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Das Geheimnis des Jungbrunnens



Warum altern wir? Wann sterben wir und wieso? Gibt es ein Leben ohne Altern? Schon seit Jahrhunderten faszinieren diese Fragen die Wissenschaft. So kommt es doch hin und wieder vor, dass in wunderbarer Weise das biblische Alter sehr weit überschritten wird.

An der Spitze der Langlebigen in der geschichtlichen Zeit marschiert der Engländer Thomas Carn. Laut Ausweis eines kirchlichen Urkundenbuchs in London wurde er dort am 28. Januar 1588 geboren, während er derselben Urkunde zufolge erst im Jahre 1795 gestorben ist. Er hätte mithin ein Lebensalter von 207 Jahren erreicht. Ein Mann, dem ein solches Alter beschieden wäre und der im Jahr 1916 siebzig Jahre alt wäre, würde erst im Jahre 2053 sterben. Was könnte dieser Mann, der die Technik fast aus ihren Uranfängen sich hat entwickeln sehen, noch alles erleben!

Unter den Schotten, die nicht arm an Langlebigen sind, nimmt eine besondere Stelle St. Mungo, der Stifter des altehrwürdigen Bistums Glasgow ein, der 185 Jahre alt geworden sein soll. Ein gleiches Alter erreichte ein Mann namens Peter Zorsay, der von 1539 bis 1724 gelebt hat. Ein englischer Bauer namens Thomas Parr erreichte ein Lebensalter von 152 Jahren und besaß einen Sohn von 127 Jahren. Mit 101 Jahren wurde Parr noch wegen Sittlichkeitsvergehen zu Gefängnis verurteilt, und im Alter von 120 Jahren verehelichte er sich mit einer Witwe, die nach ihrer Angabe nie etwas von seinem hohen Alter gemerkt hat.

H. Jenkins, der 1670 in Yorkshire die Augen schloss, erreichte eine Lebensdauer von 169 Jahren. Kurz vor seinem Tode musste er vor Gericht einen Vorgang bekunden, der vor 140 Jahren geschehen war. Der Chirurg Politman, ein Lothringer von Geburt, konnte in voller Frische seinen 140. Geburtstag feiern. Am Tage vor seinem Tod nahm er bei seiner Frau noch eine schwere Krebsoperation vor. Dabei wird von ihm erzählt, dass er von seinem fünfundzwanzigsten Jahr an Tag für Tag betrunken gewesen sei. Einen ebenso ungesunden Lebenswandel führte auch der Chirurg Espagao in der Garonne, der dafür nur 112 Jahre leben durfte.

Auf eine ähnlich gute Wirkung anhaltenden Biergenusses weist die Inschrift auf einem Grabstein in Schottland hin: »Unter diesem Stein liegt Brown, der durch die Macht von schwerem Bier sein Leben auf 120 Jahre gebracht hat. Er war immer betrunken und in diesem Zustand so fürchterlich, dass selbst dem Tod vor ihm grauste. Als er eines Tags ausnahmsweise nüchtern war, fasste der Tod Mut, ergriff ihn und triumphierte über diesen beispiellosen Trunkenbold.«

Auch Elisabeth Durieux, die das stattliche Alter von 140 Jahren erreichte, lebte durchaus nicht gesundheitsgemäß. Sagt man ihr doch einen täglichen Kaffeekonsum von etwa vierzig Tassen nach.

Ein englischer Bauer hinterließ, als er im Alter von 160 Jahren starb, eine Witwe mit zahlreichen Kindern, von denen das älteste 103, das jüngste 9 Jahre zählte.

Wenn auch im Allgemeinen dem Leben des Menschen ein recht kurzes Ziel gesetzt ist, so kommt es doch hin und wieder vor, dass in wunderbarer Weise das biblische Alter sehr weit überschritten wird.

An der Spitze der Langlebigen in der geschichtlichen Zeit marschiert der Engländer Thomas Carn. Laut Ausweis eines kirchlichen Urkundenbuchs in London wurde er dort am 28. Januar 1588 geboren, während er derselben Urkunde zufolge erst im Jahre 1795 gestorben ist. Er hätte mithin ein Lebensalter von 207 Jahren erreicht. Ein Mann, dem ein solches Alter beschieden wäre und der zur jetzigen Zeit (1916) 70 Jahre alt wäre, würde erst im Jahre 2053 sterben. Was könnte dieser Mann, der die Technik fast aus ihren Uranfängen sich hat entwickeln sehen, noch alles erleben!

Unter den Schotten, die nicht arm an Langlebigen sind, nimmt eine besondere Stelle St. Mungo, der Stifter des altehrwürdigen Bistums Glasgow ein, der 185 Jahre alt geworden sein soll. Ein gleiches Alter erreichte ein Mann namens Peter Zorsay, der von 1539 bis 1724 gelebt hat. Ein englischer Bauer namens Thomas Parr erreichte ein Lebensalter von 152 Jahren und besaß einen Sohn von 127 Jahren. Mit 101 Jahren wurde Parr noch wegen Sittlichkeitsvergehen zu Gefängnis verurteilt, und im Alter von 120 Jahren verehelichte er sich mit einer Witwe, die nach ihrer Angabe nie etwas von seinem hohen Alter gemerkt hat.

H. Jenkins, der 1670 in Yorkshire die Augen schloss, erreichte eine Lebensdauer von 169 Jahren. Kurz vor seinem Tode musste er vor Gericht einen Vorgang bekunden, der vor 140 Jahren geschehen war. Der Chirurg Politman, ein Lothringer von Geburt, konnte in voller Frische seinen 140. Geburtstag feiern. Am Tage vor seinem Tod nahm er bei seiner Frau noch eine schwere Krebsoperation vor. Dabei wird von ihm erzählt, dass er von seinem fünfundzwanzigsten Jahr an Tag für Tag betrunken gewesen sei. Einen ebenso ungesunden Lebenswandel führte auch der Chirurg Espagao in der Garonne, der dafür nur 112 Jahre leben durfte.

Auf eine ähnlich gute Wirkung anhaltenden Biergenusses weist die Inschrift auf einem Grabstein in Schottland hin: »Unter diesem Stein liegt Brown, der durch die Macht von schwerem Bier sein Leben auf 120 Jahre gebracht hat. Er war immer betrunken und in diesem Zustand so fürchterlich, dass selbst dem Tod vor ihm grauste. Als er eines Tags ausnahmsweise nüchtern war, fasste der Tod Mut, ergriff ihn und triumphierte über diesen beispiellosen Trunkenbold.«

Auch Elisabeth Durieux, die das stattliche Alter von 140 Jahren erreichte, lebte durchaus nicht gesundheitsgemäß. Sagt man ihr doch einen täglichen Kaffeekonsum von etwa vierzig Tassen nach.

Ein englischer Bauer hinterließ, als er im Alter von 160 Jahren starb, eine Witwe mit zahlreichen Kindern, von denen das älteste 103, das jüngste 9 Jahre zählte.

In der jüngsten Vergangenheit haben Wissenschaftler neue Erkenntnisse über den Prozess des Alterns gewonnen. Forscher aus Ulm und Cincinnatti haben einen Weg gefunden, adulte Stammzellen des blutbildenden Systems zu verjüngen, so dass diese ihre Aufgaben im Körper wieder genauso gut erfüllen können wie junge Zellen. Ihre Erkenntnisse zeigen in bisher einmaliger Form, dass bestimmte Alterungsprozesse in diesen Zellen rückgängig gemacht werden können und geben Hinweise darauf, dass dies auch für andere Zellen gelten könnte. Langfristig könnten ihre Forschungen helfen, altersbedingten Erkrankungen wie Blutarmut oder verminderte Immunabwehr besser zu begegnen. Die Forschungsergebnisse erschienen am 03.05.2012 im renommierten Fachjournal Cell Stem Cell (doi: CELL-STEM-CELL-D-11-00519R2, Geiger).

Buchtipp:
Unsterbliches Bewusstsein: Raumzeit-Phänomene, Beweise und Visionen

Sensationelle Entdeckung: Bienen kommunizieren per Funk

Bienen können unterschiedliche elektrische Ladungen auf der Körperoberfläche ihrer Artgenossen wahrnehmen, unterscheiden und ihre Bedeutung erlernen. Das haben jetzt Wissenschaftler der Freien Universität Berlin um Professor Randolf Menzel und Uwe Greggers herausgefunden. Die Forscher vermuten, dass die Tiere diese „Sinnesfähigkeit“ nutzen, um sich zu orientieren und untereinander zu kommunizieren, etwa beim bekannten Schwänzeltanz, mit dem sich die Bienen Richtung und Entfernung einer guten Futterquelle mitteilen.

Wenn Bienen durch die Luft fliegen, ihre Körper im Stock aneinander reiben oder Teile ihres Körpers gegeneinander bewegen, lädt sich ihr Körper mit elektrischer Ladung auf. Die Wachsoberfläche ihres Körpers verhindert, dass die Ladung abfließt, wenn sie landen und in den Stock zurückkehren. Die Forscher zeigen in ihrer Untersuchung, dass Bienen auf unterschiedlich geladene elektrische Felder mit spezifischen Bewegungen ihrer Antennenfühler reagieren. Mithilfe der Sinneszellen, die auf diesen Antennen liegen, nehmen sie die Ladungen wahr und unterscheiden sie. „Die Bewegung der Antennen haben wir in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Professor Martin Göpfert von der Universität in Göttingen mit einer speziellen Kamera aufgezeichnet und deren Bilder ausgewertet“ sagt Uwe Greggers, einer der Autoren der Studie. Außerdem haben die Forscher gezeigt, dass Bienen lernen können, unterschiedliche elektrische Felder und ihre zeitlichen Muster zu unterscheiden.

Die Gruppe um Menzel zieht aus ihren Experimenten außerdem den Schluss, dass die elektrischen Felder eine wichtige Rolle bei der sozialen Kommunikation im Stock spielen, z.B. beim Schwänzeltanz. Die nachlaufenden Bienen registrieren die von der Tänzerin ausgehenden zeitlichen Muster der elektrischen Felder und erkennen daraus die Entfernung der Futterquelle. Auf diese Weise ist zum ersten Mal nachgewiesen worden, dass bei einem landlebenden Tier elektrische Ladungen der Körperoberfläche zu elektrischen Feldern führen, und damit eine neue Wahrnehmungswelt eröffnen. Bisher war das nur von im Wasser lebenden Tieren bekannt, wie etwa dem Zitteraal. (Quelle: idw)

Sensationeller Fischsaurierfund: Neue Gattung des schwäbischen Seedrachen

Fischsaurier
Fischsaurier

Stuttgart. Am Staatlichen Museum für Naturkunde Stuttgart haben Forscher eine international bedeutende Entdeckung gemacht. Im Rahmen eines Forschungsprojektes zur Lebensweise und Evolution der Fischsaurier wurde ein Fund aus dem Jahr 1975 erstmals wissenschaftlich untersucht. Dabei stellte sich heraus, dass es sich bei dieser Meeresechse um eine völlig neue Gattung und Fischsaurierart handelt. Und nicht nur das: Der Ichthyosaurier stammt aus einem bisher praktisch „saurierfreien“ Zeitalter (Mittlere Jura-Zeit) und ist ca. 175 Mio. Jahre alt. Für die Wissenschaft ist dieser Fund von großer internationaler Bedeutung, da mit diesem Fossil eine weltweite Fundlücke geschlossen wird. Der neue Fischsaurier gehört in die Verwandtschaft des „Schwäbischen Seedrachen“ (Suevoleviathan), der aus älteren Schichten von Holzmaden bekannt wurde. Damit können die Forscher nun davon ausgehen, dass die urtümlichen Seedrachen im Südwesten Deutschlands länger gelebt haben, als bisher angenommen.

Der Fischsaurier-Fund stammt aus einer inzwischen aufgelassenen Tongrube bei Heiningen im Kreis Göppingen und wurde im Jahr 1975 bei einer Grabung geborgen. Danach kam der Fund in die Sammlungen des Staatlichen Museums für Naturkunde Stuttgart und lag seit damals sicher verwahrt in der wissenschaftlichen Sammlung des Museums. Dort ruhen zahlreiche fossile Schätze – und Arbeit für Jahrhunderte. Denn die geborgenen Fossilien müssen meist in oft monatelanger Arbeit präpariert werden, bevor sie Informationen für die Wissenschaftler preisgeben oder reif für die Präsentation in Ausstellungen sind. Da die Arbeitskraft knapp ist, müssen die Forscher sorgfältig auswählen, welche Fossilien bearbeitet werden. Für das aktuelle Forschungsprojekt der kanadischen Gastwissenschaftlerin Dr. Erin Maxwell und dem Stuttgarter Paläontologen Dr. Rainer Schoch kam der Fischsaurier aus Heiningen nun wie gerufen. Denn – das war den Saurierspezialisten klar – er ist ein absolutes Unikat: Weltweit war bisher kein einziger Fischsaurier aus diesem Zeitabschnitt bekannt. Präparatoren des Staatlichen Museums für Naturkunde Stuttgart haben daraufhin den riesigen, 1,6 Meter langen Schädel, einige Wirbel und Rumpfteile der ca. 7,50 m messenden Meeresechse freigelegt.

Für den Saurierexperten des Staatlichen Museums für Naturkunde Stuttgart, Dr. Rainer Schoch, ist das freigelegte Fossil aus der Zeit des sogenannten „Braunen Juras“ eine Sensation: „Der Fischsaurier-Fund widerlegt frühere Vorstellungen und hilft uns bei der weiteren Erforschung der Saurier, ihrer Entwicklung und Lebensweise. Aufgrund dieses Fundes können wir sogar Aussagen über die Umwelt der Meeresechsen vor 175 Mio. Jahren treffen.“ Für den Urzeit-Forscher ergeben sich dadurch weitere wichtige Rückschlüsse auf die Evolution dieser Tiergruppe.

Nicht nur dieser Fund zeigt: Fischsaurier waren mit ihrem stromlinienförmigen Körper vollkommen an die Lebensweise im Jura-Meer angepasst und echte Erfolgsmodelle der Evolution. Die delphinähnlichen Meeresechsen erlangten bisher vor allem durch viele spektakuläre Funde aus den Ölschiefern in Holzmaden am Fuße der Schwäbischen Alb (Untere Jura-Zeit vor ca. 180. Mio. Jahren) große Berühmtheit. Die weltweit einmalige Besonderheit der baden-württembergischen Fundexemplare unterstreicht nun auch der aktuell bearbeitete, 3-dimensional erhaltene Fund. Da es sich bei diesem Fischsaurier um eine neue Gattung und Art handelt, hat die Meeresechse noch keinen wissenschaftlichen Namen. Dieser wird von den Forschern noch festgelegt. (Quelle: idw)

Gehirn: Nachbau des menschlichen Denkorgans geplant

Heidelberg. Das Gehirn nachbauen! Das klingt wie der Gipfel wissenschaftlicher Vermessenheit. Gilt doch das menschliche Denkorgan gemeinhin als komplexeste Gebilde der Natur. “Spektrum der Wissenschaft” beschreibt in seiner September-Ausgabe die beiden vielversprechendsten Wege zu diesem Ziel.

Hier zeigen der Neurologe Henry Markram aus Lausanne und der Physiker Karlheinz Meier aus Heidelberg, wie sie Hirnstrukturen mittels Supercomputer simulieren oder den Nachbau des Gehirns mit konkreten elektronischen Schaltungen bewerkstelligen möchten. Beide Vorhaben der Kunsthirnforscher sind Teil der so genannten europäischen Flaggschiffprojekte, denen am Ende Milliarden Euro an Forschungsförderung winken könnten. Ein virtuelles Gehirn könnte in der medizinischen Forschung als Ersatz für das echte Organ dienen und so etwa neue Erkenntnisse über die Ursachen psychischer Störungen wie des Autismus liefern oder die risikolose Prüfung neuer Psychopharmaka “in silico” ermöglichen. Gehirn: Nachbau des menschlichen Denkorgans geplant weiterlesen

Wie das Gehirn Geist hervorbringt


Das vernetzte Gehirn.
Forscher analysieren das Verknüpfungsmuster der Nervenzellen im Gehirn, um dessen Arbeitsweise besser zu verstehen.

Wie das Gehirn unseren Geist hervorbringt ist noch immer ein großes Rätsel. Manche Forscher sehen den Grund dafür in der bisher üblichen separaten Untersuchung einzelner Bereiche und Funktionen, die den Blick auf das große Ganze versperrte. Sie halten es für aussichtsreicher, das Gehirn als riesiges Netzwerk miteinander verknüpfter Nervenzellen zu betrachten, und wollen – wie Spektrum der Wissenschaft in seinem Oktoberheft berichtet – aus dem Muster dieser Verknüpfungen seine Funktionsweise erschließen.

Einer von ihnen ist Dietmar Plenz vom National Institute of Mental Health der USA in Bethesda (Maryland). Er und seine Kollegen züchten Hirngewebestückchen in der Größe von Sesamkörnern in Kulturschalen. Mit 64 Elektroden, die sie hineinstechen, registrieren sie dann das spontane Feuern der Nervenzellen. Was sie dabei aufzeichnen, sind Salven schnell aufeinander folgender elektrischer Entladungen, die man als neuronale Lawinen bezeichnet.

Auf den ersten Blick scheint es so, als handle es sich um ein Zufallsmuster. In diesem Fall müssten jedoch winzige und großräumige Lawinen gleich häufig auftreten. Das ist aber nicht der Fall: Plenz und seine Kollegen beobachten kleine Exemplare viel öfter als große. Zeichnet man die Größenverteilung der Lawinen in einem Diagramm auf, ergibt sich eine glatte, abfallende Kurve. Wissenschaftler kennen diesen Kurvenverlauf aus anderen Zusammenhängen – etwa der Intensitätsverteilung von Erdbeben oder dem Muster der Erkrankungsfälle bei einer Epidemie. Er ist ein Merkmal komplexer Netzwerke, die Verbindungen über kurze und weite Distanzen enthalten. Die konkrete Form der Verteilungskurve erlaubt dabei Rückschlüsse auf das genaue Verknüpfungsmuster.

Plenz und seine Kollegen testeten eine Reihe verschieden konfigurierter Modellnetze im Computer, um herauszufinden, welche davon eine ähnliche Verteilung neuronaler Lawinen erzeugte ihre Hirngewebestücke. Die beste Übereinstimmung ergab eine Architektur mit 60 Neuronengruppen, deren Mitglieder alle direkten Kontakt zueinander hatten. Jeder solche “Cluster” war im Durchschnitt mit zehn weiteren verknüpft. Doch dieser Wert schwankte stark: Einige wenige Cluster waren mit vielen anderen verbunden, die meisten aber nur mit sehr wenigen. Wissenschaftler bezeichnen das als “Kleine-Welt-Netzwerk”. Seine Architektur hat zur Folge, dass eine Erregungswelle zwar überwiegend auf den Ursprungscluster beschränkt bleibt, aber über wenige Zwischenstationen auf jeden beliebigen anderen überschwappen kann.

Inzwischen verfolgen Neurowissenschaftler das Ziel, die geschätzten 100 Billionen Verknüpfungen zwischen allen 100 Milliarden Neuronen im Gehirn zu kartieren. Dazu haben die National Institutes of Health 2010 das mit 30 Millionen Dollar dotierte “Human Connectome Project” ins Leben gerufen. An ihm arbeitet auch Olaf Sporns von der Indiana University in Bloomington (USA) mit. Gemeinsam mit Patric Hagmann und dessen Neuroimaging-Gruppe an der Universität Lausanne (Schweiz) hat er Aufnahmen des menschlichen Gehirns mit einer speziellen Methode angefertigt, welche die Nervenfasern sichtbar macht, die verschiedene Regionen der Hirnrinde miteinander verbinden. Die beiden Wissenschaftler wählten annähernd 1000 Regionen aus und kartierten sämtliche Faserstränge zwischen ihnen. Das Ergebnis ähnelte dem Kleine-Welt-Netzwerk, das Plenz in den kleinen Gewebestückchen entdeckt hatte.

Selbst wenn das Konnektom-Projekt erfolgreich sein sollte, bleibt allerdings fraglich, ob die Resultate wirklich klar machen, wie das menschliche Gehirn funktioniert. Wie schwierig die Aufgabe ist, lehrt die Erfahrung mit dem einfachsten im Detail bekannten Nervensystem: dem des Fadenwurms. Es besteht aus genau 302 Nervenzellen, deren Verknüpfungsmuster schon seit 20 Jahren vollständig bekannt ist. Trotzdem weiß immer noch niemand genau, wie dieses simple Netzwerk die Körperfunktionen und das Verhalten des Wurms steuert. (Quelle: Spektrum der Wissenschaft, Oktober 2011)

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

Einzigartiger Blick in bisher unbekannte Bereiche der Quantenwelt

Blick in das Herzstück des Elektronenmikroskops
Foto: QUANTUM, Universität Mainz

Physiker der Johannes Gutenberg-Universität Mainz konnten erstmals Verteilung einzelner Atome im Bose-Einstein-Kondensat abbilden / Veröffentlichung in Nature Physics

Wissenschaftlern der Johannes Gutenberg-Universität Mainz ist es gelungen, erstmals die räumliche Verteilung einzelner Atome in einem Bose-Einstein-Kondensat sichtbar zu machen. Bei Bose-Einstein-Kondensaten handelt es sich um kleine, sehr kalte Gaswolken, die aufgrund ihrer niedrigen Temperaturen nicht mehr durch die klassische Physik, sondern mit den Gesetzen der Quantenmechanik beschrieben werden müssen. Die ersten Bose-Einstein-Kondensate wurden 1995 von Eric A. Cornell, Carl E. Wieman und Wolfgang Ketterle erzeugt, die dafür bereits sechs Jahre später den Nobelpreis für Physik erhielten. Seither sind diese einzigartigen Gaswolken, die kältesten von Menschen erzeugten Objekte überhaupt, weltweiter Forschungsgegenstand.

Physiker um Dr. Herwig Ott von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Arbeitsgruppe Quanten-, Atom- und Neutronenphysik (QUANTUM), haben nun eine neue Technik entwickelt, mit der einzelne Atome in einem Bose-Einstein-Kondensat abgebildet werden können. Darüber hinaus übertrifft die erreichte räumliche Auflösung der Darstellung alle bisherigen Methoden um ein Vielfaches. Die Forschungsergebnisse der durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Emmy Noether-Nachwuchsgruppe am Institut für Physik wurden unter dem Titel “High-resolution scanning electron microscopy of an ultracold quantum gas” in der Fachzeitschrift Nature Physics veröffentlicht.

Möglich wurde dieser Durchbruch durch den Einsatz eines hochauflösenden Rasterelektronenmikroskops (REM), das mithilfe eines sehr feinen Elektronenstrahls die ultrakalte Atomwolke abtastet und so auch kleinste Strukturen sichtbar macht. “Die Übertragung der Elektronenmikroskopie auf ultrakalte Gase war ein technisches Wagnis”, berichtet Dr. Herwig Ott, Leiter der Emmy Noether-Nachwuchsgruppe, “denn hier mussten zwei sehr unterschiedliche Techniken zusammengeführt werden.” Hinzu kommt, dass sich Atome und Moleküle anders als in Festkörpern in Gasen vollkommen frei und ungeordnet durcheinander bewegen. Ein weiterer Vorteil dieses hochentwickelten Mikroskopieverfahrens besteht in der besseren räumlichen Auflösung im Vergleich zu optischen Verfahren, bei denen das Auflösungsvermögen durch die Wellenlänge des verwendeten Lichts begrenzt ist. “Mit 150 nm Auflösung sind wir in der Lage, etwa 10mal genauer in diese Quantenobjekte hineinzublicken, als es uns bisher möglich war”, so Ott.

Ähnlich wie durch die Elektronenmikroskopie bisher unbekannte Bereiche unserer Welt für den Betrachter erkennbar wurden, eröffnen sich durch die in Mainz entwickelte Technik einzigartige Möglichkeiten, die mikroskopische Struktur der Quantengase zu untersuchen. Einen ersten wichtigen Meilenstein können die Mainzer Physiker bereits vorweisen: Es ist ihnen gelungen, die Struktur eines sogenannten optischen Gitters sichtbar zu machen. Optische Gitter sind Interferenzmuster aus Laserstrahlen, die auf die Atomwolke eingestrahlt werden und dieser ihre periodische Struktur aufzwingen. Dabei entstehen kristallähnliche Gebilde. Das Interessante dabei ist, dass die Bewegung der Atome eines Quantengases in einem optischen Gitter dem Verhalten von Elektronen in Festkörpern ähnelt. Quantengase sind daher in der Lage, die physikalischen Eigenschaften von Festkörpern zu simulieren und können so auch zur Klärung noch offener Fragestellungen in der Festkörperphysik beitragen. (Quelle: idw)

Vereinigung von Relativitätstheorie und Quantenphysik gelungen?

Video: Stimmt die Relativitätstheorie?

QUANTENGRAVITATION – Ein neues Quantenmodell von Raum und Zeit

Im Großen wird das Universum von der Gravitation beherrscht, aber im Kleinen zerfällt es in Quanten – wie passt das zusammen? Wie sind Raum und Zeit entstanden? Wie haben sie die glatte vierdimensionale Leere gebildet, die unserer physikalischen Welt als Bühne dient? Wie sehen sie im allerkleinsten Maßstab aus? Solche Fragen streifen die äußersten Grenzen der modernen Wissenschaft und treiben die Suche nach einer Theorie der Quantengravitation voran; sie wäre die lang ersehnte Vereinigung von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie mit der Quantenphysik.

Die Relativitätstheorie beschreibt, wie die Raumzeit im Großen unzählige verschiedene Formen anzunehmen vermag und das hervorruft, was wir als Schwerkraft wahrnehmen. Hingegen beschreibt die Quantentheorie die physikalischen Gesetze im atomaren und subatomaren Maßstab, wobei sie Gravitationseffekte völlig ignoriert. Eine Theorie der Quantengravitation soll das Wesen der Raumzeit in den kleinsten Größenordnungen durch Quantengesetze beschreiben und womöglich durch gewisse fundamentale Bausteine erklären.

Seit einigen Jahren entwickeln drei Kosmologen – der Däne Jan Ambjørn, der Pole Jerzy Jurkiewicz und die Deutsche Renate Loll – ein viel versprechendes Modell des Quantenuniversums. In der Februarausgabe von Spektrum der Wissenschaft beschreiben sie ihr „fast peinlich simples“ Rezept: Man nehme ein paar einfache Zutaten, füge sie nach wohlbekannten Quantenregeln zusammen, rühre gut um, lasse den Teig rasten, und fertig ist die Quantenraumzeit. Der Prozess ist so unkompliziert, dass er sich auf einem Laptop simulieren lässt.

Um die Raumzeit zu modellieren, lassen sich die drei Forscher von einem Verfahren inspirieren, das in der Computergrafik gang und gäbe ist: Man legt dort über gekrümmte Flächen, etwa Körper oder Gesichter, ein Gitter aus kleinen Dreiecken. Im Fall der Raumzeit braucht man dafür allerdings nicht flache Dreiecke, sondern vierdimensionale Tetraeder. Aus diesem Mosaik entsteht, wenn man die einzelnen Bausteine gewissen Regeln unterwirft, fast von selbst ein Modell der gequantelten Raumzeit.

Die wichtigste Bauanleitung betrifft die Kausalität. In benachbarten Bausteinen müssen Ursache und Wirkung zeitlich in gleicher Richtung aufeinander folgen. Mit anderen Worten: Nachbarn haben den gleichen Zeitpfeil. Diese simple Vorschrift reicht aus, damit die Raumzeit sich im Großen von selbst zu einer vierdimensionalen Gesamtheit ordnet. Die Forscher vergleichen diese Selbstorganisation mit dem Verhalten eines Vogelschwarms, in dem die einzelnen Vögel nur den nächsten Nachbarn folgen – und doch verhält sich der Schwarm wie ein kompaktes Ganzes.

Interessanterweise ist dieses Modell zwar im Großen vierdimensional, wie es sich für die Raumzeit gehört, aber im Kleinen entpuppt sich die Anzahl der Dimensionen als variable, gebrochene Größe – als Fraktal. Solche selbstähnlichen Strukturen lassen offen, ob es kleinste „Atome“ der Raumzeit gibt oder ob die fraktalen Muster sich bis ins unendlich Kleine fortsetzen. Die Forscher hoffen, dies zu klären, wenn sie ihr fraktales Modell der leeren Raumzeit mit Materie füllen. (Quelle: Spektrum der Wissenschaft, Februar 2009)

Ein völlig anderes Modell zur Erklärung des Zusammenhangs von Relativitätstheorie und Quantenphysik findet sich im Buch Unsterbliches Bewusstsein: Raumzeit-Phänomene, Beweise und Visionen. Dort wird aufgrund naturwissenschaftlicher Methoden und bisher unerklärlicher Quantenphänomene gefolgert, dass Bewusstsein der fundamentale Baustein von allem ist, was existiert. Desweiteren wird gezeigt wie sich die Einsteinsche Raumzeit als eine Folge von Bewusstsein darstellt.

Quantenverschränkung: Brückenschlag zwischen Naturwissenschaft und Religion?

Video: Rätselhafte Quantenwelt

(openPR) – Kann die Wissenschaft einen Brückenschlag zur Religion anbieten? Diese Frage haben sich bereits Generationen von Naturwissenschaftlern und Philosophen ergebnislos gestellt. Neueste Ergebnisse aus der modernen Quantenphysik lassen jedoch darauf schließen, dass menschliches Bewusstsein auch außerhalb des Körpers existiert, was wiederum ein Hinweis auf eine unsterbliche Seele ist. Führende Physiker sprechen von einem Paradigmenwechsel, der unser Weltbild bereits in den nächsten Jahren von Grund auf revolutionieren könnte.
„Du kannst nicht von Gott reden, weil Gott eigentlich das Ganze ist. Und wenn er das Ganze ist, dann schließt es Dich mit ein.” Dieses Zitat stammt von keinem Theologen, sondern von dem Physiker Professor Dr. Hans-Peter Dürr, einem Schüler des Nobelpreisträgers Werner Heisenberg. Dürr, der langjähriger Direktor des Max-Planck-Instituts für Physik in München war, zieht heute Bilanz über die Ergebnisse der modernen Quantenphysik und die daraus resultierenden Konsequenzen für unser gesamtes Weltbild. „Was wir Diesseits nennen, ist im Grunde die Schlacke, die Materie, also das was greifbar ist. Das Jenseits ist alles Übrige, die umfassende Wirklichkeit, das viel Größere”, zeigt er sich überzeugt.
Die Basis für die atemberaubende These liefert das quantenphysikalische Phänomen der Verschränkung. Bereits Albert Einstein ist auf diesen seltsamen Effekt gestoßen, hat ihn aber als „spukhafte Fernwirkung” später zu den Akten gelegt. Das Verschränkungsprinzip besagt Folgendes: Ändert ein Teilchen seinen Zustand, so erfolgt diese Änderung wie durch Geisterhand zum exakt gleichen Zeitpunkt auch bei dem anderen. Diese Verschränkung bleibt auch dann erhalten, wenn die wenn die Wechselwirkung weit in der Vergangenheit stattgefunden hat und die beiden Teilchen weit voneinander entfernt sind. Die moderne Wissenschaft geht seit kurzem davon aus, dass große Teile des Universums seit dem kosmischen Urknall vor 13.7 Milliarden miteinander verschränkt sind.

Das Gehirn als Welle

Diese fundamentale Eigenschaft des Universums hat wiederum dramatische Auswirkungen auf jedes einzelne Individuum. Das liegt daran, dass der menschliche Körper aus Organen, Zellen und Molekülen besteht, die ihrerseits von atomaren Teilchen gebildet werden. Da diese Teile auch Wellencharakter haben, lässt sich wiederum folgern, dass auch unser Gehirn über Welleneigenschaften verfügt. Dies führt zu der Schlussfolgerung, dass Teile der belebten und der unbelebten Welt miteinander verschränkt sind und auf subtile Weise miteinander kommunizieren.
Ein Physikerteam aus Genf unter der Leitung von Professor Nicolas Gisin hat im August 2008 erstmals die Geschwindigkeit des Informationsaustausches zweier miteinander verschränkter Teilchen messen können. In einer komplizierten Berechnung kamen sie zu dem Ergebnis, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit der spukhaften Fernwirkung mindestens 100.000mal größer sein muss als die Lichtgeschwindigkeit. Demnach scheint sich die Theorie zu bestätigen, dass die „wahre” Ausbreitung der Information unendlich schnell – also simultan erfolgt.
Tief beeindruckt zeigte sich der englische Quantenphysiker Terence Graham Rudolph vom Londoner Imperial College. Die Nachricht aus Genf kommentierte er wie folgt: „Das Ergebnis zeigt, dass in der Quantenmechanik das in unserer Vorstellungskraft herrschende Raum-Zeit-Gefüge überschritten wird.” Mit anderen Worten: Die Konsequenzen des Versuches könnten die Fugen unseres Weltbildes nicht minder dramatisch erschüttern, wie zur Zeit der kopernikanischen Wende. So wird bereits darüber spekuliert, dass das Verschränkungsprinzip der Quantenphysik eine Pionierbrücke zwischen der Wissenschaft und der Spiritualität schlagen könnte.

Zusammenbruch eines Paradigmas

Für den amerikanischen Physiker Jack Sarfatti ist die Quantenverschränkung der Beweis dafür, dass Geist und Seele den Körper überdauern können. Der 1939 in New York geborene Wissenschaftler hat sich auch als Autor von populären Werken über Quantenphysik und Bewusstsein einen Namen gemacht. Sarfatti ist davon überzeugt, dass das Paradigma, welches Naturwissenschaften und Geisteswissenschaften trennt, in Kürze zusammenbrechen wird. „Nichts geschieht im menschlichen Bewusstsein, ohne dass irgendetwas im Universum darauf reagiert. Mit jedem Gedanken, jeder Handlung beschreiben wir nicht nur unsere eigene kleine Festplatte, sondern speichern auch etwas im Quantenuniversum ab, das unser irdisches Leben überdauert”, lautet sein Credo.

Sollten sich die Theorien der Quantenphysiker in weiteren Versuchen bestätigen, dann würden sich auch Naturwissenschaft und Religion fortan nicht mehr als Gegensätze gegenüberstehen. Vielmehr könnten sie sich komplementär ergänzen – geradewegs wie die zwei Seiten ein und derselben Münze. Buchtipp: Der Text enthält Auszüge aus dem Buch des Autors Rolf Froböse: Die geheime Physik des Zufalls: Quantenphänomene und Schicksal – Kann die Quantenphysik paranormale Phänomene erklären?. Edition BoD, Norderstedt 2008, herausgegeben von Vito von Eichborn, Preis: EUR 14.90.

Buchtipp:
Unsterbliches Bewusstsein: Raumzeit-Phänomene, Beweise und Visionen von Klaus-Dieter Sedlacek, Gebundene Ausgabe, 148 Seiten, Verlag: BoD, Norderstedt;  Preis EUR 18,95.

Evolution und Quantenbiologie: Parallelentwicklung gibt Rätsel auf

Die

Die “Baumhummer” von Neuguinea (Eurycantha, links) und der Lord Howe Insel (Dryococelus, rechts) weisen große Ähnlichkeit in Form und Verhalten auf, sind jedoch unabhängig voneinander entstanden.Fotos: Michael Whiting und Thomas Reischig

(pug) Die Evolution von Lebewesen kann offenbar unter ähnlichen Bedingungen zu gleichen Resultaten führen, auch wenn sie völlig unabhängig voneinander verläuft: So gehen zwei spezielle Formen flügelloser Insekten aus der Gruppe der Stab- und Gespenstschrecken, die als “Baumhummer” bezeichnet werden, nicht auf einen gemeinsamen Vorfahren zurück, obwohl sie sich in Gestalt und Verhalten verblüffend ähneln. Das hat der Evolutionsbiologe und Zoologe Dr. Sven Bradler von der Universität Göttingen zusammen mit neuseeländischen Kollegen in einer molekularbiologischen Studie zu den Verwandtschaftsverhältnissen nachgewiesen. Ihre Ergebnisse werden in den “Proceedings of the Royal Society B” veröffentlicht.
“Baumhummer” sind mit nur wenigen Dutzend Arten im Pazifik auf Papua-Neuguinea und Neukaledonien beheimatet. Ursprünglich waren sie auch auf der Lord Howe Insel östlich von Australien zu finden, bis nach der Strandung eines Dampfschiffes 1918 Ratten auf das Eiland gelangten und die einzigartige Tierwelt vernichteten. Der “Baumhummer” Dryococelus australis galt dort 1986 offiziell als ausgestorben, bis im Februar 2001 sensationell eine kleine Population wiederentdeckt wurde – nicht etwa auf Lord Howe, sondern auf einem kargen Felsen 23 Kilomter entfernt inmitten der Tasmanischen See. Bislang ist die Wissenschaft davon ausgegangen, dass die Verwandten dieses seltenen Insekts – der “Baumhummer” Eurycantha horrida – auf Neuguinea leben.

Die Forscher kommen jetzt zu einem anderen Ergebnis. Sie haben die verwandtschaftlichen Beziehungen von 79 Stab- und Gespenstschrecken mit Hilfe von DNA-Sequenzen untersucht. Nach ihrer Analyse gibt es keine Verbindungen zwischen den “Baumhummern” auf Lord Howe und Neuguinea, trotz großer Ähnlichkeit: Die Insekten sind flugunfähig, von gedrungener kräftiger Gestalt und verbergen sich tagsüber in bodennahen Hohlräumen. Die Männchen setzen ihre stark verdickten Hinterschenkel zur Verteidigung ein. Evolutiv sind sie aus grazilen, geflügelten Stabschrecken hervorgegangen. “Die Anpassung an einen vergleichbaren Lebensraum und der damit verbundene Selektionsdruck haben vermutlich zu dieser parallelen Entwicklung geführt”, erläutert Dr. Bradler. (Quelle: idw; Originalveröffentlichung:
T. R. Buckley, D. Attanayake, S. Bradler: Extreme convergence in stick insect evolution: phylogenetic placement of the Lord Howe Island tree lobster, Proc. R. Soc. B. doi:10.1098/rspb.2008.1552)

Kann die Quantenbiologie das Rätsel der Parallelentwicklung lösen?

Es ist mehr als unwahrscheinlich, daß ein Genom allein mittels zufällig erzeugter Mutationen, neue und funktionsfähige Mutanten hervorbringt. Dazu ist ein biologisches System zu komplex, als daß zufällige Prozesse innerhalb der auf der Erde zur Verfügung stehenden Zeit funktionsfähige Neuordnungen im Genom entstehen lassen können. Der Anpassungsdruck der Umwelt, den Dr. Bradler als Erklärung anführt, käme gar nicht zum Zug, wenn keine funktionsfähigen Mutationen in angemessener Zeit entstehen.
Eine Lösung kann möglicherweise die Quantenbiologie bieten. Diese neuere wissenschaftliche Disziplin untersucht die Auswirkungen quantenphysikalischer Prozesse auf lebende Zellen. Ihr Begründer, Friedrich Dessauer (* 19. Juli 1881; † 16. Februar 1963), forschte insbesondere an den Auswirkungen von Röntgenstrahlen auf Körperzellen. Die jüngsten Erkenntnisse in der Biologie deuten nun darauf hin, dass zwischen lebenden Zellen und ihrer Umgebung mehr Wechselwirkungen stattfinden, als nur die Einwirkung hochenergetischen Quanten auf die Moleküle und Gene der Zelle. Organismen scheinen in gleichem Maße mit ihrer Umgebung “verschränkt” zu sein, wie das von den entsprechenden Phänomenen der Quantenphysik her bekannt ist. Die Quantenverschränkung ist ein physikalisches Phänomen bei dem zwei Teilchen ein System bilden und auch über große räumliche Entfernung miteinander wechselwirken, ohne daß Information innerhalb der Raumzeit übertragen wird. Albert Einstein bezeichnete diese Art der Wechselwirkung als ‘spukhafte Fernwirkung’.
Um die paralle Entwicklung der Baumhummer quantenbiologisch erklären zu können, bedarf es außerdem einer anderen Vorstellung vom Wesen der Realität als die derzeit vorherrschende. Der Mathematiker Klaus-Dieter Sedlacek sieht Bewusstsein als die Grundlage an von allem was existiert. Er hat in seinem Sachbuch: Unsterbliches Bewusstsein: Raumzeit-Phänomene, Beweise und Visionen aus bisher unerklärlichen Quantenphänomen und der Relativitätstheorie ein neues Gesicht der Wirklichkeit abgeleitet und einer Erklärung zugeführt. Evolution ist für ihn ein bewusster Prozeß, der durch Entscheidungen auf Quantenebene oder auch höherer Ebene in Gang gehalten wird. So darf man hoffen, dass demnächst eine neue Vorstellung vom Wesen der Realität mit der Quantenbiologie gemeinsam die Parallelentwicklung der Baumhummer zufriedenstellend erklären wird.

Physikalische Wechselwirkungen zwischen Bewusstsein und Materie entdeckt

Video: Das Problem der Realität oder die Rolle des bewussten Beobachters in der Quantenphysik am Doppelspalt-Experiment aufgezeigt.

Ist das Jenseits das große Internet der Wirklichkeit? Folgt der Dualismus von Körper und Seele den Regeln der Wellenmechanik? Einige renommierte Wissenschaftler vertreten die These, dass seit dem Urknall ein universeller Quantencode existiert.

Zu diesen Avantgarde-Forschern gehört unter anderem Professor Dr. Hans-Peter Dürr, ehemaliger Leiter des Max-Planck-Instituts für Physik in München. Dürr vertritt heute die Auffassung, dass der Dualismus kleinster Teilchen nicht auf die subatomare Welt beschränkt, sondern vielmehr allgegenwärtig ist. Mit anderen Worten: Der Dualismus zwischen Körper und Seele ist für ihn ebenso real wie „Welle-Korpuskel-Dualismus” kleinster Teilchen. Seiner Auffassung nach existiert ein universeller Quantencode, in der die gesamte lebende und tote Materie eingebunden ist. Dieser Quantencode soll sich über den gesamten Kosmos erstrecken.

Konsequenterweise glaubt Dürr – auch aus rein physikalischen Erwägungen – an eine Existenz nach dem Tode. In einem Interview erläuterte er dies wie folgt: „Was wir Diesseits nennen, ist im Grunde die Schlacke, die Materie, also das was greifbar ist. Das Jenseits ist alles Übrige, die umfassende Wirklichkeit, das viel Größere. Das, worin das Diesseits eingebettet ist. Insofern ist auch unser gegenwärtiges Leben bereits vom Jenseits umfangen. Wenn ich mir also vorstelle, dass ich während meines diesseitigen Lebens nicht nur meine eigene kleine Festplatte beschrieben habe, sondern auch immer etwas in diesem geistigen Quantenfeld abgespeichert habe, gewissermaßen im großen Internet der Wirklichkeit, dann geht dies ja mit meinem körperlichen Tod nicht verloren. In jedem Gespräch, das ich mit Menschen führe, werde ich zugleich Teil eines geistigen Ganzen. In dem Maße, wie ich immer auch ein Du war, bin ich, wie alles andere auch, unsterblich.”

Auch Dr. Christian Hellweg ist von dem Quantenzustand des Geistes überzeugt. Der Wissenschaftler hat sich nach dem Abschluss seines Physik- und Medizinstudiums am Max-Planck-Institut in Göttingen jahrelang mit der wissenschaftlichen Erforschung der Hirnfunktionen beschäftigt. Es gelang ihm, zu zeigen, dass Informationen im ZNS auch phasenkodiert sein können. In den letzten Jahren widmete er sich dem Studium des Leib-Seele-Problems und der Erforschung von Phantomwahrnehmungen und Halluzinationen. Sein besonderes Interesse gilt dem Tinnitus, einer Phantomwahrnehmung des Hörsinns, auf deren Therapie er sich spezialisiert hat. Seine These bringt er wie folgt auf den Punkt:

„Unsere Gedanken, unser Wille, Bewusstsein und Empfindungen weisen Eigenschaften auf, die als Merkmale des Geistigen bezeichnet werden können. Geistiges lässt keine direkte Wechselwirkung mit den bekannten naturwissenschaftlichen Grundkräften – wie Gravitation, elektromagnetischen Kräften etc. – erkennen. Auf der anderen Seite aber entsprechen diese Eigenschaften des Geistigen haargenau denjenigen Charakteristika, die die äußerst rätselhaften und wunderlichen Erscheinungen der Quantenwelt auszeichnen. Mit der Quantenwelt ist hier derjenige Bereich unserer Welt gemeint, der noch nicht faktisch geworden ist, also der Bereich der Möglichkeiten, der Bereich der Unbestimmtheiten, wo wir zwar »wissen, dass«, aber nicht genau »wissen, wann und wo«. Aus den Zusammenhängen der klassischen Physik ergibt sich mit zwingender Notwendigkeit, dass es diesen Bereich tatsächlich geben muss.”

In ein ähnliches Horn stößt der berühmte Physiker und Nobelpreisträger John A. Wheeler: „Viele Physiker hofften, dass die Welt in gewissem Sinne doch klassisch sei – jedenfalls frei von Kuriositäten wie großen Objekten an zwei Orten zugleich. Doch solche Hoffnungen wurden durch eine Serie neuer Experimente zunichte gemacht.”

Mittlerweile gibt es bereits universitäre Forschungsteams, die sich mit der Interaktion von Bewusstsein und Materie beschäftigen. Zu den führenden Forschern auf diesem Gebiet gehört der Physiker Professor Robert Jahn von der Princeton University in New Jersey. Er kommt zu dem Schluss, dass wenn zwischen menschlichem Bewusstsein und der physikalischen Umgebung in beide Richtungen Wirkungen und Informationen ausgetauscht werden, man eine Resonanz oder „molekulare Bindungsmöglichkeit” auch für das Bewusstsein annehmen muss. Fazit: Dem Bewusstsein müssten demnach ebenso die bekannten Quanten-Eigenschaften zugesprochen werden. Seiner Meinung nach macht es keinen Sinn mehr, Begriffe wie Information oder Resonanz entweder der physischen Umwelt oder dem Bewusstsein zuzuordnen oder physische von geistigen Wirkungen abzugrenzen.
In ganz ähnlicher Weise hat sich bereits der Quantenphysiker David Bohm, ein Schüler und Freund von Albert Einstein, geäußert. Sein Resümee: „Die Ergebnisse der modernen Naturwissenschaften ergeben nur noch einen Sinn, wenn wir eine innere, einheitliche, transzendente Wirklichkeit annehmen, die allen äußeren Daten und Fakten zugrunde liegt. Das Bewusstsein der Menschheit ganz in der Tiefe ist eins”.

Auch der Kernphysiker und Molekularbiologe Jeremy Hayward von der Cambridge University macht aus seiner Überzeugung keinen Hehl: „Manche durchaus noch der wissenschaftlichen Hauptströmung angehörende Wissenschaftler scheuen sich nicht mehr, offen zu sagen, dass Bewusstsein/Gewahrsein neben Raum, Zeit, Materie und Energie eines der Grundelemente der Welt sein könnte – möglicherweise ist es sogar grundlegender als Raum und Zeit. Es war vielleicht ein Fehler, den Geist aus der Natur zu verbannen”. Es wird sogar in Frage gestellt, dass Materie überhaupt ein Grundelement des Universums ist. Der ungarische Physiker und Musiker Ervin László ist zumindest davon überzeugt, dass „ein nichtmaterielles Energiemeer den kosmischen Raum erfüllt”. Quelle: Rolf Froböse, Die geheime Physik des Zufalls: Quantenphänomene und Schicksal – Kann die Quantenphysik paranormale Phänomene erklären?. Edition BoD, 2. aktualisierte Auflage, Herausgegeben von Vito von Eichborn, Norderstedt, 2008.

Informationen zu den Wechselwirkungen zwischen Bewusstsein und Materie gibt es im Buch Unsterbliches Bewusstsein: Raumzeit-Phänomene, Beweise und Visionen. Es deckt den Zusammenhang zwischen der Quantenwelt und dem Bewusstsein auf. Es gibt naturwissenschaftliche Antworten auf die Grundfragen unseres Seins. Neben der physikalischen Theorie vom Jenseits wird das wahre Gesicht der Wirklichkeit beschrieben. Unter anderem wird gezeigt, dass Bewusstsein der fundamentale Baustein von allem ist, was existiert.