Kommentare - - Seite 1003

Das ist ein sehr interessanter Artikel. Er sollte eigentlich eine Anregung zur technischen Umsetzung geben. Das wird aber nicht gelingen, solange man sich ideologisch verbrämten Vorurteilen hingibt.

1. Energieproduktion:

Richtiger Weise wird in der Überschrift und der Einleitung des Artikels dieser Begriff nicht gebraucht. Energie kann konventionell weder produziert noch erzeugt werden, denn es gilt der Energieerhaltungssatz! Man kann nur einzelne Energieformen in andere umformen. Strom (als elektrische Energie) kann man z.B. aus chemisch gebundener Energie der Kohle oder der Strahlungsenergie der Sonne wandeln. In dieser speziellen Form der Umwandlung einer Form in die andere, können auch die Begriffe Erzeugen, Produzieren und Herstellen verwendet werden, denn es vergeht in diesem Umwandlungsprozess die eine Energieform und es entsteht eine neue Form. Die Begriffe können aber nicht verwendet werden, wenn der alles umfassenden Begriff Energie an sich verwendet wird. Energie erzeugen kann man nur, wenn man sich auf die Erkenntnisse der Relativitätstheorie bezieht und die Beziehung E = m x c² nutzt. Technisch wird danach in Kernkraftwerken aus der Massedifferenz der ablaufenden Kernumwandlungen "Energie aus Masse hergestellt".

2. Strom als Ware:

Strom ist keine gewöhnliche Ware, mit der man wie mit anderen Handeln kann. Ihm fehlt eine wichtige Eigenschaft, die man bei einer Ware gewöhnlich unbewusst voraussetzt: Man kann ihn nicht ins Lager legen. Bei der Elektrizitätsversorgung muss jederzeit Stromerzeugung und -verbrauch in Übereinstimmung gebracht werden. Stromspeicher spielen dabei nur eine untergeordnete Rolle, da sie in ihren Kapazitäten für den Gesamtprozess völlig unzureichend sind. Virtuell wird Strom durch die Reglung seiner Erzeugung nach Bedarf im Netz gespeichert. Dieses Modell ist solange erfolgreich anzuwenden, wie die fluktuierenden Anteile nicht überwiegen und das Netz ausreichend ausgebaut ist - es keine Engpässe hat.
Auch aus diesem Vorgenannten ist zu erkennen, dass Verteilung und Regulierung nicht zu vernachlässigende Funktionen in einer Elektrizitätsversorgung sind. Diese Funktionen sind auch bei der Preisbildung nicht zu vernachlässigen. Wenn wie im hier vorliegenden Artikel Erzeugerpreise verglichen werden, wird das regelmäßig vergessen und führt zu falschen Lösungsansätzen.

Also wie im richtigen Leben: Es gilt Vorurteile zu beseitigen, damit man mit ganzer Kraft an der Lösung der wichtigen Probleme arbeiten kann.

Ich lese Spektrum der Wissenschaft mit großem Vergnügen seit über zehn Jahren. Ausnahmsweise muss ich aber etwas kritisieren: Das Titelbild zu Heft 09/09 "Wo Einstein irrte" ist grauenhaft, der arme Einstein sieht aus wie eine Mumie!
Das wirkt albern und ist einer so guten Zeitschrift wie Spektrum der Wissenschaft einfach nicht angemessen.

Fügt man den 3 geometrischen Dimensionen als eine weitere Dimension die Zeit hinzu, so muss man bedenken, dass die 4 Dimensionen zwei verschiedenen Kategorien zuzuordnen sind. Man misst in einem Fall die Ausdehnung kompakter Objekte zu einem bestimmten Zeitpunkt, im anderen beteiligt man sich an der Messung der Struktur von Systemen, die durch Verknüpfungen und Vernetzungen charakterisiert ist, das heißt, von Informations- und Energieflüssen gestaltet wird. Sie lässt sich mittels 4 systemischer Dimensionen definieren: "Menge" Q (von Information oder Energie bestimmter Qualität), "Zeit" T, "Hierarchie H und "Raum" S.

Geometrischer "Raum" und sytemischer "Raum" sind einander in ihrem Wesen gleich, also kompatibel. "Raum" und "Zeit" sind aber nur dann miteinander verträglich, wenn die Zeit im Zusammenhang mit der Fortbewegungsgeschwindigkeit eingefügt wird (wie bei der Speziellen Relativitätstheorie). Die systemische Dimension der "Hierarchie" ist dagegen geometrisch nicht direkt zu fassen.

Die Darstellung der Verschränkung ist die Darstellung eines mehrdimensionalen Prozesses in einem (Fließgleichgewichts-)System. Ein Beispiel: Man stelle sich eine Truppenformation beim Exerzieren vor. Wenn ein Soldat seinem Nachbarn leise einen Witz erzählt, und dieser ihn an den nächsten Nachbarn weitergibt etc., so ist dies sein Prozess, dessen lineares Fortschreiten sich mithilfe der Dimension "Zeit" messen lässt. Gibt aber der Kompaniechef den Befehl "stillgestanden", kann er erwarten, dass alle Soldaten - nach Empfang der Information - gleichzeitig die Anordnung ausführen. Die jeweils benachbarten Soldaten üben dabei (idealiter) keinen Einfluss aufeinander aus, sondern sind nur auf den Befehl fixiert. Dieser Vorgang spiegelt eine "Hierarchie" wider, die sich mittels einer nichtlinearen Funktion beschreiben lässt. So muss man zwischen einem Initiator außerhalb und einem innerhalb des Untersuchungsobjekts, also der Truppenformation, unterscheiden. Der die Verschränkung untersuchende Physiker stimuliert das System als Außenstehender, d.h. als hierarchisch Übergeordneter.

Einsteins Relativitätstheorie wird durch die Quantenverschränkung nicht bedroht. Von einer "spukhaften" Erscheinung kann man nur dann sprechen, wenn man die systemischen Zusammenhänge nicht berücksichtigt; das konnte Einstein noch nicht wissen.

Auf einige Unvollständigkeiten des Artikels möchte ich kurz hinweisen:

Bei dem Problem der Verschränkung und der auftretenden Nichtlokalität quantenmechanischer Objekte, die scheinbar die Relativitätstheorie verletzen, wird - auch von den Autoren - immer auf die nichtrelativistische Schrödingergleichung abgestellt, ohne darauf einzugehen, dass diese Phänomene sich auch aus einer relativistisch invarianten Theorie ergeben, wie der Quantenfeldtheorie. Somit ist die Nichtlokalität vereinbar mit einer relativistischen Quantentheorie und steht demzufolge nicht im Widerspruch zur speziellen Relativitätstheorie, wie immer wieder behauptet wird.

Dies steht auch in Einklang mit dem zitierten Ergebnis von John von Neumann, wonach die Kausalität bei der Übertragung von Energie oder Information bei der quantenmechanischen Nichtlokalität nicht verletzt wird.

Es bleibt die Unklarheit bei dem Begriff der „Fernwirkung“, wie er historisch von EPR geprägt wurde. Da der Begriff „Wirkung“ immer implizit auf den dualen Begriff „Ursache“ verweist, hier allerdings ein neues nichtlokales Phänomen quantenmechanischer Objekte gemeint ist, verbleibt nur die Konsequenz hierfür einen anderen Begriff zu prägen, der nicht durch den Bezug auf die Kausalität belegt ist. Unverfänglicher könnte in diesem Zusammenhang der Begriff der „Influenz“ sein, also einer „Ferninfluenz“.

Dass in der Quantenmechanik die übliche klassische Begriffsbildung versagt, ist ja bereits in der Wissenschaftsgeschichte beim Begriff der Wahrscheinlichkeitsamplitude für die Wellenfunktion ausführlich dargelegt worden. Insoweit könnten sich die Probleme hier durch Verwendung weniger verfänglicher bzw. nicht belegter Begriffe entschärfen lassen.

Desertec kann für die künftige Energieversorgung ein wichtiger Beitrag sein, aber 15 Prozent sind nur ein "siebtes Bein", den Rest müssen wir anderweitig zusammenkratzen. Also bitte mehr Mut zum Neuen und über alle sieben (oder mehr) Standbeine nachgedacht.

Bei Desertec freue ich mich schon auf die Diskussionen um die besten Techniken zur Umwandlung der Sonneneinstrahlung und zur Verteilung des Ertrags. Meines Erachtens sollte man aber auch mehr an Windräder denken. Die haben derzeit die ausgereifteste Technik, die niedrigsten Kosten pro Kilowattstunde und relativ geringe Investitionskosten pro Anlage.

Das durch unregelmäßiges Windangebot schwankende Stromangebot lässt sich mit großräumigen Netzwerken auffangen. Denkbar ist aber auch eine Beeinflussung der Windentstehung durch das großflächige Schaffen von dunkleren und/oder helleren Erdoberflächen. Hierdurch würde der Wind gleichmäßiger und stärker.

Es wird zukünftig noch mehr darauf ankommen, sorgfältig abzuwägen, wie sich unsere Eingriffe insgesamt auswirken.
Sollten wir demnächst künstlich erzeugten Wind ernten, würde mich das allerdings sehr freuen.

Ich finde Ihre Kurzberichterstattungen ausgesprochen informativ und nahe an der Frontforschung. Das trifft auch auf das Paper von Britschgi, M. et al. PNAS, 10.1073 pnas.0904866106, 2009, zu.

Dass es auf dem Gebiet in Deutschland Entwicklungen gibt, die die Bildung der Peptide pGluAbeta, pGluADan und pGluABri, welche Britschgi als hauptverantwortlich für die Progression der AD bezeichnet, durch einen innovativen therapeutischen Ansatz blockieren können, scheint der geschätzten Aufmerksamkeit Ihres Scouts aber bisher entgangen zu sein. Hier nur drei diesbezügliche Veröffentlichungen:

Inhibition of Glutaminyl Cyclase prevents pGlu-Ab Formation after intracortical/hippocampal Microinjection in vivo/in situ
STEPHAN SCHILLING, TORSTEN HOFFMANN, THOMAS APPL, HOLGER CYNIS, KATRIN SCHULZ, MICHAEL WERMANN, STEPHAN VON HÖRSTEN AND HANS-ULRICH DEMUTH
J. Neurochemistry 2008, 106, 1225-12336

Glutaminyl cyclase inhibition attenuates pyroglutamate Ab and Alzheimer’s disease-like pathology in vivo
STEPHAN SCHILLING, ULRIKE ZEITSCHEL, TORSTEN HOFFMANN, ULRICH HEISER, MIKE FRANCKE, ASTRID KEHLEN, MAX HOLZER, BIRGIT HUTTER-PAIER, MANUELA PROKESCH, MANFRED WINDISCH, WOLFGANG JAGLA, DAGMAR SCHLENZIG, CHRISTIANE LINDNER, THOMAS RUDOLPH, GUNTER REUTER, HOLGER CYNIS, DIRK MONTAG, HANS-ULRICH DEMUTH, STEFFEN ROßNER. Nature Medicine 2008, 14, 1106-1111

Intraneuronal pyroglutamate-Abeta 3-42 triggers neurodegeneration and lethal neurological deficits in a transgenic mouse model.
WIRTHS O, BREYHAN H, CYNIS H, SCHILLING S, DEMUTH HU, BAYER TA. Acta Neuropathol. 2009, 118, 487–496

Für eine regenerative Energieerzeugung ist es notwendig und sinnvoll, Sonnenenergie dort zu nutzen, wo fast drei mal so viel einfällt wie hier. Im Desertec-Projekt sollte die Politik jedoch die Interessen der lokalen Bevölkerung gegen die der Konzerne vertreten. Zudem sollte man die hiesige Fotovoltaik und Speicherung von Sonnenwärme für Warmwasser und Heizung nicht vernachlässigen, und den Energieverbrauch reduzieren.

Die Sonnennutzung auf Gebäuden und in Wüsten steht in keiner Flächenkonkurrenz zu Pflanzen. Dagegen geht der Anbau von Energiepflanzen immer zu Lasten der Nahrungserzeugung oder der Natur. Auch Biokraftstoffe der zweiten Generation kommen ohne riesige Plantagen nicht aus, denn Holz- und Erntereste reichen bei weitem nicht.

Ein Blick auf die Wirkungsgrade macht den enormen Flächenbedarf deutlich: Während Solarzellen 10 bis 20 Prozent der Sonnenergie in Strom umwandeln und solarthermische Kraftwerke sogar noch mehr, wird durch Photosynthese weniger als 1 Prozent der Sonnenenergie als Biomasse gespeichert. Diese wird verlustreich in flüssige Kraftstoffe umgewandelt und schließlich im Motor mit schlechtem Wirkungsgrad verbrannt. Stattdessen sollte das Verkehrswesen mit Solarstrom betrieben und weitgehend auf öffentliche Verkehrsmittel umgestellt werden.

Philipp Wehrli hat in seinem Leserbrief eine interessante Frage gestellt, auf die ich eingehen möchte:
Die Anzahl der Algorithmen, mit denen sich eine reelle Zahl beschreiben lässt, ist abzählbar unendlich (vorausgesetzt, die Länge jedes Algorithmus sei endlich).
Die Anzahl reeller Zahlen ist überabzählbar unendlich.
Das bedeutet, nicht jede reelle Zahl kann durch einen endlichen Algorithmus definiert werden.
Wo "verstecken" sich die restlichen, nicht benennbaren Zahlen?
Es muss Zahlen geben, die sich nur durch unendlich lange Algorithmen definieren lassen.
Mit einem Trick lässt sich ein Blick auf die nicht-benennbaren Zahlen werfen:
Algorithmus: Wähle für jede der unendlich vielen Nachkomma-Stellen der Zahl eine zufällige Ziffer.
Mit jeder Stelle sinkt die Wahrscheinlichkeit, die richtige Ziffer zu würfeln, und da es unendlich viele gibt,
geht die Wahrscheinlichkeit, dass das Resultat einer beliebigen benennbaren Zahl entspricht, gegen Null.
Auch bleibt die so erzeugte Zahl unbenennbar:
Der nächste Durchgang der Algorithmus erzeugt ja eine andere Zahl (die Wahlscheinlichkeit, das zweimal dieselbe rauskommt, geht auch gegen null).
Durch Verwendung echten (nicht-algorithmischen) Zufalls in einem endlichen Algorithmus zur Erzeugung einer reellen Zahl lassen sich also nicht-benennbare "Einweg"-Zahlen erzeugen.

Diesen Ansatz gibt es wohl, er entspricht Feynmans Pfadintegral. Als Einführung ist der Wikipedia-Artikel Pfadintegral empfehlenswert. Ist für mich auch ein relativ anschaulicher Zugang zur Quantenmechanik. Hier spielt auch Klaus Hagemeyers Vorstellung herein, dass für ein Photon zwischen Emission und Absortption keine Zeit vergeht und Weltzeitpunkte mit c*dt = dr in gewisser Hinsicht zusammenfallen bzw. gewisse Eigenschaften miteinander teilen. Der quantenmechanische Zustand ergibt sich demnach durch Summation über allen früheren Zuständen die über alle mögliche Pfade entlang Lichtkegel (c*dt = dr) erreichbar sind.

Irgend eines fernen Tages muss auch das menschliche Bewusstsein in die Physik einbezogen werden und zumindest teilweise erklärbar sein. Wenn auch nicht die Qualität des Bewusstseins erklärbar sein mag, der Umfang unseres Bewusstseins, der quantitative Aspekt, muss irgendwann physikalisch angehbar sein. Wird nicht bereits durch das Bewusstsein Nichtlokalität gefordert? Wie sollte mein Bewusstsein auch nur ansatzweise möglich sein, wenn die Elektronen meines Gehirns nicht durch nichtlokale Effekte zusammengehören würden?

Raum ist nur ein effektives Modell unseres Gehirns für die makroskopischen Geschehnisse in der Welt. Raum spiegelt zumindest 3 Freiheitsgrade für Teilchen wieder. Um mir Nichtlokalität anschaulicher zu machen, denke ich an die mögliche Orientierung von 2 Pfeilen in einem Raumpunkt. Jeder Pfeil hat 2 Freiheitsgrade (Ausrichtung nach Längen- und Breitengrad). Beide sind aber am selben Ort und können somit andere Eigenschaften miteinander teilen. Diese Vorstellung bringt mir die Nichtlokalität bei 2 räumlich getrennten Objekten näher.

Raum und Zeit sind nach der Relativitätstheorie ähnlich. Wieso sollten also Vergangenheit und Zukunft nicht ähnlich existent sein wie die räumliche Ausdehnung? Könnte es sein, dass die Vergangenheit nicht absolut festgelegt ist, sondern noch in gewissem Maße, soweit es Quanteneffekte anbelangt, wandelbar. Wieso sollte nicht bei der Quantenverschränkung zweier Teilchen A und B die Messung des Spins von A dessen Emission und damit die Eigenschaften des Teilchens B beeinflussen.

Da die Messungen der beiden Photonen gleichwertig ist ("erste" Messung hängt vom Bezugssystem ab) muss man doch wohl letztlich Emission der beiden Photonen und Absorption beider Photonen als eine Einheit sehen. Gibt es wirklich ein Photon? Oder ist ein "Photon" letztlich nur ein Akt der Energieübertragung vom Weltpunkt A zum Weltpunkt B?

Kann es sein, dass die Emission eines Photons immer auch die Absorption eines Photons bedingt? Hängen nicht alle Raumzeitpunkte eines Lichtkegels in gewisser Weise zusammen? Beispiel Reflexion eines Photons an einem Spiegel. Die Abbildungseigenschaften eines Spiegels kann man sich doch wohl nur erklären, wenn an der Reflexion der Spiegel als Ganzes beteiligt ist und die Reflexion nicht an an einem einzigen Atom des Spiegels stattfindet. Alle Partner, emittierendes Atom, alle Anteile des Spiegels und alle mögliche Atome, welche das Photon absorbieren könnten, also auf dem Lichtkegel liegen, müssen bzgl. der Übertragung des Photons interagieren, quasi eine Einheit bilden, in Resonanz treten. Die Wechselwirkung wäre dabei nicht nur in die Zukunft gerichtet, sondern auch rückwärts in die Vergangenheit.

Sollten Vergangenheit und Zukunft ähnlich existent sein wie räumliche Ausdehnung, wäre die Gegenwart (und der Übergang von vielen quantenmechanisch möglichen Zuständen zu einem bestimmten Ereignis) eine Symmetriebrechung. Ungeordnete Zukunft wird zu geordneter Vergangenheit, ähnlich der Bildung eines Kristalls in einer gesättigten Lösung.

Genauso wie die Atome in einem Kristall zwar regelmäßig angeordnet sind und der Ort aber infolge der Brown´schen Bewegung nicht absolut festgelegt ist, könnten auch in der Vergangenheit Eigenschaften zwar weitgehend, aber noch nicht vollständig festgelegt sein. Dann wäre das gesamte Raum-Zeit-Kontinuum änderlich. D. h. zur Beschreibung wäre zumindest eine weitere zeitliche Dimension nötig.

Ein sehr guter Überblick über den Stand der Fotovoltaik!
In der Tabelle sollte es bei den Herstellungskosten allerdings W/€ heißen.

Die Diskussion über das kopernikanische Prinzip und die Perspektiven der aristotelisch-ptolemäischen Kosmologie erinnern mich an einen Spruch von Richard Feynman:
"Die Wissenschaftsphilosophie ist für die Wissenschaftler ungefähr so nützlich wie die Ornithologie für die Vögel."

Ich habe mit großem Interesse Professor Treitz´ Artikel gelesen. Analogien zwischen Mechanik und Elektrizität zu ziehen ist eine spannende Sache (in jeder Hinsicht!).
Da ist mir aufgefallen, dass in dem Artikel die elektrische Spannung der Geschwindigkeit in der Mechanik gleichgesetzt wird.
Das ist für mich verwunderlich, da Gravitationspotenziale und Spannungen (elektrische Potenzialdifferenzen) mit denselben Einheiten, nämlich Meter²/Sekunde², beschrieben werden.
Des weiteren hat das Coulombsche Gesetz algebraisch dieselbe Form wie das Newtonsche Gravitationsgesetz.
Vor diesem Hintergrund wäre eine Analogie von Masse und Ladung passender als, wie beschrieben, zwischen Impuls und Ladung.
Andererseits wird die elektrische Stromstärke als Kraft definiert, was wiederum für die Ladung als Impuls spräche.
Worin liegt der Fehler ?

Ich bin enttäuscht, dass Sie in Ihrem Artikel keinen Platz für Alternativen zu Mathematica finden.
Ein link zu Wikipedia hätte schon gereicht.
http://de.wikipedia.org/wiki/Computeralgebrasystem
Ich teile Herrn Pöppes Faszination für Computeralgebrasysteme, die zuweilen schon in Sucht ausarten kann aufgrund der fast „unbegrenzten“ Möglichkeiten.
Auch ich freue mich jedesmal über die neue Version meines bevorzugten Computeralgebrasystems.
Aus Sicht der Wissenschaft (und damit Ihrer Leserschaft) stellen diese Systeme ein neue Qualität dar. Um die Entwicklung der Systeme zu fördern und die Preise im Rahmen zu halten, braucht es Konkurrenz.
Daher finde ich es schade, dass nicht der Hinweis auf preiswertere oder leichter zu bedienende Systeme gegeben wird. Auch die gebotenen Leistungen von Mathematica sind nicht überdurchschnittlich (mit der Maus drehbare Grafiken gab es bei der Konkurrenz schon vor mehr als 10 Jahren), wohl aber der Preis.

An der Antwort von Andreas Naumann sehe ich, dass ich mich leider missverständlich ausgedrückt habe: Meine Kondensstreifen zweier parallel von Horizont zu Horizont fliegender Jets sollten nur ein Denkmodell sein, das den Sonnenstreifen am Himmel optisch möglichst nahe kommen sollte. Mein Bild war auch insoweit ein wenig irreführend, als die beschriebenen Streifen gerade senkrecht über dem Beobachter am seltensten zu finden sind, sondern bevorzugt an den beiden entgegengesetzten Horizonten, wo wir in die durch atmosphärische Streuung erzeugten Lichtkanäle mit der Folge einer besonderen Licht-Dichte und eines verstärkten Kontrastes geradezu "hinein"sehen.

Und richtig: Die Wirkung von Perspektive kann man ebenso am Boden zeigen, wenn man sich auf einer gerade verlaufenden Straße oder Bahnstrecke um 180 Grad dreht und sich die Begrenzungen der Strecken perspektivisch in einem weit entfernten Punkt zusammen zu finden scheinen. Oder wenn man frontal vor einer hohen, breiten Fassade steht und die waagerechten Linien - der Kopf weigert sich meistens, es mitzumachen - einen leichten Bogen nach unten zu beschreiben scheinen. Weswegen auch bisweilen die Ausrichtung der Mondsichel (am Tage) nicht recht zum aktuellen Sonnenstand passen will.

Letztlich liegt der perspektivische Effekt an der Konstruktion unserer Sehwerkzeuge. Wenn unser Auge - was evolutionärer Unsinn wäre - eine extreme Teleoptik hätte, würden wir die Konvergenz selten bemerken. Bei einer ausgeprägten Fischaugen-Charakteristik wiederum wäre uns das Phänomen im Alltag präsenter.

Meiner Ansicht nach werden wir durch Projekte wie Desertec nur ausgebeutet. Die Politiker werden in Kumpanei mit der Wirtschaft die Verbraucher finanziell ausnehmen.

Ein Beispiel liefern die Regierungsmitglieder der letzten Bundesregierung, der Regierung Schröder. Heute haben viele einen Job in der Energie-Industrie.