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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 = Believe
(2014)
People want to know what is real. Children enjoy listening to a story but when my children were about four years old they started asking whether the story really happened or was just invented. Likewise, only on a higher level, our academic curiosity is fuelled by our interest in knowing what is real. When we analyze poetic texts or dreams we are trying to distinguish between the facts (e.g. neurological ones or linguistic structures) and merely assumed influences. Ideally we can present results that were logically understood by others and that we can repeat empirically. But in most cases this is not possible. We cannot read every book and cannot look through every microscope, not even within our own discipline. In the world we live in we depend on trusting the information of others, like how to get to the train station or what the weather is like in Ulaanbataar. This is why we are used to believing others, our friends or the news anchors. This is not a childish behavior but a necessity. Of course, it is risky because they could all be lying to us, like in a Truman Show situation. The only time we are able to know that we are in reality is when we transcend our selfconsciousness and when we accept two propositions: first, that we are not only objects but also subjects in the consciousness of others and second that our dialogic relations are again observed by a third party that is not part of this intersubjective world.
For religious people this is “belief” - belief as the assumption that all human relations only become real, serious and beyond any doubt if they know they are under the eyes of God. Only before Him something is in itself and not only “for me” or “among us”. That is why biblical language distinguishes between three forms of belief: the relationship with the world of things (“to believe that”), the relationship to the world of subjects (“to believe somebody”) and the assumption of a subjective supernatural reality (“to believe in” or “faith”). From an academic point of view belief is a holistic hypothesis. Belief is not the opposite of knowledge but it is the attempt to save reality from doubt by comprehending the fragile empirical world as an expression of a stable transcendent world.
When I talk to students they often ask not only about what I know but what I believe. As a professor for Religious Studies and a believing Catholic I am caught in the middle. On the one hand, it is my duty as a professor to doubt everything, i.e. to attribute each religious text to its historical context and sociological functions. On the other hand, I, as a Christian, consider certain religious documents, in my case the Bible, an interpretable but nevertheless irreversible, revealed text about the origin of reality. On weekdays the New Testament is a collection of ancient writings among many others, on Sundays it is the revelation. You can make a clear distinction between these two perspectives but it is difficult to decide whether doubt or belief is more real.
This issue of “Portal Wissen” explores this dual relationship of belief. What is the attitude of science towards belief – is it a religious one? Where does science bring things to light that we can hardly believe or that make us believe (again)? What happens if research clears up erroneous assumptions or myths? Is science able to investigate things that are convincing but inexplicable? How can it maintain its credibility and develop even so?
These questions appear again and again in the contributions of this “Portal Wissen”. They form a manifold, exciting and surprising picture of the research projects and academics at the University of Potsdam. Believe me, it will be an enjoyable read.
Prof. Johann Hafner
Professor of Religious Studies with Focus on Christianity Dean of the Faculty of Arts
Portal Wissen = Time
(2014)
“What then is time?”, Augustine of Hippo sighs melancholically in Book XI of “Confessions” and continues, “If no one asks me, I know; if I want to explain it to a questioner, I don’t know.” Even today, 1584 years after Augustine, time still appears mysterious. Treatises about the essence of time fill whole libraries – and this magazine.
However, questions of essence are alien to modern sciences. Time is – at least in physics – unproblematic: “Time is defined so that motion looks simple”, briefly and prosaically phrased, waves goodbye to Augustine’s riddle and to the Newtonian concept of absolute time, whose mathematical flow can only be approximately recorded with earthly instruments anyway.
In our everyday language and even in science we still speak of the flow of time but time has not been a natural condition for quite a while now. It is rather a conventional order parameter for change and movement. Processes are arranged by using a class of processes as a counting system in order to compare other processes and to organize them with the help of the temporary categories “before”, “during”, and “after”.
During Galileo’s time one’s own pulse was seen as the time standard for the flight of cannon balls. More sophisticated examination methods later made this seem too impractical. The distance-time diagrams of free-flying cannon balls turned out to be rather imprecise, difficult to replicate, and in no way “simple”. Nowadays, we use cesium atoms. A process is said to take one second when a caesium-133 atom completes 9,192,631,770 periods of the radiation corresponding to the transition between two hyperfine levels of the ground state. A meter is the length of the path travelled by light in a vacuum in exactly 1/299,792,458 of a second. Fortunately, these data are hard-coded in the Global Positioning System GPS so users do not have to reenter them each time they want to know where they are. In the future, however, they might have to download an app because the time standard has been replaced by sophisticated transitions to ytterbium.
The conventional character of the time concept should not tempt us to believe that everything is somehow relative and, as a result, arbitrary. The relation of one’s own pulse to an atomic clock is absolute and as real as the relation of an hourglass to the path of the sun. The exact sciences are relational sciences. They are not about the thing-initself as Newton and Kant dreamt, but rather about relations as Leibniz and, later, Mach pointed out.
It is not surprising that the physical time standard turned out to be rather impractical for other scientists. The psychology of time perception tells us – and you will all agree – that the perceived age is quite different from the physical age. The older we get the shorter the years seem. If we simply assume that perceived duration is inversely related to physical age and that a 20-year old also perceives a physical year as a psychological one, we come to the surprising discovery that at 90 years we are 90 years old. With an assumed life expectancy of 90 years, 67% (or 82%) of your felt lifetime is behind you at the age of 20 (or 40) physical years.
Before we start to wallow in melancholy in the face of the “relativity of time”, let me again quote Augustine. “But at any rate this much I dare affirm I know: that if nothing passed there would be no past time; if nothing were approaching, there would be no future time; if nothing were, there would be no present time.” Well, – or as Bob Dylan sings “The times they are a-changin”.
I wish you an exciting time reading this issue.
Prof. Martin Wilkens
Professor of Quantum Optics
Portal = Wohnen
(2019)
Zuhause. Ein schönes Wort, wenn man eines hat. Ein Sehnsuchtswort, wenn man keines hat oder das eigene Zuhause nicht sicher ist. Zuhause steht auf dem Spiel, das zeigten die Nachrichten der vergangenen Monate und Jahre – in Potsdam und Berlin ebenso wie in vielen anderen Städten. Überall fehlt Wohnraum, den sich Menschen leisten können.
Seit Monaten kursiert auch in unserem Referat die Frage: Gibt es etwas Neues wegen deiner Wohnung? Streit mit dem Vermieter, Eigentümerwechsel oder eine auszehrende Wohnungssuche – was uns persönlich beschäftigt, ist derzeit überall zu hören. Deswegen möchten wir in der aktuellen Ausgabe des Universitätsmagazins Portal dem Thema Wohnen auf den Grund gehen.
Was bedeutet der Mangel an bezahlbarem Wohnraum für die soziale Mischung und wie kann die Politik hier eingreifen? Das haben wir einen Sozialwissenschaftler gefragt. Und wir haben uns umgehört, wie Studierende und Beschäftigte der Universität Potsdam eigentlich wohnen, was für sie Zuhause ist und was ihnen Sorgen bereitet. Wir haben einen Blick in die Wohnheime auf dem Campus Golm gewagt und zeigen Ihnen eine Vision des Standorts als Lebensraum nach menschlichem Maß. Aber auch das Klima lässt uns nicht kalt: Wie kann sich eine Stadt wie Potsdam, Wohnort von fast 180.000 Menschen, künftig besser auf Wetterextreme vorbereiten?
Wie Sie sicherlich schon bemerkt haben, erscheint die Portal in einem neuen Gewand. Doch wie eh und je haben wir die Menschen an der Universität besucht – in der Hoffnung, dass Sie einander an dieser großen Einrichtung mit den drei Standorten etwas besser kennenlernen. Und auch die Leserinnen und Leser, die die Uni Potsdam nicht so gut kennen, möchten wir in das Leben an unserer Hochschule einführen.
Wir haben Studierende getroffen, die sich besonders engagieren: für den Schutz des Klimas, die Gleichstellung aller Geschlechter oder im Fakultätsrat. Andere musizieren miteinander. In der Serie „Mein Arbeitstag“ fragen wir, welche Aufgaben alltäglich in der Universitätsbibliothek zu bewältigen sind. Eine Auszubildende hat ihren Praktikumsalltag im fernen Hongkong mit uns geteilt, während uns ein Seminar der Lehrerbildung in die Virtual Reality entführt. Wir lernen hyperschnelle Sterne und das beste Mittel gegen Rückenschmerzen kennen. Was die menschliche Stimme mit den Bewegungen der Erde zu tun hat, erfahren Sie in einem „Laborbesuch“. Im „Gespräch“ unterhält sich ein Klimaforscher mit einem Schüler und wir zeigen, wo sich Uni und Stadt gefunden haben. Wir nehmen Sie mit in die entstehende „European Digital UniverCity“ und erkundigen uns in einer internen „Expertenanfrage“ nach einer neuen Frauenbewegung in der Katholischen Kirche. Neugierig haben wir einem Slavisten 15 forsche Fragen gestellt. Ein Linguist erklärt uns, ob und wie wir Außerirdische verstehen können, wenn sie denn mit uns sprechen wollen. Wir haben mit einer ausgezeichneten Juristin über die Todesstrafe gesprochen und mit einer Postdoktorandin über selbstspielende Klaviere. Da auch eine junge Uni wie die unsere älter wird, schauen wir in der „Zeitreise“ zurück in die Kinderstube der Alma Mater und pusten mit Humor den Staub von den Akten. In der Serie „Es war einmal“ äußern sich zwei Forschende zu einem geschichtlichen Jubiläum. Und weil unser (und hoffentlich auch Ihr) Wissensdurst keine Grenzen kennt, haben wir ein Wissenschaftswort herumgedreht: den Turn. Was das ist und warum einem davon schwindelig werden kann – lesen Sie es selbst!
Portal Wissen = Data
(2019)
Data assimilation? Stop! Don’t be afraid, please, come closer! No tongue twister, no rocket science. Or is it? Let’s see. It is a matter of fact, however, that data assimilation has been around for a long time and (almost) everywhere. But only in the age of supercomputers has it assumed amazing proportions.
Everyone knows data. Assimilation, however, is a difficult term for something that happens around us all the time: adaptation. Nature in particular has demonstrated to us for millions of years how evolutionary adaptation works. From unicellular organisms to primates, from algae to sequoias, from dinosaurs ... Anyone who cannot adapt will quickly not fit in anymore.
We of course have also learned to adapt in new situations and act accordingly. When we want to cross the street, we have a plan of how to do this: go to the curb, look left and right, and only cross the street if there’s no car (coming). If we do all this and adapt our plan to the traffic we see, we will not just safely cross the street, but we will also have successfully practiced data assimilation.
Of course, that sounds different when researchers try to explain how data assimilation helps them. Meteorologists, for example, have been working with data assimilation for years. The German Weather Service writes, “In numerical weather prediction, data assimilation is the approximation of a model run to the actual development of the atmosphere as described by existing observations.” What it means is that a weather forecast is only accurate if the model which is used for its calculation is repeatedly updated, i.e. assimilated, with new measurement data.
In 2017 an entire Collaborative Research Center was established at the University of Potsdam, CRC 1294, to deal with the mathematical basics of data assimilation. For Portal Wissen, we asked the mathematicians and speakers of the CRC Prof. Sebastian Reich and Prof. Wilhelm Huisinga how exactly data assimilation works and in which areas of research they can be used profitably in the future. We have looked at two projects at the CRC itself: the analysis of eye movements and the research on space weather.
In addition, the current issue is full of research projects that revolve around data in very different ways. Atmospheric physicist Markus Rex throws a glance at the spectacular MOSAiC expedition. Starting in September 2019, the German research icebreaker “Polarstern” will drift through the Arctic Ocean for a year and collect numerous data on ice, ocean, biosphere, and atmosphere. In the project “TraceAge”, nutritionists will use the data from thousands of subjects who participated in a long-term study to find out more about the function of trace elements in our body. Computer scientists have developed a method to filter relevant information from the flood of data on the worldwide web so as to enable visually impaired to surf the Internet more easily. And a geophysicist is working on developing an early warning system for volcanic eruptions from seemingly inconspicuous seismic data.
Not least, this issue deals with the fascination of fire and ice, the possibilities that digitization offers for administration, and the question of how to inspire children for sports and exercise. We hope you enjoy reading – and if you send us some of your reading experience, we will assimilate it into our next issue. Promised!
Portal = Bioökonomie
(2020)
Ein bisschen sperrig ist es schon, dieses Wort: Bioökonomie. Noch ist es vielleicht nicht in aller Munde, aber das könnte sich dieses Jahr ändern. Immerhin ist es das Thema des Wissenschaftsjahres 2020. Und selbst wenn „Bioökonomie“ dem einen oder anderen schwer über die Lippen geht – sie umgibt uns bereits. Das lässt sich auch an den zahlreichen Projekten erkennen, die sich an der Universität Potsdam mit der nachhaltigen Nutzung nachwachsender Ressourcen beschäftigen.
In dieser Ausgabe des Unimagazins Portal stellen wir Ihnen Menschen vor, die Bausteine erarbeiten für eine moderne, biobasierte Wirtschaft, die biologische Materialien, Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen umweltschonend und effizient nutzt. Eine brandenburgische Initiative zum Beispiel bringt Landwirte und Lehrer, Vertreter aus Verwaltung, Einzelhandel oder Umweltorganisationen zur bioökonomischen Wende ins Gespräch. Eine Informatikerin und eine Agrarwissenschaftlerin erklären, was die Digitalisierung in der Landwirtschaft leisten kann, und wir erfahren, wie die Universität weiter Treibhausgase einsparen wird. Ernährungswissenschaftler kultivieren Algen und Salzpflanzen, um unseren Gaumen an veränderte (land-)wirtschaftliche Bedingungen zu gewöhnen. Ob schon Alexander von Humboldt die Welt durch die Bioökonomie- Brille gesehen hat? Wie entwickeln Chemiker abbaubare Polymere? Und wie können Heilpflanzen Tropenkrankheiten bekämpfen? All dies in unserer Titelgeschichte.
Wie immer haben wir uns auch auf dem Campus umgesehen und und dabei interessante Geschichten aufgespürt. Wie studiert es sich eigentlich mit Mitte 60 – und wie ist es, als Schüler Uni-Luft zu schnuppern? Sie erfahren, wer außer Studierenden und Beschäftigten noch in den Hallen des Hochschulsports boxt und warum es so wichtig ist, sich für die Belange ausländischer Studierender einzusetzen. Botaniker zeigen uns die Flora Sansibars und zwei junge Gärtner nehmen uns mit in die Potsdamer Pflanzenwelt; wir erfahren, warum botanisches Wissen gar nicht altmodisch ist und Ernten auch Studierenden Spaß macht. Ein Spitzensportler mit Aussichten auf Olympia erklärt, warum fünf Sportarten besser sind als eine. Wir haben uns über die Gender Studies informiert und über neue Lernroboter an Schulen. Lesen Sie, wie die Universitätsschule aussehen kann und ob der Amerikanische Traum wahr geworden ist! Ob Vitamin C in der Krebstherapie eingesetzt werden könnte, warum sich ein Besuch in deutschen Geoparks lohnt und wie sich Rechtsextremismus in Deutschland entwickelt – wir haben uns schlau gemacht. 15 unverblümte Fragen hat uns ein Ernährungswissenschaftler beantwortet. Und wir wollten noch mehr wissen: Wie das Wetter eigentlich bei Shakespeare ist, warum das Lehramt der tollste Beruf der Welt ist, wie die Potsdamer Konferenz die Welt veränderte und welche optischen Schätze sich im Fotoarchiv der Uni Potsdam verbergen. Zuletzt erfreuen Sie sich doch an einigen verbalen Schätzen, die hier und da an der Universität gehoben werden.
Portal Wissen = Energie
(2020)
Energie hat etwas. Natürlich – so die nüchterne Definition in jedem Schülerlexikon – „die Fähigkeit, mechanische Arbeit zu verrichten, Wärme abzugeben oder Licht auszustrahlen“. Auf diese Weise begleitet sie uns, oft unerkannt, den lieben langen Tag: Aus dem Bett wuchten, die Heizung aufdrehen, das Licht anmachen, heiß duschen, anziehen, Kaffee kochen, frühstücken – noch bevor wir das Haus verlassen, haben wir reichlich Energie freigesetzt, umgewandelt, zugeführt und getankt. Und dabei haben wir noch nicht einmal selbst gearbeitet, jedenfalls im herkömmlichen Sinn.
Aber Energie ist nicht nur eine physikalische Größe, die aufgrund ihrer Allgegenwart in jeder naturwissenschaftlichen Disziplin – wie Biologie und Chemie, aber auch so ziemlich alle technischen Felder – eine zentrale Rolle spielt. Vielmehr ist sie ebenso nicht wegzudenken, wenn es darum geht, wie wir unsere Welt und unser Wirken in ihr verstehen und beschreiben. Und zwar nicht erst seit heute. Eine Kostprobe gefällig? Der griechische Philosoph Aristoteles war der Erste, der von enérgeia sprach, für ihn eher unphysikalisch eine lebendige „Wirklichkeit und Wirksamkeit“ – das, was das Mögliche real werden lässt. Rund 2100 Jahre später erklärte sie der ungekrönte König der deutschen Literatur Johann Wolfgang von Goethe zum humanistischen Wesenskern: „Was können wir denn unser Eigenes nennen als die Energie, die Kraft, das Wollen!“ Und für seinen Zeitgenossen Wilhelm von Humboldt war „Energie die erste und einzige Tugend des Menschen“. Auch wenn die Physik mit ihrem Aufstieg zur Leitwissenschaft im 19. Jahrhundert auch den Energiebegriff zu dominieren begann, blieb dieser doch in vielen Gebieten zu Hause.
Grund genug für uns, einmal zu schauen, wo es an der Universität Potsdam energetisch zugeht. Wir wurden in verschiedensten Disziplinen fündig: Während die iranische Physikerin Safa Shoaee erforscht, wie sich mit organischen Materialien die Solarzellen der Zukunft herstellen lassen, nimmt der schwedische Umweltwissenschaftler Johan Lilliestam die verschiedenen Dimensionen der Energiewende in den Fokus, um zu klären, wovon ihr Gelingen abhängt. Die Slavistin Susanne Strätling wiederum lässt auf der Suche nach einer komplexen Begriffsgeschichte sämtliche Disziplingrenzen hinter sich und versucht zu ergründen, warum die Energie uns heute mehr denn je elektrisiert. Und dem Physiker Markus Gühr gelingt es, mithilfe von ultrakurzen Lichtblitzen zu untersuchen, wie sich Moleküle unter Lichteinfluss verändern und dabei Energie umwandeln.
Freilich haben wir genug Energie, um neben dem Titelthema auch Einblicke in die Vielfalt der Forschung an der Universität Potsdam zusammenzutragen. So erklärt ein Kognitionswissenschaftler, warum unser Hirn Musik und Sprache gleichermaßen nach ihrem Rhythmus verarbeitet, und ein Materialforscher zeigt, wie Bakterien künftig unter richtiger Anleitung biologisch abbaubares Plastik produzieren. Sozialwissenschaftler untersuchen, ob es der Bundeswehr gelingt, echte Gleichstellung für wirklich alle zu schaffen, während Umweltwissenschaftler eine Methode entwickeln, bei der sich mithilfe von Teilchen aus dem All die Bodenfeuchte messen lässt. Ein Psychologe erforscht den Zusammenhang zwischen Emotionen und Gedächtnis und Bildungswissenschaftler bringen eine Studie zu Hate Speech in Schulen auf den Weg. Außerdem stellen wir mit einer Paläoklimatologin und einer Astrophysikerin zwei der insgesamt zwölf Forschenden des neuen Postdoc-Programms der Universität Potsdam vor. Gin ohne Akohol, Sprachforschung mit Ultraschall, Drohnen im Einsatz der Wissenschaft, Rechtswissenschaft im Dienste der Menschenrechte und vieles mehr finden sich in dieser Ausgabe. Wir haben keine Energien gescheut!
Portal Wissen = small
(2016)
Let’s be honest: even science wants to make it big, at least when it comes to discovering new knowledge. Yet if one thing belongs in the annals of successful research, it is definitely small things. Scientists have long understood that their job is to explore things that they don’t see right away. Seneca once wrote, “If something is smaller than the great, this does not mean at all that it is insignificant.”
The smallest units of life, such as bacteria or viruses, can often have powerful effects. And again and again, (seemingly) large things must first be disassembled or reduced to small pieces in order to recognize their nature. One of the greatest secrets of our world – the atom, the smallest, if no longer indivisible, unit of chemical elements – revealed itself only by looking at its diminutive size. By no means is ‘small’ (German: klein) merely a counterpoint to large, at least in linguistic terms; the word comes from West Germanic klaini, which means ‘fine’ or ‘delicate,’ and is also related to the English word ‘clean.’ Fine and clean – certainly something worth striving for in scientific work. And a bit of attention to detail doesn’t hurt either.
This doesn’t mean that researchers can be smallminded; they should be ready to expect the unexpected and to adjust their work accordingly. And even if they cannot attain their goals in the short term, they need staying power to keep themselves from being talked down, from giving up.
Strictly speaking, research is like putting together a puzzle with tons of tiny pieces; you don’t want it to end. Every discovery worthy of a Nobel Prize, every major research project, has to start with a small idea, with a tiny spark, and then the planning of the minutest details can begin. What follows is work focused on minuscule details: hours of interviews searching for the secret of the cerebellum (Latin for ‘little brain’), days of field studies searching for Lilliputian forms of life, weeks of experimentation meant to render visible the microscopically tiny, months of archival research that brings odds and ends to light, or years of reading fine print. All while hunting for a big hit...
This is why we’ve assembled a few ‘little’ stories about research at the University of Potsdam, under the motto: small, but look out! Nutritional scientists are working on rescuing some of the earth’s smaller residents – mice – from the fate of ‘lab rats’ by developing alternatives to animal testing. Linguists are using innovative methods in several projects to investigate how small children learn languages. Astrophysicists in Potsdam are scanning the skies above Babelsberg for the billions of stars in the Magellan Cloud, which only seem tiny from down here. The Research Center Sanssouci, initiated by the Prussian Palaces and Gardens Foundation and the University of Potsdam, is starting small but will bring about great things for Potsdam’s cultural landscape. Biologists are drilling down to the smallest building blocks of life, looking for genes in barley so that new strains with positive characteristics can be cultivated.
Like we said: little things. Have fun reading!
The Editorial
Portal Wissen = Earth
(2017)
Earth’s surface is constantly changing. It is the synergetic overlap between the geosphere, biosphere, and climatic sphere and influences the development of our planet. It is our habitat and plays a key role in maintaining the wellbeing of humanity. Many aspects of this system as a whole, however, are not yet understood.
This needs to change immediately because there is not much time left for the Earth – or for us. Photographer and filmmaker Yann Arthus- Bertrand warned in 2009, “In less than 200 years we have disturbed the balance of the Earth that has been created in over four billion years.” Potsdam and Berlin geoscientists, biologists, and climatologists have now joined forces*: They are investigating processes of the Earth's surface in order to better understand them on various spatial and time scales and to predict how our living environment will develop.
In this issue of the research magazine “Portal Wissen”, we present some of the research projects as well as the researchers who drive them. We followed researchers to Ethiopia – to the “cradle of humankind” – where elaborate drilling is offering a glimpse into climate history. Analyses of the several-hundred-thousand- year old deposits provide insights not only for geological and climate researchers. Biologists were able to reconstruct how entire ecosystems developed over long periods using state-of-the-art genetic analysis. A geomicrobiologist shows us the vast insight you get when you cross disciplinary boundaries. His research is no longer taking place on and in the earth but even in outer space. The young researchers of the research training group StRatGy cut large boulders from the Argentinean Andes into the thinnest of slices in order to understand how the mountains developed. And a data analysis expert explains why it is not enough to collect and feed a lot of data into a computer; they also have to be made readable using the right analytic tools.
“The world is a fine place and worth the fighting for,” wrote Ernest Hemingway. This is exactly what researchers are doing when they look for solutions to prevent humanity from irreversibly damaging the Earth. We met a researcher who is working with colleagues throughout Europe to learn more about trace elements and using plants as pollutant “vacuum cleaners”. And it was explained to us how satellite images taken from afar are revolutionizing nature conservation.
The diversity of research at the University of Potsdam should not be forgotten. We followed administrative scientists on the trail of successful reforms around the world and we looked at how reading can be more successful. We asked what supplementary extracurricular lessons can offer (or not offer) and looked into the networked classroom of the future. Germanists also revealed their Brandenburg linguistic treasures to us, psychologists showed us their experiments, and a historian explained to us why the MfS – the GDR state security ministry – were active as development workers. Last but not least, we visited a chemist in the lab, were introduced to the language of climate images, and listened to a romance philologist who researches with all her senses.
Enjoy your read!
The Editors
Portal Wissen = Language
(2018)
Language is perhaps the most universal tool of human beings. It enables us to express ourselves, to communicate and understand, to help and get help, to create and share togetherness.
However, that does not completely capture the value of language. “Language belongs to the character of man,” said the English philosopher Sir Francis Bacon. If you believe the poet Johann Gottfried von Herder, a human is “only a human through language”. Ultimately, this means that we live in our world not with, but in, language. We not only describe our reality by means of language, but language is the device through which we open up the world in the first place. It is always there and shapes and influences us and the way we perceive, analyze, describe and ultimately determine everything around us.
Since it is so deeply connected with human nature, it is hardly surprising that our language has always been in the center of academic research – and not only in those fields that bear the name linguistics. Philosophy and media studies, neurology and psychology, computer science and semiotics – all of them are based on linguistic structures and their premises and possibilities.
Since July 2017, a scientific network at the University of Potsdam has been working on exactly this interface: the Collaborative Research Center “Limits of Variability in Language” (SFB 1287), funded by the German Research Foundation (DFG). Linguists, computer scientists, psychologists, and neurologists examine where language is or is not flexible. They hope to find out more about individual languages and their connections.
In this issue of Portal Wissen, we asked SFB spokeswoman Isabell Wartenburger and deputy spokesman Malte Zimmermann to talk about language, its variability and limits, and how they investigate these aspects. We also look over the shoulders of two researchers who are working on sub-projects: Germanist Heike Wiese and her team examine whether the pandemonium of the many different languages spoken at a weekly market in Berlin is creating a new language with its own rules. Linguist Doreen Georgi embarks on a typological journey around the world comparing about 30 languages to find out if they have common limits.
We also want to introduce other research projects at the University of Potsdam and the people behind them. We talk to biologists about biodiversity and ecological dynamics, and the founders of the startup “visionYOU” explain how entrepreneurship can be combined with social responsibility. Other discussions center round the effective production of antibodies and the question of whether the continued use of smartphones will eventually make us speechless. But do not worry: we did not run out of words – the magazine is full of them!
Enjoy your reading!
The Editors
Portal Wissen = rich
(2017)
The current Issue of Portal Wissen is entitled “reich”, a German word with several meanings. Both an adjective and a noun, it can be translated as rich, wealthy, and abundant, or realm, empire, and kingdom. It is also part of words like Reichtum (wealth, fortune), Reichweite (reach, scope), lehrreich (informative, instructive) and ruhmreich (glorious, renowned*).
Realms – a complex subject. While the worldly empires of mankind come and go, even if they often claim the opposite, and the eternal existence of the kingdom of heaven has not been credibly proven, another and much older realm has an almost inexhaustible wealth – the animal and plant kingdom.
Speaking of wealth: Some people are rich and want to stay rich at any price. Others still want to become rich and are looking for a path to wealth – some for the fastest, some for the easiest, and some for the perfect path. There are even people who want to leave nothing to chance and use a scientific approach, for example the American author Wallace D. Wattles, who published the book The Science of Getting Rich in 1903. His essay was intended for “for the men and women whose most pressing need is for money; who wish to get rich first, and philosophize afterward.” He was so convinced of his work that he even offered a guarantee of success. Anyone who followed his manual would “undoubtedly become rich because the science that is used here is an exact science, and failure is impossible.”
Wattles has been almost forgotten, but the secret of wealth – at least financial wealth – seems anything but deciphered. Some have got it, others want it. There are worlds in between – as well as envy, prejudices and ignorance. More than enough reason for us to look again at Wallace D. Wattles and his self-confidently presented alleged relationship between wealth and science, and to say: Yes! Of course, science makes us rich, but primarily rich in perception, experience and – in knowledge. Science in itself is not glorious but instructive. The great thing is: All can equally benefit from the wealth created by science at the same time. Nobody has to get rich at the expense of others, on the contrary: You can often achieve much more together with others. Everything else comes (almost) by itself. “Those who acquire knowledge are richly rewarded by God,” is the religiously informed praise of sciences by the Islamic prophet Muhammad.
The current issue of the Portal Wissen, however, focuses on facts, which is admittedly not in style at the moment. We therefore invite you to a tour of the University of Potsdam and its partners. It is about studies on the rich biodiversity of porpoises and lab mice. We present a historian who studies rich church treasures and talk with an education researcher about the secret of financial wealth. German philologists explain the rich language of literary criticism in the era of Enlightenment, and we follow a geo-scientist into the mountains where he moved large boulders to find the right stones. It is also about the cities of tomorrow, which have many high-rise buildings but are still (rich in) green, abundant water from once-in-acentury flash floods, and insects as an alternative to a rich diet of tomorrow. We take you to the border area of two disciplines where law and philosophy work hand in hand, talk with two literary scholars who are studying the astounding reach of the Schlager phenomenon of traditional German-language pop music, and learn from a sustainability researcher how to work together to achieve long-term solutions for pressing global problems.
We wish you a pleasant read!
The Editors
Portal = Klima im Wandel
(2016)
Portal Wissen = reich
(2017)
Reich – das ist eine komplexe Sache. Während Weltreiche der Menschen kommen und gehen, auch wenn sie nur allzu oft das Gegenteil behaupten, und die ewigwährende Existenz des Himmelreichs bis heute nicht glaubhaft bewiesen ist, kann ein anderes, das so viel älter ist, einen scheinbar unerschöpflichen Reichtum vorweisen: das Reich der Tiere und Pflanzen.
A propos Reichtum: Auch der ist nicht ohne, gerade wenn es dabei ums Geld geht. Die einen sind reich und wollen es um jeden Preis bleiben. Die anderen wollen es noch werden und suchen den Weg dorthin. Manche den schnellsten, manche den einfachsten, manche den perfekten. Es gibt sogar Menschen, die dabei nichts dem Zufall überlassen wollen und die Sache wissenschaftlich angehen. So wie der amerikanische Schrifsteller Wallace D. Wattles, der 1903 ein Buch mit dem Titel „Die Wissenschaft des Reichwerdens“ vorlegte. Seine Abhandlung war für „Männer und Frauen gedacht, deren dringendes Bedürfnis Geld ist, die zuerst reich werden und danach philosophieren wollen“. Von seinem Werk war er derart überzeugt, dass er eine Art Erfolgsgarantie formulierte. Wer seinen Ausführungen folge, werde „zweifellos reich werden, denn die hierin angewendete Wissenschaft ist eine genaue Wissenschaft, und Misserfolg ist unmöglich“.
Wattles ist inzwischen weitgehend vergessen, aber das Geheimnis – finanziellen – Reichtums scheint alles andere als entschlüsselt. Die einen haben ihn, die anderen wollen ihn. Dazwischen klaffen Welten – sowie Neid, Vorurteile und Unkenntnis. Grund genug für uns, noch einmal auf Wallace D. Wattles und seinen so selbstbewusst behaupteten Zusammenhang von Reichtum und Wissenschaft zu schauen und zu sagen: Ja! Natürlich macht Wissenschaft reich, aber vor allem an Erkenntnissen, Erfahrungen – und eben Wissen. Wissenschaft ist in ihrem Inneren nicht ruhmreich, sondern lehrreich. Und das Schöne ist: Der Reichtum, den Wissenschaft bringt, ist von jener Art, dass er allen zugleich und gleichermaßen zugutekommen kann. Niemand muss sich auf Kosten anderer bereichern, im Gegenteil: Oft lässt sich gemeinsam viel mehr erreichen. Alles andere kommt (fast) von selbst. „Derjenige, der Wissen erwirbt, wird von Gott reich belohnt“, lautet die vom islamischen Propheten Mohammed überlieferte religiös angereicherte Form dieses Loblieds auf die Wissenschaft.
In der aktuellen Ausgabe der „Portal Wissen“ soll es freilich – erfreulich unzeitgemäß – faktisch zugehen. Deshalb laden wir Sie ein auf einen Rundgang durch das Forschungsreich der Universität Potsdam und ihrer Partner. So geht es artenreich um Forschungen zu Schweinswalen und Labormäusen. Wir zeigen Ihnen eine Historikerin auf den Spuren eines reichen Domschatzes und sprechen mit einem Bildungsforscher über das Geheimnis finanziellen Reichtums. Germanisten erklären uns die reiche Sprache der Literaturkritik in der Epoche der Aufklärung und wir folgen einem Geowissenschaftler in die Berge, wo er reichlich große Brocken bewegt, um die richtigen Steine zu finden. Außerdem geht es um die Städte von morgen, die hoch und trotzdem (reich an) grün sind, reichlich Wasser bei einer Jahrhundertsturzflut und Insekten als Alternative für eine reichhaltige Ernährung von morgen. Wir führen Sie ins Grenzgebiet zweier Disziplinen, wo sich Jura und Philosophie die Hand reichen, sprechen mit zwei Literaturwissenschaftlern, die der erstaunlichen Reichweite des Phänomens Schlager nachgehen und erfahren von einer Nachhaltigkeitsforscherin, wie sich angesichts drängender globaler Probleme – abermals: gemeinsam – dauerhafte Lösungen erreichen lassen.
Reicht Ihnen das? Wir wünschen Ihnen eine genussreiche Lektüre!
Die Redaktion
Portal Wissen = Daten
(2019)
Datenassimilation? Halt! Keine Angst, treten Sie näher! Kein Zungenbrecher, keine Raketenwissenschaft. Oder doch? Wir werden sehen. Fakt ist: Datenassimilation gibt es eigentlich schon lange und (fast) überall. Doch erst im Zeitalter der Supercomputer nimmt sie Ausmaße an, die Staunen hervorruft.
Daten, kennt jeder. Assimilation jedoch ist ein schwieriger Begriff für etwas, das rings um uns die ganze Zeit stattfindet: Anpassung. Vor allem die Natur führt uns seit Millionen von Jahren vor, wie das geht mit der evolutionären Anpassung. Vom Einzeller zum Primaten, von der Alge zum Mammutbaum, vom Dino … Wer sich nicht anpassen kann, passt schnell nicht mehr ins Bild.
Und natürlich haben auch wir gelernt, uns in neuen Situationen zu orientieren und entsprechend zu handeln. Wenn wir über die Straße wollen, haben wir dafür einen Plan: an den Bordstein treten, nach links und rechts schauen und erst gehen, sobald kein Auto mehr kommt. Machen wir all dies und passen unseren Plan an den Verkehr an, den wir sehen, kommen wir nicht nur heil drüben an, sondern haben auch noch erfolgreich Datenassimilation betrieben.
Freilich klingt das anders, wenn Wissenschaftler zu erklären versuchen, wie ihnen Datenassimilation hilft. Meteorologen zum Beispiel arbeiten schon seit Jahren mit ihr. Der Deutsche Wetterdienst schreibt: „In der Numerischen Wettervorhersage versteht man unter Datenassimilation die Angleichung eines Modelllaufes an die wirkliche Entwicklung der Atmosphäre, wie sie durch die vorhandenen Beobachtungen beschrieben wird.“ Gemeint ist, dass eine Wettervorhersage nur dann genau ist, wenn das Modell, mit dem man sie berechnet, immer wieder mit neuen Messdaten aktualisiert, also assimiliert, wird.
Seit 2017 gibt es an der Universität Potsdam einen ganzen Sonderforschungsbereich, den SFB 1294, der sich mit den mathematischen Grundlagen der Datenassimilation beschäftigt. Für Portal Wissen haben wir die beiden Mathematiker und Sprecher des SFB, Prof. Sebastian Reich und Prof. Wilhelm Huisinga, gefragt, wie Datenassimilation eigentlich genau funktioniert – und in welchen Forschungsgebieten man sie künftig noch gewinnbringend einsetzen kann. Zwei Beispiele dafür haben wir uns im SFB gleich selbst angeschaut: die Analyse von Blickbewegungen und die Erforschung des Weltraumwetters.
Daneben ist die aktuelle Ausgabe des Magazins voller Forschungsprojekte, die auf verschiedenste Weise um Daten kreisen. So wirft der Atmosphärenphysiker Markus Rex einen Blick voraus auf die spektakuläre MOSAiC-Expedition, bei der der deutsche Forschungseisbrecher „Polarstern“ ab September 2019 ein Jahr lang eingefroren durch das Nordpolarmeer driften und dabei zahlreiche Daten rund um Eis, Ozean, Bio- und Atmosphäre sammeln wird. Wir haben ein Forschungskolleg besucht, dessen Doktoranden die Datensammelwut unserer neuen technologischen Alltagsbegleiter kritisch unter die Lupe nehmen. Im Projekt „TraceAge“ wollen Ernährungswissenschaftler mithilfe der Daten von Tausenden Probanden einer Langzeitstudie mehr über die Funktion von Spurenelementen in unserem Körper herausfinden. Informatiker haben eine Methode entwickelt, mit der aus der Datenflut des WWW relevante Informationen gefiltert werden, sodass Blinde leichter im Internet surfen können. Ein Biologe untersucht anhand von über Jahrzehnte hinweg erhobenen Daten, wie sich die brandenburgischen Wälder verändern. Und eine Geoforscherin arbeitet daran, aus unscheinbar wirkenden seismischen Daten ein Frühwarnsystem für Vulkanausbrüche zu entwickeln.
Außerdem haben wir uns das neue Schülerlabor der Chemiedidaktik zeigen lassen, einen Juniorprofessor für vergleichende Literaturwissenschaft nach seiner Lust am Ungewissen befragt und mit einer Verwaltungswissenschaftlerin über die Möglichkeiten der digitalen Verwaltung gesprochen. Es geht nicht zuletzt um den märkischen Eulenspiegel, personalisierte Kosmetik und die Frage, wie man Kinder für Sport und Bewegung begeistern kann. Wir wünschen Ihnen viel Vergnügen beim Lesen – und wenn Sie uns Erfahrungsdaten ihrer Lektüre zukommen lassen, werden wir unser nächstes Heft damit assimilieren. Versprochen!
Die Redaktion