Lesermeinung - Spektrum der Wissenschaft

Ihre Beiträge sind uns willkommen! Schreiben Sie uns Ihre Fragen und Anregungen, Ihre Kritik oder Zustimmung. Wir veröffentlichen hier laufend Ihre aktuellen Zuschriften.
  • Doppler- und kosmologische Rotverschiebung streng verschieden

    25.10.2010, Manfred Lichtinger, Straubing
    In dem oben genannten Artikel wird die kosmologische Rotverschiebung auf die Dopplerrotverschiebung durch Galaxienbewegung bzw. -entfernung zurückgeführt. In allen Fachbüchern über Allgemeine Relativitätstheorie und Kosmologie, die ich bis jetzt gelesen habe, werden aber beide Rotverschiebungen (und zusätzlich noch die Gravitationsrotverschiebung) streng unterschieden. Und das ist auch sinnvoll so. Denn die Raumexpansion kann beliebig schnell erfolgen (auch mit Überlichtgeschwindigkeit), und die Galaxienbewegung relativ dazu immer nur mit Unterlichtgeschwindigkeit. Erklärt man nun die kosmologische Frequenzverschiebung völlig mit einer Dopplerverschiebung, so könnten sich Galaxien nicht mit Überlichtgeschwindigkeit von uns entfernen, da dann die Spezielle Relativitätstheorie angewandt werden muss (bei Bewegungen durch statische Räume).
    Eine Variante eines solchen (unendlich großen) Universums ist das heute nur noch wenig bekannte Milne-Universum, in dem es keine Bewegungen mit ÜLG und keine Raumexpansion gibt. Dieses Modell basiert nur auf der SRT und lässt die ART außen vor. In ihm gibt es eine Längenkontraktion (Galaxien rücken mit zunehmender Entfernung immer näher zusammen), so dass die Gesamtzahl der Welteninseln trotz der Tatsache, dass der Raum einen Rand bei 13,7 Mrd. LJ Entfernung besitzt, unendlich wird. Dieses Modell lässt sich auf ein allgemein-relativistisches transformieren, in dem der Raum expandiert, die Galaxien im Mittel konstanten Abstand besitzen und Bewegungen mit ÜLG möglich sind.
  • Dopplereffekt und Rotverschiebung

    25.10.2010, Sauerwein, Ernst, München
    Was den Dopplereffekt angeht, so beachte man dass der Dopplereffekt bei Schall ein Medium voraussetzt. Bei gleicher Relativgeschwindigkeit des Empfängers zum Sender ergeben sich unterschiedliche Verschiebungen, je nachdem, ob der Sender sich relativ zum Medium bewegt oder der Empfänger. Beim Licht (im Vakuum) ist das anders, es gibt ja kein Medium und Sender wie Empfänger messen in ihren Systemen jeweils dieselbe Ausbreitungsgeschwindigkeit c.

    Was mich verwirrt, ist, dass die Autorin die durch die Expansion verursachte Rotverschiebung auf die gewöhnliche Rotverschiebung für den Fall, dass sich Sender und Empfänger voneinender wegbewegen, zurückführt.

    In SdW 5/2005, Artikel 'Der Urknall - Mythos und Wahrheit',
    http://www.spektrum.de/artikel/837892 (einem Highlight von SdW!) heißt es auf Seite 45 unter 'Warum gibt es eine kosmische Rotverschiebung? aber':
    "Die kosmologische Rotverschiebung unterscheidet sich von
    derjenigen, die der Doppler-Effekt hervorrufen würde."

    Auch in Wikipedia sind verschiedene Beziehungen wiedergegeben. Artikel:
    Dopplereffekt, Rotverschiebung und en:Redshift.

    Leider ist mir das Problem damit bisher auch noch nicht ganz klar geworden ...
  • Strukturierter Knochenaufbau

    25.10.2010, Prof. Dr. Robert B. Heimann, 02826 Görlitz
    Im Kasten auf S. 50 wird suggeriert, dass Ketten von Hydroxylapatitkugeln mit 10 nm Durchmesser, d.h. nicht-kristallines Material zum Aufbau von Wirbeltierknochen beiträgt. Tatsächlich baut sich Knochensubstanz auf durch strukturoriertierte Einlagerung von Hydroxylapatit-Nanokristallplättchen von etwa 30 x 50 x 2 nm in Mikrofibrillen aus Kollagen I-Tripelhelices. Dabei sind die kristallografischen c-Achsen der Nanokristalle parallel zu der Längsausdehnung von jeweils fünf Kollagenmolekülen ausgerichtet und bilden so einen anorganisch-organischen Verbund. Das im Artikel angesprochene Bild von "Ketten von Mineralperlen, die in Kollagenfasern eingeflochten" sind, ist hübsch, aber unzutreffen, weil ungenau. Ferner wird fälschlich Apatit als Modifikation von Kalziumkarbonat bezeichnet und dabei wohl mit Aragonit verwechselt (S. 50, vorletzte Zeile).
  • Zum Leserbrief von Herrn Harald Kirsch

    25.10.2010, Gerhard Fischer, Neubau
    Es freut mich, dass in Ihrem Leserbrief eine sehr ähnliche Aussage zum Ausdruck kommt wie in meinem. Sie fragen: "Wenn keine Wechselwirkungen mehr stattfinden, ...läuft dann noch Zeit ab?" und Sie denken "nein".
    Meines Erachtens gilt dieselbe Schlussfolgerung, wenn Systemzustände von verschiedenen "Zeitpunkten" streng deterministisch untereinander abbildbar sind. Es gibt dann nichts Neues mehr in alle Ewigkeit.
    Was ist denn das Besondere am Zeitpunkt der so genannten Gegenwart? Ich sage: Es ist der Akt des Beobachtens (oder wenn Sie so wollen, der Akt des Wahrnehmens oder des Bewusstwerdens eines Sachverhalts). Jede Beobachtung eines einzigen Photons (in der menschlichen Praxis sind das natürlich unendlich viele und es können auch andere Informationsträger sein) ändert das System grundlegend, es ist plötzlich ein völlig anderes System, es ist eine Veränderung in Ihrem Sinn. Es ändert sich das Gesamtsystem, das sowohl aus dem beobachteten System als auch aus den Messapparaturen und dem Gehirn des Beobachters besteht.
    Dieser Fluss von Informationen, dies ist auch der Fluss der Zeit - denn Information ist die Wahrnehmung der Veränderung eines Systems von einem unbestimmten Zustand in einen bestimmten Zustand. Und Wahrnehmung findet statt, wenn eine solche Systemänderung im Gehirn stattfindet.
  • Pseudoethik

    25.10.2010, Fritz Kronberg
    Das in der Diskussion vorkommende Wort Ersatzteillager ist offensichtlich ein politischer Kampfbegriff, um die PID von vorn herein zu diffamieren. In dem Sinne, wie das da verwendet wird, wäre auch ein Blutspender ein Ersatzteillager. Auch das im Untertitel des Artikels stehende Wort Designerbaby fällt in diese Kategorie. Ich hätte gern mal ein einziges wirklich ethisch (und nicht nur religiös) begründetes Argument, das dagegen spricht, den Nachwuchs bestmöglich für sein künftiges Leben auszustatten. Auch dass ein Ehepaar nach 4 Jungen gern einmal ein Mädchen hätte (oder umgekehrt) kann ich nicht als irgendwie ethisch (wohlgemerkt: nicht religiös) verwerflich empfinden.
  • Gut geschrieben, doch einige Anmerkungen müssen sein

    21.10.2010, Dr.-Ing. Dietrich May, Gengenbach
    Dieser sehr gut geschriebene Artikel liefert neue Aspekte, gibt aber auch in mehreren Details Anlass zu einigen Bemerkungen.

    Der Autor schreibt: "Weil der Kontakt einen gut 1000fach zu hohen elektrischen Widerstand aufwies, stieg im Sektor 3-4 die Stromstärke zwischen dem Ablenkmagneten und einem Fokussiermagneten unerwartet auf fast 9000 Ampere." Es ist eine bemerkenswert neue physikalische Erfahrung, dass das passive Bauelement Widerstand aktiv auf die Quelle einwirkt und den Strom erhöht. Richtig ist (siehe CERN Document EDS 973073), dass der Strom mit 10 A/s bis auf 8,7 kA hochgefahren wurde, als an einer Stelle die Supraleitung aussetzte. Dabei entstand eine Spannung von 300 mV, die bis auf ein Volt anstieg und somit den weiteren Stromanstieg verhinderte. Die Stromquelle wurde daraufhin kontrolliert heruntergefahren.

    "Binnen weniger als eine Sekunde entflammte dort ein Lichtbogen und brannte blitzschnell ein Loch in die Helium-Ummantelung". Diese Behauptung bedürfte einer näheren physikalischen Begründung. Im Strahlrohr herrscht ein Ultrahochvakuum von 10-13 bar, im Isoliervakuum der Magnete eines von ca. 10-11 bar. Jedoch ist bei diesen Vakua die Teilchendichte so gering, dass bei den geringen Spannungen kein Lichtbogen entstehen kann. Selbst wenn man elektrische Feldüberhöhungen durch Spitzen und Kanten berücksichtigt, reicht die entstehende Spannung nicht aus, einen Lichtbogen zu zünden. Zum Vergleich: die Durchschlagspannung bei Luft unter Atmosphärenbedingungen und einem Zentimeter Elektrodenabstand beträgt 28 kV.

    Allerdings verringert sich die Durchschlagsspannung dramatisch, sobald Helium geringer Dichte als Folge einer Leckage vorhanden ist – dafür habe ich bei CERN jedoch keine Belege gefunden. Für die Durchschlagspannung ursächlich dürfte wohl die Induktionsspannung beim Abschalten des Stromes sein.

    Nach meinen Informationen aus dem CERN liegt die Ursache des Quenches in der Verbindung zweier Magnetspulen. Es gilt hier, zwei Kabel aus je 36 verdrillten Adern, die selbst wiederum aus 6000 bis 9000 Fasern à 7 Mikrometer Durchmesser bestehen, niederohmig zu verbinden. Der Übergangswiderstand sollte nominal drei Nanoohm sein.
    Aus dem CERN habe ich eine Bilddatei erhalten, die für ein Dipolelement eine Masse von 35 Tonnen (statt der im Artikel erwähnten 22) ausweist.

    Ökonomisch abwegig ist die Behauptung, "die Reparaturen haben sogar Geld gespart". Den Betriebskosten stehen üblicherweise Leistungen (in Form von wissenschaftlichen Ergebnissen) gegenüber, die Reparaturen sind aber per Saldo zusätzliche Ausgaben. Für die jetzt nicht durchgeführten Experimente braucht man das Geld eben später.

    Zum Interview S. 39:
    Sachlich korrekt wäre es, den Konjunktivus potentialis im allerletzten Satz durch ein Fragezeichen in der Überschrift auszudrücken. So entsteht eine sinnentstellende Aussageform.
    Antwort der Redaktion:
    Um mögliche Missverständnisse zu vermeiden, sei hier nochmal klargestellt: Die Verbindungsstelle ist zunächst supraleitend gewesen, dann brach diese Supraleitung spontan zusammen. So kam es, dass an dieser Stelle, an der zunächst kein Widerstand herrschte, plötzlich einer entstand. Das führte dazu, dass sich die Stelle in Sekundenbruchteilen enorm erhitzte (fast 9000 Ampere wirkten plötzlich auf einen dafür vollkommen unterdimensionierten Kupferdraht ein) - schneller, als dass die Power-Suppliers darauf reagieren konnten.



    Zu der Frage des Lichtbogens müssen wir auf eine CERN-Presseerklärung verweisen. Ihr Argument klingt überzeugend, aber unter http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2008/PR14.08E.html heißt es: "Within one second, an electrical arc developed, puncturing the helium enclosure...". Endgültige Gewissheit - wenn man denn Zweifel an der Aussage des CERN hat - würde man erst durch eine genauere Prüfung der Umstände erhalten.



    Die Angabe über das Gewicht der Magnete, die bei dem Unfall verschoben wurden, stammen aus einem Videobeitrag des englischen Teilchenphysikers Brian Cox (ab Minute 2:00). Normalerweise wiegen die Dipolmagnete des LHC tatsächlich 35 Tonnen. Quadrupole sind leichter. Da der Unfall aber zwischen einem Ablenk- und einem Fokussiermagneten geschah, hat Brian Cox offenbar einen "Mittelwert" genommen.



    Ihre betriebswirtschaftlichen Anmerkungen sind zumindest diskussionswürdig, legen aber - wohl zu Unrecht - nahe, dass für ein solches Projekt der Grundlagenforschung eine auch nur annähernd präzise Kosten-Nutzen-Rechnung möglich sei. Der Autor will im Wesentlichen ausdrücken, dass der Unfall keine untragbaren finanziellen Schäden verursacht hat und dass das Jahresbudget nicht gesprengt wurde.
  • Sonnige Nacht?

    21.10.2010, Dr. Robert Riedl, Wien
    In der Bildunterschrift auf S. 23 heißt es: "Die Computergrafik zeigt, wie wir uns seine Landschaft in einer dunklen, stürmischen Nacht vorstellen können. Smogartiger Dunst verhüllt die Sonne ..." Wenn die Sonne über dem Horizont steht, ist es doch wohl Tag, auch wenn es relativ dunkel ist - oder habe ich da etwas missverstanden?
    Antwort der Redaktion:
    Sie haben nichts missverstanden, im Gegenteil: Wir schließen uns Ihrer Ansicht an und bedauern den Fehler.
  • Falsche Frage

    21.10.2010, Dr. Michael Klement, St. Johann im Pongau, Österreich
    Entscheidend ist nicht, ob Zeit eine Illusion ist; wir sollten uns vielmehr fragen, WESSEN Illusion.
  • Einige Korrekturen notwendig

    21.10.2010, Dr.-Ing. Dietrich May, Gengenbach
    ich habe die Kolumne von Prof. Schlichting über die Zeit schätzen gelernt. Zu obigem Artikel sind leider ein paar dringende Korrekturen notwendig. Allerdings reicht ein Leserbrief nicht aus. In aller Kürze:

    Man unterscheidet Dreileiter- und Vierleitersysteme in der Drehstromtechnik – je nach Netzform (siehe zB. Wikipedia: IT-Netz, TT-Netz, inklusive Literaturhinweise). Die Umwandlung wird in Drehstromtransformatoren vorgenommen. Dreileiternetze finden sich idR. auf Mittel- und Hochspan-nungsebene. Nur Vierleiternetze (zB. 3x230 V Niederspannung) haben einen Neutralleiter (= Mittelpunktsleiter), der jedoch keinen Strom zum Kraftwerk führt! Freileitungen enthalten Dreileitersysteme. Hochspannungsnetze nutzen nicht die Erde als Rückleiter!

    Was der Autor möglicherweise als Neutralleiter identifiziert, ist wohl das sogenannte Erdseil. Dieses führt nur beim Blitzeinschlag Strom. Seine eigentliche Aufgabe besteht darin, das Erdpotential über die Dreileiter zu ziehen, womit diese sich in feldschwachem Raum befinden und somit einen Schutz gegen Blitzeinschläge auf das Dreileitersystem darstellt. (Die Äquipotentiallinien stülpen sich vom Boden aus über Mast/Erdseil und Leiter wie eine Haube.)

    Bei nicht allzu hohen Spannungen (Mittelspannung) finden sich die Vögel auch auf den spannungsführenden Leitern, nicht nur auf dem Erdseil. Infolge der recht kleinen Rundungsradien der Leiter ergeben sich sehr große, inhomogene Felder nahe am Leiter, die große Kräfte auf geladene Körper (Ionen) ausüben, die zur Dissoziation der Körperflüssigkeit führen können. Ob das Magnetfeld der doch relativ geringen Ströme die entsprechende Wirkung entfaltet, bleibt fraglich. Vorrangig dürfte daher die Höhe der Spannung sein, weniger der Strom. Eine kW-Angabe scheint mir zweifelhaft: Viele Vögel sitzen auf Bahnstromanlagen mit Leistungen im Megawattbereich.

    Der Vogel wirkt eher wie ein Kondensator (Influenz) denn als Antenne (Wellenlänge mehr als tausend Kilometer!), so jedenfalls habe ich das einmal gelernt.

    Freileitungen sind keine Kabel! Kabel finden sich in der Erde (ausgenommen der Übergang von der Freileitung).
    Unter dem Aspekt, dass Vögel unmittelbar auf oder nahe bei den stromtragenden Leitern sitzen und damit deutlich stärker "belastet" werden, stellt sich die Frage, ob Menschen in 100 oder mehr Meter Entfernung tatsächlich noch den "Elektrosmog" verspüren.

    Hübsche Episode am Rande: In den 70er Jahren wurde in Bayern eine Dissertation durchgeführt, weil unerklärliche Kurzschlüsse in den ersten Morgenstunden auftraten. Ergebnis: Eine größere Vogelart flog morgens oft über die Freileitungen, und der flüssige und leitfähige Vogelschiss überspannte zwei Leiter mit der Folge des Kurzschlusses. (Daher sind grosse Vögel eher gefährdet als kleine).
  • Bifurkations-Geometrien fraktal & evolutionär

    20.10.2010, Werner Hahn 35075 Gladenbach
    Ein universelles mathematisches Prinzip erkannte Benoît Mandelbrot – in fraktaler Geometrie und Selbstähnlichkeit. Trotz innerer Ordnung mit Symmetrien wurde die Mandelbrot-Menge zum Symbol für das mathematische Chaos. Dass ausgerechnet der Vater der Schönheit des Mandelbrot-Männchens einem Krebs-Leiden erlag, ist als bestürzende Nachricht zu sehen. Krebs entwickelt sich zerstörend-chaotisch; Zell-Teilungen verlassen hier Symmetrien. Der Bremer Mathematiker und Fraktale-Experte Heinz-Otto Peitgen meinte einmal, man sei „versucht“, in der Morphogenese der Mandelbrot-Menge „eine Analogie zum Bauplan der Lebewesen zu vermuten“: „omnipotentes Genom: global selbstähnlich“. Heute entwickelt man dreidimensionale Fraktale; siehe SdW 04/10. Symmetrologie und Chaosforschung sind unter den Oberbegriffen Evolution und Selbstorganisation durch „Brücken“-Bildung zu vernetzen. Zwei Bifurkations-Geometrien gibt es: eine fraktale und evolutionäre. Eine „Evolutionäre Chaostheorie“ ist noch zu entwickeln. Zur Evolutionären Bifurkations-Geometrie („Evolutionären Symmetrietheorie“) siehe mehr im Internet. SdW 5/1997 berichtete dazu in einer Buchrezension mit Anmerkungen zur EST von mir.
    Benoît Mandelbrot wurde zu einer Schlüsselfigur bei der Wieder-Annäherung von Kunst und Wissenschaft in den letzten Jahrzehnten; ein echter Neo-Renaissance-„Künstler“. Dank Herrn Christoph Pöppe für den Nachruf!
  • Von Meter zu Kilometer

    19.10.2010, Leif Matthiessen, Fulda
    Im Text zur Grafik auf Seite 85 heißt es: "zwischen 2600 und 2900 Metern", was jedoch Kilometer sein sollten.
  • Für tote Tiere und Fallwild in der Landschaft

    18.10.2010, Peter Neuhäuser
    Die Ökologen wissen es seit Langem; nun wird es auch im Naturschutz begriffen. Wie kann ein Ökosystem funktionieren, wenn eine ganze Gilde - die der Aas- und Kotfresser und der Zersetzer - eliminiert wird?
    Wir brauchen dringend mehr große Pflanzenfresser in unserer Landschaft, ihren Kot, aber auch ihre Kadaver, und sei es zunächst nur in großen Schutzgebieten. Nur dann haben wir die Chance, einiges der Artenvielfalt auch hierzulande zu erhalten, indem ökosystemare Prozesse komplett ablaufen können.
    Die Befürchtungen (der Eurokraten) und Veterinäre sind absolut unbegründet, denn die bisherigen Seuchen kamen allesamt aus der Massentierhaltung! Die aber wird subventioniert und dem Verbraucher aufgebürdet...
  • Die Physik des Subjekts

    15.10.2010, Dr. Michael Klement, St. Johann im Pongau, Österreich
    Die Quantenmechanik selbst weist auf die zentrale Rolle des Beobachters hin: Zeit als wenig greifbares Substrat, das sich der Objektbeschreibung entzieht, sei es die Wheeler-DeWitt Gleichung oder Hawkings Universum als Summe aller seiner Geschichten.

    Andrej Linde hat in 'Elementarteilchen und inflationärer Kosmos' sehr anschaulich das Phänomen 'Beobachtung' beschrieben - nämlich als Zerfall des Universums in den Beobachter und das beobachtete 'quasiklassische' Restuniversum. Für Letzteres finden wir in der Quantenmechanik eine hervorragende Beschreibung. Für Ersteres, das beobachtende Subjekt, fehlt uns bislang jeder Ansatz einer Theorie.

    Zeit als kann nur als Phänomen der Wechselwirkung zwischen Subjekt und Objekt verstanden werden, Veränderung nur in Bezug auf etwas geschehen. Um eine Analogie aus der objektorientierten Programmierung zu bemühen - die Klasse, das Objekt ist zeitlos und unveränderlich, erst die Instanz 'erfährt' Veränderung und Zeit. Der Vorgang der Instanzierung eines Programmobjekts kann cum grano salis als Selbstbeobachtung des Programms verstanden werden. Im Fokus der Selbstbeobachtung fließt Zeit, geschieht Veränderung.

    Eine vollständige Theorie des Universums muss also eine Theorie des Beobachters miteinschließen. Eine Physik des Subjekts.
  • Zwei Bedeutungen von "Zeitlosigkeit"

    15.10.2010, Peter Eisenhardt, Frankfurt am Main
    Die Entfernung der (physikalischen) Zeit aus einer zu erstellenden fundamentalen Theorie der Natur geschieht in zwei Schritten, die oft nicht auseinandergehalten werden: Zuerst beseitigt man die absolute Zeit (Newtons) als eine externe Parameterzeit, denn diese wird von der allgemeinen Relativitätstheorie nicht mehr zugelassen. Man kommt zu einer relationalen Zeit als "Zahl der Bewegunge(en)" (Aristoteles), die jedoch sofort von der Quantenmechanik zurückgeführt wird auf Korrelationen von statischen (bewegungslosen) Zuständen. "Zeitlos" hat also in diesem Zusammenhang zwei Bedeutungen: "Ohne absolute Zeit" oder "ohne relationale Zeit" (Callender vermengt diese Bedeutungsunterschiede m. E. ein wenig). Wie freilich aus einem "absolut" statischen Zustand (analytisch, nicht durch eine Annäherung beschrieben) eine Veränderung emergieren soll, bleibt rätselhaft; auch für Callender.
  • Eigentlich kein Problem, oder bin ich zu naiv?

    15.10.2010, Prof. Dr. Dietrich H. Nies
    Interessanter Artikel, allerdings ist das Argument, dass unserer Zeit-EINTEILUNG (Umlaufbahn Erde/Mond, Erdrotation) willkürlich ist, trivial und kein Argument für die Nichtexistenz von Zeit per se. Vielleicht bin ich als Mikrobiologe naiv, für mich resultiert Zeit einfach aus der Ausdehung des Universums oder umgekehrt. Vom anderen Ende des Ereignishorizontes aus gesehen (etwa 4 Gigaparsek entfernt) entfernen wir uns mit Lichtgeschwindigkeit wohl in die 4. Dimension der Raumzeit, die Zeit? Damit wäre Zeit vektoriell und es gibt Vergangenheit (da waren wir eben noch) und Zukunft (da „dehnen“ wir hin). Nimmt man Masse als Widerstand einiger Energieformen gegen diese Ausdehnung an, resultieren Gravitation und die Verkrümmung der Raumzeit an Orten hoher Massedichten. Kontinuierliche Raum-Dilatation führt zur Entropie. Im Quantenbereich sind die Ereignisse so kurzlebig, das es zeitliche Unschärfen nach Heisenberg gibt. Alles ganz einfach. Hoffentlich bin ich jetzt kein „Welträtsellöser“!
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