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Reise mit dem Licht (Ergänzung)

Vor einer Woche hab ich ein Video empfohlen, in dem man mit Lichtgeschwindigkeit von der Sonne weg durch unser Sonnensystem „fliegt“. Dazu will ich kurz zwei Sachen ergänzen:

1) If the moon were only 1 pixel

Michael hat mich auf diese Seite aufmerksam gemacht: http://joshworth.com/dev/pixelspace/pixelspace_solarsystem.html Gleiche Idee, nur nicht als Video, sondern als scrollbare Webseite. Längere Reisen sind nur zu empfehlen mit einer Maus mit „Hyper-fast scrolling“ oder ähnlichem. Oder man fliegt (wie im Video) „nur“ mit Lichtgeschwindigkeit durch die Leere :

pixelspace_solarsystem

 

2) To Scale: The Solar System

Ein paar Jungs bauen – weil sie sonst nichts zu tun haben – unser Sonnensystem in der Wüste von Nevada maßstabsgetreu nach. Mit kleinen leuchtenden Murmeln, einem Auto, wenig Zeit, dafür viel Raum:

Reise mit dem Licht

Eigentlich habe ich mit Astronomie nicht so viel am Hut. Ist ja alles relativ, auch diese Aussage, denn vermutlich habe ich damit deutlich mehr am Hut als der Durchschnittsbürger, immerhin hatte ich Astro als Nebenfach im Studium. Meine mit Abstand peinlichste Veranstaltung im Studium war ein Referat über Braune Zwerge. Mein einziges Ziel: Mir nicht anmerken zu lassen, dass ich sowas von keine Ahnung hatte. Scheint mir geglückt zu sein. Wenn ich schon fachlich nichts konnte hatte ich wenigstens das Blenden irgendwie drauf…

Zur Sache: Seit einiger Zeit interessiere ich mich (zum ersten Mal in meinem Leben wirklich) für Astronomie. Angefangen hat das mit einem Blogpost von Ralf über einen Vortrag von Florian Freistetter, den Wikipedia als „Astronom, Blogger, Buchautor und Podcaster“ vorstellt. Und in seiner Funktion als Podcaster hat er mir tatsächlich die Astronomie näher gebracht. „Sternengeschichten“ nennt er seinen Podcast leicht verklärt. Kleine Episoden über Themen der Astronomie, gut und oft einfach erklärt, eher leichte Kost. Hörenswert.

Und dann hab ich – frisch Astro-begeistert – heute dieses Video gesehen. Du wirst dir vermutlich kaum die Zeit nehmen, es komplett anzusehen, aber lohnen würde es sich. Die Idee ist schlicht: Die (natürlich virtuelle) Kamera bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit von der Sonne weg durch unser Planetensystem. Eingeblendet ist immer der Abstand zur Sonne, die schon verstrichene Zeit, und wie lange es noch dauert, bis man den nächsten Planeten oder Asteroiden passiert. Diese Angabe eignet sich auch gut zum Vorspulen, will man etwas Zeit sparen. Die ersten gut acht Minuten bis zum Erreichen der Erde solltest du dir aber schon in Echtzeit geben. Beim Ansehen bekommt man ein sehr gutes Gefühl dafür, wie unfassbar die Distanzen im All sind, wie lange Licht unterwegs ist, viel groß der Raum und wie klein die (aus unserer täglichen Perspektive riesigen) Strukturen wie Planten etc. sind, warum eine Fahrt zum Mars so dermaßen viel schwieriger ist als eine zum Mond, warum Astronomie so schwierig ist, wie wahnsinnig hell und heiß die Sonne sein muss, um uns aus dieser Distanz noch die Haut zu verbrutzeln usw. Hut Film ab!

Natürlich chemisch!

Wenn mir jemand ein Lebensmittel oder irgend etwas anderes mithilfe des Etiketts „natürlich“ andrehen will kotze ich statt zu kaufen. Denn bei dem Dualismus natürlich vs. chemisch fühle ich mich schlicht verarscht. Natürlich = gut, chemisch = böse. Klar, so einfach ist das nicht, aber die Richtung stimmt schon, oder? Nein, sie stimmt nicht. Das folgende Filmchen spricht mir da aus dem Herzen:

Was natürlich schon stimmt ist, dass z.B. mit Essen zu oft zu viel gepanscht wird. Aber das ist eine andere Geschichte.

Too schön to fail

Den Zustand der Physik kann man getrost als desolat bezeichnen. Nicht, dass in den letzten Jahrzehnten nichts geleistet worden wäre, es ist einiges passiert, und auch die großen Theorien wie z.B. die Stringtheorie sind nicht einfach so vom Himmel gefallen. In dem Video, welches ich euch hier zeigen will, diskutieren die beiden Physiker Harald Lesch und Josef M. Gaßner über eben diese Stringtheorie und haben dabei so richtig Spaß zusammen. Also Josef Gaßner hat viel Spaß, während Harald Lesch das alles nicht mehr witzig finden kann. Als Zuschauer kann man aber auf jeden Fall viel Spaß haben, sogar dann, wenn man in der Schule in Physik nicht immer ganz bei der Sache gewesen sein sollte. Und wer gar keinen Zugang zu dem Thema findet, der kann sich einfach an der schlechten Bluescreen-Technik z.B. am Kopfflaum der beiden Diskutanten erfreuen.

Wie gesagt, das Thema der Diskussion ist die Stringtheorie. Harald Lesch mag sie nicht besonders, und das hat seinen Grund:

Im Fußball sagt man, er war ein großes Talent, aber er hat’s eben doch nicht gebracht. Und so scheint’s mir mit der Stringtheorie auch zu sein. Große Versprechungen und nix gehalten, nix, nicht ein Tor geschossen, nicht mal ne Ecke, nix, überhaupt nix.

Seiner Meinung nach ist die Stringtheorie zwar eine faszinierende Theorie, die aber bisher keinerlei experimentell falsifizierbaren Aussagen machen konnte. Er geht noch weiter und hinterfragt de Ansatz, mit immer neuen Theorien die Probleme vorhergehender lösen zu wollen:

Mit anderen Worten: Ich habe eine Theorie, die ein Problem hat. Dafür muss ich eine andere Theorie entwickeln, die genau die Probleme, die die erste Theorie hatte, jetzt wegnehmen kann. (…) Und dann brauch ich noch eine dritte Theorie, die die Probleme der zweiten Theorie, die aber günstigerweise die Probleme der ersten Theorie schon weggebügelt hat, auch noch wegbügelt, was natürlich zu einer vierten, n-ten und x-ten Theorie führt, die dann irgendwie alle Probleme wegmittelt, bis auf die Probleme, die sie selber produziert, was zu einer weiteren Theorie führt, die (n+1)-te Theorie, …

Dem widerspricht der Physiker und Mathematiker Josef Gaßner nicht wirklich, aber ist einfach so dermaßen fasziniert von der Schönheit dieser Theorien, wirkt fast ein bisschen verliebt. Und Liebe macht eben blind:

Die Theorie ist zu schön, too schön to fail. (…) Das Ganze hat schon einen gewissen Schick, das spricht den Mathematiker in mir schon ein wenig an.

Ich kann das nachvollziehen. Ich habe im Studium einige Theorievorlesungen gehört, bei denen ich zwar mitnichten alles verstanden haben und trotzdem sehr fasziniert von den Formulierungen der Theorien war (Bsp. Supersymmetrie). Aber Schönheit ist nicht alles. Irgendwann muss eine Theorie auch liefern, und  Lesch fragt die Community zurecht:

Ab wann wären wir bereit zu sagen, die Theorie ist tot?

Auch Gaßner fürchtet wohl, dass wir in diese Richtung unterwegs sind und formuliert in seinem Schlusswort frei nach Thomas Henry Huxley:

Das Schlimmste Drama, die größte Tragödie besteht in der Erschlagung einer schönen Theorie durch eine hässliche Tatsache.

Wie gesagt, die Unterhaltung der beiden ist äußerst unterhaltsam. Anschauen!

PS: Danke an Ralf für den Hinweis!

Wahrheit ist die Erfindung eines Lügners

Wie ich auf diesen Zeit-Artikel von 1998 (!) gestoßen bin kann ich nicht mehr sagen, ich hab ihn vor ein paar Tagen in meiner Pocket-Liste gefunden und gelesen. Ein Gespräch von Bernhard Pörksen mit dem Physiker und Philosophen Heinz von Foerster, welches auch in ausführlicher Buchform erhältlich ist. Kurz gesagt geht es um die Frage, ob es eine Wirklichkeit gibt, eine allgemeingültige und unabhängige Wahrheit. Fragen, die ich im Übrigen in der wisschenschaftlichen Ausbildung an der Uni mehr als vermisst habe.

Ich will hier gar nicht inhaltlich tief einsteigen (und könnte das vermutlich auch nicht), sondern lediglich fünf (zusammenhanglose) Ausschnitte zitieren. Als Appetitanreger sozusagen: Weiterlesen

Mechanische Fourier-Transformation

Wenn man unschuldige Passanten auf der Straße danach fragen würde, was wohl eine Fouriertransformation ist, dann würde man vermutlich von dem einen oder anderen für einen esoterischen Spinner gehalten werden. Dabei wäre den Leuten nicht klar, dass beim Hören der Frage in ihrem Ohr genau eine solche Fouriertransformation stattgefunden hat: Der Schall, der auf ihr Ohr getroffen ist, bestand aus einer Überlagerung von vielen Sinus-Schwingungen, die sich in der Luft als Druckschwankungen ausgebreitet haben und schließlich auf’s Ohr getroffen sind. Was wir aber wahrnehmen ist nicht die Überlagerung von Sinusschwingungen, sondern Töne. Spielt man auf dem Klavier z.B. einen normalen Dreiklang mit unterschiedlich lauten Tönen (und vereinfacht jetzt mal ganz gewaltig), dann sendet das Klavier (auf einer Zeitachse betrachtet) gleichzeitig drei Sinusschwingungen unterschiedlicher Amplitude aus. Was wir hören sind aber drei unterschiedlich laute Töne, also Frequenzen. Und tataaa: Die drei gewichteten Frequenzen sind die Fouriertransformation (in dieser Richtung würde man es „Fourier-Analyse“ nennen) der zeitlichen sinusförmigen Dichteschwankungen der Luft.

Das Ohr kann das also, nahezu in Echtzeit fouriertransformieren. Computer können das auch, üblicherweise verwenden sie die sog. FFT, die „Schnelle Fouriertransformation“. Ohne diese Methodik wären viele simplen technischen Dinge des normalen Alltagslebens nicht möglich.

Ich arbeite seit Jahren mit Magnetresonanztomographie (MRT) und habe immer noch Schwierigkeiten, das Wort schnell und fehlerlos zu schreiben somit viel mit Fouriertransformation zu tun, denn in der MRT werden nimmt man seine Bilder nicht einfach Pixel für Pixel auf, so wie das z.B. eine Digitalkamera tut, sondern man nimmt die Daten im fouriertransformierten Raum des normalen Bildraums auf. Bisher war mir jedoch nicht klar, dass man eine Fouriertransformation auch mit relativ überschaubaren mechanischen Apparaten erzeugen kann. Bill Hammack, der fast schon legendäre EngineerGuy, hat da etwas sehr interessantes ausgegraben: Eine 100 Jahre alte Maschine, die sowohl einen Fourier-Synthese, als auch eine Fourier-Analyse durchführen kann. Natürlich nicht so präzise und schnell wie ein heutiger Rechner, aber dennoch erstaunlich gut. Und wenn du nicht das dicke Buch von Albert Michelson „Harmonic Analyzer“ zu der Maschine durchlesen willst (hier als PDF), dann empfehle ich dir die folgenden drei unterhaltsamen Videos. 15 Minuten Zeit sollten über die Feiertage schon mal drin sein für ein bisschen mathematische Grundbildung:

Die logarithmische Welt

Ich muss unbedingt ein uraltes (ok, so alt wie ich…) Video empfehlen:

Das Video fasziniert mich zum einen, weil ich es wirklich schick gemacht finde, wenn man bedenkt, mit welchen technischen (Un-)Möglichkeiten es entstanden ist. Zum anderen hat es mich an ein Web-Projekt von mir aus dem Jahr 1999 (grob geschätzt…) erinnert, in dem ich genau diese Idee umgesetzt hatte, natürlich viel, viel lausiger. Das waren so meine ersten verspielten Schritte mit Javascript damals: Ein Zoom durch die Zehnerpotenzen von der subatomaren Ebene hin bis zu den Galaxien. Leider ist das Teil nicht in der Wayback-Machine des Internet Archives zu finden, zu dem ich hier schon einmal etwas geschrieben hatte.

Meine Pebble im CT

Gewöhnlich beschäftige ich mich mit Magnetresonanztomographie (MRT), das ist so etwas wie der natürliche Feind der Computertomographie CT. Wenn man aber ehrlich ist ergänzen sich die beiden Modalitäten oft ziemlich gut. Letzte Woche hatte ich Gelegenheit, an einem sehr feinen, tragbaren CT-Scanner eingearbeitet zu werden und selbst erste Messungen zu machen. Nachdem wir unser geplantes (recht langweiliges) Kunststoffsample durchleuchtet und noch etwas Zeit hatten, waren wir auf der Suche nach einem spannenderen Untersuchungsobjekt. Zunächst wollten wir uns die analoge Armbanduhr meines Kollegen ansehen, gegen deren Metallgehäuse was das Gerät jedoch machtlos. Also musste meine Pebble herhalten. Ich hatte etwas Angst um sie, aber sie hat das schadlos überstanden. Mit einer ordentlichen Rekonstruktion der Daten werde ich mich nächste Woche auseinandersetzen, bis dahin wollte ich hier schon mal die animierten Projektionen zeigen:

Update

Hier nochmal eine Version mit einer logarithmischen Skalierung und dafür ohne Youtube-Filterung. Gefällt mir deutlich besser:

Außerdem habe ich gelernt, dass wir bei der Aufnahme so einiges hätten besser machen können. Mal sehen, vielleicht kann ich da bei Gelegenheit nochmal was nachreichen.

 

Dominosteine eng oder weit stellen? Ein Experiment.

Gestern Abend stellte sich der Jüngere beim Spielen mit Dominosteinen eine Frage: Sind Dominosteine auf einer  bestimmten Strecke schneller, wenn man sie maximal weit auseinander oder wenn man sie ganz eng zusammen stellt?

Die Frage ist nicht trivial, immerhin gibt es bei diesem Prozess wohl teils konkurrierende Effekte:

  • Je weiter die Steine auseinander stehen, desto weniger Steine brauche ich für die Strecke, und desto weniger Umfallprozesse müssen stattfinden.
  • Je weiter die Steine auseinander stehen, desto länger dauert ein Umfallprozess, bis er den nächsten triggert.
  • Je enger die Steine zusammen stehen, desto mehr spielen Reibungsprozesse zwischen den Steinen eine Rolle.

Vermutlich wird es also irgendwo einen optimalen Steinabstand geben. Uns interessierten nun die beiden sinnvollen Grenzwerte, die man beim Stellen der Steine üblicherweise verwendet. Jetzt musste ein Experiment her. Wir stellten zwei Reihen an Steinen, die einen sehr eng zusammen, die anderen ziemlich weit auseinander. Die beiden Reihen mussten gleich lang sein, gleichzeitig gestartet werden und die Geschwindigkeit sollte gut sichtbar sein. Bevor du das Video mit der Lösung anschaust: Was ist dein Tipp?

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Rubik’s Cube: P oder NP?

Rubik's CubeRubik’s Cube, kennt man. Kann man auch irgendwie lösen. Ich hatte als Kind nie einen und habe letztes Jahr meinen Jungs einen geschenkt. Wenn man sich ein bisschen reinfuchst dann bekommt man das Lösen dieses Teils nach Schema F auch hin. Jedenfalls bei dem Würfel mit der Kantenlänge n=3.

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