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Was ist einTeilchen?

Neue Theorien für die Bausteine des Kosmos

BIOMASSE Kann grüne Energie den Klimawandel bremsen?UNENDLICHKEIT Eine andere Mathematik der Zeit14C-METHODE Die Antike begann vielleicht früher als gedacht

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3Spektrum der Wissenschaft 4.21

Wir leben in der Gegenwart und planen für die Zukunft. Dabei vergessen wir oft, wie sehr wir von der Vergangenheit geprägt sind. Beispiel gefällig? Es ist ja schon erstaunlich, dass es scheinbar kaum noch Menschen gibt, die keine Probleme mit ihren Beißerchen haben. Das fängt in der Jugend an, wenn der Nachwuchs jahrelang Spange tragen muss und dann auch noch die Weisheitszähne herausoperiert bekommt, weil die anderen sonst keinen Platz haben. Man fragt sich, wie die Menschen früher ihre Zähne im Kiefer untergebracht haben. Ab S. 42 beschreibt der Anthropologe Peter S. Ungar die Evolution unserer Zähne und liefert eine Antwort: Unsere Ernährung hat sich derart umgestellt, dass das Gebiss während der Kindheit nicht mehr genügend durch harte Nahrung mechanisch gefordert und dadurch zum Wachsen angeregt wird. Babybrei und Karottenpüree sorgen demnach für kleine Kiefer und entsprechend knappen Platz für die Zähne.

Ebenso ist die Nahrung schuld am zweiten großen Dentalproblem unserer Zeit, der Karies. Erst mit dem Aufkommen kohlenhydratreicher und zunehmend prozessierter Nahrungsmittel konnten sich die Löcher verursachenden Bakterienspezies derart massiv in unserem Mund festsetzen.

Eine andere Weise, wie Umwelt und Mikroben uns formen, erleben wir zurzeit sehr eindringlich. Denn mit Covid19 ist nicht zu spaßen, auch wenn die Impfungen nun Hoffnung auf Besserung vermitteln. Früher war man solchen Seuchen jedoch ziemlich schutzlos ausgeliefert, weshalb Epidemien die Menschheitsgeschichte stark geprägt haben (ab S. 34). Wie werden wohl Historiker und Archäologen in einigen Jahrzehnten oder gar Jahrhunderten auf die CoronaPandemie zurückblicken und ihre Auswirkungen auf unsere Gesellschaften einschätzen?

Um die Vergangenheit genauer zu untersuchen, hilft es, zunächst einmal die historischen Anläufe zeitlich möglichst präzise einzuordnen. Eine der etablierten Methoden hierzu ist die 14CAltersbestimmung von archäologischen Funden. Die hat allerdings ihre Tücken, so dass manche Ergebnisse umstritten sind. Neue Forschungen kommen etwa zu einer deutlich anderen Chronologie der »Dunklen Jahrhunderte« im antiken Griechenland zwischen 1200 und 700 v. Chr. (ab S. 78). Hier muss möglicherweise die Geschichte neu geschrieben werden.

Physiker wiederum gehen dem Phänomen Zeit an sich auf den Grund. Viele von ihnen stellen in Frage, ob die Zeit tatsächlich von der Vergangenheit in die Zukunft fließt, und halten diesen subjektiven Eindruck nur für eine Illusion. Jetzt versuchen einige das Konzept mit Hilfe einer neuen mathematischen Betrachtung von Unendlichkeit mit unserer gefühlten Realität zusammenzubringen (ab S. 62).

Herzlich Ihr

IN DIESER AUSGABE

NEU AM KIOSK!Unser Spektrum SPEZIAL Physik – Mathematik – Technik 1.21 blickt tief ins All: wie Astronomen mit modernsten Teleskopen und Raumsonden den Kosmos erforschen.

NATALIE WOLCHOVERFür ihre verständliche Aufarbeitung komplizierter physikalischer Zusammenhänge wurde die Journalistin bereits mehrfach von Fachorganisationen ausgezeichnet (S. 12, 19 und 62).

FILIPPO MENCZER UND THOMAS HILLSAuf den ersten Blick haben der Informatiker Menczer und der Psychologieprofessor Hills wenig gemeinsam – doch ab S. 70 beschreiben sie, wie ihre Forschungen zusammenlaufen.

ERIC TOENSMEIER UND DENNIS GARRITY Die Agrarexperten engagieren sich in der Global EverGreening Alliance – einer Organisation, die die Wiederherstellung von Naturlandschaften fördert (S. 50).

EDITORIALDAMALS Hartwig Hanser, Redaktionsleiter hanser@spektrum.de

4 Spektrum der Wissenschaft 4.21

INHALT3 EDITORIAL

6 SPEKTROGRAMM

24 FORSCHUNG AKTUELLSchlechtes Timing beim KorallensexDas Massenlaichen im Meer ist aus dem Takt geraten.

Ein Stück Urknall im LaborAufwändige Messung einer wichtigen Teilchenreaktion.

Signale von einer galaktischen HauptzutatRadiostrahlung gibt Hinweise zum Baustoff der Sterne.

Riesen der VergangenheitEine Million Jahre alte Mam-mut-DNA hilft, den Stamm-baum der Tiere zu ermitteln.

33 SPRINGERS EINWÜRFEAlgorithmen als UnternehmerKI bringt sich selbst illegale Preisabsprachen bei.

49 ZEITREISE

68 SCHLICHTING!Weinender WeinEine Stoßfront erzeugt Tropfen an der Glaswand.

86 REZENSIONEN

93 FREISTETTERS FORMELWELTDer SaroszyklusKann man die Zukunft vom Himmel ablesen?

94 LESERBRIEFE

95 IMPRESSUM

96 FUTUR III – KURZGESCHICHTE

98 VORSCHAU

12 PHYSIK WAS IST EIN TEILCHEN? Theoretiker ringen um das sinnvollste Konzept zur fundamentalen Natur der kleinsten Bausteine der Welt. Von Natalie Wolchover

19 INFOGRAFIK EIN NEUES BILD DER TEILCHEN UND KRÄFTEWir präsentieren eine von Grund auf andere Art, die Materie und ihre Wechselwirkungen darzustellen. Von Natalie Wolchover

34 MEDIZINGESCHICHTE WIE SEUCHEN DIE WELT FORMTENKrankheitserreger haben dazu beigetragen, Imperien zu stürzen und Zivilisationen auszulöschen. DNA-Spuren in menschlichen Überresten verraten, um welche Keime es sich dabei handelte. Von James P. Close

42 ANTHROPOLOGIE IMMER ÄRGER MIT DEN ZÄHNENFast jeder litt schon einmal unter Zahnproblemen. Dabei ist unser Gebiss ein Wunderwerk der Natur. Von Peter S. Ungar

50 NACHHALTIGKEIT KANN BIOENERGIE DAS KLIMA RETTEN?Energiegewinnung aus Pflanzen soll Kohlendioxid einsparen. Was fehlt, ist ausreichend Ackerland. Von Eric Toensmeier und Dennis Garrity

58 CHEMISCHE UNTERHALTUNGEN ZAUBEREI MIT THERMOPAPIER Thermopapier färbt sich beim Erhitzen. Die gleiche Wirkung hat kalter Acetondampf. Doch mehr Aceton macht das Papier wieder weiß. Warum? Von Matthias Ducci und Marco Oetken

62 THEORETISCHE PHYSIK EINE NEUE MATHEMATIK DER ZEIT Serie: Unendlichkeiten (Teil 3) Indem man an den mathematischen Grundfesten rüttelt und das Konzept von Unendlichkeit überdenkt, könnte sich der Fluss der Zeit erklären lassen. Von Natalie Wolchover

70 GESELLSCHAFT DIE DIGITALE MANIPULATIONAlgorithmen nutzen psychologische Schwächen aus, um Nutzer zu beeinflussen. Von Filippo Menczer und Thomas Hills

78 ARCHÄOLOGIE BEGANN DIE ANTIKE FRÜHER?Archäologen üben Kritik an der bewährten Keramikchronologie der griechischen Früheisenzeit. Neue 14C-Datierungen rücken die Epoche rund 150 Jahre in die Vergangenheit. Von Klaus-Dieter Linsmeier

TITELBILD: ENOT-POLOSKUN / GETTY IMAGES / ISTOCK; BEARBEITUNG: SPEKTRUM DER WISSENSCHAFT

5Spektrum der Wissenschaft 4.21

12TITELTHEMA WAS IST EIN TEILCHEN?

50 UMWELT BIOENERGIE ALS KLIMA-RETTER?

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70GESELLSCHAFT DIE DIGITALE

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34MEDIZIN WIE SEUCHEN DIE WELT FORMTEN

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TÖDLICHE FEUERSBRUNST

6 Spektrum der Wissenschaft 4.21

Die Buschbrände in Australien sorgten Ende 2019 und Anfang 2020 weltweit für Aufsehen: Sie fielen deutlich heftiger aus als saisonale Brände in den Vorjahren; insge-samt brannten gut 170 000 Quadratkilometer nieder, eine Fläche so groß wie Bayern, Baden-Württemberg, Rheinland-Pfalz und Niedersachsen zusammen. Dass die Brände so eskalieren konnten, lag wohl einerseits an dem wenig nachhaltigen Waldmanage-ment der vergangenen Jahrzehnte, anderer-seits an einer intensiven Trockenperiode, wie sie im Zuge des Klimawandels immer wahrscheinlicher werden.

Dem heute 17-jährigen australischen Fotografen Robert Irwin ist während der Brände ein beeindruckendes Foto gelungen, welches das Natural History Museum in London nun mit dem Publikumspreis des renommierten Wildlife Photographer of the Year Award ausgezeichnet hat. Es zeigt eine Feuersbrunst, die sich gerade durch ein Naturschutzgebiet in der Nähe von Cape York, Queensland, frisst. Das Steve Irwin Wildlife Reserve ist nach Robert Irwins verstorbenem Vater benannt, der durch im Fernsehen ausgestrahlte Naturdokumenta-tionen bekannt wurde.

Robert Irwin nutzte für seine Aufnahme eine Drohne und steuerte sie gezielt in den Rauch über der Feuerfront in der Nähe des Reservats. Das Bild veranschauliche den dramatischen Verlust an Biodiversität durch die Buschbrände, heißt es in der Begrün-dung des Natural History Museum.

Mitteilung des Natural History Museum, Februar 2021

https://www.spektrum.de/wissen/warum-australiens-braende-diesmal-anders-sind/1697494https://www.nhm.ac.uk/wpy/peoples-choicehttps://www.nhm.ac.uk/wpy/peoples-choicehttps://www.nhm.ac.uk/wpy/peoples-choicehttps://www.nhm.ac.uk/press-office/press-releases/in-the-line-of-fire--robert-irwin-s-drone-image-of-raging-bushfi.htmlhttps://www.nhm.ac.uk/press-office/press-releases/in-the-line-of-fire--robert-irwin-s-drone-image-of-raging-bushfi.html

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