17. D E Z E M B E R 2 0 1 5 D I E Z E I T No 5 1 WISSEN 41 WISSEN-KOMPAKT Stimmt’s? Können wir Schlittschuh laufen, weil der Druck der Kufen das Eis schmelzen lässt? ... fragt J ÜRGEN LASPEYRES aus Greven W arum ist Eis rutschig? Physiker haben mit den unterschiedlichs ten Antworten auf diese erstaun lich schwierige Frage aufgewartet. Einig sind sie sich, dass Schlitt schuhe oder Ski nur deshalb so gut gleiten, weil zwischen ihnen und dem Eis oder Schnee eine Wasserschicht existiert. Aber woher kommt die? Da ist zunächst die Erklärung mit dem Druck: Übt man auf Eis einen kräftigen Druck aus, dann vermindert sich dessen Schmelzpunkt. Beim Schlitt schuhlaufen drückt unser gesamtes Körpergewicht auf die winzig kleine Fläche der Kufen, es entsteht ein sehr hoher Druck. Die Erklärung klingt plausibel, bis man sie durchrechnet. Das hat ein Ingenieur na mens John Joly 1886 getan – er kam auf einen Druck von 472 Bar, der den Schmelzpunkt auf minus 3,5 Grad senken würde. Aber wir können auch bei kälteren Temperaturen gut Schlittschuh laufen. Und selbst bei noch so hohem Druck läge der Schmelz punkt niemals unter minus 22 Grad. Die zweite Erklärung: Die Kufen reiben sich mit dem Eis, Reibung erzeugt Wärme, und die lässt das Eis schmelzen. Tatsächlich konnte experimentell nachgewiesen werden, dass Reibung die Tempera tur an der Schnittstelle von Kufe und Eis erhöht – je schneller die Bewegung, desto wärmer. Aber damit ist die Geschichte noch nicht zu Ende. Jeder weiß, dass man auf Eis auch ausrut schen kann, wenn man einfach nur drauf steht – schon eine unbedachte Gewichtsverlagerung kann zum Sturz führen. Mit Reibung lässt sich diese Glätte nicht erklären. Stattdessen muss man auf eine Erkenntnis zurückgreifen, die schon der Physi ker Michael Faraday im Jahr 1850 hatte, die aber dann mehr oder weniger in Vergessenheit geriet: Eis ist auch ohne äußere Einwirkung stets von ei nem dünnen, flüssigen Film überzogen. Den darf man sich nicht vorstellen wie eine Pfütze – es han delt sich um eine wenige Nanometer dicke Schicht von Molekülen, die nicht in das Kristallgitter ein gebunden sind und sich relativ leicht gegeneinan der verschieben. Inzwischen ist dieser Film mit modernen Methoden vermessen worden, und Be rechnungen haben ergeben, dass er bis hinunter zu einer Temperatur von minus 35 Grad existiert. Darunter wird das Schlittschuh- und Skifahren tatsächlich mühsam. Eis ist also sogar dann glatt, wenn niemand darauf ausrutscht! CHRI STOPH DRÖS S E R Die Adressen für »Stimmt’s«-Fragen: DIE ZEIT, Stimmt’s?, 20079 Hamburg oder [email protected]. Das »Stimmt’s?«-Archiv: www.zeit.de/stimmts www.zeit.de/audio ERFORSCHT UND ERFUNDEN Schöner smarter Staat In einem Aufruf warnen Fachleute: Big Data und künstliche Intelligenz bedrohen unsere Gesellschaft Illustration: Bene Rohlmann für DIE ZEIT; kl. Fotos: Plainpicture (3) S martphones – klar doch! Smart Homes – schon mal irgendwo gehört. Aber Smart Nations? Dazu fällt den allermeisten Bür gern überhaupt nichts ein. Folg lich muss, wer vor der digitalen Aufrüstung einer Gesellschaft zur Smart Nation warnen möchte, erst einmal erklären, was das denn ist. Und dann, warum dies eine schlechte Sache wäre. Diesen Versuch unternehmen neun Fach leute in der Januar-Ausgabe der Zeitschrift Spektrum der Wissenschaft (die in der Verlags gruppe Georg von Holtzbrinck erscheint, welche auch einen Anteil am Zeitverlag hält). In ihrem Aufruf »zur Sicherung von Freiheit und Demo kratie« warnen sie vor einer »Datendiktatur« und berufen sich dabei auf k einen Geringeren als das Alphatier der philosophischen Ratio, Immanuel Kant: »Aufklärung ist der Ausgang des Menschen aus seiner selbstverschuldeten Unmündigkeit.« Hier geht es nicht um irgendwelche Interna der Informatik. Die Autoren kommen selbst überwiegend aus anderen Disziplinen. Unter ih nen befinden sich zum Beispiel Gerd Gigerenzer, viel zitierter Risikoexperte und Direktor am Berliner Max-Planck-Institut für Bevölkerungs forschung, sowie die Unternehmerin Yvonne Hofstetter. Sie verdient ihr Geld selbst mit Großdatenanalyse, ihre Münchner Firma Tera mark Technologies entwickelt mithilfe künst licher Intelligenz Algorithmen zur Auswertung großer Datenmengen. Als Buchautorin warnt sie vor einem Missbrauch dieser Technik. Zu Gigerenzer und Hofstetter gesellen sich Ethiker, Ökonomen und Soziologen (siehe Kasten). Das Digital-Manifest lässt ein beklemmendes Zukunftsszenario plausibel erscheinen, in dem nicht einzelne Datenkonzerne (Google, Face book und Co.) oder Geheimdienste (die ameri kanische NSA, das britische GCHQ et cetera) die Freiheit des Einzelnen bedrohen, sondern der eigene Staat, der sich unter dem Einfluss neuer Techniken schleichend automatisiert. Diese Dystopie ist keine Science-Fiction, wie das Beispiel der chinesischen Bürgerpunkte zeigt: Chinas Regierung baut mithilfe einheimi scher Internetkonzerne ein Einwohner-Bewer tungs-System auf. Daten aus Sozialen Netzwer ken sollen mit solchen über Kauf- und Zah lungsverhalten kombiniert werden. Am Ende steht eine öffentlich einsehbare Punktzahl, der »Citizen Score«. Er kann einen Wert zwischen 350 und 950 annehmen. Für Stellen- oder Kre ditvergaben soll er ebenso herangezogen werden wie bei Visaanträgen (Singapur ab 700, Europa ab 750 Punkte). Einen »Punktrichter« nannte das die FAZ: Aus digitalen Indizien wird auf bürgerliches Wohlverhalten geschlossen. Und der Algorithmus entscheidet über reale Vor- und Nachteile für die Beurteilten. Wem sein Score lieb ist, der wird nicht über das TiananmenMassaker twittern. 2020 soll dieses System ver pflichtend werden. Dann wird ein jeder (Chinese) im Bewusstsein leben, dass der eigene Score auch VON STEFAN SCHMITT geschneiderten Schnipsel, in denen uns Facebook und Co. die Welt zusammensetzen? Am Ende könnten Firmen, Verwaltungen und öffentliche Institutionen stehen, die statt Sachbear beiter lieber Algorithmen entscheiden lassen. Für die ist der Einzelne nur die Summe seiner Daten spuren. Die Entscheidungen künstlicher Intelligen zen wären für den Bürger kaum nachvollziehbar und entsprechend schwer anzufechten. »Die Auto matisierung der Gesellschaft« nennen die Autoren das und warnen davor, eine solche könne totalitäre Züge annehmen. Das Szenario kehrt die Vorstel lung um, Menschen würden Maschinen program mieren. Hier programmiert ein übermächtiger Apparat mittels Kontrolle, Strafe und Belohnung das Verhalten des Individuums. Was aber tun, wenn den meisten Menschen diese Gefahr nicht einmal bewusst ist? Als Gegen …aus Deutschland, den Niederlan mittel formulieren die neun Autoren zehn Prinzi den und der Schweiz kommen aus pien: vor allem mehr Transparenz, mehr Vielfalt verschiedenen Fachrichtungen: und »digitale Aufklärung«, um »die Mündigkeit Dirk Helbing (Soziologe, Zürich), der Bürger in der digitalen Welt zu fördern«. Man Bruno S. Frey (Ökonom, Basel), erkennt in diesem zweiten Teil des Manifests deut Gerd Gigerenzer (Risikoforscher, lich die Handschrift des Zürcher Soziologen Dirk Berlin), Ernst Hafen (Biologe, Helbing, eines der prominentesten Vertreter der Zürich), Michael Hagner (Wissen Computational Social Sciences, einer Forschungs schaftshistoriker, Zürich), Yvonne perspektive in der Schnittmenge zwischen Sozial Hofstetter (Juristin, München), forschung und Informatik. Seit Langem propagiert Jeroen van den Hoven (Technik Helbing dezentrale Sensornetzwerke, verteilte ethiker, Delft), Roberto V. Zicari Datenspeicherung und Kontrolle durch Nutzer (Informatiker, Frankfurt), Andrej statt Konzerne, Netzlösungen zum Wissenstransfer Zwitter (Politikethiker, Groningen) und für die Entscheidungsfindung – zuletzt Anfang November in einem Kommentar für die Zeitschrift Nature. Helbing ist ganz gewiss kein Maschinen stürmer, sondern einer, der auch die helle Seite der vorstellen, wie jenes Wesen, das im Kupferstich Technik sieht. auf dem gleichnamigen Buch von Thomas Von ihm ging die Initiative für das Manifest Hobbes prangte, der im 17. Jahrhundert die aus, an dem man am ehesten kritisieren muss, Philosophie des Gesellschaftsvertrages formu dass es die Bedrohung konkreter zeichnet als die lierte. Der Leviathan ist aus den einzelnen Kör mögliche Gegenwehr. Vielleicht liegt das in der pern seiner Bürger zusammengesetzt, in der Zu Natur dieser Abhilfen: Mehr Aufklärung, struk kunftsversion wären es gläserne Bürgerkörper. turelle Vorkehrungen und ethische Selbstver Individuen, deren Verhalten sich dank ihrer pflichtungen – solche Vorschläge klingen noch Datenspuren bis ins Kleinste analysieren lässt abstrakter, als sie es ohnehin schon sind. Viel (Big Data). Diese Information erlaubt es, sie leicht liegt es auch am Debattenstand, an den mit subtilen Verhaltensanreizen zu beeinflussen die Autoren anknüpfen: Überhaupt nichts darf (Nudging). Und will dennoch einer abweichen, man beim Laien voraussetzen, wenig mehr nur ist der moderne Leviathan ihm stets einen bei vielen Experten. Seinen Erfolg muss man Schritt voraus (Prädiktion). daran messen, ob es (dennoch) ein Echo findet. Die technischen Komponenten reifen gerade: Kommt der digitale Leviathan ins Gespräch? Big Data und selbstlernende Algorithmen, Natürlich ist die deutschsprachige Welt hier mächtige Supercomputer und allumfassende für nicht die wichtigste Öffentlichkeit. Nach Vernetzung. Plausibel leiten die Autoren des dem es in Spektrum der Wissenschaft erscheint, Digital-Manifests her, wie diese Technologien wird das Manifest im Scientific American ver auch pluralistische Gesellschaften in digitale öffentlicht. Auch eine flämische Fassung ist in Leviathane verwandeln könnten: in einem Vorbereitung, Übersetzungen in Spanien, Italien schleichenden Prozess aus lauter kleinen Schrit und Frankreich könnten folgen. Jedenfalls be ten, von denen viele für sich genommen harmlos dürfen noch viele Bürger der Warnung davor, erscheinen. Zum Beispiel Fitnessarmbänder und dass ihr Land eine Smart Nation wird. Schrittzähler: Trägt doch schon fast jeder. Und da man doch weiß, wie gesund Bewegung ist, www.zeit.de/audio warum nicht eine kleine Belohnung für die Be wegungsfreudigen? Zum Beispiel Profilbildung: »Spektrum der Wissenschaft« 1/2016 ist vom Sind nicht die personalisierten Kaufempfeh 19. Dezember an erhältlich. Online finden Sie das lungen im Internet praktisch und jene maß »Digital-Manifest« hier: http://bit.ly/1N1Iabh von der Performance der eigenen Freunde und Verwandten beeinflusst wird. Konformität durch Bevormundung, Überwachung, soziale Kontrolle, Sippenhaft. – »Smart« ist so ein Staat analog zum smarten Telefon oder zur smarten Haustechnik, weil so viele seiner Funktionen digital und automatisch ablaufen. Wie einen Leviathan kann man sich den digital aufgerüsteten Staat der nahen Zukunft Die 9 Experten… Friedensforschung: Entspannt durch Handel »Wer Handel treibt, führt keinen Krieg«, heißt es. Angesichts der aktuellen Spannungen zwischen der Türkei und Russland behaupten manche Politiker, diese Weisheit sei widerlegt. Doch Wirtschaftswissen schaftler der Stanford University sind zu dem Schluss gelangt, dass Handel den Frieden begünstige (PNAS). Die Forscher untersuchten Allianzen zwischen Staatenpaaren über den Zeitraum von 1820 bis 2000. Bis zum Zweiten Weltkrieg waren die Verbindungen zwischen den Nationen noch sehr schwach, es gab extrem viele Kriege. Nach 1950 etablierten sich welt weit intensive und stabile Handelsbeziehungen, die Zahl der Kriege fiel auf ein Zehntel des Niveaus vor dem Zweiten Weltkrieg. »Ein Anwachsen des Handels zwischen zwei Staaten korreliert mit dem geringeren Risiko, dass diese beiden Staaten gegeneinander in den Krieg ziehen«, so die Autoren. Man kann nur hoffen, dass diese Erkenntnis bis zu den Kontrahenten Türkei und Russland vordringt. Pharmazie: Autismus durch Antidepressiva? Noch immer rätseln Mediziner über die Ursa chen des Autismus. Kanadische Pharmakologen von der Universität Montreal analysierten nun die klinischen Befunde von 150 000 Kindern (JAMA Pediatrics). Zusätzlich werteten sie aus, welche Medikamente die Mütter während und nach der Schwangerschaft eingenommen hatten. Bei Schwangeren, die im zweiten oder dritten Trimester Antidepressiva (sogenannte SSRI) ge schluckt hatten, trat später ein rund 90 Prozent höhe res Risiko für eine autis tische Erkrankung der Kin der auf. Ein Befund, der im Einklang mit anderen Stu dien steht. Möglicherweise gelangen die SSRI über die Plazenta in das fötale Ge hirn. Erstens könnte der Wirkstoff dort das Wachstum von Nerven stören und zweitens die normale Verarbeitung des Botenstoffes Seroto Neurowissenschaft: nin verändern. Andererseits litten die Mütter Veto des freien Willens Haben wir Menschen einen freien Willen? offenbar an Depressionen: Womöglich vererbten Können wir uns bewusst für oder gegen eine sie Gene, die sich auch auf die Gehirne ihrer Handlung entscheiden? Diese Frage entzweit Kinder auswirkten. Hirnforscher wie Philosophen, seit der Physiologe Benjamin Libet 1979 sein berühmt gewordenes Genetik: Experiment durchführte: Bis zu einer Sekunde Krebs wirklich nur Schicksal? bevor einem Probanden der Entschluss zu einer Womöglich sei es nahezu unmöglich, das Risiko für Aktion bewusst wird, stellte der Forscher damals eine Krebserkrankung durch Verbesserung äußerer fest, erzeugt das Hirn bereits ein Bereitschafts Lebensbedingungen zu senken (mit Ausnahme des potenzial. Diesen Aktionszustand deuteten man Rauchens), hatten die US-amerikanischen Forscher che Experten als autonome Entscheidung der be Cristian Tomasetti und Bert Vogelstein im Januar teiligten Hirnzentren ohne die Möglichkeit zu dieses Jahres in Science behauptet. Die Gefahr für einer bewussten Abwägung: Der freie Wille sei einen Tumor, schrieben die Krebsexperten, sei vor eine Illusion. Doch neue Experimente Berliner wiegend durch genetische Kopierfehler bei der Bil Wissenschaftler um John-Dylan Haynes zeigen, dung neuer Körperzellen bedingt, die für die Erneue dass der freie Wille eine Art Vetorecht besitzt. Die rung unserer Organe benötigt werden. Die Krebs Forscher ließen Probanden gegen einen Rechner gefahr sei daher weitestgehend unvermeidbar, und spielen, der ihr Bereit wer an einem bösartigen Tumor erkranke, habe letzt schaftspotenzial für eine lich einfach nur Pech gehabt (ZEIT Nr. 02/15). Fußbe wegung in Echtzeit Dieser fatalistischen Einschätzung widersprechen jetzt messen konnte. Die Teil aber US-Kollegen von der New Yorker Stony Brook nehmer waren gefordert, University in Nature mit einer neuen Berechnung. Entscheidungen noch im So sei die Anhäufung von Gendefekten in Körper allerletzten Moment zu re zellen im Laufe des Lebens nicht ausreichend, um die vidieren (PNAS). Es zeigte zu beobachtenden Häufigkeiten verschiedener Krebs sich, dass das Hirn tatsäch arten zu erklären. Tatsächlich seien wohl nur 10 bis lich innerhalb eines Zeitfensters auch eine ein 30 Prozent des Tumorrisikos durch unvermeidliche geleitete, noch nicht bewusste Aktion stoppen Mutationen bei der Zellteilung in den Organen be kann. Das Fenster endet 200 Millisekunden vor dingt, schreiben die Forscher. Äußere Faktoren, wie der Bewegung. Danach gibt es kein Halten mehr. etwa die Umweltbedingungen, Ernährung und Lebensstil, hätten demnach einen massiven Einfluss Physik: auf das lebenslange Krebsrisiko der Menschen. Nach Mathematische Spielverderber ihrer Analyse wären bessere öffentliche Gesundheits Kein Naturwissenschaftler lässt sich gern sagen, dass vorsorge und mehr Umweltschutz also geboten, um sein Problem prinzipiell unlösbar sei. Physiker der die Häufigkeit von Tumorleiden zu vermindern. Technischen Universität München aber haben genau dies getan. Seien alle Eigenschaften und Zustände eines Materials bis in den subatomaren Bereich be kannt, war bisher die Annahme, lasse sich sein Ver halten in der sichtbaren Welt vorhersagen. Doch manchmal ändern sich Zustände in der Quantenwelt sprunghaft. In solchen »spektralen Lücken« hüpfen Erst die Fähigkeit, etwa Elektronen von niedrigen in angeregte Energie sich in andere Menschen bahnen. Nun bewiesen die Forscher mathematisch, hineinzuversetzen, verleiht dass sich tief in der Quantenwelt oft nicht einmal dem Leben einen Sinn sagen lässt, ob eine »spektrale Lücke« überhaupt Das neue ZEIT Wissen: existiert (Nature). Das bedeutet, dass Eigenschaften Am Kiosk oder unter von Material letztlich unvorhersehbar sind. Die www.zeitabo.de sogenannte Yang-Mills-Massenlücke-Vermutung postuliert das Gegenteil; für ihren Beweis ist ein Preis Im Netz: Rio Doce – Brasiliens verseuchter Fluss geld von einer Million Dollar ausgelobt. Das Geld scheint schon vergessen www.zeit.de/riodoce bleibt wohl auf der Bank. Mehr Wissen
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