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Mikrokosmos

Astrophysik

    • Noch sind die Forscher nicht so weit, die Existenz eines neuen Teilchens bestätigen oder verifizieren zu können—bisher tauchte lediglich eine verdächtige Beule in den Messungen der beiden CERN-Teilchenbeschleuniger ATLAS und CMS auf. Die Daten lassen laut den Physikern die Annahme zu, dass es sich um ein vier Mal schwereres Partikel als das derzeit schwerste Teilchen, das Top Quark, handelt, und dass es in Photonenpaare zerfällt. Ob es sich dabei nun um eine revolutionäre Entdeckung oder lediglich einen Messfehler handelt, werden weiterführende Experimente zeigen, wenn der Large Hadron Collider (LHC) im April nach seiner Winterpause wieder hochgefahren wird. Die Ergebnisse werden im Sommer erwartet.
    • Das Standardmodell der Elementarteilchenphysik fasst die wesentlichen Erkenntnisse der Teilchenphysik nach unserem heutigen Stand zusammen, doch schon länger löst es an einigen Stellen Unzufriedenheit unter den Wissenschaftlern aus und führt zu physikalischen Überlegungen jenseits des Standardmodells. Dunkle Materie oder die Gravitation werden dort beispielsweise nicht berücksichtigt und einige der Aussagen führen zu Widersprüchen mit der Allgemeinen Relativitätstheorie. Auch das B-Meson (B für Bottom-Quark) will sich nicht richtig in das Modell einfügen. Nach dem Standardmodell sollte das B-Meson bei spezifischen Frequenzen zerfallen, was sich jedoch nicht mit den Beobachtungen aus dem LHC deckt.
    • Einstein ging davon aus, dass Raum und Zeit keine voneinander getrennten Faktoren sind, sondern eng miteinander verwoben. Durch die enorme Erschütterung bei einem Zusammenprall zweier Schwarzer Löcher könnte diese enge Verbindung gestört werden. Da sich Schwarze Löcher bisher jedoch nie so nah gekommen sind, war die Existenz dieser Raumzeitwellen bisher eine unbestätigte Annahme.
    • Nun hatten Forscher um den Astronom Dr. Ryan Shannen, vom australischen CSIRO (der Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) und dem International Center for Radioastronomy Research, eine neue Forschungsidee und wollten diese Gravitationswellen mit Hilfe einer indirekten Methode ermitteln. Dazu untersuchten sie die Lichtsignale von Pulsaren und veröffentlichten die Ergebnisse nun in Science.
    • Doch was bedeutet diese revolutionäre Entdeckung eigentlich genau? Gravitationswellen sind Vibrationen, die bei extremen Ereignissen, wie einer Supernova oder der Kollision Schwarzer Löcher, ins Weltall abgegeben werden. Solch eine bombastische Verschmelzung zweier Dichtephänomene hatte sich unter anderem vor 1,3 Milliarden Jahren ereignet, einer Zeit, als sich auf der Erde gerade die ersten mehrzelligen Lebewesen entwickelten. Die ausgesandten Wellen dieser mächtigen Vereinigung Schwarzer Löcher, die sich noch immer in Lichtgeschwindigkeit im Universum ausbreiten und nie wieder verschwinden werden, konnten nun erstmals am Laser Interferometer Gravitational Observatory (LIGO) gemessen werden.
    • Der Hype um die erwartete Offenbarung ist mittlerweile riesig—sollte das LIGO lediglich ein Routine-Update des aktuellen Forschungsstand verkünden, dürfte ein tiefer Seufzer des Bedauerns durch die Wissenschaftsgemeinde gehen. Sollte LIGO jedoch die Gerüchte bestätigen und eine Entdeckung der Gravitationswellen melden, handelt es sich um einen Meilenstein in der Astrophysik und eine der wichtigsten wissenschaftlichen Entdeckungen des vergangenen Jahrzehnts.
    • Es ist vollbracht. Ein Jahrhundert nachdem Einstein seine Allgemeine Relativitätstheorie veröffentlicht hat, haben Astropyhsiker nun endlich einen Beweis für die Existenz der von ihm vorhergesagten Gravitationswellen vorgelegt. Die Schwierigkeiten bei der Suche nach diesen Kräuselungen in der Raumzeit ließ die Wissenschaft sogar schon an der Richtigkeit von Einsteins These zweifeln - umso größer war der Hype in den Tagen und Stunden vor der heutigen Pressekonferenz.

Wasserbelebung

hier werden verschiedene Methoden vorgestellt, mit denen man Wasser beleben kann (Kristalle, elektr. Felder, magn. Nordpol, blaues UV-Licht der Mittagssonne, kochen und schnelles Abkühlen):

Das geheimnisvolle Wesen Wasser

P.M. Magazin 07/2005

Es ist alltäglich – und doch voller Überraschungen: Wasser weist rund vierzig Besonderheiten auf, die bis heute nicht erklärbar sind. Seine Erforschung wird seit Jahren von einer heftigen Debatte begleitet: Ist Wasser nur die chemische Verbindung H2O? Oder hat es ein Gedächtnis? Vielleicht sogar eine Seele?

Es ist alltäglich – und doch voller Überraschungen: Wasser weist rund vierzig Besonderheiten auf, die bis heute nicht erklärbar sind. Seine Erforschung wird seit Jahren von einer heftigen Debatte begleitet: Ist Wasser nur die chemische Verbindung H2O? Oder hat es ein Gedächtnis? Vielleicht sogar eine Seele?

Wissen Sie, wie Bodenseewasser aussieht? Es zeigt ein blaues, rundes Gesicht. Brunnenwasser aus dem Elsass dagegen hat fein verästelte Kristallstrukturen. Und Wasser aus Peru formt braungelbe konzentrische Kreise. Auf diese unverwechselbaren »Wasser-Charaktere« ist die Universität Stuttgart gestoßen, genauer: das »Institut für Statik und Dynamik der Luft- und Raumfahrtkonstruktionen (ISD)«. Mitarbeiterinnen des Institutsleiters Professor Dr. Bernd Kröplin haben mit sterilen Einwegspritzen Tropfen aus den verschiedensten Wasserproben entnommen und sie auf dem gläsernen Objektträger eines Mikroskops verdunsten lassen. Zurück blieben Reste von Mineralien, Pflanzensäften und anderen Beimengungen des jeweiligen Wassers. Durch das Mikroskop fotografiert, war deutlich zu erkennen, dass sich die Rückstände zu farbenprächtigen Tropfenbildern arrangiert hatten. Und dabei präsentierte jedes Wasser ein ganz individuelles »Gesicht«.

Die Muster der Tropfenbilder, davon ist Kröplin überzeugt, sind kein Zufall. Sie sind der Abdruck eines Geheimnisses im Wesen des Wassers – jenes Urstoffs, der in fast allen Kulturen als Symbol des Lebens gilt. Was sich nach Meinung der Stuttgarter Forscher in den faszinierenden Tropfenbildern ausdrückt, ist die Fähigkeit des Wassers, Informationen zu speichern. Je nachdem, welche Informationen es enthält, bildet es nach dem Verdunsten unterschiedliche Formen. »Wasser hat ein Gedächtnis«, sagt Kröplin. Es »weiß«, woher es kommt, es reagiert auf Menschen und ihre Gefühle – und es kann sogar mit anderen »Wässern« kommunizieren!

Vorstellungen, die mit der Naturwissenschaft nicht vereinbar zu sein scheinen. Aber unumstritten ist: Wasser verhält sich keineswegs immer so, wie es die Regeln der Physik und Chemie erwarten lassen. »Keine Flüssigkeit ist so extrem anomal wie Wasser«, erklärt Chemiker Thomas Koop von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich. Zum Beispiel hat Wasser seltsamerweise bei vier Grad plus die größte Dichte. Kühlt man es bis zum Gefrierpunkt ab, dehnt es sich wieder aus. Die Folge: Im Winter platzen mitunter Rohrleitungen. Wasser weist rund vierzig solcher physikalischen Anomalien auf, die bis heute mit den Mitteln der Naturwissenschaft nicht vollkommen zu erklären sind. Kein Wunder, dass dieser Stoff immer wieder die Fantasie anregt.

So behauptet zum Beispiel der japanische Alternativmediziner Masaru Emoto, dass die von ihm erzeugten Wasserkristall-Bilder eindeutig beweisen: Wasser kann zwischen »guter« und »schlechter« Musik unterscheiden! Und tatsächlich zeigen seine Kristallfotos ganz unterschiedliche Strukturen – je nachdem, ob das Wasser mit anspruchsvoller oder undifferenzierter Musik beschallt wurde. Emoto, dessen Bilder auch hier zu Lande populär sind, geht noch weiter: Wasser könne »lesen«. Halte man ihm einen Zettel mit der Aufschrift »Teufel« hin, ergäben sich »hässliche« Kristalle. Bei dem Wort »Gott« dagegen würden sich wunderschöne Kristallformen entwickeln.

Kröplin steht solchen esoterischen Interpretationen mehr als skeptisch gegenüber. Der gelernte Bauingenieur und vielfach ausgezeichnete ordentliche Professor an der Uni Stuttgart ist ein Mann der Naturwissenschaft. Und auch seine Beschäftigung mit Wasser hat einen ganz und gar wissenschaftlichen Hintergrund. Kröplin forschte ursprünglich auf dem Gebiet der Raumfahrtmedizin. Er analysierte den Zusammenhang von schwacher elektromagnetischer Strahlung und der Gesundheit von Astronauten. Dabei suchte er nach einem Stoff, der das Kraftfeld dadurch anzeigt, dass er sich verändert.

Bei dieser Suche traf der Wissenschaftler auf die Künstlerin Ruth Kübler, die gerade damit begonnen hatte, getrocknete Wassertropfen zu fotografieren. Die erstaunlichen Bilder faszinierten Kröplin so sehr, dass er sich entschloss, solche Tropfen beziehungsweise deren Verdunstungsreste systematisch zu untersuchen: »Mit einem normalen Dunkelfeldmikroskop und einer Kamera.«

Nachdem er und seine Mitarbeiter mittlerweile über 20000 Tropfenbilder gesammelt haben, ist der Raumfahrtexperte überzeugt: Es muss bisher unentdeckte Kräfte geben, die diese sehr individuellen Muster hervorbringen. Und diese Kräfte stammen seiner Meinung nach aus dem Wasser selbst: »Wir sehen in den Anordnungen einen Fingerabdruck des Wassers.« Und wie dieser Abdruck aussehe, hänge davon ab, was das Wasser »erlebt« habe. »Es merkt sich Veränderungen«, sagt Kröplin, »und es gibt sogar Wässer, die haben ein besseres Gedächtnis, und andere, die vergessen diese Informationen wieder.«

So verändern sich die Strukturen der Tropfenbilder zum Beispiel dadurch, dass man das Wasser kurz mit dem schwachen elektromagnetischen Feld eines Handys bestrahlt. Danach zeigen die Mikroskopbilder besonders deutlich erkennbare, in der Vielfalt aber verarmte Strukturen. »Das Wasser hat behalten, was mit ihm passiert ist«, sagt Kröplin, »auch nachdem man das Handy weggenommen hat.«

Die Beobachtungen des Wissenschaftlers fußen auf einer Vielzahl von Vergleichsanalysen. Erst wenn mindestens acht bis zehn Tropfen bei identischem Ablauf des Versuchs ähnliche Anordnungen aufweisen, geht er von einem systematischen Effekt aus. Bei diesen Forschungen stieß Kröplin auf eine weitere verblüffende Tatsache, die die Wiederholung der Versuche erschwerte: Die Tropfenbilder unterschieden sich von Experimentator zu Experimentator und von Tag zu Tag! Mit anderen Worten: Ein und dasselbe Wasser formte unterschiedliche Strukturen – je nachdem, wer die Wasserprobe auf den gläsernen Objekträger des Mikroskops tropfen ließ. Kröplin: »Der trocknende Tropfen erzeugt – wie ein Spiegel – ein Bild des Experimentators. Die Tropfenbilder sind also nur reproduzierbar, wenn der Versuchsteilnehmer als Teil des Experimentes mitbetrachtet wird. Wir sehen an den Bildern, dass es eine Kommunikation zwischen der Person und der Flüssigkeit geben muss, allerdings eine immaterielle, denn keiner hat je die Flüssigkeit berührt.«

Aber es wird noch geheimnisvoller: »Wasser kann nicht nur mit Menschen, sondern auch mit anderen Wässern kommunizieren«, hat Kröplin herausgefunden. Als man ihn bat, ein »totes« Gewässer in einer stillgelegten Braunkohlegrube in der Nähe von Berlin zu untersuchen, zeigte sich etwas Verblüffendes: Das Trockenbild war wunderschön – als hätte das tote Wasser vor Leben nur so gestrotzt. Die fotografierten Strukturen waren von einer Kristallformation eingerahmt, die das Aussehen eines schützenden Stacheldrahtzauns hatte. Das brachte Kröplin auf die Idee zu prüfen, ob der Zaun erhalten bleibt, wenn der Tropfen einen »Partner« bekommt: einen zweiten Tropfen in geringer Entfernung, ohne dass sich beide berühren. Der erste Versuch mit einem Tropfen »heiligen« Gangeswassers bewirkte nichts. Ein Tropfen einer peruanischen Pflanzenessenz jedoch führte zu dem erhofften Ergebnis: Der Stacheldrahtzaun des Nachbarn brach auf.

Was das bedeutet, ist für Kröplin klar: »Wasser kann sich gegenseitig beeinflussen und Informationen übertragen – allerdings kommuniziert nicht jedes Wasser mit jedem!« Welchen Inhalt diese Kommunikation zwischen Tropfen hat, darüber kann Kröplin noch keine Aussagen machen: »Ich weiß nur, dass es über eine Distanz funktioniert, deshalb nennen wir es Fernwirkung.« Der Forscher legt Wert auf die Feststellung, dass es sich bei der Fernwirkung nicht um »Glauben« oder ein Phänomen des »positiven Denkens« handelt, sondern sie sei eine physikalische Wirkung der Natur – für die wir allerdings noch kein Messgerät haben.

Im physikalischen Raum, so Kröplin, sei eine viel weiter gehende Kommunikation möglich, als wir denken: »Denn der Raum, den ich als physikalisch bezeichne, ist sehr weit. Ich unterteile nicht zwischen physikalischen und geistigen Wirkungen. Vermutlich fehlt uns zurzeit nur ein entsprechendes Erklärungsmodell.« Dennoch müsse man als Wissenschaftler mit diesen Phänomenen umgehen und sie nicht von vornherein abtun. Der Stuttgarter Forscher ist davon überzeugt, in 200 Jahren werde man darüber lächeln, dass die Naturwissenschaft so lange Zeit geglaubt habe, Wasser könne keine Informationen aufnehmen und weitergeben. Vor allem dem Einfluss, den die menschliche Zivilisation auf das Wasser habe, misst Kröplin eine große Bedeutung bei: »Wir Menschen sind viel stärker in die Prozesse um uns herum eingebunden, als wir glauben. Und unsere Wirkung ist viel stärker, als wir gemeinhin annehmen. Wir haben eine enorme Gestaltungskraft – eigentlich ist die Welt viel stärker so, wie wir sind und wie wir denken.«

Während Kröplin beim Thema Wasser von »Gedächtnis«, »Kommunikation« und »Fernwirkung« überzeugt ist, kommen andere Wissenschaftler zu anderen Ergebnissen. Sie ziehen ihre Gewissheit aus den Untersuchungen der molekularen »Tiefen-Strukturen« des Wassers. Ihre Ergebnisse auf Grund immer komplexerer Experimente und immer aufwändigerer Simulationen auf ultraschnellen Rechnern scheinen ernüchternd: Sie wischen alle Theorien vom Tisch, die dem Wasser ein Gedächtnis zuschreiben. Grund: Die Bindungen zwischen den Wassermolekülen (so genannte Wasserstoffbrücken, bei denen über Wasserstoffatome Wassermoleküle miteinander verkoppelt werden), verändern sich im Takt von milliardstel Sekunden! Wie also – so fragen Physiker und Chemiker – sollte derart labiles Wasser Informationen über einen längeren Zeitraum speichern können?

Den jüngsten Beleg für die »Gedächtnislosigkeit« lieferte Anfang März dieses Jahres ein deutsch-kanadisches Forscherteam um Professor Dr. Thomas Elsässer vom Berliner Max-Born-Institut (MBI). Es berichtete in der Fachzeitschrift »Nature« über ein Experiment, bei dem ein Molekül reinen Wassers mit extrem kurzen Laserpulsen in Schwingungen versetzt wurde; anschließend wurde gemessen, wie lange die Schwingung erhalten blieb: gerade mal 50 Femtosekunden (1 Femtosekunde gleich 0, 000 000 000 000 001 Sekunden). Mit dieser schnellen »Vergesslichkeit« von Informationen sei »Wasser geradezu ein Alzheimer-Kandidat«, wie Professor Dr. Dominik Marx, Lehrstuhl für Theoretische Chemie der Ruhr-Universität Bochum, süffisant bemerkt.

Die Ursache für das schnelle Abklingen der Schwingungen ist die besondere molekulare Struktur des flüssigen Wassers: Seine durch die labilen Wasserstoffbrücken nur locker miteinander verbundenen Moleküle führen einen ständigen ultraschnellen »Eiertanz« auf. So entsteht ein quasi »wabbeliges« Netzwerk, das keine stabile Ordnung bildet. Wenn hier die Information »Schwingung« eintrifft, hat sich nach 50 Femtosekunden »die Struktur der Wassermoleküle so verändert, dass kein Zusammenhang mehr mit dem Ausgangspunkt herzustellen ist«, sagt Erik Nibbering vom MBI. Damit entfällt jede Möglichkeit, dass Informationen nachhaltig eingelagert werden – von »Gedächtnis« keine Spur. Und die faszinierenden Tropfenbilder von Kröplin – alle ohne Aussagekraft? Das Wasser – völlig entzaubert? Für »harte« Naturwissenschaftler wie Elsässer wohl schon, »weil letztlich alles, was auf makroskopischer Ebene an Anomalien des Wassers zu beobachten ist, rückführbar sein muss auf das, was auf molekularer Ebene die Dynamik des Wassers bestimmt. Hier liegt der Schlüssel.«

Auch Kröplin ist sich dieser Problematik bewusst. Er bleibt aber bei seiner Vermutung, dass es im »physikalischen Raum« mehr gibt als die Physik der Lehrbücher. »Für mich ist es eher ein Wunder, dass wir in unseren Tropfenbildern auf makroskopischer Ebene solche Anordnungen sehen, obwohl klar ist, dass sich auf der molekularen Ebene die Strukturen ständig zerstören. Es muss also etwas Übergeordnetes geben – so etwas wie Kraftfelder, die diese Ordnungen hervorrufen. Ich glaube, dass es eher nicht die Wasserstoffbrücken sind, die den Schlüssel liefern.«

Dass die Überzeugungen über das Wesen des Wassers unversöhnlich aufeinander prallen, ist nicht neu. Einigkeit gab es auf diesem Gebiet noch nie. Und erst seit dem 18. Jahrhundert ist überhaupt klar, dass Wasser kein Element, sondern eine Verbindung von Wasserstoff und Sauerstoff ist. Die zentrale Bedeutung der Wasserstoffbrücken für die Struktur des Wassers wurde sogar erst vor einigen Jahrzehnten entdeckt. Dank Hightech-Experimenten und komplexen Computersimulationen wissen wir seit wenigen Jahren, dass diese Brücken nicht nur für Wasser, sondern auch für andere molekulare Systeme eine fundamentale Bedeutung haben. Zum Beispiel koppeln Wasserstoffbrücken die Bausteine des Erbguts aneinander: In der DNS bilden sie den »Reißverschluss«, der die berühmte Doppelhelix zusammenhält. Außerdem gewährleisten sie die Faltung der Proteinmoleküle und bestimmen damit auch die Funktion von Proteinen, die das Baumaterial unseres Körpergewebes bilden. Was ist damit gesagt? Dass Wasserstoffbrücken doch mehr »können« als aus Wassermolekülen »Alzheimer-Kandidaten« zu machen? Dann müsste Kröplins Theorie vom Wassergedächtnis nicht an ihnen scheitern.

Aber die Sache muss wohl vorerst als unentschieden betrachtet werden. Und wie es scheint, wollen auch »harte« Naturwissenschaftler wie Elsässer die Diskussion offen halten, denn »bis heute sind fundamentale physikalische und partiell auch chemische Eigenschaften des Wassers nicht verstanden«. Professor Dr. Dominik Marx ist zwar ebenfalls davon überzeugt, dass Wasser kein Gedächtnis hat. Aber wissenschaftliches »Mauern« liegt ihm fern: »Wir beginnen zu begreifen, dass Wasser bei der Funktion der Proteine nicht nur ein passives Lösungsmittel ist, sondern eine viel größere, aktive Rolle spielt, als man bisher geglaubt hat. Die traditonelle Sichtweise der Biochemie beginnt jetzt zu fallen.«

Offenbar stellt das Lebenselixier Wasser, aus dem wir Menschen zu über 70 Prozent bestehen, eine der großen wissenschaftlichen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts dar. Ob Kröplin mit seiner Theorie von den »geistigen Wirkungen« im Wasser ins Ziel führt, wird sich weisen. Marx jedenfalls sieht keinen Grund, »mystische Kräfte« zu bemühen, um hinter das Geheimnis des Wassers zu kommen: »Man kann Wasser mit den gleichen Methoden – experimentell oder theoretisch – verstehen wie auch andere Flüssigkeiten, etwa Methanol. Wir brauchen nur die Grundgesetze der Physik. Allerdings müssen wir quantenmechanische Methoden anwenden – und wir benötigen noch schnellere Rechner, um die Rolle des Wassers in den äußerst komplexen Systemen der Biomoleküle realistischer als heute zu simulieren. Wir werden unsere Methoden in Zukunft immer weiter verfeinern müssen – aber prinzipiell unlösbare Rätsel des Wassers sehe ich zur Zeit nicht.«

Was immer uns die Forscher eines Tages offenbaren mögen: Das nächste Glas Wasser werden P.M.-Leser sicher mit einem völlig neuen Bewusstsein trinken …

Autor(in): Manon Baukhage

Experiment zum ultrakurzen „Gedächtnis“ des Wassers

mikrokosmos.txt · Zuletzt geändert: 2018/05/28 13:46 von manfred