwelt

Leben in der Quantenwelt

 
32
Die Gesetze der Quantenmechanik beherrschen nicht nur den Mikrokosmos, sondern liegen in größerem Maßstab auch der Natur zu Grunde. Vielleicht machen sich sogar Pflanzen bei der Fotosynthese oder Zugvögel bei der Orientierung typische Quanteneffekte zu Nutze.

Schlichting!

Physikalische Unterhaltungen

Das Alabaster-Suppenhuhn

Das Alabaster-Suppenhuhn

 
42
Infrarotfotos mit einer ganz gewöhnlichen Digitalkamera machen? Das geht! Denn deren Sensoren sind vor allem im Infraroten empfindlich - sichtbares Licht verabeiten sie eigentlich nur nebenbei.

Themen

Die Kunst, Leibniz herauszugeben

Die Kunst, Leibniz herauszugeben

 
48
Es gibt kaum eine Wissenschaft, die ihm nicht entscheidende Anstöße, Fortschritte und Impulse verdankt. Dabei hat Gottfried Wilhelm Leibniz, der vielleicht letzte Universalgelehrte Europas, zu Lebzeiten nur wenig publiziert. Und selbst knapp drei Jahrhunderte nach seinem Tod ist der Nachlass noch immer nicht vollständig erschienen.
Smirnov, Stanislav

Ein neues Standbein für die statistische Physik

 
58
Der russische Mathematiker Stanislav Smirnov hat wichtige Modelle, die insbesondere den Magnetismus und poröse Medien beschreiben, auf solide mathematische Grundlagen gestellt. Dafür wurde ihm 2010 eine der höchsten Auszeichnungen seines Fachs verliehen: die Fields-Medaille.
Störenfriede im Hormonhaushalt

Störenfriede im Hormonhaushalt

  (kostenfrei)
66
Eine große Anzahl Umweltchemikalien beeinträchtigt das Gleichgewicht der Hormone in Organismen – nicht zuletzt auch bei Menschen. Forscher versuchen, die molekularen Wirkmechanismen solcher Fremd- oder Xenohormone zu verstehen, um medizinische und ökologische Schäden einzudämmen.
Ein nationaler Fahrplan aus dem Computer

Ein nationaler Fahrplan aus dem Computer

 
76
Den Eisenbahnfahrplan eines ganzen Landes zu erstellen, ist ein kombinatorisches Optimierungsproblem von bislang unerreichter Größe. Das ehrgeizige Projekt war erfolgreich: In den Niederlanden wurde der gesamte Eisenbahnbetrieb durch mathematische Software komplett neu entworfen.
Der simulierte Stau

Der simulierte Stau

 
82
Ein Stau aus dem Nichts verblüfft uns immer wieder, ebenso wie die Hartnäckigkeit von Staus, deren Ursache längst beseitigt ist. Simulationen, die das individuelle Verhalten der Autofahrer modellieren, zeigen, warum wir immer wieder auf der Straße fest stecken.
Die Autobahn als Fließband

Die Autobahn als Fließband

 
86
Maschinell gesteuertes Kolonnenfahren kann Staus vermeiden und den Verkehr gleichmäßig fließen lassen. Dies demonstrierte das deutsche Projekt AnnieWAY. Bei einem Wettbewerb in den Niederlanden ergatterte es den ersten Preis.

Extra

Der Traum vom Gedankenlesen

Der Traum vom Gedankenlesen

  (kostenfrei)
4
Maschinen, die Gedanken lesen können, galten bislang als reine Sciencefiction. Sie sind es auch – noch. Mit Hilfe ausgeklügelter Computerprogramme lassen sich MRT-Scans nämlich bereits erstaunlich viele Informationen darüber entlocken, was die jeweilige Person gerade denkt.
Blick ins Gehirn von seelisch Kranken

Blick ins Gehirn von seelisch Kranken

  (kostenfrei)
12
Frank Schneider hat eine Vision. Er sieht im Blick ins Gehirn eine Möglichkeit, Diagnose und Behandlung eines psychiatrischen Patienten erheblich zu verbessern. Im Interview erklärt der Psychologe und Mediziner, was bildgebende Verfahren für sein Fachgebiet schon heute leisten und welche weiter gehenden Hoffnungen er in sie setzt.
Direkter Zugang zum Gehirn

Direkter Zugang zum Gehirn

  (kostenfrei)
16
Lernende Neuroprothesen könnten künftig defekte Wahrnehmungswege ersetzen, Funktionsstörungen des Gehirns korrigieren und Gedächtnisleistungen verbessern. Die technische Beeinflussung von Lernvorgängen könnte zur Gedächtnisstabilisierung bei Alzheimerpatienten genutzt werden.
Neuronale Schrittmacher

Neuronaler Schrittmacher

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24
Überaktive Neurone, die im Gleichtakt feuern, verursachen Morbus Parkinson und andere motorische sowie psychiatrische Störungen. Wo Medikamente nicht greifen, können tief in das Gehirn eingeführte Elektroden den Patienten helfen.

Rezensionen

Der Krieg um das Schwarze Loch

Duell der Physikgiganten

 
89
Michael Springer über "Der Krieg um das Schwarze Loch" von Leonard Susskind
Mind & Body

So baut sich der Geist den Körper

 
90
Eckart Löhr über "Mind & Body - Wie unser Gehirn die Gesundheit beeinflusst" von Johann Caspar Rüegg
Die Kartenmacher

Schiffbruch und Messerstecherei

 
93
Karl Urban über "Die Kartenmacher - Der Wettstreit um die Vermessung der Welt" von Paul Murdin
Rudolf Steiner - Biografie

Eine Anti-Hagiografie

 
95
Tanja Neuvians über "Rudolf Steiner - Die Biografie" von Helmut Zander

Wissenschaft im Rückblick

Vorschau

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Nach 30 Jahren und 135 Flügen ging im Juli 2011 die Ära der wiederverwendbaren Raumfähren zu Ende. An den NASA-Standorten im Süden der USA herrscht nun eine eher düstere Atmosphäre, da ein Großteil der am Spaceshuttle-Programm beteiligten Mitarbeiter entlassen wird. Hier ein Stimmungsbild.
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