Spektrum der Wissenschaft 2007 01.pdf

DEUTSCHE AUSGABE DES

S I N N E

K O S M O L O G I E

M E D I Z I N

Krebstherapie

mit Stammzellen

Warum Vögel die Welt

bunter sehen

Das Weltall vor

der Geburt der Sterne

Wie Genies denken

Untersuchungen an Schach-

Großmeistern enthüllen

das Geheimnis überragender

geistiger Fähigkeiten

www.spektrum.de

E DI TO R I A L

Reinhard Breuer

Chefredakteur

Rätselhafte Anfänge und der Papst

WIR HABEN, WIE SIE SICHER BEMERKT HABEN, unsere »Außenansicht« verändert. Auch

im Heftinnern haben wir an einigen Stellen Optimierungen vorgenommen. Der Grund:

Jede Gestaltung »veraltet« einmal, vor allem weil sich die visuelle Symbolsprache der

Zeit wandelt. Die Änderungen haben wir mit ausgewählten Gruppen unserer Leser und

mit Nichtlesern getestet: mit detaillierten Fragen in Verbindung mit einer so genannten

Blicksteuerungsanalyse, insbesondere für das Titeldesign. Die Resultate haben uns den

Weg gewiesen und auf die jetzige Form geführt. Hofentlich gefällt es auch Ihnen!

DIE FRAGE, WIE EINST DAS LEBEN AUF DER ERDE ENTSTAND, hat uns bei »Spektrum«

über die Jahre immer wieder beschäftigt. Begann alles in kleinen Tümpeln? Kamen erste

Lebenskeime aus dem Weltall – als extraterrestrische Starthilfe? Oder lieferten eher

heiße Tiefseequellen die nötigen Ressourcen, um erste Lebensformen zu erschafen?

Diese letzte These verfolgt schon seit Längerem Michael Russell. Ab S. 74 schildert der

Geologe, wie sich im Umkreis alkalischer Quellen an mittelozeanischen Rücken schaumar-

tige mineralische Strukturen abscheiden konnten, in deren Hohlräumen buchstäblich die

Chemie stimmte. Auch der Münchener Chemiker und Patentanwalt Günter Wächtershäu-

ser sowie Claudia Huber von der TU München steuerten weitere Befunde bei, die belegen,

dass in diesem Milieu für die Lebensentstehung wichtige Katalyseprozesse ablaufen

können. Diese würden, wie die beiden Forscher kürzlich in »Science« (27. Oktober, S. 630)

notierten, das Tor öfnen für einen »vulkanischen, hydrothermalen Ursprung des Lebens«.

NOCH WEITER ZURÜCK ZU DEN ANFÄNGEN geht unser Artikel über die »Dunkle Ära« des

Kosmos. Verstärkt rücken die Astronomen jetzt dieser bislang eher vernachlässigten

Phase des jungen Weltalls zu Leibe, in der weder Sterne noch Galaxien das kosmische

Dunkel erhellten (S. 46). Die äußerst schwachen, niederfrequenten Radiostrahlen aus

dieser Zeit versuchen die Forscher mit neuartigen Teleskopen einzufangen, so etwa mit

dem Low Frequency Array (Lofar), über das wir noch einen eigenen Artikel planen.

Mit Anfängen ringen auch die Religionen dieser Welt. Aber verlässliche Erkenntnisse

über sie verdanken wir nun mal, trotz aller Mythen und Dogmen, nur den Naturwissen-

schaften. Als Papst Benedikt XVI. in seiner folgenreichen Regensburger Rede in diesem

September über die Beziehung von Vernunft und Glaube sprach, fühlte sich mancher,

unabhängig vom dadurch ausgelösten Islamismusstreit, an versunkene antiaufkläre-

rische Zeiten erinnert. Unser ständiger Mitarbeiter Michael Springer hat sich mit einigen

Thesen des katholischen Oberhirten auseinandergesetzt. Auch der gelernte Physiker

bekennt sich am Ende zum »Glauben«, wenn auch zu keinem religiösen (S. 118).

Herzlich Ihr

SPEKTRUM DER WISSENSCHAFT · JANUAR 2007

I n h a lt

SpekTrogrAmm

SEitE28

pApyrologIe

DasPapierderAntike

es sind oft nur Fetzen von müllhalden

des Altertums. Doch selbst kleinste

papyrusfragmente können überra-

schungen bergen, von antiken

zollquittungen bis zu großer Welt-

literatur

Fit trotz Fett · Chilischarfes Spinnen-

gift · Hurrikan auf Saturn · roboter

mit Selbstbild u. a.

BilddesMonats

goldenes gitter

ForSCHung AkTuell

KimsnuklearerBlindgänger

Wieso der Atomtest nordkoreas

fast misslungen wäre

ErdbebenderanderenArt

Selbst schwache unterirdische Atom-

tests sind heute sicher nachweisbar

SEitE6

ComputerentdecktneueWelten

ASTronomIe

DunkleÄradesAlls

kosmologen suchen in der insteren

Frühzeit des universums nach den

keimen der ersten galaxien. neue

riesenteleskope helfen ihnen dabei

Spezialprogramm errechnet Struktur

von materialien unter Höchstdruck

Eine»zweiteNase«

Wie mäuse Signalstofe im urin

ihrer Artgenossen erschnüfeln

THemen

geSCHICHTe

Papyrologenrekonstruierendie

SchriftzeugnissederAntike

TITelTHemA kognITIonSForSCHung

DasGeheimnisderGenialität

koSmologIe

DunkleÄradesAlls

BIomeDIzIn

VerursachenStammzellenKrebs?

SEitE56

BIomeDIzIn

Stammzellenals

VerursachervonKrebs?

Stammzellen können entarten. Das

macht sie verdächtig, und bei

einigen krebsformen sind sie inzwi-

schen sogar als Täter überführt

FoToDeTekToren

SupraleitendeLichtsensoren

BIoCHemIe

WoherdasLebenkam

SICHere SoFTWAre

DasEndederAbstürze?

FArBenSeHen

WarumVögelbuntersehen

118 eSSAy

GlaubeundWissen

kommenTAr

SprIngerS eInWürFe

BeimGeldhörtdieFreundschaftauf

SEitE6

FoToDeTek Toren

SehenmitSupraleitern

Detektoren aus Supraleitern reagieren sogar auf einzelne lichtquanten.

Solche hyperempindlichen Sensoren entdecken extrem lichtschwache Him-

melsobjekte, analysieren Chemikalien und Biopolymere

Die auf der Titelseite angekündigten

Themen sind mit r gekennzeichnet;

die mit markierten Artikel können

Sie als Audiodatei im Internet beziehen,

siehe: www.spektrum.de/audio

SPEKTRUMDERWISSENSCHAFT·JANUAR2007

WISSenSCHAFT Im …

Rückblick:Breitbandilme · Bienen als

Strahlungsdetektoren · Ansteckungsgefahr

am Telefon · Straßenviagraph u. a.

Alltag:Aus alt mach’ neu – das Duale

System

Junge WISSenSCHAFT

Siemens-Wettbewerb»JoinMultimedia«

rezenSIonen

10 DasAll!von mary k. Baumann, Will

Hopkins, loralee nolletti und michael Soluri

Hubblevon lars l. Christensen

und Bob Fosbury

PhilosophiederBiologievon ulrich krohs

und georg Toepfer

Kollapsvon Jared Diamond

GrenzendesWachstums

von Donella meadows, Jørgen randers

und Dennis meadows

Wasistwirklichdrin?von georg Schwedt

MathematikfürSonntagmorgen

von george g. Szpiro

MathematikfürSonntagnachmittag

von george g. Szpiro

FünfMinutenMathematik

von ehrhard Behrends

PhysikderSuperhelden

von James kakalios

titELtHEMA kognITIonSForSCHung

SEitE36

Worauf beruht Genialität?

große Denker oder begnadete künstler vollbringen geistige leistungen,

die ans Wunderbare grenzen. Was befähigt sie dazu? Ist ihr gehirn

irgendwie anders – besser – als das normaler menschen?

mATHemATISCHe unTerHAlTungen

SEitE7

11 DerEnzensberger-Stern:Dem Dichter wird

eine algebraische Fläche gewidmet

BIoCHemIe

DieheißenAnfängedesLebens

Immer mehr spricht dafür, dass Hydrothermalquellen in der Tiefsee die

Brutstätten des irdischen lebens waren

WeITere ruBrIken

Editorial

neues Design für Spektrum

Leserbriefe

10 impressum

SEitE8

InFormATIk

NeueWegezusichererSoftware

Wer Computerabstürze und fehlerhafte Software satt hat, kann jetzt hofen:

neuartige prüfsoftware soll die macken schon im entwurf aufspüren

9 Preisrätsel

122 Vorschau

titELBiLD

SEitE96

geniale Schach-

spieler brauchen

Talent, aber noch

mehr Fleiss, um

ihre Höchstleistun-

gen zu erzielen

SInneSpHySIologIe

VögelsehendieWeltbunter

Dank eines alten erbes der

Wirbeltiere erkennen Vögel mehr

Farben als wir

DEUTSCHE AUSGABE DES

Warum Vögel die Welt

bunter sehen

S i n n e

Das Weltall vor

der Geburt der Sterne

K o S m o l o G i e

m e D i Z i n

Krebstherapie

mit Stammzellen

Wie Genies denken

Untersuchungen an Schach-

Großmeistern enthüllen

das Geheimnis überragender

geistiger Fähigkeiten

www.spektrum.de

Titelillustration: Jean-François Podevin

SPEKTRUMDERWISSENSCHAFT·JANUAR2007

L E S E R B R I E F E

Schlummernde

Begabungen

Blick in ein Supergedächtnis

Oktober 2006

Ofensichtlich kommt es immer wieder

vor, dass durch Entwicklungsstörungen

und Schädigungen des Gehirns bezie-

hungsweise dessen linker Hälfte, Spit-

zenbegabungen in Erscheinung treten.

Wie kann das ausgerechnet bei einem so

komplizierten Organ geschehen?

Aus dem, was die Autoren schreiben,

kann man schließen: Der normale

Mensch hat wesentlich mehr Intelligenz,

als er nutzen kann, und es gibt Bereiche

im Gehirn, die Intelligenz unterdrücken.

Also können mehr vorhandene Fähig-

keiten genutzt und dadurch Verbesse-

rungen erzielt werden, wenn die Verlet-

zungen oder Störungen den Bereich be-

trefen, der Intelligenz unterdrückt.

Es ist nicht vorstellbar, dass Fähig-

keiten und deren komplette Unterdrü-

ckung gleichzeitig entstehen können, zu-

erst müssen die Begabungen, dann deren

Gegenspieler aufgetreten sein.

Das würde aber bedeuten, das es frü-

her Menschen gab, die mit einem besse-

ren Intellekt ausgestattet waren als die

heutigen. Reste der frühen Fähigkeiten

würden heutzutage als Inselbegabung in

Erscheinung treten. Ein Puzzle dieser

Reste könnte den Horizont der früher le-

benden Menschen ergeben, den ich als

Frühintelligenz bezeichnen möchte.

Roland Maier, Riemerling

Vorbildcharakter für den Automobilbau:

Mit einer Ablugmasse von 472,5 Kilo-

gramm (inklusive 90 Liter Treibstof) und

einer Reisegeschwindigkeit von 240 Kilo-

metern pro Stunde erzielt ein modernes

Ultraleichtlugzeug heute eine Reichweite

von 1200 Kilometern. Wird die Reisege-

schwindigkeit auf 200 Kilometer pro

Stunde reduziert, erhöht sich die Reich-

weite immens. Warum nicht das Auto

von Grund auf neu konstruieren? Autos

würden dann weniger wie Panzer und

mehr wie Flugzeuge entworfen.

Martin Rabe, Hagen

o so genannte Plug-in-Hybride fahren

mit benzin und strom. sie können

einfach an einer steckdose aufgeladen wer-

den – in Zukunft auch zu Hause?

anlage, Generator, Tank, vielleicht sogar

das Wechselgetriebe. Dieses eingesparte

Gewicht kann dann in den elektrischen

Speicher investiert werden. So sollte es

möglich sein, ein Fahrzeug mit einer aus-

reichenden Leistung und Reichweite für

den täglichen Normalbedarf zu versehen.

Johannes Peter Figgen, Cadolzburg

Wie funktioniert ein Atkinson-Motor?

Die Beschreibung des Atkinson-Motors

bleibt unverständlich: Wie kann man

durch elektronische Ventilsteuerung eine

bessere Ausdehnung des Benzin-Luft-

Gemischs erreichen? Eine Funktionsbe-

schreibung, die an dieser Stelle wirklich

interessant wäre, sollte so vollständig

sein, dass sie zu verstehen ist.

Dr.-Ing. Hans-Walter Lorch, Kamen

Antwort des Koautors Reinhard Löser:

Leider ist ein Austausch des Verbren-

nungsmotors und seiner Nebenaggregate

gegenüber einem Hybrid- beziehungs-

weise Elektroantrieb nicht sofort mit

einem Gewichts- und Raumvorteil ver-

bunden. Die heutigen Technologien er-

fordern im Gegenteil noch viel Aufwand

beim Packaging und beim Abspecken

des Gewichts. Leichte Materialien und

innovative Bauweisen bis hin zu neuen

Energiespeichern – vielleicht mit Hilfe

der Nanotechnologie – sind hierbei ak-

tuelle Stichworte. Heute sind die Reich-

weiten von Batterien noch stark einge-

schränkt, weil sie im Vergleich zu lüs-

sigen Kraftstofen eine sehr geringe

Energiedichte besitzen und deswegen ein

großes Gewicht mit sich bringen.

Mobile Zukunftstechnik?

Hybride auf der Überholspur

November 2006

Antwort von Reinhard Löser:

Der Atkinson-Motor wurde zehn Jahre

nach der Erindung des Ottomotors

durch James Atkinson entwickelt. Dabei

handelt es sich um eine Modiikation der

Ventilsteuerung, bei der die Einlassventile

sehr spät schließen. So gelangt ein Teil

des Gemischs zurück in den Ansaugtrakt

und kann wieder verwendet werden.

Atkinson erreichte 1886 mit dieser

Technologie eine zehnprozentige Leis-

tungssteigerung gegenüber einem Otto-

motor gleichen Hubraums. Allerdings ver-

fügte sein Prinzip im unteren Drehzahlbe-

reich über ein verhältnismäßig geringes

Drehmoment und konnte sich deswegen

nicht durchsetzen. Beim Hybridantrieb

erlebt es jetzt eine Renaissance.

Autos wie Flugzeuge bauen

Im Artikel wird der Toyota Prius mit

Vollhybrid-Antrieb als »Europas umwelt-

freundlichstes Auto« mit einem Ver-

brauch von 4,3 Litern auf 100 Kilome-

ter angegeben. Wie wenig eindrucksvoll

dies ist, zeigt ein Blick zurück in das Jahr

1994, wo ein Honda Civic mit VTEC-

Economy-Motor bei der Eco Tour of

Europe mit einem bis dahin unerreich-

ten Verbrauch von 4,9 Litern pro 100

Kilometer siegte.

Die vergleichsweise junge Geschichte

der zweisitzigen Ultraleichtlugzeuge zeigt

jetzt schon beachtliche Leistungen mit

Zusätzliche elektrische Speicher

statt Verbrennungsmotor

Ein (Basis-) Auto erhält einen reinen

Elektroantrieb; dies erlaubt eine starke

Gewichtsreduzierung eines solchen Fahr-

zeugs, da ja nicht nur der Verbrennungs-

motor wegfällt, sondern auch einige – teil-

weise schwere und/oder sperrige – Neben-

aggregate wie Luftilter, Kühler, Auspuf-

SPEKTRUM DER WISSENSCHAFT · JANUAR 2007

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