Dienstag, August 28, 2018

Ist Deutschland zu esoterisch

Ist Deutschland zu esoterisch?

Bei einer Analyse der PISA Studie[1] ist mir aufgefallen, dass es in Deutschland unerwartet viele Menschen gibt, die offensichtlich das wissenschaftliche Weltbild ablehnen. Dabei haben andere OECD Länder eine wesentlich höhere Akzeptanz des wissenschaftlichen Weltbilds.
Diesen merkwürdigen Zusammenhang will ich in diesem Blog näher betrachten.

Die kritische Frage in der PISA Studie

Auf Seite 113 der Pisa Studie 2015 findet man die Frage: 
Es ist gut Experimente mehrmals durchzuführen um sicherzustellen, dass die Ergebnisse stimmen.
Dies ist eine zentrale Forderung von naturwissenschatlicher Forschung und damit ist es interessant, welche Antworten die Teilnehmer an der PISA Studie geben. Zunächst ist es gut zu wissen, dass die Mehrheit weltweit diese Frage zu 85% mit "Ja" beantwortet. Es gibt also eine große Bereitschaft naturwissenschaftlich zu denken.

Naturwissenschaftliches Denken in verschiedenen Ländern (Quelle PISA [1] Seite 114)

Doch wie sieht es in einzelnen Ländern aus?
An erster Stelle steht das Vereinigt Königreich (UK), das Land, das mit Isaak Newton, Thomas Hobbes und anderen großen Naturwissenschaftlern die moderne naturwissenschaftliche Denkweise begründet hat. Dort stimmen 93% der Aussage zu, wie auch in anderen Ländern, die eng mit dem Britschen Empire verknüpft sind,  Australien (93%), Kanada (92%), Neuseeland (93%) und fast etwas überraschend USA (92%), und bemerkenswert der Stadtstaat Singapore, der sogar mit 95% den höchsten Wert hat. Allerdings liegen vermutlich Städte immer etwas weiter oben.

Doch wo liegen die Länder mit einem besonders niedrigen Wert, erschütternderweise ist das Deutschland mit nur mit 76%, also nur 3/4 sind der Meinung, dass Experimente auch wiederholt werden müssen. Das ist der niedrigste Wert von allen OECD Staaten, gefolgt vom kulturell ähnlichen Österreich mit 77%., nur ein Land hat noch einen gleich schlechten Wert, die Türkei (76%).

Interessanterweise gibt es selbst in Ländern mit geringerer Entwicklung, die ebenfalls an der PISA Studie teilgenommen haben, keinen vergleichbar niedrigen Wert! Selbst Algerien, das Land mit den niedrigsten Wert dieser Gruppe, liegt bei 78%.

Naturwissenschaftliches Denken ist wichtig

Die Bedeutung der Naturwissenschaften und das Verständnis der naturwissenschaftlichen Methode ist zentral um in einer modernen Industriegesellschaft Fakten von Fake zu unterscheiden. 


Nur die Hälfte der jungen Menschen verstehen die Bedeutung von Impfungen! (Quelle Statista [2])

Wie sollen Menschen verstehen, dass Impfen [2] funktioniert oder dass Homöopathie [3] keinerlei naturwissenschaftliche Grundlage hat? Beides geht nur durch Experimente, die wiederholt werden um Wissen abzusichern.

Weniger 20% lehnen homöopatische Behandlung ab. (Quelle: Statista [3])

So wundert es mich nicht, dass ich in einem Land lebe, in dem derartige Irrwege der Medizin (Homöopathie) sogar durch die Krankenkassen bezahlt werden. Das liegt natürlich daran, dass erstaunlicherweise nur 20% in Deutschland diese sinnlose Behandlung ablehnen [3].

Wir müssen unsere Schüler bereits früh auf die Bedeutung der Wissenschaft hinweisen, genau erklären wie man die Welt verstehen kann und wie sicheres Wissen entsteht. Das ist keine Frage von politischer Orientierung, das ist eine Frage kulturellen Niveaus.

Quellen:

Freitag, August 17, 2018

Entropie, Leben und Technologie

Der Unterschied zwischen Technologie und Leben

Noch tun wir uns leicht Leben und Technik als zwei Welten zu erkennen. Doch was trennt diese beiden Wirklich und wie könnte sich das ändern?

Was ist Leben?

Für Leben gibt es unzählige Definitionen, aber ich will mich an einer Beschreibung von Erwin Schrödinger anlehnen, der berühmte Physiker, der nicht weniger als die wichtigste Gleichung der Quantenmechanik aufgestellt hat, die nach ihm benannte Schrödingergleichung.

Leben ist der Export von Unordnung durch Energiezufuhr

Das bedeutet, jedes Lebewesen nimmt Energie auf und versucht damit innerhalb seiner Systemgrenzen, der Zelle oder des ganzen Körpers, die Entropie zu senken. (Entropie ist ein anderes Wort für Unordnung).
Gelingt das etwa einer Pflanze, so kann sie, nach und nach mit Hilfe der Sonnenenergie, Stoffe und Strukturen bilden, die sehr hochgradig geordnet sind. Von der molekularen Ebene mit der Bildung von Holzfasern bis hin zu den wundervollen Strukturen die wir als Blüten bezeichnen.
Eine Blüte als schönes Beispiel hoher Ordnung.
Selbstverständlich tun wir als Lebewesen nichts anderes, wir nutzen allerdings die Sonnenenergie nur indirekt, indem wir Zucker, Fett und andere energiereiche Stoffe, die letztendlich von Pflanzen gebildet wurden, zur weiteren Reduktion der Unordnung einsetzen.
Damit bilden wir in unseren Körper komplexe Strukturen wie das Kreislaufsystem oder das Nervensystem. Gibt es an irgendeiner Stelle eine Störung der Ordnung, dann versucht der Körper diese unter Energieaufwand zu beheben und "heilt" das Problem.
Erst mit höherem Alter ändert der Körper seine Strategie zugunsten des höheren Ziels der evolutionären Komplexitätsbildung. Die Störungen werden nicht mehr ausreichend behoben und das System zerfällt um neuen Generationen Platz zu machen. Nur damit ist es möglich die Gesamtkomplexität noch weiter zu erhöhen.
Zerfall ist Teil der Entropiesenkung in der Evolution

Technologie zerfällt

Wie völlig anders verhalten sich die meisten Produkte unserer technischen Welt. Auch unsere Maschinen werden mit Energie versorgt, doch dabei senken sie nicht die eigene Entropie sondern erhöhen diese, was wir als Verschleiß bezeichnen. Ein Motor nutzt sich an den Lagern ab, ein Besen an den Borsten und ein Auto nicht nur an den Reifen. Nach kurzer Zeit werden alle diese Systeme unbrauchbar und werden zumeist den vollständigen Zerfall preisgegeben. 
Die Grabsteine im Bild oben symbolisieren nicht nur die Endlichkeit menschlichen Lebens, sie sind selbst ein Symbol für den Zerfall menschlicher Produkte die wir zwar gerne für die Ewigkeit schaffen wollen, die aber den gleichen Zerfallsprozessen unterliegen wie ein aufgegebener Körper, der keine Energie mehr umsetzt.

Technologie der nächsten Generation

Der drastische Unterschied zwischen Leben und Technik könnte aber in Zukunft gemildert werden. 
Gibt es bereits technische Systeme, die zumindest im Ansatz durch die Energiezufuhr Unordnung senken? Ein Beispiel mag eine Festplatte oder ein anderer Datenspeicher sein. Er kann dank geeigneter physikalischer Prinzipien Daten speichern und wieder weitergeben. Daten sind per Definition negative Entropie, mithin wird zumindest ein winziger Teil der Energie dieser Geräte für die Erhöhung der Ordnung in diesen Systemen verwendet.
Ein anderer Zweig sind die Prozesse in Produktionsmaschinen. Dort werden Bauteil automatisch von Robotern unter Energiezufuhr zusammengesetzt und damit Systeme mit geringerer Entropie geschaffen als die Ausgangselemente hatten. Spinnt man diesen Ansatz weiter, so dass von der Mine, in der die Rohstoffe gewonnen werden, bis zur Auslieferung von Produkten mit Drohnen, alle Schritte automatisch erfolgen, dann hat man ein System, das erhebliche Ähnlichkeiten mit lebenden Strukturen hat.
Selbstreplizierend?

Der nächste Schritt ist dann, dass auch die Maschinen der Fertigungskette autonom hergestellt und eingesetzt werden. Damit hat man die Stufe eines stabilen Lebewesens erreicht, das zugelieferte Energie für die Reduktion seiner eigenen Unordnung verwendet.
Der letzte Schritt besteht dann in einem System, dass diesem Status Quo durch eine generelle Anhebung der Komplexität entweichen kann, möglicherweise wieder durch einen Evolutionären Ansatz oder durch Künstliche Intelligenz.
Damit wären dann alle Elemente von Leben auf Technik übergegangen und die klassische Vorstellung von Leben, das nur in biologischen Strukturen existiert, würde verfallen.



Freitag, August 03, 2018

Weltall bauen für Anfänger

Weltall bauen einfach gemacht

Das Weltall, insbesondere der Teil in dem wir leben, ist lebensfreundlich, sonst würde ich jetzt diesen Beitrag nicht schreiben und Sie könnten ihn nicht lesen. 
Manche Menschen sind der Meinung, dass das Weltall von jemand gebaut wurde, den sie Gott nennen. Ob das so ist will ich nicht beurteilen, aber ich will eine Bastelanleitung für Gott liefern.

Welches Weltall soll es denn werden

Bevor wir mit dem Bau beginnen, ist es natürlich wichtig, dass wir uns genau überlegen, welche Eigenschaften unser Weltall haben soll. Für Anfänger gibt es da die Versionen mit ganz wenigen Zutaten, dann darf man aber nicht erwarten, dass auch Leben entsteht oder gar Lebewesen, die den Hersteller anbeten, aber dazu später.

Einfache Version

Das einfachste Weltall das ich hier erkläre, ist eines, das nur kugel-symmetrische Körper zulässt. Dazu nimmt man am einfachsten ein Raumzeit-Kontinuum und ein Feld, das kugel-symmetrische Körper generiert. Nachdem man genügend Startenergie eingefüllt hat, bildet sich eine Unzahl kleiner Teilchen, die der Schwerkraft unterliegen. Wenn man nicht gut aufpasst, entsteht sofort ein großes schwarzes Loch und damit ist das Spiel schon wieder vorbei.
Beim Aufbau des Raumzeit Kontinuums
Ich empfehle daher, nicht zu viel Energie einzuspeisen und zusätzlich ein abstoßendes Feld zu nehmen, beliebt ist dafür Dunkle-Energie. Damit bläht sich unser kleines Weltall schön auf und die Teilchen schwirren schön durch das Weltall. Man kann da eine Weile zusehen, und bemerkt wie es zu kugelförmigen Verklumpung kommt und doch das eine oder andere Schwarze Loch entsteht. Vorsicht noch bei der Aktivierung der Dunklen Energie, erwischt man zu viel, schwirren die Teilchen gleich alle auseinander und man hat eigentlich nur ein fast leeres langweiliges Weltall geschaffen.
Mit etwas Übung wird es aber schon gelingen.

Mehr als nur Kügelchen

Sicher haben Sie bemerkt, dass das Weltall, selbst wenn man die richtige Menge Dunkler-Energie einfüllt doch eher langweilig ist. Daher empfehle ich zusätzliche Kräfte für den Bau zu verwenden.
Sehr bewährt hat sich die elektromagnetische Kraft (EMK). 
Mit der EMK bekommen wir nicht nur zwei Teilchensorten, positiv und negativ geladene, sondern diese umkreisen sich auch sehr schön. Beim Umkreisen strahlen die Teilchen Licht ab und funkeln kurz auf, bis sie verschmelzen. Dies zu Verhindern ist etwas schwieriger. Eine Methode ist, dass man die Energie auch in kleine Klumpen erzeugt. Beliebt ist dafür die sogenannte Quantisierung.
Damit können jetzt die Teilchen nicht mehr zusammenfallen sondern umkreisen sich immerzu, bis wieder mal ein Lichtteilchen hinzukommt. Dann werden die Teilchen auseinander gerissen oder schwirren in einem etwas größerem Abstand.
Damit das gut gelingt muss man bei der Herstellung des Weltalls Zufall zulassen, das findet man als Gottheit zwar nervig, denn wir spielen ja nicht mit Würfeln, aber hier ist es sehr hilfreich.
Jetzt können die Teilchen nach einer zufälligen Zeit sich wieder annähern und dabei Licht abgeben. 

Komplexität erlauben

Obwohl unser letztes Weltall schön dauerhaft gefunkelt hat, gab es doch das Problem, dass es auf Dauer langweilig aussieht und nach einiger Zeit soweit ausgedehnt ist, dass man kaum mehr etwas sieht.
Ein bekannter hat mir gesagt, nimm einfach verschiedene Teilchen, nicht nur Plus und Minus. Ich habe dann Rot, Grün,, Blau, also drei Farben genommen und damit zwei Teilchen angemalt, das gab wunderbaren Quark.
Aber im Ernst, wenn man solche Quarks einbaut, kann man wirklich vielmehr mit dem Weltall machen. So entstehen lustige Teilchen, die nicht nur Plus und Minus haben, sondern sogar ladungslos bleiben. Bei geschickt gewählter Wahl des Klebstoffs, ich nenne den mal Gluonen, gibt es positive Teilchen und negative Teilchen, die beide fast gleich schwer sind und viel schwerer als die negativen Teilchen.
Das wirklich erstaunliche ist, dass damit verschiedene Teilchen mit den Klemstoff zusammengeklebt werden können, jeweils mit einer um eins vergrößerten Ladung.

Stabilität ist jetzt echt schwierig

Obwohl man als Anfänger glaubt, das bekommt man gut hin, wird die Sache jetzt echt schwierig. Einmal verklumpt der Quark zu einen Klotz, dann wieder überhaupt nicht. Ich habe etwa 10 hoch 50 Versuche gebraucht, bis ich einen sehr netten Effekt bekam, die Teilchen verklumpten nicht, aber viele Zusammen bildeten riesige Kugeln, sie Summe aus vielen kann man auch Sun nennen.
Meine erste Sun, leider schlechtes Bild

Und wenn diese Suns aus aberwitzig vielen Teilen unter der Schwerkraft zusammenhängen, dann bilden sich Viererklumpen mein erstes neues Teilchen, ich nenne das mal Alphateilchen. Genaugenommen musste ich da noch eine Priese schwache Wechselwirkung dazustreuen damit es was wurde.
Hat man das gut eingestellt, leuchten diese riesigen Kugeln sehr hell und nach einiger Zeit werden sie zu schwarzen Löchern. Aber man hat eine Weile seine Freude.

Noch mehr Klümpchen

Jetzt wird es speziell. Stellt man die Kräfte genau ein, dann gibt es nicht nur Alphateilchen, sonder fast beliebig große, letztes mal habe ich es bis 238 Teilchen geschafft, allerdings war diese Kugel dann nicht mehr stabil und ist mir immer nach 4 Mrd. Jahren zerfallen, ein himmlisches Gefühl so einen Erfolg zu haben, daher nannte ich das Teilchen Uran. 
Aber ich kann schon verraten, am schwierigsten ist es erstmal über 9 Teile zu kommen, danach wird es dann wieder einfacher.

Hell und Dunkel

Bisher haben die großen Kugeln alle geleuchtet, doch wenn die ganz ausbrennen, dann kann es sein, dass die auseinander fliegen in einem Supernova Feuerwerk. Dabei fliegen die ganzen verschiedenen kleinen Klümpchen davon und werden zu dunklen Brocken. Mit etwas Glück sammeln sich dann die Brocken um eine neue Sun und es entsteht ein nettes Planetensystem. Jeder Planet hat eine helle und dunkle Seite, das ist eine echte Neuerung an die ich gar nicht gedacht hatte. Aber das Beste kommt noch.

Metaorganisation der Teilchen

Bisher waren unsere kleinen Klumpen eher langweilig, aber bei meinem letzten Weltall ist etwas besonderes passiert, auf einen dieser Planeten haben sich zwischen den Teilchen immer kompliziertere Verbindungen gebildet, nicht wie zuvor bei den Quarks sondern nur die Hüllen haben sich aneinandergelagert. Dabei gab es eine Sorte von Kette, die sich immer weiter reproduziert hat und schon nach 4 Mrd. Jahren, ja genau solange wie sich das Uran im mittel gehalten hat, entstand ein sehr merkwürdiger Materieklumpen. Das wird mir jetzt keiner glauben, einige der Klumpen ist offensichtlich aufgefallen, dass sie in einem Weltall mit Gesetzen leben, die genau dazu führen, dass es sie gibt. Mein erste selbstbezügliche Materie war entstanden. 
Kaum hatte ich den Klumpen unten, war er umgebracht, aber erstaunlicherweise reproduzierte er sich auf merkwürdige Weise selbst.

Das alles war eine Menge Arbeit, dann habe ich mal einen Klumpen der so aussieht wie die selbstbezüglichen Klumpen eingesetzt, aber der wurde gleich umgebracht, schon nicht so einfach mit dem Zeugs zu spielen.

Daher wünsche ich viel Glück beim Ausprobieren und freue mich, wenn Ihr mir sagt, wie es bei euch gelaufen ist.