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Einsatz künstlicher Intelligenz: Deskilling als Gefahr? Der Kern der Frage ist: Gehen Kompetenzen verloren, wenn man Dinge, die man bisher mit dem eigenen Kopf gemacht hat, einer Maschine überträgt? Einen Ausdruck gibt es dafür bereits: "Deskilling" – das ist das Verlieren von Kompetenzen. Aber wie gut ist das im Fall von KI durch Studien belegt? Es gibt ja Analogien: Wer selbst einfache Aufgaben mit dem Taschenrechner rechnet, verliert Übung im Kopfrechnen. Wer sich immer nur mit dem Navi von A nach B bewegt, bekommt weniger Gefühl für die räumliche Struktur einer Umgebung. Und so weiter. Use it or lose it Ein gängiger Satz in der Fachwelt lautet: "Use it or lose it". Frei übersetzt: Kognitive Fähigkeiten, die man nicht benutzt, gehen verloren. Doch nur weil der Effekt bei Taschenrechnern und Navis bekannt ist, ist das noch kein Beweis dafür, dass das auch für generative KI gilt. Außerdem gibt es viele Arten, KI zu nutzen. Wer mit Hilfe von KI vor allem administrative Routine-Aufgabe erledigt, läuft vermutlich nicht Gefahr, "aus dem Denk-Training" zu kommen In anderen Fällen ist das nicht so klar: Wenn sich Leute daran gewöhnen, komplexe Texte durch KI zusammenfassen lassen – verlieren sie dann die Fähigkeit, komplexe Texte selbst zu durchdringen? Wenn Leute ihre eigenen Texte nur noch per KI schreiben, verlieren sie dann die Fähigkeit, selbst gute Texte zu fabrizieren? Harte Daten und Langzeitstudien liegen noch nicht vor Für all diese Fragen bräuchte es empirische Langzeitstudien. Nun gibt es aber ChatGPT erst seit 2022. Und es hat noch ein bisschen gedauert, bis diese generativen Sprachmodelle wirklich zum Alltagswerkzeug einer breiten Masse wurden. Harte Daten, die zeigen, dass, wer eigene Denkaufgaben an die KI auslagert, auch Kompetenzen verliert, gibt es praktisch nicht. Man kann sich der Frage aber auch anders nähern. Es ist zum Beispiel gut belegt, dass wir Dinge besser lernen und verstehen, wenn wir sie selbst schreiben oder auch zeichnen oder visualisieren. Dann prägen sich Zusammenhänge besser ein. Das eigene Schreiben hilft, komplexe Sachverhalte zu durchdringen. Und ebenso ist belegt, dass sich Gedanken beim Schreiben selbst nochmal klarer sortieren oder wir sogar auf neue Ideen und Gedanken kommen. Das heißt: Beim Schreiben dokumentieren wir nicht nur, was wir schon wissen, sondern wir produzieren dabei auch neues Wissen und neue Gedanken. Wenn wir das aber der KI überlassen, findet dieser kreative Impuls durch das eigene Schreiben nicht mehr statt. Und das, womit wir uns beschäftigen, bleibt auch weniger gut im Gedächtnis. Oberflächenwissen versus Tiefenverständnis Insofern ist die Annahme plausibel: Je mehr wir KI für solche Aufgaben nutzen, desto weniger gut verinnerlichen wir Zusammenhänge. Das geht auf Kosten "des Tiefenverständnisses". Diese Annahmen klingen plausibel, lassen sich aber, wie gesagt, noch nicht durch Langzeitstudien belegen. Zu diesem Ergebnis kommt auch eine Meta-Meta-Studie niederländischer Forscher aus dem Jahr 2026. Und selbst wenn es so wäre, wenn die Regel "Use it or lose it" auch für KI gilt, bedeutet eben: Nicht die aktive Nutzung von KI führt dazu, dass ich bestimmte kognitive Fähigkeiten verliere, sondern es ist nur die Nicht-Nutzung meines eigenen Kopfes. Das ist ein kleiner, aber feiner Unterschied. Wichtig ist auch der Unterschied zwischen spezifischen und allgemeinen Kompetenzen. Noch mal das Beispiel mit dem Navi: Ja, die Nutzung von Navigationsgeräten führt dazu, dass wir die räumliche Struktur einer Gegend weniger gut verinnerlichen. Das bedeutet aber nicht automatisch, dass wir das grundsätzlich nicht mehr könnten, wenn es darauf ankäme. Und so ist es bei KI auch: Es kann sein, dass ich Inhalte weniger gut verinnerliche, wenn ich KI genutzt habe. Doch das bedeutet nicht zwangsläufig, dass ich grundsätzlich nicht mehr in der Lage wäre, z.B. komplexe Zusammenhänge zu durchdringen. Das könnte aber ein Langzeiteffekt sein. Wir wissen es nicht, da es nicht gut untersucht ist. Deskilling – ein normaler Prozess im Lauf der Zivilisation? Die Frage ist auch: Wäre das denn überhaupt so schlimm? Oder ist das nicht einfach der Gang der Zivilisation: Neue Techniken führen zu einem Deskilling, zu einem Verlust bestimmte Fähigkeiten, die nicht mehr so wichtig sind. Menschen neigen dazu, sich zu sehr auf KI zu verlassen Darauf gibt es vermutlich keine einfache Antwort, zumal sie davon abhängt, was man unter "schlimm" versteht. Doch eine Gefahr, die im Zusammenhang mit KI diskutiert wird, ist die Sorge, dass kritisches Denken verloren geht. Denn erstens: Je weniger tief ich Zusammenhänge durchdringe, desto weniger hinterfrage ich, wie fundiert bestimmte Behauptungen sind. Und desto weniger fallen mir vielleicht auch Ungereimtheiten auf. Und ein weiterer Effekt: Menschen neigen dazu, Dinge, die ihnen eine Maschine sagt, für besonders relevant und vertrauenswürdig zu halten und eben nicht mehr zu hinterfragen. Dieser Effekt nennt sich Automation Bias und könnte auch dazu führen, dass wir unkritischer werden, wenn wir uns auf KI verlassen. Das kennen wir aus dem Alltag: Obwohl bekannt ist, dass KI teilweise Informationen und Quellen erfindet und auch oft nicht gut zwischen wichtig und unwichtig unterscheidet, kennen wir vermutlich alle Menschen, die in einem Gespräch mal schnell schauen, was die KI zum jeweiligen Thema sagt, als ob das ein besonderes Gewicht hätte. KI verführt dazu, es sich kognitiv bequem zu machen Auch das bedeutet nicht, dass KI generell unkritisch macht. Aber sie verführt mindestens im Einzelfall dazu, es sich kognitiv bequem zu machen und der Maschine zu vertrauen. Weitere Quellen Deutscher Ethikrat: Mensch und Maschine – Herausforderungen durch Künstliche Intelligenz Why are people’s decisions sometimes worse with computer support?

Das Universum begann einmal sehr klein mit dem Urknall; seitdem expandiert es. Astronomen können beobachten, dass sich die Galaxien immer weier voneinander entfernen. Andererseits gibt es die Schwerkraft, die dazu führt, dass sich Materie zusammenklumpt. So sind einst die Sterne und Galaxien entstanden, und so entstehen auch Schwarze Löcher: Materie zieht sich gegenseitig an. Es könnte ein neuer Urknall kommen – oder das Universum endet im Strahlenbrei Nun gibt es mehrere Möglichkeiten: Entweder die Expansion des Universums wird immer langsamer und hört irgendwann auf. Dann wird sich alles aufgrund der Schwerkraft wieder zusammenziehen, vielleicht sogar bis an einem Punkt wie ganz am Anfang. Und dann könnte – so sagen Astrophysiker – auf diese Kontraktion ein neuer Urknall folgen. Das Universum würde also bildhaft gesprochen "atmen": Ein paar Billionen Jahre dehnt es sich aus, dann zieht es sich wieder zusammen, und dann geht alles von vorne los. Die zweite Möglichkeit: Die Expansion geht immer weiter. Im Moment scheint das der wahrscheinlichere Fall zu sein. Die Hinweise verdichten sich, dass sich die Expansion sogar noch beschleunigt. Dafür machen die Astrophysiker die sogenannte "dunkle Energie" verantwortlich, von der sie nicht so genau wissen, was das ist – deshalb "dunkel". Solange die Forscher jedoch nicht wissen, worauf diese dunkle Energie beruht, ob sie immer gleich ist, oder sie mit der Zeit stärker oder schwächer wird, bleibt alles Spekulation. Ein Szenario ist, dass durch diese dunkle Energie nicht nur die Galaxien immer weiter auseinanderdriften, sondern auch die Materie selbst, die von den Sternen übrig bleibt. Irgendwann würde sie sogar die Elementarteilchen auseinanderreißen. Es würde dann keine Materie-Teilchen mehr geben, sondern das ganze Universum wäre ein einziger, über den gesamten Kosmos gleich verteilter kalter Strahlenbrei. Wann könnte das passieren? Aus unserer Wahrnehmung in einer Ewigkeit, nämlich in ein paar Hundert Billiarden Jahren. Zum Vergleich: Seit dem Urknall sind etwa 14 Milliarden Jahre vergangen. Wenn man nun diesen Strahlenbrei als das Ende ansieht, hätte unser Universum zum jetzigen Zeitpunkt nicht einmal ein Tausendstel seines "Lebens" hinter sich. Würde mit dem Strahlenbrei das Universum mutmaßlich enden? Das ist die große Frage. Möglichkeit 1: Ja, der Strahlenbrei ist das Ende. Nichts passiert mehr, es herrscht Stagnation. Eine 2. Möglichkeit hat vor wenigen Jahren der große Mathematiker Roger Penrose vorgeschlagen. Er sagt: In diesem Endzustand gibt es keine Zeit mehr. Die Raumzeit – das wissen wir durch Einstein – wird ja erst durch Masse und Gravitation erzeugt. Wenn die Welt aber nur noch aus Strahlung besteht – und das heißt aus masselosen Teilchen, die mit Lichtgeschwindigkeit hin- und herfliegen – dann hört auch die Zeit auf zu existieren. Und da sagt Penrose: Das ist genau wie beim Urknall ganz am Anfang. Das heißt, obwohl der Urknall – extrem heißer Urzustand, die ganze Welt auf engstem Raum – eigentlich das genaue Gegenteil ist vom mutmaßlichen Ende, dem kalten Strahlenbrei in einem extrem expandierten Universum, können die beiden Zustände mathematisch ineinander übergehen. Das heißt für ihn, aus dem Strahlenbrei könnte ein neuer Urknall hervorgehen und damit buchstäblich eine neue Zeit entstehen. Er spricht von Zyklen der Zeit. Eine faszinierende Vorstellung. Aber letztlich muss man sagen: All das sind graue Theorien. Aber zumindest zur Frage, wann das (heutige) Universum enden wird, kann man wohl sagen: Es hat noch deutlich mehr Zeit vor sich als hinter sich.

Gewölbte Innenseite wird zum Hohlspiegel Unser Spiegelbild, wie wir es im Löffel sehen, besteht aus reflektierten Lichtstrahlen. Wenn wir vor einem normalen Wandspiegel stehen, haben wir ein gleich großes, seitenverkehrtes Bild von uns. Parallel auftreffende Lichtstrahlen werden vom Spiegel fast gerade in das Auge zurückgeworfen. Die Innenseite des Löffels ist jedoch gewölbt und wirkt wie ein Hohlspiegel. Dabei werden alle parallelen Lichtstrahlen, die auf den Spiegel treffen, durch die Krümmung abgelenkt, und zwar in Richtung Löffelmitte. Die Lichtstrahlen, die im oberen Teil des Löffels ankommen, werden nach unten zurückgeworfen, die im unteren Teil nach oben. Was oben ist, ist also unten und umgekehrt. Das Spiegelbild steht auf dem Kopf. Warum wird ganz nah am Löffel alles richtig herum gespiegelt? Die nach unten und oben abgelenkten Lichtstrahlen kreuzen sich vor dem Löffel in einem Punkt, dem sogenannten Brennpunkt. Steht der Mensch hinter dem Brennpunkt, dort, wo obere und untere Strahlen vertauscht sind, sieht er sein Bild auf dem Kopf und verkleinert. Kurz vor der Löffeloberfläche aber wird der Bereich vor dem Brennpunkt erreicht, wo sich die Strahlen noch nicht gekreuzt und vertauscht haben. Daher wird alles richtig herum abgebildet. Das kann man zum Beispiel ausprobieren, indem man seinen Finger langsam auf die Innenseite des Löffels zu bewegt. Weil dort das Licht gebündelt wird, erscheint der Finger etwas größer. Dieses Prinzip kennen wir vom Rasier- oder Kosmetikspiegel. Anders sieht es bei der nach außen gewölbten Löffelseite aus. Sie wirkt wie ein Wölbspiegel. Dabei werden gerade auftreffende Lichtstrahlen nach außen hin zerstreut, die oberen Lichtstrahlen noch weiter nach oben, die unteren nach unten. Das Bild bleibt aufrecht, wird aber verzerrt wie bei einer Weitwinkelaufnahme. Dieser Effekt wird für Verkehrsspiegel genutzt.

Elektromagnetische Kraft Der Magnetismus ist der "Zwillingsbruder" der Elektrizität, denn es gibt ein paar auffallende Ähnlichkeiten. Beides – elektrischer Strom wie auch Magnetismus – kennen wir vor allem von Metallen. Beides hat damit zu tun, dass zwei entgegengesetzte Pole eine Kraft aufeinander ausüben. In der Elektrizität kennen wir Plus- und Minus-Pole, beim Magnetismus sprechen wir von Nord- und Südpolen. Die ziehen sich gegenseitig an. Das heißt, zwischen beiden entsteht ein Feld – ein elektrisches oder ein magnetisches Feld. Das alles ist kein Zufall, sondern die beiden Phänomene hängen eng miteinander zusammen. Denn Elektrizität und Magnetismus sind unterschiedliche Ausdrucksformen ein und derselben physikalischen Kraft – eben der "elektromagnetischen Kraft". Wie hängen Magnetismus und Elektrizität zusammen? Magnetismus entsteht dadurch, dass elektrische Ladungen sich in irgendeiner Form bewegen. Das kann in einem Stromleiter sein. Wenn irgendwo Strom fließt, wenn also Elektronen durch einen elektrischen Leiter strömen, dann erzeugt dieser Strom um sich herum ein Magnetfeld. Wenn man einen Draht auf eine Spule wickelt und dann Strom durchjagt, wird diese Spule damit automatisch zu einem Magneten – eben einem Elektromagneten. Aber nur, solange der Strom fließt. Stelle ich den Strom wieder ab, hören also die Elektronen auf, sich zu bewegen, dann hört auch das magnetische Feld auf. Wie entstehen Magnete, die ohne Strom funktionieren? Auch dieser Magnetismus entsteht durch die Bewegung von Elektronen. Der Unterschied ist, dass die Elektronen gewissermaßen um die eigene Achse rotieren. Physiker bezeichnen dieses Phänomen als Spin. Elektronen drehen sich um die eigene Achse – das tun sie immer, dazu braucht es keinen Strom – und auch bei dieser "Bewegung" erzeugen sie ein Magnetfeld. Elektronen gibt es in allen Stoffen. Warum kennen wir Magnetismus vor allem von Metallen? Elektronen gibt es überall und überall rotieren sie – aber in den meisten Stoffen rotieren sie eben durcheinander, jedes in eine andere Richtung. Deshalb erzeugen sie kein klares magnetisches Feld. Bei Metallen ist das anders. Metalle haben eine besondere Struktur. Die Atome sind dort in einem Gitter angeordnet, in dem sich zumindest ein Teil der Elektronen frei bewegen kann. Deshalb sind Metalle auch so gute elektrische Leiter – die Elektronen sind nicht so stark an die Atome gebunden. Sie bewegen sich frei und das führt dazu, dass sie sich auch in ihrer Spinrichtung gegenseitig beeinflussen. Das heißt, wenn sie in ein magnetisches Feld geraten, richten sie ihre "Drehachse" entlang des Feldes neu aus. Und wenn alle Elektronen sozusagen in der gleichen Richtung rotieren, entsteht durch die Summe all dieser Minirotationen ein Magnetfeld. Insofern ist die Bewegung – vor allem von Elektronen – Ursache sowohl für elektrischen Strom als auch für Magnetismus – wenn auch auf sehr unterschiedliche Weise. Das zeigt sich zum Beispiel daran, dass ein elektrisch geladener Körper – also z.B. ein Minus-Pol – isoliert im Raum existieren kann. Dagegen trägt jeder Magnet immer beide Pole gleichzeitig in sich – auf der einen Seite ist ein Nordpol, auf der anderen ein Südpol. Daran ändert sich auch nichts, wenn man einen Magneten in der Mitte teilt: Dann hat man zwei Hälften, von denen jede wiederum einen Nordpol und einen Südpol hat. Damit hängt ein weiterer Unterschied zusammen: Wenn man elektrische Ladungen trennt, kann man eine Spannung erzeugen und Strom fließen lassen. Mit diesem elektrischen Strom kann man Lampen zum Leuchten bringen und Maschinen antreiben – aber wir kennen nicht in gleicher Weise "magnetischen Strom". Ich habe am Anfang gesagt, Elektrizität und Magnetismus sind Zwillinge, aber sie sind bei allen Ähnlichkeiten ungleiche Zwillinge.

Wasser gab es bereits in der Frühzeit des Universums Die Erde ist zwar ein ausgesprochener Wasser-Planet – trotzdem ist Wasser kein Privileg der Erde. Das Wasser gab es schon lange, bevor sich die Erde aus Staub zusammengeballt hat. Vor ein paar Jahren haben Forscher nachgewiesen, dass es Wasser schon in der Frühzeit des Universums gab. Man darf sich das aber nicht als geschlossene Masse vorstellen, also als Tröpfchen oder Eis, sondern es handelt sich um einzelne Wassermoleküle, die sich isoliert voneinander im Weltall befinden. Wie ist dieses Wasser entstanden? Bisher sind nur die groben Zusammenhänge klar: Wasser besteht aus den Elementen Wasserstoff und Sauerstoff. Wasserstoff ist das einfachste, primitivste aller Elemente, das erste, was überhaupt im Universum entstanden ist. Es besteht aus einem Proton und einem Elektron. Alle anderen Elemente wurden unter viel Druck aus diesem Wasserstoff "zusammengebacken". Das ist das, was Physiker Kernfusion nennen. Da ist als erstes Helium – Helium entsteht auch in der Sonne: Jeweils vier Wasserstoffatome fusionieren unter hohem Druck und enormer Hitze zu einem Heliumatom. Wenn die Sterne noch größer sind – wesentlich größer als die Sonne – ist der Druck so groß, dass auch die Heliumatome zusammengebacken werden. Da wird aus drei Heliumatomen ein Kohlenstoffatom oder, wenn es vier sind, ein Sauerstoffatom. Damit hätten wir also schon mal die Elemente, die wir für Wasser brauchen: Wasserstoff und Sauerstoff. Die müssen sich nun verbinden – das tun sie aber erst, wenn sie aus den Sternen, in denen sie entstanden sind, in die Weiten des Weltalls geschleudert wurden. Und selbst da ist es schwierig. Denn solange die einzelnen Atome im Weltall herumschwirren, verbinden sie sich nicht. Es braucht dazu offenbar größere Teilchen – konkret: Staubpartikel. Es sieht also so aus, als haben sich Wasserstoff und Sauerstoff schon im jungen Universum an Staubpartikeln zusammengefunden. Die erste Verbindung war dabei aber offenbar noch nicht Wasser, sondern Wasserstoffperoxid – H2O2, also das Zeug, das man zum Blondieren der Haare verwenden kann. Erst in einer weiteren Reaktion entsteht aus H2O2 das normale Wasser H2O. Das sind aber im Moment wirklich mehr Vermutungen, denn die Forscher haben ja nicht viel: Sie haben ihre Teleskope, mit denen sie in den Tiefen des Weltalls nach den typischen Wellenspektren dieser Moleküle gucken können, und ein paar chemische Experimente, mit denen sie zeigen können, wie es abgelaufen sein könnte. Aber das war’s dann auch schon. Ist das Wasser auf der Erde ein Überrest aus den Frühzeiten des Universums? Ja, wobei noch nicht geklärt ist, wie es auf die Erde kam. Es gibt zwei Modelle: Entweder die Erde ist nass entstanden, das heißt, als sie sich aus Staub geformt hat, war das Wasser schon mit drin. Und im Lauf der Zeit haben dann Vulkane das im Erdinneren vorhandene Wasser nach außen an die Erdoberfläche transportiert. Die andere Möglichkeit: Die Erde ist trocken entstanden oder "halbnass", während der Großteil des heutigen Wassers erst später durch Kometen in Form von Eis auf die Erde gebracht wurde. Für beide Theorien gibt es Hinweise – vielleicht war es auch eine Kombination aus beidem – insofern ist das noch nicht geklärt.

Engländer setzten Standard bei Metallgewinden Die Metallgewinde wurden zuerst in England genormt, 1841 von Sir Joseph Whitworth. Das hat sich zumindest bei Wasser- und Gasleitungen gehalten. Die Engländer haben damals den Standard gesetzt, und sie haben auch die ersten Gasleitungen in Deutschland gebaut. Das Kuriose: Rechnet man die Zollangaben in Zentimeter um und misst dann die Gewinde nach, stellt man fest, dass das gar nicht übereinstimmt. Ein sogenanntes "1"-Rohrgewinde" ist nämlich nicht etwa einen Zoll breit, sondern etwas breiter. Zollangabe bezeichnete ursprünglich den Innendurchmesser Woher kommt das? Ein Rohr hat einen Außendurchmesser und einen Innendurchmesser. Ursprünglich bezeichnete die Zollangabe den Innendurchmesser. Ein 1-Zoll-Rohr hatte einen Innendurchmesser von einem Zoll, also 25,4 Millimeter. Damals war der Stahl aber noch nicht so gut und stabil wie heute. Deshalb war die Rohrwandung relativ massiv, nämlich 3,75 mm. Addiert man die hinzu - und zwar zweimal, auf beiden Seiten - ergab sich bei einem Zoll Innendurchmesser ein Außendurchmesser von etwa 3,3 Zentimeter. Nun weiß aber jeder Heimwerker, dass die eigentlich entscheidende Größe beim Verlegen von Rohren der Außendurchmesser ist. Der Außendurchmesser bestimmt, welches Werkzeug ich brauche und wie viel Platz das Rohr in der Wand oder im Boden beansprucht. Besserer Stahl: Rohrwandungen heute nur noch halb so dick wie früher Seit dem 19. Jahrhundert hat sich die Stahlqualität verbessert. Dadurch ist es möglich, die Rohrwandungen dünner zu machen. Sie sind zum Teil nur noch halb so dick wie im 19. Jahrhundert. Nun wollte man aber die alten eingeführten Standardmaße behalten. Das heißt, man wollte sich weiter darauf verlassen, dass ein 1-Zoll-Rohr einen Außendurchmesser von 3,3 Zentimetern hat. Also wurden die Rohre von innen weiter. Und so ist ein sogenanntes 1-Zoll-Rohr heute nicht mehr einen Zoll breit, also 2,54 Zentimeter, sondern hat einen Innendurchmesser zum Teil von mehr als 3 Zentimetern. Warum ist die Zollangabe bei uns erlaubt? Sonst werden doch alle Maße metrisch angegeben? Die alte Zoll-Bezeichnung ist nur noch ein Name. Das heißt, ein sogenanntes "3/8-Zoll"-Gewinde trägt die Bezeichnung R3/8, aber definiert – in der Deutschen Industrienorm – ist die sogenannte Nennweite in Millimetern, nicht in Zoll. Generell werden diese Zoll-Angaben auch nur noch bei Rohren bis zu etwa 4 cm verwendet. Bei größeren Rohren haben sich auch im Handel die metrischen Bezeichnungen durchgesetzt. Deshalb werden auch die Abflussrohre – die sind ja weiter als die Zuleitungen – in Millimetern angegeben. Bildschirmdiagonalen werden in Zoll angegeben Die Zollangaben für Bildschirme oder Disketten kommen aus den USA. Die haben die Standards gesetzt, die heute weltweit gelten. Nur dass die Zollwerte tatsächlich noch stimmen. Ein 15-Zoll-Bildschirm hat tatsächlich eine Diagonale von 15 Zoll. Es ging vor Gericht hin und her, ob diese Angaben in Deutschland zulässig sind oder ob die Hersteller nicht doch alles in Zentimetern angeben müssen. Aber zuletzt haben die Gerichte gesagt: Die Verbraucher haben sich so an diese Zoll-Angaben gewöhnt, dass die im Zusammenhang mit Bildschirmen weiterhin geduldet werden können. Dank an Daniel Wosniotzka vom Deutschen Verein des Gas- und Wasserfaches

Trockene Wäsche hat im Vergleich zu nasser Wäsche eine relativ raue Oberfläche. Ein Seidenhemd kann sich glatt anfühlen, aber auf mikroskopischer Ebene ist es immer noch ziemlich rau. Es sind viele Fäden, die aus noch dünneren Fasern bestehen. Die stehen in verschiedene Richtungen ab, zumindest im Mikrometer-Bereich. Wasser glättet die Oberfläche der Fasern Jetzt stellen wir uns vor, dass Licht aus irgendeiner Quelle auf diese raue Oberfläche fällt. Was passiert mit dem Licht? Es wird gestreut, und zwar in alle Richtungen. Deshalb wird der Stoff gleichmäßig hell. Wenn wir den Stoff nass machen, dann bildet sich eine glattere Oberfläche durch das Wasser, weil das Wasser die noch bestehenden Zwischenräume im Gewebe auffüllt und die Oberfläche auf diese Weise glättet. Außerdem hält das Wasser die Fasern zusammen – wie man beim Nähen einen Faden befeuchtet, damit man ihn besser durchs Nadelöhr bekommt. Die Oberfläche wird durch das Wasser also insgesamt glatter, weniger rau und die Folge ist, dass weniger Lichtanteile gestreut werden. Dafür werden umso mehr Lichtanteile an dieser glatten Oberfläche gespiegelt. Glatte Oberflächen spiegeln tendenziell mehr und Wasser spiegelt sowieso. Durch diesen Spiegelungseffekt geht das Licht nicht mehr in alle Richtungen, sondern da gilt das alte Gesetz: Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel. Das heißt, wenn man den Stoff aus ganz bestimmten Richtungen ansieht, wirkt er richtig hell. Dafür wirkt er aus den übrigen Richtungen umso dunkler. Warum werden nasse Stoffe durchsichtig? Das Wasser, das die vielen Poren im Gewebe ausfüllt, lässt einen Teil des Lichts durch. So kann nur der übrige Teil noch zurückgeworfen werden. Damit erschein die Wäsche auch dunkler. Das sind die beiden Effekte: Der nasse Stoff streut das Licht weniger und ein Teil des Lichts "verschwindet" im Wasser und geht damit für den Betrachter verloren.

Wenn aus Wasser Dampf wird Das Rauschen entsteht durch Dampfbläschen. Stellen Sie sich plastisch vor, was im Wasserkocher passiert: Das Wasser wird von unten durch eine Heizspirale oder eine elektrische Bodenplatte erhitzt. Diese Bodenplatte ist, je nach Modell, mehrere Hundert Grad heiß – sonst könnte sie das Wasser nicht auf 100°C erhitzen. Die Wasserschicht, die sich unmittelbar über dieser heißen Bodenplatte befindet, erhitzt sich sehr schnell auf über 100°C. Das führt dazu, dass ein Teil dieses untersten Wassers in den gasförmigen Zustand übergeht: Aus Wasser wird Dampf. Explosionen und Druckwellen Dieser Dampf bildet viele kleine Blasen, die aufsteigen. Und wenn aus Wasser Dampf wird, ist damit eine enorme Ausdehnung verbunden – die Bläschenbildung geht somit einher mit vielen winzig kleinen Explosionen. So entsteht überall dort, wo sich eine Dampfblase bildet, eine kleine Explosion und somit eine Druckwelle – damit haben wir die erste Quelle für das Rauschen. Aber es geht noch weiter: Diese Bläschen steigen auf und gelangen, da das Wasser in den darüber befindlichen Schichten noch kühler ist, gleich wieder in eine kältere Umgebung. Also kühlt sich der Wasserdampf im Gasbläschen wieder ab, der Dampf kondensiert und das Bläschen bricht in sich zusammen. Deswegen sehen wir diese Bläschen am Anfang meist auch nicht. Sie schaffen es nämlich nicht bis zur Oberfläche, sondern fallen vorher zusammen, sie implodieren. Das ist eine weitere Schallquelle. Ruhe kehrt ein, wenn das Wasser kocht Wenn das Wasser kocht, wird es wieder leiser. Denn dann ist das gesamte Wasser von oben bis unten mehr oder weniger gleich heiß. Die Gasbläschen steigen weiter auf, aber oben ist das Wasser auch heiß. Deshalb bleiben sie erhalten und implodieren nicht. Wenn sie aufsteigen, vereinigen sie sich dabei mit anderen Bläschen zu großen Blasen. Wenige große Blasen erzeugen aber beim Aufsteigen weniger Schall und gleichzeitig eine tiefere Tonfrequenz als viele kleine Bläschen. Und je heißer das Wasser wird, desto eher schaffen es die Bläschen bis an die Oberfläche. Deshalb wird das Rauschen vor allem in dem Moment leiser, in dem das Wasser anfängt zu blubbern und zu sprudeln – eben weil die Gasbläschen dann zwar sichtbar, aber leise an der Oberfläche austreten und nicht mehr im Wasser selbst implodieren.

Wolken: mehr Luft als Wasser Man denkt immer, Wolken seien leicht – so wie sie da oben im Himmel schweben. Immerhin fallen sie nicht runter. Natürlich kann man Wolken nicht auf eine Waage legen. Wohl aber kann man ihr Gewicht ungefähr ausrechnen. Denn Wolken bestehen aus kleinsten Wassertröpfchen oder auch Eiskristallen. Zwischen diesen Tropfen oder Kristallen befindet sich ganz viel Luft (und Wasserdampf). Es ist viel mehr Luft als Wasser: Ein Kubikmeter Wolke enthält in der Regel nicht einmal ein Gramm Wasser, meistens noch viel weniger. Wolkengewicht errechnet sich aus Wasseranteil und Volumen Davon hängt das Gewicht einer Wolke ab: Wie viel Wasser enthält sie? Wie groß ist sie insgesamt? Welches Volumen nimmt sie ein? Denn es liegt ja auf der Hand, dass eine fette dunkle Quell- oder Regenwolke, die mehrere Kilometer mächtig ist, schwerer ist als eine kleine feine Zirruswolke. Wolkengewicht mithilfe von Satelliten messen Am besten misst man das Gewicht der Wolken mithilfe von Satelliten, vor allem mit Radarmessungen. Radarsatelliten funktionieren nach dem Echo-Prinzip: Der Satellit sendet elektromagnetische Wellen aus, diese Wellen treffen irgendwo auf und werden zurückgeworfen zum Satelliten. Auch die Wassertröpfen und Eiskristalle in einer Wolke reflektieren diese Radarwellen. Manche Radarwellen dringen weiter in die Wolken ein, bis sie auf ein Tröpfchen stoßen, als andere. Aus diesen unterschiedlichen Laufzeiten kann der Satellit ermitteln, wie dicht die Tröpfchen in der Wolke beieinander sind. Je dichter, desto eher werden im Schnitt die Wellen reflektiert. Daraus wiederum lässt sich ableiten, wie hoch das Verhältnis zwischen Wasser und Luft in der Wolke ist – und daraus wiederum das Gewicht. Fußballfeldgroße Wolke hat bis zu 10 Tonnen Gewicht Nehmen wir eine kleine Schönwetterwolke mit der Ausdehnung eines Fußballfeldes und einer Höhe von ungefähr einem Kilometer. Da kommt man auf ein Gewicht von 5 bis 10 Tonnen. Das bedeutet: Wenn diese Wolke sich plötzlich in einen Platzregen verwandeln würde, wäre das die Menge Wasser, die zu Boden geht. Aus diesen 5 bis 10 Tonnen können aber schnell Hunderte oder Tausende von Tonnen werden, wenn die Wolke größer wird. Wenn sich unsere kleine zarte Wolke zu einer großen Regenwolke aufplustert, 10-mal so lang, 10-mal so breit und 5-mal so hoch, dann wächst das Gewicht gleich auf das 500-Fache an. Hier reden wir nur vom Gewicht der Tröpfchen und somit nur von dem Gewicht, das die Wolke zusätzlich hat im Vergleich zu einem gleichgroßen Volumen an Luft. Die Wolke fällt nicht herunter, aber der Regen – tropfenweise Die Tropfen fallen schon hinunter, aber sehr langsam. Denn die einzelnen Tröpfchen sind winzig klein. Es ist im Grunde Wasserstaub – wie wenn man Wasser aus einem Zerstäuber sprüht. Da fallen die Tröpfchen auch nur langsam hinunter. In den Wolken fallen sie noch viel langsamer, weil die Tropfen zum Teil kleiner sind und weil schon kleinste Luftströmungen genügen, um sie wieder hochzuwirbeln. Wolken entstehen gerade auch in solchen Gebieten, in denen Luftmassen aufsteigen. Sie fallen erst dann richtig schnell hinunter, wenn sich die kleinen Tröpfchen zu immer größeren zusammenfügen. Der Fachausdruck dafür heißt: Regen.

So stirbt Bösewicht "Goldfinger" im gleichnamigen James-Bond-Film: Er feuert eine Waffe ab und trifft ein Fenster. Die Folge ist ein plötzlicher Luftdruckabfall und Goldfinger wird durch den Sog aus dem Fenster gezogen: Das typische böse Ende eines bösen Schurken. Ist das nun realistisch? Man hat das in der Physik nachgerechnet und es gibt sogar Experimente. Die legen den Schluss nahe: Ganz so läuft das nicht. Das Szenario ist insofern richtig, als ein Loch in der Außenwand sofort zu einem Druckabfall führt. Flugzeug muss Druckunterschied innen und außen aushalten Den Druckabfall kann man sich leicht klarmachen: In der Kabine herrscht ein Luftdruck fast wie an der Erdoberfläche – schließlich sollen sich die Passagiere auch in einer typischen Reiseflughöhe von 10.000 bis 11.000 Metern wohlfühlen. Der Luftdruck außerhalb des Flugzeugs ist aber viel niedriger, etwa ein Viertel so groß. Zwischen innen und außen besteht also ein starkes Druckgefälle. Diesen Druckunterschied muss die Außenhaut des Flugzeugs aushalten – so wie ein Luftballon oder ein Reifen den hohen Innendruck aushalten muss, ohne zu platzen. Angenommen, es entsteht plötzlich ein Loch in der Außenhaut. Die Folge ist klar: Luft strömt sofort von Innen durch das Loch nach außen. So entsteht tatsächlich ein Sog in Richtung der undichten Stelle. Die Frage ist aber: Wie stark ist dieser Sog? Der Physiker Metin Tolan hat das mal mit seinen Studierenden ausgerechnet. Er kam zu folgendem Ergebnis: Der Sog im Fall "Goldfinger" würde einen Wind der Stärke 3 erzeugen – also etwa 17 km/h. Das ist eine stärkere Böe, aber nichts, wogegen man sich nicht stemmen könnte. Wahrscheinlich nur ein paar blaue Flecke Es hängt aber auch davon ab, wie nah man sich am Fenster befindet. Goldfinger wird ja praktisch durch die ganze Kabine zur Fensteröffnung gesogen – das ist wohl unrealistisch. Würde er sich dagegen direkt am betreffenden Fenster befinden, wäre der Druck und damit die Sogwirkung nach draußen um ein Vielfaches höher. Trotzdem würde Goldfinger – er ist ja auch nicht der Schlankeste – wohl vor allem gegen den Fensterrahmen gezogen. Dort würde er sich die ein oder andere Prellung holen, vielleicht auch eine Gehirnerschütterung. Aber er würde sicher nicht so verformt werden, dass er durch das Fenster hinaus gedrückt würde. Zumal diese Sogwirkung ja auch nicht so lange anhält. Je größer nämlich das Loch ist, desto heftiger ist zwar der Druckabfall, aber desto schneller ist das Druckgefälle dann auch ausgeglichen. Nach einem kurzen heftigen Augenblick würden in der Kabine Druckverhältnisse herrschen wie draußen in 10.000 Metern Höhe. Als Passagier würde man dann vielleicht ohnmächtig werden, mehr aber auch nicht.

Nur eine Körperöffnung für Kot und Urin Bei weißem Vogelkot handelt es sich in Wirklichkeit weniger um Kot als um Urin. Zumindest um eine Mischung aus beidem. Denn Vögel scheiden Kot und Urin oft gleichzeitig aus und haben für beides nur eine Körperöffnung. Der Haufen, den die Vögel hinterlassen, ist am Rand eher dunkel-gräulich, in der Mitte aber weiß. Das Dunkle ist der eigentliche Kot, das Weiße in der Mitte der Urin. Wenn der Urin überwiegt, dann ist alles weiß. Warum ist der Urin weiß und gleichzeitig so fest? Der Urin der Vögel ist relativ fest, weil sie wenig Wasser trinken. Sie trinken kaum auf Vorrat, denn das würde sie unnötig schwer machen und beim Fliegen behindern. Warum aber ist dieser Vogelurin weiß und nicht wie bei uns gelb? Es gibt zwei Unterschiede: Unser Urin besteht aus Harnstoff, und der ist farblos transparent. Vogelurin dagegen besteht aus Harnsäure, und die hat einen weißen Grundton. Der menschliche Harn enthält rote Blutkörperchen – in starker Verdünnung sorgen die für die gelbe Farbe. Die roten Blutkörperchen werden in unserem Körper regelmäßig ausgewechselt und die Entsorgung findet über den Urin statt. Vögel behalten ihre roten Blutkörperchen länger und scheiden sie deshalb seltener aus. Im Urin der Vögel gibt es also keine roten Blutkörperchen, deshalb behält der Urin die weiße Farbe der Harnsäure.

Wie entstehen Ohrwürmer? Am besten nähert man sich der Antwort, wenn man fragt: Wann entsteht er? Ein Ohrwurm ist ein Lied, das wir dauernd unwillkürlich in unserem Kopf neu produzieren, ohne dass wir das bewusst steuern. Bildlich gesprochen ist es so, als sei da ein Lied in uns, das irgendwie "raus will". Wir horchen in uns hinein und hören etwas, was uns vielleicht sogar animiert, mitzusummen oder mitzusingen. Das ist für mich übrigens einer der starken Belege dafür, dass die Musik ganz tief in der Natur des Menschen verwurzelt ist. Dass wir – sehr oft – gerade auch dann, wenn es um uns still ist, dieses akustische Vakuum im eigenen Kopf mit Musik füllen – mit Melodien, die uns gerade in den Kopf kommen, und dabei eben gerade auch mit Ohrwürmern. Studien haben gezeigt, dass Ohrwürmer meist in einer eher reizarmen Umgebung bzw. Situation entstehen. Das muss keine Stille sein, es reicht, wenn um uns herum gerade nicht viel Spannendes passiert. Bügeln, Kochen, Autofahren, Gartenarbeit, Spazierengehen – Routinetätigkeiten also, die uns nicht viel Konzentration abverlangen. Gleichzeitig hat man herausgefunden: Leute, die viel Musik hören, haben auch viele Ohrwürmer. Wer sich also zur Musik hingezogen fühlt, ist offenbar anfälliger. Was zeichnet einen typischen Ohrwurm aus? Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Kassel haben das untersucht. Demnach sind es überwiegend Lieder – also Stücke mit Text. Reine Instrumentalstücke können zwar auch Ohrwürmer werden, aber eher selten. Zweitens: Es handelt sich oft um Stücke, die die jeweilige Person mit irgendeiner Erinnerung verbindet. Das muss nicht unbedingt eine Erinnerung an eine konkrete Situation sein; manchmal verknüpfen wir ja auch bestimmte Stücke mit einer ganz bestimmten Stimmung oder Lebensphase. Und es muss – auch das ist interessant – nicht immer Musik sein, die einem persönlich gefällt. Trotzdem gibt es offenbar keine "Ohrwurm-Formel". Es gibt sicher ein paar Voraussetzungen, die ein Stück erfüllen muss. Dazu gehört eine eingängige Melodie – idealerweise eine, die im weitesten Sinn "schleifenfähig" ist, also wo man am Ende an einem Punkt landet, der geradezu zu einem Da Capo einlädt, sodass der Kopf es leicht hat, die Melodie wieder von vorne beginnen zu lassen. Das sind schon mal gute Voraussetzungen. Dann eine einfache rhythmische Struktur – also alles, wozu man sich gut im Rhythmus bewegen kann, ist gut. Nehmen wir eine Mahlersymphonie. Die hat zwar auch eingängige Melodien, aber die führen selten zu einer Schleife. Und sie laden auch nicht dazu ein, sich rhythmisch zu bewegen. Deshalb haben die eher geringes Ohrwurmpotenzial. Generell sagen aber Ohrwurmforscher wie Prof. Jan Hemming aus Kassel: Ein echtes Rezept gibt es nicht; man kann ein paar Voraussetzungen schaffen, letztlich aber haben Ohrwürmer sehr viel mehr mit der einzelnen Person zu tun als mit der Struktur der Musik. Warum gibt es überhaupt Ohrwürmer? Das ist relativ schlecht erforscht, und darüber kann man nur spekulieren. Aber das Gehirn ist ja oft aktiv, auch wenn wir das nicht bewusst steuern – es produziert nachts Träume und tagsüber kommen uns manchmal alle möglichen Erinnerungen in den Sinn. Und Ohrwürmer sind ja auch eine Art akustische Erinnerung. Man weiß auch, dass Menschen mit starken Hörbeeinträchtigungen ebenfalls Ohrwürmer erleben. Aber was im Gehirn vorgeht, wenn es Ohrwürmer produziert, das ist noch kaum erforscht. Es hat z. B. noch niemand mit einem Hirnscanner beobachtet, was im Gehirn passiert, wenn jemand sich gerade einen Ohrwurm "einfängt". Deshalb, sagt Jan Hemming, weiß man auch nicht, wo genau im Kopf er entsteht.

Passive und aktive Formen von fleischfressenden Pflanzen Unter den fleischfressenden Pflanzen gibt es passive und aktive Formen. Bei den passiven bleibt die Beute einfach kleben, kommt nicht mehr weg und wird durch Verdauungssäfte aufgelöst. Da kann man den Fang-Vorgang ganz gut nachvollziehen. Knifflig sind die aktiven Pflanzen, die regelrecht zuschnappen – wie die Venusfliegenfalle – oder die ihre Beute einsaugen wie der Wasserschlauch. Da sind gleich mehrere Dinge erstaunlich. Wie merken die Pflanzen ohne Nervenzellen, dass ein Beutetier an ihnen herumkrabbelt? Wie können sie plötzlich zuschnappen – wo sie doch gar keine Muskeln haben? Beispiel Venusfliegenfalle Bleiben wir bei der Venusfliegenfalle – das ist eine beliebte Zierpflanze, die man oft in botanischen Gärten sieht. Man erkennt sie an den auffallend "bissigen" Blättern mit ihren scharfen Zacken am Ende. Jeweils zwei dieser Blätter stehen sich so gegenüber, dass die Zacken ineinandergreifen wie die Finger, wenn man die Hände faltet. Berührung wird über elektrochemische Impuls weitergeleitet Jetzt kommt eine Fliege und setzt sich auf die Blätter. Woran merkt das die Pflanze? Das ist relativ leicht zu verstehen: Auf der Innenseite der Blätter sind jeweils drei empfindliche Härchen. Sobald die sich – etwa durch die Fliege – bewegen, leiten sie ein Signal weiter. Das geht auch ohne spezielle Nervenzellen über elektrochemische Impulse. Der Unterschied ist nur, dass diese Impulse nicht über weit verzweigte Nervenbahnen, sondern von einer Zelle zur nächsten weitergeleitet werden. Dieses Signal muss bei der Pflanze eine Bewegung in Gang setzen – sonst könnte sie ja nicht zuschnappen. Das heißt, die Form der Blätter muss sich verändern. Das machen manche Pflanzen, indem sie – vereinfacht gesagt – zwischen den Zellen Wasser umlagern. Wenn in einem bestimmten Abschnitt des Blattes die Zellen Wasser aufnehmen, verändert auch das Blatt insgesamt seine Form. Bei Pflanzen wieder der Venusfliegenfalle stößt diese Erklärung jedoch an Grenzen, denn dort ändern die Blätter innerhalb von einer Zehntel Sekunde nach dem zweiten Berühren und schnappen zu. Das geht viel zu schnell, als dass man das mit dem Verlagern von Wasser erklären könnte. Stattdessen wird, kurz bevor die Falle zuschnappt, die äußere Zellwand plötzlich weich, vermutlich durch einen bestimmten Enzymcocktail. Und das bringt die Blätter plötzlich zum Umklappen und damit zum Zuschnappen. Das Spannung in den Blättern wird dabei über einen Kipppunkt gebracht. Zuschnappen funktioniert ähnlich wie bei der Mausefalle Die Formveränderung der Blätter ist nur der Auslöser. Dieses Zuschnappen wiederum ist kein aktiver Vorgang wie das Zugreifen bei einer Hand – dafür bräuchte man ja Muskeln – sondern es ist eher wie bei einer Mausefalle, die erst aufgespannt ist und dann zuschnappt, sobald die Maus den Widerstand löst. Oder wie beim Pfeil und Bogen: Ich spanne den Bogen langsam – dazu brauche ich Kraft. Zum Loslassen brauche ich keine Kraft, aber gerade das Loslassen führt dann zum blitzschnellen Abschießen des Pfeils. Bei der Venusfliegenfalle läuft das ähnlich und zwar so: Die Blätter haben die Eigenschaft, dass sie entweder nach außen oder nach innen gekrümmt sind. Man kann sie durch leichtes Eindrücken schnell aus einer konvexen in eine konkave Form bringen. Hier bieten sich als Vergleich eine Kontaktlinse, ein Marmeladendeckel oder ein eingedrücktes Autoblech an: Wenn man von innen dagegen drückt, springt es wieder in den Ausgangszustand zurück. Diese Eigenschaft haben auch die Blätter der Venusfliegenfalle. Die Pflanze wächst so, dass die Blätter im Normalzustand nach außen gebogen sind, sie können aber unter bestimmten Umständen umspringen in den nach innen gekrümmten Zustand. Wenn das beide Blätter gleichzeitig machen, schließen sie automatisch. Das heißt, eine kleine Formveränderung durch das Aufweichen der Zellwand kann dieses Umschnappen auslösen. Das geht innerhalb von Millisekunden. Dank an: Prof. Dr. Thomas Speck, Botanischer Garten Freiburg

Ja, das geht. – Allerdings wäre es eine sehr mühselige Angelegenheit und als Energiequelle für Glühweinpartys nicht zu empfehlen. Man müsste schon ein paar Tage lang hintereinander kräftig schütteln und dabei das Gefäß isolieren, damit es die Wärme nicht gleich wieder nach außen abgibt. Aber im Prinzip kann man Wasser wirklich durch Schütteln erhitzen. Und wenn man dieses Experiment vor 170 Jahren durchgeführt hätte, wäre man jetzt berühmt. Denn es waren just Experimente zu genau dieser Frage, die zu einem der wichtigsten Sätze der Physik geführt haben: den Energieerhaltungssatz. Energie kann man nicht "erzeugen" Der Energieerhaltungssatz sagt, dass sich die Gesamtmenge der Energie in einem geschlossenen System nicht ändert. Man kann also keine Energie "erzeugen", sondern es gibt verschiedene Arten von Energie – Bewegungsenergie, Wärmeenergie, elektrische Energie und so weiter, die man ineinander umwandeln kann. Aber in der Summe geht keine Energie verloren. Eine Seefahrt, die ist – langweilig Bei der Entdeckung dieses Prinzips haben das "geschüttelte Wasser" sowie der Naturforscher Robert Mayer (1814 - 1878) aus Heilbronn eine entscheidende Rolle gespielt. Er war eigentlich Arzt und hätte sich mit Physik vielleicht gar nicht so viel beschäftigt, wenn ihm nicht ein bisschen langweilig gewesen wäre. Er hatte nämlich eine Anstellung als Schiffsarzt auf einem Überseedampfer nach Batavia; das ist das heutige Jakarta. Und auf diesem Schiff, das Wind und Wetter ausgesetzt war, machte er sich alle möglichen Gedanken über die Physik und die Naturkräfte. Er meinte zum Beispiel festzustellen, dass bei starkem Seegang das Wasser im Schnitt wärmer wäre als bei ruhiger See. Davon ausgehend überlegte er weiter, wie sich das denn so verhält mit der Reibung und der Wärme. Es war schon bekannt, dass Metallplatten warm werden, wenn man sie aneinander reibt, aber es war noch nicht so richtig klar, warum sie das tun. Von der Idee zum Versuch Robert Mayer hat Wasser geschüttelt und das Experiment in einem Aufsatz von 1842 beschrieben. Er schreibt leider nicht, wie viel Wasser er benutzt hat und wie lang und wie intensiv er es geschüttelt hat. Aber er schreibt, dass er es von 12 auf 13 Grad erwärmen konnte und es sich auch entsprechend ausgedehnt habe. Und das war für ihn der Schlüssel zu der These, dass mechanische Arbeit und Wärme äquivalent sind, dass sich also mechanische Arbeit in Wärme umwandeln lässt. Und er hat sogar einen ersten Umrechnungsfaktor angeführt. Mit seinen Worten: Es ergiebt sich, dass ... dem Herabsinken eines Gewichtstheiles von einer Höhe ca. 365 m die Erwärmung eines gleichen Gewichtstheiles Wasser von 0° auf 1° entspricht. Quelle: Robert Mayer Den Begriff Energie hat er dabei übrigens gar nicht verwendet. Heute würde man sagen: Wenn eine Masse von 365 Metern Höhe zu Boden fällt, wird dabei die Bewegungsenergie frei, die ausreichen würde, um die gleiche Masse an Wasser um 1°C zu erwärmen. Robert Mayer hat sich zwar ein bisschen mit dem Wert vertan, aber für eine erste Annäherung war das gar nicht schlecht. Und von dieser Überlegung aus war er einer der ersten, die einen Energieerhaltungssatz formuliert haben, ohne das Wort Energie in den Mund zu nehmen. Seine Formulierung war: "Fallkraft, Bewegung, Wärme, Licht, Elektrizität und chemische Differenz der Ponderabilien sind ein und dasselbe Objekt in verschieden Erscheinungsformen." Wenn man Wasser schüttelt, entsteht die Reibung zwischen den Wassermolekülen. Ist es nicht schwer zu ermitteln, wie viel Reibung da in der Summe entsteht? Es klingt kompliziert, ist aber eigentlich simpel. Denn beim Schütteln passiert ja nichts anderes, als dass man eine äußere Kraft auf die unzähligen kleinen Wasserteilchen überträgt. Man kann das verdeutlichen an einem anderen Experiment, das ein Engländer ein Jahr nach Robert Mayer durchgeführt hat: Der hat klar definierte Gewichte zu Boden sinken lassen und über ein Gewinde damit ein Gefäß mit Wasser zum Drehen gebracht – er hat das Wasser also gerührt und nicht geschüttelt. Weil die Wasserteilchen sich dauernd aneinander reiben, entsteht nicht nur Wärme, sondern das Wasser kommt auch irgendwann wieder zum Stillstand. Man muss jetzt aber nicht die Bewegung und die Reibung jedes einzelnen Wasserteilchens ausrechnen, sondern es ist klar: Die von außen zugeführte Kraft der Gewichte hat sich auf die Bewegung der vielen Wasserteilchen verteilt, und wenn die zum Stehen gekommen sind, ist deren Bewegungsenergie wiederum in Reibungsenergie, sprich Wärme übergegangen. Dieser englische Physiker, der dieses etwas genauere Experiment durchgeführt hat, war übrigens James Prescott Joule – Namensgeber der heute international gültigen Maßeinheit für die Energie.

Gebärdensprache: differenzierte Sprache mit Dialekten Das wäre praktisch, wenn man daran denkt, dass z.B. auf Phoenix die Nachrichtensendungen – Tagesschau und heute – für Gehörlose in Gebärdensprache übersetzt werden. Wäre die Gebärdensprache überall auf der Welt gleich, könnten alle Gehörlosen weltweit diese Nachrichten verstehen. Aber so ist es nicht. Es ist wie bei der Lautsprache auch: Es gibt viele Gebärdensprachen. Es gibt sogar Dialekte. Man muss betonen: Die Gebärdensprache ist nicht einfach eine rudimentäre Zeichensprache, sondern es ist eine vollwertige Sprache, genauso differenziert wie die gesprochene Sprache auch. Allerdings ist sie ein bisschen anders. Man darf sich das nicht so vorstellen, dass man einen deutschen Satz wie "Ich habe heute keine Lust auf Fußball" Wort für Wort in die Gebärdensprache übertragen müsste. Das ist vielmehr ein eigenes grammatikalisches System. Lange waren Gebärdensprachen nicht anerkannt Früher wurden Gebärdensprachen als "Affensprachen" verunglimpft, sie waren in den Schulen verboten, in Frankreich sogar bis 1991. Man hat gehörlosen Kindern hauptsächlich beigebracht, anderen vom Mund abzulesen und selbst zu sprechen – sogar, wenn sie sich miteinander unterhielten. Das hat sich komplett gewandelt; die Gebärdensprache ist in Deutschland seit 2002 als Sprache anerkannt. Gehörlose haben auch vor Gericht ein Recht auf einen Dolmetscher. International sind Gebärdensprachen so unterschiedlich wie andere Sprachen. Das heißt: fast. In mancher Hinsicht sind sie untereinander doch ähnlicher. Denn man kann sich leicht vorstellen, dass alle Gebärdensprachen ähnliche Zeichen für Zahlwörter – also 1, 2, 3 usw. – verwenden. Ebenso für bestimmte Körperteile wie "Auge" oder "Bauch". Oder auch entsprechende Begriffe, die sich davon ableiten wie "sehen" oder "essen". Da gibt es zwischen den Gebärdensprachen schon mehr Überschneidungen als zwischen den gesprochenen Sprachen. Dennoch gibt es keine Welt-Gebärdensprache.

Verschiedene Tipps hört man immer wieder: Eine Kastanie auf der Fensterbank soll angeblich verhindern, dass Spinnen durch das Fenster nach innen krabbeln. Oder auch ätherische Öle wie Minzöl, Lavendelöl und Zitronenöl. Spinne am Scheideweg: Welchen Duft wird sie meiden? Ein deutsch-kanadisches Forschungsteam hat die Frage untersucht und drei angebliche Hausmittel gegen Spinnen getestet. Dazu haben sie Folgendes gemacht: Sie haben ein langes Glasrohr in Y-Form gebaut und am einen Ende des Rohrs – das dem unteren Teil des Y entspricht – weibliche Spinnen ausgesetzt. Eines der beiden anderen Enden des Y-Rohrs war mit einem Geruch markiert, also entweder Kastanie, Minzöl oder Zitrone. Die Spinnen krabbeln dann am langen Ende des Y rein und kommen an die Gabelung. Dort haben sie die Wahl: Nehmen sie den geruchsneutralen Weg oder den, der nach den Hausmitteln riecht? Getestet wurden drei invasive Spinnenarten, die weltweit verbreitet sind. Fall Nr. 1: Das Pfefferminzöl. Das funktioniert tatsächlich. Zwei der drei Spinnenarten haben einen riesigen Bogen um den Duft gemacht und sind regelrecht in die geruchsneutrale Richtung geflüchtet. Die Tiere haben sogar eine richtige Abwehrhaltung eingenommen – also die Beine ganz eng an den Körper gezogen und einfach starr abgewartet, sobald sie die Minze wahrgenommen haben. Ähnlich bei der Kastanie: Das ist also kein Mythos! Die Spinnen haben auch da direkt kehrtgemacht und die Kastaniengabelung links liegen gelassen. Warum das so ist, haben die Forscher zwar nicht untersucht, aber sie vermuten, dass die Kastanien flüchtige Duftstoffe abgeben, die für Spinnen extrem unangenehm sind. Nur ein Internetmythos: Zitronenöl als Spinnenschreck Ganz anders lief das beim Zitronenöl – das hat nämlich überhaupt nicht funktioniert. Und das ist vor allem deswegen interessant, weil genau diesem Hausmittel im Netz am meisten zugetraut wird. Im Versuch konnte der Zitrusduft aber keine der getesteten Spinnenarten vertreiben: Die Spinnen sind ungerührt in Richtung Zitronenöl gekrabbelt. Also: Zitronenöl zur Spinnenabwehr? Das bleibt ein Internetmythos. Erfolgsaussichten mit Minze – und vor allem Kastanie Spannend ist außerdem, dass die einzelnen Spinnenarten unterschiedlich reagieren. Die giftige Witwenspinne und die ganz normale Gartenkreuzspinne waren extrem empfindlich bei Minze und Kastanie. Aber die sogenannte falsche Witwe – die häufig in Wohnungen und Häusern lebt – war deutlich robuster. Das Minzöl hat sie ziemlich unbeeindruckt gelassen, aber zumindest die Kastanie konnte die falsche Witwe zum Teil abwehren. Also: Wer Spinnen sanft aus der Wohnung verbannen möchte, greift am besten zu Kastanien oder verteilt Minzöl auf dem Fensterrahmen. Das verhindert das Eindringen der Achtbeiner ziemlich effektiv.

Gase in der Gelenkschmiere werden beim Knacken freigesetzt Viele denken, dass es die Gelenkteile sind, die aneinander reiben, also Knochen auf Knochen oder Knorpel. Aber die Medizin sagt, dass das Geräusch auf Gase zurückgeht, die freigesetzt werden. Der Finger sitzt in einer Gelenkkapsel, in dieser Kapsel befindet sich eine Flüssigkeit, sozusagen die Gelenkschmiere. In dieser Flüssigkeit sind aber außerdem Gase gelöst – man kann sich das ähnlich vorstellen wie Kohlensäure in einer ungeöffneten Sprudelflasche. Da ist das Gas auch in der Flüssigkeit. Aber solange die Flasche noch zu ist, ist der Druck so groß, dass das Gas von außen nicht zu sehen ist. Wenn man die Flasche aufmacht, lässt man Druck ab. Dieser Druckabfall bewirkt, dass das Gas, das im Wasser gelöst ist, entweicht. Beim Fingerknacken soll nach dieser Theorie etwas Ähnliches passieren. Man zieht also am Gelenk oder drückt es nach unten – dadurch dehnt man die Gelenkkapsel und erzeugt einen Unterdruck in der Gelenkflüssigkeit. Durch diesen Unterdruck werden die Gase in der Gelenkschmiere frei, nur dass es dann nicht zischt, sondern – weil’s im Finger drin ist – dumpf knackt, wenn die Gasbläschen platzen. Fingerknacken: Auswirkungen auf die Stabilität der Gelenke Besonders gesund ist es sicher nicht. Ob und wie schädlich es ist, darüber gehen die Meinungen auseinander. Es gibt zumindest keine Hinweise darauf, dass das Knacken die Arthrose fördert. Was aber durch das dauernde Überdehnen der Bänder und Kapseln passieren kann, ist, dass die mit der Zeit ein bisschen ausleiern, was für deren Stabilität nicht so gut ist.

Glas und Aluminium Ein Spiegel besteht im Wesentlichen aus zwei Schichten: Das Wichtigste ist eine glatt gepresste dünne Schicht aus Aluminium. Diese Aluminiumschicht wird ihrerseits geschützt durch eine durchsichtige Glasplatte. Was bringt nun diese Aluminiumfläche dazu, ein Spiegelbild zu erzeugen? Die Aluminiumschicht ist extrem glatt, etwa im Vergleich zu einer Tapete. Denn die enthält Fasern oder es gibt Unebenheiten in der Wandfarbe. Aber die Aluschicht im Spiegel ist ganz glatt gepresst – wie eine hochwertige Alufolie, nur stabiler. Warum erzeugen glatte Flächen nun ein Spiegelbild? Ganz einfach deshalb, weil dort die Lichtstrahlen symmetrisch abprallen. Der Einfallswinkel ist der Ausfallswinkel Stellen wir uns anstelle der Lichtstrahlen eine Billardkugel am Rand des Billardtischs vor. Da gilt die Regel: So wie sich die Kugel auf die Wand zubewegt, so prallt sie in die andere Richtung auch wieder ab. Entscheidend ist dabei der Winkel an genau diesem einen Punkt, an dem die Kugel die Wand berührt. Nur er entscheidet, in welche Richtung die Kugel fliegt. Nun stellen wir uns vor, die Kugel trifft die Wand etwas weiter links oder rechts. Bei einer glatten Fläche macht das nicht viel aus: Auch die Bahn der Kugel ändert sich jeweils nur ein klein wenig. Das extreme Gegenbeispiel wäre eine Wand mit lauter Mulden und Beulen. Wenn wir gegen eine solche Wand einen Gummiball werfen, dann werden wir im Voraus nicht sagen können, wohin er abprallt. Ein Millimeter Unterschied im Aufprallpunkt kann dann einen Riesenunterschied machen bei der Richtung, in die der Ball abprallt. Oder wenn man Tischtennis spielt und auf der Tischtennisplatte liegen Sandkörner herum: Landet der Ball zufällig auf einem solchen Sandkorn, springt er plötzlich in eine ganz andere Richtung als die, in die er springen soll. Genauso ist das beim Licht: Die Oberfläche muss sehr glatt sein, damit sie das Licht sauber spiegelt. Ansonsten streut es in alle möglichen Richtungen. Der Unterschied zwischen Spiegel und Tapetenwand ist also: Der Spiegel reflektiert das Licht geordnet, die raue Tapetenwand völlig ungeordnet – und deshalb sehen wir kein ordentliches Bild, sondern nur eine weiße Fläche. Auf einer glatten Tischtennisplatte kann ich mich nicht spiegeln ... ... weil sie fürs Licht immer noch nicht glatt genug ist. Die Lichtteilchen sind ja viel kleiner als ein Tischtennisball – und entsprechend sind auch nur viel kleinere Unebenheiten erlaubt. Konkret heißt das: Die Unebenheiten bei einem Spiegel müssen kleiner sein als ein zehntausendstel Millimeter. Physikalisch ausgedrückt: Die Unebenheiten müssen kleiner sein als die halbe Wellenlänge des Lichts. Wie entsteht ein geordnetes Spiegelbild? Lichtstrahlen sind von Natur aus gerade. Und damit rechnet unser Gehirn auch: Wenn ich in einer bestimmten Richtung einen Baum sehe, dann gehe ich davon aus, dass dort auch der Baum ist, denn das Licht kommt ja auf geradem Weg vom Baum in mein Auge. Der Spiegel trickst uns nun aus, eben weil er den Lichtstrahl nicht durchlässt, sondern einen Knick in den sonst geraden Lichtstrahl macht. Wenn ich vor dem Spiegel stehe, gibt es einen Lichtstrahl, der von meiner Nasenspitze zum Spiegel gelangt, und von dort in mein Auge zurückgeworfen wird. Mein Gehirn aber tut so, als wären alle Lichtstrahlen gerade, deshalb „sehe“ ich eine Nasenspitze mir gegenüber; es sieht so aus, als würden wir durch den Spiegel hindurchsehen. Das Gehirn denkt sich einfach den Knick, den der Lichtstrahl macht, weg. Wie bei einem geknickten Strohhalm, den man wieder aufklappt. Und weil der Spiegel alle Lichtstrahlen so geordnet knickt, entsteht auch am Ende wieder ein geordnetes Bild – eben ein Spiegelbild.

Vorläufer des Fußballspiels in China, bei den Azteken und den Maya Vorläufer vom Fußball gab es überall – in China soll schon vor mehr als 2000 Jahren so etwas wie Fußball gespielt worden sein. Berühmt sind auch die Ballspiele der Azteken und Maya – wobei das nicht reine Fußballspiele waren, sondern da kamen auch andere Körperteile zum Einsatz. Mit was für Bällen wurde dort gespielt? In China bestanden die Bälle wohl aus Lederlappen, die man etwa mit Gras oder Federn füllte. In Mittelamerika bestanden die Bälle häufig aus Gummi. Gummi war dort als Rohstoff bekannt und man konnte Bälle daraus machen. Aber fußballähnliche Spiele gab es auch in Europa, wobei das wohl eher in die Richtung "Football" ging – also ein ziemlich raubeiniger Sport, bei dem die Mannschaften einfach einen Ball von einem Stadttor zum anderen transportieren mussten und dabei den Widerstand der Gegner zu überwinden hatten. Engländer erfanden das moderne Fußballspiel Die ersten Fußballclubs entstanden an den englischen Unis und Privatschulen. Die ersten Fußballregeln wurden 1848 an der – damals schon – Eliteuni Cambridge erfunden. Die englischen Unis haben immer viel Wert auf Sport gelegt. Dazu gehörten das Rudern, Rugby, aber eben auch der Fußball, der sich in Abgrenzung zum verbreiteten Rugby Football entwickelt hat. Generell gilt die Faustregel: Spiele, die auf Rasen gespielt werden oder zumindest traditionell gespielt wurden – Fußball, Tennis, Golf, Kricket – stammen fast alle ursprünglich aus England.

Siedepunkt des Wassers erhöht sich durch Zugabe von Salz Das kommt drauf an. Wenn die Frage lautet: "Senkt sich der Siedepunkt, wenn man Salz ins Wasser gibt?" – so ist die Antwort ganz klar: "Nein!" Im Gegenteil: Er erhöht sich. Salz im Wasser: Wassermoleküle binden sich an Salzmoleküle Sieden bedeutet: Die Wassermoleküle bewegen sich so schnell, dass sie sich voneinander lösen, sodass aus dem flüssigen Wasser Wasserdampf wird. Salz im Wasser bewirkt aber, dass sich die Wassermoleküle an die Salzmoleküle binden. Folglich müssen sich die Wassermoleküle noch schneller bewegen, um sich vom Salz loszureißen und in die Dampfphase überzugehen. Salz im Spaghetti-Wasser: Siedepunkt liegt bei etwa 102°C Dass sie sich schneller bewegen, bedeutet nichts anderes, als dass die Temperatur steigt. Und zwar umso höher, je mehr Salz ich dazugebe. Allerdings gibt es eine obere Grenze. Die ist dann erreicht, wenn das Wasser salzgesättigt ist. Bei einem Salzgehalt von etwas mehr als einem Drittel kann das Wasser kein zusätzliches Salz mehr lösen. Und bei einer solchen gesättigten Salzlösung liegt der Siedepunkt bei 108°C. Beim Spaghettikochen in der Küche geben wir nicht ganz so viel Salz zu. Da erhöht sich der Siedepunkt um 1 bis 2 Grad, liegt also bei etwa 102°C. Salz vermindert Wärmekapazität des Wassers Ich habe bisher nur über den Siedepunkt gesprochen, der sich bei Zugabe von Salz erhöht. Aber die Frage lautete ja streng genommen: Kocht das Wasser schneller? Man könnte vermuten, dass das Wasser auf der Herdplatte länger braucht, um zum Kochen zu kommen, wenn der Siedepunkt höher ist. Das ist aber nicht unbedingt der Fall. Denn wenn man Wasser salzt, vermindert man gleichzeitig auch die spezifische Wärmekapazität. Gesalzenes Wasser kocht tatsächlich etwas schneller Das heißt im Klartext: Dem Wasser muss weniger Wärme zugeführt werden, um es um ein Grad zu erwärmen. Es wird daher bei einer bestimmten Energiezufuhr schneller heiß, weil es die zugeführte Wärmeenergie schneller in Temperaturgrade umsetzt. Es braucht also auf der gleichen Herdplatte weniger Zeit, um von 20 auf 100 Grad zu kommen. Zwar kommt es, wenn es gesalzen ist, erst bei 102°C zum Sieden. Aber das geht unterm Strich etwas schneller, als wenn man das ungesalzene Wasser zum Kochen bringt. Das alles kann man zwar physikalisch ausrechnen, faktisch wird man in der Küche aber so gut wie keinen Unterschied merken. Zum Energiesparen taugt das Salzen im Grunde nicht. Wenn man Salz in sprudelnd kochendes Wasser gibt, wallt es kurz auf. Warum lässt das Sprudeln dann nach? Weil man durch die Salzzufuhr den Siedepunkt erhöht. Angenommen, ich habe kochendes, 100°C heißes Wasser vor mir und gebe Salz dazu. Dann hebe ich den Siedepunkt mit einem Schlag an. Angenommen, das Wasser wäre immer noch 100°C heiß, dann hätte es aber plötzlich auf dem Weg zum Siedepunkt noch zwei Grad vor sich; also hört es auf zu kochen. Dieser Effekt wird noch verstärkt, weil sich das Wasser durch die Salzzufuhr sogar leicht abkühlt. Erstens, weil das Salz ja in der Regel nur Zimmertemperatur hat, also zunächst auch erhitzt werden müsste. Vor allem aber, weil das Auflösen von Salz im Wasser zusätzlich Energie kostet – sprich: Wenn sich das Salz auflöst, kühlt das Wasser ab.