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Sensationelle Neuentwicklung: MOBILE-Auto mit “Selbstbewusstsein”

Torben Stolte, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Regelungstechnik, am Steuer des MOBILE-Forschungsfahrzeugs.Foto: TU Braunschweig (idw)
Torben Stolte, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Regelungstechnik, am Steuer des MOBILE-Forschungsfahrzeugs.Foto: TU Braunschweig (idw)

Optisch erinnert das neue Fahrzeug der Technischen Universität Braunschweig an ein Spielzeugauto in der Größe eines „erwachsenen“ Fahrzeugs. Statt der Karosserie findet sich hier nur ein Gitterrohrrahmen.  Fast 600 PS bringt das zwei Tonnen schwere Gefährt auf die Straße. Es ist eines der leistungsstärksten E-Fahrzeuge der Welt, und beschleunigt in drei bis vier Sekunden von null auf hundert. Entwickelt wurde das MOBILE-Auto von Prof. Markus Maurer und seinem Team am Niedersächsischen Forschungszentrum Fahrzeugtechnik der TU Braunschweig.

Auto mit „Selbst-Bewusstsein“

Bisherige Autos haben eine mechanische oder hydraulische Kopplung von Lenkrad und Bremse mit den Rädern.  Das Lenkrad von Autos der Zukunft bewegt dagegen eine Achse, die im Leeren endet. Ihre Bewegung wird von Sensoren aufgenommen und an die relevanten Komponenten übertragen. Ähnliches gilt auch für Gaspedal und Bremsen. Alle vier Räder sind mit einem jeweils eigenen Antrieb und einer Lenkeinheit versehen, die separat angesteuert werden können. Das Auto kann also jedes Rad unabhängig von den anderen bewegen, wodurch es sich praktisch auf der Stelle drehen und extrem leicht einparken lässt.

Aber ein MOBILE-Wagen muss noch mehr können. Tatsächlich muss es mehr über seine eigenen Fähigkeiten „wissen“ als seine Nutzer. Je nach Fahrsituation müssen die vorhandenen Antriebe zielgerichtet eingesetzt werden. Dabei trifft das Fahrzeug die Entscheidungen und nicht der Fahrer. Etwa dürfen bei schneller Fahrt die Hinterräder nur wenig und anders als bei langsamer Fahrt bewegt werden, da das gesamte Auto sonst ins Schleudern geraten könnte. Die Fahrzeugelektronik muss Position und Geschwindigkeit sowie das entstehende Risiko bei jeder Aktion einschätzen können und entsprechende Entscheidungen treffen.

Eine Revolution der Fahrzeugtechnik

Die „Macher“ von Leonie, des ersten Autos, das seit dem Jahr 2010 fahrerlos durch den Braunschweiger Straßenverkehr kurvt, haben sich mit dem MOBILE-Projekt ein neues Ziel gesteckt. „Leonie war damals aufsehenerregend, aber im Grunde die Weiterentwicklung konventioneller Fahrzeugtechnik – eine Evolution“, sagt Maurer. „MOBILE ist dagegen eine echte Revolution. Sie werden davon weltweit kein Zweites finden“. „Diesmal haben wir alles verworfen, was wir bisher über Autos wussten, und einfach von Anfang an ein ganz neues gebaut“, ergänzt Projektleiter Peter Bergmiller.

Die Frage, warum Ingenieure überhaupt so ein Auto bauen, beantwortet Markus Maurer. Man habe sich von den Forschungspartnern wie Chris Gerdes an der Universität Stanford inspirieren lassen: „Einfach, weil man daraus etwas lernen kann.“ Tatsächlich enthält das Fahrzeugkonzept grundlegende Elemente für die Autos der Zukunft. Kernstück der Forschung ist das vollkommen neue Sicherheitskonzept. Da die Autos immer autonomer fahren und aus immer mehr Elektronik bestehen, wird dies bald existenziell wichtig sein. Die Sicherheitskonzepte der autonomen Autos der Zukunft müssen von selbst funktionieren. Denn es wird keine Menschen geben, die im Zweifelsfall wieder übernehmen. „Wir haben das stärkste mögliche E-Fahrzeug gebaut. Denn wenn wir dies im Griff haben, können wir auch mit schwächeren Fahrzeugen umgehen“, erlärt Maurer.

Konventionelle Lösungen setzen dabei auf klassische Redundanz der Systeme: Für den Fall, dass in einem E-Fahrzeug während der Fahrt ein Lenkmotor ausfällt, gibt es beispielsweise einen zweiten Lenkantrieb, der die Aufgaben übernimmt. Das MOBILE-Projekt dagegen nutzt die Tatsache, dass insgesamt vier Antriebe und Lenkmotoren für die Räder vorhanden sind, und verbindet diese mit einem intelligenten Konzept. Fällt ein Antrieb aus, würde dadurch normalerweise ein Rad an beliebiger Stelle stehen bleiben. Indem die verbleibenden Antriebe sich die Aufgabe teilen, kann das Auto zumindest zur nächsten Werkstatt oder in die heimische Garage gefahren werden.

Während unser Forschungsfahrzeug Leonie Straße und Umgebung, Verkehrsregeln und -signale, sowie Verkehrsteilnehmer berechnen konnte, um autonom im Straßenverkehr zu agieren, zielt das MOBILE-Projekt auf Autonomie nach innen, erläutert Maurer. Es „verstehe“ das Zusammenspiel der elektronischen und mechanischen Komponenten, Kraft und Risiko sowie die im Umgang mit der komplexen Elektronik relativ eingeschränkten Möglichkeiten des Nutzers. (Quelle: idw)

Buchtipp:
Synthetisches Bewusstsein: Wie Bewusstsein funktioniert und Roboter damit ausgestattet werden können

Gottes- oder Higgs-Teilchen: Urknallexperiment erfolgreich.

Am europäischen Forschungszentrum für Elementarteilchenphysik CERN in Genf sind heute die neuesten Ergebnisse der Suche nach dem Higgs-Teilchen vorgestellt worden. In den Daten des Large Hadron Colliders (LHC) wurden deutliche Anzeichen für ein neues Teilchen beobachtet, welches das seit langem gesuchte Higgs-Teilchen sein könnte, dem eine Schlüsselrolle in der Elementarteilchenphysik zukommt. An den Messungen mit dem Großdetektor ATLAS sind die Physiker der Universität Bonn mit vier Professoren und ihren Arbeitsgruppen beteiligt. Sie haben den Pixeldetektor für dieses Experiment entwickelt und sind in Betrieb und Datennahme stark involviert.
In mehreren randvoll mit Wissenschaftlern gefüllten Auditorien am CERN in Genf wurde heute morgen im Rahmen eines Sonderseminars der neueste Stand der Suche nach dem ominösen Higgs-Teilchen vorgestellt. Dem bis heute nur postulierten Higgs-Teilchen kommt in der Teilchenphysik eine Schlüsselrolle zu: Es ist ein zentrales Element in der Standardmodell genannten Theorie und ist dafür verantwortlich, dass die Elementarteilchen ihre Masse erhalten. Die Messdaten des LHC zeigen deutliche Anzeichen für die Existenz eines neuen Teilchens mit einer Masse von 126 Giga-Elektronenvolt, das heißt ca. 130-mal so schwer wie ein Proton, welches das Higgs-Teilchen sein könnte.

Die Ergebnisse von ATLAS und CMS, den beiden großen Experimenten am LHC, zeigen konsistente und sehr signifikante Hinweise auf das neue Teilchen. „Erste Hinweise auf das Higgs-Teilchen in den Daten des LHC gab es bereits vor einem halben Jahr, doch es war noch zu früh, um von einer Entdeckung zu sprechen”, sagt Prof. Dr. Norbert Wermes vom Physikalischen Institut der Universität Bonn. Jetzt sind mehr als doppelt so viele Daten aufgezeichnet und untersucht worden. Die Wahrscheinlichkeit, dass die Ergebnisse der Messung durch eine Fluktuation des Untergrundes erklärt werden könnten, ist kleiner als eins in einer Million.

Ob es sich tatsächlich um das Higgs-Teilchen handelt, oder ob man gar etwas gänzlich Unerwartetem auf der Spur ist, kann erst durch weitere Untersuchungen mit mehr Messdaten entschieden werden. In jedem Fall würde es sich um eine bahnbrechende Entdeckung handeln. „Teilchenphysiker aus aller Welt haben jahrzehntelang auf diesen Tag hingearbeitet und nun scheint er endlich gekommen zu sein”, sagt Prof. Jochen Dingfelder von der Universität Bonn. „Die Entdeckung des vorhergesagten Higgs-Teilchens ist ein großartiger Erfolg für die Teilchenphysik”, sagt Prof. Wermes.

Die im ATLAS-Experiment arbeitenden deutschen Gruppen an 13 Universitäten und Forschungseinrichtungen haben an dieser Entdeckung maßgeblichen Anteil. Die Physiker der Universität Bonn haben in Zusammenarbeit mit Arbeitsgruppen aus Dortmund, Siegen und Wuppertal sowie internationalen Partnern den Pixeldetektor entwickelt und wesentlich zum Bau des so genannten Innendetektors für Teilchenspuren des Experiments beigetragen. Sie sind bereits seit 1993 an Planung, Bau und Betrieb des Experimentes beteiligt. Der Pixeldetektor sitzt nur wenige Zentimeter entfernt von der Kollisionszone der LHC-Strahlen und fungiert in gewissem Sinne als Lupe für die Urknallreaktionen, in denen das neue Teilchen jetzt gefunden wurde.

Vier Arbeitsgruppen um die Professoren Ian C. Brock, Klaus Desch, Jochen Dingfelder und Norbert Wermes werten die Messungen des ATLAS-Experimentes am LHC aus. „Neben der Suche nach dem Higgs-Teilchen wird in Bonn auch an Suchen nach noch unentdeckten Phänomenen und Elementarteilchen sowie der Untersuchung des schwersten uns bekannten Elementarteilchens, des Top-Quarks, aktiv gearbeitet”, berichtet Prof. Ian Brock.

Der LHC wird planmäßig noch bis Ende dieses Jahres Daten liefern, bevor er für eine längere Zeit abgeschaltet und für den Betrieb bei höherer Energie bereit gemacht wird. Diese Daten werden helfen, das Higgs-Teilchen noch dingfester zu machen und seine Identität besser zu verstehen „Der LHC hat eines seiner Hauptziele erreicht”, sagt Prof. Klaus Desch. „Die Arbeit fängt jetzt aber erst richtig an. Wir müssen verstehen, ob die Beobachtung mit der Theorie der Teilchenphysik in Einklang ist, und die Eigenschaften des Higgs-Teilchens möglichst detailliert untersuchen.” Die kommenden Monate und Jahre versprechen für die Erforschung der Teilchenwelt spannend zu werden. (Quelle: idw, Bild: KDS)

Buchtipp:
Der Widerhall des Urknalls: Spuren einer allumfassenden transzendenten Realität jenseits von Raum und Zeit

Rätsel zur Entstehung des Lebens gelöst

Damit in den Sternen Kohlenstoff, die Grundlage des Lebens, entstehen kann, spielt eine bestimmte Form des Kohlenstoffkerns eine entscheidende Rolle. Physiker der Universität Bonn und der Ruhr-Universität Bochum haben jetzt gemeinsam mit US-Kollegen diesen legendären Kohlenstoffkern berechnet. Damit haben sie ein Problem gelöst, das die Wissenschaft seit mehr als 50 Jahren vor Rätsel gestellt hat.

„Seit 1954 hat man vergeblich versucht, den Hoyle-Zustand zu berechnen“, berichtet Professor Dr. Ulf-G. Meißner (Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik der Universität Bonn), „und wir haben es jetzt geschafft!“ Der Hoyle-Zustand ist eine energiereiche Form des Kohlenstoffkerns. Er ist der Bergpass, über den man von einem Tal ins andere gelangt: von drei Kernen des Gases Helium zum sehr viel größeren Kohlenstoffkern. Diese Verschmelzungsreaktion findet im heißen Inneren schwerer Sterne statt. Gäbe es den Hoyle-Zustand nicht, hätten im Weltall nur sehr wenig Kohlenstoff oder andere höhere Elemente wie Sauerstoff, Stickstoff und Eisen entstehen können. Ohne diese Art von Kohlenstoffkern wäre daher vermutlich auch kein Leben möglich gewesen.

Die Suche nach dem „Nebensender“

Bereits im Jahr 1954 hat man den Hoyle-Zustand experimentell nachgewiesen, aber seine Berechnung scheiterte stets. Denn diese Form des Kohlenstoffs besteht lediglich aus drei sehr lose gebundenen Heliumkernen − ein eher wolkiger diffuser Kohlenstoffkern. Und er liegt nicht einzeln vor, sondern stets zusammen mit anderen Formen von Kohlenstoff. „Das ist, wie wenn sie ein Radiosignal untersuchen wollen, bei dem ein Hauptsender und mehrere schwächere Sender überlagert sind“, erläutert Prof. Dr. Evgeny Epelbaum (Institut fuer Theoretische Physik II der Ruhr-Universität Bochum). Der Hauptsender ist der stabile Kohlenstoffkern, aus dem unter anderem auch der Mensch aufgebaut ist. „Wir interessieren uns aber für einen der instabilen, energiereichen Kohlenstoffkernen, also müssen wir irgendwie mit einem Rauschfilter den schwächeren Radiosender von dem dominierenden Signal abtrennen.“

Möglich wurde das mit einer neuen, besseren Rechenmethode der Forscher, welche die Kräfte zwischen mehreren Kernbausteinen präziser als zuvor berechnet. Mit JUGENE, dem Supercomputer am Forschungszentrum Jülich, stand auch das passende Werkzeug parat. Eine knappe Woche hat JUGENE gerechnet. Das Rechenergebnis stimmt so gut mit den experimentellen Daten überein, dass die Forscher sicher sein können, den Hoyle-Zustand tatsächlich von Grund auf berechnet zu haben.

Mehr über die Entstehung des Universums

„Jetzt können wir diese spannende und wichtige Form von Kohlenstoffkern ganz genau untersuchen“, erläutert Prof. Meißner. „Wir werden schauen, wie groß er ist und wie er aufgebaut ist. Und damit können wir jetzt auch die gesamte Kette der Elemententstehung unter die Lupe nehmen.“

Sogar philosophische Fragen sind in Zukunft vermutlich wissenschaftlich zu beantworten. Seit Jahrzehnten gilt der Hoyle-Zustand als Paradebeispiel für die Theorie, dass die Naturkonstanten bei der Entstehung unseres Universums genauso und nicht anders aufeinander abgestimmt sein mussten, da wir sonst nicht hier wären, um das Universum zu beobachten (Anthropisches Prinzip). „Für den Hoyle-Zustand heißt das: Er muss genau diese Energie haben, die er hat, weil es uns sonst nicht gäbe“, sagt Prof. Meißner. „Wir können jetzt berechnen, ob in einer veränderten Welt mit anderen Parametern der Hoyle-Zustand im Vergleich zur Masse von drei Heliumkernen tatsächlich eine andere Energie hätte.“ Wenn dem so ist, spräche das für das anthropische Prinzip. (Quelle: idw)

Lässt CERN „tote“ Materie lebendig werden?

Fluktuation im Universum - Bild cc-by-sa Argonne National Laboratory (flickr).jpg

Leben ist gekennzeichnet durch die prinzipielle Unvorhersagbarkeit des Verhaltens. Die Flugbahn eines Steins kann man vorhersagen. Für die Bahn des Vogelflugs gilt das nicht. Doch die Welt toter Materie ist im Kleinen ungeahnt lebendig.

Die Unterschiede zwischen der Welt im Großen und jener in den Dimensionen von Atomen oder kleiner können an einem Beispiel verdeutlicht werden. Ein Pendel der klassischen Physik, wie das Pendel einer alten mechanischen Uhr, hängt für alle Zeiten regungslos senkrecht herunter, wenn die Uhr nicht aufgezogen wird. Nicht so das Pendel von atomarer Größe. Denn in dieser Größenordnung gelten die Gesetze der Quantenmechanik. Danach ist das Pendel immer in Unruhe. Es fluktuiert um die Ruhelage herum, befindet sich jedoch nie exakt an deren Position. Unter Fluktuation versteht man hier eine permanente und zufällige Veränderung des Zustands oder der Lage, sodass man nie genau sagen kann, welche Auslenkung es gerade hat.

Es war kein Geringerer als der Physiker Werner Heisenberg (1901 – 1976), der diesen Umstand im Zusammenhang mit sogenannten Doppelspaltexperimenten entdeckte. In der Wissenschaft ist seine Entdeckung unter dem Namen Unschärferelation bekannt. Heisenberg bekam dafür im Jahr 1932 den Nobelpreis.

Ist Materie beseelt?

Eine der Aussagen der Unschärferelation ist es, dass kein Teilchen einen bestimmten Ort und eine bestimmte Geschwindigkeit gleichzeitig besitzen kann. Würde sich demnach das Pendel am Ort der Ruhelage befinden, könnte es nicht gleichzeitig die Geschwindigkeit null haben. Hätte es andererseits die Geschwindigkeit null, könnte es nicht gleichzeitig am Ort der Ruhelage sein. Die Konsequenz ist, dass das quantenmechanische Pendel weder an einem genau bestimmten Ort zu finden ist, noch eine genau bestimmte Geschwindigkeit besitzt. Es fluktuiert einfach um den Ort der Ruhelage herum und das für alle Ewigkeit. Niemals ist es in Ruhe. Sein Verhalten ist genauso unvorhersagbar, wie man es von etwas Lebendigem gewohnt ist. Kann man daraus auf eine Art Beseeltheit der Materie und der Naturkräfte schließen? Lässt CERN „tote“ Materie lebendig werden? weiterlesen

Wird das »Gottesteilchen« dieses Jahr in Genf erscheinen?

Video: Interview mit Rolf-Dieter Heuer, ab 1. Jan. 2009 Generaldirektor des CERN

Wenn Physiker wieder einmal merken, dass sie die Welt nicht erklären können, machen sie Witze. So auch der Nobelpreisträger für Physik des Jahres 1988, Leon Ledermann. Zur Erklärung dessen, woraus die Welt in ihren kleinsten Einheiten besteht, dient das Standardmodell der Elementarteilchenphysik. Dummerweise kann diese Theorie nicht erklären, warum ein bestimmtes Teilchen eine Masse hat. So witzelte Ledermann: Die Masse stammt von Gott. Laut Standardmodell werden alle physikalischen Eigenschaften durch Teilchen verursacht. Deshalb ist das Teilchen, von dem andere Teilchen ihre Masse empfangen das »Gottesteilchen«.

Das Standardmodell der Elementarteilchenphysik beschreibt durch mathematische Formulierungen die Erscheinungen und Wechselwirkungen der Teilchen in der subatomaren Welt. Zur Erklärung, wie die Grundkräfte der Physik zwischen den Elementarteilchen vermittelt werden, dienen sogenannte Austauschteilchen (Eichbosonen). Beispielsweise ist das Lichtteilchen (Photon) so ein Austauschteil. Das Standardmodell wird durch physikalische Experimente gut bestätigt. Allerdings ist die Theorie unvollständig. Es gibt in ihr freie Parameter, die nicht durch eine Formel, sondern nur durch Schätzung oder Messung bestimmt werden können. Die Masse ist so ein freier Parameter. Um eine der Lücken im Standardmodell zu schließen, postulierte der britische Physiker Peter Higgs in den 1960er Jahren ein Gottesteilchen. Es ist ein Austauschteilchen, das seinen Namen trägt: Higgs-Boson. Dieses Higgs-Boson soll den zunächst masselosen Elementarteilchen ihre Masse geben. Aber bisher wurde es noch nicht entdeckt.

Seit Jahren suchen die Teilchenphysiker der ganzen Welt mit immer größerem technischem Aufwand nach dem Gottesteilchen. Denn die Theorie der Materie und der Elementarteilchen steht auf den schwankenden Füßen des Higgs-Bosons. Mit der Existenz oder Nichtexistenz dieses Teilchens steht und fällt ein ganzes Theoriengebäude der Physik. Bisher brachte die jahrelange Forschung keinen einzigen Hinweis auf seine Existenz. Nun soll es der größte Tempel der modernen Physik, das Kernforschungszentrum CERN in Genf mit der gigantischen Teilchenschleuder LHC richten. Das wohl teuerste Experiment der Erde soll dieses Jahr das hervorbringen, was andere schwächere Teilchenbeschleuniger nicht vermochten, die Erscheinung des Gottesteilchens auf Erden.

»Es vibriert förmlich in der globalen Gemeinde der Teilchenphysiker. Sie warten jetzt darauf, dass die Maschine anläuft, …«, bestätigt Rolf-Dieter Heuer, der neue Leiter von CERN in einem Interview mit der ZEIT online (3.9.2008). Ergänzend fügt er hinzu: »Ich bin sicher, der LHC öffnet Türen für das Verständnis des Mikrokosmos und des Universums.«

Linktipp:

Haben die kleinsten Bausteine der Materie Bewusstsein?

Supercomputer JUGENE findet Ursprung der sichtbaren Materie

Supercomputer helfen, die Prozesse in Atomkernen und deren Masse zu verstehen. Die Kräfte zwischen drei Quarks im Nukleon, erklären den sichtbaren Anteil der Masse im Universum. Forschungszentrum Jülich / Seitenplan mit Material von NASA, ESA und AURA/Caltech)

Supercomputer helfen, die Prozesse in Atomkernen und deren Masse zu verstehen. Die Kräfte zwischen drei Quarks im Nukleon, erklären den sichtbaren Anteil der Masse im Universum.Forschungszentrum Jülich / Seitenplan mit Material von NASA, ESA und AURA/Caltech)

Jülich, 21. November 2008 – Einem internationalen Forscherteam ist es erstmalig gelungen, die Masse der wichtigsten Bausteine der Materie – Protonen und Neutronen – auf theoretischem Weg zu berechnen. Das wichtigste Hilfsmittel der Physiker: der Supercomputer JUGENE am Forschungszentrum Jülich. Die aufwändigen Simulationen der Wissenschaftler bestätigen die Richtigkeit einer grundlegenden physikalischen Theorie, der Quantenchromodynamik. Die Ergebnisse wurden in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift “Science” veröffentlicht (21. Nov. 2008 Vol. 322, #5905).
Materie ist aus Atomen aufgebaut, Atome wiederum bestehen aus einem Kern aus Protonen und Neutronen, um den Elektronen kreisen. “Mehr als 99,9 Prozent der Masse der sichtbaren Materie stammt von den Protonen und Neutronen”, erläutert der gegenwärtig an der Bergischen Universität Wuppertal tätige ungarische Physiker Zoltan Fodor, der das Forschungsprojekt am Jülicher Supercomputer JUGENE geleitet hat. Diese Teilchen, von den Physikern unter dem Begriff “Nukleonen” zusammengefasst, sind aus jeweils drei Quarks aufgebaut.
Die Masse der drei Quarks ergibt zusammengerechnet jedoch nur etwa fünf Prozent der Masse eines Kernbausteins — woher also haben die Nukleonen ihre Masse? Die Antwort auf diese Frage findet sich in der berühmten Formel E = m × c2 von Albert Einstein: Energie und Masse sind zueinander äquivalent, und 95 Prozent der Nukleonenmasse haben ihren Ursprung in der Bewegungsenergie der Quarks und zwischen ihnen ausgetauschter Teilchen.
Solche Berechnungen sind jedoch ungeheuer kompliziert. Dank des Supercomputers JUGENE am Forschungszentrum Jülich konnten Fodor und seine Kollegen nun diese Hürde überwinden. 180 Billionen Rechenoperationen kann JUGENE in jeder Sekunde durchführen, damit ist er der schnellste Computer Europas. Als Ergebnis erhielten die Wissenschaftler schließlich Werte für die Massen der Nukleonen, die genau mit den in Experimenten gemessenen Werten übereinstimmen. “Damit haben wir gezeigt, dass die Quantenchromodynamik tatsächlich eine korrekte Beschreibung der starken Wechselwirkung ist”, freut sich Fodor.
“Der Ursprung des überwiegenden Teils der Masse der sichtbaren Materie ist dadurch also geklärt”, erklärt der Forscher weiter. Doch damit sind nicht alle Rätsel gelöst. – Quelle: idw

Kommentar:
Der Erfolg der naturwissenschaflichen Methode hat sich wieder auf imponierende Weise gezeigt. Aber Physik allein  kann nicht die Welt erklären, meint Prof. Harald Lesch in der 100. Sendung von Alpha Centauri (BR). Für die Erklärung der Welt bedarf es deshalb der Hinzuziehung weiter Disziplinen wie im kürzlich erschienenen Sachbuch Unsterbliches Bewusstsein: Raumzeit-Phänomene, Beweise und Visionen
geschehen. Dort kann man nun eine beeindruckende Erklärung der Welt finden.

Wieso unser Gehirn Bewusstsein zeigt und wie das zu unsterblichem Bewusstsein führt.

Video: Professor Dr. Wolf Singer, Max Planck Institut Frankfurt über die synchrone Oszillation von Gehirnwellen


(idw). Wie entsteht die Welt in unserem Kopf? Warum erscheint sie uns als einheitliches, zusammenhängendes Phänomen – obwohl doch Neurobiologen seit langem wissen, dass unser Gehirn zum Beispiel Sinneswahrnehmungen in mehreren Dutzend verschiedenen Arealen und zudem in unterschiedlicher Geschwindigkeit verarbeitet? Was “bindet” die Nervenzellen in den oft weit voneinander entfernten Arealen zusammen? Und: Kann die Aktivität vieler solcher Nervenzell-Verbände jenen mentalen Zustand erzeugen, den wir “Bewusstsein” nennen?

Worüber Philosophen wie Renè Descartes (“Ich denke, als bin ich”) seit Jahrhunderten rätselten, rückte in den beiden letzten Jahrzehnten zunehmend ins Zentrum des Interesses der Neurobiologen. Den theoretischen Schlüssel für das Tor zur experimentellen Erkundung des Bewusstseins lieferte ihnen die 1981 von Christoph von der Malsburg formulierte “Korrelationstheorie der Hirnfunktion” – ein radikal neues Konzept, wie der Kosmos im Kopf funktionieren könnte: keine Zentrale und kein starres Programm, dafür eine zeitliche Verknüpfung (die “Korrelation”) der Aktivitäten von Nervenzell-Verbänden, die sich augenblicklich und je nach Bedarf selbst zu Zweckbündnissen zusammenschließen, um bestimmte Aufgaben gemeinsam zu lösen. Damit öffnete sich ein eleganter Weg aus dem “Bindungsproblem” der Hirnforscher.

Diese Idee war vor 20 Jahren allerdings zu revolutionär: Der studierte Physiker von der Malsburg – heute Professor an der Ruhr-Universität Bochum – konnte sie damals nur als weitgehend unbeachteten “Internen Report 81-2” des Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie in Göttingen, wo er seinerzeit arbeitete, veröffentlichen. Erst 1987 entdeckten Wolf Singer, Direktor am Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt, und sein US-amerikanischer Forschungsgast Charles Gray ungewöhnliche elektrische Oszillationen im Frequenzbereich um 40 Hertz (Schwingungen pro Sekunde) in einem fürs Sehen zuständigen Hirnrindenbereich narkotisierter Katzen. Ähnliche Phänomene registrierte etwa zur selben Zeit ein Team um Reinhard Eckhorn von der Universität Marburg.

Damit war der Damm gebrochen. Seitdem untermauert eine wachsenden Zahl experimenteller Ergebnisse die Existenz zeitlich synchronisierter Entladungen von Nervenzell-Verbänden – auch neuronale Ensembles genannt – in tierischen und menschlichen Gehirnen. Vor allem die Forschergruppe um Wolf Singer, der auch der studierte Mediziner und Philosoph Andreas Engel bis zum Jahr 2000 angehörte, trug mit ihren Arbeiten wesentlich zur Aufklärung bei, welche Rolle die synchronisierten Oszillationen in hoch entwickelten Gehirnen spielen.

Heute, berichtet Andreas Engel, der inzwischen am Forschungszentrum Jülich arbeitet, “weisen zahlreiche Arbeiten darauf hin, dass diese zeitlichen Korrelationen tatsächlich eine Bindungsfunktion haben” – und das nicht nur bei der Verarbeitung von Sinneseindrücken oder beim Steuern komplizierter Bewegungsabläufe: Die zeitliche Bindung neuronaler Ensembles, die ihre Aktivität höchst präzise im Millisekunden-Bereich synchronisieren, könnte nach Meinung Engels und Singers auch “entscheidend für die Entstehung von Bewusstsein” sein.

Kommentar:
Wenn synchrone Gehirnwellen nicht nur innerhalb eines Gehirns vorkommen, sondern wie von Physikern festgestellt auch transpersonal zwischen verschiedenen Personen übertragen werden, deutet das auf die Existenz eines “Jenseits” und eines unsterblichen Bewusstsein außerhalb des Gehirns hin. Näheres kann dazu im neu erschienenen Buch von Klaus-Dieter Sedlacek “Unsterbliches Bewusstsein” ISBN: 978-3-837-04351-8 nachgelesen werden.

Baukastenprinzip: Uralter Welterfolg bedeutet die Zukunft für Roboter-Modelle!

Weinheim (ptx) – „ Patent-Anspruch: Die Herstellung von Modellbauten aus Leisten verschiedener Länge, welche in einer gleichmäßigen Längeneintheilung vielfach gelocht und mittelst gerader oder gekrümmter V-förmiger Splintnadeln und dazu gehöriger Keile verbunden werden, während die Flächenfüllung durch Einschieben von Platten in die an Leisten angebrachten Nuthen bewirkt wird.“ Mit diesen schlichten Worten aus einer Patentschrift des Kaiserlichen Patentamts beginnt am 8. April 1888 vor genau 120 Jahren ein beispielloser Welterfolg: der Konstruktionsbaukasten.

In einem Jahr in dem Heinrich Rudolf Hertz die Grundlagen der drahtlosen Telegrafie entdeckt, George Eastman den Rollfilm-Fotoapparat erfindet, Dunlop den Luft gefüllten Reifen einführt und der Amerikaner Burroughs sich die Additionsmaschine patentieren lässt, kommt das interessanteste technische Spielzeug vieler Generationen gerade zur rechten Zeit. Die Industrialisierung und der gewaltige technische Fortschritt in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts lassen ein Verständnis-Vakuum bei der Bevölkerung entstehen, das ausgefüllt werden muss. Besonders die in dieser Umbruchzeit heranwachsenden Kinder sind auf die technischen Neuerungen in ihrem Umfeld neugierig. So ist es auch nicht verwunderlich, dass die Patentbeschreibung des 1. Konstruktions-baukastens mit dem Satz beginnt: „Die Erfindung bezweckt, durch ein leicht zusammenfügbares und wieder auseinander nehmbares Material Bauten der verschiedensten Art herzustellen, welche sowohl als Modelle, als auch zu lehrreichem Spielzeug dienen können.“ Auch heute im Zeitalter der Elektronik ist der Konstruktionsbaukasten als Spielzeug nicht wegzudenken.

Als Erfinder ist Otto Lilienthal genannt. Das ist im ersten Moment eine Überraschung. Aber beim genauen Hinsehen entpuppen sich die Gebrüder Otto und Gustav Lilienthal nicht nur als Flugpioniere, sondern sind auch der Pädagogik und künstlerischen Erziehung zugetan. Besonders Gustav Lilienthal arbeitet in einem reformerischen Arbeitskreis mit, der Schriften wie „Die Schulen der weiblichen Handarbeit“ oder „Jugendspiel und Arbeit“ herausgibt. Zudem entsteht in Zusammenhang mit diesen Tätigkeiten 1880 der Steinbaukasten, der später unter dem Namen „Richters Anker-Steinbaukasten“ weltberühmt wird. Der Architekt und Kinderfreund Gustav Lilienthal dürfte deshalb auch –wie es aus Briefwechseln hervorgeht- der wirkliche Erfinder des 1. Konstruktonsbaukastens gewesen sein, nur kann er nicht in Erscheinung treten, da er zu diesem Zeitpunkt ohne Vermögen und somit nicht kreditwürdig ist. Bruder Otto, der Ingenieur, muss also herhalten.

Auf der Leipziger Messe 1888 zeigen die Lilienthals neben verschiedenen architektonischen Modellen auch eine Windmühle. Die Beweglichkeit über die drehende Achse ist der erste konkrete Hinweis auf entsprechende weitere Modelle, die die technische Wirklichkeit darstellen können. Doch wahrscheinlich bricht in der Folgezeit der engagierte Architekt in Gustav durch, denn seine wichtigsten Vorzeige-Modelle beschränken sich auf den Eiffelturm, die damals kühnen Konstruktionen aus Glas und Stahl und auf pompös gestaltete Bahnhöfe.

Richtig Bewegung und somit Technik bringen dann andere Hersteller wie Matador, Walthers Stabilbaukasten und Meccano Anfang des 20. Jahrhunderts ins Spiel. Heute würde man allerdings von Me-Too-Produkten sprechen, denn das übernommene Basisprinzip eines Konstruktionsbaukastens mit gelochten Leisten in gleichmäßigen Abständen und passenden Verbindungselementen haben die Lilienthals erfunden. Normalerweise wird derjenige vom Leben bestraft, der zu spät kommt. Im Fall Lilienthal ist es genau umgekehrt: Sie sind zu früh und wohl auch mit zu wenig Kapital ausgestattet. Das erfinderische und vertriebliche Know-How nutzen schließlich andere und ernten die Früchte der Lilienthals.

Neben dem Stabilbaukasten von Walther macht besonders der Metallbaukasten von Meccano Furore. 1901 in England von Frank Hornby entwickelt, wird er auch bald in Deutschland zum Kassenschlager. Allerdings dauert der Siegeszug nur bis zum 1. Weltkrieg. Dann kassiert der deutsche Staat die in Berlin angemeldeten Meccano-Patente und verkauft sie an Märklin weiter. Die Zoll-Maße bei den Lochabständen weisen noch heute auf den Ursprung hin.

Der Metallbaukasten ist jahrzehntelang der Traum aller Jungen. Da wird getüftelt, geschraubt und konstruiert. Das ist nach 1945 schnell vorbei, denn neue Werkstoffe verändern auch die Welt der Spielzeuge. Mit Kunststoffen werden die Spielzeuge unempfindlicher und zudem ist die Verformung einfacher und die Einsatzmöglichkeiten sind vielseitiger. Die Spielwaren-Industrie erkennt diesen Trend schnell und folgt ihm. Vieles, was bisher aus Holz oder Metall gefertigt war, entsteht nun aus Kunststoff. Als erstes kommt Lego auf den Markt, allerdings lediglich als „Klötzchenspiel“, denn es sind fast nur architektonische Modelle ohne Bewegung möglich. Die Technik findet dort erst richtig im Laufe der 70er Jahre statt.

Fast 80 Jahre hält das Lilienthal’sche Konstruktionsbaukasten-Prinzip aus gelochten Leisten. Erst 1964/65 kommt mit dem fischertechnik-System von Artur Fischer im wahrsten Sinn des Wortes Bewegung in die Baukastenwelt Und das natürlich gleich aus Kunststoff. Statt gelochter Leisten oder Bleche, die mit Schrauben und Muttern verbunden werden, setzt er das Prinzip der Schwalbenschwanzbefestigung ein, bei dem Zapfen in Nuten geschoben werden. So erreicht er einen hohen Grad an Modellfestigkeit und Vielseitigkeit der einzelnen Bauteile. Die sichere Befestigung ist für Fischer kein unbekanntes Gebiet, denn als einer der weltgrößten Dübelhersteller hat er schon immer mit diesem Thema zu tun gehabt. Im übrigen ist auch die Entwicklung des fischertechnik-Systems eng mit dem Dübel verbunden: Nämlich immer wenn es weihnachtet, ärgert sich Fischer über die langweiligen und einfallslosen Weihnachtsgeschenke, die er von seinen Lieferanten bekommt, und die er letztlich auch seinen Kunden überreicht. So entsteht die Idee, ein Befestigungsmittel für Kinder zu entwickeln, das gleichzeitig ein Spielzeug sein soll. An eine kommerzielle Auswertung ist zunächst gar nicht gedacht. Das Ergebnis der Tüftelei ist ein Baustein, der an allen sechs Seiten mit dem nächsten Stein zu verbinden ist. Bereits nach zwölf Monaten ist aus diesem Stein ein ganzer Bau-kasten mit unterschiedlichen Elementen geworden.

Nach über 40 Jahren auf dem Markt hat fischertechnik nicht nur bei Kindern und Jugendlichen technisches Wissen vermittelt, sondern auch ganze Generationen von Technikern in ihrer Berufswahl beeinflusst und geformt. Bei Wettbewerben wie „Jugend forscht“ spielt es immer wieder eine Rolle und in vielen Schulen sorgt das Material im Technik- oder Werkunterricht für den technischen Durchblick. Maschinenbaubetriebe setzen aus fischertechnik gebaute Nachbildungen ihrer Großanlagen zur gefahrlosen Erprobung der notwendigen elektronischen Steuerung ein. Selbst die Nachwuchsförderung in der IT-Branche erfolgt unter Einsatz von fischertechnik-Modellen. So arbeitet der Software-Konzern Microsoft mit dem Forschungszentrum Informatik an der Universität Karlsruhe zusammen und lehrt Studenten, wie Roboter-Modelle aus dem Konstruktionsbaukasten mit passgenauen Programmen zum Laufen zu bringen sind.

Die Gebrüder Lilienthal gelten als die Luftfahrtpioniere. Dass sie den Konstruktionsbaukasten erfunden haben, ist weitgehend unbekannt oder wird in der Bedeutung vernachlässigt. Doch beide Erfindungen bzw. Pioniertaten können in der Weiterentwicklung als gleichbedeutend betrachtet werden, denn viele der heute bedeutenden Konstrukteure und Ingenieure haben ihre ersten Schritte in das Reich der Technik mit einem Konstruktionsbaukasten begonnen.
Dieter Tschorn

Antigravitation: Physikprofessor demonstriert Experiment zur Schwerelosigkeit auf der Erde!

Wissen Sie ob Schwerelosigkeit auch auf der Erde möglich ist? Hier jetzt ein Experiment dazu!

Foto (NASA): Schwerelosigkeit im Weltraum – Außeneinsatz des deutschen Astronauten Hans Schlegel auf der internationalen Raumstation

Kaum bemerkt von der Öffentlichkeit, meldete die Europäische Raumfahrtbehörde ESA am 23.März 2006: Scientists funded by the European Space Agency believe they may have measured the gravitational equivalent of a magnetic field for the first time in a laboratory.“ (übersetzt: „Wissenschaftler, die durch die Europäische Weltraumorganisation finanziert werden, glauben, dass sie zum ersten Mal in einem Labor, das Gravitationsäquivalent von einem magnetischen Feld gemessen haben könnten“). Was sich unterkühlt wissenschaftlich anhört, ist schlichtweg eine Sensation. Der erst 32-jährige Physikprofessor Martin Tajmar aus dem Forschungszentrum Seibersdorf bei Wien glaubt, er habe mit einer raffinierten Apparatur, ein künstliches Gravitationsfeld erzeugt. Wenn sich das bewahrheitet, dann würde das Unmögliche möglich werden: Schwerelosigkeit auf der Erde!

Versuche gab es bisher genug, ein Antigravitationsfeld auf der Erde zu erzeugen, um die Erdschwere aufzuheben. Vor etwa zehn Jahren behauptete der russische Physiker Physiker Podkletnov ihm sei es in seinem Labor im finnischen Tampere gelungen, die Schwerkraft abzuschirmen mit Hilfe rotierender Keramikscheiben aus Yttrium-Barium-Kupfer-Oxid. Allerdings konnte bisher niemand von wissenschaftlichem Rang die Ergebnisse seiner Experimente bestätigen. So geriet er in den Ruf ein Scharlatan zu sein.

Die Gefahr als Scharlatan zu gelten, möchte Tajmar gar nicht erst eingehen. So machte er 250 Versuche mit immer wieder dem gleichen überraschenden Ergebnis, bevor er sich sicher genug glaubte seine Arbeiten bei einer ESA-Tagung erstmals öffentlich zu präsentieren. Seine Maschine funktioniert auch völlig anders, als die von Podkletnov.

In eine mit Sand gefüllte Holzkiste hat Tajmar einen Vakuumbehälter eingebettet, der mit massiven Stahlträgern verankert ist. In dem Behälter dreht sich bei Minus 270 Grad ein supraleitender 15 cm breiter Ring aus dem seltenen Metall Niob etwa 6000-mal die Minute. Immer wenn er die Rotationsgeschwindigkeit des Rings vergrößert, melden die Messinstrumente einen Antischwerkrafteffekt der 100 Billionen Mal größer ist, als nach den Voraussagen der Einsteinschen Relativitätstheorie sein dürfte.

Zwar macht der Effekt in der Gesamtsumme erst ein Hundertstel der Erdschwere aus, doch Tajmar experimentiert bereits, wie er den Effekt vergrößern kann, um eines Tages Autos durch Antigravitation schweben zu lassen oder in der Raumfahrt die gesundheitsgefährdende Schwerelosigkeit aufzuheben. Das Herzstück der neuen Geräte, die viel stärkere Kraftfelder erzeugen können, ist ein sogenannter „Gravitationstransformator“. Die von Tajmar dazu entwickelten Pläne liegen zurzeit beim Patentamt.

Für die Wissenschaft stellt sich die Frage, welche Modifikationen der Relativitätstheorie nötig sind, um den Effekt zu erklären. Möglicherweise führen solche Änderungen sogar zu einer Art „Weltformel“ nach welcher der Protagonist eines Zeitreiseromans sucht. Der Buch-Titel lautet: „Professor Allman“. In der Science-Fiction-Geschichte sorgen miniaturisierte Antischwerkraftgeneratoren für das Schweben des sogenannten „Waves“, eines Individualtransporters in der Fortschrittswelt.

Links:

DIE ZEIT: Das Ende der Schwere

P.M. Magazin: Antigravitation: Gibt es sie doch?

Das erste künstliche Gravitationsfeld