Wie langweilig wäre das Leben ohne Langeweile?: Wissenschaft

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Sonntag, 1. Januar 2017

Prozesse

Ich mag Zombiefilme und frage mich, was ich eigentlich nach einer Zombie-Apokalypse zum Wiederaufbau einer Gesellschaft beitragen könnte. Tatsächlich fällt mir da nicht viel ein. Ich wüsste ja nichteinmal wie ich ohne Hilfsmittel Feuer machen sollte oder vielleicht ein Messer schmieden sollte. Wo bekomme ich Eisen her? Und wie mache ich daraus Stahl? Oder waren die ersten Messer/Dolche nicht aus Bronze? Hmmm... Aber woher bekomme ich Messing und wie verarbeite ich das weiter?
Meine Vermutung ist, dass die allermeisten Prozesse um aus "Zutaten" A,B,C... ein "Produkt" Y zu erzeugen übebrhaupt nicht aufgeschrieben sind. Zudem sind sie meistens so komplex und haben so viele Voraussetzungen, dass kein einzelner Mensch den gesamten Prozess kennt.
Es gibt Bücher die theoretische physikalische Zusammenhänge erklären (Fachbücher) und Lexika bzw. Wikipedia die Bedeutungen von bestimmten Begriffen sowie ihre Zusammenhänge mit anderen Begriffen darstellen, aber ein Prozess-Lexikon ist mir unbekannt.
Wikipedia hat selbst sogar die Regel 9 "Wikipedia ist keine Sammlung von Anleitungen..." aufgestellt.
Auch von einer anderen Sichtwarte ist das Fehlen eines Prozess-Lexikons ("Prozesslikons") bzw. einer Anleitungs-Bücherei schmerzhaft:
Im Kapitalismus setzen sich die Unternehmen mit den effizientesten Prozessen durch. Die Schattenseite ist, dass die ineffizienten Prozesse bzw. ihre "Besitzer" = Unternehmen, verlieren und somit in die Insolvenz gehen oder von anderen Unternehmen aufgekauft werden. Aufgrund des Kernprinzips der Konkurrenz im Kapitalismus sind alle effizienten Prozesse geheim. Gerade in Industrieunternehmen wird versucht bestimmte Kernkompetenzen bzw. -Prozesse möglichst geheim zuhalten und sogar innerhalb der Belegschaft nur bestimmten Personen offenzulegen.
Wenn überhaupt ein Prozess oder Teilprozess zur Herstellung eines bestimmten Produkts Y öffentlich dokumentiert ist (oder oft überhaupt dokumentiert ist), dann handelt es sich um veraltete oder ineffiziente Prozesse. Wäre es nicht wünschenswert, wenn alle Prozesse um Produkt Y zu erzeugen öffentlich einsehbar wären und somit
a) von allen Menschen verbessert/optimiert
b) von allen Menschen genutzt werden
könnten?
Es gibt bislang das WikiHow, welches eine Sammlung von Anleitungen darstellt. Aus zwei Gründen sehe ich aber das WikiHow nicht wirklich als Träger der zuvor formulierten Idee:
-Ich kann keinerlei tiefere Ideologie hinter dem Wiki erkennen
-Die meisten Anleitungen erklären oder verlinken nicht auf ihre Voraussetzungen und sind daher nicht nutzbar, wenn man nicht zufälligerweise schon alle Voraussetzungen erfüllt
-Die meisten Anleitungen beinhalten keinerlei Quellen oder Begründungen für bestimmte Schritte. Somit ist nicht klar ob gewisse Schritte notwendig sind oder optimierbar.

Samstag, 30. März 2013

Was ist Nation?

Das Internet als virtuelle Nation und Bindeglied der Zivilisationen

Orginal von Colocho, Lizenz: CC-BY-SA-2.5

In den Zeiten der Globalisierung gibt es die einen, die die Weltnation in greifbarer Nähe sehen und die anderen, die die Nationen als einzig mögliche Ordnungseinheiten sehen, die uns vor dem unvorhersehbaren Chaos einer vereinten Weltgemeinschaft schützen können. 1993 schürte Huntington mit „The Clash of Civilizations“ die Angst und erregte die Gemüter durch seine Prophezeiung, dass ideologische und ökonomische Faktoren als fundamentale Ursache von Konflikten zwischen Völkern und Nationen an Wichtigkeit verlieren werden, dagegen werden die grundlegenden Ursachen der großen weltpolitischen Konflikte kultureller Natur sein.¹ Seiner Ansicht nach werden zwar Nationalstaaten die mächtigsten Akteure der Weltbühne bleiben, aber die Hauptkonflikte der Globalpolitik werden zwischen Nationengruppen und verschiedenen Zivilisationen auftreten. Der Zusammenprall der Zivilisationen wird die Weltpolitik dominieren.² Seine Prophezeiung ist als selbsterfüllend zu bezeichnen, da Huntington Zivilisationen über ihre Bruchlinien zu anderen Zivilisationen definiert und, wie einige Autoren anmerkten,³ aufgrund der Rückwirkung seiner Thesen auf öffentliche Debatten. Bruchlinien sind offensichtlich genau die notwendigen Bedingungen für Konflikte. Andererseits stellt Huntington die Nation als ein nur vorübergehendes Ordnungselement der Weltgemeinschaft dar, das aus den früheren, kleineren dynastischen Ordnungseinheiten („Princes“) emergierte und in der höchsten Ordnungseinheit „der Zivilisation“ mündet.⁴

Ich beginne diesen Essay mit Huntingtons „The Clash of Civilizations“ weil er ein prominentes Beispiel eines populärwissenschaftlichen Aufsatzes ist, der nicht scharf umgrenzte Begriffe wie „Zivilisation“ und „Nation“ benutzt und aus diesen dann versucht alternativlose Zukunftsszenarien zu entwickeln. Welche Vorhersagekraft können solche Szenarien überhaupt haben, wenn die zugrundeliegenden Begriffe sich der Objektivität größtenteils entziehen?

Da Huntington zur Definition der Zivilisation die gleichen Merkmale angibt wie auch ab dem 18. Jahrhundert versucht wurde den Begriff der Nation zu erfassen, als Menschengruppe mit gemeinsamer Kultur, so kann man sich die Frage stellen, wo überhaupt der qualitative Unterschied zwischen den zukünftigen „clashs of civilizations“ und den historischen „clash of nations“ liegen mag. Es lässt sich einzig ein quantitativer Unterschied zwischen Nation und Zivilisation ausmachen. Die Zivilisation steht in der Hierarchie der kulturellen Heterogenität eine Ebene höher als die Nation. Aber aus diesem quantitativen Unterschied konstruiert Huntington qualitative Verschiebungen in der Weltpolitik ⁵ ⁶ . Zwar unterschlägt er die massive Verkürzung der realen Distanzen durch die Globalisierung zwischen Menschen der Welt nicht,⁷ die zu einer „erhöhten Anzahl von Interaktionen“ zwischen Menschen unterschiedlicher Zivilisationen führt, aber er schließt daraus fatalistisch und ohne andere Möglichkeiten abzuwägen, dass es daher zu erhöhtem Konfliktpotenzial kommen muss.⁸ Ganz klar war das Internet 1993 noch nicht so omnipräsent und immer verfügbar wie heute, aber die Tendenz der Entstehung eines globalen, frei verfügbaren, Kommunikations- und Informationsnetzwerkes waren auch damals schon ersichtlich.⁹ Warum sollte dieser Quantensprung in der internationalen Kommunikation nun nicht genau das Gegenteil bewirken, den „agree of civilizations“

K.W. Deutsch entwickelte in seiner Dissertation 1953 das seitdem viel beachtete Konzept des Volkes als „Personengruppe mit komplementären Kommunikationsgewohnheiten“ und der Nation als ein „Volk, das Kontrolle über eigene Institutionen gesellschaftlichen Zwanges gewonnen hat, was eventuell zu einem voll ausgebildeten Nationalstaat führen kann.“ D.h. eine Gemeinschaft ist nicht einfach deshalb eine Gemeinschaft, weil es Gemeinsamkeiten wie Nachbarschaft, Sprache, Kultur, Geschichte oder Tradition besitzt, sondern weil es daher effektiver Kommunizieren kann. Mit diesem Blick wird klar, dass das Internet als das bislang effektivste Kommunikationsmittel der Menschheit, die momentane Weltordnung der Nationalstaaten gewaltig verändern wird und zwar nicht einfach hin zu Übernationalstaaten in Form von Zivilisationen wie Huntington prophezeit.

Denn aufgrund des globalen, dezentralisierten, zeitlosen, günstigen, einfachen, digitalen, individuellen, immateriellen, sicheren, geheimen und anonymen Charakters des Internets¹⁰ sowie dem erhöhten Bildungszugang aller Menschen und damit der massiven Verbreitung von Englisch als Lingua Franca, wird die Kommunikation auch zwischen Menschen, die nicht Mitglieder gleicher Nation oder gar Zivilisation sind, effektiver. Und gerade das ist laut Deutsch ein Baustein hin zu einer gemeinsamen Nation. Daher spreche ich beim Internet von einer „virtuellen Nation“.

Im Folgenden soll kurz die Definitionsgeschichte des Begriffes „Nation“ umrissen werden, um dann zu erörtern in wie fern man das Internet als Nation bzw. virtuelle Nation bezeichnen kann.

Definitionsgeschichte des Begriffes „Nation“

Beginnen möchte ich mit einem Zitat bezüglich der Eingrenzung von „Nation“ des britischen Ökonom und Verfassungstheoretiker W. Bagehot (1826- 1877):

„Wir wissen, was es ist, solange uns niemand danach fragt, aber wir können es nicht sofort erklären oder definieren.“¹¹

Es wird sich herausstellen, dass knapp 150 Jahre später dies eigentlich die einzige Konstante der Definitionsversuche von „Nation“ ist.

Ansonsten kann man konstatieren, dass der Nationbegriff irgendwo zwischen Volk, Land und Staat angesiedelt ist. „Eine genaue Begriffsbestimmung ist regelmäßig mit der Schwierigkeit konfrontiert, die Nation zum Volk einerseits und vom Staat andererseits klar abzugrenzen.“¹²

Angefangen bei J. G. Fichte (1762 - 1814), der jedem Volk einen Nationalcharakter zuordnete, also gewisse Eigenschaften bestimmten Nationen zuordnete, entbehren die meisten Definitionen jeglicher messbaren Observablen. So versuchte Otto Bauer (1881-1938) den Grundgedanken des Nationalcharakters so zu präzisieren, dass er mit der offensichtlichen Beobachtung, dass der Nationalcharakter nur einer unter vielen, wenn überhaupt, marginaler Charakterzug eines Individuums ist, in Einklang steht. Bei der Suche nach einer objektiven Observablen in den gemeinsamen Eigenschaften eines Volkes versuchte er diese im „gemeinsamen Schicksal“ zu finden, welches als immer währende Kraft auf die Mitglieder eines Volkes einwirkt und sie zu einer Nation „zusammendrückt“ in eine „Charaktergemeinschaft“.¹³

Im Endeffekt blieben alle Definitionsversuche in dem Ansatz stecken möglichst objektive Abgrenzungsmerkmale zwischen Menschengruppen zu finden. In der Hochphase der Nationbildung im 18. und 19. Jahrhundert wurden so schließlich alle in Frage kommenden Merkmale, anhand derer sich Gruppen unterscheiden lassen, durchkonjugiert. Immerhin konnte Meinecke (1862-1954) zu einer Klassifizierung dieser vielen Nationsdefinitionen nach Staatsnation und Kulturnation einführen. Ernest Renan (1823 - 1892) widersprach als einer der wenigen der Notwendigkeit der Gemeinsamkeit von Rasse (heute hätte er wohl das Wort Ethnie verwendet), Sprache, Religion, Territorium und legte den Schwerpunkt auf die gemeinsam ertragene Geschichte und dem Willen zur gemeinsamen Zukunft als Nation und hebt damit in ersten Ansätzen die Gemeinsamkeiten der Nation in explizit nicht messbare Eigenschaften bzw. auf die Subjektive Ebene. Die Nation ist bei ihm eine reine Imagination - eine kollektive gleiche Willensentscheidung.

Neben den schon erwähnten Beiträgen Deutschs der eine Nation als Gruppe mit Kommunikationsvorteilen sieht, muss aber auch noch die Definition der Nation als „eine vorgestellte politische Gemeinschaft — vorgestellt als begrenzt und souverän.“ von B. Anderson erwähnt werden („imagined Community“). Demnach existiert die Nation hier explizit nur in den Köpfen, da ihre Mitglieder sich aufgrund der Vielzahl nicht alle kennen können und trotzdem die Vorstellung einer Gemeinschaft haben (Wohingegen Renan dieser Gedanke wohl nur implizit unterstellt werden kann). Außerdem kann so der Definitionsansatz umgekehrt werden: Es ist nicht zuerst die Gemeinschaft da, die sich dann zu einer Nation aufschwingt, sondern der (wie auch immer zustanden gekommene) Korpus der Nation formt aus seiner Menschenbefüllung erst die Gemeinschaft bzw. stellt die Grundlage der vermeintlichen Gemeinsamkeiten der Menschengruppe.¹⁴

Schon Schopenhauer (1788-1860) hatte wohl diesen Gedanken, dass erst die Nation selbst gemeinschaftstiftend ist und nicht andersherum, als er etwas deprimiert niederschrieb: „Die wohlfeilste Art des Stolzes hingegen ist der Nationalstolz. Denn er verrät in dem damit Behafteten den Mangel an individuellen Eigenschaften, auf die er stolz sein könnte, indem er sonst nicht zu dem greifen würde, was er mit so vielen Millionen teilt. Wer bedeutende persönliche Vorzüge besitzt, wird vielmehr die Fehler seiner eigenen Nation, da er sie beständig vor Augen hat, am deutlichsten erkennen. Aber jeder erbärmliche Tropf, der nichts in der Welt hat, darauf er stolz sein könnte, ergreift das letzte Mittel, auf die Nation, der er gerade angehört, stolz zu sein. Hieran erholt er sich und ist nun dankbarlich bereit, alle Fehler und Torheiten, die ihr eigen sind, mit Händen und Füßen zu verteidigen.“

Zusammenfassend besteht die Definition der Nation aus objektiven und subjektiven Elementen. Eine Menschengruppe, mit gewissen gemeinsamen Eigenschaften wie räumliche Geschlossenheit des Siedlungsgebietes, gemeinsame Abstammung, Sprache, kulturelle Tradition, Geschichte, besondere psychische Wesensart und Gemeinschaftsbewusstsein die sich von anderen derartigen menschlichen Gemeinschaften unterscheiden. Wobei aber keine der angeführten Charakteristiken notwendig oder hinreichend wären. Welche Eigenschaften wichtig sind, sind rein subjektiv bestimmt, gar ist die Gemeinschaft nur eine Vorstellung und ihre Präferenz gegenüber Anderen rührt aus der effektiveren Kommunikation im Inneren der Gemeinschaft als mit Außenstehenden her. Zusätzlich soll eine solche Gemeinschaft den Willen besitzen eine dauerhafte und selbstständige Existenz zu führen, über deren Form sie selbst entscheidet und sich in der Bereitschaft der Angehörigen dieser Gemeinschaft ausdrückt, Opfer für sie zu erbringen.

Internet als virtuelle Nation

Den vorherigen Abschnitt fasse ich nun in folgender „Checkliste“ zusammen

Eine Nation ist eine Menschengruppe
Die Menschengruppe besitzt eine gemeinsame Kultur, so dass sie effizient kommunizieren kann
Eine Menschengruppe mit „objektiven“ Gemeinsamkeiten, beispielsweise
1. Territorium
2. Abstammung
3. Sprache
4. kulturelle Tradition
5. Geschichte
6. Religion
Die Menschengruppe definiert sich über die Abgrenzung zu anderen Menschengruppen
Der Wille eines jeden Individuums der Gruppe zur zukünftigen Fortführung der Gemeinschaft, gegebenenfalls unter Aufopferung

Erfüllt das Internet genügend Punkte dieser Liste um als Nation bezeichnet zu werden? Beginnen möchte ich mit den offensichtlich strittigen Punkten:

Ein wesentliches Merkmal bei den meisten Definitionen einer Nation ist Punkt 4, also die Definition der Nation als Gruppe die andere Eigenschaften hat als eine zweite Gruppe, eine Definition über Abgrenzung.

Das Internet bildet im Vergleich zu Huntingtons Zivilisation als Übernation eher eine Transnation, denn das Internet besteht aus Menschen aller Nationen der Welt: Sie umfasst Menschen verschiedenster „konventioneller“ Nationen die Zugang zum Internet haben. Hier stellt sich natürlich die Frage, ob ein Individuum Mitglied zweier Nationen gleichzeitig sein kann: Seiner „konventionellen“ Nation und der „virtuellen“ Nation Internet. In Zeiten des „Multikulturalismus“ können Menschen mehreren Kulturen anhängen und mit der Deklaration eines Zweitwohnsitz offiziell in zwei „Territorien“ leben. Ich meine ein Mensch kann nun einer „konventionellen“ und einer „virtuellen“ Kultur angehören. Dabei ist mit „virtueller Kultur“ nicht eine imaginierte Kultur gemeint, sondern die Kultur, d.h. Verhaltensweise gegenüber anderen Menschen, im Internet. Die Netzkultur. Genauso kann ein jeder Mensch einen „konventionelle“ wie auch „virtuellen“ Wohnsitz haben, zumindest haben die meisten Internetnutzer eine Email-Adresse, die zumindest dem Postboten als Anschrift des „virtuellen“ Wohnsitzes dient. Ich stelle hier also die These auf, dass ein jeder Mensch quasi Schizophren ist und sobald er sich in die Neue Welt des Internets begibt eine andere Persönlichkeit annimmt, samt neuer Adresse. Dass er der Internetgemeinschaft angehört, und sich, solange er im Internet verweilt, anderen Gebräuchen, Tabus und Verhaltensweisen unterwirft und dann zurück schlüpft in seine „konventionelle“ Kultur. Der Widerspruch, der die die Definitionsgrundlage einer Nation ist, ist quasi in jedem Internetnutzer in Form dieser Schizophrenie vorhanden.

Losgelöst von diesem Punkt stellt sich über allem die Frage, ob jeder Internetnutzer automatisch zum Mitglied der Internetnation wird oder ob es Internetbenutzer und Internetmitglieder gibt oder nur ersteres oder nur letzteres. Welche Menschen sind also bei der in Punkt 1 genannten Menschengruppe gemeint. Ist es so wie in den USA, dass jeder in ihrem Territorium geborener Mensch Amerikaner ist, also alle Internetnutzer allein durch die Nutzung der virtuellen Welt der Internetnation angehören? Oder muss ein Internetmitglied sich willentlich zu seiner Mitgliedschaft bekennen (z.B. so wie Renan es verstand), z.B. dadurch, dass er seine Zelte in Form einer eigenen Webseite, Blogs oder gar nur Email-Account in der virtuellen Landschaft aufschlägt, also wirkliche Spuren in der neuen Welt hinterlässt?

Zumindest kann man das Siedlungsgebiet der Internetgemeinschaft als Gemeinsamkeit und wohl abgegrenzt zu dem jeder anderen Nation anführen, denn es handelt sich um den virtuellen Raum, der durch Datenleitungen und Serverfarmen seine Physis besitzt, aber eigentlich nur eine Imagination im Geiste der Nutzer und Mitglieder ist. Dessen Imagination aufgrund der Reproduzierbarkeit der Wanderwege durch diesen Raum durch Hyperlinks zur Realität wird. Wie angemerkt fehlt wohl möglich dem Internet, als eine erste Version einer Weltgemeinschaft, zum vollen Nationenstatus die Definitionsmöglichkeit über Abgrenzung. Dagegen ist der 3. Punkt der Checkliste ein „Selbstläufer“. Territorium ist abgehakt, Internetkultur unter den Schriftzügen „Netzkultur“ und „Cyberculture“ und Internetgeschichte sind aktueller Forschungsgegenstand und daher existent. Die Sprache ist auch bei „konventionellen“ Nationen kein notwendiges Kriterium (siehe z.B. Schweiz oder Kanada, China und Indien). Aber die Amtssprache des Internets ist de facto Englisch und die Programmier- und Skriptsprachen, die sogar neue Syntax-Elemente wie Klammern und Begin- und End-Blöcke hervorbrachten werden von einem Großteil der Internetmitglieder „gesprochen“ und bilden zusammen mit dem „Netzjargon“ (wie der lächerlichen Abkürzung LOL) einen Teil der Netzkultur.

Jerry Everard stellt in seinem Buch „Virtual States: The Internet and the Boundaries of the Nation State“ die globale Telekommunikation als einen Schritt in der Tradition des menschlichen Netzwerkens dar. Ein Quantensprung in der Kommunikationsmöglichkeit. Außerdem vergleicht er das physische Rückrat und die von Menschen darauf installierte Software, die zusammen die leere Hülle des Internets konstituieren mit dem Staatskörper, der als Hüllkörper einer Nation aufgefasst werden kann. Somit ist das Internet nicht nur eine Nation, sondern gar ein Nationalstaat.

Aktuellen Diskussionen bezüglich Zensur im Internet, modernen Lizenzsystemen für kopierbare Medien und der Unmengen an eingebrachter Freizeit in die Erstellung von freiem Inhalt, freier Software und Befreiung von Informationen weisen darauf hin, dass die Internetbewohner sehr wohl opferwillig (so wie es Renan vermutlich verstand) und willens sind ihre Zukunft in der Internetgemeinschaft voranzutreiben. Somit ist Punkt 5 auch abgehakt.

Die virtuelle Nation Internet als Verbindung zwischen allen Menschen aller Zivilisationen ist offensichtlich ein Kulturmerkmal aller dieser Menschen und ermöglicht grenzenlose, effiziente Kommunikation (Punkt 2). Es haben sich gewisse Bräuche bei der Kommunikation im Internet herausgebildet (Emoticons, Betreffzeile im Email-Verkehr, überhaupt sind die üblichen Diskussionsforen stark strukturiert nach Inhalten und Form) Man darf daher mit Recht anmerken, dass somit den sonstigen Kulturunterschieden zwischen Individuen verschiedener Zivilisationen eine Gemeinsamkeit hinzugefügt wird, die weit über das nackte „Mensch-Sein“ hinausgeht. Somit lässt sich die Entwicklung der virtuellen Nation Internet als starker Zweifel an Huntingtons fatalistischen Clash der Zivilisationen anführen.

So wie kein englischer, französischer und spanischer König im 15. Jahrhundert vorhersehen konnte, dass seine Kolonien in der neuen Welt, d.h. einzelne Mitglieder ihrer Völker, eine neue Nationen bilden würden (allen voran die USA), so kann man auch die zukünftige weltpolitische Einordnung des Internets nicht vorhersagen. Einige oben gestellte Fragen und Probleme bleiben unbeantwortet, doch erfüllt das Internet „erschreckend“ viele Eigenschaften einer Nation, um den Begriff „virtuelle Natioin“ zu rechtfertigen.

Was soll das?

Welchen Nutzen kann man daraus ziehen, dass man das Internet als Nation bezeichnet?

Viele Menschen verbringen einen Großteil ihres Lebens im Internet. Sie entwickeln dort neue Ideen, Geschichte passiert in dieser „virtuellen Welt“. Es werden Waren in dieser Welt transportiert und gehandelt. Dieses virtuelle Land hat eine eigene Ökonomie und ihre Bewohner eine eigene Kultur. In einem Territorium, dass in einer anderen Ebene, als die Territorien der „konventionellen“ Nationen liegt. Noch gibt es keine kodifizierten Regeln der Internetgemeinschaft, aber teilweise werden Gesetze von einigen „konventionellen“ Staaten in dieser „virtuellen“ neuen Welt angewendet. Aber die verschiedenen Rechtsnormen der „konventionellen“ Staaten, denen die einzelnen Individuen der Internetgemeinschaft auch angehören, führen zu Widersprüchen. Die Auffassung des Internets als Nation könnte den Gedanken an eine Internetregierung, die Gesetze in dem virtuellen Raum erlässt, weniger lächerlich erscheinen lassen.

Aus einem anderen Blickwinkel kann man aber auch konstatieren, dass wenn man das Internet als Nation bezeichnen kann, dieser Begriff eine derartige Unschärfe und subjektive Definitionshoheit innehat, dass er aus dem wissenschaftlichen Diskurs verbannt werden sollte.

Durch die verbindende Wirkung des Internets sehe ich Huntingtons Prophezeiung als sehr unwahrscheinlich an und prophezeie selber, dass das Internet der Prototyp einer Weltnation wird, wenn dem nicht schon so ist.

Literatur

¹ „It is my hypothesis that the fundamental source of conflict in this new world will not be primarily ideological or primarily economic. The great divisions among humankind and the dominating source of coflict will be cultural.“ Samuel P. Huntington: The Clash of Civilizations? (1993).

² „Nation states will reamain the most powerful actors in world affairs, but the principal conflicts of global politics will occur between nations and groups of diffrent civilizations. The clash of civilizations will dominate global politics. The fault lines between civilizations will be the battle lines of the future.“ Samuel P. Huntington: The Clash of Civilizations? (1993).

³ „Dieser Einfluss auf öffentliche Debatten führte zu dem Vorwurf, Huntington habe eine ’Self-fullfilling Prophecy’ verfasst“. Oliver Bruns: Einwände gegen Huntingtons These vom „Kampf der Kulturen“ (2008).

⁴ „For a century and a half after the emergence of the modern international system with the Peace of Westphalia, the conflicts of the Western world were largely among princes-emperors, absolute monarchs and constitutional monarchs attempting to expand their bureaucracies, their armies,their mercantilist economic stringht and, most important, the territory they ruled. In the process they created nations states, and beginning with the French Revolution the principal lines of conflict were between nations rahter than princes. In 1793, as R.R. Palmer put it, “The wars of kings were over; the wars of peoples had begun.“ This nineteenth century pattern lasted until the end of World War I. Then as result of the Russian Revolution and reaction against it, the conflict of nations yielded to the conflict of ideologies, first amon communism, facism-Nazism and liberal democracy [...]. These conflicts between princes, nation states and ideologies were primarily conflicts wihtin Western civilization, “Western civil wars”, as William Lind has labeled them.[...] With the end of the Cold War, international politics moves out of its Western phase, and its centerpiece becomes the interaction between the West and non-Western civilizations and among non-Western civilizations.[...] It is far more meaningful now to group countries not in terms of their political or economic systems or in terms of their level of economic devolopment but rather in terms of their culture and civlization.” Samuel P. Huntington: The Clash of Civilizations? (1993).

⁵ „What do we mean when we talk of civilization? A civilizations is a cultural entity. Villages, regions, ethinc groups, nationalities, religious groups, all have distinct cultures at different levels of cultural heterogeneity. The culture of a village in southern Italy may be different from that of a village in northern Italy , but both will share in a common Italia culture that distinguishes them from German villages. European communities, in turn, will share cultural features that distinguish them from Arab or Chines communities.[...]The civilization to which he belongs is the broadest level of identification with which he intensely identifies.[...] Civilizations may involve a large number of people, as with China (“a civilization pretending to be a state”, as Lucian Pye put it).[...] A civilization may include several nation states, as is the case with Western, Latin American and Arab civilizations, or only one, as is the case with Japanese civilization.[...]Civilizationsobviously blend and overlap, and include subcivilizations.[...]Westeners tend to think of nation states as the principal actors in global affairs. They have been that, however,for only a few centuries. The broader reaches of human history have benn the history of civilizations.“ Samuel P. Huntington: The Clash of Civilizations? (1993).

⁶ „Civilizations are diffrentiated from each other by history, language, culture, tradition and, most important, religion.“ Samuel P. Huntington: The Clash of Civilizations? (1993).

⁷ „Second, the world is becoming a smaller place. The interactions between peoples of different civilizations are increasing; these increasing interactions intensify civilization consciousness and awareness of differences between civilizations and commonalities within civilizations.“ Samuel P. Huntington: The Clash of Civilizations? (1993).

⁸ „North African immigration to France generates hostility among Frenchmen and at the same time increased receptivity to immigration by “good” European Catholic Poles. Americans react far more negativel to Japanese investment than to larger investments from Canada and European countries.“ Samuel P. Huntington: The Clash of Civilizations? (1993).

⁹ Schon im Vorwort des Buchs „Network Nation“ (1993) von Hiltz und Turoff aus dem Jahre 1979 schreibt Suzanne Keller: „In their intriguing new book, Hiltz and Turoff explore the emergence of a new form of communication called computerized conferencing. [...] The authors expect it to revolutionize not only communications but social and intellectual life as well.“

¹⁰ Charakterisierung des Internets nach Christoph Engel „The Internet and the Nation State“ (1999)

¹¹ „The question is most puzzeling, though the fact is so familiar“ in Bagehot: Physics and Politics (1872), S. 83

¹² Dietmar Meister in „Zwischen Faschismus und Widerstand. Nationalismen in Südtirol“ (2009), Magisterarbeit an der Uni Wien

¹³ Die Frage „Doesn’t everyone [...] know Germans who nervertheless have nothing of that which otherwise is regarded as the German national character?” beantwortete Bauer mit dem Versuch zwischen Ähnlichen Charaktären zu unterscheiden. Bauer: „deeper conception of a community of character; this no longer means for us that the individuals of the same nation are similar to each other but that the same force has acted on the character of each individual- no matter how different the other forces may be which are effective beside it [...] While [...] similarity of character can only be observed in the majority of members of the nation, the community of character, the fact that they all are the products of one and the same effective force, is common to all of them without exception. This effective force, that which is historical in us, is that which is national in us. It is this which welds us into a nation“

¹⁴ So kommt er zum Schluss, dass „nicht die Bestrebungen von Nationen [...] den Nationalismus [schaffen], vielmehr schaffe sich der Nationalismus seine Nationen“.

Montag, 26. September 2011

Gravitative Zeitdilatation

So, weiter gehts mit den Neutrinos :-)
Im Erdgravitationsfeld kann folgende Gleichung verwendet werden:
T=T₀(1+gh/c²)
Dabei ist T₀ die Zeit, die bei h=0 und g die Erdbeschleunigung. Der Höhenunterschied zwischen Gran Sasso und CERN ist maximal 1000 m. Daraus folgt ein Laufzeitunterschied zwischen beiden Uhren aufgrund von unterschiedlich viel Masse "unter ihnen" von ca.
ΔT=gh/c²=T₀*1*10⁴/(9*10¹⁶) < T₀*10⁻¹².
Offensichtlich ist dieser Effekt viel viel zu klein um die 60 ns Zeitunterschied bei einer Gesamtflugzeit von T₀=2 ms zu erklären.

Betrachten wir noch zwei klassische Effekte:
Zentrifugalkraft:
F_Z=m ω² r
Wobei ω die Rotationsgeschwindigkeit der Erde und r der senkrechte Abstand von der Rotationsachse. Da Gran Sasso näher am Äquator liegt als CERN ist dort auch der senkrechte Abstand zur Erdachse größer und damit die Zentrifugalkraft auf die Neutrinos. Da es hier um das Abschätzen von Effekten geht, nehmen wir die maximale Zentrifugalkraft an und lassen sie die ganzen 2 ms auf die Neutrinos wirken. Die maximale Beschleunigung ist in Gran Sasso aufgrund von Zentrifugalkräften
a(max)=ω² r(max) = ω² R cos(θ_{Gran Sasso})=7 * 10⁻³ m/s²
Nun lassen wir diese Beschleunigung a 2 ms auf die Neutrinos wirken. Dies führt zu einer Geschwindigkeitserhöhung von v=a*t=7 * 10⁻³ m/s² * 2 ms=14* 10⁻6 m/s.
Was in einer Distanz von 28* 10⁻⁹ m resultiert. Nicht berücksichtigen der Zentrifugalkraft würde also in der Größenordnung von nm liegen und kann auf keinen Fall 18 m erklären.

Corioliskraft
Die Corioliskraft hängt von der Geschwindigkeit der Teilchen ab und von der Äquatornähe (der obige Winkel theta ist nun durch 90°- phi gegeben). Hier sind die Formeln für die Corioliskraft für östlich fliegende Teilchen (zeigt in N-S-Richtung) und für nördlich fliegende Teilchen (also "minus südlich fliegend") und wirkt in W-O-Richtung.
$F_\mathrm{C, N} = - 2 \cdot m \cdot \omega \cdot v_\mathrm{O}\cdot \sin \varphi$

$F_\mathrm{C, O} = 2 \cdot m \cdot \omega \cdot v_\mathrm{N}\cdot \sin \varphi$
Genauso wie oben wirken die größten Corioliskräfte in Gran Sasso. Die Neutrinos haben Geschwindigkeiten in der Größenordnung von c. Die jeweiligen Komponenten in W-O-RIchtung bzw. N-S-Richtung sind natürlich kleiner. Aber wir wollen sehr konservativ rechnen und nehmen dafür bei beiden Komponenten c.
Dies führt zu folgenden Coriolisbeschleunigungen:
a = 2*c*ω*cos(θ) = 9100 m/s²
Wie oben rechnen wir diese Beschleunigung auf eine Strecke um:
L=9100 m/s² * 2 ms * 2 ms =0,04 m
Die Corioliskraft würde also sqrt(0,04²m²+0,04²m²) = 0,06 m von 18 m erklären.

Also: Keine klassischen Effekte aufgrund dessen, dass das Experiment nicht in einem IS stattfindet, können die 18 m bzw. 60 ns die die Neutrinos "abgekürzt" haben bzw. "zu schnell" waren, erklären.
Weder gravitative noch speziell relativistische Zeitdilatation liegen in der Größenordnung dass sie auch nur ansatzweise einen Einfluss haben können.
Im ersten Artikel zu den Neutrinos hatte ich auch schon die Raumverzerrung (Stichwort Gravitationslinseneffekt) berechnet und gezeigt, dass dieser Effekt zuerst eine Streckenverlängerung verursacht und auch nicht in der gesuchten Größenordnung liegt.

Der letzte noch zu untersuchende Effekt, der noch in zahlreichen Blogs "diskutiert" wurde, ist der Lense-Thirring-Effekt (Gravitomagnetischer Effekt, der z.B. dafür verantwortlich ist, dass die Bahnebene des Mondes aufgrund der Eigenrotation der Erde sich verschiebt).
Ich denke, dass dieser Effekt einen noch geringeren Einfluss hat als die bislang diskutierten.
Aufgrund der fortgeschrittenen Stunde werde ich diesen Effekt morgen unter die Lupe nehmen.
Tschö :-)

Samstag, 24. September 2011

Neutrinos schneller als das Licht?

Gestern wurde ein Paper mit der Überschrift "Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam" veröffentlicht, in welchem Forscher des OPERA-Experiments in Gran Sasso und Forscher des CNGS-Experiments am CERN ein für die Physikergemeinde sehr faszinierendes Messergebnis veröffentlichten: Die Geschwindigkeit von Neutrinos ist größer als die des Lichts im Vakuum. Falls sich dies als stichhaltig herausstellen sollte, wäre es wahrscheinlich die größte Sensation der Physik der letzten 50 Jahre oder mehr, denn es bringt möglicherweise ein Fundament der modernen Physik ins Wanken. Denn ein Fundament Einsteins Relativitätstheorie ist, dass die Lichtgeschwindigkeit eine universelle Geschwindigkeitesobergrenze darstellt.

Ich werde nun ein bisschen tiefer in die Materie gehen und folgendes bleuchten:

Was sind Neutrinos
Neutrino-Experimente
Wie haben die Forscher die Geschwindigkeit der Neutrinos gemessen?
Kommentare meinerseits zum Messergebnis
Implikationen dieser Messung auf die heutige Physik

1. Neutrinos (nicht zu verwechseln mit Neutronen = neben den Protonen und Elektronen Bausteine des Atoms) sind Elementarteilchen und wurden 1930 aufgrund von Impulserhaltung im Beta-Zerfall von Neutronen von Wolfgang Pauli¹ postuliert, aber erst 1956 nachgewiesen und gehören daher zu den neueren Elementarteilchen, die den Physikern bekannt sind.
Neutrinos geben viele Rätsel auf und sind schwer zu detektieren, da sie nur schwach wechselwirken. Von den drei Wechselwirkungen: Elektromagnetische, Starke und Schwache Wechselwirkung, wirkt nur die letztere auf Neutrinos. Neutrinos sind also elektrisch neutral und durchdringen jedes Material, was sich ihnen in den Weg stellt.
Als man anfing solare Neutrinos² zu messen, stieß man auf folgendes Problem. So genannte Standard-Sonnen-Modellen (SSM) sagten einen gewissen Neutrinofluss auf der Erde voraus, aber man maß weniger als 1/3 dieses Neutrinoflusses. Die Lösung brachte die Idee, dass es 3 Arten (Elektron-Neutrino, Myon-Neutrino und Tauon-Neutrino) von Neutrinos gibt und sich diese während des Fluges von der Sonne zur Erde ineinander umwandelten (Neutrinooszillation). Das SSM sagte eine gewisse Anazhl von Elektron-Neutrinos auf der Erde voraus und das Experiment zur Messung auf der Erde war nur sensitiv für diese eine Art. Die fehlenden 2/3 Neutrinos, waren Elektron-Neutrinos, die sich auf dem Flug zur Erde in Myon- bzw. Tauon-Neutrinos umgewandelt hatten und daher nicht gemessen werden konnten.
Diese Neutrinooszillationen sind aber nur möglich, wenn alle drei Neutrinoarten eine von Null verschiedene Masse und zusätzlich alle drei unterschiedliche Massen haben. Zu Anfang war man der Meinung, dass Neutrinos wie Photonen masselose Teilchen sind. Daher³ wurden viele Experimente ersonnen, um die Neutrinooszillationen und die Masse von Neutrinos zu untersuchen.

2. Im Prinzip gibt es 3 Arten von Experimenten um die Eigenschaften von Neutrinos zu vermessen.
Zuerst zur "Direktmessung":
Man untersucht den Beta-Zerfall von Tritium (Natürliches Isotop von Wasserstoff) und vermisst das Energiespektrum der beim Zerfall

(n=Neutron, p=Proton, e=Elektron, nu_e=Elektron-Neutrino)
ausgesandten Elektronen⁴. Daraus kann man aufgrund von Energie und Impulserhaltung auf die Ruhemasse von Neutrinos schließen.
Das faszinierende bei diesen Experimenten ist, dass überwiegend "negative Massenquadrate" gemessen wurden.
Durch einfache Impuls und Energieerhaltung kommt man auf die Gleichung

die die Energie der detektierten Elektronen in Abhängigkeit von der Elektron-Neutrino-Masse-zum-Quadrat und den Neutrino-Impuls angibt. E_0 ist eine bekannte Konstante. Die höchste Elektronenenergie ergibt sich, falls das Neutrino keinen Impuls hat und damit der hintere Summand in der Wurzel Null wird. Vermisst man also das Energiespektrum der Elektronen, dann bekommt man die Masse des Neutrinos aus dem Schnittpunkt des Spektrums mit der Energieachse: Im unteren rechten Bild: Schnittpunkt der blauen bzw. roten Kurve mit der blauen Linie.

Die beiden Bilder zeigen das Energiespektrum der Elektronen, also die Anzahl der Elektronen gegen ihre Energie. Da überaus wenige Elektronen die maximale Energie erreichen (grau schraffiertes Gebiet), kann man nicht einfach den Schnittpunkt bestimmen, sondern versucht die theoretische Kurve, die durch die obige Formel gegeben ist, so gut wie möglich an die Messwerte anzupassen, indem man das unbekannte Neutrinomassen-Quadrat variiert (Physiker nennen das einen Fit). Es stellte sich heraus, dass der beste Fit, also die beste Übereinstimmung mit den gemessenen Daten, bei einem Massenquadrat nahe Null, aber negativ, ergibt. Das Neutrinos sehr leicht sind, stimmt mit den Erwartungen überein, aber ein negatives Massenquadrat würde eine imaginäre Masse bedeuten. Imaginäre Massen sind physikalisch nicht ad hoc zu verstehen, aber wir kommen darauf später zurück, wenn es um Tachyonen geht. Das gerade beschriebene Experiment wurde u. A. in Mainz durchgeführt und näheres dazu kann man in der Veröffentlichung The neutrino mass direct measurements von Ch. Weinheimer nachlesen. Es liegt nahe, dass das negative Massenquadrat nicht tatsächlich durch eine imaginäre Masse hervorgerufen wird, sondern durch weitere unberücksichtigte Energieverluste der vermessenen Elektronen.

Neutrinooszillationen
Ein weiterer Ansatz zur Vermessung der Neutrinomasse ist indirekt und geht über die Vermessung der Neutrinooszillationen, also der Umwandlung der drei Neutrino-Arten. Solche Experimente werden in den USA (SNO-Experiment = Sudbury Neutrino Observatory), in Japan (KamLAND-Experiment) und in Europa (CNGS-Experiment= CERN Neutrino to Gran Sasso) durchgeführt.

Beim Gran Sasso-Experiment, wird am CERN ein Neutrinostrahl erzeugt, der 732 km durch die Erdkruste geschickt wird und dann in Gran Sasso am OPERA-Experiment vermessen wird. Die Wahrscheinlichkeit Neutrinos in einer der 3 Arten vorzufinden ist abhängig vom Ort und indem man die Anzahl von Neutrinos einer Art in Abhängigkeit vom Ort vermisst, kann man auf die Massendifferenz der drei Neutrinoarten schließen.

Die Neutrinooszillations-Thematik ist ein breites Feld, aber der Grundgedanke ist quantenmechanischer Natur und wird dadurch erklärt, dass die Flavour-Eigenzustände nicht gleich den Masse-Eigenzuständen sind. Diese Massenzustandsmischung wird durch die MNS-Matrix beschrieben. Ob diese Matrix unitär ist, was das mit der CP-Verletzung zu tun hat und wie genau die "Mischungswinkel" sind usw., darum kümmern sich Myriaden von Teilchenphysikern.... ich schweife gerade ab... zurück zum Thema.

Natürliche Neutrinos
Eine dritte Möglichkeit ist das vermessen von natürlichen Neutrinos, also Neutrinos, die aus dem Weltall kommen oder in der Atmosphäre aufgrund von anderer kosmischer Strahlung entstehen. Dies wird u. A. an den oben genannten Experimenten durchgeführt. Explizit in unserem Zusammenhang muss man aber das Super-Kamiokande-Experiment aus Japan erwähnen. Hier wurden 1987 elf Neutrinos 3 h vor dem Lichtblitz eines explodierenden Sterns (Supernova1987A) beobachtet. Die Interpretation dieser Messung besagt, dass die Neutrinos auch von der Supernova stammen und etwas früher auf der Erde detektierbar waren, da sie weniger mit Materie wechselwirken, als Photonen (der Lichtblitz) und daher bei der Explosion dem Stern eher entkommen konnten als die Photonen. Aus der Zeitverzögerung zwischen Neutrinos und Lichtblitz und der ungefähren Entfernung der Supernova1987A lässt sich der Geschwindigkeitsunterschied von Photonen und Neutrinos (v-c)/c<10^(-9) berechnen. Diese Messung steht sehr im Widerspruch zu der aktuellen Neutrino-Geschwindigkeitsmessung am CNGS-Experiment, um dessen Implikationen und Probleme es im Weiteren dieses Artikels gehen soll. Das entsprechende Paper bzgl. des Supernova1987A-Neutrinoausstoßes gibt es hier http://prl.aps.org/abstract/PRL/v58/i14/p1490_1.

3. Das CNGS-Experiment, wie oben beschrieben erzeugt Neutrinos, die am OPERA-Experiment, welches in direkter Linie 732 km entfernt ist, detektiert werden. Die Forscher haben in den letzten 3 Jahren insgesamt 16111 Neutrinos gemessen (was wiedereinmal zeigt, wie schwer und selten sich Neutrinos detektieren lassen) und haben die Flugzeit der Neutrinos "gestoppt". Dabei stellte sich heraus, dass die Neutrinos 60 ns schneller waren, als Licht im Vakuum. Dies stellt in zweierlei Hinsicht ein Problem dar. Laut den Axiomen der Relativitätstheorie darf kein Teilchen schneller als Licht sein und nur masselose Teilchen dürfen genausoschnell wie Licht sein.
Nun sollen Neutrinos laut den CNGS-OPERA-Forscher schneller als Licht sein, obwohl sie eine von Null verschiedene Masse besitzen.
Die Forscher haben lange gezögert und alle Messergebnise mehrfach überprüft bevor sie diese Sensation veröffentlicht haben. Nach einem Blick ins Paper ist klar, dass garantiert kein trivialer Fehler gemacht wurde. Außerdem hatte 2007 das MINOS-Experiment ähnliches gemessen. Doch dort war der Fehler auf die Messwerte noch so groß, dass das Messergebnis nicht unbedingt überlichtschnelle Neutrinos bedeutete. Die Frage jetzt ist hauptsächlich, nicht ob die 60 ns, die die Neutrinos zu schnell gewesen sind, nicht richtig gemessen wurde, sondern ob die von den CNGS-Forschern angegebene Messgenauigkeit von 6,9 ns (statistischer Fehler) + 7,4 ns (systematischer Fehler) haltbar ist. Dies bedeutet nämlich ein sogenanntes 6-Sigma-Signal. Das bedeutet, dass die Neutrinos zu 99,99966% schneller sind als Licht. Revolutionen der Physik müssen natürlich auch mit spektakulärer Sicherheit gemessen werden. Daher überprüft jetzt auch die gesamte Physikergemeinde, ob die Fehlerangabe haltbar ist (oder ob nicht eine Fehlerquelle übersehen wurde) und ob der Messwert, also die 60 ns reproduzierbar sind. Physiker in den USA und Japan werden versuchen dieses Ergebnis zu reproduzieren. Erst wenn diese beiden Tests erfolgreich abgeschlossen wurden, kann man ernsthaft davon reden, dass Neutrinos schneller als Licht sind.
Da diese Messung ein solch fundamentales Prinzip der Physik verletzt, sind viele Physiker skeptisch (mich eingschlossen), ob nicht doch ein Fehler den Experimentatoren unterlaufen ist. Dazu nun einige Kommentare

4. Oben habe ich die beobachtete Verzögerung zwischen dem Lichtblitz und den Neutrinos der Supernova1987A erwähnt. Im Widerspruch zu diesen Daten publizieren die CNGS-Forscher aus ihren Messwerten einen Geschwindigkeitesunterschied zwischen Neutrinos und Photonen von
(v-c)/c = 2,48 10^-5, also 4 Zehnerpotenzen größer.
Das bedeutet, dass die Neutrinos nicht 3h vor dem Lichtblitz die Erde erreicht hätten, sondern 3-4 Jahre vorher (Diese Zahl schwankt um 1 Jahr, da die Entfernung der Supernova nicht so genau bekannt ist: 157.000 ± 16.000 Lichtjahre).
Leider war das Super-Kamiokande-Experiment 1983 noch im Aufbau, d.h. man kann nicht überprüfen, ob nun doch 3-4 Jahre vor der Supernova (1987) Neutrinos aus der Richtung die Erde getroffen haben und die 11 Neutrinos, die 3h vor dem Lichtblitz gemessen wurden eine andere Ursache haben.
Aufjedenfall widersprechen sich beide Experimente und ich erwarte die Auflösung dieses Widerspruches mit Hochspannung :-)

Geschwindigkeit ist Strecke pro Zeit. Die Neutrinoflugstrecke ist 732 km lang. Können die CNGS-Forscher die Entfernung überhaupt so genau kennen? Dies ist die offensichtlichste Frage, die sich bestimmt jeder gestellt hat. Die Antwort darauf ist aber ein klares ja. Um die 60 ns durch die Ungenauigkeit der Streckenmessung zu erklären, hätten sich die Forscher um 18 m vermessen müssen. Jeder der ein Navi im Auto hat, weiß, dass das billigste Navi auf 1-2 m genau ist und hier handelt es sich um Spitzenforschung. In der Veröffentlichung wird geschrieben, dass sie die Entfernung auf 20 cm genau vermessen haben.

Haben die Forscher Effekte der Allgemeinen Relativitätstheorie berücksichtigt?
Hier kann ich nur sagen, ob sie das getan haben, weiß ich nicht, aber gravitative Effekte können niemals eine Zeitverzögerung in dieser Größenordnung erklären. Dazu kann man folgende Überlegung durchführen.
Sterne und Planeten krümmen den Raum und das führt zu Effekten wie der Lichtablenkung. Dies führt dazu, dass z.B. Licht von Sternen direkt hinter der Sonne um die Sonne herumgeleitet wird und wir trotzdem dieses Sternenlicht sehen, obwohl "auf gerader Linie" die Sonne den Stern für uns von der Erde verdecken würde. Diese gravitativen Effekte würden zwar zu einer Streckenverlängerung statt zu einer Streckenverkürzung führen (ein Bogen ist länger als seine Sehne), aber sie geben einen Anhaltspunkt für die Größenordnung gravitativer Effekte.
Die Erde als Punktmasse würde Licht im Abstand des Erdradius von ca. 6300 km um einen Winkel von 3* 10^(-9) ablenken. Dies kommt aus folgender Formel (Siehe dazu zum Bsp. Fließbach - Allgemeine Relativitätstheorie):

(G= Gravitationskonstante, M_E= Erdmasse, r_E=Erdradius, c=Vakuumlichtgeschwindigkeit, DeltaPhi=Asympthotischer Ablenkungswinkel zur Lichtausbreitung auf einer Geraden).
Dies führt zu einer längeren Strecke L' (Bogen) im Verhältnis zur Strecke L (Sehne)

Delta Phi ist so dermaßen klein, dass mein Taschenrechner keine Abweichung zwischen L' und L berechnen kann. Demnach hat dieser Effekt erst in der 9. Nachkommastelle von L einen Effekt. Dass heißt bei L=732 km ist dieser ART-Effekt in der Größenordnung von Mikrometern (Millionstel Meter). Da die Neutrinos durch die Erdkruste fliegen, müssten die Krümmungseffekte noch geringer sein, da sowohl oberhalb, wie auch unterhalb der Neutrinoflugstrecke gravitierende Masse ist.

Obiges Bild stammt aus der Veröffentlichung der CNGS-OPERA-Forscher und zeigt das Monitoring der Ortsbestimmung. Sogar 4cm Verschiebung des Messstandpunktes aufgrund des l'Aquila-Erdbebens wurde detektiert. Aufgrund dieser Grafik kann man auch eventuelle Längenänderungen der Neutrinoflugstrecke aufgrund von Gezeitenkräten des Mondes oder anderer Planeten etc. ausschließen, da solche Gezeitenkräfte ein periodisches Signal (was in der Grafik offensichtlich nicht zu sehen ist) in der Ortsmessung ergeben müsste.

Eine Anmerkung noch zum Fehlerintervall das von den OPERA-CNGS-Forschern angegeben wurde. Der Systematische Fehler ergibt sich aus Fortpflanzung einer längeren Liste von systematischen Fehlern der einzelnen Messgeräte (das hört sich ein wenig verniedlicht an, die einzelnen Messgeräte sind unter anderem LKW-große Detektoren und Bauteile, die wiederum aus 1000den "Untermessgeräten" bestehen). Systematische Fehler darf man im Gegensatz zu statistischen Fehlern nicht ohne Weiteres als Wurzel der Summe ihrer Quadrate zusammenrechnen. Dies ist zwar gängige Praxis und wurde auch hier gemacht, aber sicherlich einer der Schwachpunkte der Veröffentlichung.

Außerdem kann man hier einen Kommentar nachlesen, der den statistischen Fehler als zu klein angegeben sieht. Sollte dieser Australische Physiker Recht haben, so ist die Beobachtung, dass Neutrinos schneller als Licht sind kein 6-Sigma-Signal mehr, sondern nur ein 2-Sigma-Signal. Dies würde aber eine zu große Messunsicherheit darstellen um ernsthaft zu behaupten, dass Neutrinos schneller als Licht sind. Das Quailitätsmerkmal für solche Sensationsbeobachtungen ist in der Physikergemeinde auf 6-Sigma "festgelegt".

5. Welche Implikationen hat diese Beobachtung nun falls sie sich bestätigt?

In der Mainstream-Physik werden keine Teilchen erwartet, die die Lichtgeschwindigkeit überbieten. Daher kommt diese Beobachtung als Antwort daher, ohne dass jemand eine Frage in diese Richtung gestellt hätte.

Eine Meinung ist, dass man als Fundament der Relativitätstheorie nur eine invariante, endliche maximale Informationsgeschwindigkeit braucht. Nun wird diese nicht mehr von Photonen, sondern Neutrinos aufgestellt.

Diese Sichtweise hat aber wohlmöglich einen Haken (den ich aber selber noch nicht wirklich durchblicke), denn Einstein hat die Relativitätstheorie auf Basis der Elektrodynamik entwickelt.

Um 1900 bemerkte man, dass die Newton'sche Mechanik Galilei-Invariant war, aber die Maxwell'sche Elektrodynamik nicht. Diese ist Lorentzinvariant. Man versuchte lange die Maxwelltheorie anzupassen, bis Einstein mit seinem Relativitätsprinzip die Lorentzinvarianz als fundamental erklärte und man dann die Newton'sche Mechanik so anpasste, dass sie auch Lorentzinvariant wurde (Relativistische Mechanik).

Das Austauschteilchen der Elektrodynamik ist das Photon und dieses hat die Geschwindigkeit c. Genau dieses c steht auch in den Lorentztransformationen. Der obige "Nicht so schlimm"-Ansatz verlangt nun, dass man das c in den Lorentztransformationen durch c_Neutrino ersetzt. Aber das c, welches in den Maxwellgleichungen drinsteht, ist c_Photon und darf nicht durch c_Neutrino ersetzt werden. Die Frage ist nun, führt das zu Widersprüchen? Ist die Maxwelltheorie noch Lorentzinvariant, wenn man in den Lorentztransformationen das c austauscht, aber in den Maxwellgleichungen nicht?

Ich bin noch am Lernen und Verstehen und kann diese Frage nicht beantworten, sehe aber, dass es hier zu Problemen kommt, wenn eine Geschwindigkeit sich aufeinmal als 2 verschiedene Geschwindigkeiten herausstellt.

Zwar hat die Mainstream-Physik nicht erwartet, dass Neutrinos schneller als das Licht sind, aber es gibt Zahlreiche Physiker (seriöse), die auf diesem Gebiet forschen und das schon seit mehr als 30 Jahren.

Die Tachyonen

Die Relativitätstheorie schließt überlichtschnelle (FTL=Faster than light) Teilchen nicht unbedingt aus. Sie schließt nur aus, dass ein Teilchen von Unterlichtgeschwindigkeit auf Überlichtgeschwindigkeit beschleunigt werden kann, denn dazu wäre unendlich viel Energie nötig (Da der Kosmos nach gängigen Urknall-Theorien (Friedmann-Kosmos etc.) endlichen Alters und Ausdehnung ist, gibt es keine unendliche Energie). Es könnte aber Teilchen geben, die immer schneller als c sind, so genannte Tachyonen.

Diese hypothetischen Teilchen sind sehr seltsam: Sie sind immer schneller als Licht und wenn sie Energie verlieren, dann werden sie schneller. Ja, richtig gelesen, sie werden schneller.

Die Argumentation läuft wie folgt:

E=mc^2=m_0c^2/sqrt(1-v^2/c^2)

Wenn nun ein Teilchen schneller als Licht ist (v>c), so wird der Radikand negativ und die Energie damit imaginär. Eine imaginäre Energie ist physikalisch unverständlich. Daher definiert man die Ruhemasse imaginär: m_Tachyon=i*z. Nun kann man E=mc^2 für Tachyonen aufstellen:

E_Tachyon=zc^2/sqrt(v^2/c^2 -1).

Ob nun eine imaginäre Masse physikalisch verständlicher als eine imaginäre Energie ist, sei dahingestellt. Dies ist aber laut Tachyonen-Forscher anscheinend sinnvoll.

Wie oben bei der Neutrino-Einführung erwähnt, wurde bei den Mainzer-Neutrino-Massenbestimmungen imaginäre Massen gemessen. Dies wäre ein experimenteller Nachweis dafür, dass Neutrinos Tachyonen sind.

Ihr merkt, hier komme ich in Untiefen der Physik, die ich (noch) nicht verstehe, aber auf diesem Gebiet arbeiten zahlreiche theoretische Physiker. Zum Beispiel wurde im Juli dieses Jahres ein Paper namens Implications for the Cosmic Ray Spectrum of a Negative Electron Neutrino (Mass)^2 von einem Theoretiker der George Mason University veröffentlicht.

Update 1:

Weitere gute Blog-Artikel zu diesem Thema (die ich größtenteils erst nach dem Verfassen meines Artikels gelesen hatte)

http://www.scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2011/09/cernexperiment-sind-neutrinos-schneller-als-das-licht.php (auch in meiner Linkliste, Artikel hatte ich schon vorher gelesen, aber die 206 aufschlussreichen Kommentare nicht)
http://motls.blogspot.com/2011/09/potential-mistakes-in-opera-research.html (Versucht mögliche Fehlerquellen zu kategorisieren, Macht Beispielrechnungen zu Relativistischen Effekten. Kommt bzgl. ART-Effekten zum gleichen Schluss wie ich (Verlängerung der Strecke um einige Mikrometer))
http://www.scienceblogs.de/diaxs-rake/2011/09/neutrinos-auf-der-uberholspur.php (Schöner Artikel, außerdem sind die beiden Kommentare super: 1. Unterschiedliche Höhenlage würde einen Fehler von ca. 35 m ergeben, also in der Größenordnung, die "gesucht" wird. 2. Man hat erst 1000 ns zu viel gehabt und hat dann alle systematischen Fehlerquellen versucht zu finden und konnte damit 940 ns "wegargumentieren", dass macht es natürlich sehr wahrscheinlich, dass es für die 60 ns auch noch einen systematischen Fehler gibt)
http://profmattstrassler.com/2011/09/23/some-comments-on-the-faster-than-light-neutrinos/ (Diesen Artikel hatte ich schon vor dem Verfassen meines Artikels gelesen. Quintessenz: Keine Panik!)

Update 2:

http://neutrinoscience.blogspot.com/ (A cool blog about neutrinos written by a post-doc physicist)

Dienstag, 19. Juli 2011

Minecraft Doppelspaltexperiment

Seht euch bitte folgendes Video an: http://www.youtube.com/watch?v=45tXuAF52E4&feature=related
Ein Super-Nerd untersucht den Welle-Teilchen-Dualismus von Hühnern in Minecraft mittels des Doppelspaltexperimentes.
Das Doppelspaltexperiment ist ganz schön witzig, ich bin nur gerade ein bisschen verwirrt. Normalerweise macht man das ja mit einem Detektor hinter dem Doppelspalt der parallel zum Doppelspalt steht und nicht wie hier senkrecht.
Man erwartet helle und dunkle Streifen aufgrund der Interferenz der beiden Wellen die von den beiden Spalten auslaufen.
Quantenmechanisch: Das Betragsquadrat der Gesamtwellenfunktion (Addition beider Kreiswellen) ergibt die Wahrscheinlichkeit ein Photon an diesem Ort zu finden.
Also: Die sterbenden Hühner können wir mit den Photonen identifizieren, wobei die Hühner eine begrenzte Lebenszeit haben (die Photonen haben eine so lange Lebenszeit, dass sie in Jedemfall bis zum Schirm kommen und nicht wie hier die Hühner, vorher verenden).
Da wo beide Wellen jeweils einen Wellenberg haben (Schnittpunkte im Video) ist haben wir konstruktive Interferenz, die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Hühner ist am größten.
Es ist also anzunhemen, dass die Hühner auch nur an solchen Stellen tot aufgefunden werden. An den Wellenknoten halten sie sich ja “fast nie bzw. nie” auf und sollten daher dort auch nicht tot aufgefunden werden.
Auf den ersten Blick erscheint der Schluss also logisch, dass die Hühner sich bei dem Spaltexperiment wie Wellen verhalten, da alle Federn nahe den Schnittpunkten (also Wellenbergen) gefunden werden.
Mein Kontrapunkt ist aber folgender: Wenn ich 20 Punkte zufällig auf ein Blatt Papier male, dann gelingt es mir immer zwei Kreiswelle (wie im Video) einzuzeichnen, so dass die Punkte immer nahe der Schnittpunkte der beiden Wellen liegen. Ich kann ja einfach die Wellenlänge verändern und dadurch mehr Schnittpunkte erzeugen. Ich kann mit sehr kurzwelligen Hühnerwellen quasi die Detektorfläche so eng rastern wie ich will.
Ich sehe das Experiment erst als Beweis an, wenn an den Schnittpunkten jeweils sehr viele (sagen wir mal 10) Federn “entstehen” und an allen anderen Orten viel weniger (sagen wir maximal 4).
Aber abschließend muss ich meinen Respekt den Machern des Videos aussprechen :-). Wahrscheinlich kommt es sogar hin, wenn sie ein paar mehr Hühner durch die Gegend schießen.
Kann jemand das Experiment mit einer größeren Statistik durchführen ? biiitttteeeeee

Ich krieg den Mund nicht mehr zu

Moinsen,
ich habe mir gerade folgendes Video angesehen
http://www.youtube.com/watch?v=cPTp_LcuVFM
und habe bei dem was Hr. Seehofer da von sich gibt vor Staunen nicht mehr den Mund zu bekommen. Das Frau Koch-Mehrin so dämlich ist, ist ja klar. Ich habe ja nach "so dumm ist koch mehrin" bei youtube gesucht :-)

so, nun zerstöre ich meinen Ausweis

Donnerstag, 14. Juli 2011

Der ePass

Moin, moin
Morgen hole ich mir meinen neuen Personalausweis ab, der ja bekanntermaßen einen RFID-Chip enthält auf denen meine Daten gespeichert sind. Da der neue Perso mit knapp 30 Euro ziemlich teuer ist und ich außerdem keine Lust habe, dass jemand mal kurzerhand alle Daten auf meinem Perso ausliest, habe ich mal geschaut, wie man den Chip wohl zerstören kann.

Natürlich ist der beste Freund hier die Mikrowelle. Hier ist auch ein kleines Video dazu: http://www.youtube.com/watch?v=m1I2Lg8J8xA.
Wer Angst hat, dass der Perso ein Brandloch bekommt oder gar ganz abfackelt, kann sich auch einen RFID-Zapper aus einer Einwegkamera bauen.
Eine von vielen Bauanleitungen: http://www.youtube.com/watch?v=c0vZigwn09I.
Die wohl sicherste und einfachste Lösung ist aber pure Gewalt :-)
Einfach mal mit dem Hammer auf den Chip schlagen. Dazu muss man nur den Chip lokalisieren und einen Hammer besitzen. Der Ausweis bleibt äußerlich unbeschadet: http://www.wired.com/wired/archive/15.01/start.html?pg=9, http://www.geistigenahrung.org/ftopic66867-5.html

Wie man übrigens auf dem 1. Video erkennen kann, erkennt das Lesegerät den Chip im Perso schon auf ca. 2 cm Entfernung, d.h. jeder könnte den Chip beim Vorbeigehen unter günstigen Umständen auslesen, ohne dass man dies überhaupt bemerkt. Sollte nun die Verschlüsselung geknackt werden, wäre es ein leichtes für Datendiebe unzählige sensible Datensätze anzulegen.

Mittwoch, 13. Juli 2011

Ein Physiker-Witz

Ein Bauer hat Probleme mit seinen Hühnern, sie legen einfach zu wenig Eier. Er befragt einen Physiker, was er tun könnte. Der Physiker meint, er wird das Problem mal überdenken und dann zum Bauern zurückkommen.
Drei Wochen später kommt der Physiker strahlend zum Bauern und meint er hätte das Problem gelöst: Aber nur unter der Voraussetzung von punktförmigen Hühnern im Vakuum.

Ich liebe Nerd-Witze und überhaupt Big bang theory :-)
Big Bang Theory

Das Meta-Zeitalter

Gibt es heutzutage noch atemberaubende wissenschaftliche Durchbrüche? Ja, manchmal, z.B. die Entschlüsselung des menschlichen Erbguts oder die Entdeckung des Top Quarks, Giant Magneto Resistance...
Ok, aber so richtige Durchbrüche, wie die Entdeckung des Penicillins oder die Verifizierung Quantenmechanik, Postulierung der ART usw. sind schon knapp 100 Jahre Geschichte. Trotzdem werden heute mehr wissenschaftliche Artikel publiziert, als je zuvor. Die meisten Publikationen bringen nichts neues, es sind zum Großteil Meta-Artikel. Sie tragen alles Wissen zu einem Thema zusammen und bewerten einige Aspekte als wichtig oder unwichtig. Wir leben daher im Meta-Zeitalter. Prinzipiell weiß die Menschheit so viel, hat so viele Informationen produziert, dass es ganze Forschungszweige gibt, die diese Informationen sammeln, mixen und gewichten und neu anordnen.
Es wurde also fast zu jeder erdenklichen Frage etwas publiziert. Wenn man sich etwas fragt, muss man nicht mehr unbedingt die Antwort selbst erforschen, man muss nur im Dschungel der Medien (hauptsächlich Internet) die schon publizierte Antwort finden.
Ich habe manchmal auch ein paar Fragen und versuche darauf Antworten zu finden und eröffne daher auf diesem Blog eine neue Kategorie, in der ich eine Thematik beschreibe und hoffe, dass irgendjemand mir einen guten Meta-Artikel zu diesem Thema schreibt und zusendet ;-) Falls das nicht geschieht, muss ich mir wohl selber solch einen Überblicksartikel zusammen schreiben.

Die erste Thematik:

Temperatur und Relativitätstheorie

Die Temperatur eines Gases ist die mittlere kinetische Energie seiner Gasteilchen. Wenn ich nun in ein Bezugssystem wechsel, dass sich mit 1000 km/h am Gas vorbeibewegt und das Gas aus diesem System beobachte, so erhöht sich doch die mittl. kinetische Energie und damit die Temperatur des Gases. Ergo ist die Temperatur abhängig vom Bezugssystem aus dem gemessen wird. Ansätze zur Lösung:

die Temperatur ist die mittlere kin. Energie der Teilchen bzgl. des Schwerpunktsystems der Teilchen.
Man kann nur im Ruhesystem die Temperatur messen, da zwei Körper (Probe und Thermometer) nur die gleiche Temperatur haben wenn sie im Gleichgewicht sind und somit müssen sie ruhend nebeneinander bei der Messung liegen. Also sind Temperaturmessung nur im Schwerpunktssystem des Gases möglich.

Wie ist das jetzt aber mit der kosmischen Hintergrundstrahlung: Diese kann als Schwarzkörperstrahlung, also als Sepktrum in Abhängig von der "kosmischen Temperatur" beschrieben werden. Misst man nun auf der Erde (die sich mit 370km/s bzgl. dem ruhendem Kosmos bewegt ein anderes Spektrum, als mit einem Satellit, der sich relativ zur Erde mit -370km/s bewegt? Also auch eine andere Temperatur? Wurde so ein Experiment schoneinmal durchgeführt?

Anscheinend gibt es drei Meinungen in der Physik:
Planck und Pauli: Temperatur sinkt für bewegte Beobachter
Ott: Temperatur steigt für bewegte Beobachter
Landsberg: Temperatur ist invariant unter Bezugssystemwechsel

Zwei interassante Artikel zu diesem Thema sind z.B.

On the riddle of the moving thermometers von R. Aldrovandi

Thought Experiment to the determine the special relativistic temperature transformation von Hrn. Landsberg

Leider sind sie für mich wenig aufschlussreich.
Die Thematik ist schwierig, selbst für mich als angehender Physiker. Allein die Definition der Temperatur ist sehr subtil. Thermodynamik in Verbindung mit Relativitätstheorie ist hoch kompliziert.

Ich wünsche mir einen schönen Meta-Artikel über dieses Thema, der mich über die Temperaturmessung in relativ zueinander bewegten Bezugssystemen informiert. Ich denke alle relavanten Informationen sind verfügbar, sie müssen nur zusammengetragen werden.

Eine schöne Aufgabe im Rahmen des Meta-Jahrhunderts!

Danke

Mittwoch, 25. Mai 2011

Was passiert mit dem Bewusstsein beim Beamen

Moin, moin!

Wäre es möglich den Zustand aller Atome bzw. Moleküle eines menschlichen Körpers abzuspeichern und zusätzlich noch alle neuronalen Aktivitäten im Hirn zu einem bestimmten Zeitpunkt abzuspeichern, so könnte man diese Informationen per Lichtgeschwindigkeit zu einem weitentfernten Ort schicken und den Menschen aus diesen Informationen aus einem dortigen Reservoir aus Atomen nach dem Baukastenprinzip wieder zusammensetzen. Auch die zum Zeitpunkt des Beamens aufgenommenen Hirnströme und aktivierten Neuronen werden beim entfernten Klon präpariert.
Damit dieser Vorgang ein Beamen und kein Klonen ist, muss der Ursprungsmensch getötet werden. Hier beginnt das Problem:
Für eine dritte Person ist die gebeamte (neu zusammengebaute) Person ununterscheidbar zur Ursprungsperson. Äußerlich ist sie gleich zur Ursprungsperson, auch die Informationen, die im Hirn abgespeichert sind, sind bei beiden Klonen gleich. Eine dritte Person kann also keinen Unterschied zur gebeamten und zur Ursprungsperson wahrnehmen. Auch im Gespräch und Verhalten nicht.
Aber die Ursprungsperson wurde ja getötet. Das Bewusstsein der Ursprungsperson wurde also beendet und die gebeamte Person ist zwar aus den gleichen Baussteinen gebaut, aber hat ein eigenes, neues Bewusstsein. Zwar sind die Informationen im alten und neuen Bewusstsein dieselben, aber trotzdem wurde die neue Person neu erschaffen. Gebeamte und ursprüngliche Person haben das gleiche Bewusstsein, aber nicht das selbe.
Die Frage ist jetzt, lebt man, wenn man gebeamt wird, weiter? Oder lebt man nur aus der Sicht dritter, also aus äußerer Sicht, nicht innerliche Sicht, weiter und Beamen ist nichts anderes als der Tod?

Sonntag, 22. Mai 2011

Wikipedia

Hey ho!
Hin und wieder schreibe ich was bei Wikipedia und irgendwie ist da nicht so viel los. Man schreibt was aber es gibt kein Feedback. Nehmen wir folgende beiden Artikel, bei denen ich maßgeblich mitgewirkt habe: http://de.wikipedia.org/wiki/Lyot-Filter und http://de.wikipedia.org/wiki/Tr%C3%A4gheitsmoment.
Hat sich die Arbeit gelohnt? Liest irgendwer die Artikel? Ich bin ein großer Fan der Wikipedia, aber ich denke die Community ist sehr introvertiert. Man kann nicht erkennen, ob gewisse Artikel oft oder weniger oft gelesen werden. Es kann nicht abgestimmt werden ob der Artikel hilfreich ist oder nicht. Das ist sehr schade. Es fehlt sowas wie bei Facebook mit "gefällt mir" oder auch ein "so ein Scheiß"-Button ;-)
Ich will mehr FEEDBACK bei Wiki!!!