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Der Anfang allen Seins

Die moderne Kosmologie geht davon aus, dass unser Universum aus dem Nichts entstanden ist. Wenn man so eine Aussage liest oder hört, drängt sich sofort die Frage auf, wie denn aus nichts etwas entstehen kann. Nicht nur das physikalische Prinzip, dass es zu jedem physischen Ereignis eine physische Ursache geben muss, sondern auch der »gesunde Menschenverstand« lässt die Aussage eher als eine philosophische Idee erscheinen und weniger als eine wissenschaftlich fundierte Theorie. Eine wissenschaftliche Theorie muss empirisch überprüfbar sein. Wie kann aber der Anfang allen Seins durch ein Experiment überprüft werden? Welche Fakten sprechen für den Beginn von Raum, Zeit und Materie aus dem Nichts?
Trotz der Zweifel gibt es gute und rational nachvollziehbare Gründe, von einem Beginn des Universums aus dem Nichts auszugehen. Den Beginn, kurz Urknall, darf man sich nicht als eine riesige Explosion im Weltall vorstellen. Der Urknall ist ganz unspektakulär ein nicht näher bekannter physikalischer Zustand, bei dem Raum und Zeit sowie die beteiligten Energien in einem winzigen Bereich extrem hoher Dichte zusammenfallen (Singularität). Wenn die Theorie richtig ist, dann existierte das Weltall vor der Singularität genauso wenig, wie es davor Materie gab. Auch Zeit hätte ihren Ursprung erst im Urknall.
Der englische Astronom Fred Hoyle, der Anhänger eines ewigen, statischen Universums war, wollte durch die unwissenschaftliche Bezeichnung Urknall (engl. »Big Bang«) die Theorie der Urknall-Verfechter unglaubwürdig erscheinen zu lassen. Zu diesen Verfechtern gehörte sein belgischer Kollege, der Theologe und Astrophysiker, Georges Lemaître. Hoyle sprach sich dafür aus, dass sich das Universum in einem Zustand der Gleichförmigkeit (Steady-State-Theorie) ohne Anfang und ohne Ende befinde.
Wie begründete Lemaître die Idee vom Anfang allen Seins aus dem Nichts? Handelte es sich um seine theologische Vorstellung oder gab es harte Fakten?

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

 

Was passiert wenn Makro- und Quantenwelt zusammentreffen?

Heidelberg. Was passiert mit den manchmal geheimnisvollen Phänomenen der Quantenphysik, wenn man immer größere und schwerere Objekte betrachtet? Darüber stritten einst schon Erwin Schrödinger und Albert Einstein. Neue Experimente mit Systemen großer Masse sollen jetzt Hinweise zur Klärung dieses fundamentalen Rätsels liefern.

Wie die Quantenphysiker Markus Aspelmeyer und Markus Arndt von der Universität Wien in der Oktoberausgabe von “Spektrum der Wissenschaft” berichten, könnten sie darüber hinaus in Laborexperimenten sogar bestimmte Vorhersagen der Quantengravitation auf der sonst unerreichbaren Planck-Skala überprüfen – jener Dimension, bei der Raum und Zeit an ihre klassischen Grenzen stoßen.

Diese Art der Forschung hat ihren Ursprung im Jahre 1935. Damals entwarf der Theoretiker Erwin Schrödinger ein scheinbar paradoxes Gedankenexperiment, das seitdem Quantenphysiker und Philosophen beschäftigt. Es geht um die fundamentale Frage, ob auch ein makroskopisches Objekt in unbeobachtetem Zustand mehrere sich eigentlich ausschließende Eigenschaften annehmen kann – ob etwa eine Katze zugleich lebendig und tot zu sein. Dahinter steht das Problem des Messprozesses in der Quantenphysik.

Bei der Beobachtung etwa in einem Laborversuch reduziert sich der vorher nach der Quantentheorie mehrdeutige Zustand verschiedener Möglichkeiten auf genau eine Wirklichkeit, also genau einen bestimmten Messwert. Die Physiker sprechen dann auch vom “Kollaps der Wellenfunktion”. Lange Zeit waren solche Versuche jedoch nur auf die allerkleinsten Objekte der Nature – Atome und kleine Moleküle – beschränkt. Seit einigen Jahren verbuchen Physiker nun aber große Fortschritte bei quantenphysikalischen Experimenten mit makroskopischen Objekten. Diese enthalten beispielsweise Millionen oder Milliarden von Atomen, etwa in kleinen schwingenden Hebeln oder Membranen. Die Antworten beeinflussen unser grundlegendes Verständnis von Wirklichkeit und Kausalität.

Wenn also Makro- und Quantenwelt im Labor zusammentreffen – was werden wir aus diesen Experimenten lernen? Eines ist sicher: Vorläufig wird Raum für verschiedene Deutungen der Resultate bleiben. Sollten alle Experimente bei hoher Masse und Komplexität lediglich die Vorhersagen der etablierten Quantenphysik bestätigen, bliebe der philosophische Erkenntnisstand aus Sicht des Quantenphysikers unverändert. Gleichwohl würden dann etliche alternative Vorstellungen über die Welt ausgeschlossen werden – etwa jene, die den Kollapsmodellen zu Grunde liegen.

Nicht weniger spannend ist eine andere Variante. Nehmen wir an, die Forscher würden im Labor auf reproduzierbare Abweichungen von den etablierten Vorhersagen der gängigen Quantentheorie stoßen. Dann wäre es eine Herausforderung, zu entscheiden, ob diese mit “neuer Physik” oder doch im Rahmen der gängigen Quantentheorie ablaufen. (Quelle: Spektrum der Wissenschaft, Oktober 2012)

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

Gehört Spiritualität zu den zentralen Elementen der Modernität?

Spätestens als zur Sommersonnenwende sich mehrere tausend Menschen gemeinsam auf dem Times Square zum Sonnengruß streckten, wurde allgemein sinnfällig, wie sehr Yoga zu einer westlichen Massenbewegung geworden ist. Spiritualität ist nicht mehr das, was sie mal war – soviel steht für den Anthropologen Peter van der Veer fest. Peter van der Veer bezweifelt, ob solche Veranstaltungen tatsächlich noch etwas mit den ursprünglichen Vorstellungen von Spiritualität zu tun haben: “Es fehlen die kritischen Elemente, wie sie noch in den spirituellen Ideen zu Beginn des 20. Jahrhunderts steckten.“

Für van der Veer gehört die Spiritualität zusammen mit anderen säkularen Ideen von Nationen, Gleichheit, Bürgertum, Demokratie und Rechten zu den zentralen Elementen in der Geschichte der Modernität, die sich gegen die althergebrachten Gesellschaftsordnungen und Wertvorstellungen richteten. “Das Spirituelle und das Säkulare sind im 19. Jahrhundert gleichzeitig als zwei miteinander verbundene Alternativen zur institutionalisierten Religion in der Euro-Amerikanischen Moderne entstanden”, so lautet eine der Kernthesen des gebürtigen Niederländers. Damit verweist er ganz nebenbei auch die verbreitete Ansicht, dass die Wiege der Spiritualität in Indien liegt, ins Reich der modernen Mythen. “Es gibt nicht einmal ein Wort für Spiritualität in Sanskrit”, sagt van der Veer. Gehört Spiritualität zu den zentralen Elementen der Modernität? weiterlesen

Was nützt uns die Kosmologie?

Haben wir nicht schon genügend Probleme auf Erden? Aktuell bangen wir im Zusammenhang mit der Eurokrise, der Krise in der arabischen Welt und dem Konkurs einer großen Handelskette. Müssen wir uns dann noch um die Vorgänge am Himmel kümmern?
Nein, wir müssen nicht. Aber dennoch gibt es eine große Zahl an Menschen, die nach einer Antwort auf Fragen suchen, warum wir hier auf unserer Erde überhaupt existieren, wie alles anfing und ob sich in der Unendlichkeit des Alls ein Schöpfer manifestiert.
Was sind eigentlich die Motive der Menschen sich mit Fragen der Kosmologie zu befassen. Ist es ganz einfach Neugier, wollen sie sich um mit einem Bibelwort zu reden die Erde untertan machen, ist es die Gier nach Sensationen oder irgendein anderes verstecktes Motiv?
Der Autor Gerhard Josten, den die Unendlichkeit seit seiner Jugend fasziniert, hat sich die Aufgabe gestellt, die Beweggründe der Menschen zu erforschen und die Vielfalt ihrer Meinungen über den Kosmos in dem Buch mit dem Titel »Ein All ohne Knall« zu präsentieren. Eigentlich hätte man dem Buch noch einen Untertitel, etwa »Die Beweggründe von Menschen, sich mit der Kosmologie zu beschäftigen« geben müssen. Der Haupttitel mag sonst dazu verleiten, zu glauben der Urknall würde im Mittelpunkt des Werks stehen. Dem ist aber nicht so, vielmehr steht der Mensch mit seiner ungeheuren Vielfalt an Vorstellungen und seinen Motiven im Zentrum. Wie hat der Autor dieses mehr psychologische Thema angepackt?
Das Buch ist in drei Teile gegliedert. Im ersten Teil werden einige Auszüge aus dem Stand der Weltraumforschung gegeben. Dabei wird die Rotverschiebung als wichtigstes Argument für den Beginn des Universums in einer Singularität (Urknall) näher beleuchtet. Weiter werden die Folgen beschrieben, die auf dem dualen Charakter des Lichts basieren. Bekanntlich hat Licht je nach Art der Messung entweder Wellencharakter oder Teilchencharakter. Diese Eigenschaft ist für den Nichtphysiker äußerst verwirrend und führt deshalb häufig zu Missverständnissen. Ein drittes und letztes Thema im ersten Teil ist die Suche nach einem erdähnlichen Planeten irgendwo in den Fernen des Weltalls, die Unmengen an Forschungsmittel verschlingt.
Im zweiten Teil des Buchs sind Beiträge von Journalisten, Fachleuten und Wissenschaftlern veröffentlicht. Dabei handelt es sich entweder um fundierte Fachbeiträge oder um Meinungen und Bekenntnisse, die teilweise kontrovers gegenüber den angezweifelten Erkenntnissen der Mainstreamwissenschaft sind. Insbesondere wird angezweifelt, ob die Rotverschiebung des Lichts aus fernen Galaxien tatsächlich ein Argument für die permanente Ausdehnung des Universums ist.
Im dritten und letzten Teil hat sich der Autor mit dem Psychlogen Prof. Dr. Erich Kasten und dem Philosophen Dietmar Odilo Paul zu einer Gesprächsrunde getroffen, um das Thema anzugehen, das ihm besonders am Herzen liegt, nämlich die Beweggründe der Menschen aufzudecken, sich mit dem Kosmos und dem Beginn von allem zu beschäftigen. Zu welchen Ergebnissen die Runde kommt, sei hier nicht verraten.
Um ein Resumee zu ziehen, kann ich sagen, dass dieses Werk zunächst einmal der Meinungsvielfalt über das Urknall-Thema ein Forum bietet. Abweichende Meinungen werden nicht ausgegrenzt, sondern genauso dargestellt, wie die Meinungen, die mit der Mainstreamwissenschaft konformgehen. Schließlich wird auch Licht in die verborgenen Beweggründe gebracht, warum sich Menschen überhaupt mit Dingen beschäftigen, die sie nicht beeinflussen können.
Für alle, die an solchen Fragestellungen interessiert sind, ist Jostens »Ein All ohne Knall« eine Perle gegenüber den Büchern, die abweichende Meinungen ausgrenzen und mehr Fragen aufwerfen als beantworten. Hier bekommt man wenigstens Antworten auf die Beweggründe der Menschen.

Buchtipps:

Elektronen an zwei Orten gleichzeitig

Video: Die Quantenphysik

In einer Art molekularem Doppelspaltexperiment haben Wissenschaftler des Fritz-Haber-Instituts (FHI) der Max-Planck Gesellschaft in Zusammenarbeit mit Forschern vom California Institute of Technology in Pasadena/USA erstmals an Elektronen nachgewiesen, dass diese gleichzeitig Eigenschaften von Welle und Teilchen besitzen und quasi per Knopfdruck zwischen beiden Zuständen hin- und hergeschaltet.

Vor hundert Jahren begann man den in der Naturphilosophie postulierten dualen Charakter der Natur auch auf der Ebene elementarer physikalischer Vorgänge schrittweise zu erkennen. Albert Einstein war der erste, der 1905 diese Konsequenz aus Plancks Quantenhypothese zog. Er ordnete dem eindeutig als elektromagnetische Welle bekannten Photon Teilchencharakter zu. Dies ist die Quintessenz seiner Arbeit zum Photoeffekt. Später war es vor allem deBroglie, der 1926 erkannte, dass alle uns als Teilchen bekannten Bausteine der Natur – Elektronen, Protonen etc. – sich unter bestimmten Bedingungen wie Wellen verhalten.
Die Natur in ihrer Gesamtheit ist also dual; kein einziger ihrer Bestandteile ist nur Teilchen oder Welle. Niels Bohr führte zum Verständnis dieser Tatsache 1923 das Korrespondenz-Prinzip ein, das vereinfacht besagt: Jeder Bestandteil der Natur hat sowohl Teilchen- als auch Wellencharakter und es hängt nur vom Beobachter ab, welchen Charakter er gerade sieht. Anders gesagt: Es hängt vom Experiment ab, welche Eigenschaft – Teilchen oder Welle – man gerade misst. Dieses Prinzip ist als Komplementaritätsprinzip in die Geschichte der Physik eingegangen.

Albert Einstein war diese Abhängigkeit der Natureigenschaften vom Beobachter Zeit seines Lebens suspekt. Er glaubte, es müsse eine vom Beobachter unabhängige Realität geben. Doch die Quantenphysik hat die Tatsache, dass es keine unabhängige Realität zu geben scheint, im Laufe der Jahre einfach als gegeben akzeptiert, ohne sie weiter zu hinterfragen, da alle Experimente sie immer wieder und mit wachsender Genauigkeit bestätigt haben.

Bestes Beispiel ist das Young’sche Doppelspaltexperiment. Bei diesem Doppelspaltexperiment lässt man kohärentes Licht auf eine Blende mit zwei Schlitzen fallen. Auf einem Beobachtungsschirm hinter der Blende zeigt sich dann ein Interferenzmuster aus hellen und dunklen Streifen. Das Experiment kann aber nicht nur mit Licht, sondern auch mit Teilchen wie z. B. Elektronen durchgeführt werden. Schickt man einzelne Elektronen nacheinander durch den offenen Young’schen Doppelspalt, erscheint auf der dahinterstehenden Photoplatte ein streifenförmiges Interferenzmuster, das keinerlei Information über den Weg, den das Elektron genommen hat, enthält. Schließt man jedoch einen der beiden Spalte, so erscheint auf der Photoplatte ein verwaschenes Abbild des jeweils offenen Spaltes, aus dem man den Weg des Elektrons direkt ablesen kann. Eine Kombination aus Streifenmuster und Lagebild ist in diesem Doppelspaltexperiment jedoch nicht möglich, dazu bedarf es eines molekularen Doppelspaltexperiments.

Obwohl jedes Elektron einzeln durch einen der beiden Spalte zu laufen scheint, baut sich am Ende ein wellenartiges Interferenzmuster auf, als ob sich das Elektron beim Durchgang durch den Doppelspalt geteilt hätte, um sich danach wieder zu vereinen. Hält man aber einen Spalt zu oder beobachtet man, durch welchen Spalt das Elektron geht, verhält es sich wie ein ganz normales Teilchen, das sich zu einer bestimmten Zeit nur an einem bestimmten Ort aufhält, nicht aber an beiden gleichzeitig. Je nachdem also, wie man das Experiment ausführt, befindet sich das Elektron entweder an Ort A oder an Ort B oder an beiden gleichzeitig.
Das diese Doppeldeutigkeit erklärende Bohrsche Komplementaritäts-Prinzip fordert aber zumindest, dass man nur eine der beiden Erscheinungsformen zu einer gegebenen Zeit in einem gegebenen Experiment beobachten kann – entweder Welle oder Teilchen, aber nicht beides zugleich. Entweder ist ein System in einem Zustand des wellenartigen “Sowohl-als-auch” oder aber des teilchenartigen “Entweder-oder” in Bezug auf seine Lokalisierung.

In jüngster Zeit hat eine Klasse von Experimenten ergeben, dass diese verschiedenen Erscheinungsformen der Materie ineinander überführbar sind, das heißt, man kann von einer Form in die andere schalten und unter bestimmten Bedingungen wieder zurück. Diese Klasse von Experimenten nennt man Quantenmarker und Quantenradierer. Sie haben in den letzten Jahren an Atomen und Photonen und seit jüngstem auch an Elektronen gezeigt, das es ein Nebeneinander von “Sowohl-als-auch” und “Entweder-oder” für alle Formen der Materie gibt, also eine Grauzone der Komplementarität. Es gibt demzufolge experimentell nachweisbare Situationen, in denen die Materie sowohl als Welle aber auch als Teilchen gleichzeitig in Erscheinung tritt.

Beispiele dafür sind die Atom-Interferometrie, wo dieses Verhalten 1997 erstmalig bei Atomen, d.h. zusammengesetzten Teilchen, gefunden wurde. In der Ausgabe [nature, 29. September 2005] berichten die Berliner Max-Planck-Forscher gemeinsam mit Forschern vom California Institute of Technology in Pasadena/USA nun von molekularen Doppelspaltexperimenten. Diese beruhen darauf, dass sich Moleküle mit identischen und damit spiegelsymmetrischen Atomen wie ein von der Natur aufgebauter mikroskopisch kleiner Doppelspalt verhalten. Dazu gehört Stickstoff, wo sich jedes Elektron – auch die hochlokalisierten inneren Elektronen – an beiden Atomen gleichzeitig aufhält. Ionisiert man nun ein solches Molekül etwa mit weicher Röntgenstrahlung, führt diese Eigenschaft zu einer wellenartig streng gekoppelten Emission eines Elektrons von beiden atomaren Seiten, genauso wie im Doppelspaltexperiment mit Einzelelektronen.

Die Experimente wurden von Mitarbeitern der Arbeitsgruppe “Atomphysik” des FHI an den Synchrotronstrahlungslaboren BESSY in Berlin und HASYLAB bei DESY in Hamburg durchgeführt. Die Messungen mittels einer Multi-Detektoranordnung für kombinierten Elektronen- und Ionen-Nachweis fanden hinter so genannten Undulator-Strahlrohren statt, die weiche Röntgenstrahlung mit hoher Intensität und spektraler Auflösung liefern. Quelle: idw

Wenn sich jedes Elektron an zwei Orten gleichzeitig aufhalten kann, wie im vorletzten Absatz angeführt, dann hat das Folgen für unser Weltbild. Welche Folgen das sind, ist im Sachbuch mit dem Titel  Unsterbliches Bewusstsein: Raumzeit-Phänomene, Beweise und Visionen näher beschrieben.

Die Entdeckung des Zufalls

Als Max Planck vor 100 Jahren mit einem Vortrag vor der Deutschen Physikalischen Gesellschaft in Berlin den Grundstein zur Quantentheorie legte, brachte er damit eine tiefgreifende Umwälzung des physikalischen Weltbilds in Gang. Hatten die Wissenschaftler bis dahin geglaubt, die Natur gleiche einem überdimensionalen Uhrwerk mit vorhersehbaren Abläufen, so wurden sie im Zuge der quantenmechanischen Revolution mit der Entdeckung des Zufalls konfrontiert.
Die Erkenntnis, dass es zum Beispiel für den Zeitpunkt des Zerfalls eines radioaktiven Atoms keinerlei Ursache gibt, war für die Physiker zu Beginn des 20. Jahrhunderts keineswegs erfreulich. Die sogenannte deterministische, klassische Physik hatte es ihnen ermöglicht, die Natur zu verstehen und Ereignisse wie Springfluten oder Mondfinsternisse vorherzusagen. Das gab ihnen über viele Jahrhunderte ein Gefühl von Sicherheit und Macht. Das Ende des Determinismus, der Vorhersagbarkeit, war daher nur schwer zu akzeptieren.
Dabei hatten statistische Theorien, die lediglich Aussagen über die Wahrscheinlichkeit eines Ereignisses machen, die Physiker in früheren Zeiten nicht beunruhigt. Man wusste, hochkomplexe Systeme wie Gase ließen sich nur über statistische Aussagen in den Griff bekommen. Denn es ist einfach unmöglich, die Orte und Geschwindigkeiten aller Teilchen eines Gases zu kennen. Würde aber ein „Superhirn” existieren, das über sämtliche nach dem Urknall entstandenen Teilchen Bescheid wüsste, dann müsste es den Lauf der Welt vorausberechnen können – so die damalige Meinung. Nun stellte sich heraus, dass dem Zufall in der Quantentheorie mit dieser Art von Allwissenheit nicht beizukommen war. Die sogenannte Unbestimmtheitsrelation machte es grundsätzlich unmöglich, Ort und Geschwindigkeit eines Gasatoms zur gleichen Zeit exakt zu messen.
Die Quantentheorie brachte aber nicht nur den Zufall ins Spiel. Es stellte sich heraus, dass quantenmechanische Dinge ein merkwürdig schemenhaftes Dasein führen, das erst durch eine Messung, also den Eingriff eines Beobachters, in einen eindeutigen Zustand überführt wird. Der Zustand eines Elektrons ist ohne eine Messung, die uns diesen Zustand offenbart, nicht nur nicht bekannt, sondern einfach nicht definiert. Hieraus ergab sich die Notwendigkeit, über erkenntnistheoretische Fragen nachzudenken. Denn nachdem sicher war, dass es keine vom Beobachter losgelöste Realität gibt, stellte sich die zentrale Frage, was wir dann überhaupt über die Natur wissen können. Was treibt ein Elektron, wenn ihm keiner zusieht? Auf diese Frage gibt es schlichtweg keine Antwort.
Die Quantenmechanik ist die am besten überprüfte und bestätigte Theorie überhaupt. Gleichzeitig sind ihre möglichen Konsequenzen wie Zeitreisen, „geisterhafte Fernwirkungen” oder die Quanten- Teleportation mit unserem an der Alltagswelt geschulten Verstand kaum zu erfassen. Die Quantentheorie bildet die Grundlage der gesamten modernen Physik, denn erst durch sie wurde ein tieferes Verständnis der Materie möglich. Mit ihrer Hilfe können wir beispielsweise erklären, warum Atome stabil sind, wie ein Laser funktioniert und warum Metalle den Strom besser leiten als die meisten Kunststoffe. Und nicht nur für die Elektronik, Optik oder Nanotechnologie ist die Quantenphysik entscheidend – auch die Vorgänge in der Chemie und Molekularbiologie sind letztlich auf Quanteneffekte zurückzuführen. „Bei der Interpretation der Quantentheorie mag es Schwierigkeiten geben”, schreibt der britische Elementarteilchenphysiker Robert Gilmore, „aber sie funktioniert zweifellos aufs beste.”
(Quelle: Themenheft »Entdeckung des Zufalls«, BMBF, Dezember 2000)

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

Quanten-Darwinismus: Das Evolutionsprinzip jetzt auch bei Quanten nachgewiesen.

(prcenter.de) Die fundamentalen Prinzipien der Evolution gelten offenbar auch für die kleinsten Teilchen der Materie. Wissenschaftler fanden, dass sich nur die „fittesten“ Partikel durchsetzen und ihren eigenen „Nachwuchs“ erzeugen. Da diese Eigenschaft „universell“ gilt, könnte die Entstehung von Leben im Kosmos eher die Regel als die Ausnahme sein.
Die Entdeckung der Physiker Prof. Friedemar Kuchar und Dr. Roland Brunner von der österreichischen Montanuniversität Leoben darf ohne Übertreibung als wissenschaftliche Sensation bezeichnet. In enger Zusammenarbeit mit Kollegen von der Arizona State University in den USA untersuchten sie so genannte Quantenpunkte von Halbleitern. Quantenpunkte sind kleinste Nanostrukturen, für die auf Grund ihrer geringen Größe nicht die Gesetze der klassischen Physik, sondern vielmehr die Regeln der Quantenmechanik gelten.

Bei der Messung der Energiewerte der Quantenpunkt stieß er auf einen seltsamen Effekt. Werden diese Zustände der Elektronen gemessen, dann vermischen sich die Zustände der Elektronen zum Teil miteinander, aber auch mit jenen der Umgebung. Das hat wiederum zur Folge, dass sie energetisch „verschmiert“ werden. Einige der ursprünglichen Zustände erwiesen sich jedoch als robust und behielten ihre Energiewerte. Diese so genannten „Pointer-Zustände“ konnten bisher für einzelne Quantenpunkte nachgewiesen werden.

Das Verblüffende: Wie das Team berichtet ist es gelungen, deutliche Hinweise auf einen Quanten-Darwinismus zu finden. Dahinter verbirgt sich die Idee, dass bei einer Wechselwirkung mit der Umgebung nur die „stärksten“ Zustände, eben die Pointer-Zustände, stabil bleiben und diese die Eigenschaft haben, „Nachwuchs“ zu produzieren. Zum Nachweis dieses Postulats berechnete die Gruppe um Dr. Brunner und Prof. Kuchar die Aufenthaltswahrscheinlichkeiten der Elektronen im System mehrerer Quantenpunkte in Serie.
Wie die Wissenschaftler weiter berichten, scheint es bereits auf Quantenebene eine Art von Beziehungsleben zu geben. Dieser Quanten-Darwinismus soll wiederum für die Selektion und Fortpflanzung quantenmechanischer Zustände verantwortlich sein, die wiederum erst die Wahrnehmung unserer Realität ermöglichen.
Das Postulat eines Quanten-Darwinismus ist nicht ganz neu. Als geistiger Vater gilt der US-Forscher Wojciech H. Zurek vom Los Alamos Laboratory in New Mexico, der als erster diese Idee hatte. Der gelungene experimentelle Nachweis dieses Phänomens unterstreicht wieder einmal in aller Deutlichkeit, die Bedeutung von Visionären in der Wissenschaft.
Dass der Quanten-Darwinismus ein fundamentales Prinzip des gesamten Universums sein dürfte, wird auch in dem vor wenigen Monaten erschienenen Buch “Die geheime Physik des Zufalls: Quantenphänomene und Schicksal – Kann die Quantenphysik paranormale Phänomene erklären?” diskutiert. Dort wird unter anderem veranschaulicht, wie sich Quantenzustände mit ihren gespeicherten Informationen unter anderem in den ersten Genen verwirklicht haben, woraus sich wiederum Konsequenzen für die vielfältigen Möglichkeiten außerirdischen Lebens ziehen lassen.

Linktipps:
Haben die kleinsten Bausteine der Materie Bewusstsein?
Quantenphysiker sind dem Jenseits auf der Spur
Können bewusste Quanten schwarze Löcher am CERN verhindern?
Warum eine kleine Mieze Quantenphysiker wahnsinnig macht

Science Fiction wird Alltag: Die Roboter sind da!

WISSEN DER ZUKUNFT berichtet über das Wunderwelt Wissen.

(prcenter.de) Von Andreas Schultheis

Frankfurt/Berlin – Roboter haben den modernen Lebens- und Arbeitsalltag des Menschen erobert. Sie montieren Autos, übernehmen Hausarbeiten, spielen Fußball mit den Kindern. Fast scheint es, dass der Traum vom allzeit willigen Helfer, den Literatur und Science-Fiction seit Jahrhunderten ausgemalt haben, Realität geworden ist. Wie aus Träumen Wirklichkeit wurde, dokumentiert das Frankfurter Museum für Kommunikation https://www.museumsstiftung.de mit seiner Ausstellung „Die Roboter kommen!” Musikautomaten aus dem 18. Jahrhundert, legendäre Werberoboter der 1950er Jahre und moderne Forschungsroboter, darunter der humanoide Roboter „Armar II”, veranschaulichen die Entwicklung.

Moderne Serviceroboter, die staubsaugen oder die Geschirrspülmaschine ausräumen können, sehen wie freundliche Hausgenossen aus. Gerade erst hat Toyota https://www.toyota.com einen Geige spielenden Roboter vorgestellt, der zeigt, wie die elektronische Welt von morgen aussehen könnte. Dabei ist Toyota nicht allein mit seinen Planungen, sondern hat im eigenen Land eifrige Konkurrenten: „Lange führte dabei Honda die Entwicklung von humanoiden Robotern an: Vor über 20 Jahren startete der Auto- und Motorradhersteller ein bis vor Kurzem viel belächeltes Roboterprogramm. Inzwischen kann sein humanoider Roboter Asimo laufen, die Hand geben und soll bereits in den kommenden Jahren als Bote in Büros arbeiten”, berichtet Focus Online https://www.focus.de. Auch „Nissan stellte auf der Tokyo Motor Show einen fußballgroßen Roboterkopf vor, der in das Armaturenbrett seines Konzeptautos Pivo 2 eingebaut war. Der Kopf soll mit dem Fahrer plaudern und ihm bei Müdigkeit Restaurants für eine Pause vorschlagen”, so das Magazin.

Sprechende Assistenzsysteme scheinen auf dem Vormarsch, auch in der Unternehmens-kommunikation, wie das Beispiel Daimler belegt. Der Personal Assistant ist hier eine Vermittlungs- und Assistenzanwendung für das Personal Information Management der Konzernmitarbeiter. Sie verwirklicht ein so genanntes One-Number-Konzept für die ständige Erreichbarkeit der Mitarbeiter und den Wechsel von der Festnetztelefonie auf Vermittlungs- und Assistenzdienste. Realisiert wurde diese Anwendung vom Berliner Unternehmen SemanticEdge https://www.semanticedge.de: „Selbst wenn man den Namen eines Geschäftspartners gerade nicht weiß, kann man über eine Suchfunktion mit der Eingabe von Branche und Standort die gewünschte Verbindung aufbauen”, erklärt SemanticEdge-Geschäftsführer Lupo Pape. Per Spracheingabe könnten die Mitarbeiter eine Routing-Funktion nutzen, alle Anrufe umleiten, so dass sie auf einer bestimmten Nummer zu erreichen sind. Sprachverarbeitende Technologie, davon ist auch der Berliner Zukunftsforscher Norbert Bolz überzeugt, wird in den nächsten Jahren eine wachsende Rolle spielen. „Wenn Sie auf Ihr Auto zugehen und können es öffnen und starten, indem Sie es ansprechen, das lässt sich niemals überbieten”, erläutert er einen alten Traum der Zivilisation. „Ich persönlich kenne überhaupt keinen Zukunftsforscher oder Technologen, der Zukunftsszenarien entwickelt und nicht davon ausgehen würde, dass die Stimme letztlich das ultimative Interface ist”, sagte Bolz bei den diesjährigen Bonner Voice Days https://www.voicedays.de.

Die KI-Forschung und speziell die Robotik gelten weltweit als Zukunftsmarkt. „6,9 Mrd. Euro setzte allein die deutsche Roboterwirtschaft 2005 mit ihren Produkten um. Außerhalb der industriellen Fertigung gelten Serviceroboter als Wachstumsbereich”, analysiert die Zeitschrift Technology Review. Die Begeisterung für Robotertechnik erinnert Microsoft-Gründer Bill Gates an die Zeit, als er und sein Partner Paul Allen davon träumten, dass irgendwann auf jedem Schreibtisch und in jedem Haus ein Computer stehen könnte. Gates könne sich eine Zukunft vorstellen, in der roboterähnliche Geräte zu einem fast allgegenwärtigen Bestandteil des täglichen Lebens werden. Für den Sprachdialogexperten Pape sind das keine Hirngespinste. Bereits heute existierten die dafür notwendigen Technologien wie dezentrales Rechnen, Sprach- und Mustererkennung. Drahtlose Breitbandverbindungen könnten die Tür zu einer neuen Generation selbständiger Geräte öffnen, die Aufgaben für Menschen erledigen. „Da liegt allerdings noch ein weiter Weg vor uns. Für Maschinen ist es sehr schwierig, sich in einem Raum zu orientieren, auf Geräusche zu reagieren, Sprache zu interpretieren und Gegenstände zu ergreifen, die höchst unterschiedlich sind”, sagt Pape im Gespräch mit dem Online-Magazin NeueNachricht https://www.ne-na.de. Eine funktionierende Spracherkennung werde unverzichtbar sein, um Roboter im Alltag einzusetzen, etwa in der Altenpflege oder bei der Unterstützung behinderter Menschen.

Flexible Produktion: Legosystem für Produktionsanlagen

“DAS WISSEN” ( toppx.newzs.de ) berichtet über das Wunderwelt Wissen.

Legosystem für Produktionsanlagen
Eine neue Plattform aus einzelnen Bausteinen vereinfacht es, analytische oder therapeutische Prozesse vom Labor in die industrielle Fertigung zu überführen.© Fraunhofer IPA

(idw) Was im Kleinen geht, muss im Großen nicht gleich klappen. Will man etwa analytische oder therapeutische Prozesse vom Labor in die industrielle Fertigung überführen, braucht es Geduld und einen großen Geldbeutel. Eine neue Plattform aus Bausteinen minimiert die Kosten.

Laboranlagen für medizinische Fragestellungen – etwa für Blutuntersuchungen – und Produktionsgeräte für medizinisches Zubehör haben eines gemeinsam: Sie sind schwer zu planen, da eine Fülle von unterschiedlichen Komponenten zusammenkommen. Wo müssen welche Pumpen und welche Dosiersysteme sitzen, um etwa einen Biochip optimal produzieren und auswerten zu können? Bislang entwerfen Hersteller von komplexen Laboranlagen zunächst verschiedene Konzepte und Konstruktionszeichnungen, bevor sie das reale Gerät aufbauen. Dennoch funktionieren die Maschinen in der Realität oft nicht wie erwartet. Die Planung beginnt erneut – eine teure Angelegenheit. Ein weiteres Problem: Die Konstrukteure verwenden vorwiegend Bauteile und Technologien, mit denen sie bereits Erfahrung haben. Das sind jedoch nicht immer diejenigen, die für das System optimal wären.Mit der neuen Plattform “Modular Process Automation Laboratory m:Pal” lassen sich komplexe Laborgeräte schneller und effizienter planen. Sie bietet einen Bausatz, bei dem Pumpen, Inkubatoren, Dosiergeräte oder Kameramodule nach Belieben zusammengesteckt und umgehend ausprobiert werden können – ähnlich wie bei Legosteinen. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart haben “m:Pal” entwickelt. “Wir haben quasi einen Spielplatz entwickelt, auf dem wir alle Techniken unkompliziert testen und diejenigen heraussuchen können, die für die jeweilige Fragestellung am besten geeignet sind. Jedes Modul ist völlig autark und kann daher auch alleine betrieben werden”, sagt Andreas Traube, Gruppenleiter am IPA. “Der Knackpunkt lag in der Softwarearchitektur: Die benötigten Module müssen sofort auf Knopfdruck funktionieren, wenn man sie zusammensteckt.”

Künftig soll die Plattform Herstellern kleiner Serien eine hohe Flexibilität bieten. “Produzenten von Hörgeräten oder anderen medizinischen Produkten, von denen es verschiedene Varianten oder ständig neue Modelle gibt, können “m:Pal” als Produktionsgerät einsetzen. Bisher musste man bei jedem neuen Modell die ganze Produktionslinie austauschen – mit “m:Pal” reicht es, ein oder zwei Module anzupassen. So lassen sich bis zu 50 Prozent der Kosten einsparen”, sagt Traube. Ebenso können Hersteller eine kleinere Produktionslinie schrittweise automatisieren und die Module nach und nach anschaffen, sobald sich der Durchsatz erhöht.

Spontane Selbstentzündung: schauriger Spuk jetzt aufgeklärt?

(DailyNet) Es klingt wie ein unheimlicher Spuk, ist aber offenbar Realität: Die spontane Verbrennung von Menschen. Dabei verbrennen die Menschen angeblich plötzlich von innen heraus, indem sich im Körper Flammen bilden. Aber wie kommt es zu dieser spontanen Selbstentzündung, bei der die Umgebung seltsamerweise verschont bleibt? Ein Wissenschaftler aus Neuseeland glaubt, das Geheimnis jetzt gelüftet zu haben.Am bitterkalten 5. Dezember 1966 verließ Don E. Gosnell morgens sein Haus in Coudersport, der Kreisstadt von Pennsylvania, um wie üblich für die Gaswerke Zähler abzulesen. Sein erster Besuch galt dem bekannten und als Familienarzt beliebten Dr. John Irving Bentley, der sich mit 92 Jahren im Ruhestand befand. Im Haus des Doktors bemerkte er einen feinen blauen Rauch und ein etwa 1 Meter großes Loch in der Decke. Als er nach dem Doktor sehen wollte, fand er nur noch den Rest des Beines.

Hinter der schaurigen Geschichte verbirgt sich ein Phänomen, welches in der Literatur als spontane Selbstentzündung beschrieben wird. Meist verbrennen die gesamten Körper zu einem kleinen Haufen Asche, jedoch wird trotz der großen Hitzeentwicklung meistens kaum etwas außer dem Körper zerstört. Gelegentlich sind die Opfer in ihrer Kleidung verbrannt, ohne die Kleidung dabei zu beschädigen. Die genauen Ursachen für dieses Phänomen sind bis heute nicht geklärt.

Nicht jeder hat schon einmal von diesem Phänomen gehört. Doch in Mysterienkreisen ist es schon lange bekannt: Bei der spontanen Selbstentzündung oder kurz SHC („spontaneous human combustion”) brennen Personen auf einmal und nichts kann sie retten, bis sie zu einem Häufchen Asche verbrannt sind. Die Schädel sind nach der Verbrennung nicht zerplatzt, sondern geschrumpft. Außerdem fehlt meist jeglicher Brandgeruch. Ungewöhnlich ist auch die große Hitze, die nötig ist um einen menschlichen Körper zu verbrennen. In einem Krematorium muss über mehrere Stunden eine Temperatur über 1400°C aufrechterhalten werden. Aber eine spontane Selbstverbrennung geschieht meist in einem Zeitraum von wenigen Minuten. Deshalb ist auch sehr verwunderlich, dass die Umgebung dabei noch nicht einmal angekohlt wird. Und das ist auch das Interessanteste an diesem Phänomen. Deshalb wäre auch ein Anzünden nicht dasselbe wie eine spontane Selbstverbrennung, denn beim Anzünden wird auch die nähere Umgebung in Mitleidenschaft gezogen und das ist bei SHC nicht der Fall. Aber warum können Menschen auf einmal in Flammen aufgehen?

„Das Phänomen erinnert an ein plötzlich auftretendes Mikrowellenfeld”, erklärt Professor John Abrahamson von der University of Canterbury in Christchurch. Der Wissenschaftler hat die Entstehungsursachen der seltenen Kugelblitze erforscht. Ein großer Kugelblitz, so argumentiert er, könnte mit einem menschlichen Körper die gleiche Wirkung wie ein Mikrowellenherd hervorrufen.

Auch für die Entstehung eines Kugelblitzes hat der Forscher eine Erklärung. „Wenn der Blitz ins Erdreich trifft, können darin enthaltene Silikate und Kohlenstoffverbindungen zu Silizium reagieren”, argumentiert er. Danach müsse sich im getroffenen Gegenstand eine Art Röhre durch den Blitzschlag bilden. Aus dieser Röhre entweiche dann eine Blase gasförmigen Siliziums. Dies, so Abrahamson, könne man sich in etwa so vorstellen wie einen Raucher, der mit dem Mund Rauch ausstößt. Sich vor einem Kugelblitz zu schützen, dürfte nicht einfach sein. Denn wenn er selbst in Häuser eindringt, gibt es vor ihm wohl keinen absoluten Schutz, vor allem nicht vor Verbrennungen.

Quelle: Rolf Froböse, „Wenn Frösche vom Himmel fallen – die verrücktesten Naturphänomene”. (Wiley-VCH, 2007). Jetzt im Handel.