Kleiner Rückblick auf den gestrigen Abend – Der Vortrag war einfach nur enttäuschend. Was mich immer wieder wundert, dass Wissenschaftler, die sich auf Seminaren befinden derart schlechte Vorträge zusammenstellen. Dr. Lehning, der noch ziemlich jung ist, studierte in Bayreuth, ging dann in die USA, promovierte an der ETH Zürich, um seit dem in Davos beim Schweizer Lawineninstitut zu forschen. Von dem einstündigen Vortrag erläuterte er gerade mal 5 Minuten die Parameter der Software, die sie entwickelt haben. Aber welches Modell dahinter steht, blieb komplett im Dunkeln.

So begann sein Vortrag mit einem Überblick über Überschwemmungen in der Welt, die mit Hilfe der Forschungen früher oder später verhindert werden könnten. Anhand einiger Beispiele verdeutlichte er die Schwere der Schäden, die Lawinen und Murgänge anrichten können. Ausführlicher ging er dann auf die Kosten-/Nutzenanalyse ein, bei der Maßnahmen, die zur Verhinderung von Lawinenschäden getroffen werden können mit ihrem Nutzen gegengerechnet werden. Im zweiten Block ging es dann um den Nutzen seiner Forschungsarbeit, wo er Beispiele verdeutlichte, welche Ergebnisse die resultierende Software im Vergleich zu Experten, die den Schnee untersuchten, gebracht haben. Sein Fazit: Die Experten irren sich vielleicht, aber vielleicht sind ja auch Fehler im Modell.

Also ging ich etwas enttäuscht aus dem Vortrag, viel konnte ich mir nicht mitnehmen, außer dass ich jetzt weiß, was ein Murgang ist. Sonst wäre ich vielleicht noch auf die Idee gekommen, es wäre ein Gangsystem, das von den Muren, einer rattenähnlichen Lebensform mit dunkelgrauem Fell und schwarzen Knopfaugen, die ungefähr einen halben Meter groß werden können, gegraben wurde. Aber nochmal kurz zurück zum Vortrag. Nach einem Wechsel der Seite in seiner Präsentation, mußte ich mir das Lachen verkneifen und auch Dr. Lehning schien erst in diesem Moment, wo er den Satz näher erläutern wollte, dessen Zweideutigkeit zu bemerken. Also druckste er ein wenig herum, als er folgenden Satz von der Folie erklären wollte:

Verteilungen sind unbekannte Schwänze, die meistens dick sind.

Und weil ich gerade bei schlechten Witzen bin, schnell noch einer hinterher, der seit einigen Tagen hier herumgeistert: Wie heißt die Stadt, in der die heruntergekommenen Koalas leben? Koala Lumpur. Aua – kann man sowas nicht verbieten?

Nachtrag: Da meine Stimmung nichts desto trotz ziemlich im Keller ist, gab es gestern doch etwas, was mich etwas aufgemuntert hat. Man gehe auf die Seite von altavista, klicke auf die Bildersuche und gebe als Suchwort „fraktal“ an. Das erste Bild kommt mir doch sehr bekannt vor.

Heute entdeckte ich endlich mal wieder einen Flyer für einen Vortrag am Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme (MPIPKS) mit dem Thema „Vorhersage von extremen Naturereignissen und Umgang mit dem Risiko„. Dazu wird Dr. Michael Lehning, ein Schweizer Lawinenforscher referieren. Ich stelle dieses Mal nicht wieder wilde Spekulationen darüber an, was mich erwarten könnte, sondern lass mich einfach überraschen. Ich war zwar bei der Komplexität des Themas im letzten Vortrag überwältigt, aber die Themen, die ich mir erhofft hatte, wurden nur teilweise oder garnicht angeschnitten.

Nachdem ich heute schon meine Meinung über den Aufbau und die Gliederung des Vortrags „Kollektive Dynamik der Schwärme von Lebewesen aus der Sicht der Physik“ am Max-Planck-Institut für die Physik komplexer Systeme äußerte, werfe ich jetzt noch mal einen Blick auf den Inhalt des Vortrages.

Beginnen möchte ich mit dem Ende des Vortrages, wo ich mich nochmal an einen der mitforschenden Professoren wandte und mir die Motivation dieser Untersuchungen erklären ließ und in diesem Moment wurde mir klar, was das Ziel des Vortrags war. Die Professoren, die sich mit der Thematik „Constructive role of noise in complex systems (CRNCS)“ befassten, waren ausschließlich theoretische Physiker, die aus dem Teilgebiet der Selbstorganisation kommen. Der Vortrag war also, wie der Prof. Ebeling schon ausführte, nur die populärwissenschaftliche Ausführung bzw. Übertragung auf Lebewesen von Forschungen, die mit „unintelligenten“ Dingen durchgeführt werden.

SchemaSomit wurden auch keine von den Punkten angesprochen, auf die ich Antwort erhofft hatte, aber dafür traten teils bekannte und viele neue Erkenntnisse zu Tage. Die Forschungsergebnisse stammen aus den unterschiedlichsten Bereichen (Biologie, Chemie, Medizin) und haben allesamt auf eine physikalische Erklärung gewartet. Und wie theoretische Physiker nun mal so sind, haben sie erstmal alles vereinfacht und sind zu folgendem Modell gelangt:

Hier werden sämtliche Teilchen auf ein Depot von Energie reduziert. Dieses bekommt von außen hochwertige Energie zugeführt und kann diese umsetzen, z.B. in Bewegung. Zusätzlich werden dem System stochastische Stöße versetzt, also bei Molekülen zum Beispiel die Kollision mit Ionen. Beim Umsetzen in Bewegung kennen die Teilchen dann drei Modi (Der Professor nannte es: drei Moden):

  • Rotationsmodus (die Teilchen beginnen zu rotieren)
  • Translationsmodus (die Gruppe von Teilchen bewegt sich)
  • Amöbenmodus (die Form der Gruppe ändert sich)

Anhand von Computersimulation und Experimenten konnte nachgewiesen werden, dass beim Abbremsen eines Systems dieses automatisch von der Translation wieder in die Rotation übergeht. Natürlich haben sich die Physiker intensiv mit der Rotation auseinandergesetzt. Damit die Selbstorganisation solchen Systemen einsetzt muss eine bestimmte Menge Energie zugeführt werden. Denken wir einfach an einen Wassertopf, den wir auf eine Herdplatte stellen und dann erhitzen. Zuerst bilden sich am Boden des Topfes kleine Blasen von Wasserdampf, die Wärme höherwertige Energie vom Boden des Topfes an das darüberliegende Wasser abgeben. Und da haben wir schon das Prinzip der Rotation, die in den Wasserdampfblasen stattfindet. Wird die Menge Energie weiter erhöht, löst sich die Wasserdampfblase vom Boden, im allgemeinen sagt man: Das Wasser kocht. Hält man aber die Energie in dem Moment konstant, wo die Wasserdampfblase am Boden des Topfes Energie austauscht, dann entsteht ein interessantes Muster. Das wären dann die sogenannten Benardzellen.

Und natürlich wurde auch versucht das Verhalten der einzelnen Teilchen zu simulieren, indem man das Teilchen als Punkt simulierte und ihm eine Richtung zuordnete. So wie ich es verstanden hab, konnte man mit Hilfe einer Größe, die negative Reibung, Einfluss auf die Teilchen nehmen. In Abhängigkeit dieser Größe konnte die Richtung, ein Richtungswechsel und völlig chaotische Bewegungen erreicht werden. Im Anschluss an den Vortrag wurde in der Diskussion erklärt, dass man sich zur Zeit in der Phase befindet, wo die Übergänge bei Richtungswechsel, die einer chaotischen Bewegung entsprechen, näher untersucht werden.

Fazit: Ich habe für diesen Beitrag mich noch ein bißchen im Netz umgesehen und diverse Seiten besucht, u.a. auch welche die sich auf Werke des Prof. Ebeling bezogen. Dort gewann ich den Eindruck, dass es sich um ein sehr weites und komplexes Thema handelt, dass man als Ganzes nicht innerhalb eines Vortrag von einer Stunde abwickeln kann. Dennoch hätte ich mir erhofft, dass statt der Animationen und Simulationen doch mehr Fakten präsentiert werden könnten.

mpi 18 07 2006Nächsten Dienstag (18.07.2006) findet im Max-Planck-Institut für Physik komplexer System (kurz: MPIPKS) um 19 Uhr wieder mal ein öffentlicher Vortrag zum Thema „Kollektive Dynamik der Schwärme von Lebewesen aus der Sicht der Physik“.

Leider habe ich auf der Webseite des MPI keinerlei Hinweise gefunden, welcher Inhalt in diesem Vortrag näher behandelt wird. Ich hoffe, ein bißchen was über die Modellierung von Schwärmen in Abhängigkeit von folgenden Größen zu erfahren:

  • mit/ohne Schwarmführer
  • Medium
  • Größe der Gruppe
  • Größe des Territoriums
  • Zweck der Schwarmbildung
  • Aufgaben innerhalb des Schwarms

Letztendlich nehme ich mal an, dass die Modellierung hier noch den einfachsten Teil übernimmt, denn den Schwarm-Bildschirmschoner gibt es ja auch schon seit Jahren für Linux. Nur das bestimmen der Parameter und deren Feinabstimmung, um die Prozesse in der Natur nachvollziehen zu können, dürfte wesentlich komplexer ausfallen.

Bevor die Hitze mein Gehirn morgen völlig dahinschmelzen läßt, mal ein kleiner Newsflash…

  • Wie jedes Jahr findet nächsten Freitag die lange Nacht der Wissenschaften statt. Da Dresden dieses Jahr auch noch offiziell Stadt der Wissenschaft 2006 ist und zusätzlich seine 800-Jahr-Feier vorbereitet, ist auch der Katalog der angebotenen Veranstaltungen dementsprechend umfangreich. Die meisten forschenden Anstalten, Fachbereiche der TU Dresden sowie der HTW Dresden bieten interessante Vorträge oder Ausstellungen. Ich hab mich mal durch durch den Veranstaltungskatalog durchgearbeitet und hab mir mal folgende Veranstaltungen vorgemerkt:
    • 20:00 Uhr präsentiert das Forschungszentrum Rossendorf den Vortrag „Zu Ihrem 150. Geburtstag wünschen wir Ihnen und uns ein hohes Magnetfeld, Herr Tesla“
    • 21:00 Uhr geht es gleich dort weiter mit dem Vortrag „Kerne und Sterne“
    • 22:00 Uhr kommt dann als Abschluss meines offiziellen Programms die Präsentation und der Vortrag „Licht und Farbe“ meines Physikprofessors Prof. Christoph – gleichzeitig auch der Schöpfer vieler witziger Bemerkungen während der Vorlesungen.
  • Am Freitag flatterte bei mir eine Mail mit einem Gutschein von meinem Plattendealer des Vertrauens ein. Die Damen und Herren gewährten pro geschossenem Tor bei der Begegnung Deutschland – Ecuador einen Bonus von 1,50 Euro. Nicht schlecht, da ich schon vor 2-3 Wochen einen ähnlichen Gutschein bekommen hab. Also suchte ich nach passendem Vinyl für meine Plattensammlung. Nach einigen Proben begann die gezielte Suche nach den üblichen Verdächtigen (Aphex Twin) und ich stieß auf die „Xylem Tube EP“ und „Digeridoo“. Ja Moment mal, die sind doch schon seit ca. 15 Jahre Geschichte, wie kann da was von Ende Juni 2006 als Releasedatum stehen. Ist R&S Records wieder auferstanden? Also fix nach dem Labelcode gesucht und siehe da, es öffnete sich der gesamte Backstock. Na das wird teuer, denn kann man Jaydee – Plastic dreams, Jam & Spoon – Stella oder die Klassiker von Dave Angel einfach so stehen lassen? Ich denke nicht, Tim!
  • Und weil ich das Thema Aphex Twin gerade beim Wickel hatte – auch bei eBay schaue ich von Zeit zu Zeit mal nach, was da Schönes angeboten wird. Zu der Analord-Serie erschien limitiert auf (soweit ich weiß) 1.000 Stück ein mit Leder eingebundener Ordner mit Goldprägung, in dem bereits eine limitierte Auflage der Analord 10 enthalten war. Alle weiteren Scheiben dieser Serie (Analord 1 – Analord 11) konnte und kann man auch jetzt noch einzeln erwerben. Dieses gute Stück konnte man nun bei eBay ersteigern. Nur mit ein paar Nachteilen, die auch noch falsch beworben werden. Der originale Ordner enthält nämlich nicht die Picture-Disc der Analord 10, sondern 180g-Vinyl mit schwarzem Label für die Audiophilen. Wenn ich mir das Endergebnis der Versteigerung ansehe, bin ich mir sicher – Aphex-Twin-Fans haben zu viel Geld oder definitiv einen Dachschaden… oder beides.
  • Unglaublich gut war ja heute das Spiel der Deutschen gegen die Schweden. Nur die Entscheidungen des Schiedsrichters haben mich ein bißchen verwundert. Weder das Gelb/Rot noch den Elfmeter hab ich so recht eingesehen. Aber wie immer sorgte der Kommentator für Erheiterung. Als die Kamera auf die Bank der deutschen Mannschaft schwenkte und Oliver Kahn einfing, der griesgrämig, den Arm aufs Bein und den Kopf wiederum in die Hand gestützt, das Spiel beobachtete, fiel die Bemerkung „Auch Oliver Kahn freut sich über den Spielverlauf…. Aber mehr so nach innen hinein.“ Schenkelklopfer! Der Sieg war verdient oder wie Andi Möller schon sagte: „Ich hatte vom Feeling her ein gutes Gefühl. Mal abwarten, wie es am Freitag gegen Argentinien läuft.
    Bei der Gelegenheit fällt mir noch das Gemecker des Kommentators bei den Spiel Argentinien – Mexiko ein, der sich über die freien Plätze im Leipziger Zentralstadion beschwerte. Die Ticketvergabe bei der EM 2008 in Österreich / Schweiz soll nicht personalisiert ablaufen, wie bei dieser WM, sondern derjenige, der die Karten kauft, übernimmt die Verantwortung für alle anderen Kartenbesitzer, für die er mitbezahlt. Sehr vernünftige Regelung…
Vom feeling her

Es ist der Lauf der Dinge. Aus interstellarem Staub bilden sich Sterne, die Sterne gehen dahin und hinterlassen ihre Überreste im All. Vielleicht ist noch genug übrig, um einen neuen Stern zu bilden, vielleicht mit Planeten. Und das geht unbarmherzig schon seit Milliarden von Jahren so.

Und wenn wir in einer klaren Nacht zum Himmel aufschauen, sehen wir abertausende von diesen Sternen strahlen. Und dann fragen wir uns: Woraus besteht das Zeug überhaupt? Und schon sind wir bei Molekülen, Atomen und Elementarteilchen angelangt. Verstehen wir die Elementarteilchen, weil wir die Himmelkörper beobachten? Können wir das Universum verstehen, wenn wir Atome in Teilchenbeschleuniger fusionieren und spalten?

elementarteilchen

Vielleicht erfahre ich bei dem Vortrag ja mehr?

Vor einiger Zeit kündigte ich einen Vortrag an, den ich heute besucht habe. Dabei ging es um komplexe Netzwerke, Synchronisierung, Kopplung und Chaos in der Ökologie. Also traf sich eine Menge Chaosinteressierter im MPI.

Der Vortrag wurde von Prof. Blasius der Uni Potsdam gehalten und gestaltete sich im Verlauf immer schwieriger. Begonnen hat es bei dem „simplen“ Beispiel der Modellierung der Hase-Luchs-Beziehung in Kanada. Dort wurde festgestellt, dass im Laufe der letzten 100 Jahre über Kanada gesamt mit der selben Frequenz eine vermehrte Anzahl von Hasen und Luchsen anzutreffen war, sogenannte Peaks. Diese kamen konstant aller 10 Jahre, nur mit chaotischer Amplitude. Mittels eines Modells gelang es Prof. Blasius 1999 die Abläufe nachzuvollziehen. Das Warum? konnte er jedoch erst 2005 aufklären. Dabei erläuterte er nur so viel, dass es „alles andere als trivial“ sei.

Fortgesetzt wurde das Ganze anhand von Maserepidemien in Großbritannien. Dort wurden immer die Zahl der kranken Kinder festgehalten, da Masern meldepflichtig waren. Das Modell für die Beschreibung dieses Problems sah vor, dass große Städte einen großen Einfluss auf alle umliegenden Städte haben, kleine jedoch kaum auf größere. Sogenannte hierarchische Netzwerke entstanden. Der Unterschied zur Hase-Luchs-Beziehung war bei den Masern jedoch, dass es keine regelmäßigen Peaks gab, sondern stellenweise Ausbrüche um das 1000fache niedriger waren. Dies ließ sich nur durch eins beschreiben: die Anzahl der gesunden Kinder. Sind nicht genügend gesunde Kinder vorhanden, kann auch keine Epidemie ausbrechen. Auch hier bestätigte das Modell die Messreihen.

Zum Abschluss ging er noch auf aktuelle Forschungen ein, wie sie z.B. SARS oder aktuell die Vogelgrippe betreffen. Kurz wurde auch das „Where’s George“-Projekt erwähnt, über das ich letztens bereits berichtete.

vortrag_okoDas Max-Planck-Institut für die Physik komplexer Systeme lädt am 16.2. um 19 Uhr zu einem Vortrag zum Thema „Komplexe Netzwerke, Chaos und Synchronisierung in der Ökologie“ ein. Genauere Informationen konnte ich leider nicht finden, hoffe Themen wie natürliches Gleichgewicht und wie es zu schwanken beginnt und wie man vielleicht dieses Schwanken mit Hilfe der Chaostheorie vorhersagen kann.

flyer_01Wird das Streben nach Frieden und Demokratie durch Präventionskriege gefördert? Oder geht es bei den Menschenrechts verachtenden Kriegen doch nur um Resourcen und Macht?

Mit diesen Fragen setzt sich der Autor Andreas Zumach in einer Lesung zu seinem neuen Buch „Die kommenden Kriege“ auseinander. Er ist internationaler Korrespondent der „tageszeitung“ und weiterer Zeitungen sowie Rundfunksender bei der UNO in Genf.

Würde mich mal interessieren, ob er in seiner Lesung nicht nur auf die knapper werdenden Ölreserven eingeht, sondern auch auf den schwankenden Einfluss des Petrodollars. Interessant in diesem Zusammenhang ist auch der Artikel, der in der de-bug erschienen ist.

flyer laserGestern abend war ich im Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme um dem Vortrag Die Kraft des Lichts von Prof. Dr. Roland Sauerbrey beizuwohnen.

Zu Beginn erläuterte Professor Sauerbrey wie man eine hohe Intensität erreicht. Intensität ist Energie pro Fläche pro Zeit. Um also eine hohe Intensität zu erreichen, schraubt man entweder die Energie hoch oder man setzt das Zeitintervall unheimlich klein. So klein, das man einen Laserimpuls über eine Zeit von ca. 100 Femtosekunden aussendet. Der Laser hat dabei einen Durchmesser von 10 cm. Um sich das bildlich vorzustellen, stellt man sich vor, wie das Licht aus dem Laser mit Lichtgeschwindigkeit austritt. Wenn man die Länge des Lasers messen würde, käme man auf ungefähr Haaresbreite.

Weiter ging die Vorstellung mit der Größenordnung der Intensität. 10 hoch 20 Watt pro cm² erreichen die Hochintensitätslaser heutzutage. Um sich davon eine Vorstellung zu bilden, muss man sich eine Linse mit dem Erddurchmesser vorstellen, die das gesamte Licht, das die Erde trifft aufnimmt und auf einen Punkt von 0,1 mm² bündelt. In diesem Punkt wird diese Intensität erreicht.

Was fängt man nun mit so einem Hochintensitätslaser an. Zum einen kann man durch das entstehende Feld Elektronen beschleunigen. Oder Isotope für medizinische Zwecke herstellen, zum Beispiel für die Positronen-Emissions-Tomographie. Oder um Kernfusion oder Kernreaktion labortechnisch zu untersuchen. Oder um die Zusammensetzung der Atmosphäre zu untersuchen. Dazu schießt man mit dem Laser einfach mal gen Himmel (siehe Flyer) und mißt mit Hilfe eines Spektrographen die vorhanden Elemente aus.

Zwei Themen waren aber für mich von besonderem Interesse. Ein Thema begann der Professor mit dem Satz „Wer immer noch denkt mit Windmühlen könne man Strom erzeugen, der irrt“. Gut – so weit ich weiß, werden in Sachsen 10% der benötigten Energie aus Windkrafträdern gewonnen. Aber deswegen habe ich mich doch etwas schwer, an Kernkraft zu glauben. Doch mit dieser Lösung könnte sich meine Meinung ändern. Mit Hilfe von Hochintensitätslasern ist es den Forschern gelungen, das radioaktive Isotop Jod-129 (Halbwertszeit: 15 Millionen Jahre, sammelt sich in der Schilddrüse) in das Edelgas Xenon umzuwandeln, das in der Industrie sehr begeehrt ist (wir alle kennen die doofen Xenonscheinwerfer). Leider gelang das bisher nur im Labormaßstab mit einzelnen Atomen, die 25 Minuten lang gelasert wurden. Also weit von einem praktikablen Einsatz entfernt.

flyer selbstaehnlichkeitNoch von Interesse war das Vakuum. Populärwissenschaftlich ist ja das Vakuum leer. Nichts drin. Ist aber nicht wahr. Jede Menge Strahlung ist dort zu finden, ganz zu schweigen von Neutrinos und ähnlich schwer nachweisbaren Teilchen. So zum Beispiel die virtuellen Teilchen. Virtuelle Teilchen sind Paare aus Teilchen und Antiteilchen (z.B. Elektron und Positron) die kurz entstehen und sich gleich darauf wieder vernichten. Soweit die aktuelle Theorie. Und theoretisch findet dieser Prozess pausenlos statt. Praktisch könnte man das prüfen wenn man zwei Laser in entgegengesetzter Richtung aufstellt und jeweils auf Schwingung des Elektrons bzw. Positrons abstimmt. Jetzt sollte es gelingen, das Pärchen kurz nach ihrer „Geburt“ zu trennen, sodass sie sich nicht sofort wieder vernichten. Im Klartext würde damit folgendes passieren: man erzeugt aus Licht Materie!

Ich fand den Vortrag hochinteressant und ehrlich gesagt war die Stunde so schnell um, dass ich es garnicht bemerkt hab. Auf dem Heimweg hab ich noch einen Flyer für eine Austellung gefunden. Selbstähnlichkeit heißt sie und findet vom 19. August bis 14. Oktober im MPI für Physik komplexer Systeme statt.