Naturwissenschaften

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Wie alles begann – Von Galaxien, Quarks und Kollisionen

Naturhistorisches Museum 2.11. 2016

Eine kleine, aber feine Ausstellung. Sie führt den Besucher nicht nur in wichtige kosmologische, astrophysikalische Themen ein, sondern auch in die Teilchenphysik. Optisch und didaktisch ist die Darstellung sehr ansprechend. Nicht nur werden beeindruckende Hubble-Aufnahmen hübsch präsentiert. Es gibt auch die Videosimulation einer „Reise“ durch das Weltall, in der man beispielsweise die Milchstraße durchquert. Auch der Urknall ist so zugänglich dargestellt, wie das für ein so komplexe Ereignis möglich ist: Man kann an der Entstehung des Universums quasi entlang entgehen. Das CERN bekommt ebenfalls eine ausführliche Station. (Bis 1.5.)

Marcus du Sautoy: What We Cannot Know

Die Lektüre des Buches lässt mich mit gemischten Eindrücken zurück, weil meine Erwartungshaltung nur teilweise getroffen wird. Ich kaufe das Buch vor allem wegen des erkenntnistheoretischen Aspekts, also die Frage nach der Möglichkeit wissenschaftlichen Wissens überhaupt. Du Sautoy begibt sich aber nur selten auf dieses Abstraktionsniveau. Stattdessen schreibt er eine – durchaus gelungene – Einführung in den aktuellen Stand der Wissenschaft. Das passt zu seiner akademischen Berufung: Er ist als Mathematiker seit 2008 in Oxford Inhaber des Lehrstuhls Public Understanding of Science und genau diese Aufgabe erfüllt er in What We Cannot Know sehr kompetent.

In sieben Edges genannten Kapiteln nähert sich du Sautoy seinem Thema. Behandelt werden alle großen Probleme der Naturwissenschaften, von mathematischen Grundsatzfragen über die Atomtheorie zur zeitgenössischen Physik. Auch die Frage nach dem Wesen des Bewusstseins fehlt ebenso wenig wie die aktuellen Diskussionen in der Kosmologie. Wissenschaftshistorische Herleitungen sind ebenfalls zu finden. Das ist alles sehr solide und kompetent geschrieben, so wie man es auch in Dutzenden anderen Sachbüchern zu lesen bekommt. Aus didaktischen Gründen geht der Autor oft von Alltagsgegenständen aus, etwa von Würfeln auf seinem Schreibtisch oder von seinem Cello, was auf mich als sehr konstruiert wirkt.

Insgesamt fehlt mir das „gewisse Etwas“, was What We Cannot Know von anderen guten Wissenschaftsbüchern unterscheiden würde.

Marcus du Sautoy: What we cannot know. Explorations at the Edge of Knowledge (4th Estate)

How Science goes wrong

Kann man sich eine wissenschaftstheoretische Titelgeschichte im Spiegel oder Profil vorstellen? The Economist beschäftigt sich in der neuen Ausgabe so tatsächlich so prominent mit der Frage, was methodologisch in den Wissenschaften derzeit falsch läuft und wo dringend Verbesserungsbedarf besteht:

Unreliable Research: Trouble at the lab (Briefing)
How science goes wrong (Leitartikel)

Beklagt wird völlig zurecht, dass ein wichtiges Grundprinzip wissenschaftlichen Arbeitens, nämlich die Replikation und damit Verifikation von Experimenten eine immer geringere Rolle spielt. Dieser fehlende Kontrollmechanismus führt dazu, dass fehlerhafte Studien immer seltener erkannt werden:

Last year researchers at one biotech firm, Amgen, found they could reproduce just six of 53 “landmark” studies in cancer research. Earlier, a group at Bayer, a drug company, managed to repeat just a quarter of 67 similarly important papers. A leading computer scientist frets that three-quarters of papers in his subfield are bunk. In 2000-10 roughly 80,000 patients took part in clinical trials based on research that was later retracted because of mistakes or improprieties.

Hinzu komme mangelnde statistische Qualifikation vieler Forscher sowie ein regelmäßiges Versagen der „peer review“:

The idea that there are a lot of uncorrected flaws in published studies may seem hard to square with the fact that almost all of them will have been through peer-review. This sort of scrutiny by disinterested experts—acting out of a sense of professional obligation, rather than for pay—is often said to make the scientific literature particularly reliable. In practice it is poor at detecting many types of error.

John Bohannon, a biologist at Harvard, recently submitted a pseudonymous paper on the effects of a chemical derived from lichen on cancer cells to 304 journals describing themselves as using peer review. An unusual move; but it was an unusual paper, concocted wholesale and stuffed with clangers in study design, analysis and interpretation of results. Receiving this dog’s dinner from a fictitious researcher at a made up university, 157 of the journals accepted it for publication.

Das darf man selbstverständlich nicht als Wissenschaftskritik missverstehen. Es ist im Gegenteil die Forderung, sich wieder strikter an bewährte methodologische Standards zu halten und die entsprechenden Rahmenbedingungen im Wissenschaftsbetrieb zu schaffen. Es ist ausgesprochen bemerkenswert, dass sich eine Wochenzeitschrift auf so hohem Niveau damit beschäftigt.

Dan Ariely: Predictably Irrational

Als Freund der Rationalität muss man sich ironischerweise viel mit Irrationalität beschäftigen. Ohne die zahlreichen Stolperfallen zu kennen, die es uns Menschen so schwierig machen, rational zu handeln, ist aufgeklärtes Denken und Handeln unmöglich. In der Philosophie ist das bereits seit langem eine Selbstverständlichkeit: Man muss die Voraussetzungen und Beschränkungen von Erkenntnis mitdenken, wenn man valide Ergebnisse erzielen will.

Einen passablen Beitrag leistet dazu Dan Ariely in diesem Buch. Ariely ist Psychologe und spezialisiert sich auf die Erforschung des irrationalen Verhaltens. Seine Experimente belegen, dass sich die Menschen in vielen Kontexten vorhersagbar irrational verhalten. In Predictably Irrational schildert er diese Versuche, zusammengestellt nach unterschiedlichen Themen. Darunter der berühmte Placebo-Effekt oder auch Interessantes über die Unterschiede zwischen sozialen und monetären Normen. Ariely ist ein Vertreter der Behavioral Economics, welche die Prämisse der traditionellen Ökonomie scharf kritisiert. Der Mensch handele nicht immer so rational nach seinem Vorteil, wie das die Wirtschaftswissenschaft voraussetze. Tatsächlich könnte man sagen, dass Arielys Experimente diese Grundvoraussetzung falszifizieren, und damit von großem wissenschaftstheoretischen Interesse sind.

Weniger überzeugend werden die Ausführungen des Professors, wenn er praktische Vorschläge macht, wie man mit solchen Irrationalitäten im Alltag umgehen soll. Manches scheint umsetzbar, anderes dagegen ausgesprochen skurril.

Dan Ariely: Predictably Irrational: The Hidden Forces that Shape Our Decisions (Harper Collins)

Die Physik und die Zeit

Seit Jahrtausenden denken Philosophen über das Wesen der Zeit nach und auch für die moderne Physik ist sie natürlich ein wichtiges Konzept. Deshalb ist es erwähnenswert, wenn mit Lee Smolin einer der klügeren theoretischen Physiker einen Paradigmenwechsel vorschlägt. In seinem neuem Buch Time Reborn: From the Crisis in Physics to the Future of the Universe plädiert er, anders als Einstein, dafür die Zeit als ontologisch realen Gegenstand zu verstehen.

James Gleick schreibt in seiner umfangreichen Rezension Time Regained! in der New York Review of Books darüber:

His argument from science and history is as provocative, original, and unsettling as any I’ve read in years. It turns upside-down the now standard view of Wells, Minkowski, and Einstein. It contravenes our intellectual inheritance from Newton and, for that matter, Plato, and it will ring false to many of Smolin’s contemporaries in theoretical physics.

[…]

For Smolin, the key to salvaging time turns out to be eliminating space. Whereas time is a fundamental property of nature, space, he believes, is an emergent property. It is like temperature: apparent, measurable, but actually a consequence of something deeper and invisible—in the case of temperature, the microscopic motion of ensembles of molecules. Temperature is an average of their energy. It is always an approximation, and therefore, in a way, an illusion. So it is with space for Smolin: “Space, at the quantum-mechanical level, is not fundamental at all but emergent from a deeper order”—an order, as we will see, of connections, relationships. He also believes that quantum mechanics itself, with all its puzzles and paradoxes (“cats that are both alive and dead, an infinitude of simultaneously existing universes”), will turn out to be an approximation of a deeper theory.

For space, the deeper reality is a network of relationships. Things are related to other things; they are connected, and it is the relationships that define space rather than the other way around. This is a venerable notion: Smolin traces the idea of a relational world back to Newton’s great rival, Gottfried Wilhelm Leibniz: “Space is nothing else, but That Order or Relation; and is nothing at all without Bodies, but the Possibility of placing them.” Nothing useful came of that, while Newton’s contrary view—that space exists independently of the objects it contains—made a revolution in the ability of science to predict and control the world. But the relational theory has some enduring appeal; some scientists and philosophers such as Smolin have been trying to revive it.

Eine peinliche Roboter-Ausstellung im Technischen Museum

Technisches Museum 11.5. 2013

Das Museum ist in die Jahre gekommen. Vergleicht man es mit den großen Konkurrenten in München, London oder New York, stellt man schnell fest: Es ist inzwischen das Museum eines technischen Museums. Zwar ist die Zahl und Qualität vieler Exponate beeindruckend. Das macht die altbackene Präsentation aber nicht wett.

Nun wird man mir „Zu wenig Budget!“ zurufen, aber die aktuelle Ausstellung Roboter. Maschine und Mensch? zeigt deutlich, dass es auch an intellektuellen Qualitäten mangelt. Auch hier werden durchaus attraktive Stücke gezeigt, aber weder ist das Konzept zwingend noch die textliche Aufbereitung dem Thema angemessen. Die rege philosophische Diskussion über artificial intelligence wird ausgeklammert. Die selbst von Mainstream-Medien aufgegriffenen zahlreichen ethischen Fragen werden nur erwähnt. Mit elfzeiligen Denkanstößen kratzt man nicht einmal an der Oberfläche.

Die anscheinend nicht-existente Qualitätssicherung schließlich schlägt dem Fass den Boden aus. Man setzt sich Kopfhörer vor Monitoren auf und – hört nichts. Dafür sind andere so laut eingestellt, dass selbst langjährige Discobesucher nach dem zweiten Hörsturz akustisch noch folgen können. Ein Möglichkeit zur Lautstärkeregelung suchte ich vergeblich. Der Saugroboter saugt nicht. Eine Reihe von „Außer-Betrieb“-Schildern runden diese peinlichen Schlampereien ab. Die 10 Euro für den Eintritt investiert man besser in ein gutes Buch zum Thema.
(Bis 8.12.)

BRAIN

Nach dem erfolgreichen Human Genom Project steht in den USA nun das nächste biowissenschaftliche Großprojekt an: Eine Komplett-Kartographie des Gehirns. Originellerweise nennt man die Angelegenheit Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies initiative (BRAIN).

The Economist zählt mögliche Ergebnisse auf:

If the researchers get really lucky, they might stumble across the secret of consciousness and thus answer one of the biggest questions of all. Or they might work out, by seeing how large networks of nerve cells process information, how to build computers in different and better ways. They may reveal the details of how brains learn things. They could explain the mechanisms of currently mysterious conditions such as schizophrenia and autism, which seem to originate in the ways nerve cells are connected. And they might come to understand dementias, such as Alzheimer’s disease, that threaten to cripple both many elderly people and the budgets of rich countries, whose populations are ageing rapidly.

Empfehlungen: Great Courses – die besten Kurse

Letztes Update am 20.11. 2016

Die Great Courses habe ich hier schon einmal im Allgemeinen empfohlen. An dieser Stelle will ich nun konkreter werden und einige der Kurse auflisten, die ich uneingeschränkt empfehlen kann. Ich habe die meisten als Audioversionen gehört, mit Ausnahmen wie Kunstgeschichte und ein paar anderen.

Seit kurzem gibt es die Kurse auch als Video-Downloads. DVD-Bestellungen waren wegen Zollgebühren etc. bisher mühsam.

Vorab noch der Hinweis: Die Listenpreise erscheinen relativ hoch. Es geht aber jeder Kurs regelmäßig „On Sale“ und wird dann für einen Bruchteil des Listenpreises angeboten.

Notizen über einzelne Kurse finden sich hier.

Antike:

History of Ancient Egypt
Ancient Greek Civilization
The Persian Empire
Greek and Persian Wars
Peloponnesian War
History of Ancient Rome
Emperors of Rome
Rome and the Barbarians
History of the Ancient World: A Global Perspective

Geschichte:

Big History. The Big Bang, Life on Earth, and the Rise of Humanity
Foundations of Western Civilization I & II
Story of Medieval England: From King Arthur to the Tudor Conquest
History of England from the Tudors to the Stuarts
Italian Renaissance
War, Peace, and Power: Diplomatic History of Europe, 1500–2000
Origins and Ideologies of the American Revolution
Living the French Revolution and the Age of Napoleon
History of the United States, 2nd Edition
History’s Greatest Voyages of Exploration
Maya to Aztec: Ancient Mesoamerica Revealed

Kunst:

How to Look at and Understand Great Art.
A History of European Art
Great Artists of the Italian Renaissance

Literatur:

Masterpieces of Ancient Greek Literature
Dante’s Divine Comedy

Musik:

Bach and the High Baroque
Great Masters: All 10 Great Masters (Set)
How to Listen to and Understand Great Music
How to Listen to and Understand Opera
Operas of Mozart

Naturwissenschaften:


Your Deceptive Mind: A Scientific Guide to Critical Thinking Skills
Einstein’s Relativity and the Quantum Revolution: Modern Physics for Non-Scientists, 2nd Edition
Nature of Earth: An Introduction to Geology
Origins of Life
Understanding the Human Body: An Introduction to Anatomy and Physiology
Dark Matter, Dark Energy: The Dark Side of the Universe

Philosophie:

Great Minds of the Western Intellectual Tradition, 3rd Edition
Plato, Socrates, and the Dialogues
Plato’s Republic
Machiavelli in Context

Religionswissenschaft:

Old Testament
Historical Jesus
The New Testament
Lost Christianities: Christian Scriptures and the Battles over Authentication
Exploring the Roots of Religion

Die Kunst des Zwitscherns

Die medial Aufgeschlossenen denken bei diesem Buchtitel zuerst an Twitter. Weit gefehlt! Der bei Residenz erschienene Essayband nimmt sich des Zwitscherns umfassend an. Der Autor und Biologe Helwig Brunner beleuchtet das Vogelzwitschern sorgfältig von allen Seiten, und liefert nebst den wichtigsten Fakten diverse interdisziplinäre Abgrenzungsversuche. Erwähnt seien Lyrik, Linguistik und Musik.
Kathrin Passig veranstaltet einen Schnellkurs in Sachen Twitter und unterteilt ihren Beitrag völlig überflüssigerweise in 140-Zeichen-Häppchen. Wer von Twitter nichts weiß, wird mit dem notwendigen Grundlagenwissen versorgt. Weitergehende theoretische Reflexion? Fehlanzeige!
Amüsant dagegen ist der Beitrag des Wiener Essayisten Franz Schuh über das Zwitschern im alkoholischen Sinne. Er liefert nicht nur einen autobiographischen Einblick in die Trinkgewohnheiten österreichischer Intellektueller (keine Namen!), sondern weiß auch geistreich von Harald Juhnke und Hans Falladas Trinker zu berichten.
In Buchform wirken die drei Essays trotz der Einleitung des Thomas Macho etwas disparat. Es fehlt ein roter Faden zwischen den Kapiteln.

[Geschrieben für The Gap]

Helwig Brunner, Kathrin Passig, Franz Schuh: Die Kunst des Zwitscherns (Residenz)

Neuigkeiten aus dem Teilchenzirkus

In den letzten Tagen sorgte der vom CERN bestätigte Nachweis des Higgs-Bosons für großes Aufsehen und als großer Freund der Naturwissenschaften möchte ich diesen lang erwarteten Meilenstein in den Notizen zumindest erwähnen.

Einen guten Überblick dazu erhält man in dem immer sehr lesenswerten Blog Astrodictium Simplex. Der aktuelle The Economist hebt das neue Partikel sogar auf den Titel, und erläutert ausführlich die Zusammenhänge. Auch der Leitartikel dazu ist lesenswert.

The discovery puts the finishing flourish on the Standard Model, the best explanation to date for how the universe works—except in the domain of gravity, which is governed by the general theory of relativity. The model comprises 17 particles. Of these, 12 are fermions such as quarks (which coalesce into neutrons and protons in atomic nuclei) and electrons (which whizz around those nuclei). They make up matter. A further four particles, known as gauge bosons, transmit forces and so allow fermions to interact: photons convey electromagnetism, which holds electrons in orbit around atoms; gluons link quarks into protons and neutrons via the strong nuclear force; W and Z bosons carry the weak nuclear force, which is responsible for certain types of radioactive decay. And then there is the Higgs.

The Higgs, though a boson (meaning it has a particular sort of value of a quantum-mechanical property known as spin), is not a gauge boson. Physicists need it not to transmit a force but to give mass to other particles. Two of the 16 others, the photon and the gluon, are massless. But without the Higgs, or something like it, there is no explanation of where the mass of the other particles comes from.

Persönlich hoffe ich ja noch immer, dass dieser unübersichtliche Teilchenzoo in (ferner?) Zukunft durch ein völlig neues und hoch elegantes Modell abgelöst werden wird. Derzeit ist das Standardmodell jedenfalls eine beeindruckende und gut bestätigte physikalische Theorie.

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„Die Presse“ meint:

"Aber das Internet ist nicht schuld daran, dass Zeitungen reihenweise ihre Literaturseiten „gesundschrumpfen“. Vielmehr hat es das Monopol der traditionellen Medien auf seriöse Literaturkritik gebrochen. Blogs wie die „Notizen“ des promovierten österreichischen Literaturwissenschaftlers Christian Köllerer (koellerer.net) zeigen: Es gibt genug Qualität, man muss sie nur suchen."
(5. Januar 2013)

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