#Women in Science (5) Sabine Hossenfelder

Es wird feierlich bei den #WomeninScience, denn der heutige Beitrag kommt von der Gewinnerin des Buchblog-Awards 2018, den sie völlig zu Recht für ihren immens spannenden Blog „Elementares Lesen“ bekam. Petra führt uns zudem mit der heutigen Physikerin endlich auch einmal in die Gegenwart und wir werfen mit der Autorin einen kritischen Blick auf die heutige Physik. Ich habe das Buch bereits hier liegen und bin schon sehr gespannt darauf:

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Sabine Hossenfelder ist theoretische Physikerin. Sie studierte Mathematik und Physik an der Goethe-Universität Frankfurt und wurde dort 2003 mit Auszeichnung über „Schwarze Löcher in Extra-Dimensionen“ promoviert. Nach Forschungsaufenthalten in den USA, am Perimeter Institute im kanadischen Waterloo und am NORDITA-Institut für Theoretische Physik in Stockholm arbeitet die 42-Jährige heute am Frankfurt Institute for Advanced Studies über Quantengravitation und Physik jenseits des Standardmodells der Elementarteilchen. Sie veröffentlicht Artikel in diversen Wissenschaftsmagazinen und betreibt das Blog Backreaction.

In ihrem Buch Das hässliche Universum, das 2018 zunächst in englischer Sprache unter dem Titel „Lost in Maths“ erschien, kritisiert Sabine Hossenfelder die Irrwege der gegenwärtigen Physik. Seit Jahrzehnten gibt es in der Grundlagenforschung keine nennenswerten Fortschritte, denn die Wissenschaftler lassen sich von falschen Idealen leiten. Eine Theorie muss schön, natürlich und einfach sein, um Anerkennung in der Wissenschaftsgemeinde zu finden. Der Weg zu neuen Erkenntnissen wird dadurch versperrt. Die Physik ist in der Sprache der Mathematik formuliert, und so ist der Originaltitel des Buches „Lost in Maths“ zu verstehen als eine Verlorenheit in der Mathematik, in möglichst eleganten Formeln. In der Geschichte der Wissenschaften war die Orientierung an ästhetischen Prinzipien oft hilfreich. In der modernen Physik hat sie keinen Platz mehr und führt zum Scheitern einer ganzen Generation, stellt die Autorin fest. Was hat das subjektive Schönheitsempfinden mit objektiver Wissenschaft zu tun? Wo bleiben die Ergebnisse zum Beweis all der schönen Theorien?

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Foto: © S. Hossenfelder; CC BY-SA 4.0

Hossenfelder besuchte Teilchenphysiker, Stringtheoretiker und Kosmologen, die sie mit dieser verfahrenen Situation konfrontierte. Sie sprach unter anderem mit Gian Giudice vom Schweizer Kernforschungszentrum CERN, der die emotionale Kraft schöner Theorien betont, und Frank Wilczek, Nobelpreisträger von 2004, der von der Schönheit des Universums überzeugt ist; mit Steven Weinberg, Nobelpreisträger von 1979, der versucht, sie von der Existenz des Multiversums zu überzeugen; mit Astrophysikerin Katherine Mack, die von der bisher erfolglosen Suche nach Axionen erzählt – jenen unsichtbaren Teilchen, aus denen Dunkle Materie vermeintlich besteht, und mit dem Stringtheoretiker Joseph Polchinski, dem die hässliche Wahrheit, die sich aus seinen Berechnungen über Schwarze Löcher ergab, Kopfzerbrechen bereitet. Diese Gespräche vermitteln einen Überblick über den aktuellen Stand der Grundlagenphysik. Sie zeigen aber auch die Ratlosigkeit mancher Wissenschaftler über den mangelnden Erfolg ihrer teuren Experimente.

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Am heutigen Zustand kritisiert Sabine Hossenfelder, dass alle der Meute folgen und sich auf die angesagten Forschungsrichtungen konzentrieren. Physiker, die gegen den Strom schwimmen, erhalten keine Gelder für ihre Projekte und werden angefeindet. Hossenfelder verschweigt auch nicht ihre eigene, oft prekäre berufliche Situation von einem befristeten Job zum nächsten. Trotz ihrer Kritik am Wissenschaftsbetrieb hat sie die Hoffnung auf Veränderungen nicht aufgegeben und macht Vorschläge für eine ausgewogene, von objektiven Kriterien geleitete Forschung.

Das hässliche Universum, 2018 im Verlag S. Fischer erschienen, ist eine faszinierende Reise in die moderne Physik und ihre Grenzen. Mir hat die trockene, selbstironische Art der Autorin sehr gut gefallen und über manche Hürden beim physikalischen Verständnis hinweg geholfen. Wer mehr erfahren möchte, sollte auch Sabine Hossenfelders Blog Backreaction lesen, in dem die streitbare Physikerin sich mit aktuellen Entwicklungen der Forschung auseinandersetzt – eine Plattform für lebhafte Debatten

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#Women in Science (2) Lise Meitner

Ich freue mich heute den ersten Gastbeitrag dieser Reihe vorstellen zu dürfen. Niahm stellt auf ihrem Blog „ChickLitScout“ gute Bücher von und über großartige Frauen vor. Klickt euch durch auf eigene Gefahr, ihr werdet mit einer immens gewachsenen „To-Read-Liste“ rauskommen. Als wäre das nicht genug, betreibt sie außerdem den Blog „BritLitScout“ auf dem sie englischsprachige Literatur vorstellt.

Vielen lieben Dank für den spannenden Einblick in das Leben der Physikerin Lise Meitner.

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Noch eine kurze Anmerkung, bevor wir uns in ihr Leben stürzen. Über die jeweiligen #WomeninScience darf und soll gerne mehrfach berichtet werden. Nur weil es jetzt bereits einen Beitrag über Marie Curie oder Lise Meitner gibt, bedeutet das nicht, dass niemand mehr über sie schreiben kann. Diese Frauen sind so vielschichtig dass es nicht schadet, sie aus unterschiedlichen Perspektiven zu betrachten. Aber jetzt Bühne frei für Lise Meitner:

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Vor kurzem stellte das Autor*innenpaar David Rennert und Tanja Traxler in der Buchhandlung Leo in Wien Lise Meitner – Pionierin des Atomzeitalters vor. Die Veranstaltung war sehr gut besucht, schließlich ist die Biographie der österreichischen Physikerin das Wissenschaftsbuch des Jahres 2019. Ehrengast war Monica Frisch, Lise Meitners Großnichte. Deren Vater, Otto Robert Frisch, war nicht nur der Neffe, sondern auch ein enger Kollege der 1878 in Wien geborenen Wissenschaftlerin.  Die jüdische Familie musste vor den Nazis fliehen, daher wurde Monica Frisch  auch im Exil geboren und lebt bis heute in Großbritannien. Der Besuch in der Heimat ihrer Eltern ist ihr erster seit 50 Jahren.

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Monica Frisch (r.) und Ulla Remmer von der Buchhandlung Leo

Lise Meitners Flucht vor den Nazis nimmt in ihrer Biographie natürlich breiten Raum ein und hatte auch wesentlichen Einfluss auf ihre Karriere, David Rennert und Tanja Traxler gingen in ihrer Präsentation und Lesung aber vor allem auf die Schwierigkeiten ein, die Lise Meitner überwinden musste, um als Frau einen Platz in der Welt der Wissenschaft zu finden. Der Weg war von Anfang an steinig. Die Matura, Voraussetzung für die Zulassung zu einem Hochschulstudium, darf sie als Mädchen nur auf dem Weg der Externistenprüfung ablegen, erst dann kann sie als eine der ersten Frauen 1901 an der Universität Wien ihr Physikstudium an aufnehmen. 1907 geht sie nach Berlin, um ihre akademische Laufbahn fortzusetzen,  sich nicht darum kümmernd, dass Frauen in der Wissenschaft dort noch weniger gern gesehen sind als in Wien. Trotzdem kann sie sich durchsetzen und macht gemeinsam mit dem Chemiker Otto Hahn, mit dem sie in Berlin von Anfang an zusammenarbeitet, zahlreiche Entdeckungen, die unser Verständnis der Welt für immer verändert haben. Die jahrzehntelange Zusammenarbeit mündet schließlich in der Entdeckung der Kernspaltung.  Die Liste der Persönlichkeiten, mit denen sich Lise Meitner ausgetauscht und mit denen sie im Laufe ihrer Karriere gemeinsam geforscht hat, liest sich wie ein Who-is-Who der Welt der Wissenschaft des 20. Jahrhunderts: Neben Otto Hahn und Otto Robert Frisch arbeitet sie unter anderem mit Ludwig Boltzmann, Albert Einstein, Max Planck, Niels Bohr, Enrico Fermi und Erwin Schrödinger zusammen. Als Hahn 1945 den Nobelpreis enthält, lebt Lise Meitner in Schweden im Exil und geht vollkommen zu Unrecht leer aus. Einerseits ist sie persönlich enttäuscht darüber, dass Hahn ihren Beitrag in seiner Dankesrede nicht hinreichend würdigt, andererseits übt sie sich ihr ganzes Leben lang in zurückhaltender Bescheidenheit – ein typisches Frauenschicksal nicht nur der damaligen Zeit.

Meine Meinung: Eine Biographie als Wissenschaftsbuch des Jahres? Das erschien mir zunächst etwas überraschend, aber das Autor*innenduo Renner/Traxler hat es zustande gebracht, beides zu vereinen: in vier Teilen (Aufbereitung – Strahlung – Kernspaltung – Spaltprodukte) zeichnen sie den persönlichen Werdegang einer Forscherin nach und beschreiben parallel dazu die wissenschaftlichen Fortschritte, an denen diese beteiligt ist, auf eine Weise, die die Geschichte der Entdeckung der Kernspaltung auch für Laien verständlich macht. Die Kombination Politikwissenschafter/Historiker (David Rennert) und Physikerin/Philosophin (Tanja Traxler) bringt ein Buch zustande, dessen leichte Lesbarkeit nicht auf Kosten des Informationsgehalts geht. Ein besonders erhellendes Kapitel beleuchtet dabei die Frage, wie es passieren konnte, dass eine Frau, die insgesamt 48mal für den Nobelpreis nominiert war, diesen nie bekommen hat.

Auf Interpretationen und Wertungen verzichten die Autor*innen weitgehend, sie lassen Fakten und Aussagen der Wissenschafterin sprechen. Ihre Recherchen beruhen dabei vor allem auf der genauen Auswertung von Lise Meitners persönlicher Korrespondenz. Das lässt hinter der engagierten und erfolgreichen Forscherin auch den Menschen Lise Meitner aufblitzen, eine Frau, die ihren Weg konsequent ging und sich ihre Integrität bewahren konnte, aber nicht ganz frei von Widersprüchen war.  Die Frage, inwieweit sie als Spitzenwissenschafterin die Verpflichtung hatte oder gehabt hätte, sich für andere Frauen in ihrem Metier einzusetzen, wird im Buch nur kurz angesprochen, bei der Präsentation vom Publikum aber heiß diskutiert.

David Rennert und Tanja Traxler, Lise Meitner – Pionierin des Atomzeitalters. Residenz Verlag 2018. 220 Seiten.

Book-a-Day Challenge – Day 12

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Today I would like to show you this wonderful coffee table book with some stunning photographs of stars, comets and galaxies in the alps.

Most of you have probably enjoyed the blue sky in the alps several times and if you have stayed over night in a hut, you probably had a glimpse of what the night sky has to offer in these remote areas. The authors have spent more than 250 nights on various summits of the alps to catch these breathtaking pictures.

I stumbled across the book on one of my favorite blogs „Elementares Lesen“ – and had to get it for myself. This book is a the perfect present for all those stargazers and astronomy lovers out there.

Look at these pictures that I found on the publishers page „Knesebeck„:

 

 

To find out more about space and astrophysics I highly recommend you go to „Hirngymnastik Astrophysik“ and don’t forget to put some binoculars on your wish list.

Hirngymnastik Wissenschaftsphilosophie

Hirngymnastik

Man nehme eine Portion Naturwissenschaft, füge etwas Philosophie hinzu, gut umrühren und fertig ist eine Hirngymnastik, die es mächtig in sich hat.

Von Wissenschaftsphilosophie wird man in der Regel direkt auf die Erkenntnistheorie verwiesen, die Wikipedia wie folgt erklärt:

„Die Erkenntnistheorie (auch Epistemologie oder Gnoseologie) ist ein Hauptgebiet der Philosophie, das die Fragen nach den Voraussetzungen für Erkenntnis, dem Zustandekommen von Wissen und anderer Formen von Überzeugungen umfasst. Dabei wird auch untersucht, was Gewissheit und Rechtfertigung ausmacht und welche Art von Zweifel an welcher Art von Überzeugungen objektiv bestehen kann.“

Eine wichtige Disziplin gerade heute, wo wir von alternativen Fakten und Fake News umgeben zu sein scheinen, die uns dabei, hilft abzuwägen, was zum jeweiligen Zeitpunkt als richtig gilt und was nicht. Überhaupt eine wichtige Sache zu lernen, seine eigenen Lieblingstheorien von Leuten mit eventuell gegenteiliger Meinung  auf Schwachstellen untersuchen zu lassen und immer bereit zu sein, sich theoretisch auch vom Gegenteil überzeugen zu lassen.

Wenn die eigenen Theorien solchen Prüfungen standhalten, dann hat sie Bestand, ansonsten sollte man sie überdenken. Deutlich leichter gesagt als getan, aber grundsätzlich richtig.

Bevor wir uns aber tiefer mit der erkenntnisphilosophischen Seite dieser Hirngymnastik befassen, lasse ich uns erstmal von Frau Anderl ins Universum entführen:

Sibylle Anderl – Das Universum und ich

Schon Ende Oktober letzten Jahres hatte ich die Gelegenheit, Sibylle Anderl in der Bayrischen Staatsbibliothek zu hören, die aus ihrem Buch „Das Universum und ich“ vorlas. Petra von „Elementares Lesen“ hatte mir schon ordentlich Lust gemacht auf die Kombi aus Astrophysik und Philosophie und die Lesung mit Vortrag und kurzer Fragerunde war mindestens so spannend, wie ich es mir erhofft hatte.

„Wir müssen uns also wohl oder übel damit abfinden, dass wir in Erdnähe festsitzen und nicht sehr viel tun können, um das Universum aktiv zu erkunden“ – das führt dazu, dass Kritiker wie Ian Hacking die Astrophysik für deutlich ungenauer und wissenschaftlich nur schwer erfassbar halten, als andere Naturwissenschaften.

Sibylle Anderl macht uns mit der Popper’schen Welt des universellen Zweifels bekannt und zeigt den Unterschied zu den experimentellen Wissenschaften auf. In ihrem recht persönlichen Buch erzählt sie von einer Tagung in der Uckermark mit Teilnehmern aus unterschiedlichsten Wissensgebieten wie der Astrophysik, Philosophie, Geschichte und Soziologie. Dort versuchte Anderl ihre Kollegen davon zu überzeugen, dass die Astronomie grundsätzlich anders als andere Wissenschaften arbeiten. Doch schon die noch immer bestehende Trennung und die Berührungsängste in den Wissenschaften in unterschiedliche Fachschaften machen es schwer, einen fächerübergreifenden Forschungsantrag zu stellen. Aus dem gemeinsamen Projekt wird daher nichts, doch das Treffen war mehr oder weniger der Anstoss für Anderls Buch, also keineswegs ein unnötiges Treffen in der Uckermark.

Auch wenn Anderl weiße Zwerge, rote Riesen und schwarze Löcher schlecht unters Mikroskop legen kann, das Universum hat seine ganz eigene Art, mit uns zu kommunizieren, z.B. durch die kaum wahrnehmbare, stets vorhandene Hintergrundstrahlung, die unglaubliche Entfernungen zurücklegen kann und die für uns messbar und damit hoch wissenschaftlich zur Verfügung steht. Genauso unsichtbar wie Mikrowellen oder die kürzlich entdeckten Gravitationswellen  – die Hintergrundstrahlung ist für die Astrophysik eine der wichtigsten Informationsquellen und gibt Auskunft über die Geburt von Sternen, über Kollisionen von Galaxien und wird oft auch als das Babyfoto des Universums bezeichnet, entstand die Hintergrundstrahlung doch ziemlich kurz nach dem Big Bang.

„Die Annahme, dass es Dunkle Materie geben muss, beruht darauf, dass man die allgemeine Relativitätstheorie für richtig hält. Tatsächlich hat diese Theorie mit beeindruckender Präzision alle bisherigen Tests bestanden. Wenn man aber in Betracht zieht, dass es eine andere Theorie zur Beschreibung der Gravitation geben könnte, dann kann man auch das Problem der Dunklen Materie umgehen. Über die Frage, ob andere Theorien wie beispielsweise MOND, „Modifizierte Newtonsche Dynamik“, die eine modifizierte der Newtonschen Gravitationstheorie bei geringen Beschleunigungen postuliert, wirklich eine attraktive Alternative darstellen, wird in Kosmologenkreisen leidenschaftlich gestritten.“

Astrophysiker sitzen übrigens deutlich häufiger am Schreibtisch und am Computer als man vermutet, aber wenn sie Glück haben, können Sie die Teleskope auch mal besuchen und selbst Daten aufnehmen. Das führt dann auch zu den deutlich spannenderen Geschichten über zwischenmenschliche Probleme zwischen Wissenschaftlern der unterschiedlichsten Kulturen, Anekdoten über gefährliche Banditen auf dem Weg zum Teleskop in Chile und Forschung an Sternenembryos.

Die Sherlock-Holmes Methode zeigt anschaulich, wie mühselig die Messungen teilweise sein können und wie schnell die Messergebnisse verfälscht werden können durch locker sitzende Kabel oder tieffliegende Flugzeuge. Als Astrophysiker braucht man also unbedingt eine Menge Geduld beim akribischen Sammeln und Auswerten von Daten.

Die Lesung mit Vortrag war äußerst spannend, wer die Gelegenheit hat, Sibylle Anderl live zu sehen, sollte diese nutzen. Sie hat mit viel Humor auch abstruseste Fragen beantwortet und trotz der Tatsache, dass sie KEIN Star Trek Fan ist, fand ich sie sehr sympatisch (ihren Vater irgendwie auch, obwohl ich ihn gar nicht kenne, aber wenn man das Buch liest, glaubt man irgendwann es sei so).

Ich drücke die Daumen für den Nobelpreis in ein paar Jahren, sie hat ja versprochen mir rechtzeitig Bescheid zu geben, dann wird gefeiert.

Hier geht es zu der spannenden Besprechung auf Elementares Lesen.

Karl Popper – Alles Leben ist Problemlösen

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Dies ist vermutlich der zugänglichste Einstieg in Poppers Werk, eine Sammlung an provokanten, nachdenklich stimmenden Aufsätzen und Reden. Die Artikel zeigen Poppers Arbeits- und Denkprozess bei der Erarbeitung seiner Schlüsseltheorien auf dem Gebiet der Wissenschaftsphilosopie sowie seine politischen Ansichten zum Stand der Welt nach dem Zusammenbruch des Kommunismus.

Das Buch ist in zwei Teile aufgeteilt. Teil 1 beschäftigt sich mit Fragen der Naturerkenntis, Teil 2 mit Gedanken zur Geschichte und Politik. Seine Ansichten zur wissenschaftlichen Erkenntnis stellt er als dreistufiges Modell vor, das nach der Versuch- und Irrtum-Methode funktioniert. Stufe 1 ist die Benennung des Problems, Stufe 2 die entsprechenden Lösungsversuche, Stufe 3 die Eliminierung von fehlgeschlagenen Lösungen.

„Wenn ein höherer Organismus zu oft in seinen Erwartungen getäuscht wird, so bricht er zusammen. Er kann das Problem nicht lösen; er geht zugrunde“

„Ich bin im allgemeinen ein großer Verehrer des gesunden Menschenverstandes; ich behaupte sogar, daß, wenn wir nur ein wenig kritisch sind, der gesunde Menschenverstand der wertvollste und verläßlichste Ratgeber in allen möglichen Problemsituationen ist. Aber er ist nicht immer verläßlich; und wenn es zu wissenschaftstheoretischen oder erkenntnistheoretischen Fragen kommt, dann ist es von der größten Wichtigkeit, ihm kritisch gegenüberzustehen.“

Popper sieht sich selbst als kritischen Rationalisten, Kantianer und Optimisten. Er ist gegen Utopien, Ideologien und intellektuelle Moderscheinungen jeglicher Art sind ihm ein Graus. Er kritisierte Intellektuelle häufig für ihre unverständliche Sprache und ihre Arroganz. Für ihn ist Wissenschaft die Möglichkeit für eine stetige Weiterentwicklung und -verbesserung der Welt durch die unermüdliche Suche nach der Wahrheit und zum Wohle der gesamten Menschheit.

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„Der Aufklärer spricht so einfach, wie es eben möglich ist. Er will verstanden werden. In dieser Hinsicht ist unter den Philosophen wohl Bertrand Russell unser unübertroffener Meister.“

„Einer der Gründe, warum der Aufklärer nicht überreden und nicht einmal überzeugen will, ist der folgende. Er weiß, daß man außerhalb des engen Gebietes der Logik und vielleicht der Mathematik nichts beweisen kann. Man kann wohl Argumente vorbringen, und man kann Ansichten kritisch untersuchen. Aber außerhalb der elementaren Teile der Mathematik ist unsere Argumentation niemals zwingend und lückenlos. Wir müssen immer die Gründe abwägen, wir müssen immer entscheiden, welche Gründe mehr Gewicht haben: die Gründe, die für eine Ansicht sprechen, oder die, die gegen sie sprechen. So enthält die Meinungsbildung in letzter Linie immer ein Element der freien Entscheidung. Und es ist die freie Entscheidung, die eine Meinung menschlich wertvoll macht.“

Mehrfach erwähnt Popper, wir leben in einer besseren und faireren Welt als je zuvor. Seiner Ansicht nach sollten fundamentale Einsichten so einfach und verständlich sein, dass sie allen zugänglich sind. Geschichte ist keine Entwicklung, die wir jemals werden voraussagen können.

Schon 1994 weist Popper darauf hin, das es keine Garantie gibt, dass die Freiheit wie wir sie kennen, in der Zukunft so weitergehen wird. Je länger die Menschen frei sind, desto mehr empfinden sie diese Freiheit als selbstverständlich und verteidigen sie weniger.

Im Gegensatz zu Bertrand Russell glaubt er nicht, dass wir wissenschaftlich zu klug aber moralisch nicht klug genug sind. Stattdessen ist er der Ansicht, dass die Menschen in der Regel sehr bemüht sind das richtige zu tun und moralisch zu agieren, sie seien allerdings nicht klug genug, die Folgen abzuschätzen, die aus den Handlungen folgt, die sich auf den Rat von moralischen Instanzen hin ausführen.

„Der Rationalist ist einfach ein Mensch, dem mehr daran liegt zu lernen, als Recht zu behalten“

Wir brauchen mehr Rationalisten.

Den letzten Band, den ich hier heute besprechen möchte, fällt nicht eigentlich in den Bereich der Wissenschaftsphilosophie, er hat aber thematisch gut zu den anderen beiden gepasst und ich habe ihn mit sehr großem Vernügen gelesen.

How we got to now – Steven Johnson

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Steven Johnson erforscht in seinem Buch die Geschichte von sechs Innovationen, die den Lauf der Welt beeinflussten (Glas, Kälte, Sound, Sauberkeit, Zeit und Licht) von ihrer Entdeckung durch Hobbyforscher, Amateure, Unternehmer und Wissenschafler zu den häufig komplett unbeabsichtigten historischen Folgen dieser Entdeckungen.

Das Buch ist voller überraschender Geschichte von zufälligen brillianten und genialen Fehlern, wie zum Beispiel der französische Verleger, der den Phonographen einige Jahre vor Edison entdeckte, aber komplett vergaß, eine Playback Funktion einzubauen oder die Hollywood-Schauspielerin Hedy Lamarr, die bei der Entwicklung der Technologie, die hinter WiFi und Bluetooth steckt, federführend dabei war (hier geht es zu einer Rezension des wunderbaren Buches über Hedy Lamarr).

„How we got to now“ untersucht die Entstehungsgeschichte alltäglicher Gegenstände und zeigt die unerwarteten Verbindungen zwischen augenscheinlich unverwandter Wissensgebiete. Zum Beispiel, wie die Erfindung von Air-Conditioning für die größte Migration von Menschen in der Geschichte unserer Spezies verantwortlich war in bis dahin fast unbewohnbare Gebiete wie Phoenix/Arizona zum Beispiel. Oder wie Pendeluhren die industrielle Revolution vorantrieben oder auch wie sauberes Wasser die Herstellung von Computerchips möglich machte.

“A world without glass would strike at the foundation of modern progress: the extended lifespans that come from understanding the cell, the virus, and the bacterium; the genetic knowledge of what makes us human; the astronomer’s knowledge of our place in the universe. No material on Earth mattered more to those conceptual breakthroughs than glass.”

Johnsons Buch ist provokativ, informativ und eine kleine Warnung muss ich aussprechen, während der Lektüre kann es dazu kommen, dass man durch penetrantes Teilen von gerade entdeckten unglaublich spannenden Informationen in Gefahr gerät, für einen nervigen Klugscheißer gehalten zu werden – das Buch fordert es aber auch wirklich heraus.

“Humans had proven to be unusually good at learning to recognize visual patterns; we internalize our alphabets so well we don’t even have to think about reading once we’ve learned how to do it.”

Es gibt auch eine sehr spannende sechsteilige Serie zum Buch, die ich euch sehr ans Herz legen kann:

Hier noch mal die Bücher der Hirngymnastik im Überblick:

Sybille Anderl – Das Universum und ich erschienen im Hanser Verlag.

Karl Popper – Alles Leben ist Problemlösen erschienen im Piper Verlag

Steven Johnson – How we got to now auf deutsch unter dem Titel „Die Erfindung der Zukunft: Sechs Innovationen, die die Welt veränderten“ im Springer Verlag erschienen.

 

Hirngymnastik – Astrophysik

Astrophysik

Mir hat es schon lange nicht mehr so das Hirn zerschossen, wie bei dieser Hirngymnastik.  Ob Hawking, Lisa Randall oder auch meine Annäherungsversuche an die Quantenphysik, mir wurde traurig bewusst, wie beschränkt mein Hirn ist und wie oft man Sätze lesen kann, ohne sie wirklich zu verstehen. Die eine oder andere Synapse ist heiß gelaufen, dennoch würde ich diese Hirngymnastik nicht komplett gescheitert nennen.

Das eine oder andere ist hängengeblieben und als echter Sci-Fi Fan und Trekkie alter Schule muss man sich durchbeißen, wenn man sich Hoffnungen auf die Starfleet Academy macht, wobei ich hier definitiv eine Nachhilfe-Stunde bei Data oder Spock bräuchte, um mich durch die Aufnahmeprüfung zu pauken.

Die Fragen, um die es geht in der Astrophysik (oder Astronomie) sind die richtig großen und da es nicht sicher ist, ob wir jemals Antworten bekommen, ist es ein Fach, dem eine Menge Leute liebend gern den Geldhahn zudrehen würden, da das ja alles nicht praktisch genug ist. Aber die Fragen sind immens wichtig:

  • Wie funktioniert das Universum? Wie ist es entstanden, woraus besteht es, was hat es mit den schwarzen Löchern oder schwarzer Materie auf sich?
  • Wo kommen wir her ? Wie entstehen und entwickeln sich Galaxien, Sterne und Planeten aus denen unser Universum besteht?
  • Sind wir alleine? Gibt es da draußen möglicherweise Planeten, auf denen Leben existieren könnte?

Der richtige Einstieg ins Abenteuer Astrophysik bietet der Wissenschaftsjournalist Alexander Mäder, der in der Reclam „100 Seiten“ Reihe Lust macht auf das Thema. Er selbst, ähnlich durch Star Trek sozialisiert, interessiert sich von klein auf für die Welt der Sterne und lädt mit dem Büchlein auf eine Reise durch Raum und Zeit ein. Er erklärt gängige Begriffe wie Quasar, dunkle Materie, Urknall, Supernova usw. Für Einsteiger klasse, Fortgeschrittene werden hier nicht viel Neues finden.

Ich habe aber gemerkt, mir hilft es immer wieder, Einsteiger-Bücher bei bestimmten Themen zu lesen, damit sich nach und nach schwierigere Zusammenhänge doch erschließen und etwas mehr hängen bleibt. Wer es derber und eine Spur lustiger mag, dem rate ich zum Einsteig ins Thema zu „Das Universum ist eine Scheißgegend“ der Science Busters Oberhummer / Puntigam / Gruber, die hauen aber auch schon mal ordentlich zu, empfindliche Gemüter sind bei Mäder auf der sichereren Seite.

Stephen Hawkings „Eine kurze Geschichte der Zeit“ ist da schon ein ganz anders Kaliber. Der Einstieg geht, er führt uns sachte an die Big Bang Theory heran, erklärt wie die enorm hohe Gravität in schwarzen Löchern dazu führt, dass nicht einmal Licht entkommen kann und wie Entropie funktioniert. Entropie bedeutet im Grunde genommen, dass das Universum stets von einem stark geordneten Status in einen weniger geordneten Status übergeht. Wie zum Beispiel bei einer Flasche Parfum. Wenn man den Verschluß abnimmt und die Flasche ein paar Tage offen stehen lässt, wandelt sich das Parfum von einem stark geordneten Status (der Duft in der Flasche)  in einen stark ungeordneten Status (der Duft verflogen im Zimmer).

“The increase of disorder or entropy is what distinguishes the past from the future, giving a direction to time.”

Dieses Beispiel nutzt Hawking um zu erklären, warum Zeitreisen seiner Meinung nach unmöglich sind. Man braucht nur wenig Energie um ein Glas umzuwerfen und es kaputt zu machen, aber jede Menge Energie um das Glas wieder auf den Tisch hochzubefördern und das Glas so zusammen zu setzen, wie es war, bevor es vom Tisch geflogen ist. Es wäre unmöglich, und diese Unmöglichkeit ist, was der Zeit ihre klare Richtung gibt.

Was mich unendlich fasziniert ist die Tatsache, wieviel seltsamer die Realität als alles ist, was sich Science Fiction Autoren so ausdenken. Insbesondere die Relativitätskonzepte oder die Quantenmechanik sind krass und es ist unglaublich schwer, die wirklich zu begreifen.

Ich glaube schon, dass Hawking versucht hat, ein Buch für Laien zu schreiben, aber für jemanden, dem Mathematik und Physik so derart leicht fällt, ist es glaube ich einfach verdammt schwer zu erkennen, wann etwas tatsächlich klar verständlich ist und wann nicht. Sein Konzept der „imaginären Zeit“ muss ich glaube ich noch ein paar Mal lesen oder schauen, ob es irgendwo eine etwas einfachere Erklärung gibt. Dieses ganze time/space quanitifiability Dingens tut meinem Hirn weh, aber ich will das knacken.

“Ever since the dawn of civilisation, people have not been content to see events as unconnected and inexplicable. They have craved an understanding of the underlying order in the world. Today we still yearn to know why we are here and where we came from. Humanity’s deepest desire for knowledge is justification enough for our continuing quest. And our goal is nothing less than a complete description of the universe we live in.”

Aber auch in seiner teilweisen Unverständlichkeit ist „Eine kurze Geschichte der Zeit“ absolut faszinierend. Wer vor dem Buch zurückschreckt, hat vielleicht aber Lust, sich mit dem Hirn dahinter ein wenig zu beschäftigen, daher lasse ich hier mal den Trailer zu „The Theory of Everything“ mit Eddie Redmayne.

“Any physical theory is always provisional, in the sense that it is only a hypothesis: you can never prove it. No matter how many times the results of experiments agree with some theory, you can never be sure that the next time the result will not contradict the theory.”

Meine Hoffnung, Lisa Randall würde es mir mit „Knocking on Heavens Door“ in irgendeiner Weise einfach machen, flog schon nach den ersten paar Kapiteln fröhlich aus dem Fenster. Die Harvard-Dozentin ist mittlerweile ein ziemlicher Star unter den theoretischen Physikern, insbesondere für ihre Forschung im Bereich Hochenergie Physik. Sie hat einen unglaublichen Enthusiasmus für ihr Feld und man möchte ihr einfach folgen und sich mit ihr an Themen wie dem Large Hadron Collider, der Suche nach dem Higgs Boson, bis hin zur  Theorie um das Geheimnis fehlender Antimaterie abzuarbeiten. Ihre Begeisterung kombiniert mit einem sehr angenehmen Schreibstil helfen enorm, wenn man sich auf das schwierige Terrain der Teilchenphysik begeben will.

“Despite my resistance to hyperbole, the LHC belongs to a world that can only be described with superlatives. It is not merely large: the LHC is the biggest machine ever built. It is not merely cold: the 1.9 kelvin (1.9 degrees Celsius above absolute zero) temperature necessary for the LHC’s supercomputing magnets to operate is the coldest extended region that we know of in the universe—even colder than outer space. The magnetic field is not merely big: the superconducting dipole magnets generating a magnetic field more than 100,000 times stronger than the Earth’s are the strongest magnets in industrial production ever made.“

And the extremes don’t end there. The vacuum inside the proton-containing tubes, a 10 trillionth of an atmosphere, is the most complete vacuum over the largest region ever produced. The energy of the collisions are the highest ever generated on Earth, allowing us to study the interactions that occurred in the early universe the furthest back in time.”

Mir gefiel das Kapitel, in dem sich sich ausgiebig mit der Skalierung beschäftigt – vom Universum zu den kleineren Atomen, zu den noch kleineren Protonen bis hin zu den Quarks. Ich fand es spannend, ich habe mich tapfer durchgekämpft, aber ehrlich gesagt hat Ms Randall mein Hirn mit einem derart hohen Datenstrom beschossen, dass die Teilchenphysik teilweise doch zur Antimaterie wurde und mein Hirn irgendwann einem schwarzen Loch glich.

Ich habe eine Menge gelernt, dass Neutrinos sich nicht den physikalischen Gesetzen unterwerfen und sich zumindest für kurze Zeit schneller als das Licht bewegen können, dass auf künftige Zeitreisen hoffende noch immer keinen Grund zum Jubeln haben und auch das Wissenschaftler jede Theorie – und sei es die eigene – immer wieder versuchen zu widerlegen, alles zu hinterfragen, bis eine Theorie nicht länger nur Theorie ist.

Aber ganz ehrlich „Knocking on Heaven’s Door“ war eine Spur zu heftig für mich – zu viel Physik, die ich mit meinem Erbsenhirn nicht meistern konnte. Das ist aber auf gar keinen Fall ein Grund dieses Buch nicht zu lesen. Wenn es jemand schaffen kann, Menschen für Physik zu begeistern und diese besser zu erklären, dann Lisa Randall und selbst wenn man nicht alles versteht, man wird definitiv mehr über die Welt und das Universum wissen als vorher. Ms Randall ist im Übrigen nicht nur wahnsinnig intelligent, witzig und ausgesprochen attraktiv, in ihrer Freizeit schreibt sie dann eben auch noch mal Opern. Nee, ist klar 😉

Das Buch „Unser Mond“ von Heinz Haber habe ich dieser Hirngymnastik zu Ehren wieder vorgekramt. Es gehörte meinem Opa, der mich zum Trekkie machte und mir die Sehnsucht nach den Sternen vererbt hat. Es hat einen ganz wichtigen Platz in meiner Bibliothek. Haber war in den 50er Jahren Chief Science Consultant bei Walt Disney und moderierte in den 60er und 70er Jahren Wissenschaftssendungen im Fernsehen. Falls es euch mal über den Weg läuft, nehmt es mit, es ist durchaus interessant, vielleicht etwas trocken geschrieben, aber danach wollt ihr garantiert auch unbedingt zum Mond fliegen 😉

Keine Empfehlung gibt es von mir für das Buch „Binärcode“ von Christian Gude aus der Zeit Wissenschaftskrimi-Reihe. Der hatte den Charme eines billigen Lokalkrimis und nach knapp 60 Seiten flog der in die Ecke. Dämliche Protagonisten, Astronomie-Thriller aus Darmstadt – nope, das ging gar nicht.

Viel lieber empfehle ich dann noch die spannende Serie „Cosmos“ von Neil deGrasse Tyson, die mich bestens durch mein Hirngymnastik Abenteuer „Astrophysik“ begleitet hat. Spannend, unterhaltsam und gigantische Bilder. Müsst ihr euch unbedingt ansehen:

Hier die Bücher nochmal im Überblick die mich bei dieser Hirngymnastik begleitet haben:

Alexander Mäder – Astrophysik, Reclam Verlag (ich danke dem Verlag für das Rezensionsexemplar)
Lisa Randall – Knocking on Heavens Door „Die Vermessung des Universums„, Fischer Verlag
Stephen Hawking – Eine kurze Geschichte der Zeit, Rowohlt Verlag
Heinz Haber – Unser Mond dva Verlag (nur noch gebraucht erhältlich)
Oberhummer/Puntigam/Gruber – Das Universum ist eine Scheißgegend, Hanser Verlag

So – jetzt lasse ich das Hirn erstmal wieder etwas auf normale Betriebstemperatur runterfahren und dann gehts an die nächste Hirngymnastik – bis dahin 🙂

Hirngymnastik – Physik

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Physik ist die Basis zum Verständnis der Welt um uns herum, der Welt in uns und auch der Welt über uns und damit eine der fundamental wichtigen Wissenschaften. Dennoch bin ich wahrscheinlich nicht die Einzige hier, die in der Schule einen großen Bogen um das Fach gemacht hat.

Mich interessieren die großen Zusammenhänge und das Warum. Das Wie in der Regel nicht so sehr. Damit bin ich in der Schule in der naturwissenschaftlichen Fächern nicht weit gekommen. Da ging es immer nur fröhlich induktiv zur Sache. Vom spezifischen zum Allgemeinen, wenn das Allgemeine überhaupt mal thematisiert wurde.

Das ist wirklich traurig, denn Physik wurde damit bei so vielen Menschen zum Hassfach, dabei ist es eine Wissenschaft, die unsere Vorstellungskraft herausfordert wie kaum eine andere. Konzepte wie die Relativitätstheorie, die Stringtheorie oder auch die Quantenphysik hauen dem gesunden Menschenverstand erst einmal einfach nur die Beine weg.

Physik ist auch die Basis für große Entdeckungen und Erfindungen wie Computer, Laser und Elektronenmikroskopie, ohne die wir unsere DNA vermutlich nicht hätten entschlüsseln können. Physik befasst sich mit dem Studium des Universums und den fernsten Galaxien bis hin zu den kleinsten subatomaren Partikeln oder der Nanotechnologie.

Wer Naturwissenschaften spannend findet, kommt um Physik nicht herum und daher wurde es einfach Zeit für eine entsprechende Hirngymnastik. Die hat mir aber auch wirklich einiges abgefordert und ich habe dabei versucht Bücher zu finden, die weitestgehend ohne Formeln auskommen, bzw. eher deduktiv vorgehen.

„Die Physik der Zukunft – Unser Leben in 100 Jahren“ – Michio Kaku

Das Buch ist ein guter Einstieg für Leute mit wenig naturwissenschaftlichem Grundwissen (wie ich). Kein Buch für Hardcore Science Freaks, dafür ist es zu leichtgewichtig.

Michio Kaku ist Professor für Theoretische Physik am City College of New York und defintiv jemand, der es schafft Physik spannend und mitreissend zu erzählen. Jedes der folgenden Kapitel  Computer, Künstliche Intelligenz, Medizin, Nanotechnologie, Energie, Raumfahrt, Wohlstand und die Zukunft der Menschheit ist jeweils in drei Unterbereiche aufgeteilt: die nahe Zukunft von heute bis 2030, die Mitte des Jahrhunderts 2030 – 2070 und die ferne Zukunft 2070 – 2100. In jedem Kapitel deckt er die wichtigen Entdeckungen und Erfindungen ab, die sich entwickeln werden ausgehend von den heutigen Technologien und unserem jetzigen Wissensstand.

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Foto: Scientific American

Kaku ist ein Optimist und sieht für nahezu alle Probleme der Menschheit eine technische Lösung. Damit werden einige ihre Schwierigkeiten haben, ich gehöre auch eher zu den manchmal zu optimistischen Vertretern und schwimme daher mit Kaku wunderbar auf einer Wellenlänge.

Besonders spannend fand ich das Computer Interface über eine Kontaktlinse, was eine ziemlich effektive Nutzung in der Medizin mit sich bringen könnte. Kaku sieht die Möglichkeit, das wir innerhalb der nächsten 100 Jahre in der Lage sein werden, Computer telepathisch zu bedienen. Es gibt bereits Sensoren für Paraplegiker, die ins Hirn gesetzt werden und die es ihnen dann ermöglichen, gedankliche Impulse in emails beispielsweise umzusetzen. Die nächste Entwicklung werden Arme und Beine sein, die von den Patienten über die Gedanken gesteuert werden.

Biotechnologie in Kombination mit Nanotechnologie gibt Raum für jede Menge spekulative Szenarien. Auch die Genetik ist natürlich ein großer Spekulations-Spielplatz. Wird Jurassic Park Wirklichkeit? Auch wenn die DNA möglicherweise bereits zu weit abgebaut ist, könnte man ggf die Genome von Vögeln und Echsen kreuzen um so einen Dinosaurier zu erzeugen ?

Kaku diskutiert auch die Frage nach der Zukunft der Arbeit. Wie werden wir in Zukunft leben, wenn Arbeit weitestgehend von Maschinen oder künstlicher Intelligenz übernommen wird ? Damit wir uns da eher in eine Zukunft Richtung Star Trek entwickeln und nicht vor lauter Faulheit und Sinnlosigkeit degenerieren, sollten wir lieber heute als morgen mit entsprechenden Diskussionen beginnen, wie die Zukunft ohne Arbeit aussehen soll.

Die größte Sorge bereitet Kaku der Klimawandel und die globale Erwärmung, die wir selbst bei hoffnungsvollen Zukunftprojektionen nur mit Schwierigkeiten in den Griff bekommen werden.

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Kaku beschreibt einen Tag im Leben eines Menschen im Jahr 2100 – ob es so sein wird, werden die heutigen Leser in der Regel wohl nicht mehr erleben. Das Buch endet mit einem Zitat von Gandhi, das die Herausforderungen für die Menschheit am besten zusammenfasst:

Die Wurzeln der Gewalt

Reichtum ohne Arbeit,
Vergnügen ohne Gewissen,
Wissen ohne Charakter,
Handel ohne Moral,
Wissenschaft ohne Menschlichkeit,
Anbetung ohne Opfer,
Politik ohne Prinzipien

Ganz besonders möchte ich euch den Physik-Vortrag von Michio Kaku der „Floating University“ ans Herz legen, der für mich der Anstoss war, meine nächste Hirngymnastik der Physik zu widmen:

http://www.floatinguniversity.com/lectures-kaku

Und wer keine Lust hat zu lesen, der kann sich auch seinen Votrag „The Physics of the Future“ anhören:

„Das Top Quark, Picasso und Mercedes-Benz oder Was ist Physik“ – Hans Graßmann

Der Physiker und Mitentdecker des Top Quark stellt Erkundungen zum Wesen, zur Geschichte und zu den Grundzügen der Physik an und das ganz unterhaltsam – mittels einer Entdeckungsreise zu den elementaren Erkenntnissen über Raum, Zeit und Materie.

Erschienen ist das Buch Mitte der 90er Jahre, aber das hat einzig beim Kapitel über Gravitationswellen ein wenig gestört, ansonsten haben sich die Grundlagen der Physik in den zwanzig Jahren nicht großartig verändert. Graßmann startet mit der Geschichte der Physik, gibt Einblicke in die Teilchenphysik und den Aufbau der Materie und Antimaterie, geht auf Quantenphysik, Relativitätstheorie und Stringtheorie ein und beschäftigt sich dann mit dem Nutzen der Physik.

Hans Graßmann versucht der Physik ihren Schrecken zu nehmen. Wenn man weiß, wie es zum Sonnenbrand kommt und wie eine Gitarre funktioniert, kann auch den Aufbau der Welt und die Physik verstehen.

Der Stil des Buches war mir zu onkelhaft, dennoch habe ich gemerkt, wie weitere Puzzleteilchen in meinem Hirn ihr Plätzchen gefunden haben und damit hat das Buch letztlich seinen Zweck erfüllt. Ein paar Bilder und Grafiken würden dem Buch ganz gut tun.

„Wer sein ganzes Leben damit verbringt, dem Nützlichkeitsprinzip zu huldigen, wird früher oder später feststellen, wie unnütz er ist.“

Vermutlich würde Physik nach wie vor nicht zu meinen Lieblingsfächern in der Schule zählen, aber den ganz großen Schrecken hat es verloren und ich finde Naturwissenschaft viel zu spannend, um nicht auch Lust zu haben mich mit Physik zu beschäftigen. Ich hoffe, ich habe Euch mit dieser Hirngymnastik ein bisschen Lust darauf machen können.

Ich habe ich mich ja mit der Physik dem Universum bereits genähert, ich greife also zu den Sternen und mache mit Astrophysik/Kosmologie weiter.

Michio Kaku – „Die Physik der Zukunft“ ist im Rowohlt Verlag erschienen
Hans Graßmann – „Das Top Quark, Picasso und Mercedes Benz“ ist im Rowohlt Verlag erschienen.

 

Das Universum ist eine Scheißgegend

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Die ScienceBusters sind in Österreich richtig berühmt, ich hatte bis zur Lektüre des Buches allerdings noch nichts von ihnen gehört. Das Buch war eine wunderbare Überraschung der Bingereader-Gattin und schon allein das Cover und der Titel haben mich sofort gepackt. So kann das also gehen, wenn ein Experimentalphysiker Gruber), der leider 2015 verstorbene theoretische Physiker Oberhummer und ein Kabarettist namens Puntigam als eine Art Science Boygroup sich daran machen, dem Laien das Universum, die Physik und andere Naturwissenschaften nahe zu bringen.

Die Art und Weise wie sie das tun, wird gegebenenfalls dem einen oder anderen eher konservativ oder grundsätzlich populärwissenschaftlichen Werken abgeneigten Menschen so gar nicht gefallen, denn die Jungs hier haben teilweise sehr kuriose Analogien zur Hand. Sie erklären die Ausdehnung der Sterne und die Roche Grenze mit der Herstellung von Popcorn oder der Vernichtung von Monstern in Horrorfilmen.

“ Einen Asteroidengürtel zu durchfliegen, ist sehr einfach, denn es gibt – im Gegensatz zu den filmischen Darstellungen – in der Realität sehr viel Raum und sehr wenige Asteroiden“

Sehr amüsant und durchaus strukturiert erklären sie diese Scheißgegend. Man erfährt, dass es im Zentrum der Milchstraße nach Erdbeeren riecht, wie die Sonne klingt, wo es im Universum Vampire, dunkle Materie und Schwarze Löcher gibt. Die Autoren begeben sich mit dem Leser auf die Suche nach außerirdischem Leben doch da hat unser Universum wenig zu bieten. Der Mars ist rostig und eine sauerstofffreie Hölle und auch sonst wird man eigentlich überall verstrahlt, erstickt, zerquetscht, verbrannt oder gefroren. Nicht wirklich ein Ort zum Urlaub machen oder verweilen.

Dazu passt dieser TED Talk den ich gestern hörte, wie wir das mit dem Leben auf dem Mars ggf doch noch in den Griff bekommen können:

„Die phonetische Nachricht auf der Voyager von Dr. Kurt Waldheim weist neben der Nazivergangenheit des Sprechers auch eine humoristische Komponente auf. Waldheim sprach, wie viele ältere Österreicher, ein sehr übles Austrian Inglis, das in Zukunft als phonetische Lautpause für alle extraterrestrischen Englischkurse dienen könnte“

Die Autoren sind nicht zimperlich und nehmen Ufo-Sichter genauso aufs Korn wie jegliche esoterische Weltanschauungen und auch Religionen. Da wird aber nicht einfach nur gelästert, da wird durchaus wissenschaftlich belegt, aus welcher Höhe der Heilige Geist als Taube auf die Erde fallen muss, um perfekt gebraten anzukommen oder es wird überlegt, wie wohl die Kreuzigung eines außerirdischen Jesus in einem Paralleluniversum ausgesehen haben könnte. Oder sie erklären die typischen Wahrnehmungen von „Ufo-Sichtungen“ (helles Licht zb) durch das Aufwachen während der REM-Phase, während der man körperlich gelähmt ist, was einen ziemlich in Panik geraten lässt und zu allen möglichen Wahrnehmungen führen kann.

Das Buch richtet sich an Leser ohne nennenswerte Vorkenntnisse. Besonders gut fand ich die pink gedruckten „Fact Boxes“ die alles Wichtige konkret erklären und mit Links und weiterführender Literatur Lust machen, tiefer in die Materie einzudringen.

Kein Buch für Experten oder für Leute die schnell empört sind. Ich habe mich gefreut zu lesen, dass die Science Busters auch nach dem Tode von Heinz Oberhummer weitermachen und hätte große Lust sie mir einmal live anzusehen.

“Ein Komet ist alt, er stammt noch aus der Entstehung des Sonnensystems vor 4,6 Milliarden Jahren, also ist mit einer Retro-Playlist zu rechnen, als Opener wahrscheinlich House of the Rising Sun”.