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Wir waren vor einem Jahr und jetzt wieder mit der MS BREMEN in der Antarktis. Auf diesem Schiff sind Universitätsprofessoren sowie Fachkräfte, die auf den Forschungsstationen mitgewirkt haben, als Lektoren tätig. Es wurde klar gesagt, "ganz gleich was Sie in der Presse lesen, die Antarktis schmilzt nicht".

Bei wärmerem Klima würde sich die Feuchtigkeit erhöhen, so dass mehr Schnee auf dem Kontinent fällt, und dies gleicht die Eiserosion am Rande auf.

Vor einen Jahr, auf der Antarktischen Halbinsel sahen wir wie Pinguine auf Schnee statt Felsen ihre Nester hatten, wobei die Nester bis zu einem Meter versanken und die Brut ertrank - noch nie Gesehenes für unsere Biologen.
Heuer konnten wir das Ross-Meer nicht erreichen, weil die Eisbarriere nicht wie üblich geschmolzen war, und die See selbst war mit mehr Eis bedeckt als üblich.

Aber selbstverständlich hat es nie ein statisches Klima gegeben, es pendelt zwischen Eiszeit und Wärmeperiode. Und Methan ist als Treibhausgas noch viel gefährlicher als CO₂.

Vor einigen Jahren wurde in der Forschung die Theorie der sogenannten „doppelten speziellen Relativität“ (DSR) diskutiert, in der neben der Lichtgeschwindigkeit eine weiter invariante Größe, nämlich eine elementare Länge (üblicherweise gleich der Planck-Länge) auftrat. Aus der Theorie ergaben sich Korrekturen bzw. Deformationen der bekannten Gleichungen der speziellen Relativitätstheorie, die erst auf der Planck-Skala (Planck-Länge, Planck-Zeit usw.) sichtbar wurden, während für uns vertraute Längen- bzw. Energieskalen diese Effekte unmerklich klein sein sollten; d.h. die DSR reproduziert hier die vertraute SR.

Ein weiterer Effekt war die Deformation der relativistischen Energie-Impuls-Beziehung (E² = p²+m²), der sich bei der Planck-Energie bemerkbar machen sollte. Interessant in diesem Zusammenhang ist nun, dass in einigen Arbeiten zur DSR aufgrund der Korrekturen zur Energie-Impuls-Beziehung eine Modifizierung bzw. ein Verschwinden des GZK-Effektes vorhergesagt wurde, ähnlich den Ergebnissen, wie sie die AGASA-Gruppe vor einiger Zeit publiziert hatte, die aber in den Experimenten AUGER und HiRes nicht bestätigt werden konnten.

Außerdem gab es einige Arbeiten zu der Fragestellung, ob sich die DSR als effektive Theorie für große Längenskalen aus einer fundamentalen Theorie zur Quantengravitation ableiten ließe. Wäre dies der Fall, so hätte man über die Modifizierung des GZK-Effektes eine direkte Vorhersage der Quantengravitation auf komischen (und damit experimentell zugänglichen) Längenskalen gefunden. Die Ergebnisse von AUGER und HiRes würden dann die jeweiligen Theorien zur Quantengravitation widerlegen.

Soweit ich diese Themen verfolgen konnte, gab es zur DSR sowie zu ihrer Ableitung aus einer Theorie der Quantengravitation jedoch keine breite Übereinstimmung unter den Forschern.

Es wäre schön, wenn Herr Dr. Wolschin hinsichtlich der Bedeutung des GZK-Effektes sowie zu makroskopischen Effekten der Quantengravitation etwas Licht ins Dunkel bringen könnte.

Aufmerksam geworden bin ich auf Ihren Artikel erst durch den Leserbrief von Herrn Dietrich Hahn im aktuellen SdW-Heft. Dieser hat mich neugierig gemacht und so habe ich den Artikel, gesucht, gefunden und auch mit Vergnügen gelesen.

Mir ist klar, dass es hauptsächlich um die Darstellung der historischen Abläufe ging und dieser Aspekt macht dann auch das Lesevergnügen aus. Aber der Absatz zu den physikalisch-chemischen Grundlagen der Kernspaltung stoppte mich mit seinem letzten Satz im Lesefluss. Vermutlich deshalb, weil die Darstellung der allgemein hohen Kernbindungsenergie und der speziellen Eigenschaften des Urankerns, die seine Spaltbarkeit erleichtern, nicht so klar getrennt sind. Zudem bleibt der Aspekt "Wieso ist Kernspaltung von Uran-Atomen möglich" meinem Eindruck nach unabgeschlossen.

Um das aber nochmal klar zum Ausdruck zu bringen, ansonsten war ich von Ihrem Artikel begeistert.

Der an sich sehr interessante Beitrag von Wilson & Wilson über evolutive Selektionsebenen kann nicht unkommentiert bleiben. Vorab: Es ist sicher sinnvoll, auch solch "etablierte" Begriffe wie die Selektion immer wieder zu hinterfragen und sich dabei auch nicht zu scheuen, alte, verworfene Konzepte neu zu überdenken. Es scheint aber, dass dabei wichtige Aspekte unberücksichtigt geblieben sind. Insbesondere ist zu konstatieren, dass die Befunde, auf die sich der Bericht stützt, mit dem Gen-zentrierten Selektionsansatz ebenso gut und konzeptionell sauberer zu erklären sind.

Beispiel Staatsqualle: Jede der Einheiten des Verbunds leistet einen Beitrag zum Überleben des Ganzen, und zwar durch die erfolgte Arbeitsteilung effizienter, als dies bei viel kleineren Einzelorganismen möglich wäre. Dabei reproduzieren auf Grund der hohen genetischen Übereinstimmung im Verband alle ihre eigenen Gene, ob sie nun selber an der Fortpflanzung beteiligt sind oder nicht. Das hat mit "Gruppenselektion" ebenso wenig zu tun wie die Tatsache, dass all meine Körperzellen zu Grunde gehen werden, "lediglich" um den zwei meiner Keimzellen zum Überleben zu verhelfen, denen meine beiden Kinder entstammen. Dass die Wilsons hier u.a. als Gegenargument anführen, die betreffenden Zellen seien ja auf Grund aufgetretener Mutationen nicht mehr identisch, zeigt, dass sie an dieser Stelle die kausalen Zusammenhänge falsch beurteilen, wie man sich leicht vergegenwärtigen kann: Wenn eine meiner Körperzellen (eine der Zellen der Staatsquallen) mutiert, sollte sie sich dann beleidigt aus der organismischen Kooperation verabschieden, weil ihre genetische Information ja nicht mehr dieselbe wie die der Keimzellen ist? Nein, bei Mutationen kann und wird die Selektion logischerweise erst ab der nächsten Generation greifen.

Beispiel Gruppenselektion beim Menschen: Ja, ganz sicher gibt es eine Gruppenselektion – aber beim Menschen gibt es neben der genetischen Evolution eben noch die kulturelle, und gerade die dürfte für solche Effekte maßgeblich sein: Selektiert werden hier kulturelle Eigenschafen (Dawkins’ "Meme", wenn man so will), und deren "Organismus" ist nun mal eher die Gemeinschaft und weniger das Individuum.

Beispiel der züchterischen Selektion produktiverer Hennen: Im angeführten Experiment von W. Muir hingen die Züchtungsergebnisse davon ab, ob für die Weiterzucht nur die produktivsten Individuen oder aber die produktivsten Gruppen (= alle Käfiggenossinnen) verwendet wurden. Völlig zutreffenderweise führen die Autoren dies darauf zurück, dass im ersten Fall die aggressivsten Hennen selektiert und damit "angereichert" wurden, im zweiten Fall erfolgte ein solch starker Anreicherungseffekt aber nicht. Mit anderen Worten. Die (individuellen!) Selektionsbedingungen waren in beiden Fällen ganz unterschiedlich – kein Wunder also, das die Ergebnisse verschieden waren; nichts anderes hätte man auf dem Boden einer Individualselektion erwartet.

Etliche, weitere Unstimmigkeiten ließen sich noch anführen; und bei alldem gehen die Wilsons der eigentlichen Frage aus dem Weg: Wenn es tatsächlich eine Gruppenselektion sensu stricto gibt, auf welche Weise würde sie sich auf den Genpool auswirken? Nach welchen Gesetzmäßigkeiten würden sich die Frequenzen welcher Allele ändern? Solange hier keine wirklich belastbaren, mathematischen Modelle vorliegen, die erklärungsmächtiger sind als die bisherigen und gut bestätigten, sind Gruppenselektions-Modelle nicht überzeugend.

Damit kein falscher Eindruck entsteht: Der von den Wilsons vorgetragene Ansatz ist wertvoll, die aufgeworfenen Fragen sind interessant, die Kritik befruchtet den Diskurs. Nicht mehr, aber auch nicht weniger.

Danke für die Information. Ich werde beim Lernen für meine Prüfungen den Hintergrund meines Computers auf rot stellen, wenn eine große Prüfung am nächsten Tag bevorsteht und auf blau, wenn ich ein neues Fach angehe. Mal sehen, ob sich meine Leistung so steigern lässt!

Erfinder der Wärmepumpe, d. h. der Erste, der das Prinzip nicht nur zum Heizen oder Kühlen, sondern für beides gleichzeitig angewendet hat, war Peter Ritter von Rittinger, der 1855 in der Saline Bad Ischl/Österreich den Energieverbrauch der Salzerzeugung aus Sole vermindern wollte. Im praktischen Einsatz ist er allerdings gescheitert, da damals das Problem der Kesselsteinbildung an den Wärmetauschern noch nicht gelöst war.

Bei der Salzerzeugung ist der hocheffiziente Einsatz der Wärmepumpe heute Standard, wobei des besseren Wirkungsgrades wegen die Sole unter Vakuum verdampft wird, wodurch Prozesstemperaturen unter 50°C erreicht werden.
Gegenüber der alten Sudpfannentechnik ergibt sich dadurch eine Effizienzsteigerung von mehr als Faktor 20.

Sehr geehrte Damen und Herren,

die Angabe zu der Masse des "Hot Neptun" kann ich nicht so recht glauben.

Kann es sein, dass sie statt 14 Sonnenmassen 14 Erdmassen schreiben wollten?

Mit freundlichen Grüßen

Jörg Vögeding

Zu dem Artikel von Norbert Treitz ist eine Ergänzung angebracht, um einem weniger prominenten Zeitgenossen von Tycho Brahe Gerechtigkeit zuteil werden zu lassen. Gleichzeitig mit Tycho Brahe hat nämlich Nicolaus Reimers, genannt Raimarus Ursus (1551-1600), ein sehr ähnliches Weltsystem veröffentlicht, das insofern moderner war als das von Tycho, der die rotierende Fixsternsphäre beibehielt, als Ursus die tägliche Drehung des Fixsternhimmels auf eine Rotation der Erde zurückführte und die unterschiedliche Helligkeit der Sterne auf unterschiedliche Entfernungen. Ursus war Dithmarscher, aus einfachsten Verhältnissen und Autodidakt. Er brachte es aber bis zum „kaiserlichen Mathematiker“ in Prag als unmittelbarer Amtsvorgänger von Tycho. Als Bediensteter eines dänischen Edelmanns war er 1583 auf der Insel Ven gewesen, wo der von ihm bewunderte, aber adelsstolze Tycho ihn jedoch nicht zur Kenntnis nahm. Als Ursus später sein Weltsystem veröffentlichte, raste Tycho vor Zorn und behauptete, Ursus habe es ihm auf Ven gestohlen. Sogar der von Tycho abhängige Kepler, der „Kopernikaner“ war und an keines der beiden Systeme glaubte, musste in dem äußerst heftigen Plagiatsstreit gegen Ursus Stellung nehmen. Das Problem löste sich dadurch, dass Ursus 1600 und Tycho 1601 starben. Das tychonische Weltsystem, das die Erde stillstehen ließ, wurde im 17. Jahrhundert, als Galilei bei der Kirche in Ungnade war, von den hervorragenden jesuitischen Astronomen bis auf die Zeit von Newton
benutzt. Ursus geriet weitgehend in Vergessenheit.

Bei diesen und ähnlichen Meldungen, die suggerieren, die Arktis hätte mal subtropisches Klima gehabt, vermisse ich immer die Angabe, wo zur Kreidezeit die betreffende Platte sich im Verhältnis zum Äquator (konkret auf welchem Breitengrad und andere Umstände) gerade befunden haben mag. Mir kommen diese "Sensationsmeldungen" schon manchmal etwas seltsam vor (Was soll den unausgesprochen mit ausgesagt werden? Klimawandel - nicht so schlimm, schon alles mal da gewesen? Nichts neues unter der Sonne?). Gerade bei solchen Meldungen gehört die von der Wissenschaft angenommene Lage ganz wesentlich dazu (sonst entsteht tatsächlich das Bild, die Kontinente wären immer schon gewesen wie heute, nur das Klima hat sich halt geändert) - gerade für einen sich der Vermittlung der Wissenschaft verschriebenen Internetauftritt gehört, denke ich eine gewissen Exaktheit in den Begriffen dazu.

Im Artikel ist von einem Vakuum bis zu 10e-14 mbar in einer Thermoskanne die Rede, das wäre fantastisch, da so niedrige Drücke bisher selbst in den besten Vakuumkammern nicht erreicht werden! Ich glaube eher, es handelt sich um einen Druckfehler und es sind 10e-4 mbar gemeint.

Iver Lauermann, Berlin

In dem Artikel wird das Prinzip der Selektion als die Hauptkraft der Evolution bezeichnet. Eine Hauptkraft ist sie sicher; selektieren kann die Umwelt aber nur zwischen bereits vorliegenden Varianten, die innerhalb einer Spezies durch (i.a. zufällige) Mutationen entstehen. Zur Erklärung der Evolution braucht man also zwei Prinzipien oder Kräfte, die Mutation und die Selektion, die in ihrem antagonistischen Zusammenspiel gleichwertig als Motor der Evolution wirken. Mutation ist die schöpferische Fantasie, die die Ideen liefert, und Selektion das rationale Prinzip, nach dem die Umwelt aus diesen Ideen wählt. Wo keine Ideen, da gibt es auch nichts auszuwählen; wo keine Mutation, da auch keine Selektion. Darüber, wie Mutationen zu Stande kommen, wird in dem Beitrag leider nichts gesagt.

Prof. M. Pauen sagt auf S. 57 u.a.: "Man versucht sich darauf zu einigen, was für Freiheit unerlässlich ist, und das sind zwei Momente: erstens die Freiheit von äußerem Zwang, zweitens die Abgrenzung gegen Zufall". Einmal davon abgesehen, dass ich auch ohne "Zwanglosigkeit" innerlich frei sein kann (zumindest in Gedanken), so setze ich dagegen: Der "Zufall" im Sinne der Quantenphysik - nämlich als Synonym für Unwägbarkeit, Unbestimmtheit, Unschärfe definiert - ermöglicht erst grundsätzlich Freiheit! Meiner Meinung nach muss man auch bei den mikrophysikalischen neuronalen Gehirnprozessen eine statistische - wahrscheinlichkeitsbedingte - Naturgesetzlichkeit zu Grunde liegen, die sowohl Freiheitsgrade als auch Ordnungsstrukturen beinhaltet und zum "Quantenspiel der Gedankenfreiheit" führen könnte.
Zu Seite 60: "Dann wird sich zeigen: auch Bewusstseinsprozesse sind erklärbar". Hier bietet sich zur ganzheitlichen Deutung des scheinbaren Leib-Seele- bzw. Gehirn-Geist-Dualismus ein Vergleich mit dem Hard-/ Software-Zusammenspiel der Informatik an: Erst die Wechselwirkung von "Leib und Seele", von Gehirn und Geist macht den sich selbst bewussten Menschen aus (wobei der ideelle Hintergrund - der Programmierer als Ideengeber - ausgeblendet werden soll).

David S. Wilson und Edward O. Wilson geben im dem Artikel einen recht guten Überblick, wie sich die Denkweise der Evolutionsbiologen in den letzten Jahrzehnten entwickelt hat.

Etwas gewundert hat es mich dann schon, dass ein wichtiges Kriterium, nämlich die Abhängigkeit der Individuen von der Gruppe, nicht vorkommt. Anpassungen "zum Wohl der Gruppe" treten nämlich genau in dem Maß auf, wie die Individuen von der Gruppe abhängig sind. Das lässt sich recht einfach begründen: Selektion beruht zunächst auf dem Fortpflanzungserfolg der Individuen. Ist jedoch ein Individuum von seiner Gruppe existenziell abhängig und verhält es sich so, dass die Gruppe in Schwierigkeiten kommt und als Ganzes nicht überlebt, so hat auch das inzwischen nicht mehr oder nicht mehr lange lebende Individuum seinen Fortpflanzungserfolg verspielt.

Eine existenzielle Abhängigkeit liegt vor allem auch dann vor, wenn es für Rest-Individuen einer untergehenden Gruppe nicht oder kaum möglich ist, in ein anderes Kollektiv zu wechseln.

Besonders ausgeprägt ist ein gruppenunterstützendes Verhalten bei Staaten bildenden Insekten wie z.B. Ameisen. Diese Tiere sind als Individuum überhaupt nicht überlebensfähig. Auch wenn Einzelne einen neuen Staat gründen können, so sind diese doch wiederum vom Verhalten ihrer Nachkommen zu 100 Prozent abhängig. Individuen eines Staats stammen von einer Königin ab, haben damit gleiches Erbgut und verhalten sich entsprechend nach gleichen Mustern. Falls diese Tiere nicht mit dem für den Staat geeigneten Erbgut ausgestattet sind, so geht der ganze Staat unter und damit auch die Königin mit ihrem Erbgut.

Bei Huftierherden gibt es kaum Abhängigkeiten. Fürs Fressen ist es besser, wenn sich möglichst wenige Tiere die Weide teilen müssen. Beim Thema gefressen werden sind wiederum möglichst viele Artgenossen vorteilhafter, da dann das Einzeltier mit geringerer Wahrscheinlichkeit Pech hat. Ansonsten sind Einzeltiere durchaus überlebensfähig. Alles in allem wird man hier ein selbstloses Verhalten im Sinne der Herde kaum finden.

Anders ist es bei in Rudeln jagenden Wölfen. Diese haben zusammen eine bessere Überlebenschance, als Einzeltiere. Für ein funktionierendes Zusammenleben im Rudel, dürfte ein ganzes Arsenal an Verhaltensweisen nötig sein. Falls sich ein Tier zu sehr in seinem Sinn und nicht im Sinn der Gruppe verhält, indem es z.B. Jagderfolge vereitelt, und somit den Fortbestand der Gruppe gefährdet, so gefährdet es auch seinen eigenen Fortbestand. Das ist dann auch nicht im Sinn der Selektion auf Individualebene. Für den Gruppenerfolg ist es nicht zwingend nötig, dass alle Mitglieder das gleiche Erbgut haben. Wichtig ist, dass die Verhaltensweisen stimmen. Wie diese zu Stande kommen ist zweitrangig.

Auch die ersten Menschen lebten ähnlich wie die Wölfe (von denen die Hunde, mit ihren besonderen Beziehungen zum Menschen abstammen) in vielen kleinen Gruppen. Auch hier war das Überleben in der Sippe wesentlich einfacher als für ein Individuum. Vor allem bei der Jagd war es notwendig, dass sich eine Reihe von Mitgliedern voll und ganz – auch unter Einsatz ihres eigenen Lebens – daran beteiligten. Vielleicht ist die hohe Risikobereitschaft von männlichen Jugendlichen noch ein Überbleibsel aus dieser Zeit. Jedenfalls waren Gruppen, bei denen das Zusammenwirken, vor allem bei der Jagd, nicht funktionierte, dem Untergang geweiht. Auch hier waren Sozialstrukturen für das Zusammenleben erforderlich, die noch um einiges komplexer als die der Wölfe waren.

Es ist schon viel über "das Gute und Böse" im Menschen geschrieben worden. Im Kern handelt es sich um einen sehr einfachen Sachverhalt. Die kleinen Gruppen der frühen Menschen waren nur mit sozial handelnden Individuen also mit "guten" Menschen überlebensfähig. Für den Einzelnen genügte dies allein noch nicht. Er musste auch dafür sorgen, dass er selbst in der Gruppe überlebte. Dafür können teilweise egoistische Verhaltensweisen – "das Böse" – vorteilhaft sein. Damit wird die Ambivalenz schon offensichtlich. Beide Eigenschaften – "gut" und "böse" – müssen sich damals schon beim Menschen herausgebildet haben.

Ich denke jedoch, dass der Spielraum für Egoismus in den damaligen kleinen Verbänden eher begrenzt war. Zu groß war das Risiko, dass man mit dem ganzen Clan untergeht. Gerade in schweren Zeiten mussten der Stamm zusammenhalten. Dieses Zusammenhalten von Gruppen in einer gemeinsamen schwierigen Situation lässt sich auch heute noch beobachten.

Auch beim Mensch hat der Gruppenerfolg kaum etwas mit gleichem Erbgut zu tun, zumal es auch nicht wichtig war, wie sich jemand nützlich machte. Nicht nur bei der Jagd war Engagement gefragt. Falls z.B. ein Mitglied dafür sorgen konnte, dass Streitigkeiten nicht eskalierten, so war es für die Sippe auch wertvoll. Es muss dann noch einige Exoten gegeben haben, deren Ideen das Leben erleichterte, und die es dann auch noch fertiggebracht haben, ihre Stammmitglieder davon zu überzeugen.

Mit großem Interesse habe ich im Februarheft den Artikel "Wie kosmische Strahlung ausgebremst wird" gelesen.
Leider enthält der gelungene Beitrag aber einen Fehler: Beim Vergleich der freien Weglänge energiereicher Partikel wird der Wert von 50 Megaparsec genannt und mit dem Durchmesser unserer Milchstraße verglichen. Deren Ausdehnung beträgt aber nicht 30 Megaparsec, wie im Artikel genannt, sondern nur 30 Kiloparsec - also ein Tausendstel des angebenen Werts. Die freie Weglänge ist damit sogar 1700-mal größer als der Milchstraßendurchmesser und nicht nur 1,7mal.

Die von Enrico Au-Yeung durch Zufall entdeckte und später mit experimenteller Mathematik bestätigte Summenformel war spätestens seit 1980 bekannt. Leonhard Euler selbst hat 1775 ähnliche Summen berechnet. Au-Yeungs Formel findet sich in der Arbeit "On the evaluation of polylogarithmic integrals" von Raymond Gastmans und Walter Troost in der Zeitschrift "Simon Stevin", Band 55 (1981).
Die im Artikel genannten Integrale werden in der Elementarteilchenphysik schon seit Mitte der 1970-er Jahre benötigt. Ettore Remiddi (Bologna) und Mitarbeiter haben bis 1979 Integrale einer noch allgemeineren Klasse ausgerechnet. Nähere Einzelheiten finden sich in unserer Arbeit "Harmonic Sums and Mellin Transforms up to Loop-Two Order", Physical Review D60, 014018 (1999).

Auch wenn man in diesem Fall auf analytischer Seite schneller war: Schwierige Relationen wurden unter anderem von David Broadhurst (1996) in der Arbeit "On the enumeration of irreducible k-fold Euler sums and their roles in knot theory and field theory" mit PSLQ gefunden. Erst im letzten Jahr gelang Jos Vermaseren, David Broadhurst und mir mit Hilfe sehr aufwendiger analytischer Berechnungen und intensiver Verwendung von Computeralgebra der analytische Beweis.