Spektrum der Wissenschaft 2009 12.pdf
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NOBELPREISE
2009
2009
DEUTSCHE AUSGABE DES
MEDIZIN
Neue Wa en gegen
Tuberkulose
ARCHÄOLOGIE
Frühe Hochkulturen im
steinzeitlichen Afrika
ERDE 3.0
Erneuerbare Energie bis
2030 für die ganze Welt?
Neben Schwarzen
Löchern könnten noch
seltsamere Objekte
existieren, die bekannte
Naturgesetze verletzen
Jetzt mit
EDITORIAL
EDITORIAL
Reinhard Breuer
Chefredakteur
Aus für den Kosmischen Zensor?
aus Singularitäten könnte, so fürchten manche
Theoretiker, im Prinzip Unvorhersagbares auf
uns einstürzen. Das jedoch würde die Zukunft
der Welt in ein Lotteriespiel verwandeln.
Dass der Kosmische Zensor immer siegt,
bezweifelt nicht nur der indische Theoretiker
Pankaj S. Joshi vom Tata Institute in Mumbai.
Behielte er Recht, könnte das zu grundsätz-
lichen Problemen führen, aber auch neue
Chancen eröfnen. Probleme in der Theorie:
Nackte Singularitäten wecken eben Zweifel an
der Vorhersagbarkeit der Welt. Chancen in der
Astronomie: Manche noch unverstandenen
Himmelsprozesse könnten sich mit nackten
Singularitäten erklären lassen und womöglich
Beobachtungsdaten zur Quantengravitation
liefern. Lesen Sie selbst (S. 24)!
Es ist eine knilige Sache,
und doch berührt
sie das Grundverständnis der Naturwissen-
schaftler. Theoretische Physiker behaupten
spätestens seit Newton, dass alle Naturbe-
schreibung ohne so genannte Singularitäten
auszukommen habe. In anderen Worten:
Ausschließlich endliche Zustandsgrößen
charakterisieren die Modellierung natürlicher
Prozesse – der Rest sind mathematische
Artefakte. Eine Theorie, die für das Beobacht-
bare mit Unendlichkeiten hantiert, ist dem-
nach von Grund auf fehlerhaft.
Doch der Kollaps sterbender Sterne zum
Schwarzen Loch produziert unweigerlich, so
sagt es die allgemeine Relativitätstheorie,
eine physikalische Singularität: Druck und
Temperatur wachsen im zentralen Punkt
formal ins Unendliche. Insbesondere verliert
diese Theorie Einsteins ihre Gültigkeit an
Singularitäten. Dort, wo die Energien aber ins
Unermessliche wachsen, sollten nun – ähnlich
wie beim Urknall – Quantenefekte dominie-
ren, wie sie nur eine Theorie der Quantengra-
vitation beschreiben kann.
Um das kollabierte Gebilde formt sich je-
doch nach klassischer Lehrmeinung stets eine
»Hülle«, der so genannte Ereignishorizont,
aus dem selbst Licht nicht entweichen kann.
Dieser verhindert zwar nicht die Singularität,
jedoch jeden physikalischen Kontakt mit ihr.
Der britische Theoretiker Roger Penrose pos-
tulierte denn auch einen »Kosmischen Zen-
sor«, der schon dafür sorge, dass alle Singula-
ritäten, wenn sie denn aufträten, doch bitte
stets schamhaft verhüllt blieben. Penrose
bewegen dabei weniger ästhetische Gründe als
die Sorge um die Kausalität der Natur. Denn
Als ich diesen Sommer Ernst Eberlein
in Berlin
bei einem Vortrag erlebte, staunte ich nicht
schlecht. Der Mathematiker von der Universi-
tät Freiburg führte eindrucksvoll vor, wie die
Finanzkrise von »Experten« in Banken mitver-
ursacht wurde, die ihre Prognosen auf unhalt-
bare mathematische Modelle stützten. »In den
meisten Finanzinstitutionen mangelt es an
Kompetenz«, wetterte Eberlein. Neben mehr
Fachwissen forderte der Freiburger auch mehr
Transparenz, einfachere Produkte, seriösere
Ratings sowie eine bessere Validierung der
benutzten Finanzmodelle. Es sei mehr als nur
angemessen, dass sich die Kreditwirtschaft
auch eine anspruchsvollere Mathematik leiste –
und natürlich die Experten dazu (S. 92).
Pocht auf mehr Kompetenz:
der Finanzmathematiker
Ernst Eberlein von der Uni-
versität Freiburg
Herzlich Ihr
3
SPEKTRUM DER WISSENSCHAFT · DEZEMBER 2009
Inhalt
36
52
medizin & biologie
Kampf gegen totalresistente
Tuberkulosebakterien
60
astronomie & Physik
Bald Supraleitung bei Raumtemperatur?
medizin & biologie
Was macht der Tanz im gehirn?
aKTuell
aSTRonomie & phySiK
medizin & Biologie
52
r
Neue Strategien gegen
10 Spektrogramm
Einbahnstraße für Licht · Warum wird
die Banane blau? · In 0,6 Sekunden vom
Gedanken zum Wort · Weißer Zwerg
vor Explosion · Aerosole doch keine
Klimaschützer? u. a.
13 Bild des Monats
Tätowierter Mars
14 Nobelpreis für Physik
Tuberkulose
TITEL
24
r
Nackte Singularitäten
Beim Kollaps eines Sterns entsteht
womöglich nicht immer ein Schwar-
zes Loch. Dann jedoch hätte die
Welt direkten Kontakt zu einer Singu-
larität – mit unvorhersehbaren Folgen
Mit dem Auftauchen totalresistener
Bakterienstämme stehen die Forscher vor
einer Wende: Nur mit völlig neuen
Behandlungsstrategien besteht Hofnung
für eine erfolgreiche Bekämpfung
60 Können Sie tanzen?
Wie bewegen wir uns beim Tanz? Wie
steuern wir unsere Schritte? Forscher
Physikalische UnterhaltUngen
32 Die Freuden der Reibung
Ein Gleichrichter für Bewegungen, ein
von Geisterhand bewegter Geigenbogen
und eine Schüssel mit hüpfendem Wasser
enthüllen die komplexen Vorgänge, die
Die Digitalisierung des Lichts
16 Nobelpreis für Chemie
während des Tanzens im Gehirn ablaufen
Detailansichten der zellulären
Eiweißfabrik
18 Nobelpreis für Medizin
SciTechs
nach Seite 100
schlichting!
35 Weihnachtliche Krönung
Eine durch Beugungsefekte erzeugte
Korona verleiht Kerzenlammen Glanz
extra
Der Anfang der Wissenschaft vom Ende
21 Nobelpreis für
Wirtschaftswissenschaften
Organisationsformen jenseits des Marktes
22 Springers Einwürfe
Warum gibt es Arme und Reiche?
36 Entschlüsselt Eisen die
Hochtemperatur-Supraleitung?
Die so genannten Pniktide könnten den
Traum von der Supraleitung bei Raum-
temperatur nach 20 Jahren endlich wahr
machen
Jetzt mit
ab Seite 108
erde & UmWelt
emissionsfreie Welt?
80
TiTel
Nackte
Singularitäten
24
technik & comPUter
Finanzmodelle und die Krise
92
menSch & geiST
eRde & umWelT
TechniK & compuTeR
66
r
Afrika als Wiege der Kultur?
Wissenschaft im alltag
90 Vorsicht, heiß!
hermoskannen scheinen der Physik zu
trotzen: Im Winter halten sie warm, im
Sommer kühlen sie
Einige zehntausend Jahre früher als
in Europa schufen Menschen im süd-
lichen Afrika Zeugnisse modernen
Denkens. Doch diese Kulturen ver-
schwanden ofenbar wieder
80
r
Null CO
2
-Emission bis 2030?
Wie sich das globale Energiesystem
in zwei Jahrzehnten komplett auf
nachhaltige Ressourcen umstellen
ließe
92 Mathematik und die Finanzkrise
Moderne Finanzinstrumente sind wie
e ssay
74 Führen und Folgen
Erst aus evolutionstheoretischer Perspek-
tive lässt sich das ambivalente Verhältnis
zwischen »Leader« und »Follower« richtig
verstehen
große Autos: Die Leistung ist höher, die
Bedienung anspruchsvoller – und wenn
kommentar
88
Last Exit Copenhagen
es kracht, ist der Schaden groß
Was der Klimagipfel in der dänischen
Hauptstadt leisten muss
Wissenschaft & karriere
106 »Am Ende wird es komplex«
Der Festkörperforscher Rudolf Caspary,
Technologie-Vorstand der Realtech AG,
sorgt für sichere Computer- und Kom-
munikationsnetzwerke
Titelillustration: Kenn Brown, Mondolithic Studios
die auf der titelseite angekündigten themen sind mit
r
gekennzeichnet; die mit markierten artikel
inden sie auch in einer audioausgabe dieses magazins, zu beziehen unter:
www.spektrum.de/audio
WEITERE RuBRIKEN
106 Rezensionen: Ian Stewart
Die Macht der Symmetrie
homas Wieland
Neue Technik auf alten Pfaden? Forschungs- und Technolo-
3 Editorial: Aus für den Kosmischen
Zensor?
6 Online-Angebote
8 Leserbriefe / Impressum
79 Im Rückblick
114 Vorschau
giepolitik in der Bonner Republik
Heinrich Hemme
Düsentrieb contra Einstein. 100 physikalische Kopfnüsse
Werner Bartens
Vorsicht Vorsorge!
Albrecht Beutelspacher, Marcus Wagner
Wie man durch eine Postkarte steigt
und andere spannende mathematische Experimente
Online
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.
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stöbern sie im Heftarchiv!
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Die Zukunft der energie
InterAktIV
»Mit 60 euro den klimawandel verhindern?«
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sich etwa »Die iebernde Erde«, »Gehirn und
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»Mit 60 Euro den Klimawandel
verhindern?«
Ein weltweiter »Budgetansatz« für den Aus-
stoß von Treibhausgasen soll helfen, die
CO
2
-Emissionen zu beschränken und so das
Klimaproblem zu bewältigen (siehe »Last Exit
Copenhagen« auf S. 88 in dieser Ausgabe).
Was können wir uns von diesem Plan erhof-
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Zukunft der Energie
Der Energiehunger der Menschheit steigt
rapide. Um ihn zu stillen und seine Neben-
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Emiraten, schonende Elektroautos, Chan-
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Spielen mit dem Molekülbaukasten
Verschiedene Zucker, Naturstofe mit komple-
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