Wednesday, April 6, 2011

The Future of Science

You say I am a riddle - it may be
for all of us are riddles unexplained.
Begun in pain, in deeper torture ended.
This breathing clay what business has it here?

Alfred Nobel, 1851

Heute hatte ich die große Ehre, einen Gastvortrag eines Nobelpreisträgers auf dem Studenplan zu haben.
Ivar Giaever ist nicht nur ein Mann mit äußerst unaussprechlichem Namen sondern auch ein Freund unseres Studienprogrammleisters, weswegen er immer wieder mal zu Gastvorträgen an unsere FH kommt.

Prof. Dr. Ivar Giaever (keine Garantie für Vollständigkeit der Titel) sprach in seinem Vortrag hauptsächlich über die Gegenwart und Zukunft der Forschung - was uns Zuhörern Angesichts der Tatsache, dass er gestern 82 Jahre alt wurde (natüüürlich haben wir Happy Birthday für ihn gesunden) natürlich eine sehr interessante Perspektive eröffnete.

Seiner Meinung nach ist die Wisschenschaft nämlich etwas endliches.

Die Menscheit ist an einem Punkt angelangt, wo wir kurz vor diesem Ende stehen.
Er erklärt dies so: Es gibt etwa 8 grundlegende phsyikalische Gleichungen, die zusammen mit dem Energieerhaltungssatz und der Schrödinger-Gleichung bereits sämtliche physikalischen (und chemischen) Phänomene erklären können.
Was jetzt noch fehlt, ist maximal noch die String Theorie, doch dann... hätte die Wissenschaft quasi ein Ende erreicht.

Dabei unterscheidet er allerdings klar zwischen zwei unterschiedlichen Aspekten in der Forschung:
Entdeckungen und Erfindungen.(im Englischen: Discoveries und Inventions. Ich finde auf Englisch wird der Unterschied etwas deutlicher)
So führe die Entdeckung der Naturgesetzte zu neuen Erfindungen, doch irgendwann, wenn alle Naturgesetzte entdeckt sind, bleiben nur noch Erfindungen über.

Dass der Wissenschaft hier allerdings kaum Grenzen gesetzt sind, verdeutlicht er Anhand eines einfachen Beispiels:
Schach hat etwa 10 Regeln auf denen das Spiel basiert. Mit dieser bekannten Zahl ist es möglich eine ungefähre Schätzung zu ermitteln, wieviele unterschiedliche Spiele möglich sind.

10100

Oder anders ausgedrückt: eine "1" mit 100 "0"en.
Eine beeindruckende Zahl, die sogar die Anzahl aller Teilchen im Universum übersteigt. Dies ist auch der Grund warum das Spiel einfach nicht langweilig wird - die Möglichkeiten sind so unterschiedlich, obwohl die Züge immer auf den selben 10 Regeln beruhen, dass es immer interessant bleibt.
Picture Source: *klicku*
So ist es auch mit der Natur selbst. Wenn man sich die unzähligen Verschiedenen Lebensformen ansieht die die Natur hervorgebracht hat, und dass obwohl sie sich immer nur an die selbe handvoll Naturgesetzte hält.


Darüberhinaus zeigte Prof. Dr. Giaever auf schöne Art und Weise den Unterschied zwischen Wissenschaft und Kunst.
In der Wissenschaft gilt: Wenn du es nicht tust, wird es ein anderer tun.
Mit anderen Worten: Früher oder später wird jemand kommen und etwas entdecken oder erfinden.
In der Kunst hingegen, ist das Erschaffene eindeutig dem Schöpfer zuzuordnen. Niemand außer Picasso hätte die Bilder malen können, die er gemalt hat. Niemand hätte die selbe Musik schreiben können wie Mozart es getan hat.
Dies war mir zuvor noch nie so richtig klar, und es war ein Gleichnis das mich sehr fasziniert hat, und mich nachdenklich stimmte. Es erklärt vielleicht, warum es mir so schwer fällt, das eine für das andere aufzugeben. Hätte ich die Wissenschaft für die Kunst aufgegeben, hätte ich meine Hoffnung aufgegeben, die Welt durch die Forschung zu verändern. Aber wenn ich die Kunst aufgebe, gebe ich dann nicht einen Teil meiner selbst auf? Oder zumindest meines Selbstausdrucks?
Ein sehr philosophischer Ansatz, aber dennoch eine der Hauptaussagen die ich aus der Vorlesung mitgenommen habe.

Ganz nebenbei erbrachte er uns auch noch einen einfachen Beweis dafür, dass Handy-Strahlung keinen Krebs verursacht! Die elektromagnetische Strahlenbelastung ist in den letzten Jahren und Jahrzehnten wesentlich stärker gestiegen als die Krebsrate (die relativ Konstant blieb). Zusammen mit diesem Beispiel erfolgte ein kleiner Seitenhieb auf die "Pseudo-Wissenschaften" die unser Leben bestimmen, egal für wie informiert und rational denkend wir uns halten. So kritisierte er vor Allem den Umgang der Europäer mit Gen-Technik-Nahrung, da es von einem wirklich rationalen, wissenschaftlichen Standpunkt aus kein Argument gegen diese Nahrungsmittel gäbe.
Auch "esotherische" Themen die gerne auch wissenschaftlich betrachtet werden, kritisierte er subtil und humorvoll, aber doch konsequent, darunter zB Gedankenübertragung und sogar Akupunktur.

Sind gen-technisch manipulierte Lebensmittel  wirklich gefährlich? Ich habe hier einen Artikel gefunden der interessanterweise nur die wirklich logisch erklärbaren möglichen Nachteile aufzählt, ohne mMn reißerisch zu sein. (Picture Source: *klicku* mit google Frame da die Seite grad noch down ist, wird später entfernt)

Summa Sumarum vertritt Prof. Dr. Giaever jedenfalls die Meinung, die Wissenschaft der Entdeckungen stehe vor ihrem Ende, und die Zeit der Wissenschaft der Erfindungen sei gekommen. Die zukunft sieht er immer mehr in der Biologie, denn die Physik und Chemie sind "tot" und nur noch bei der effektiven Anwedung für biologische Problemstellungen zu gebrauchen. Aber eigenständige Forschung in diesen beiden Bereichen, die Grundlagenforschung, wäre bald vor dem Aus.

In der anschließenden Podiumsdiskussion brachte er dann den schönen Vergleich mit einem Kreuzworträtsel.
Um das Lösungswort zu finden, muss man das Rästel nicht komplett ausfüllen. Es reicht die Bereiche mit den Schlüsselbuchstaben auszufüllen, so dass man das Wort zusammensetzen kann. 

So musste ich mich in der Diskussion natürlich einmischen, obwohl es nicht einfach war meine Frage zu formulieren, vor Allem wenn man am Boden sitzt weil der Hörsaal hoffnungslos überfüllt ist (da kommen Uni-Wien-Erinnerungen auf, hach) und erstmal überhaupt aufstehen muss um sich bemerkbar zu machen.
Die Frage die mir auf der Zunge brannte, war so komplex dass Teile davon schon zuvor beantwortet wurden. Jemand fragte zunächst, ob er denn nicht glaube, dass so etwas wie der "Sprung" von der klassischen Mechanik zur Quantenmechanik noch einmal geschehen könnte. Er meinte daraufhin, dass das, was wir als "moderne Physik" mit Quantenmechanik kennen und lehren nun auch schon seit run 100 Jahren bekannt sei, und daher nicht mehr wirklich neu.
Mein Auftritt - ich hakte nach:
Die "klassische Mechanik" wurde für Jahrhunderte benutzt und als richtig und ultimativ erachtet. Aber als wir in der Lage waren, die Dinge in einem viel kleineren Maßstab zu betrachten, reichte Newton auf einmal nicht mehr aus die Vorgänge, die wir sahen, zu erklären. Die Quantenmechanik erklärt das, was Newton nicht erklären kann. Aber ist es nicht auch möglich, dass wir eines Tages in der Lage sein werden, in einer ganz neuen Dimension zu forschen? Dass wir nochmal wesentlich kleinere Dinge oder vielleicht wesentlich größere Dinge als wir sie uns jetzt vorstellen können, "sehen" können und feststellen, dass diese auf andere Art und Weise funktionieren?

Prof. Dr. Giaever meinte, er könne es sich eben nicht vorstellen. Die Physik hätte nunmal Grenzen, als Beispiel führte er den absoluten Nullpunkt von 0K (-273°C) an. Eine ultimative Grenze die wir nicht unterschreiten können. Er ist der Meinung, die Grenzen wären nun sogut wie erreicht, indem wir alle Naturgesetzte und -konstanten hinreichend kennen.

Picture Source: *klicku*

Des weiteren gab er auch immer wieder durch Andeutungen zu bedenken, dass, selbst wenn es außerhalb dieser Gesetzte noch etwas gäbe - Stichwort: die restlichen Wörter des Kreuzworträtsels - es wäre schlichtweg irrelevant für unser Leben und würde daher vermutlich nicht entdeckt werden.

Ich mache mir so meine Gedanken über alles was gesagt wurde.
Ich denke, dass die restlichen "Bereiche des Kreuzworträtsels" wichtig sein könnten, vielleicht eines Tages auch in unserem Alltag. Das Schwierige an der Sache ist, dass heutzutage fast nur noch geforscht wird, wenn man sich auch einen direkten Nutzen davon verspricht - und hier wären wir wieder zurück bei dem Thema "Erfindung vs Entdeckung". Erfindungen, oder poitentielle Erfindungen, also Ideen mit potential, werden gefördert, weil man sich etwas davon verspricht. Entdeckungen zu machen ist schwieriger, weil man manchmal vorher nicht einmal weiß was man sucht. Und je mehr wir wissen, desto schwieriger wird es, etwas durch Zufall zu entdecken.
Insofern stimme ich Prof. Dr. Giaever also zu, dass die "Wissenschaft der Entdeckung" vielleicht wirklich bald vor ihrem Ende steht. Allerdings nicht weil wir an einem ultimativen Ende stehen, sondern weil wir an einem Punkt angelangt sind wo wir mit dem was wir theoretisch Wissen einfach auskommen. Weil es ausreicht, um für unseren Alltag nützliche Erfindungen zu machen, die uns das Leben erleichtern.

Es mag naiv sein, ich glaube jedoch daran, dass es auch außerhalb dieses "Horizonts" noch etwas gibt. Und vielleicht, selbst wenn die "Entdeckungen" in Zukunft stagnieren - waren es nicht immer die Erfindungen, die uns Menschen dazu angetrieben haben weiter zu forschen und Entdeckungen zu machen?
Wir bauten Lichtmikroskope - als sie uns nicht mehr hochauflösend genug waren, bauten wir Elektronenmikroskope die sogar winzige Membranstrukturen und Viren sichtbar machen können - Dinge die kleiner sind als die Wellenlänge des sichtbaren Licht. Und schließlich verfügen wir mittlerweile sogar über bildgebende Verfahren mit atomarer Auflösung: die Feldionenmikroskopie.
Wer hätte sich das vor 200 Jahren vorstellen können, als man noch nichtmal wusste wie Atome genau aufgebaut sind?

 Aufnahme einer Wolframspitze mit einem Feldionenmikroskop (via: *klicku*)

Ich glaube dass früher oder später Erfindungen gemacht werden, die weitere Fragen aufwerfen.
Zum Beispiel: Wir können sehen dass das so ist, aber warum ist es so? Oder: Warum können wir etwas nicht sehen/sichtbar machen obwohl wir die technischen Mittel dazu haben?

Mein Lieblingsbeispiel sind dabei immernoch die räumlichen Dimensionen. Wir haben drei. Wir kennen drei. Wir können keine 4. räumliche Dimension sehen/wahrnehmen, aber heißt das auch wirklich das sie nicht da ist? Dass sie neben, zwischen, in uns existiert, eine komplette und komplexe Welt mit ihren eigenen Regeln und Gesetzten die wir uns nicht im Traum ausmalen können? Und nur weil wir sie nicht sehen, nicht wahrnehmen können, glauben wir, wenn wir an die Grenzen unserer Welt stoßen, sind wir am Ende angelangt.

4-dimensionaler Hyperkubus (picture source: *klicku*)

Ein Buch das diese Vorstellung sehr schön behandelt ist "Flatland" von Edwin A. Abbott, welches ich vermutlich in den nächsten Tagen noch hier vorstellen werde, weil es eines meiner Lieblingsbücher ist.


Die Dinge die Prof. Dr. Giaever als Pseudowissenschaften angesprochen hat, will ich bei meinen Überlegungen eigentlich auch nicht ausschließen.
Als Beispiel die Akupunktur, die wohl so etwas wie ein kleines rotes Tuch für den Herrn Nobelpreisträger zu sein scheint, bzw. immer wieder zu Neckereien zwischen ihm und unserem Studienporgrammsleiter zu führen scheinen (welcher im Gegensatz zu Prof. Dr. Giaever an die Wirkung der Akupunktur glaubt). Es mag keine wissenschaftlichen Beweise dafür geben, dass das einstechen von Nadeln an bestimmten Punkten, die physiologisch gesehen nicht mit dem betroffenen Organ oder Körperteil verbunden sind, in diesem Organ Schmerzen oder sonstige Symptome lindern können. Doch gibt es eindeutig Menschen die von erfolgreicher Therapie mit Akupunktur berichten und auch die Heilkraft der Nadelstiche schwören.
Humbug, kann man sagen, Einbildung, Placebo-Effekt.
Aber anstatt es als Unsinn abzutun und die "Opfer" dieses Aberglaubens als Schwachsinnige abzustempeln, sollten wir uns nicht viel eher bewusst machen, dass dies ein Beweis für die unglaubliche Kraft der menschlichen Gedanken sein kann? Warum sind wir in der Lage, selbst wenn wir es nur unbewusst und durch einen äußerlichen Placebo-Anreiz tun, uns selbst zu heilen, so wie wir ebenso in der Lage sind uns psychosomatisch durch die Macht unserer Gedanken körperlich zu schaden?
Ich glaube dass der menschliche Geist zu sehr vielen Dingen fähig ist, die wir gerne mal als Humbug abtun, weil wir einfach zu faul bequem sind es zu hinterfragen.
Ich habe jedenfalls den Votrag sehr genossen und fand es unheimlich spannend. Vor Allem die Diskussion danach. Selbst wenn ich nicht alle Ansichten von Prof. Dr. Giaever teile, finde ich seine Ansichten sehr interessant und ich hätte ihm noch stundenlang zuhören können. Ich hätte Prof. Dr. Giaever noch gerne gefragt, ob er Flatland kennt und was er davon hält, aber vielleicht ergibt sich Morgen ja noch die Gelegenheit.


Jedenfalls kann ich als Fazit zu diesem Eintrag nur sagen:

Prof. Dr. Giaever ist der Meinung, die Wissenschaft sei etwas endliches, und das Ende nahe.
Ich bin jedoch der Meinung: solange wir nicht in der Lage sind, Unendlichkeit zu begreifen, sollten wir nicht zu vorschnell sein, Dinge als endlich zu bezeichnen...


Sidenote: Nun wollte ich schon ganz stolz verkünden, dass ich in meinem Leben schon zwei Noeblpreisträger kennenlernen durfte, da stelle ich entrüstet fest dass der Herr Anton Zeilinger ja gar keinen hat!! Er war nur nominiert, hat ihn aber nicht gewonnen. Gefeiert wurde er als Beinahe-Gewinner hier in Österreich allerdings, vor Allem im Zusammenhang mit der ISTA, der "österreichischen Elite-Uni" die quasi direkt neben dem Heimatdörfchen meines Freundes steht. Damals hieß es noch, Herr Zeilinger hätte so etwas in der Art verlautbaren lassen wie: "Wenn Österreich eine ordentliche Elite-Uni hätte, gäbe es mindestens alle 5 Jahre einen österreichischen Nobelpreisträger". Keine Ahnung wo ich das aufgeschnappt hab, aber rückwirkend gesehen hat er wohl doch vielleicht nur gesagt "...alle 5 Jahren einen Nobelpreisanwärter". Wer weiß.
Das soll jetzt übrigens keine Kritik an Anton Zeilinger sein - ich bewundere ihn - es ist nur mal wieder ein schönes Beispiel, wie es die österreichischen Medien nicht nur schaffen berühmt gewordene Nicht-(mehr-)Österreicher erfolgreich als "Austro-Export" zu feiern sowie österreichische Übeltäter als Deutsche darzustellen, sondern auch Nicht-Nobelpreisträger so lange als solche zu feiern und zu beweihräuchern, bis alle glauben es wären Nobelpreisträger o_O
(Ich war nämlich, wie ich festgestellt habe, nicht die einzige die gedacht hatte Anton Zeilinger hätte einen Nobelpreis)

4 comments:

  1. Das sind ja sehr schöne Theorien, aber ich halte das Gesamtkonzept trotzdem für genau so sinnvoll wie den Ausspruch "Die Philosophie ist tot!". Nämlich gar nicht. Irgendwas wird es immer zu entdecken geben und gerade in der Chemie sind wir doch noch im Aufstreben. Es gibt noch soooo viel zu entdecken! Und in der technischen Chemie sooo viel zu optimieren.

    Lol, das mit der Nominierung aufspielen erinnert mich an Pro 7 ^^ Da war eine kandidatin für GNTM, die man bei einer miss bikini wahl mitgemacht hat, heidi aber erzählte, sie war "miss bikini" und nicht nur anwärterin. ein gekonnter auslasser im satz uind der sinn ist vollkommen neu!

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  2. Boooah. Wasn abgefahrener und geiler Eintrag. xD Ich liebe sowas so dermassen, obwohl ich naturwissenschaftlich eine absolute Niete bin, liebe ich es mich in einem gewissen (fuer mich verstaendlichen) Rahmen mit Physik zu beschaeftigen.
    Ich wollte ja auch mal Astronomin werden, haette mir da mein physikalisches Talent nicht einen Strich durch die Rechnung gemacht, hehe. Aber gut.

    Ich muss sagen, dass ich beide Ansichten teile. Sowohl seine als auch deine. Wenn der Mensch es nicht schafft, sich in seiner Lebensdauer in den Weltraum auszubreiten, dann denke ich, ist die Menschheit schon "bald" dem Ende nahe. Die Geschichte zeigt, dass die Evolution regelmaessig selektiert und ich denke nun nicht, dass der Mensch das Potential dazu hat, so lange wie bestimmte lebende Fossilien zu leben. Ausser, er breitet sich eben in den Weltraum aus. Worauf ich aber damit hinaus will: Eben aufgrund dessen, dass die Menschheit ihr Ende finden wird (ausser, wenn...), kommt die Wissenschaft der Entdeckungen zumindest fuer uns an ihr Ende.

    Schafft der Mensch es aber, sich auszubreiten, so sichert er a) das Ueberleben seiner Spezies und was viel wichtiger ist, ist b) er erweitert seinen Horizont die Unendlichkeit zu verstehen. Ich denke, die Wissenschaft der Entdeckung wird sich zumindest auf unserem Planeten "bald erledigt" haben. Betrachtet man aber den Weltraum, bin ich der Meinung, dass die Wissenschaft der Entdeckung niemals ein Ende finden wird. Es ist nur die Frage, ob dem Mensch noch so viel Zeit bleibt, seine Forschungen bezueglich des Weltraums auszubreiten.

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  3. @Mercury: Ja, aber ich denke er macht halt nen Unterschied zwischen "neuen" Entdeckungen die wirklich unser Weltbild quasi auf den Kopf stellen (à la Heisenberg oder auch Watson & Crick) und Erklärungen für irgendwelche Phänomene... glaub ich. Mit anderen Worten - er meint dass die Gesetzmäßigkeiten der Physik alle bekannt sind und wir daher in der Hinsicht die "Rahmenbedinungen" schon komplett festgelegt haben. Alles was es jetzt noch zu entdecken gibt, sind nur noch unterschiedliche Anwedungen der Gesetzmäßigkeiten... so hab ich das zumindest verstanden ^^ Aber ich weiß schon was du meinst und stimme dir da ja auch teilweise zu :D
    Jaaa, wie heißt es so schön... "Wenn das Wörtchen 'wenn' nicht wär..." ^^ Fast-Miss-Bikini ist ja auch nicht schlecht XD hätte sie die Wahrheit egsagt hätte sie sich wahrscheinlich sypmathischer gemacht auch wenn sie damals nicht gewonnen hat ^^

    @Destiny: Hm das ist ein interessanter Input. Ich glaube eigentlich auch dass es wahrscheinlicher ist dass wir im Weltraum noch was neues Entdecken können als auf der Erde. Angenommen wir würden uns nicht irgendwann gegenseitig vernichten und aussterben, wären wir vermutlich gut und gerne in der Lage in absehbarer Zeit alle Geheimnisse der Erde zu Lüften (gutes beispiel: vor kurzem wurde ein tauchboot entwickelt, dass vermutlich bald bei bemannten tauchgängen im Mariannegraben eingesetzt werden kann). Und dann - ja dann sind wir wirklich an ner Grenze angelangt. Zumindest was unseren Planeten betrifft - und genau da wirds spannend :D
    Schade dass wir das vermutlich nicht mehr erleben werden ^^

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  4. Mit Naturwissenschaften kenne ich mich nicht in der Weise aus, dass ich zu der Theorie von ihrem Ende etwas Qualifiziertes schreiben könnte. ^^ Aber Naturwissenschaften sind ja nur ein Wissenschaftszweig unter vielen. In der Geschichte z.B. sind noch viele Lorbeeren für Entdeckungen zu holen, und weil die menschliche Geschichte auf absehbare Zeit nicht endet, stirbt auch die Geschichtswissenschaft nicht so schnell. :)

    Ist das Schachbild von Escher? ^^

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