History of Science in Germany

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Germany, the self-proclaimed “nation of poets and thinkers”, can look back on a long tradition of scientific research. The first German universities were established in the 14th and 15th century, such as in Cologne, Heidelberg and Leipzig. As was typically the case during the Middle Ages, there was a strong bond between universities and the church. The academic subjects taught there were usually theology, legal theory and medicine. Over the following centuries, many universities educated the administrators of the many principalities in particular, which existed within the region known as Germany today.

From the 17th century, the scientific revolution and the Age of Enlightenment ushered in a fundamental change within science itself and the scientific system. At the universities, the theological faculties lost their influence. New institutions, faculties and subjects were established, and academies were considered learned societies for the promotion of scientific fields. This was a development that occurred throughout Europe, including Germany. As industrialisation took hold, institutes of technology were established, such as in Braunschweig, Freiburg and Karlsruhe.

In 19th-century Prussia – a powerful kingdom within the German Confederation – the politician and diplomat Wilhelm von Humboldt was responsible for higher education. He was the brother of the polymath Alexander von Humboldt, and as an advocate of the Enlightenment, he propagated a new model of higher education, involving the integral combination of research and education. This Humboldtian model still guides higher education in Germany to this day and has also had an impact on higher education abroad.

In 1911, the Kaiser Wilhelm Society was founded as an umbrella organisation dedicated to the advancement of fundamental sciences. Its aim was to cover the high financial expenses of scientific research and, against the backdrop of scientific progress particularly in the United States, to establish top, modern research institutes in Germany. After the Second World War, most of these institutes joined the renowned Max Planck Society.

The period of National Socialism from 1933 to 1945 had a dramatic effect on German science. Scientific fields were expected to support the abhorrent ideology of the Nazis. Many great researchers had to fear persecution and even worse. Many of them therefore fled to other countries. It took a while for the institutions of research and higher education to recover from that time and the associated loss of highly educated people. The period of National Socialism from 1933 to 1945 had a dramatic effect on German science. Scientific fields were expected to support the abhorrent ideology of the Nazis. Many great researchers had to fear persecution and even worse. Many of them therefore fled to other countries. It took a while for the institutions of research and higher education to recover from that time and the associated loss of highly educated people.

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After the war, science was seen as a means to move on and develop, in both East and West Germany. Additionally, there was fierce competition between both states, which also played out in the realm of science and technology. This actually resulted in driving progress on both sides.

The 1960s in particular brought a huge transformation within the West German education system. Access to higher education was opened up to more disadvantaged social strata, and many new universities were established, including the universities of Konstanz, Bochum and Bremen.bas-12-24-DW-Kultur-Nordhausen-jpg.jpg

Following the political transformation in East Germany, a number of professors and employees had to leave their jobs due to their cooperation with the East German system. The research institutes often became part of the overarching research organisations. Of the institutes of further education, the Humboldt University of Berlin and the Technical University of Dresden were honoured as universities of excellence.
Nazi Germany developed a huge amount of technology that was either suppressed after the war or became the stuff of conspiracy theories. Some of this Nazi technology, like guided missiles and stealth bombers, became part of today’s modern military. Others, like giant tanks and Sun Guns, were purely theoretical. Still, some are just the makings of paranoid delusions – things like time travel and aspartame. What secret technologies did the Nazi party and military invent?

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What’s real and what’s urban legend among supposed Nazi technological developments? These pieces of technology that the Nazis are linked to range from prototypes to the Internet ramblings of conspiracy theorists. But there were plenty of German military weapons developed during World War II, and theory or real, this list has all the craziest inventions, supposedly developed by the Nazis.
Before the guns fell silent in 1945, the Allies had already drawn up plans for gathering as much German technology as they could take. The German war machine had caused untold destruction across the continent, and German technology was reputed to be cutting age. Weapons like the V-2 missile, the Me 262 jet fighter, and the Type XXI submarine seemed like wonder-weapons, enabling Germany to punch well above its weight during the war.
The idea of German military and technological supremacy was widely held in the United States before and during the war. German industry had an almost mythic quality, even as objective indicators of technological prowess increasingly began to favor the United States in the early twentieth century. The evident sophistication of the V-2 and the Me 262, along with rhetoric about the effectiveness of other “super-weapons,” also led Americans to believe that the Germans had harnessed technological innovation on a large scale. But the United States had no standing intelligence infrastructure to capture and exploit German technology. Much was developed on the fly, often with inexperienced and inappropriately trained intelligence “professionals.” When the United States finally attacked the problem of appropriating German technology, it did so in a haphazard fashion, with a bewildering array of different agencies and acronyms. Operation Paperclip, focusing on what would eventually be termed aerospace technology, is relatively well-known. The Field Information Agency, Technical (FIAT) became a major bureaucratic driver, tasked with facilitating the investigation and acquisition of German technology.

tali-ihantala.jpgThe United States wasn’t alone in seeking “intellectual reparations.” The Soviet Union famously evacuated a huge proportion of eastern Germany’s industry to the USSR, along with large communities of scientists and engineers. The British and the French also got in on the game, the former with an eye to maintaining its international position, with the latter focused on restoring the damage caused by the war.
This meant that Germany was full of scientists, engineers, businessmen, and military officers searching for something, anything of value. As it soon became clear, paper and microfilm wasn’t enough; the scientists and engineers themselves held their value in their heads. And this often led to grabbing folks just to keep them away from another country. For the United States and (to a lesser extent) the United Kingdom, this was mutually agreeable; post-war Germany was deeply impoverished, and opportunity beckoned abroad. For Germans who found themselves spirited to the interior of the Soviet Union, the story was less happy.

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Otto Hahn and Fritz

The frustrating attempt to draw intellectual reparations from Germany after World War II holds some lessons for the United States today. First, the appropriation of foreign technology is harder than it seems. This lesson has been learned and re-learned over the years by companies and countries attempting to steal technology, and it remains true today. Americans should take some comfort in this when thinking about Chinese intellectual property theft. Second, scientific enterprise is fundamentally international, with scientists and engineers benefitting from the knowledge and experience of their colleagues. There is no national, autarkic strategy for successful technological innovation. Americans should keep this in mind when they think about the health of their research universities, which thrive on foreign students.German nuclear weapons research was competitive with American research, as German physicists made important discoveries in nuclear reactor construction, isotope separation, and heavy water production.

What role does science play in Germany today?

Science is an important topic within German society, politics and the economy. According to the German Federal Ministry of Education and Research, in 2016 around 2.9 percent of GDP was spent on research and development. In comparison, according to the OECD, the USA spent 2.7 percent of its GDP on research and development, the UK 1.7 percent, and Switzerland 3.4 percent. The overall average among the OECD states is 2.3 percent.

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Albert Einstein in Berlin-Brandenburg Academy of Sciences

 

Since 2005, top universities have been receiving special financial support from the state in connection with the Excellence Strategy (formerly: Excellence Initiative). As part of the Pact for Research and Innovation, the public financial support for the German Research Foundation (Deutsche Forschungsgemeinschaft) and the four major research organisations is fixed. The High-Tech Strategy is a political instrument to transform research findings into applied science and economic applications. Universities and research institutions are important employers in Germany. More than 700,000 people – professors, scientific staff and non-academic staff – are employed at the universities alone, without considering other public and private institutions of research.Young scientists are particularly encouraged in Germany. The number of doctoral students and scientific staff in qualifying jobs is steadily rising. Many of them are employed in projects funded by third parties. Students and researchers from abroad are highly welcome, and they are able to utilise excellent support structures like the German Academic Exchange Service, in order to prepare and organise their stay in Germany.

 

German Science and Fusion in the 21st Century

Over the past five months, physicists at the Max Planck Institute for Plasma Physics in Germany have completed a second round of tests on a nuclear fusion device to bring sustainable fusion energy out of human imagination.

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The team announced that they have etched many steps closer to achieving that goal, with the data from these tests showing that the reactor has broken several world records.

Nuclear fusion reactions

Nuclear energy reactors are built to mimic the mechanism that stars, including our Sun, use to produce a near-infinite amount of heat and light. It does so by fusing together two atoms of hydrogen – a reaction that releases enormous amounts of energy. This process, called nuclear fusion, is popularly heralded as the future of clean and near-limitless energy. Many reactors and nuclear energy projects in the world have managed to sustain these fusion reactions for several minutes at a time. But, for nuclear fusion reactions to be sustainable, the plasma (charged atoms of a gas at very high temperatures) needs to be suspended by a magnetic field at extremely hot temperatures for the atoms to fuse.

Researchers are unsure exactly what this temperature needs to be, but agree that the reaction would need at least 6 times the Sun’s core temperature: 15 million degrees Celsius.

 

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The Wendelstein 7-X stellarator

 

The device used by most reactors in the world to attempt these fusion reactions is the doughnut-shaped tokamak. But the reactor in Germany, Wendelstein 7-X, uses a dizzying number of twists and turns in which the plasma is contained using a magnetic field. This kind of device – a stellarator — uses a complex 3-dimensional arrangement of coils and loops to control the flow of hot plasma through the device’s loops, keeping it stable.

The Wendelstein 7-X has now broken records for producing the highest density of plasma (2 x 10^20 particles per cubic metre) and the highest energy density (more than one Megajoule), bringing it one step closer to being suitable for clean fusion power. The team also says it has achieved long-lasting plasma reactions of 100 seconds for the first time – another record for a stellarator device. Though the reactor was designed and fired up for the first time in 2015 as a proof of concept and not an actual energy source, it would provide evidence for stellarators to be a good design for sustainable nuclear fusion plants – if successful.

 

How is scientific education organized in Germany?

Scientific education is available at public or private universities and at universities of applied sciences (known as ‘Fachhochschulen’). In addition, there are colleges of art, film and music. In accordance with the European Bologna Process, most study subjects conclude with a bachelor’s or a master’s degree. Doctoral degrees can be achieved at universities, but not typically from universities of applied sciences. Since lifelong learning has become an increasingly important issue, many universities have established professional education and special master’s programmes.

 

Where does scientific research take place in Germany?

Scientific research is conducted at regular universities in particular as well as in a complex network of public research institutions, for example the Max Planck Institutes. There are also private research institutes and, of course, research and development departments in business enterprises.

 
Referans:
https://www.academics.com/guide/science-in-germany

https://www.firstpost.com/tech/science/nuclear-fusion-reactor-in-germany-sets-multiple-records-towards-sustainable-energy-5629251.html

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X-ısının’da Bütün bir Evren: eROSITA Uzay Teleskopu

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eRosita (sağda) ve Art-XC (arka planın yanında).

21 Haziran’da, Spectrum-Roentgen-Gamma (SRG) adlı bir Alman-Rus misyonu uzayı benzeri görünmemiş bir şekilde haritalandıracak.

“eROSITA ile yeni bir bilimsel astronomi dönemi başlıyor.” En azından misyonun resmi tanıtımında bu önemli vurgu kullanıldı. Bu yazımızda eROSITA uzay teleskop misyonunun bir tanıtımını sunucak ve bu misyonun temel amacını detaylandıracağız.

 

eROSITA X-ray Teleskobu Nedir?

Bir misyonu açıklamak öncelikle katkı sağlayan arkaplanı ve donanımsal yapısını anlatmakla mümkündür. Bu bakımdan misyonun iki uzay ajansının katkılarıyla gerçekleştiğini belirtmeliyiz. Bunlardan ilki Alman Uzay Ajansı (DLR) ve ikincisi ise Rus Uzay Ajansı (РОСКОСМОС). Ancak bu bilgi içerisinde yatan büyük ekibi bize sunmaktan oldukça uzak durduğu için bu ajanslara katkı yapan uluslarası kuruluşları da söylemek gerekecektir.

eROSITA x-ışını teleskobunun inşası ve geliştirilmesine katılanlar; Max Planck Dünya Dışı Yaşam Enstitüsü, Tübingen Üniversitesi Astronomi ve Astrofizik Enstitüsü, Hamburg Üniversitesi Potsdam Gözlemevi (AIP), heiben Üniversitesi Astrofizik Enstitüsü (AIP), Dr. Karl Remeis Bamberg Gözlemevi, Erlangen-Nürnberg Üniversitesi Astronomi Enstitüsü, Ludwig-Maximilians Üniversitesi Astronomi ve Astrofizik  Enstitüsü, Bonn Üniversitesi Astronomi Enstitüsü, Rus SRG ve NPOL Şirketleri, Khimky Lavochkin Derneği.

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Rosita x-ışını teleskopu, her biri 54 oluşan  yedi özdeş ayna modülünden oluşur. 

eROSITA aslında iki teleskobun birleşiminden oluşan bir teleskop platformu. Ana gövdesi toplam 54 adet aynadan oluşan yedi özdeş altın kaplama ayna modülüne sahip bir alman teleskop sisteminden oluşsa da üstünde bir adet rus yapımı “Art-XC” adlı teleskopta bulunmaktadır. eROSITA, bir x-ışını teleskobudur X-ışını normal parabolik aynaları olan aynalarda odaklanamaz ve bu yüzdende gözlemlenemez. Çünkü x-ışını fotonları, gözlemsel ışık seviyesi fotonlarından daha fazla enerjiye sahiptirler. eROSITA’da bulunan yedi paralel ayna sistemi, x-ışını teleskopunun optiğini oluşturur. Bu sayede x-ışınları, ayna yüzeyinden yansıtan sığ bir açıyla girerler ve gözlemlenebilir seviyeye inerler. X-ışını fotonlarının gözlemlenebilir seviyeye inmesi yanında bu fotonların sayısının artırılması da gerekir. Aslında bu gözlemsel misyonun temelini oluşturur: fazla sayıda gözlemlenebilir x-ışını fotonu o kadar netlikte bir görüntü elde etmemizi sağlayacaktır. 54 adet özdeş ayna kullanılma sebebiyse bu foton sayısını artırmaktır. Bu aynalar son derece pürüzsüzdür ve gerekli yansıtıcılığı elde etmek için her biri altınla kaplanmıştır. Daha sonra bu aynalar iç kısımda bulunan röntgen kamerasına odaklanmaktadır.

 

Misyonun Amacı nedir?

Büyük Patlama’dan bu yana içinde konumlandığımız evren, genişler. Aslında, bu genişleme evrende bulunan maddenin ağırlığı ile yavaşması gerekirken, gittikçe hızlanmaktadır. Bu hızlanmanın kaynağı ise madde dışında bulunan ve maddeyle etkileşime büyük ölçüde girmediği düşünülen karanlık enerjidir. En azından şuan ki bilimsel argümanlarımız bizi bu sonuca ulaştırmaktadır. Peki ama karanlık enerjide neyin nesidir? Doğrusu, günümüz bilimi bu fenomene tutarlı bir açıklama getirememiştir. eROSITA ışını teleskobu misyonu da bu fenomene odaklanmış durumda. Evet, misyonun temel amacı “karanlık enerjinin varlığının ispatı üzerine konumlandırılmış durumda.” Peki ama karanlık enerji nasıl gözlemlenebilir?

 

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7 Adet Ayna kapsulü dış inşaat anı

 

Bu fenomenin gözlem anahtarı galaksi kümeleridir. Galaksi kümeleri, sabit bir uzay ve zaman dokusu içinde kütle çekimi sayesinde birbirlerine bağlı yüzden fazla galaksinin bir arada bulunmasıdır. Bu bulunma, uzay-zaman dokusu içinde gözle görülmeyen bir gaz bulutu ortaya çıkartmaktadır. Bu gaz aynı zamanda ısınması nedeniyle, eROSITA ile gözlemlenebilecek bir x-ışını bulutudur. Teleskop öncelikle, üzerinde çalışacağı 100.000 galaksi kümesinin uzay-zamandaki dağılımlarını belirleyecek. Daha sonra ise galaksi kümelerinden elde edilen x-ışınıyla, oradaki karanlık enerji varlığının yoğunluğunu belirlemeye çalışacak. Bu yoğunluksa en sonunda ölçülebilen evrenin enerji yoğunluğuyla kıyaslanacak.

Peki misyon yalnızca galaksi kümelerini mi inceleyecek? Max Planck Enstitüsü ve DLR resmi açıklamalarında, eROSITA teleskobunun aynı zamanda 300.000’e yakın Süper kütleli karadeliği gözlemleyeceğini de söyledi. Bu bakımdan misyon aslında karadelikler üze

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Peter Predehl

rine araştırmalara da katkı yapacak. Dahası da var misyon aynı zamanda aktif çekirdekli gezegenler, süpernovalar ve x-ışını çift yıldızları fenomenleri de inceleyecek.

Misyonun İlk Verileri Ne zaman Elde Edilecek?

Max Planck Dünya Dışı Yaşam Enstitüsü Astrofizik bölümü sözcüsü Peter Predehl, tanıtım röportajında şunları aktardı:

“ Uzaya ulaşacak teleskop, çıkışından 2 hafta sonra aynalarını koruyan kapakları açacak. Ardından gözlemevlerimizle iletişime geçecek ve ardından süratle 800.000 kilometre yarı eksene sahip bir yörüngede dönecek.  Bütün gözlemevlerimize dağılan bilgiler 2 ay sonra  Librationspunt 2’ye ulaşacak. Bu planlamalarla misyonun ilk fotonlarının verilerine Ağustos ayı içinde ulaşacağımızı düşünüyoruz.”

 

Referans:

https://www.dlr.de/rd/desktopdefault.aspx/tabid-2448/3635_read-24151/

https://www.mpg.de/13554540/weltraumteleskop-erosita

https://www.nature.com/articles/d41586-019-01831-1

Weltraumteleskop-Mission EROSITA

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eROSITA ist das Hauptinstrument des russisch-deutschen „Spektrum-Röntgen-Gamma“ (SRG) Satelliten, welcher 2019 von Baikonur aus in einen L2 Orbit gestartet werden soll. Ziel der eROSITA Mission ist es, mit bisher unerreichter spektraler und räumlicher Auflösung die erste vollständige Himmelsdurchmusterung im mittleren Röntgenbereich bis 10 keV durchzuführen.

 

Eine der faszinierendsten Fragen der Astronomie und Physik ist die nach der Natur der mysteriösen Dunklen Energie, welche das Universum auseinandertreibt. Dabei könnte es sich um die Vakuumenergie handeln, welche der Kosmologische Konstante in Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie entspricht, es könnte aber auch ein zeitvariables Energiefeld sein. Die Lösung dieser Frage könnte eine fundamentale Revolution der Physik mit sich bringen.

erosita_manipulator_medium.pngGalaxienhaufen sind die größten kollabierten Objekte im Universum. Ihre Entstehung und Entwicklung ist durch die Gravitation (i.e. Dunkle Materie) dominiert, während ihre großräumige Verteilung und Anzahldichte von der Geometrie des Universums abhängt (i.e. Dunkle Energie). Röntgenbeobachtungen von Galaxienhaufen erlauben Einblicke in die Expansionsrate des Universums, den Anteil der sichtbaren Materie und die Amplitude der primordialen Fluktuationen, welche der Ursprung der Galaxienhaufen und der gesamten Struktur im Universum sind.

Die wissenschaftlichen Hauptziele sind:

die Beobachtung des heißen intergalaktischen Mediums von 50-100 Tausend Galaxienhaufen und Galaxiengruppen und des heißen Gases, welches sich in den Filamenten zwischen den Galaxienhaufen befindet, um die großräumigen Struktur des Universums zu kartographieren und deren Entwicklung zu studieren

die systematische Untersuchung aller verdunkelten Schwarzen Löcher in nahen Galaxien und vieler neuer (bis zu 3 Millionen) weit entfernter aktiver galaktischer Kerne

die detailierte Untersuchung der Physik von Röntgenquellen in unserer Galaxie, wie z.B. Supernovaüberreste, Rötgendoppelsternsysteme und Vorhauptreihensterne

Das eROSITA Teleskop besteht aus sieben identischen Wolter-1 Spiegelmodulden. Um die geforderte Sensitivität zu erreichen, enthält jedes Modul 54 ineinander verschachtelte Spiegelschalen. Auf Basis der sehr erfolgreichen XMM-Newton pn-CCD Technologie wurde ein neuartiges Detektorsystem am MPE entwickelt.

 

Referanz:

https://www.mpe.mpg.de/450415/eROSITA

Was den Menschen zum Menschen macht

 

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Worte wie »Unmensch« verdeutlichen, dass mehr hinter dem Menschsein steckt als die bloße Zugehörigkeit zu der Spezies Homo sapiens. Doch was genau macht uns aus?

Was ist ein Mensch? Die Frage klingt vielleicht zunächst trivial. In fast jeder Lebenssituation lässt sie sich durch Beispiele und Gegenbeispiele beantworten: »Du bist ein Mensch, ich bin ein Mensch, die Gestalten da drüben sind Menschen, und Onkel Ralf und Oma Ute auch. Dies aber ist kein Mensch, das ist eine Katze, und das auch nicht, das ist eine Schildkröte.« Spätestens in der Mittelstufe lernen wir auch, dass es eine naturwissenschaftliche Bestimmung des Begriffs »Mensch« gibt: Ein Mensch ist ein Säugetier; ein Primat der Spezies Homo sapiens. Wir wissen auch recht genau, wann und wie sich diese Spezies stammesgeschichtlich entwickelt hat. Damit ist alles geklärt. Oder nicht?

 

Bemerkenswerterweise gibt es in der Umgangssprache auch den Begriff des »Unmenschen« – und dieser bezieht sich gerade nicht auf (nichtmenschliche) Tiere. Eine Katze ist kein Mensch, aber auch kein Unmensch. Man könnte sagen: Ein Unmensch ist auch nur ein Mensch – einer, der sich unmenschlich benimmt. Und das hat eine Bedeutung, die es bei Tieren so nicht gibt: Die Nachbarskatze bezeichnen wir vielleicht auch als Untier, weil sie 14 Kilo wiegt und ein gemeingefährliches Biest ist, aber wir nennen sie nicht so, weil sie sich »untierlich« benehmen würde. Sich unmenschlich benehmen können bleibt Menschen vorbehalten.

 

Alltagssprachlich betrachtet scheint es also spezifisch menschliche Eigenschaften zu geben, die durch die bloße Zugehörigkeit zur Spezies Homo sapiens nicht abgedeckt sind. Und es wird niemanden überraschen, dass man in der Philosophie seit Langem darüber nachzudenkt, was genau diese sind. Was macht nun den Menschen als solchen aus? Man könnte auch fragen: Was ist der Mensch? (Immanuel Kant war nebenbei der Meinung, dass in dieser Frage alle oder zumindest die wichtigsten philosophischen Fragestellungen inbegriffen seien.)

 

Das Tier, das Sprache hat

Zwei klassische Versuche, diese Frage zu beantworten, finden sich bereits bei Aristoteles (384–322 v. Chr.): Der Mensch wird einerseits als »zoon politikon« beschrieben, also als politisches beziehungsweise Staaten bildendes Tier; andererseits als »zoon logon echon«, was auf Grund der vielseitigen Verwendbarkeit des griechischen Wortes »logos«, das so halbwegs alles von »Beweisführung« bis »Spesenquittung« heißen kann, sich zum Beispiel als »das Tier, das Sprache hat« übersetzen lässt, aber auch als »das Tier, das seine Gründe hat«. Beide Bestimmungen erfreuen sich bis heute großer Beliebtheit. Es gibt einen starken Konsens gibt, dass der Mensch vieles von dem, was ihm eigen ist, nur tun kann, weil er Sprache hat und weil er eigentlich immer in irgendeiner Form von Gemeinschaft daherkommt – unter anderem, weil auch Sprache immer ein Gemeinschaftsprodukt ist: Kinder, die völlig ohne den Zuspruch anderer Menschen aufwachsen, beherrschen keine Sprache, das gilt spätestens seit dem Mittelalter als bekannt.

 

Doch das sind längst nicht die einzigen Kandidaten. Es gibt zwar einen Konsens darüber, dass bestimmte andere menschliche Eigenheiten, etwa mit dem Daumen greifen zu können, Feuer zu machen oder sich zu jeder beliebigen Jahreszeit zu paaren, weniger entscheidend für das Menschsein an sich sind (diese Beispiele nennt der britische Moralphilosoph Bernard Williams, 1929–2003). Auf der anderen Seite ist der Mensch aber auch berühmt dafür, Werkzeuge und Kunstwerke zu fertigen (»Homo faber«) und Spiele zu spielen (»Homo ludens«). Eine insofern recht elegante Überlegung findet sich bei Martin Heidegger (1889–1976), der (vereinfacht gesagt) das Spezifische am Menschen gerade darin sieht, dass er sich darüber Gedanken macht, was er eigentlich überhaupt ist.

Man sieht an diesem Problem, dass nicht immer die einfachste Bestimmung eines Begriffs auch die sinnvollste ist. Bei Platon findet sich der Gedanke, Menschen seien die einzigen auf zwei Beinen gehenden Tiere ohne Federn – eine Antwort, die zwar einigermaßen richtig ist, aber weitgehend wertlos. Die Frage nach dem Menschen ist also mehr als eine bloße Definitionsfrage: Sie ist auch eine Frage danach, was es überhaupt heißt, Fragen sinnvoll zu stellen und zu beantworten. Und damit war sie für die 42. Ausgabe dieser Kolumne hoffentlich ein angemessenes Thema.

 

Referanz:

https://www.spektrum.de/kolumne/was-den-menschen-zum-menschen-macht/1652278

Vielfalt bei der ersten Pandemie

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Es war die erste große Tournee des Sensenmanns: Die sogenannte Justinianische Pest sorgte von 541 bis 750 n. Chr. für Millionen von Todesopfern im Mittelmeerraum und Europa. Nun haben Wissenschaftler neue Einblicke in die Ausbreitung und die Merkmale der Verursacher dieser ersten Pest-Pandemie gewonnen. Durch Erbgutanalysen des Bakteriums Yersinia pestis aus Überresten von Pestopfern konnten sie eine bisher unbekannte Diversität bei den Erregerstämmen aufdecken. Außerdem präsentiert die Studie den ersten genetischen Nachweis der Justinianischen Pest auf den Britischen Inseln.

Millionenfaches Elend, entvölkerte Landstriche… Keine Seuche der Menschheitsgeschichte wütete so schlimm wie die Pest. Mittlerweile ist klar, dass für die verschiedenen Seuchenzüge in den letzten 1500 Jahren das Bakterium Yersinia pestis verantwortlich war. Als die erste große Pandemie in Europa, die sich diesem Erreger zuordnen lässt, gilt die Justinianische Pest, die nach dem damals regierenden byzantinischen Kaiser Justinian I. benannt ist. Ab dem Jahr 541 begann sich die Seuche vom Südosten des Reiches her im Mittelmeerraum und Europa auszubreiten. Nahezu 200 Jahre lang schlug sie dann immer wieder neue Wellen und forderte Millionen von Opfern. Im Lauf des 8. Jahrhunderts verschwand die Pest dann endlich – doch nicht für immer: Etwa 800 Jahre später machte der Sensenmann erneut die Runde – die Pest kehrte zurück und forderte wieder Millionen von Menschenleben.

Unterschiedliche Erreger-Stämme zeichnen sich ab
Im Rahmen der aktuellen Studie hat sich ein internationales Forscherteam nun mit den Hintergründen der Justinianischen Pest beschäftigt. Genetische Studien haben in den letzten Jahren bereits dokumentiert, dass tatsächlich das Bakterium Yersinia pestis für diese Pandemie verantwortlich gewesen ist. Die Ausbreitung und die Merkmale der Erreger der unterschiedlichen Wellen im Rahmen der ersten Pest-Pandemie waren allerdings bisher unklar. Um neue Einblicke zu gewinnen, haben die Forscher menschliche Überreste von Pestopfern von 21 archäologischen Fundorten in Österreich, Großbritannien, Deutschland, Frankreich und Spanien untersucht. Es gelang ihnen, den Gebeinen Überbleibsel des Erbguts der Krankheitserreger zu entlocken. So konnte das Team schließlich acht Yersina-pestis-Genome rekonstruieren, die einen Vergleich mit bereits publizierten alten und modernen Pestgenomen erlaubten.So wurde deutlich, dass es vom 6. bis zum 8. Jahrhundert eine bislang unbekannte Vielfalt von Yersinia pestis Stämmen gegeben hat, die aus einem gemeinsamen Vorläufer hervorgegangen sind. In Bayern wurden beispielsweise zwei unterschiedliche Stämme des Pesterregers entdeckt. „Dies deutet darauf hin, dass Bayern von mindestens zwei Pestwellen betroffen war“, sagt Co-Autorin Michaela Harbeck von der Staatssammlung für Anthropologie und Paläoanatomie München. Diese Entdeckung ist bedeutend, da es im Gegensatz zu anderen Regionen Europas für die Pest im frühmittelalterlichen Bayern keine schriftlichen Belege gibt.
Auch Großbritannien war von der Justinianischen Pest betroffen
Unklar war bisher auch, ob es die Justinianische Pest auch bis nach Großbritannien geschafft hatte. Diese Frage hat die Studie nun ebenfalls geklärt: In Proben vom Fundort Edix Hill – einem Gräberfeld aus der Zeit der Angelsachsen – gelang dem Team der Nachweis eines Pest-Stamms. Durch die Kombination von archäologischen Datierungen und der Position des entdeckten Pestgenoms im evolutionären Stammbaum konnten die Forscher diesen Erreger nun mit der Überlieferung einer mysteriösen Seuche in der Region aus dem Jahr 544 in Verbindung bringen.

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Pestopfer vom Ende des 6. oder Anfang des 7. Jahrhunderts, das bei Ausgrabungen in Lunel-Viel in Südfrankreich… [mehr]
© 1990; CNRS – Claude Raynaud

Was die Unterschiede zwischen den neuentdeckten Stämmen von Yersinia pestis betrifft, betont Co-Autor Marcel Keller vom Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte in Jena: “Trotz der Vielfalt haben die Genome der Pest-Stämme nur eine einzige gemeinsame Abstammungslinie. Dies deutet darauf hin, dass die Pest wohl nur einmal in den Mittelmeerraum beziehungsweise nach Europa eingetragen wurde“. Dem Wissenschaftler zufolge lässt dies vermuten, dass sich die Justinianische Pest in Europa oder dem Nahen Osten in Nagetierpopulationen festgesetzt hatte. „Dort hat sie sich wahrscheinlich dann immer wieder auf den Menschen übertragen, wodurch es wiederholt zu Epidemien kam“, sagt Keller.

Über die tiefere Ursprungsgeschichte der Justinianischen Pest können die Forscher bislang allerdings nur spekulieren. „Der Stamm entwickelte sich vermutlich einige hundert Jahre vor der ersten Pandemie in Zentralasien“, sagt Keller, „aber unsere Daten erlauben uns momentan noch keine Rückschlüsse auf den Ursprung der Justinianischen Pest, vor den ersten überlieferten Ausbrüchen 541 in Ägypten“. Im Hinblick auf die spannenden Möglichkeiten der Paläogenetik scheint es allerdings gut vorstellbar, dass die Wissenschaftler eines Tages auch Einblicke in diese Frage gewähren können

Referanz:
Quellen: Max-Planck-Gesellschaft, Staatliche Naturwissenschaftliche Sammlungen Bayerns, PNAS, doi: 10.1073/pnas.1820447116

 

So soll der Mars-Maulwurf doch noch buddeln

 

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Seit Ende Februar steht ein Experiment deutscher Forscher auf dem Mars still: Beim Versuch, sich ins Gestein zu hämmern, war es zu Problemen gekommen. Nun gibt es eine Strategie, wie es doch noch klappen soll.

Schon nach 30 Zentimetern war Schluss. Dabei sollte sich das Messgerät „HP3“ auf der Marssonde „Insight“ doch eigentlich bis zu fünf Meter tief in den Boden des Roten Planeten vorarbeiten. Es ging um die Frage, wie der Wärmetransport aus dem Inneren des Himmelskörpers genau funktioniert. Diese Information ist wichtig, wenn man im Boden des Mars‘ nach flüssigem Wasser suchen möchte – und damit womöglich auch nach einfachen Lebensformen.

 

Roboter-Maulwurf gräbt auf dem Mars

HANDOUT – 01.03.2019, —: Dieses von der NASA/JPL-Caltech zur Verfügung gestellt Foto zeigt ein Bild, das vom InSight Mars-Lander Instrumenteneinsatzkamera (IDC) aufgenommen wurde. Auf dem Mars hat sich der in Deutschland entwickelter Roboter vollautomatisch in den Boden gehämmert. Der Marsmaulwurf HP3 soll in den Inneren des Planeten vordringen. Er sei in einer ersten Phase, die vier Stunden dauerte, mit 4000 Hammerschlägen etwa 18 bis 50 Zentimeter in den Marsboden eingedrungen, teilte das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) am Freitag (01.03.2019) mit. Foto: Uncredited/NASA/JPL-Caltech/AP/dpa +++ dpa-Bildfunk +++

Doch schon kurz nach dem Start des Hämmerns in den Boden der Ebene Elysium Planitia nördlich des Marsäquators gab es Ende Februar unerwartete Probleme. Womöglich sei der Mars-Maulwurf im Untergrund auf einen Stein getroffen, hieß es damals. Seitdem haben Wissenschaftler und Techniker am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bremen und am zur US-Weltraumbehörde Nasa gehörenden Jet Propulsion Laboratory in Pasadena (Bundesstaat Kalifornien) in speziellen Sandkisten getestet, wie sich das Gerät doch noch retten ließe. Nun haben sie eine Strategie vorgestellt.

 

„Wir sind uns mittlerweile ziemlich sicher, dass dem Maulwurf der mangelnde Halt im Boden zu schaffen macht“, sagt der wissenschaftliche Leiter des Experiments, Tilman Spohn vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin. Das liege daran, dass die Reibung im staubigen Material an der Oberfläche des Mars vergleichsweise gering ausfalle.

Die Forscher mutmaßen, dass sich womöglich auch kleine spaltförmige Hohlräume zwischen Maulwurf und Boden ausgebildet haben könnten. Um das Problem zu lösen, wollen sie nun die auf dem Maulwurf sitzende Stützstruktur entfernen. Das soll der Roboterarm von „Insight“ erledigen. Die Kommandos sollen in diesem Monat in drei Paketen zur Sonde geschickt werden, um jeden Schritt des Prozesses gut verfolgen zu können.

Mehr Druck durch den Roboterarm

 

Die Forscher hoffen darauf, dass sie ohne das Gehäuse besser erkennen können, wie es dem Maulwurf genau geht. Außerdem soll der Roboterarm auch unmittelbar helfen, indem er beim weiteren Hämmern zur Unterstützung auf den Boden drückt. „Durch die zusätzliche Last erhöht sich der Druck auf den Maulwurf und damit die Reibung an seiner Aubenwand“, so Spohn. Das sei gut. Die Berechnungen am DLR zeigten, dass man dafür aber nah an das Gerät heranmüsse. Deswegen sei es wichtig, die Stützstruktur zu entfernen.

Die Herausforderung dabei: Der Roboterarm darf den Maulwurf nicht aus dem Boden ziehen. Falls das doch passiert, können die Forscher das Gerät nämlich nicht wieder zurück ins Loch setzen.

Die Nasa-Marssonde „Insight“ war Ende November vergangenen Jahres auf dem Roten Planeten gelandet. Die beiden wichtigsten Experimente stammen von internationalen Partnern. Deutschland war federführend bei „HP3“, Frankreich bei einem Seismometer namens „Seis“. Dieses Gerät soll Marsbeben aufspüren, ein erstes wurde im April registriert.

 

Referanz:

https://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/hp3-auf-insight-mars-maulwurf-soll-doch-noch-buddeln-a-1271066.html

Pluton’da Organik Mineralli Bir Yeraltı Okyanusu Olabilir Mi?

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Uluslararası bir grup araştırmacı, Plüton’un yüzeyinde amonyak izine rastladı. Bu bulgu son zamanlarda jeolojik olarak gözlemlenen buz volkanlarının da bir göstergesi olabilir. ABD SETI Enstitüsü ve şimdi de  29 Mayıs tarihli bir çalışmayla  Science Advances  bilim dergisi bu konuyu bilim camiasına tekrar duyurdu. Araştırmacılar, önceden yüzeyde belirlenen kriyovolkanizma’nın (ing.cryovolcanism) bir yer altı okyanusunu gizleyebileceğini düşünüyordu. Bu okyanus ise, karmaşık ve muhtemelen organik kimyasallara sahip olabilirdi. Çünkü normal şartlarda yer yüzeyinde bulunan amonyak, ultraviole ışın ile çoktan ayrışması gerekirken, yüzey su volkanları hala aktif halde bulunmaktaydı. [Yazar notu: yeryüzü sıcaklıklarında katı halde olması gereken sıvıların, bir çesit yüksek deformasyonu olarak tanımlanmaktadır. Güneş Sistemi içerisinde Satürn gezegeni uydusu Enceladus’ta ve Neptün uydusu Triton’da ve son olarak Jüpiter’in uydusu Europa’da bu tür bir aktivite yoluyla sıvı suya rastlanmıştır.] Amonyak, ultraviyole kozmik ışınlarla, sadece 400 milyon ile bir milyar yıl içinde tamamen parçalanabilen kırılgan bir moleküldür.

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Gözlemlenen Virgil Fossae bölgesi, Plüton cüce gezegen yüzeyi

Temmuz 2015’te New Horizons uzay aracı muhteşem bir Plüton manzarasını bize sundu. Ancak bu görüntüler dikkatli incelendiğinde bu manzaranın daha ilginç olduğu anlaşıldı. Bu bakışla Plüton hiçte sıradan bir gök cismi değil. Buzlu cüce gezegenin yüzeyi üzerinde çok farklı yer şekilleri içeriyor. Yalnızca toprak bileşimi ve kimyasal bileşim açısından değil, aynı zamanda cüce gezegenin yaşı açısından da önemli ölçüde farklılık gösterebilir.

Görüntülerde keşfedilen yapıların çoğu, aktif kriyovolkanizmaya ve kabuk altında gizlenmiş bir okyanusa işaret etmekte. Ancak bu yapıların kaç yaşında olduğu belli değil.  Eksi 230 santigrat derecenin altındaki sıcaklıklarda, Plüton yüzeyindeki su buzu,  kararlı halde bulunuyor.

Çalışmanın verileri, SETI Enstitüsünden astronom Prof. Dr. Dalle Ore ve meslektaşları tarafından New Horizons uzay aracının spektral verileri analiz edilerek elde edildi. Araştırmacılar su ve amonyak sıvı karışımının kabuktaki çatlaklar ve kırılmalarla yeryüzüne doğru taşındığından şüpheleniyorlar.”[1] Amonyak bakımından zengin su buzu, cüce gezegenin yüzeyinde, Plüton’un büyük kalp şeklinin batısındaki “Virgil Fossa” adlı büyük bir çatlak etrafında toplanır. Ekip bu çatlağın, bir zamanlar muhtemelen bir kriyovolkanizma ile ilişki içinde sıvı su akan bir çatlak olduğunu düşünüyor. [Yazar notu: Virgil Fossae, Plüton üzerindeki tektonik bir yapıdır. Gezegenin yüzeyine püsküren bir kriyolava (İng. cryolava), yani buz volkanı eriyiği, kaynağı olabilir. Kriyolava ise renkli bir bileşen olup bir çeşit organik madde olduğu düşünülmektedir.]

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Ortada kesik bir yatay çizgi olarak görünen bölge buzvolkanlarıyla su taşındığı düşünülen kısımdır.

Yeterli amonyağın varolması, suyun donma noktasını eksi 100 santigrat derece seviyesine düşürüyor Bu da muhtemelen Plüton yüzeyinin altında aşılmış bir sıcaklık derecesidir. Böylece Plüton’un yeryüzünde donmuş olarak bulunan su birleşeninin şuanda yeraltında sıvı halde bulunması anlamına geliyor.

Sonuç olarak, cüce gezegenin derinliklerinde bir okyanus hala mevcut olabilir ve su ile amonyak karışımı kimyasal, buz volkanları üzerinden yüzeye taşınıyor olabilir. Plüton’un eksi 230 santigrat derecelere varan yüzey sıcaklığına rağmen yüzey altındaki suyun nasıl sıvı halde kaldığı sorusunun cevabı ise gezegen çekirdeğinin uğradığı Radyoaktif bozunmanın, bu karışımı 100 derece altına düşürmesi ve sıvı hale dönüştürmesi olarak düşünülüyor. [ Yazarın Notu: bu bozunumun kaynağı, atom çekirdeğinin, tanecikler veya elektromanyetik ışımalar yayarak kendiliğinden parçalanmasıdır, bir enerji türüdür. Çekirdek tepkimesi sırasında ortaya çıkar. İnsan vücudunun da, birçok nesnenin de içinden geçebilir. Yalnızca toprağın, kayaların ve özellikle kurşunun içinden rahatça geçemez. Radyasyon yayan nesneler, radyoaktif olarak adlandırılır.]

 

 Eric Rose

 

Referans:

https://advances.sciencemag.org/content/5/5/eaav5731/tab-e-letters

https://www.weltderphysik.de/gebiet/universum/news/2019/unterirdischer-ozean-auf-pluto/