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.
  • Erhaltungssatz der Information?

    30.03.2010, Dr. Gunter Berauer, München
    Ich möchte Herrn Gorbach zustimmen. In der Welt der Nachrichtentechnik und Nachrichtentheorie wird mit dem Wort Information immer der von Shannon geprägte Begriff gemeint, bei dem Information über Wahrscheinlichkeiten definiert wird. Mit dieser Definition entspricht, wie Brilloin und andere gezeigt haben, Information negativer Entropie, einer physikalischen Größe, die ein Maß für Unordnung darstellt. Da nun aber nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik in einem abgeschlossenen System die Gesamtentropie S immer nur größer werden kann (dS>0), dann gilt für die Information das Gegenteil, sie wird immer kleiner. Da die Entropie nicht erhalten bleibt, tut dies auch nicht die Information. Einen Erhaltungssatz gibt es zwar für die Energie; für die Information im Shannon'schen Sinne kann es einen Erhaltungssatz aber nicht geben und man dürfte einen solchen auch kaum aus der Quantenmechanik ableiten können. Vielleicht haben die Autoren einen anderen, weniger geläufigen, Informationsbegriff im Sinne, dann hätten sie es aber sagen sollen.
    Antwort der Redaktion:
    Der quantenmechanische Informationsbegriff ist mikrokausal, das heißt er gilt für die physikalische Ebene einzelner Teilchen. Die fundamentalen Quantengleichungen sind invariant gegen Zeitumkehr (wie auch die der klassischen Physik), darum sind Energie und Information in der Mikrophysik Erhaltungsgrößen. Der Zeitpfeil und die Irreversibilität kommen erst bei der statistischen Betrachtung makrophysikalischer Teilchenmengen ins Spiel.

    Weder aus den Newtonschen Bewegungsgleichungen noch aus der Schrödingergleichung - beide sind zeitumkehrinvariant - folgt die Shannonsche Information oder die Boltzmannsche Entropie. Dazu müssen die Zusatzannahmen der statistischen Themodynamik gemacht werden, und ein Unterschied zwischen Mikrokausalität und makroskopischer Statistik.



    Die Zusammenhänge und Abgrenzungen sind aber knifflig, z.B. hat Stephen Hawking die Entropie Schwarzer Löcher untersucht und das Verschwinden von Information in ihnen propagiert. Der Streit ist mit einem "Sieg" der Quantenpuristen um Leonard Suskind ausgegangen. Die Frage war letztlich, ob ein Schwarzes Loch ein Quantenobjekt ist oder ein klassisch-relativistisches Makroobjekt, nur mit gewissen Quantenkorrekturen. Offenbar ist ersteres der Fall.


    Michael Springer, Spektrum der Wissenschaft
  • Edgar Dahl, quo vadis?

    30.03.2010, Paul Kalbhen, Gummersbach
    Nunmehr lässt Edgar Dahl "die Katze aus dem Sack" und offenbart seine Abneigung - oder gar seinen Hass? - gegen alles, was mit christlicher Theologie und Ethik zu tun hat. Es ist für mich schon erschütternd - nachdem ich ihn in meinem letzten Leserbrief noch unterstützt hatte -, zu sehen, wie er aus rein materialistisch-utilitaristischen Überlegungen selbst dem Fötus das vom Gesetzgeber garantierte Lebensrecht abspricht. Edgar Dahl, quo vadis?

    Der Leser bezieht sich auf Edgar Dahls Antwort auf den Leserbrief von Herrn Lehnert vom 3.3.2010, Anm. d. Red.)
  • Gefahr des methodischen Zirkelschlusses

    30.03.2010, Dominik Letsch, Zollikon (CH)
    In seiner Entgegnung auf die Einwände von Herrn Lüning schreibt Herr Haug, dass es "reine Spekulation ist, dass die atmosphärische CO2-Konzentration vor 445 Millionen Jahren 3000 ppm betrug, da solche Rekonstruktionen sehr unsicher sind". Dem kann ich mich vorbehaltlos anschliessen: Diese Rekonstruktionen weichen, je nach Methode, um ein Vielfaches voneinander ab. Diese Erkenntnis widerspricht jedoch Haugs apodiktischer Aussage in seinem Interview (S. 84) "Die Erdgeschichte zeigt einfach: Nie waren beide Pole vereist, wenn der CO2-Gehalt der Luft 360 ppm überstieg." Dieser Widerspruch weist m. E. auf eine generelle Schwäche hin in den gegenwärtigen Versuchen in der Geologie, die Zukunft der Erde aus der Erdgeschichte heraus zu erklären.


    Die moderne Geologie verdankt ihre grossen Erfolge der letzten 200 Jahre der Erkenntnis, dass allein aus den erdgeschichtlichen Überlieferungen (den Gesteinen) die Erdgeschichte nicht rekonstruiert werden kann. Entscheidend ist eben auch die Kenntnis der gegenwärtigen Prozesse; und wenn wir nun versuchen, diese auf Grund der Erdgeschichte besser zu verstehen, so riskieren wir dabei einen methodischen Zirkelschluss.

  • Verbesserungsvorschläge zur Theorie

    30.03.2010, Helge Müller, Nürnberg
    Mit großem Interesse habe ich den Artikel "Der Ursprung Irdischen Lebens" gelesen. Besonders gut fand ich die Informationen zur Bildung der ersten Nukleotiden.
    Mir fiel jedoch auch auf, daß einige Ideen zu diesem Thema, die mir schon lange durch den Kopf schwirren, nicht angesprochen wurden. So frage ich mich nun, ob diese vielleicht neu sind.Vielleicht kann ich ja dazu beitragen, die Theorie zu verbessern und das Rätsel
    um die Entstehung des Lebens zu lüften.

    Schon seit ich zum ersten Mal vom PCR-Verfahren erfuhr, vermutete ich, daß dieses Verfahren auch bei der Entstehung des Lebens eine extrem wichtige Rolle spielte. Hierdurch muß nämlich nicht der ganze komplexe Mechanismus der Replikation auf einmal entstanden sein. Die ersten
    RNA-Moleküle mußten sich nicht selbst vermehren, sondern wurden durch Temperaturschwankungen vermehrt. Die gleiche Idee beschreibt auch der Author im Kasten auf Seite 48/49, wenn er von einer Zirkulation zwischen kalten und warmen Zonen eines Tümpels schreibt. Wenn jedoch auch das dort beschriebene Verfahren nicht völlig auszuschließen ist, so weist es doch meiner Meinung nach ziemliche Schwächen auf.
    Ich denke, es geht viel einfacher.

    Zunächst zu den Schwächen:Der Tümpel soll einerseits eisgekühlt, andererseits vulkanisch erwärmt werden. So etwas gibt es zwar als Strömung z.B. von der Antarktis zum Äquator, auf kleinem Bereich würde hier aber vermutlich ziemlich schnell ein Temperaturausgleich stattfinden. Zur Lebensentstehung sollten die Bedingungen aber vielleicht schon ein paar tausend Jahre lang weit gehend konstant sein.
    (Nicht die Temperatur, aber deren Schwankungen.)
    Es dürfte zu jeder Zeit nur recht wenige solche geeignete Kreisläufe gegeben haben, was die Wahrscheinlichkeit
    der Lebensentstehung verringert, da ja auch gleichzeitig noch die geeigneten chemischen Substanzen vorhanden sein mußten.
    Ein Tümpel erscheint mir generell als erheblich zu groß. Derzeitige Zellen von Bakterien, Pflanzen oder auch des Menschen sind winzig klein. Selbst Nervenzellen, die mehrere Meter lang werden können, besitzen doch einen kleinen Zellkern. Ich glaube, dies ist auch zwingende Voraussetzung für die Entstehung von Leben. Unabhängig davon, ob man die "kybernetische Definition" für die Definition von Leben heranzieht, oder nicht, so ist Rückkopplung jedenfalls für Evolution unabdingbar. Wenn sich nun zufallsbedingt RNA-Stränge bilden, welche
    in der Lage sind die PCR zu katalysieren, dann müssen diese auf recht kleinem Raum mit der zu replizierenden RNA
    eingeschlossen sein, um eine merkliche Rückkopplung zu erzeugen. Im allerersten Statium waren die RNA-Stücke aber
    sicher noch nicht in der Lage, Proteine und damit eine Zellhülle zu erzeugen. Ohne Hülle wären die Moleküle aber selbst in einem sehr kleinem Tümpel viel zu stark vermischt worden.

    Nun zu "einfacher":Auf unserer Erde gibt es Tag und Nacht. Hierbei schwankt die Temperatur je nach Breitengrad erheblich. Im Labor führt man PCR heute m. W. bei Temperaturen zwischen etwa 70° und 95° durch. Da heutige Bakterien (trotz Zellhülle)sogar Tiefkühltemperaturen meist problemlos überstehen, ist die untere Temperatur vermutlich relativ unkritisch. Die obere Temperatur wird bei Sonneneinstrahlung auf dunkles Gestein auch mühelos übertroffen. Die Sonneneinstrahlung ist jedoch von Ort zu Ort unterschiedlich (und war es sicherlich auch schon vor Millionen von Jahren). Hieraus folgt geradezu zwangsläufig die Existens von optimalen Zonen. Während die Wissenschaftler im Labor mühsam die optimalen Parameter suchen müssen, führt unsere Erde quasi eine ganze Versuchsreihe parallel mit allen nur erdenklichen Parametern gleichzeitig durch. Falls der 24-Stunden-Tagesrythmus zu langsam erscheint, sei darauf hingewiesen, dass unsere Erde mit ziemlicher Sicherheit vor einigen Millionen Jahren erheblich schneller rotierte. Der Tag dauerte damals nur wenige Stunden. Mit noch nicht vorhandenen oder noch nicht ausgereiften Katalysatoren war diese Zeit sicherlich auch zur Doppelstrangbildung notwendig. Als Ersatz für die anfangs noch nicht vorhandenen Zellhüllen könnte ich mir Vertiefungen im Gestein vorstellen, z.B. die feinen Poren im Bimsstein. Eine solche Oberfläche bietet einerseits die Möglichkeit für eine starke Rückkopplung, ermöglich aber andererseits auch den Austausch und die Verbreitung von evolutionären Errungenschaften.

    Außerdem: Auch heute gibt es noch eine sehr verbreitete und keineswegs unbedeutende "Lebensform", die nicht in der Lage ist, sich selbst zu replizieren: die Viren. Sind diese Zeugen für die Entwicklungsschritte bei der Entstehung des Lebens? Wenn sich auch heutige Viren von höher entwickelten Zellen replizieren lassen, so konnten sich einfache Viren früher vermutlich rein durch Temperaturschwankungen vervielfältigen (lassen). Es wäre sicherlich nicht uninteressant, ob dies auch mit heutigen Viren möglich ist. Allerdings stelle ich mir den experimentellen Nachweis nicht leicht vor.

    Zur "Panspermie" möchte ich noch anmerken, daß diese nichts erklärt, sondern das Problem, wie Leben entstanden ist, lediglich auf einen anderen Planeten verlagert. Also vergessen wir sie lieber!
  • Determinismus – Freier Wille

    30.03.2010, Karl-Heinz Schack, Minden
    Sehr geehrte Damen und Herren,

    hiermit danke ich H. Dr. Hartmut Lemmel für seine Stellungnahme zur Bedeutung der Verantwortung, auch wenn es keinen freien Willen geben sollte. Zusätzlich habe ich den Eindruck, dass die „Beweise“ gegen den freien Willen nicht immer so ganz überzeugend sind.

    Wissenschaftliche Arbeit hat das Ziel Gesetzmäßigkeiten gemäß kausaler Bedingungen festzustellen. Aus einmaligen zufälligen oder zufallsähnlichen Erscheinungen können keine Gesetzmäßigkeiten abgeleitet werden. Dementsprechend sind wissenschaftliche Versuche, die später den Eindruck erwecken, dass es keinen freien Willen gibt so aufgebaut, dass Gesetzmäßigkeiten erkannt werden. Spontane Äußerungen eines freien Willens, treten dabei eher als Ausreißer, oder Messfehler auf ohne die Kausalität grundsätzlich in Frage zu stellen. Aus derartigen Versuchen kann keine Aussage über den freien Willen gemacht werden, weil gerade diese Freiheit außerhalb der kausalen wissenschaftlichen Vorgehensweise liegt.

    Als ein Beweis für den fehlenden freien Willen wurde z.B. angeführt, dass bereits einige Sekundenbruchteile bevor eine Entscheidung bewusst wird, messbare Änderungen der Hirnströme feststellbar sind. Da eine ganze Person aber nicht nur aus dem besteht, was gerade im Bewusstsein abläuft, ist das nicht logisch. Ein Entscheidungsprozess ist mehr als nur ein Nervenimpuls. Einige Prozesse hierzu mögen bewusst sein, andere sind es nicht. Da diese Prozesse mit Nervenimpulsen verbunden sind, kann etwas messbar sein, bevor der Prozess ganz abgeschlossen ist. Dass einzelne Nervenimpulse messbar sind, ohne dass wir uns dessen bewusst sind, ist kein Beweis, dass es den freien Willen nicht gibt.

    Jeder, der vergeblich versucht hat mit dem Rauchen aufzuhören, wir zugeben, dass das mit dem freien Willen nicht so ganz einfach ist. Trotzdem kommt es hin und wieder vor, dass es jemand schafft, mit dem Rauchen aufzuhören. Etwas Freiheit scheint also da zu sein.

    Grundsätzlich ist ein Mensch in der Lage seine Handlungen zu reflektieren, zu planen und über die möglichen Folgen seiner geplanten Handlungen nachzudenken. Auch wenn das Ergebnis dann nicht immer so wird wie gewünscht. Dieses gibt dem einzelnen ein klein wenig Freiheit, die sich nicht mit reinen Kausalzusammenhängen und Untersuchungen von Nervenimpulsen erklären lassen.

    Untersuchungen wie Denkvorgänge funktionieren sind sicherlich sehr wertvoll. Von den dabei gewonnenen Erkenntnissen abzuleiten, dass es außerhalb des untersuchten Bereichs nichts anderes mehr gibt, ist verfehlt.

    Bei genauer wissenschaftlicher Betrachtung, kann ein Physiker durchaus zu dem Schluss kommen, dass kein kausaler Zusammenhang besteht kann, wenn manchmal Leute beim Erklingen von Musik anfangen zu tanzen. Die Energie der Luftschwingungen ist nämlich viel zu gering, um derart große Körper in Bewegung zu setzen. Eine ähnlich eingeschränkte Betrachtungsweise liegt m. E. vor wenn jemand auf Grund wissenschaftlicher Untersuchungen behauptet, dass es keinen freien Willen gibt.

    Möglicherweise ist der freie Wille nicht bei allen Leuten gleich stark ausgeprägt. (Bei wissenschaftlich denkenden Menschen wohl eher schwächer ;-).) Möglicherweise liegt der größte Teil des freien Willens nicht in der Ebene des Bewusstseins, sondern in tieferen Schichten der Persönlichkeit.

    Bevor man jedoch den freien Willen ganz streicht, sollten aber wohl Versuche mit dem Ziel den freien Willen zu finden durchgeführt werden. Dabei sollte es den Teilnehmern ermöglicht werden, eine freie Entscheidung zu treffen. Wenn dann auch nur ein einzelner Teilnehmer tatsächlich eine freie Entscheidung trifft, wäre das z.B. ein Beweis, dass es den freien Willen grundsätzlich gibt ;-).

  • Simpel

    30.03.2010, M. Dolle
    Das sollte Allgemeinwissen sein:

    Licht -> Fotosynthese der Primärproduzenten -> Calvinzyklus -> Zooplankton -> kleiner Fisch -> großer Fisch -> (potenziell) Ich

    Die Belastung der Ozeane durch menschliche Eingriffe in Form von Verschmutzung, Bergbau, Düngung, Überfischung, ja sogar Hormonzufuhr ist ohnehin enorm. Wir sollten uns eindimensionale Eingriffe in ein komplexes System vielleicht einfach mal verkneifen.
  • "Lösung" mit Nebenwirkungen

    30.03.2010, Robert Orso
    Man fragt sich schon, ob manche Wissenschaftler nicht zu spezialisiert sind. Anstatt die Ursachen zu bekämpfen, werden abenteuerliche Notlösungen erdacht.

    Auf die Idee, dass eine erhöhte Ozeanalbedo auch die Fotosyntheserate des Phytoplanktons reduziert, ist wohl noch keiner gekommen. Immerhin ist der gesamte maritime Lebenskreislauf von diesen Kleinstlebewesen abhängig, mit möglicherweise verheerenden Folgen für die Fischpopulation.

    Leider hat diese Art der Problem"lösung" Tradition. Wenn eingeschleppte Tiere die heimische Natur zerstören, setzt man andere eingeschleppte Tiere aus, die Erstere dezimieren sollen, nur um selbst wieder zu einem Problem zu werden.

    Wenn Nutzpflanzen durch Monokulturen anfällig gegen Krankheiten und Schädlinge werden, züchtet man nicht kräftigere Sorten, sondern solche, die gegen die immer giftiger werdenden Pflanzenschutzmittel immun sind.

    Wenn Industrieländer mit der Kohlendioxidreduzierung aus Rücksicht auf "die Wirtschaft" im Rückstand sind, kaufen sie eben Kontingente von armen Ländern oder ändern schlicht die Bewertung zu ihren Gunsten.
  • Schaumschlägerei mit Wirkung

    30.03.2010, Herbert Heyduck
    Der Albedo-Effekt wird wohl nicht der Einzige sein, den Schäume bewirken können. Es sieht so aus, als würden hier nur wirtschaftliche Nebenwirkungen berücksichtigt.
    Ich vermisse einen Hinweis auf eine Prüfung der biologischen Effekte im Artikel.
    Für die Meeresbewohner wird es durch die höhere Reflexion des Sonnenlichtes dunkler.
  • Falsches Erscheinungsdatum

    30.03.2010, Dr. Gilbert Brands, Krummhörn
    Ist Ihnen da ein Beitrag für den 1. April bereits auf den 30. März gerutscht?
  • Wieder eine blöde Idee

    30.03.2010, O. Meckes
    Ich stehe immer wieder fassungslos da und staune, was für einen Schwachsinn sich "Wissenschaftler" ausdenken, um etwas gegen den Klimawandel zu unternehmen. Immer noch neue Probleme schaffen, statt das eigentliche Problem an der Wurzel zu packen: Energie vergeuden, um Bläschen im Meer zu machen! Dann brauchen wir bald jemand, der das Meer anheizt, um die fehlende Wärmeeinstrahlung der Sonne in die tieferen Meeresschichten auszugleichen usw ...

    Das Schlimmste daran ist, dass solche Wissenschaftler, vor allem wenn von der Energielobby gefördert, dann noch unserer Politik weismachen können, dass das toll ist (siehe Verbringung von Kohlendioxid unter die Erde und Laufzeitverlängerung von AKWs).
  • Titel Ihres Leserbriefes

    30.03.2010, Peter Kohler
    Anfrage: Weshalb schützt Schaum gegen Verdunstung? Da die Oberfläche einer geschäumten Flüssigkeit größer ist, als die einer glatten Flüssigkeit, müsste die Verdunstung doch zuehmen?!
    Antwort der Redaktion:
    Sehr geehrter Herr Kohler,



    Sie haben natürlich recht, dass sich die Oberfläche erhöht. Andererseits sinkt im Schaum auch der absolute Wassergehalt, das heißt, bezogen auf das Volumen enthält der Schaum sehr viel Luft, aber wenig Flüssigkeit: Es kann also auch weniger verdunsten. Zum anderen vergrößert sich zwar die Oberfläche, dafür nimmt die Albedo sehr stark zu, so dass dieser Effekt jenen der Verdunstung überwiegen dürfte - zumal die Schaumschicht nicht nur Millimeter dünn sein würde.


    Wie Seitz aber schon andeutet, ist sein Vorhaben noch sehr theoretischer Natur. Entsprechend große Schaumteppiche lassen sich zumindest momentan noch gar nicht erzeugen - von den Auswirkungen auf die Meeresumwelt ganz abgesehen.



    Daniel Lingenhöhl


    Redaktion spektrumdirekt
  • Titel Ihres Leserbriefes

    30.03.2010, Dr. Georg Stürmer 70176 Stuttgart
    Atrazin ist in Deutschland erst seit 1991 verboten, gleichwohl immer noch wegen seiner langen Verweildauer im Grundwasser in Konzentration oberhalb des Grenzwertes für Trinkwasser nachweisbar. Das Grundwasser kann also nicht als Trinkwasser verwendet werden - allerdings gab es wohl über längere Zeit auch lokale Ausnahmegenehmigungen (http://www.lgrb.uni-freiburg.de/lgrb/download_pool/lgrb_n0302.pdf). Neben den Pflanzenschutzmitteln sind weiterhin problematisch die Ausscheidung von Medikamenten, welche z.T. in den Kläranlagen nur unzureichend abgebaut werden. Infertilität und Feminisierung von Fischen wird vom Östrogeneintrag vorwiegend der "Pille" verursacht, Diclofenac führt zu Nierenschäden vorwiegend bei kleineren Tieren...die haben aber nicht die Möglichkeit der Dialyse...!
  • Aber auch Plato!

    29.03.2010, Rüdiger Jung, F-57100 Thionville
    Ja Herodot, aber auch Plato: "Kritias", Randziffer 108e, wo von Schlammmassen vor den Säulen des Herakles die Rede ist!
  • Das gibt es auch in Deutschland

    24.03.2010, C. Kaspar
    Wer sich mit der Reinigung von Abwässern und ebenfalls mit der Aufbereitung von Trinkwasser beschäftigt, muss nicht erst in die Ferne schweifen, um solare Technologien zu finden. In der Nähe von Hannover wird das schon seit Jahren praktiziert. Unter www.rsd-solar.de findet man eine kleine Firma, die eine entsprechende Technik entwickelt hat, die schon mehrfach eingesetzt wurde.
  • Die Katze auf dem heißen Frittendach

    23.03.2010, Michael Redmann, Freiburg
    Klingt doch super: 80 Prozent Temperaturerhöhung des kalten Winterdachs. Ob die Katze da heiße Pfoten bekommt? Wohl kaum, denn wahrscheinlich ist es nur eine Erhöhung von zehn auf achtzehn Grad. Die absolute Temperatur würde in diesem Beispiel also nur um magere 2,8 Prozent steigen. Ich will sagen: Vorsicht bei Relativangaben, wenn keine absoluten Skalen benutzt werden.