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Portal Wissen = Zeit
(2014)
„Was ist also 'Zeit'?“ seufzt Augustinus von Hippo im 11. Buch seiner „Confessiones“ melancholisch, und fährt fort „Wenn mich niemand danach fragt, weiß ich es; will ich einem Fragenden es erklären, weiß ich es nicht.“ Auch heute, 1584 Jahre nach Augustinus, erscheint 'Zeit' immer noch rätselhaft. Abhandlungen über das Wesen der Zeit füllen Bibliotheken. Oder eben dieses Heft.
Wesensfragen sind den modernen Wissenschaften allerdings fremd. Zeit ist – zumindest in der Physik – unproblematisch. „Time is defined so that Motion looks simple“ erkärt man kurz und trocken, und verabschiedet sich damit vom Augustinischen Rätsel oder der Newtonschen Vorstellung einer absoluten Zeit, deren mathematischen Fluss man durch irdische Instrumente eh immer nur näherungsweise erfassen kann.
In der Alltagssprache, selbst in den Wissenschaften, reden wir zwar weiterhin vom Fluss der Zeit, aber Zeit ist schon lange keine natürliche Gegebenheit mehr. Zeit ist vielmehr ein konventioneller Ordnungsparameter für Änderung und Bewegung. Geordnet werden Prozesse, indem eine Klasse von Prozessen als Zählsystem dient, um andere Prozesse mit ihnen zu vergleichen und anhand der temporären Kategorien „vorher“, „während“ und „nachher“ anzuordnen.
Zu Galileis Zeiten galt der eigene Pulsschlag als Zeitstandard für den Flug von Kanonenkugeln. Mit zunehmender Verfeinerung der Untersuchungsmethoden erschien das zu unpraktisch: Die Weg-Zeit-Diagramme frei fliegender Kanonenkugeln erweisen sich in diesem Standard ziemlich verwackelt, schlecht reproduzierbar, und keineswegs „simpel“. Heutzutage greift man zu Cäsium-Atomen. Demnach dauert ein Prozess eine Sekunde, wenn ein 133Cs-Atom genau 9 192 631 770 Schwingungen zwischen zwei sogenannten Hyperfeinzuständen des Grundzustands vollführt hat. Und ein Meter ist die Entfernung, die Licht im Vakuum in exakt 1/299 792 458 Sekunden zurücklegt. Glücklicherweise sind diese Daten im General Positioning System GPS hart kodiert, so dass der Nutzer sie nicht jedes Mal aufs Neue eingeben muss, wenn er wissen will, wo er ist. Aber schon morgen muss er sich vielleicht ein Applet runterladen, weil der Zeitstandard durch raffinierte Übergänge in Ytterbium ersetzt wurde.
Der konventionelle Charakter des Zeitbegriffs sollte nicht dazu verführen zu glauben, alles sei irgendwie relativ und daher willkürlich. Die Beziehung eines Pulsschlags zu einer Atomuhr ist absolut, und genauso real, wie die Beziehung einer Sanduhr zum Lauf der Sonne. Die exakten Wissenschaften sind Beziehungswissenschaften. Sie handeln nicht vom Ding an sich, was Newton und Kant noch geträumt haben, sondern von Beziehungen – worauf schon Leibniz und später Mach hingewiesen haben.
Kein Wunder, dass sich für andere Wissenschaften der physikalische Zeit-Standard als ziemlich unpraktisch erweist. Der Psychologie der Zeitwahrnehmung entnehmen wir – und jeder wird das bestätigen können – dass das gefühlte Alter durchaus verschieden ist vom physikalischen Alter. Je älter man ist, desto kürzer erscheinen einem die Jahre.
Unter der einfachen Annahme, dass die gefühlte Dauer umgekehrt proportional zum physikalischen Alter ist, und man als Zwanzigjähriger ein physikalisches Jahr auch psychologisch als ein Jahr empfindet, ergibt sich der erstaunliche Befund, dass man mit 90 Jahren 90 Jahre ist. Und – bei einer angenommenen Lebenserwartung von 90 Jahren – mit 20 (bzw. 40) physikalischen Jahren bereits 67 (bzw. 82) Prozent seiner gefühlten Lebenszeit hinter sich hat.
Bevor man angesichts der „Relativität von Zeit“ selbst in Melancholie versinkt, vielleicht die Fortsetzung des Eingangszitats von Augustinus: „Aber zuversichtlich behaupte ich zu wissen, dass es vergangene Zeit nicht gäbe, wenn nichts verginge, und nicht künftige Zeit, wenn nichts herankäme, und nicht gegenwärtige Zeit wenn nichts seiend wäre.“ Tja – oder mit Bob Dylan „The times they're a changing“.
Ich wünsche Ihnen eine spannende Zeit bei der Lektüre dieser Ausgabe.
Prof. Dr. Martin Wilkens
Professor für Quantenoptik
Portal Wissen = Glauben
(2014)
Menschen wollen wissen, was wirklich ist. Kinder lassen sich gern eine Geschichte erzählen, aber spätestens mit vier Jahren fragten meine, ob diese Geschichte so passiert sei oder nur erfunden. Das setzt sich fort: Auch unsere wissenschaftliche Neugier wird vom Interesse befeuert herauszufinden, was wirklich ist. Selbst dort, wo wir poetische Texte oder Träume erforschen, tun wir es in der Absicht, die realen sprachlichen Strukturen bzw. die neurologischen Faktoren von bloß vermuteten zu unterscheiden. Im Idealfall können wir Ergebnisse präsentieren, die von anderen logisch nachvollzogen und empirisch wiederholbar sind. Meistens geht das aber nicht. Wir können nicht jedes Buch lesen und nicht in jedes Mikroskop schauen, nicht einmal innerhalb der eigenen Disziplin. Wie viel mehr sind wir in der Lebenswelt darauf angewiesen, den Ausführungen anderer zu vertrauen, wenn wir wissen wollen, wo es zum Bahnhof geht oder ob es in Ulan Bator schön ist. Deshalb haben wir uns daran gewöhnt, anderen Glauben zu schenken, vom Freund bis zum Tagesschausprecher. Das ist kein kindliches Verhalten, sondern eine Notwendigkeit. Freilich ist das riskant, denn alle anderen könnten uns – wie in der „Truman- Show“ – anlügen. In der Wirklichkeit wissen wir uns erst dann, wenn wir unser Selbstbewusstsein verlassen und akzeptieren, dass wir erstens nicht nur Objekte, sondern Subjekte im Bewusstsein von anderen sind, und zweitens, dass alle unsere dialogischen Beziehungen noch einmal von einem Dritten betrachtet werden, der nicht Teil dieser Welt ist.
Für Religiöse ist das der Glaube. Glaube als Unterstellung, dass alle menschlichen Beziehungen erst dann wirklich, ernst und über Zweifel erhaben sind, wenn sie sich vor den Augen Gottes wissen. Erst vor ihm ist etwas als es selbst und nicht nur „für mich“ oder „unter uns“. Daher unterscheidet die biblische Sprache drei Formen des Glaubens: die Beziehung zur Ding-Welt („glauben, dass“), die Beziehung zur Subjekt-Welt („jemandem glauben“) und die Annahme einer subjekthaften überirdischen Wirklichkeit („glauben an“). Wissenschaftstheoretisch gesehen ist Glaube also eine Totalhypothese. Glaube ist nicht das Gegenteil von Wissen, sondern der Versuch, Wirklichkeit vor dem Zweifel zu retten, indem man die fragile empirische Welt als Ausdruck einer stabilen transzendenten Welt begreift.
Oft wollen Studierende in Gesprächen nicht nur wissen, was ich weiß, sondern, was ich glaube. Als Religionswissenschaftler und gleichzeitig gläubiger Katholik sitze ich zwischen den Stühlen: Einerseits ist es als Professor meine Aufgabe, alles zu bezweifeln, d.h. jeden religiösen Text auf seine historischen Kontexte und soziologischen Funktionen zurückzuführen. Andererseits hält der Christ in mir bestimmte religiöse Dokumente – in meinem Fall die Bibel – zwar für einen interpretierbaren, aber doch irreversiblen, offenbarten Text, der vom Ursprung der Wirklichkeit handelt. Werktags ist das Neue Testament eine antike Schriftensammlung neben vielen anderen, am Sonntag ist es die Offenbarung. Beides kann klar unterschieden werden, aber es ist schwer zu entscheiden, ob das Zweifeln oder das Glauben wirklicher ist.
Das vorliegende Heft geht diesem doppelten Verhältnis zum Glauben nach: Wie steht Wissenschaft zum Glauben – ob religiös oder nicht? Wo bringt Wissenschaft Dinge ans Licht, die wir kaum glauben mögen oder uns (wieder) glauben lassen? Was passiert, wenn Forschung irrige Annahmen oder Mythen aufklärt? Ist Wissenschaft in der Lage, Dingen auf den Grund zu gehen, die zwar überzeugend, aber unerklärbar sind? Wie kann sie selbst glaubwürdig bleiben und sich dennoch weiterentwickeln?
In den Beiträgen dieser „Portal Wissen“ scheinen diese Fragen immer wieder auf. Sie bilden ein vielfältiges, spannendes und auch überraschendes Bild der Forschungsprojekte und der Wissenschaftler an der Universität Potsdam. Glauben Sie mir, es erwartet Sie eine anregende Lektüre!
Prof. Dr. Johann Hafner
Professor für Religionswissenschaft mit dem Schwerpunkt Christentum
Dekan der Philosophischen Fakultät
Unterschiedliche Verfahren zur Ermittlung von Georadar-Wellengeschwindigkeiten wurden entwickelt und erfolgreich angewendet. Für die Verfahren wurden statistische Methoden und Schwarmintelligenz-Algorithmen benutzt. Es wurde gezeigt, dass die neuen Verfahren schneller, präziser und besser reproduzierbare Ergebnisse für Georadar-Wellengeschwindigkeit erzielen als herkömmliche Verfahren.
Mit verbesserten Werten der Georadar-Wellengeschwindigkeit lassen sich die verzerrten dreidimensionalen Abbilder der obersten zehn Meter des Untergrundes, welche sich mit Georadar-Daten erzeugen lassen, korrigieren. In diesen korrigierten Abbildern sind dann realistische Tiefen von Schichten oder Objekten im Untergrund besser messbar. Außerdem verbessern präzisere Wellengeschwindigkeiten die Bestimmung von Bodenparametern, wie Wassergehalt oder Tonanteil. Die präsentierten Verfahren erlauben eine quantitative Angabe von Fehlern der bestimmten Wellengeschwindigkeit und der daraus folgenden Tiefen und Bodenparametern im Untergrund. Die Vorteile dieser neu entwickelten Verfahren zur Charakterisierung des Untergrundes der oberen Meter wurde an Feldbeispielen demonstriert.
We report on the development of an on-chip RPA (recombinase polymerase amplification) with simultaneous multiplex isothermal amplification and detection on a solid surface. The isothermal RPA was applied to amplify specific target sequences from the pathogens Neisseria gonorrhoeae, Salmonella enterica and methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) using genomic DNA. Additionally, a positive plasmid control was established as an internal control. The four targets were amplified simultaneously in a quadruplex reaction. The amplicon is labeled during on-chip RPA by reverse oligonucleotide primers coupled to a fluorophore. Both amplification and spatially resolved signal generation take place on immobilized forward primers bount to expoxy-silanized glass surfaces in a pump-driven hybridization chamber. The combination of microarray technology and sensitive isothermal nucleic acid amplification at 38 °C allows for a multiparameter analysis on a rather small area. The on-chip RPA was characterized in terms of reaction time, sensitivity and inhibitory conditions. A successful enzymatic reaction is completed in <20 min and results in detection limits of 10 colony-forming units for methicillin-resistant Staphylococcus aureus and Salmonella enterica and 100 colony-forming units for Neisseria gonorrhoeae. The results show this method to be useful with respect to point-of-care testing and to enable simplified and miniaturized nucleic acid-based diagnostics.
The Babylonian Talmud (BT) attributes the idea of committing a transgression for the sake of God to R. Nahman b. Isaac (RNBI). RNBI's statement appears in two parallel sugyot in the BT (Nazir 23a; Horayot 10a). Each sugya has four textual witnesses. By comparing these textual witnesses, this paper will attempt to reconstruct the sugya's earlier (or, what some might term, original) dialectical form, from which the two familiar versions of the text in Nazir and Horayot evolved. This article reveals the specific ways in which, value-laden conceptualizations have a major impact on the Talmud's formulation, as we know it today.
Ultraschall Berlin
(2014)
We propose a novel cluster-based reduced-order modelling (CROM) strategy for unsteady flows. CROM combines the cluster analysis pioneered in Gunzburger's group (Burkardt, Gunzburger & Lee, Comput. Meth. Appl. Mech. Engng, vol. 196, 2006a, pp. 337-355) and transition matrix models introduced in fluid dynamics in Eckhardt's group (Schneider, Eckhardt & Vollmer, Phys. Rev. E, vol. 75, 2007, art. 066313). CROM constitutes a potential alternative to POD models and generalises the Ulam-Galerkin method classically used in dynamical systems to determine a finite-rank approximation of the Perron-Frobenius operator. The proposed strategy processes a time-resolved sequence of flow snapshots in two steps. First, the snapshot data are clustered into a small number of representative states, called centroids, in the state space. These centroids partition the state space in complementary non-overlapping regions (centroidal Voronoi cells). Departing from the standard algorithm, the probabilities of the clusters are determined, and the states are sorted by analysis of the transition matrix. Second, the transitions between the states are dynamically modelled using a Markov process. Physical mechanisms are then distilled by a refined analysis of the Markov process, e. g. using finite-time Lyapunov exponent (FTLE) and entropic methods. This CROM framework is applied to the Lorenz attractor (as illustrative example), to velocity fields of the spatially evolving incompressible mixing layer and the three-dimensional turbulent wake of a bluff body. For these examples, CROM is shown to identify non-trivial quasi-attractors and transition processes in an unsupervised manner. CROM has numerous potential applications for the systematic identification of physical mechanisms of complex dynamics, for comparison of flow evolution models, for the identification of precursors to desirable and undesirable events, and for flow control applications exploiting nonlinear actuation dynamics.
claspfolio 2
(2014)
Building on the award-winning, portfolio-based ASP solver claspfolio, we present claspfolio 2, a modular and open solver architecture that integrates several different portfolio-based algorithm selection approaches and techniques. The claspfolio 2 solver framework supports various feature generators, solver selection approaches, solver portfolios, as well as solver-schedule-based pre-solving techniques. The default configuration of claspfolio 2 relies on a light-weight version of the ASP solver clasp to generate static and dynamic instance features. The flexible open design of claspfolio 2 is a distinguishing factor even beyond ASP. As such, it provides a unique framework for comparing and combining existing portfolio-based algorithm selection approaches and techniques in a single, unified framework. Taking advantage of this, we conducted an extensive experimental study to assess the impact of different feature sets, selection approaches and base solver portfolios. In addition to gaining substantial insights into the utility of the various approaches and techniques, we identified a default configuration of claspfolio 2 that achieves substantial performance gains not only over clasp's default configuration and the earlier version of claspfolio, but also over manually tuned configurations of clasp.
Research in rodents has shown that dietary vitamin A reduces body fat by enhancing fat mobilisation and energy utilisation; however, their effects in growing dogs remain unclear. In the present study, we evaluated the development of body weight and body composition and compared observed energy intake with predicted energy intake in forty-nine puppies from two breeds (twenty-four Labrador Retriever (LAB) and twenty-five Miniature Schnauzer (MS)). A total of four different diets with increasing vitamin A content between 5.24 and 104.80 mu mol retinol (5000-100 000 IU vitamin A)/4184 kJ (1000 kcal) metabolisable energy were fed from the age of 8 weeks up to 52 (MS) and 78 weeks (LAB). The daily energy intake was recorded throughout the experimental period. The body condition score was evaluated weekly using a seven-category system, and food allowances were adjusted to maintain optimal body condition. Body composition was assessed at the age of 26 and 52 weeks for both breeds and at the age of 78 weeks for the LAB breed only using dual-energy X-ray absorptiometry. The growth curves of the dogs followed a breed-specific pattern. However, data on energy intake showed considerable variability between the two breeds as well as when compared with predicted energy intake. In conclusion, the data show that energy intakes of puppies particularly during early growth are highly variable; however, the growth pattern and body composition of the LAB and MS breeds are not affected by the intake of vitamin A at levels up to 104.80 mu mol retinol (100 000 IU vitamin A)/4184 kJ (1000 kcal).
The complementary advantages of high-rate Global Positioning System (GPS) and accelerometer observations for measuring seismic ground motion have been recognised in previous research. Here we propose an approach of tight integration of GPS and accelerometer measurements. The baseline shifts of the accelerometer are introduced as unknown parameters and estimated by a random walk process in the Precise Point Positioning (PPP) solution. To demonstrate the performance of the new strategy, we carried out several experiments using collocated GPS and accelerometer. The experimental results show that the baseline shifts of the accelerometer are automatically corrected, and high precision coseismic information of strong ground motion can be obtained in real-time. Additionally, the convergence and precision of the PPP is improved by the combined solution.
Object and action naming in Russian- and German- speaking monolingual and bilingual children*
(2014)
The present study investigates the influence of word category on naming performance in two populations: bilingual and monolingual children. The question is whether and, if so, to what extent monolingual and bilingual children differ with respect to noun and verb naming and whether a noun bias exists in the lexical abilities of bilingual children. Picture naming of objects and actions by Russian-German bilingual children (aged 4-7 years) was compared to age-matched monolingual children. The results clearly demonstrate a naming deficit of bilingual children in comparison to monolingual children that increases with age. Noun learning is more fragile in bilingual contexts than is verb learning. In bilingual language acquisition, nouns do not predominate over verbs as much as is seen in monolingual German and Russian children. The results are discussed with respect to semantic-conceptual aspects and language-specific features of nouns and verbs, and the impact of input on the acquisition of these word categories.
Bats are important components in tropical mammal assemblages. Unravelling the mechanisms allowing multiple syntopic bat species to coexist can provide insights into community ecology. However, dietary information on component species of these assemblages is often difficult to obtain. Here we measuredstable carbon and nitrogen isotopes in hair samples clipped from the backs of 94 specimens to indirectly examine whether trophic niche differentiation and microhabitat segregation explain the coexistence of 16 bat species at Ankarana, northern Madagascar. The assemblage ranged over 4.4% in delta N-15 and was structured into two trophic levels with phytophagous Pteropodidae as primary consumers (c. 3% enriched over plants) and different insectivorous bats as secondary consumers (c. 4% enriched over primary consumers). Bat species utilizing different microhabitats formed distinct isotopic clusters (metric analyses of delta C-13-delta N-15 bi-plots), but taxa foraging in the same microhabitat did not show more pronounced trophic differentiation than those occupying different microhabitats. As revealed by multivariate analyses, no discernible feeding competition was found in the local assemblage amongst congeneric species as compared with non-congeners. In contrast to ecological niche theory, but in accordance with studies on New and Old World bat assemblages, competitive interactions appear to be relaxed at Ankarana and not a prevailing structuring force.
Regular and irregular inflection in children's production has been examined in many previous studies. Yet, little is known about the processes involved in children's recognition of inflected words. To gain insight into how children process inflected words, the current study examines regular -t and irregular -n participles of German using the cross-modal priming technique testing 108 monolingual German-speaking children in two age groups (group I, mean age: 8;4, group II, mean age: 9;9) and a control group of.. adults. Although both age groups of children had the same full priming effect as adults for -t forms, only children of age group II showed an adult-like (partial) priming effect for -n participles. We argue that children (within the age range tested) employ the same mechanisms for regular inflection as adults but that the lexical retrieval processes required for irregular forms become more efficient when children get older.
This study investigates whether number dissimilarities on subject and object DPs facilitate the comprehension of subject-and object-extracted centre-embedded relative clauses in children with Grammatical Specific Language Impairment (G-SLI). We compared the performance of a group of English-speaking children with G-SLI (mean age: 12; 11) with that of two groups of younger typically developing (TD) children, matched on grammar and receptive vocabulary, respectively. All groups were more accurate on subject-extracted relative clauses than object-extracted ones and, crucially, they all showed greater accuracy for sentences with dissimilar number features (i.e., one singular, one plural) on the head noun and the embedded DP. These findings are interpreted in the light of current psycholinguistic models of sentence comprehension in TD children and provide further insight into the linguistic nature of G-SLI.
Two experiments tested how faithfully German children aged 4; 5 to 5; 6 reproduce ditransitive sentences that are unmarked or marked with respect to word order and focus (Exp1) or definiteness (Exp2). Adopting an optimality theory (OT) approach, it is assumed that in the German adult grammar word order is ranked lower than focus and definiteness. Faithfulness of children's reproductions decreased as markedness of inputs increased; unmarked structures were reproduced most faithfully and unfaithful outputs had most often an unmarked form. Consistent with the OT proposal, children were more tolerant against inputs marked for word order than for focus; in conflict with the proposal, children were less tolerant against inputs marked for word order than for definiteness. Our results suggest that the linearization of objects in German double object constructions is affected by focus and definiteness, but that prosodic principles may have an impact on the position of a focused constituent.
Masked priming research with late (non-native) bilinguals has reported facilitation effects following morphologically derived prime words (scanner - scan). However, unlike for native speakers, there are suggestions that purely orthographic prime-target overlap (scandal - scan) also produces priming in non-native visual word recognition. Our study directly compares orthographically related and derived prime-target pairs. While native readers showed morphological but not formal overlap priming, the two prime types yielded the same magnitudes of facilitation for non-natives. We argue that early word recognition processes in a non-native language are more influenced by surface-form properties than in one's native language.
In the aftermath of the severe flooding in Central Europe in August 2002, a number of changes in flood policies were launched in Germany and other European countries, aiming at improved risk management. The question arises as to whether these changes have already had an impact on the residents' ability to cope with floods, and whether flood-affected private households are now better prepared than they were in 2002. Therefore, computer-aided telephone interviews with private households in Germany that suffered from property damage due to flooding in 2005, 2006, 2010 or 2011 were performed and analysed with respect to flood awareness, precaution, preparedness and recovery. The data were compared to a similar investigation conducted after the flood in 2002.
After the flood in 2002, the level of private precautions taken increased considerably. One contributing factor is the fact that, in general, a larger proportion of people knew that they were at risk of flooding. The best level of precaution was found before the flood events in 2006 and 2011. The main reason for this might be that residents had more experience with flooding than residents affected in 2005 or 2010. Yet, overall, flood experience and knowledge did not necessarily result in building retrofitting or flood-proofing measures, which are considered as mitigating damages most effectively. Hence, investments still need to be stimulated in order to reduce future damage more efficiently.
Early warning and emergency responses were substantially influenced by flood characteristics. In contrast to flood-affected people in 2006 or 2011, people affected by flooding in 2005 or 2010 had to deal with shorter lead times and therefore had less time to take emergency measures. Yet, the lower level of emergency measures taken also resulted from the people's lack of flood experience and insufficient knowledge of how to protect themselves. Overall, it was noticeable that these residents suffered from higher losses. Therefore, it is important to further improve early warning systems and communication channels, particularly in hilly areas with rapid-onset flooding.