Women in Science (26) Janna Levin

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Janna Levin ist Professorin für Physik und Astronomie am Barnard College der Columbia Universität. Sie beschäftigt sich in ihrer Forschung hauptsächlich mit dem frühen Universum, mit der Chaos-Theorie und Schwarzen Löchern.

Schwarze Löcher sind dunkel, das ist mehr oder weniger ihre Essenz. Wenn schwarze Löcher miteinander kollidieren, passiert das in kompletter Dunkelheit. Doch wenn diese miteinander kollidieren, ist das ein Ereignis, das mehr Kraft freisetzt, als alles seit der Geburt unseres Universums. Der Überschuss an Energie der dabei entsteht, zeigt sich in der Form von Raumzeit: als Gravitationswellen.

Alles, was wir bisher über unser Universum wissen, kommt daher, dass wir seit Jahrtausenden den Himmel beobachten, erst mit unseren Augen, später mit immer besser werdenden Teleskopen. Neben der Erforschung über das Auge kommt jetzt die Erforschung des Alls über die Ohren hinzu. Die Entdeckung der Gravitationswellen ist eine der wichtigsten Entdeckungen in der gesamten Geschichte der Physik.

„Astronomy promises a score to accompany the silent movie humanity has compiled of the history of the universe from still images of the sky, a series of frozen snapshots captured over the past four hundred years since Galileo first pointed a crude telescope at the Sun.”

Gravitationswellen konnten bisher noch von keinem Teleskop aufgenommen werden, der einzige Hinweis auf ihre Existenz ist das Klingen der Raumzeit. Einstein sagte 1916 die Existenz von Gravitationswellen voraus und es war seine größte Priorität sie nachzuweisen, da sie seine Theorie der gekrümmten Raumzeit beweisen würden.

Ein Jahrhundert später gibt es Aufnahmen von den ersten Klängen aus dem Universum, sozusagen der Soundtrack, der den Stummfilm der Astronomie begleitet.

In „Black Holes and Other Songs from Outer Space“ gibt Janna Levin die faszinierende Geschichte der besessenen Suche der Wissenschaftler wieder, die sich auf die mehr als 50 Jahre dauernde Jagd nach den schwer fassbaren Wellen machten. Es war anfangs nur ein ambitioniertes Gedankenexperiment, das zu einer fixen Idee wurde für die Astronomen Rai Weiss, Kip Thorne und Ron Drever. Um ihre wilde Idee umzusetzen, sammelten sie im Laufe der Zeit ein internationales Team von über Hundert Wissenschaftlern und Technikern um sich.

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Das Herz der Geschichte liegt für Levin nicht so sehr in der Astronomie, sondern in den Wissenschaftlern, in ihrem Background, ihrer Art zu denken, ihre Arbeitsumgebung und wie sie mit anderen zusammenarbeiten. Sie schafft damit einen sehr faszinierenden, fast schon psychologischen Bericht des astronomischen Wissenschaftsbetriebs nach dem zweiten Weltkrieg.

Die Tatsache, dass man große astronomische Events wie die Kollision zweier Galaxien hören kann, war fast genau 100 Jahre lang das Hauptthema der theoretischen Physik, bis Ende 2015 dann zum ersten Mal eine offizielle Aufnahme im LIGO gelang. LIGO ist die Abkürzung für Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory. Man kann sich vorstellen, dass solche riesigen Projekte eine ganze Menge Drama erzeugen.

Levins Buch hat mir noch einmal mehr verdeutlicht, wie sehr auch die Wissenschaft von Ellbogen- und Haifischmentalität bestimmt ist und auch, dass man sich eigentlich immer darüber klar sein sollte, dass wenn man an dem Nachweis einer bahnbrechenden Theorie arbeitet, man das in der Regel nicht alleine tut. Irgendwo auf der Welt wird jemand an genau dem gleichen Nachweis arbeiten und eigentlich hoffen, dass das Labor der Konkurrenz in Flammen aufgeht und man selbst in Ruhe den Preis einheimsen kann.

Ich könnte mir gut vorstellen, dass Jana Levin sich bei einigen nicht gerade beliebt gemacht hat, als sie auch über die ganzen unschönen Konflikte am LIGO geschrieben hat.

Aber abgesehen von pikantem Wissenschaftstratsch ist das Buch voll spannender Informationen zum Thema Gravitationswellen, es ist in einer sehr zugänglichen Sprache geschrieben und es liest sich teilweise wie eine Soap Opera mit seinen Abteilungsstreitereien, den politischen Winkelzügen, den schwierigen Persönlichkeiten oder wenn es wieder einmal so aussah, als würde es keine Finanzierung mehr geben.

Ich finde es nach wie vor sehr beeindruckend, dass Levin das Buch schrieb, bevor die Gravitationswellen tatsächlich entdeckt wurde. Sie startete das Buch also weniger als Beschreibung eines Triumphes, als über den mühseligen Aufstieg, während der Gipfel noch unerreicht in nebeliger weiter Ferne liegt. Das macht das Ganze noch einmal mehr zu einem bedeutenden Zeugnis, wozu der menschliche Geist fähig ist, wie hartnäckig der Mensch sein kann und warum es immer wieder Menschen gibt, die ihr gesamtes Leben einer Sache widmen, von der sie weder sicher sein können, dass sie jemals oder zumindest zu ihren Lebzeiten erfolgreich sein wird und die für diese Sache gegen unglaubliche Widerstände und Rückschläge kämpfen.

Wer das Buch liest weiß, dass sich die nervenaufreibende hoffnungsvolle, oft enttäuschende Suche gelohnt hat. Aber während des Lesens erlebt man deutlich die Unsicherheit, ob es wirklich gelingen wird, Gravitationswellen zu finden, oder ob man nach dem heiligen Gral sucht? Die Suche war riskant, kontrovers und aus technologischer Sicht eigentlich unmöglich.

Scientists are like those levers or knobs or those boulders helpfully screwed into a climbing wall. Like the wall is some cemented material made by mixing knowledge, which is a purely human construct, with reality, which we can only access through the filter of our minds. There’s an important pursuit of objectivity in science and nature and mathematics, but still the only way up the wall is through the individual people, and they come in specifics… So the climb is personal, a truly human endeavor, and the real expedition pixelates into individuals, not Platonic forms.

Als Laie braucht man keine Angst vor dem Buch zu haben, es gibt keine Formeln oder umständlichen physikalischen Erläuterungen, nur das Thema an sich – die Gravitationswellen – sind per se nicht ganz einfach zu verstehen und klingen irgendwie nach Star Trek.

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Foto: Guardian

Das Buch ist leider bisher noch nicht auf deutsch erschienen.

Book-a-Day-Challenge Day 4

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Richard Feynman is a physicist who taught at Cornell and Princeton, worked on the Manhattan Project and won the Nobel Prize in physics in 1965.

Feynman was not a big fan of formalities and this dislike is a big theme throughout the book. His father was a sales man who dealt with a variety of people and he saw that underneath people were all the same. He passed these ideas on to his children and Feynman disliked formalities so much, ne nearly did not accept his Nobel prize.  I really liked the idea that the son of a sales man and a homemaker would win this prestigious price.

No question, Feynman was a brilliant physicist with a varity of interests and the stories told in this book are based on these interests mainly were the were linked with his work in physics. From his childhood interest in radios, his observations on human behavior, his laboratory at home, all the tricks and gimmicks he developed make fun stories to hear.

“You have no responsibility to live up to what other people think you ought to accomplish. I have no responsibility to be like they expect me to be. It’s their mistake, not my failing.” 

But unfortunately there is a big but. I am happy to oversee his huge ego because well he was indeed an exceptional clever person so ok but being brilliant and sometimes ahead of his time did not stop him from being a pretty sleezy womaniser and I am sadly missing my blessed ignorance about this side of him before I read the book.

Saw this picture somewhere and it is spot on.

But beside that I enjoyed reading about his time at Los Alamos where he worked on the Manhattan Project and the stories about the time he spent in Brazil and Japan as well as the chapters on education.

Most of the stories he tells are about him having a hidden talent, using it often for some prank on others and then being applauded for it by others (or himself). He is not only a great physicist, mathematican, musician, safecracker, code breaker, drawer of naked girls etc. He is unfortunately showing off quite a bit and that can come across as him being a bit of a jerk.

I know I’m not doing a great job here advertising the book, but there were also parts I really liked and I really recommend this method he came up with and that is named in his honor:

The Feynman Learning Technique:

  1. Choose a concept you want to learn about
  2. Pretend you are teaching it to a child
  3. Identify gaps in your explanation;  Go back to the source material, to better understand it.
  4. Review and simplify

He might not be the world’s most interesting and funny storyteller (as he believes to be) but there is still enough good stuff in the book for me to recommend it to you and follow up with one of his great lectures, for example this one on Gravitation:

Are you good at distinguing between the artist/scientist and the book?

Check out Sabine Hossenfelder’s book „Lost in Math. How Beauty leads physics astray/Das häßliche Universum“, this biography on physicist Lise Meitner and  theoretical physicst Lisa Randells book „Knocking on heavens door“

Women in Science (22) Williamina Fleming

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Im Jahr 1881 hatte der Direktor des Harvard Observatoriums, Edward Charles Pickering, ein Problem: die Menge an Daten, die im  Observatorium eintrafen, konnten von seinen Angestellten überhaupt nicht mehr analysiert werden. Außerdem hatte er ziemlich Zweifel an der Kompetenz seiner Mitarbeiter, insbesondere an der seines Assistenten, den er für ineffizient hielt beim Katalogisieren. Daraufhin tat Pickering etwas ziemlich ungewöhnliches: er feuerte seinen männlichen Assistenten und ersetzte ihn mit seinem Zimmermädchen, Williamina Fleming. Diese war ihm von seiner Frau wärmstens empfohlen worden und sie zeigte sich als derart begabt im Berechnen und Katalogisieren der Daten, dass sie 34 Jahre lang in Harvard arbeitete und eine der Gründerinnen der „Harvard Computers“, einer rein aus Frauen bestehenden Truppe, die angestellt war, um die mathematischen Berechnungen durchzuführen und die Veröffentlichungen des Observatoriums zu editieren. 1886 wurde Fleming Chefin dieser Truppe.

Williamina war die Frau aus Dana Sobels „The Glass Universe“, die den stärksten Eindruck auf mich machte. Mit ihr begann die Ära der Frauen – teilweise mehr als 80 – die während Pickerings Amtszeit in Harvard astronomische Daten berechneten und katalogisierten. Einige dieser Frauen produzierten eigene signifikante Arbeiten und waren durchaus berühmt in wissenschaftlichen Kreisen. Der Großteil blieb allerdings nicht individuell im Gedächtnis, sondern als Gruppe mit dem nicht sehr einfallsreichen Namen „Pickerings Harem“.

 

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Der dämliche Spitzname zeigt den Status, den Frauen zu dieser Zeit hatten. Von Ihnen wurde mit seltenen Ausnahmen erwartet, dass sie ihre Energie darauf verwenden, sich um den Gatten zu kümmern, Kinder zu bekommen und den Haushalt zu machen. Die Wissenschaft zu dieser Zeit warnte Frauen regelrecht davor, sich weiterzubilden und zu arbeiten in der Annahme, sie seien zu zart für den Stress.

Edward Pickering war ein fortschrittlicher, progressiver Denker – zumindest wenn es um gleiche Bildungsmöglichkeiten ging. Bei der Arbeitseinteilung war er dann doch wieder sehr Kind seiner Zeit, die Frauen wurden überwiegend für administrative Tätigkeiten eingesetzt.

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Die Arbeit war überwiegend sehr monoton. Die Frauen saßen sechs Tage in der Woche über Fotografien für 25 – 50 cent pro Stunde (etwa die Hälfte von dem, was ein Mann verdiente). Sie klassifizierten die Sterne, in dem sie sie mit den Fotografien im Katalog abglichen bzw. katalogisierten die Sterne selbst. Ihre Notizen wurden händisch in Tabellen eingetragen, in denen die genaue Ortsbezeichnung des Sternes angegeben wurde und die jeweilige Helligkeit. Das war eine ganz schöne Schinderei. Williamina notierte diesbezüglich in ihrem Tagebuch:

„In the Astrophotographic building of the Observatory, 12 women, including myself, are engaged in the care of the photographs…. From day to day my duties at the Observatory are so nearly alike that there will be little to describe outside ordinary routine work of measurement, examination of photographs, and of work involved in the reduction of these observations.“

Fleming startete als administrative Kraft und begann ab 1886 mit der Klassifikation von Sternen. „Sie ersann ein System zur Klassifizierung von Sternen und half, es einzuführen. Das System basierte darauf, jedem Stern einen Buchstaben zuzuordnen in Abhängigkeit davon, wie viel Wasserstoff in seinem Spektrum beobachtet werden konnte. A-Sterne hatten am meisten Wasserstoff, B-Sterne etwas weniger, und so weiter. Insgesamt gruppierte Fleming die Sterne in 17 Kategorien ein“ (Wikipedia)

1888 entdeckte sie den Horsehead Nebel auf einer Teleskop-Fotoplatte die William Pickering, der Bruder des Direktors, gemacht hatte. Doch in den darauffolgenden Publikationen wurde ihr Name nicht genannt. Der erste Dreyer Index Katalog ließ ihren Namen ebenfalls aus der Liste der Mitarbeiter heraus und schrieb all ihre Entdeckungen dem Direktor des Observatoriums zu. Im zweiten Katalog, der 1908 erschien, wurde Fleming aber gemeinsam mit ihren weiblichen Kolleginnen als Mitarbeiterinnen genannt und sie bekamen die ihnen zustehende Anerkennung.

Fleming war darüberhinaus die Entdeckerin des ersten weißen Zwerges. Sie veröffentlichte dazu 1910 ein wissenschaftliches Papier.

Williamina Fleming war eine glühende Befürworterin für mehr Frauen in der Wissenschaft und sie hielt 1893 auf der Weltausstellung in Chicago eine entsprechende Rede und forderte dazu auf, mehr Frauen als Astronomie-Assistentinnen zu engagieren. In ihrer Rede stimmt sie der vorherrschenden Meinung zunächst zu, dass Frauen Männern unterlegen sind, führt aber danach aus, dass Frauen, wenn sie mehr Möglichkeiten bekommen, durchaus mit den Männern gleichziehen können.

1906 wurde sie als erste Amerikanerin Ehrenmitglied der Royal Astronomical Society von London und kurz vor ihrem Tod 1906, ausgelöst durch eine Lungenentzündung, erhielt sie eine Medaille der Astronomischen Gesellschaft Mexikos.

Ein Wort zum Abschluß noch zu Dana Sobels „The Glass Universe“. Ich habe es als Audiobuch gehört und fand die Geschichte ungewöhnlich dröge. Wer – wie ich – ihre Bücher „Longitude“ oder „Galileo’s Daughter“ kennt, wird überrascht sein, wie wenig plastisch die Figuren rüberkommen, oft hatte ich das Gefühl jemand würde einfach nur Wikipedia-Einträge vorlesen. Das scheint auch nicht nur am Audiobook zu liegen, denn auf Goodreads fanden sich eine ganze Reihe Kritiken von Leuten, die das Buch gelesen haben, die ebenfalls die mangelnde Ausarbeitung der Figuren beklagten.

Ich werde sicherlich auch weiterhin Bücher von Dana Sobel lesen (habe zum Beispiel „The Planets“ noch hier liegen) aber was „The Glass Universe“ angeht, würde ich raten vielleicht vorher reinzulesen.

Ich verspreche auch die Astronominnen jetzt eine Weile pausieren zu lassen, die haben sich doch etwas gehäuft in letzter Zeit. Der nächste Beitrag wird vermutlich ein Ausflug in die Mathematik mit sich bringen.

Women in Science (21) Maria Mitchell

„We have a hunger of the mind which asks for knowledge of all around us, and the more we gain, the more is our desire,”

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Die bahnbrechende Astronomin und Sklavereigegnerin Maria Mitchell (1818 – 1889) war eine der ersten amerikanischen Wissenschaftlerinnen, die es schon zu Lebzeiten zu relativ großer Berühmtheit brachte.

Sie wuchs in den ersten Tagen des Liberalismus auf, als Sozialreformer zwar begannen, sich darum zu bemühen, den Armen zu helfen, in der aber nach wie vor mehr als die Hälfte der Bevölkerung – Frauen und People of Color – weder wählen, noch Eigentum besitzen oder höhere Schulbildung genießen konnten. Dieser Tatsache war Maria Mitchell sich ein Leben lang stets bewusst und es schmerzte sie zu sehen, wie der intellektuelle und kreative Hunger so vieler Menschen unterdrückt wurde.

Maria Mitchell wurde in Nantucket, Massachusetts in eine Quäker-Familie hineingeboren. Einer der Grundsätze der Quäker beruht in der intellektuellen Gleichstellung von Männern und Frauen und Maria erhielt daher die gleiche Schulbildung wie die Jungen in ihrem Umfeld. Ihr Vater war ein hingebungsvoller Lehrer, der früh ihr Interesse an Mathematik und Astronomie erkannte. Überhaupt war Nantucket ein Ort, in dem Frauen ein recht unabhängiges Leben führten, wahrscheinlich auch der Tatsache geschuldet, dass der Ort überwiegend vom Walfang lebte und die Männer oft monatelang auf See waren, so dass die Frauen sich selbständig um die Dinge des Alltags kümmerten.

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Mit 12 Jahren berechnete Maria gemeinsam mit ihrem Vater die bevorstehende Sonnenfinsternis. 1835 öffnete sie ihre eigene Schule und ließ auch nicht-weiße Kinder am Unterricht teilnehmen, eine kontroverse Entscheidung, die für einige Diskussionen sorgte. Ein Jahr später wurde ihr der Job als Bibliothekarin im Nantucket Atheneum angeboten, ein Job, den sie über 20 Jahre lang behalten sollte.

Mitchell war die erste Frau, die die Goldmedaille gewann, die der dänische König Frederick ausgelobt hatte, für alle die, die Kometen entdeckten, die mit dem bloßen Auge nicht zu erkennen sind.  Insgesamt war sie nach Caroline Herschel und Maria Margarethe Kirch die dritte Frau überhaupt, die einen Kometen entdeckte. Ihre Entdeckung verhalf der amerikanischen Astronomie zu größerer Bedeutung, die bis dahin von den europäischen Astronomen eher belächelt wurde.

“In my younger days, when I was pained by the half-educated, loose and inaccurate ways women had, I used to say, „How much women need exact science“. But since I have known some workers in science, I have now said, „How much science needs women.”

Ab 1865 begann sie im Vassar College zu unterrichten. Sie fing an Sonnenflecken zu beobachten und ab 1873 mit ihren Studentinnen täglich Fotografien von der Sonne anzufertigen. Es war die erste systematische Untersuchung der Sonne überhaupt.

Mit Mitte 40 machte Maria Mitchell eine Reise durch Europa, wo sie die berühmtesten Wissenschaftler und Künstler der alten Welt besuchte. Bei ihrer Rückkehr erwartete sie das für sie größte Geschenk: In einer der ersten Crowdfunding-Kampagnen überhaupt wurde Geld für sie gesammelt, um ihr ein Teleskop mit 12 cm Durchmesser zu schenken.

Foto: Brainpickings

Sie hatte schon während ihrer Europa-Tour von einem eigenen Observatorium geträumt und das Teleskop war eine phantastische Überraschung für sie. Hinter der ehemaligen Schule ihres Vaters errichtete sie eine Kuppel mit knapp 3,5 m Durchmesser.

Privat war sie mit Nathaniel Hawthorne, Ralph Waldo Emerson, Herman Melville, Frederick Douglass und Sojourner Truth befreundet. 1888 begab sie sich in den Ruhestand und starb nur ein Jahr später mit 70 Jahren an einer Gehirnerkrankung.

Das Observatorium in Nantucket ist nach ihr benannt und sie bleibt weiterhin eine der bekanntesten und bahnbrechensten Astronominnen der USA.

Wer mehr über diese faszinierende Frau erfahren möchte, Maria Popova  schreibt ausführlich über Maria Mitchell in ihrem Buch „Figuring

Women in Science (17) Lisa Randall

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Lisa Randall ist Professorin für theoretische Physik an der Harvard University in Cambridge, Massachusetts.  Sie gilt als eine führende Expertin für Teilchenphysik, Stringtheorie und Kosmologie und ist bekannt für das Randall-Sundrum Modell und die darin erfolgte Einführung von Extradimensionen in die phänomenologische Teilchenphysik.

Allein die Einführung reichte um mir immens Respekt vor Ms Randall einzuflössen und meine Hoffnung, sie würde es mir mit „Knocking on Heavens Door“ in irgendeiner Weise einfach machen Zugang zur theoretischen Physik zu bekommen, flogen 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.

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“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.“

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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 😉

Auf deutsch erschien das Buch unter dem Titel: „Die Vermessung des Universums: Wie die Physik von Morgen den letzten Geheimnissen auf der Spur ist“ im S. Fischer Verlag.

#WomeninScience (11) Lisa Randall

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.”

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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.

Hier noch ein interessanter Vortrag von Lisa Randall zu „Dark Matter“:

#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?

Sabine_Hossenfelder_CC BY-SA 4.0

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