Wieso brauchen wir Schalttage? Ein kurzer Ausflug in die Zeitrechnung.

Wir Menschen teilen unsere Zeit in für uns sinnvolle Abschnitte ein. Also in Jahre mit ganzzahligen Tagen, Tage mit ganzzahligen Stunden, etc. … Unsere Kalender haben auch je nach Kultur und Religion dabei weitere verschiedene Ansprüche.

Die Natur allerdings, richtet sich nicht nach unseren Kalendern. Unsere Jahreszeiten und damit verbunden alle entscheidenden Vorgänge die unser Leben sichern (zB: wann muss ich säen, wann muss ich ernten?) richten sich nach der Sonne. Um zu bestimmen wie lang ein Sonnenjahr, auch tropisches Jahr genannt, ist, wird der Frühlingspunkt, also die Tag/Nacht Gleiche im März herangezogen. Dieses tropische Jahr beträgt im Mittel eine Länge von 365,242375 Tagen, also mehr als unser Jahr mit 365 Tagen. Das würde schnell zu Problemen und Verschiebungen führen.

Der Frühlingspunkt. Tag und Nacht gleichen sich, wenn Himmelsäquator und Ekliptik sich kreuzen (Quelle)

Man könnte jetzt also an jedes Jahr knapp 6 Stunden dran tackern, um die Verschiebung auszugleichen. Dann allerdings würden sich unsere Tageszeiten extrem verschieben, wir warten also lieber 4 Jahre und fügen dann einen ganzen Schalttag ein. In einem 4-Jahres-Schnitt kommen wir so auf eine Länge von 365,25 Tagen pro Jahr. Diese Handhabung, bekannt durch den julianischen Kalender, ist schon deutlich besser, aber immernoch fehlerhaft. Die Abweichung vom tropischen Tag ist immernoch so groß, dass wir nach 128 Jahren eine Verschiebung um einen Tag hätten.

Deswegen gibt es die Weiterentwicklung durch den gregorianischen Kalender. Dieser besagt, dass neben einem Schalttag alle 4 Jahre, dieser Schalttag alle 100 Jahre ausgesetzt wird. 1900 war demnach kein Schaltjahr, 2100 wird auch keines sein. Die Jahreslänge im Mittel von 100 Jahren verkürzt sich somit auf 365,24. Das ist noch näher dran am tropischen Jahr, allerdings jetzt wieder etwas zu kurz. So würde nach etwa 457 Jahren wieder alles um einen Tag verschoben.

Zu guter Letzt wird also noch eine Regel eingeführt, alle 400 Jahre ist das Schaltjahr das eigentlich keines sein sollte, doch eines. Klingt erstmal verwirrend. 1700, 1800, 1900 waren also alle keine Schaltjahre, 1600 und 2000 aber schon. Die Jahreslänge beträgt nun 365,2425. Wir sind jetzt so nah dran am tropischen Jahr, dass erst in über 3000 Jahren wieder eine Verschiebung von einem Tag passieren würde. Und in dieser Zeit verschiebt sich, nebenbei gesagt auch das tropische Jahr! Denn das ist ebenso nicht konstant, sondern ein Mittelwert. Ein komplexes Zusammenspiel von Ekliptik, Nuation, Präzession und Bahnverschiebungen sorgt dafür, dass sich also auch das Sonnenjahr stetig sehr leicht verschiebt. Diese Differenz ist aber so klein, dass wir sie wohl nie bemerken werden.

Ebenso spannend finde ich Kalender, die auf anderen Regeln beruhen. So gibt es neben den Sonnenkalendern, zu denen unserer gehört auch die Mondkalender. Was heute Viele mit Esoterik oder Horsokopen assoziieren, sind die vermutlich ältesten Kalender der Geschichte, denn sie orientieren sich an den klar sichtbaren Mondphasen. Ein Monat im Sinne des Mondzyklus beträgt circa 29,5 Tage, ein Jahr besteht also meist aus 12 Monaten mit abwechselnd 29 und 30 Tagen. Auch hier gibt es allerdings eine Abweichung, tatsächlich beträgt der Mondzyklus im Mittel nämlich 29,53 Tage. So ergibt sich eine Verschiebung von etwa einem Tag alle drei Jahre. Ein Jahr hat somit knapp 354 Tage und verschiebt sich gegenüber dem Sonnenlauf. Eine Regelung für Schalttage bedarf es aber hier oft nicht, gerade bei die Beobachtung hier so pragmatisch und einfach ist: Ein Monat beginnt wenn aus dem Neumond wieder eine winzige Sichel wird. Und wenn das nicht heute ist, so ist es eben morgen. Die Bedeutung von frühen Astronomen, Stern- und Himmelsdeutern, die solche Beobachtungen machen, war besonders früher also immens.

Wie alt diese Beobachtungen sind, zeigt der folgende Fall: Eine Theorie um die Himmelsscheibe von Nebra, ein Artefakt welches ca. 4000 Jahre alt ist und aus der Bronzezeit stammt, behandelt genau diesen Ansatz: Auf ihr könnte das Wissen weitergegeben sein, wie der Mond in den jeweils 3 Jahren gegenüber der prominenten Sterngruppe der Plejaden steht. Auch Information über den Sonnenlauf im Jahr könnte damit festgehalten sein.

Die Himmelsscheibe von Nebra und andere Artefakte aus der gleichen Grabung.

Heute wird der Mondkalender vor allem religiös genutzt, zB im Islam. Er wurde im 7. Jahrhundert n. Chr. eingeführt, also zu einer Zeit in der Sonnenkalender und auch gemischte Sonnen/Mond-Kalender bereits genutzt wurden.

Ein Beispiel für einen solchen gemischten Kalender findet sich in der jüdischen Zeitrechnung. Um die Differenz von 11 Tagen zwischen Mond und Sonnenkalender zu „reparieren“ wird in diesem Kalender nach einem bestimmten Muster ein ganzer 13. Schaltmonat eingesetzt. In einem Zyklus von 19 Jahren besitzen 7 Jahre diesen zusätzlichen Schaltmonat. So passen Mond und Sonnenkalender hier gut zusammen. „The best of both worlds“ quasi.

Ich hoffe dieser kleine Ausflug in die Zeitrechnung hat euch gut gefallen. Ich finde des Thema super spannend und hätte definitiv Lust, weitere andere Kalender und Zeitrechnungen aus verschiedenen Kulturen kurz vorzustellen. Lasst mich gerne wissen, was ihr davon haltet 🙂

Unterschätzte Frauen – Esther Lederberg

„Esther Miriam Zimmer Lederberg war eine amerikanische Mikrobiologin und Pionierin auf dem Gebiet der bakteriellen Genetik.“ So lautet (frei übersetzt) der erste Satz von Esther Lederbergs Wikipedia Artikel. Und ich spüre schon wieder den Atem all jener Männer in meinem Nacken, die mit bereits ausgepackten Mistgabeln nur darauf warten mich darüber zu belehren, dass dieser erste Satz ja eindeutig zeigt wie sehr sie geehrt wurde. Oder zu behaupten ihre Arbeit wäre eben einfach nicht so wichtig wie ich denke. Überhaupt, was fiele mir bitte ein überall nur ständig Sexismus und Diskriminierung zu wittern?? Und ich möchte euch, lieben Männern die ihr euch bei dieser Beschreibung vielleicht angesprochen fühlt, einen warmherzigen Ratschlag mitgeben: Denn der Wikipedia Artikel von Esther Lederberg enthält eine eigene Kategorie mit der Aufschrift „Gender Discrimination“, den ihr gesehen hättet, wenn ihr mal ein Stück runtergescrollt hättet.

Die Geschichte von Esther Lederberg erzählt von Machtmissbrauch in der Wissenschaft und wie sich das Rollenbild von Frauen über das Private ins Berufliche zieht. Und die voran gesetzte Anekdote, die auf einer meiner Erfahrungen mit diesem Thema beruht, zeigt wie stark noch heute die Tendenz ist, solche Diskriminierung zu leugnen oder klein zu reden.

Esther Lederberg

Esther Zimmer wird 1922 in New York geboren und muss sich schon während ihrer Zeit am College mit vielen Vorurteilen konfrontiert. Alle Umstehenden raten ihr ab, Biochemie zu studieren und behaupten, eine Frau hätte nicht das Zeug dazu, in der Wissenschaft zu arbeiten. Dennoch erhält sie im Alter von nur 19 Jahren einen Bachelor Abschluss Cum Laude. Bis hierhin ähnelt ihre Karriere der ihres zukünftigen Mannes Joshua Lederberg. Doch bereits in der Möglichkeit einen Masterabschluss anzustreben, zeigt sich deutlich wie viel leichter es als Mann zu dieser Zeit war:
Während Joshua sehr schnell einen Platz in einer Forschungsgruppe in Stanford bekommt, um dort zu arbeiten und zu forschen, wird Esther tritz Bestnoten einige Jahre brauchen bis sie endlich an einen Platz kommt. Auch sie wird beginnen in der gleichen Gruppe in Stanford zu arbeiten. Allerdings muss sie erst einige vom Chef persönlich gestellte Tests bestehen, was Joshua der Datenlage nach nicht tun musste. Dort lernen sich die beiden um 1944 kennen und in kurzem Abstand in 1946/47 werden die beiden heiraten und jeweils einen Abschluss machen. Esther einen Master-Abschluss, Joshua eine Dissertation.

Wir halten also fest: Joshua ist zwar 3 Jahre jünger als Esther und hat im gleichen Alter wie sie einen Bachelor-Abschluss erworben, dennoch fangen beide in 1944 in der gleichen Gruppe und mit den gleichen Qualifikationen an, da Esther länger braucht überhaupt eine Stelle zu finden bei der sie angenommen wird. Nach wiederum 3 weiteren Jahren stehen beide mit komplett anderen Abschlüssen da und weil Joshua sie so schnell auf der Karriereleiter überholt, entsteht ein klares Machtgefälle. Zeitweise ist er ihr direkter Vorgesetzter, da er bereits Professor wird und sie dafür mit ihm nach Wisconsin zieht. Und eigentlich ist er auch dafür zuständig sie bei ihrer eigenen Dissertation zu unterstützen. Sowohl er als auch ihr Doktorvater R. Brink erkennen ihre Leistungen in der Forschung nicht an, tun sie als nichtig ab und drängen sie dazu sich ganz auf die Dissertation zu konzentrieren. Die bahnbrechenden Entdeckungen von Esther in der Genetik von Bakterien führen beide selbst weiter und heimsen sich dadurch allen Ruhm dafür ein. Als er 1958 auch noch den Nobelpreis erhält, wird Esther entweder gar nicht erwähnt oder als schmucke Assistentin an seiner Seite abgestempelt. Ihr wird es außerdem untersagt an Fachliteratur zum Thema mitzuarbeiten, obwohl es sich maßgeblich um ihre *und* Joshuas Arbeit handelt.

Darauf kehren beide zurück nach Stanford, Joshua mit einer unbefristeten Stelle, während Esther auf Biegen und Brechen eine befristete Stelle erkämpfte. Esther und Joshua lassen sich im Jahr 1968 scheiden, was ihre Arbeitssituation noch einmal hässlich werden lässt. Es scheint zur damaligen Zeit eine Unmöglichkeit zu sein, dass ein getrenntes Paar am gleichen Institut arbeitet. Vielleicht wurde Esthers Platz in der Forschung dort aber auch nur deshalb geduldet, weil ihr Mann ein gutes Wort eingelegt hatte und dieses fällt nun weg. So oder so, Esther muss erneut um ihren Platz kämpfen und wird als Trost dafür nicht gefeuert zu werden mit einer schlechteren Stelle abgespeist.

Bereits während ihrer Karriere wird ihre offensichtliche Diskriminierung diskutiert und erkannt, wirklich verbessert wird ihr Los dadurch allerdings nicht. In vielerlei Hinsicht bleibt sie Spielball der patriarchalen Strukturen der Wissenschaft und war der Gunst ihres Mannes ausgesetzt, der gleichzeitig ihr Vorgesetzter war. Ihre Kollegen mutmaßen schon damals, welche großartigen Beiträge sie noch zur Biologie hätte liefern können, wenn sie freier und selbstbestimmter hätte forschen können. Ihre Geschichte zeigt deutlich wie tückisch ein Machtgefälle sein kann, vor allem wenn es den eigenen Partner involviert.

Wie alle Geschichten in dieser Reihe, ist auch diese ein Anliegen für mich, sie zu erzählen.
Welche unterschätzten Frauen verdienen noch einen eigenen Beitrag?

Kassel als frühes Zentrum der Astronomie – Planetenwanderweg, Planetarium und das asronomisch-physikalische Kabinett

Zentral in Kassel gelegen, ist die Karlsaue der place to be, sobald sich langsam der Frühling blicken lässt. Sie ist einer meiner liebsten Plätze der ganzen Stadt, nicht nur weil ich mich als durchaus naturverbundenen Menschen verstehe und man dort Nachts die maskierten Waschbären trifft, sondern auch wegen der Verbindung zur Astronomie. Gleich drei Highlights möchte ich euch näher bringen, die ihr noch heute besuchen könnt. Der dritte Beitrag enthält einen spannenden Einblick in die Geschichte der Astronomie in Kassel, die vermutlich vielen Menschen nicht bekannt ist!

1. Der Planetenwanderweg.
Von der Orangerie mit seiner großen Sonne über der Eingangstür aus führt ein Weg durch die ganze Aue und darüber hinaus. Entlang dieses Weges könnt ihr an Tafeln am Boden die Modelle der Planeten unseres Sonnensystems finden, wobei die Größe und der Abstand dem genauen Verhältnis der echten Planeten entsprechen. Auf den Tafeln findet ihr außerdem alle Eckdaten der Planeten.

Die Sonne markiert den Beginn des Planetenweg.

Der Jupiter, größter Planet unseres Sonnensystem

Die Venus, der einzige Planet mit weiblichem Namen (je nachdem ob man Terra zählen lässt) und der einzige Planet der rückläufig dreht.

2. Das Planetarium.
Die Orangerie in Kassel beherbergt das größte Planetarium Hessens, in dem wechselnde Vorführungen stattfinden. So gibt es Veranstaltungen die für Kinder/Schüler verschiedener Altersklassen konzipiert sind, aber genauso Angebote die sich an Erwachsenes Publikum mit fachlichem Interesse richten.

3. Das astronomisch-physikalische Kabinett.
Eine Ausstellung zahlreicher Objekte welche die physikalische, besonders astronomische Forschung in Kassel dokumentieren. Während der Regentschaft von Wilhelm IV. („Der Weise“) war Kassel in Europa tatsächlich eines der Zentren für die frühe astronomische Forschung in ganz Europa. So werden in der Ausstellung sehr alte Messinstrumente der Neuzeit präsentiert, ebenso frühe Fernrohre aber auch Spielereien wie glanzvolle Uhren mit Horoskopen. Tatsächlich war die Trennung von Astronomie und Astrologie in dieser Zeit noch nicht so stark ausgeprägt, besonders da die Wissenschaftler auf die Gunst ihrer Geldgeber angewiesen waren und die sich natürlich leichter überzeugen ließen wenn man ihnen erzählt, durch die Sterne könne man die Zukunft deuten. Der Prozess der Loslösung dieser beiden Gebiete förderte Wilhelm IV. Zeit seines Lebens, indem er nicht nur als Geldgeber agierte, sondern selbst bei der Katalogisierung und Klassifizierung aller Himmelsobjekte mitarbeitete. Die Sternwarte des Kasseler Schlosses gilt als älteste der Neuzeit und wurde um 1560 erbaut.

Wilhelm IV. Landgraf von Hessen-Kassel. Genannt, der Weise. 1577, Caspar van der Borcht

Der noch junge Tycho Brahe besucht Kassel um 1575 und lernt von den Erfahrungen Wilhelms. Erst durch seine Empfehlung gegenüber dem dänischen König wird es Brahe erlaubt ein eigenes Observatorium zu betreiben und er wird zum vielleicht bedeutensten Astronom vor Erfindung des Teleskops durch Galileo Galilei. Mit dem Mathematiker Bürgi gelingt es Wilhelm IV. neue und bahnbrechende Messmethoden und immer genauere Messinstrumente zu entwickeln. Auch mit Johannes Kepler steht er regelmäßig in Kontakt. Da sich sein Nachfolger leider nicht für Astronomie begeistern konnte, markiert Wilhelms Tod das Ende der Blütezeit von Kassel als europäisches Zentrum der Astronomie. Das Observatorium brennt Anfang des 19. Jahrhunderts mit dem Schloss nieder, doch auch heute noch können wir viele der Instrumente bestaunen.

Tycho Brahe, 19. Jahrhundert (nicht zu Lebzeiten) von Eduard Ender

Weil große Teile der Orangerie baufällig sind, ist die Austellung momentan im hessischen Landesmuseum untergebracht, nur etwa 15-20 Gehminuten von der Aue entfernt.

Ich hoffe ich konnte eure Begeisterung für Astronomie in Kassel wecken und wer weiß, vielleicht entscheidet ihr euch bald für einen kleinen Tagesausflug hierher! Mich würde es auf jeden Fall freuen. Neben dem Naturkundemuseum ist das Museum und Planetarium in der Orangerie einer der zentralen Orte gewesen, der meine Neugierde für die Wissenschaft geweckt hat. Vielleicht einer der Gründe, wieso ich heute Physikerin bin? Bestimmt. So oder so, ich werde sehr nostalgisch wenn ich dort bin und freue mich jedes Mal darauf.

Travel Blog: Die DPG Frühjahrstagung in Bonn

Zum zweiten Mal durfte ich die ganz große jährliche Tagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft besuchen, die vom 09.-14.03. von der Universität Bonn ausgerichtet wurde.

Als Teilnehmerin des WEH-Förderprogramms, welches Studierenden den Besuch der Konferenz ermöglicht (mehr dazu hier), habe ich dort auch einen Vortrag über mein erstes Paper, basierend auf meiner Bachelorarbeit, halten dürfen/müssen (sobald es durch die Review ist, werde ich bestimmt auch dazu einen Beitrag schreiben).

Ich möchte euch zwei interessante Beiträge zeigen, die ich Bonn gehört habe. Ich habe sie ausgewählt weil ich sie auch für Menschen ohne große Vorkenntnisse in Physik spannend empfinde, gleichzeitig aber auch Menschen mit Vorkenntnissen etwas davon haben:

Der erste Beitrag ist von Robert Cameron (University of Strathclyde, Glasgow) in Zusammenarbeit mit Daqing Wang, der vor seinem Wechsel an die Uni Bonn an der Uni Kassel gelehrt und geforscht hat, wodurch ich ihn vor allem als Dozent kenne. Die Verbindung von Kassel nach Glasgow besteht vor allem im Forschungsgebiet der Chiralität, für das die Uni Kassel den Sonderforschungsbereich ELCH hat (bei dem übrigens auch ich arbeite). Chiralität, auch Händigkeit genannt, ist eine Symmetrie-Eigenschaft. Wir besitzen eine rechte und linke Hand, die jeweils gleich aufgebaut sind, sich aber doch unterscheiden. Denn die linke Hand ist spiegelverkehrt zur Rechten (und andersherum). Genauso gibt es zum Beispiel Moleküle, die in rechts- oder linksdrehender Ausführung vorhanden sind. Diese haben dann verschiedene Eigenschaften. Das Aroma von Pfefferminze und Kümmel zum Beispiel ist das gleiche Molekül, nur einmal rechtshändig und einmal linkshändig, unsere Sinneszellen nehmen es deshalb anders wahr. Auch fast alle Medikamente sind chiral, wobei sehr oft die eine Version das helfende Medikament ist und die andere Version keine Wirkung hat oder sogar schädlich sein kann. Dies ist zum Beispiel bei Contergan der Fall (ein Thema, was einen eigenen Beitrag wert ist).

Velella Velella – die Segelqualle

Aber Chiralität gibt es fast überall in der Natur, so auch in der Biologie. Und damit zurück zum Talk von Robert Cameron. Dieser beschäftigt sich mit Segelquallen und welche Schlussfolgerungen. Wie der Name vermuten lässt, besitzen Segelquallen ein Rückensegel und lassen sich ausschließlich durch den Wind über die Meere treiben, ohne jeden eigenen Antrieb. Dieses Segel ist jedoch nicht gerade, sondern nach rechts oder links geneigt. Die Segelqualle ist also ein chirales Tier. Je nachdem wie der Wind kommt, werden also die Quallen je nach Segelform in genau entgegengesetzte Richtungen getrieben. So kommt es, dass nach großen Stürmen an der asiatischen Pazifikküste fast nur Quallen mit der gleichen Segelform angespült werden, während an der amerikanischen Pazifikküste genau die Quallen mit der anderen Segelform angespült werden. Basierend auf diesem Phänomen entwickeln Cameron und seine Kollegen eine Methode, um chirale Moleküle mittels einer Chiral Force (entsprechend dem Wind) nach ihrer Händigkeit zu sortieren. Wichtig dabei ist, die chiralen Moleküle in durch elektrische Felder in die richtige Position zu bringen, um den gleichen Effekt zu erzielen, den der Wind auf die Qualle hat: Das Abdriften in eine Richtung, abhängig von der Händigkeit. Wer sich für die genauen mathematischen und physikalischen Details interessiert, findet das Paper hier.

Abbildung aus dem oben zitierten Paper

Der zweite Vortrag den ich vorstellen möchte ist der Plenarvortrag von Michèle Heurs von der Universität Hannover. Ihre Arbeit beschäftigt sich an der Schnittstelle von Gravitationsphysik und Quantenoptik.Das klingt zunächst Paradox, da sich die Gravitationsphysik iA auf der größten und Quantenphänomene auf der kleinsten Ebene der Physik stattfinden. Allerdings gibt es selbst hier Berühungspunkte: Die von Einstein postulierten Gravitationswellen zB können heutzutage mit absurd komplexen und genauen Lasersystemen gemessen werden. Der Effekt dieser Gravitationswellen liegt im Bereich von 10^-18 Metern, also einer Null gefolgt von einem Komma und siebzehn weiteren Nullen, bevor an achtzehnter Stelle eine Eins kommt. Hier kommt die Quantenoptik ins Spiel. Ihr Talk war von der Präsentationsweise der mit Abstand Beste den ich auf der Tagung gesehen habe, was ich darauf zurückführe, dass Frau Heurs auch populärwissenschaftliche Vorträge hält und sogar schon Beiträge für den KiKa geliefert hat. Sie hat dementsprechend sehr viel Erfahrung mit dem Präsentieren ihrer Arbeit. Ich empfand das Thema und ihre Präsentation gleichermaßen spannend und inspirierend, denn ich sehe mich in der Zukunft definitiv in Wissenschaftskommunikation und möchte selbst gerne lernen, bessere Vorträge zu halten. Michèle Heurs ist außerdem bekannt dafür, mit ihrem Engagement (und vielen Kollegen natürlich) hohe Fördergelder für ein Strukturprogramm in der Lausitz erhalten zu haben. Durch diese Fördergelder entsteht dort gerade das neue große „Deutsche Zentrum für Astrophysik“, welches bereits jetzt schon in der internationalen Astrophysik-Community so hohe Wellen schlägt, dass Wissenschaftler weltweit googlen wo zur Hölle Görlitz liegt. Mehr Informationen dazu findet ihr hier.

Pläne für Untergrund Forschung in der Lausitz (Quelle)

Bei den Tagungen der DPG gibt es außerdem immer Vorträge, welche für die Bewohner der jeweiligen Stadt gehalten werden, in der die Konferenz stattfindet. Wusstet ihr davon? Bzw würde es euch interessieren solche Vorträge zu besuchen?

Wir immer freue ich mich wenn euch dieser Post gefallen hat, gebt mir gerne Feedback, teilt und liked diesen Beitrag und abonniert ihn, wenn ihr mehr lesen möchtet!

Alles nur Panikmache? – Die Wahrheit über Gentechnik

Die Debatte rund um das Thema Gentechnik ist eine, die mich wie kaum eine Andere wütend macht. Nicht etwa, weil mir das Thema so Nahe ginge oder mir herausragend am Herzen liegt, sondern weil sie ein Paradebeispiel für eine Debatte ist, in der kaum jemand Ahnung hat, aber jeder eine Meinung vertritt. Zugegeben, der Titel des Beitrags ist reißerisch verfasst, in Anlehnung an die horrenden Clickbait-Artikel die uns weiß machen wollen, wir Menschen würden durch den Einsatz von Gentechnik zu Mais-Mutanten.

Und weil so viel Meinung und wenig Ahnung vorherrscht, möchte ich hier ganz trocken und schonungslos die wirklich wahre Wahrheit zum Thema Gentechnik vs konventionelle Saatgutherstellung präsentieren. Und damit meine ich einfach, einmal von ganz Vorne zu erklären worum es geht. Denn, und dass ist leider keine Untertreibung, habe ich noch nicht ein einziges Mal mit jemandem über dieses Thema gesprochen, der tatsächlich wusste worum es geht. Dennoch hatten all diese Personen immer eine extrem starke Meinung zum Thema, welche auf absoluter Misinformation beruhte. Doch damit soll jetzt Schluss sein! Wir klären heute alle wichtigen Fragen zum Thema, damit ihr euch eure Meinung dazu sinnvoll bilden könnt.

Grüne Gentechnik (also die Anwendung von Gentechnik auf Pflanzen) und die konventionelle Saatgutherstellung haben im Kern das gleiche Ziel: Pflanzen mit bestimmten Eigenschaften zu züchten. Für die Landwirtschaft ist dies extrem wichtig, da sie uns mit Grundnahrungsmitteln versorgt und durch den Klimawandel, Schädlinge oder die veränderte Qualität der Böden die Pflanzen besonderen Stressoren ausgesetzt sind. Wurde lange Zeit vor allem der Ertrag maximiert, ist es jetzt ebenso wichtig robuste, genügsame oder schädlingsresistente Pflanzen zu züchten. Pflanzen mit bestimmten Eigenschaften zu züchten ist aber keineswegs eine Erfindung der Moderne, bereits seit tausenden Jahren verändert der Mensch die Eigenschaften von Pflanzen bewusst zu seinem Vorteil. Aber auch ohne das Zutun des Menschen verändern Pflanzen mit der Zeit ihre Eigenschaften und passen sich zB an neue Umweltbedingungen an.

Ob bewusst herbeigeführte oder natürliche Änderung, Beides entspricht einer Mutation, im Erbgut der Pflanze. Das Erbgut kodiert in Form von DNA alle Eigenschaften der Pflanze. Diese DNA wird täglich und quasi ständig tausendfach kopiert, wobei es zu Fehlern kommen kann. Diese zufälligen Mutationen können wiederum die Eigenschaften der Pflanze ändern. Pflanzen gezielt so zu züchten, dass sich bestimmte Mutationen fortsetzen macht der Mensch (un)bewusst seit tausenden Jahren. Dazu gibt es verschiedene Strategien, wobei jedoch die längste Zeit galt, dass alle Strategien zu einem mehr oder minder großem Anteil dem Zufall unterworfen sind und es eben Geduld und Glück braucht.

Nehmen wir zum Beispiel an, wir möchten Getreide resistenter gehen Trockenheit machen um es an veränderte Klimabedingen anzupassen. Der low-effort-approach wäre es, die Natur die Arbeit machen zu lassen: Es werden bei trockenem Klima natürlich die Pflanzen überleben bzw am ertragreichsten sein, die eine gute Resistenz gegen die Trockenheit besitzen. Wird dieses Saatgut für die nächste Saison verwendet, werden vermutlich mehr Pflanzen diese gute Resistenz haben. Das ist allerdings aus vielen Gründen für unsere Gesellschaft nicht praktikabel, denn es dauert viele Jahre, um die gewünschte Resistenz zu implementieren. Während dieser Zeit sind die Ernten nicht auf einem stabilen Level und wenn das Klima sich sehr rapide ändert (so wie das durch den menschengemachten Klimawandel der Fall ist) kann es auch passieren dass Mutter Natur nicht hinterherkommt.

Dann gibt es noch die Methode des Kreuzens. Viele von euch haben im Biologie Unterricht die von Gregor Mendel aufgestellten Regeln für die Erblehre gelernt. Lebewesen die sich geschlechtlich Fortpflanzen besitzen je eine Hälfte ihres Erbguts von jeweils einem „Elternteil“. Wir könnten also unsere Getreidepflanze mit einer anderen Sorte kreuzen welche bessere Trockenresistenz besitzt. Aber auch hier gibt es einige Nachteile: Die neue Pflanze hat zwar jetzt auf jeden Fall die bessere Trockenresistenz im Erbgut, aber ja auch immer noch die alte „schlechte“ Resistenz von der anderen Elternpflanze, 50/50 eben. Welche sich davon aber wirklich phänotypisch, also äußerlich auswirkt, das ist teils sehr komplex. Die schlechte Resistenz kann zB Gegenüber der Guten dominant sein und sich so als Eigenschaft durchsetzen. Dann müsste man eine weitere Generation einkreuzen, um die schlechte Resistenz ganz aus dem Erbgut rauszuholen. Außerdem vererben sich ja 50% des ganzen Erbguts. Die Pflanze mit der guten Trockenresistenz könnte zB weniger Ertrag bringen oder anfälliger für Schädlinge sein und diese Eigenschaften genauso an die neue Pflanze vererben. Außerdem lassen sich nicht alle Pflanzen einfach wild miteinander kreuzen, sie müssen natürlich biologisch gesehen zu einer gleichen/ähnlichen Art gehören.

Davon abgesehen ist aber auch diese Methode für unsere konventionelle Landwirtschaft zu langsam und teilweise auch zu unpräzise, weil man zB gar keine Pflanze mit der wünschenswerten Eigenschaft hat, die man im andere Pflanzen einkreuzen möchte. Abhilfe schafft hier die schnelle und massenhafte Mutation von Saatgut. Hier ist einer der Punkte, bei denen viele Menschen die größten Wissenslücken innerhalb dieser Debatte haben. Denn die Methodik hat nicht mehr viel mit der romantischen old-school Pflanzenzucht zu tun, von der so viele Menschen denken, dass sie sie verfechten. Um möglichst schnell möglichst viel Saatgut zum Mutieren zu bringen, wird es wahlweise schock-gefroren oder mit radioaktiver Gamma-Strahlung bzw Röntgen-Strahlung bestrahlt. Das bestrahlte Saatgut ist danach weitestgehend unfruchtbar, weil die Zahl an Mutationen so groß ist, dass das Erbgut gänzlich zerstört wird. Nur wenige Saatkörner sind überhaupt noch keimfähig und haben dann eben eine zufällige Zahl an Mutationen, die zu beliebigen, zufälligen Änderungen in den Eigenschaften der Pflanze führt. Das klingt erstmal kontraproduktiv, wir müssen aber bedenken, dass die großen Firmen sehr leicht riesige Mengen an Saatgut bestrahlen können. Und irgendwann wird eine dieser zufällig mutierten Pflanzen für uns nützliche Eigenschaften haben. Ein Nachteil hier ist, dass die Pflanze aber natürlich genauso gut nützliche Eigenschaften verlieren kann, die sie zuvor hatte. Außerdem ist diese Methode absolut keiner Reglementierung unterworfen, anders als die Grüne Gentechnik. Warum das ein Problem ist, klären wir gleich.

Zunächst aber mal zum eigentlichen Kernthema bzw Kern-Aufreger in dieser Debatte: Grüne Gentechnik. Diese umfasst Methoden, mit denen man gezielte Eingriffe in die DNA einer Pflanze vornehmen kann. Es gibt zB Bakterien, die eigene Gene in die Pflanzengene „einschleusen“ können. Normalerweise sind diese schädlich für die Pflanze. Man kann sie aber durch andere Gene ersetzen, zB eben jene Gene in denen die Information für nützliche und gute Eigenschaften codiert ist. Das Bakterium schleust nun diese Gene in die Pflanze ein. Dies ist aber nur mit bestimmten Pflanzen und Genen möglich. Eine andere Möglichkeit ist, die gewünschten Gene auf winzigen Goldpartikeln zu platzieren und in den Zellkern zu schießen. Das klingt erstmal rabiat, tatsächlich sind einzelne Goldpartikel aber so klein, dass sie nichtmal die Zellwände beschädigen. Ein Nachteil hier ist, dass die DNA-Fetzen auf den Partikeln nicht immer da landen wo sie sollen oder die Mutation sich nicht auf den ganzen Organismus überträgt, sondern nur lokal bleibt. Wenn man sich grob zu dem Thema einliest, wird man bei Grüner Gentechnik aber vor Allem an Genome Editing denken, also das gezielte Editieren von einem gezielten Gen. Haben wir zB das Gen in unserer Pflanze ausgemacht, welches die Trockenresistenz der Pflanzen bestimmt, können wir dieses gezielt verändern. Mit einer sogenannten „Genschere“ (zB CRISPR/Cas) können wir die DNA an dieser Stelle schneiden. Bei der Reparatur dieser Bruchstelle durch die Zelle entstehen wiederum Mutationen die die Eigenschaften der Pflanze ändern. Der vielleicht wichtigste Satz dieses Beitrags ist: Es ist unmöglich später festzustellen, wie diese Mutation entstanden ist, sowohl auf genetischer Ebene als auch in den Eigenschaften der Pflanze. Egal ob mit der Genschere geschnitten, radioaktiv bestrahlt oder ohne jegliches Zutun. Zusätzlich zu diesem Schnitt mit der Genschere, kann man nun einen Schnipsel DNA neben die Bruchstelle platzieren, damit dieses bei der Reparatur eingebaut wird. So werden Fremdgene mit gewünschten Eigenschaften in die DNA der Pflanze eingebaut. Das Besondere hierbei ist, dass auch DNA gänzlich fremder Pflanzen dort eingebaut werden können. Die Verwendung von Gentechnik ist extrem streng reguliert.

Was bedeutet das alles jetzt? Wir können mit diesen Informationen sehr viele Vorurteile und Mythen rund um den Einsatz von Gentechnik debunken:

1. „Der Einsatz von Gentechnik löst Allergien aus“
Neue Mutationen in den Pflanzen können potentiell Allergien auslösen, egal wie sie in die DNA der Pflanze kommen. Es liegt also nicht an der Technik die verwendet wird. Grüne Gentechnik ist aber extrem streng reguliert und muss genau auf potentielle neue Allergien untersucht werden. Es dürfen auch keine DNA Schnipsel durch Gentechnik in die Pflanze eingebaut werden, wenn diese in anderen Pflanzen als Allergene identifiziert wurden. Durch diese strenge Kontrolle müssen immer wieder Pflanzen aussortiert werden, die durch Gentechnik gezüchtet wurden und das wird dann medial sehr wirkungsvoll geframed. Zur Wahrheit gehört aber auch, dass die Mutationen durch radioaktive Bestrahlung ebenso Allergien auslösen können. Diese Pflanzen unterliegen aber keiner Kontrolle und gibt es kaum verlässliche Daten darüber, welche möglichen Allergien daraus resultieren können. Und wenn die Pflanzen erstmal auf dem Feld stehen, wird niemand der Betroffenen am Ende zuordnen können, welche Sorte Getreide genau ihm Ärger bereitet.

2. „Durch Grüne Gentechnik wird das Erbgut der Pflanze stärker verändert, als bei der konventionellen Zucht“
Es ist gerade einer der großen Vorteile, dass man durch Gentechnik nur an einer oder wenigen gezielten Stellen eingreift. Im Gegensatz dazu lösen die Mutationen durch zB Bestrahlung Änderungen im gesamten Erbgut aus. Und das wie beschrieben, oft an so vielen Stellen gleichzeitig, dass der größte Teil des Saatguts gar nicht mehr keimfähig ist. Die Veränderung der Gene durch Gentechnik ist nicht unterscheidbar von anderen Methoden (sofern keine Fremd-DNA eingebracht wurde, dann natürlich schon). Ihre Zahl jedoch ist durch die Präzesion meist niedriger als bei konventionellen Methoden.

3. „Gentechnisch veränderte Pflanzen bergen gesundheitliche Risiken die niemand abschätzen kann“
Gentechnisch veränderte Pflanzen sind so gut untersucht und reguliert wie kaum andere landwirtschaftlich genutzten Pflanzen. Allein da das Saatgut genetisch nicht unterscheidbar zu konventionellem Saatgut ist, gibt es keinerlei Grund zur Annahme dass sich damit andere gesundheitliche Risiken ergeben.

Spannend ist auch sich die Akzeptanz von gentechnisch veränderten Pflanzen weltweit anzuschauen: Generell gilt, je wohlhabender ein Land, desto größer die Ablehnung. Dies verwundert nicht, da der Einsatz von Gentechnik primär für mehr Stabilität, Sicherheit und Verfügbarkeit von Lebensmitteln sorgt. Ein Problematik, mit der sich in Mitteleuropa oder Nordamerika seit Jahrzehnten kaum jemand mehr beschäftigen musste. Für viele Länder des globalen Südens sind dies aber extrem wichtige Fragen. Es ist also im Grunde ein Privileg gute Forschungsarbeit zu ignorieren oder gar schlecht zu reden. Es gilt auch, dass die Akzeptanz von Gentechnik mit dem Bildungsgrad korreliert. Wer Schwierigkeiten hat sich in die Thematik einzuarbeiten, ist anfälliger dem negativen Framing Glauben zu schenken. Das trifft nicht nur auf die Debatte rund um Gentechnik zu, sondern ist ein generelles Problem. Es ist deshalb wichtig, Bildungsarbeit zu diesem Thema zu leisten.

Ich hoffe deshalb mit diesem Beitrag zur Aufklärung beizutragen, was es mit Gentechnik auf sich hat und wo genau die Unterschiede zur konventionellen Landwirtschaft liegen. Ich bedanke mich für alle die es bis hierher geschafft haben, denn dieser Text ist lang und behandelt streckenweise trockene Themen. Diese Debatte ist aber wichtig, da sie aufzeigt welcher Schaden durch gezielte wissenschaftsfeindliche Desinformation entsteht. Noch heute fordern zum Beispiel circa 80% aller Deutschen ein gänzliches Verbot von Gentechnik und knapp 1/4 der EU-Bürger denkt, gentechnisch veränderte Pflanzen könnten das menschliche Erbgut manipulieren. Dem versuche ich entgegen zu wirken.

Wie immer freue ich mich über Feedback, Teilen und Abos für dieses Blog-Projekt!

Wie ungleich ist eine Verteilung? Der Gini-Koeffizient

Auf Anfrage gibt es auch heute wieder etwas Statistik für euch. Ich werde euch zusammen mit passenden Beispielen erklären was eine Lorenzkurve und der Gini-Koeffizient sind.

Wir haben im letzten Beitrag den Unterschied zwischen Durchschnitt und Median angeschaut und dabei festgestellt, dass der Median deutlich robuster gegenüber ungleichen (man sagt auch schiefen) Verteilungen ist. Dies ist manchmal von Vorteil, manchmal ist es aber besser den empfindlicheren Durchschnitt anzusehen. Hier stellt sich nun die Frage wie ich überhaupt sinnvoll feststellen kann, ob eine Verteilung ungleich ist und wenn ja *wie* ungleich sie ist. Dazu können wir die Lorenz-Kurve nutzen. Sie verknüpft zwei kumulative Werte, zB den Anteil der Bevölkerung eines Landes und ihren Anteil am Gesamteinkommen des Landes. In der nachfolgenden Grafik seht ihr ein (nicht zwingend reelles aber realistisches) Beispiel:

Wir können hier ablesen, dass 40% der Bevölkerung circa 20% des Einkommens haben. Ebenso können wir ablesen, dass 80% der Bevölkerung knapp unter 50% des Einkommens haben, was uns zum Umkehrschluss führt, dass die verbleibenden 20% (man sagt auch gerne „die Oberen“ 20%) den gesamten Rest, also über 50% des Einkommens besitzen. Die gestrichelte Linie zeigt den Fall der gänzlichen Gleichverteilung, 20% besitzen in diesem Fall also 20%, 50% besitzen auch 50% und so weiter …

Der Gini Koeffizient setzt die tatsächliche Lorenz-Kurve und die Idealverteilung in ein Verhältnis. Die Differenz der Kurven wird durch Fläche unter der idealen Kurve geteilt und dadurch erhalten wir einen Anteil von 0 bis 1.
0 bedeutet in diesem Kontext, dass es keine Differenz zwischen Lorenz-Kurve und Gleichverteilung gibt, somit wäre auch die Lorenz-Kurve gleichverteilt. 1 ist im Gegenzug also die totale Ungleichheit, zB wenn alles Einkommen auf nur eine einzige Person entfallen würde.

Sowohl Lorenz-Kurve als auch Gini-Koeffizient sind gleichermaßen leicht zu berechnen und gut verständlich. Außerdem sind sie in ihrer respektiven Anwendung sehr aussagekräftig. Aber natürlich gibt es dabei einige Dinge, die ihr im Hinterkopf behalten solltet:
Jede Statistik und nur so gut wie ihre Datensätze. Es ist also wichtig, dass diese sauber aufgenommen und verlässlich wurden.
Wir betrachten hier nur jeweils zwei Merkmale und ihre Beziehung zu einander, die Wahl eines anderen (ähnlichen) Merkmals kann aber bereits große Unterschiede machen. Wir werden weiter unten sehen, dass es für Deutschland zB einen extrem großen Unterschied macht sich die Verteilung des Einkommens und die Verteilung des Vermögens anzusehen, auch wenn beides erstmal sehr ähnlich klingt. Wie immer sollte man also bei jeder Statistik genau hinsehen, was eigentlich betrachtet wird.
Zu guter Letzt ist es auch wichtig zu bedenken, dass hier nur Prozente und Relation abgebildet werden, nicht absolute Werte. Wir könnten zB ein Land A ansehen, in dem die Menschen wunderbar gleichverteiltes Einkommen haben, dieses aber extrem niedrig ist. Ein anderes Land B könnte (hypothetisch) sehr ungleich verteiltes Einkommen haben, welches aber so viel höher ist, dass selbst die untersten Prozent am Ende des Monats in absoluten Zahlen mehr besitzen als die Menschen in Land A.

Genug der Definitionen, lasst uns jetzt gemeinsam in einige Grafiken zum Thema schauen: Die Verteilung der Einkommen weltweit fällt erwartungsgemäß stark unterschiedlich aus. Wir sehen die höchsten Werte in Ländern des globalen Süden und Tendenzen zu höheren Zahlen bei politischen „Großmächten“ wie USA, China oder Russland. Niedrige Koeffizienten finden wir unter Anderem in den Staaten des ehemaligen Ostblocks sowie den nordischen Ländern. Deutschland liegt mit einem Wert von etwas über 30 gut im europäischen Mittelfeld, weltweit liegt ganz Europa am unteren Ende der Tabelle und gehört somit zu den Ländern mit wenig Ungleichheit in der Einkommensverteilung.
Die zeitliche Entwicklung in Deutschland zeigt jedoch, dass die Ungleichheit stetig steigt. Die nachstehende Grafik zeigt außerdem sehr gut das Ost-West-Gefälle der Verteilungen. Wir sehen den rasanten Anstieg von Ungleichheit in Ostdeutschland in den Jahren nach dem Mauerfall, wir sehen aber auch, dass aufgrund der immernoch viel niedrigen Gehälter der noch vorhandene große Unterschied zum Westen kaum ins Gewicht fällt für die Gesamtdeutsche Verteilung.

Muss sich Deutschland also keine Gedanken machen um die finanzielle Ungleichheit im Land? Ist alles im Grünen Bereich? Wir haben uns bis jetzt mit der Verteilung des Einkommens beschäftigt. Mitglieder der wohlhabensten Familien in Deutschland wie Quandt, Klatten oder Schwartz könnten potentiell in dieser Statistik mangels Einkommen ja sogar ganz durchs Raster fallen, sie besitzen aber dennoch extrem viel Vermögen. Schauen wir uns die Verteilung von Vermögen in verschiedenen Ländern weltweit an, bekommen wir ein sehr anderes Bild als zuvor. Spitzenreiter der Ungleichheit sind hier Länder wie Russland, die USA oder auch Schweden (welches beim Einkommen einen sehr niedrigen Wert aufwies). Auch in Deutschland liegt die Ungleichheit des Vermögens in einer – der wertende Ausdruck sei mir verziehen – schwindelerregenden Höhe von fast 80% und damit auf einem ähnlichen Level wie im Brasilien oder Südafrika, die in Sachen Einkommensverteilung bereits sehr hohe Werte von Ungleichheit aufwiesen. So besitzen die oberen 10% in Deutschland schätzungsweise 60% des gesamten Vermögens.

Meine persönliche Meinung dazu: Anhand dieser Statistiken ist in meinen Augen schnell ersichtlich, dass finanzielle Ungleichheit ein ernstzunehmendes Problem ist. Es zeigt sich außerdem: Vermögen in Deutschland entsteht nicht durch fleißige Arbeit, so wie es gerne mal von Fans der neoliberalen Wirtschaft propagiert wird, sondern wird vor allem durch bereits bestehende Vermögenswerte ausgebaut und vererbt. Dies bewirkt eine stetige Umverteilung nach oben und entkräftet die Vorstellung eines „trickle-down“ Effekts. In meinen Augen ist es eine der wichtigsten Aufgaben des Staates dieser Entwicklung entgegenzuwirken und das vorhandene Vermögen zu Wohle der Vielen zu verteilen. Höhere Sozialabgaben der Reichen sind meines Erachtens unumgänglich um dies zu erreichen.

Wie immer freue ich mich, wenn euch dieser Beitrag gefällt, lasst mich das gerne Wissen! Liked und teilt diesen Beitrag und abonniert wenn ihr auch in Zukunft in den großen gesellschaftlichen Diskussionen mit Wissen glänzen wollt!

Science 101: Durchschnitt vs Median

Mit Daten und Statistiken umgehen zu können ist in Zeiten von Fake News und alternativen Fakten wichtiger denn je. Falsche Aussagen lassen sich durch kaum etwas so gut entkräften wie durch den Link zur richtigen Statistik!

Zwei wichtige Grundbegriffe, die ich euch heute näher bringen möchte, sind Durchschnitt und Median. Mit beiden lässt sich ein mittlerer Wert für eine Verteilung angeben, aber es ist wichtig den Unterschied zu kennen. Deshalb gebe ich euch hier erst beide Definitionen und dann ein Beispiel bei dem ihr euer neu gewonnenes Wissen anwenden könnt.

Der Durchschnitt berechnet sich, indem alle Werte aufaddiert und dann durch die Zahl der vorhandenen Werte geteilt werden. Ein Rechenbeispiel: Du würfelst zehn mal einen Würfel und erhälst zwei 1, eine 2, drei 3, zwei 4, eine 5 und eine 6, also die folgende Messreihe:

I. [1, 1, 2, 3, 3, 3, 4, 4, 5, 6]

Der Durchschnitt ist demnach (1+1+2+3+3+3+4+4+5+6)/10=3,2.

Der Median wiederum teilt die vorhandene Menge in der Mitte und nimmt dessen Wert an (bei ungeraden Zahlen) oder liegt dazwischen (bei geraden Zahlen). Bleiben wir bei dem gleichen Beispiel, die Werte sind bereits nach Größe geordnet. Da wir 10 Werte haben teilt sich die Menge genau zwischen dem 5. und 6. Wert. Diese sind beide eine 3, womit der Median genau 3 beträgt.

Wir sehen also direkt, dass beim berechnen beider Werte durchaus ein Unterschied besteht. Generell ist die Berechnung des Durchschnitts präziser, aber gleichzeitig auch anfälliger für Verzerrungen, als der Median. Schauen wir uns dazu zwei weitere Beispiele an, in denen wieder 10 mal gewürfelt wurde:

II. [1, 1, 1, 1, 3, 3, 4, 4, 4, 4]
III. [3, 3, 3, 3, 3, 3, 6, 6, 6, 6]

Zugegeben, beide Messreihen wären ziemlich unwahrscheinlich. Aber eben nicht unmöglich! In beiden Fällen beträgt der 5. und 6. Wert 3, somit ist in allen drei gezeigten Messreihen der Median 3. Der Durchschnitt jedoch beträgt bei der I. 3,2, für II. 2,6 und für III. 4,2. Je weiter Durchschnitt und Median auseinander liegen, desto „schiefer“ ist eine Verteilung. Diese Schiefe kann zu beiden Seiten neigen, in II. kommen ungewöhnlich viele niedrige Werte vor, in III. ungewöhnlich viele hohe Werte, bei gleichbleibendem Median. Für eine Analyse von Würfelspielen ist in diesem Fall der Durchschnitt also viel besser geeignet!

Wieso ist das wichtig für unseren Alltag? Ein beliebtes Beispiel ist das mittlere Einkommen in Deutschland: Das Durchschnittsgehalt (brutto) liegt bei 4.187€ im Monat. Der Median jedoch liegt bei gerade 3.645€. Das ist ein Unterschied von 13% und über 500€ im Monat! Die Verteilung der Gehälter weist also eine Schiefe nach oben auf: Die wenigen Top-Manager und Spitzenverdiener vereinen auf sich so immens hohe Gehälter, dass sie den gesamten Schnitt nach oben ziehen und verzerren. Da sie aber nur so wenige Leute sind, ändern sie den Median kaum. Denn der trennt ja wie beschrieben lediglich die untere von der oberen Hälfte der vorhandenen Werte und ist somit weit weniger empfindlich gegenüber diesen sogenannten „Ausreißern“. In politischen Fragen wie zB der Verteilung der Steuerlast oder Armutsgefährdung ist es also wesentlich ratsamer den Median zur Grundlage zu nehmen, zumindest dann wenn das Ziel ist, gute Entscheidungen für möglichst Viele Menschen zu treffen [Wink mit dem Zaunpfahl, geht im Februar Wählen Leute!].

Etwas Statistik für zwischendurch, ich hoffe ich habe euch nicht zu sehr gelangweilt, aber finde auch solche Themen sind wichtig zu besprechen. Ein Ziel dieses Blogs ist schließlich, gemeinsam Falschinformationen im Netz entgegen zu wirken und Neues zu lernen. Ich hoffe ich konnte euch durch diesen Post neuen Input für den Umgang mit Statistiken und Daten geben.
Lasst wie immer gerne Feedback da und empfiehlt den Blog weiter. Und wenn ihr immer auf dem neusten Stand sein wollt: Abonniert doch gerne! Ich freue mich sehr 🙂

Unterschätze Frauen – Agnes Pockels

Auch heute möchte ich euch wieder eine Frau vorstellen, deren Lebensgeschichte und Arbeit exemplarisch für die systematische Diskriminierung der Wissenschaft steht. Dieser Fall ist für mich besonders interessant, da wir sehen werden, wie wichtig die aufrichtige Solidarität derer ist, die diese Diskriminierung nicht erfahren. Weitere Beiträge zum Thema findet ihr hier.

Agnes Pockels wird 1862 geboren und interessiert sich schon früh Naturwissenschaften. Besonders Physik und Chemie haben es ihr angetan, ebenso ihrem jüngeren Bruder Friedrich. Dieser wird seinen Interessen auch bald ungestört nachgehen können. Er studiert erst in Göttingen und wird später Professor für theoretische Physik in Heidelberg. Agnes‘ Leben nimmt einen anderen Lauf: Als Frau ist es ihr nicht erlaubt zu studieren und sie muss andere Wege finden ihren wissenschaftlichen Interessen nachzugehen. Außerdem sind ihre Eltern schon früh pflegebedürftig, eine Aufgabe derer sie sich annimmt, auch wenn sie Zeit ihres Lebens damit hadern wird. Wir sehen, unbezahlte Care-Arbeit ist nicht ein modernes Phänomen, im Gegenteil.
[Anmerkung: Liest man zB in der deutschen Wikipedia heißt es, sie habe auf ein Studium zugunsten ihrer häuslichen Tätigkeiten verzichtet. Dass ihr ein Studium nicht erlaubt war, obwohl aus Briefen/Tagebucheinträgen hervorgeht, dass sie dies gerne gemacht hätte, findet sich nur in den englischen Quellen.]

Agnes Pockels (Quelle)

Im Alter von 18 Jahren beginnt sie Experimente in der Oberflächenphysik. Sie untersucht dabei zB wie sich Seifenlauge auf die Oberflächenspannung von Wasser auswirkt und entwickelt eine Messapparatur, welche (in weiterentwickelter Form) noch heute Anwendung findet. Durch ihren Bruder hat sie zudem Zugang zu Lehrbüchern und Publikationen, um sich dem Selbststudium zu widmen.

1891, also circa 10 Jahre später wird sie darauf aufmerksam, dass Lord Rayleigh, ein britischer Physiker auf dem gleichen Gebiet forscht. Pockels hatte bereits in einem Brief nach Göttingen versucht, auf ihre Arbeit aufmerksam zu machen, ohne je Antwort zu erhalten. Unter anderem ihr Bruder ermutigt sie jedoch, Lord Rayleigh von ihren Erkenntnissen zu berichten. Sie berichtet ihm auch, dass sie diese gerne publizieren würde, doch auch dort sei ihr der Zugang verwehrt. Rayleigh jedoch erkennt den Wert ihrer Arbeit sofort und ermöglicht ihr durch seinen Einfluss im Journal Nature zu publizieren. Und auch er selbst wird Pockels Erkenntnisse in seine Arbeit einfließen lassen und weiter entscheidende Arbeit auf dem Gebiet der Oberflächenphysik leisten.

Lord Rayleigh (Quelle)

Rayleigh und Pockels führen ihre Korrespondenz fort und sie wird mit seiner Hilfe nicht nur weiter publizieren, sondern so auch endlich Kontakte in die wissenschaftliche Gesellschaft knüpfen und Anerkennung für ihre Arbeit erhalten. Die Formelle Anerkennung für ihre Publikationen wird ihr leider verwehrt bleiben, ihren Status als Pionierin eines Forschungsgebietes hat sie jedoch sicher. Viele Weiterführungen ihrer Gedanken und Experimente werden später zu Nobelpreisen führen, ihr Einfluss ist unumstritten groß. 1931 wird ihr sogar die Ehrendoktorwürde der Stadt Braunschweig verliehen, auch wenn sie zu diesem Zeitpunkt aus gesundheitlichen Gründen schon lange nicht mehr der Forschung nachgehen kann. Ebenso die Universität Braunschweig verleiht seit den 1990er Jahren die Agnes Pockels Medaille, die herausragende Leistungen in der Forschung, insbesondere von Frauen würdigt.

Was bleibt nun am Ende dieser Geschichte? Nun, ich persönlich frage mich, zu was Agnes Pockels fähig gewesen wäre, wäre es ihr erlaubt gewesen zu studieren. Wäre sie im gleichen Maße gefördert worden, wie ihr Bruder, der Professor wurde. Ich denke auch daran, wie ich auf ihre Geschichte gestoßen bin: In nicht gerade wenigen Fachbüchern werden ihre Erkenntnisse nämlich bis heute fälschlicherweise Rayleigh zugeschrieben, obwohl dieser so viel Wert darauf legte, eben nicht Pockels‘ Lorbeeren zu ernten, sondern dafür zu sorgen, dass sie ihre verdiente Anerkennung erhält. Doch beide sind lange tot und so schleichen sich diese Falschen Infos noch immer (oder wieder?) in die Fachbücher.
Zuletzt macht es mir doch Mut, zu sehen wie viel Agnes Pockels durch Rayleighs Hilfe erreichen konnte. Es macht mir Mut zu sehen, dass dieser Mann seine privilegierte Position nicht nur sah, sondern aktiv nutzte und dadurch so viele wichtige Erkenntnisse gewonnen werden konnten. Er hat Pockels so gut es geht Platz eingeräumt und seinen Status genutzt, um ihr Teilhabe zu ermöglichen. Und so sollte es sein.

Wenn es eine wichtige Erkenntnis in der Bekämpfung von Diskriminierung jeglicher Art ist, dann, dass es an den privilegierten Menschen liegt, solidarisch zu sein und ihre Privilegien für das Gute zu nutzen. Ausführlicher schreibe ich zu diesem Thema in meinem Beitrag zur Diskriminierung von Frauen in der Wissenschaft.

Ich bin froh, diese Geschichte hier erzählen zu können und würde mich noch mehr freuen, wenn ihr sie weitererzählt und sie weiter teilt.
Wie immer bin ich auch extrem froh über jeden Like und jedes Abo, denn das ist die beste Unterstützung für dieses Projekt. Vielen Dank!

Hinaus in den Weltraum – Was sind Pulsare?

Ein Pulsar ist ein Objekt im Weltraum, welches sich bei uns durch das sehr regelmäßige Registrieren von Strahlung bemerkbar macht. Daher auch der Name, der sich aus „pulsing“ und „star“ zusammensetzt. Diese kann von Radiostrahlung über sichtbare aber auch Röntgen/Gamma-Strahlung reichen. Aber was ist ein Pulsar überhaupt und warum strahlt er nur gepulst?

Der Pulsar Lich (hinten links) und seine Planeten. Diese gelten als die ersten je entdeckten Exoplaneten (Quelle)

Ein Pulsar ist eine bestimmte Art von Neutronenstern. Diese entstehen durch den Kollaps massereicher Sterne, nachdem diese als Supernova explodieren. Hat ein Stern nach diesem Kollaps noch etwa 1,4 – 3 mal so viel Masse wie die Sonne, entsteht ein Neutronenstern, ein Objekt welches nur einige Kilometer Durchmesser und somit eine extrem hohe Dichte hat. Außerdem ist der Drehimpuls gemäß Erhaltungssätzen immernoch annähernd gleich, der Stern dreht sich aber aufgrund des geringeren Radius jetzt um ein vielfaches schneller. Ebenso erhalten ist das Magnetfeld, sodass auch hier die Feldstärken gemessen an der Größe des Objekt immens sind.

Ein Neutronenstern ist umhüllt von einer Wolke aus ionisierenden Teilchen, welche bei der Supernova Explosion über blieben. Ähnlich dem Phänomen der Polarlicht, bei der ionisierende Teilchen durch Sonnenwinde auf das irdische Magnetfeld treffen, werden diese Teilchen nun entlang des starken Magnetfeld des Pulsars beschleunigt. Stark auf gekrümmten Bahnen beschleunigte Teilchen sondern wiederum eine Strahlung ab, die Synchrotronstrahlung. Diese ist es, welche wir auf der Erde messen können. Je nach Beschleunigung der Teilchen deckt diese Strahlung einen breiten Frequenzbereich ab, es kann sich demnach wie Eingangs bereits festgestellt um Radio- bis Gamma-Strahlung handeln. Da diese Synchrotronstrahlung genau in Richtung der stärksten Krümmung ausgesandt wird, gibt es also einen dünnen Strahl, welcher durch die Magnetpole des Pulsars läuft.

Die Strahlung des Pulsars verläuft entlang des Magnetfeldes, diese dreht sich um die Rotationsachse. Es entsteht ein Kegel aus Strahlung, der uns mit etwas Glück streift, dann können wir die Strahlung messen.(Quelle)

Diese Strahlung allerdings ist doch konstant, wie kommt es also, dass sie bei uns pulsierend scheint? Das liegt daran, dass die Achse des Magnetfeldes und die Rotationsachse oft nicht übereinstimmen. Auch bei der Erde ist dies zB der Fall. Rotiert num also der Pulsar, rotieren das Magnetfeld und damit auch der elektromagnetische Strahl mit. Stellen wir uns vor, wir würden eine Taschenlampe in der Hand halten und dann den Arm kreisen lassen. Leuchten wir damit auf eine Wand sehen wir, dass der Lichtfeld der Taschenlampe einen Kreis aus der Wand zieht. Wäre auf dieser Kreisbahn ein Fenster so könnte mein Nachbar also mit jedem Kreisen meines Armes für einen kurzen Augenblick die Lampe aufleuchten sehen. Und genauso so nehmen wir die Strahlung des Pulsars wahr: Der elektromagnetische Strahl zieht eine Kreisbahn (bzw im Raum eine Kegelfläche) und wenn wir Glück haben, liegt die Erde in dem Gebiet, das er jeweils für einen winzigen Moment bedenkt. So registrieren wir die Strahlung als pulsierend. Die Frequenz des Pulses entspricht dabei der Rotationsfrequenz des Neutronensterns.

Erstmals registriert wurde ein solches Signal im November 1967 von Jocelyn Bell Burnell. Sie gilt als prominentes Beispiel für die systematische Diskriminierung von Frauen in der Wissenschaft. Denn an ihrer Stelle erhielt ihr Vorgesetzter 1974 den Nobelpreis für die Entdeckung. Die genaue Geschichte könnt ihr hier nachlesen.

Welche Themen aus der Astrophysik interessieren euch noch? Lasst es mich gerne wissen! Wie immer freue ich mich auch darüber wenn ihr ein Abo da lasst und euren wissenschaftsbegeisterten Freunden diesen Blog zeigt. Vielen Dank dafür!

Unterschätzte Frauen – Jocelyn Bell Burnell

Susan Jocelyn Bell Burnell ist eine britische Astrophysikerin und vor Allem als Entdeckerin des ersten Pulsars bekannt. Um was es sich dabei handelt, könnt ihr hier nachlesen.
Ihre Geschichte handelt jedoch auch von Ungerechtigkeit und Diskriminierung.

Bell Burnell wächst in Nordirland auf und hat bereits früh ein großes Interesse an Astronomie. Sie besucht uA das örtliche Planetarium (welches ihr Vater als Architekt mit plante) und wurde schon dort ermutigt sich mit Physik zu befassen. Als sie auch in der Primary School (vergleichbar mit den ersten 8-9 Jahren des deutschen Schulsystems) die wissenschaftlichen Fächer besuchen wollte, wurde ihr der Zugang als Mädchen zunächst verwehrt. Sie solle sich lieber in Hauswirtschaft und Handarbeiten üben. Doch mehrere Eltern beschwerten sich über dieses System, sodass Bell Burnell schließlich ebenso über Wissenschaft lernte wie ihre männlichen Mitschüler.

Sie studiert von 1961-1965 in Glasgow und schließt ihr Bachelors Degree „with Honours“ ab. Anschließend zieht sie nach Cambridge um dort in der Gruppe von Prof Anthony Hewish zu arbeiten und später auch zu promovieren. Es war in dieser Zeit als studentische Mitarbeiterin, dass Bell Burnell zwei Jahre lang beim Aufbau des Radioteleskops IPA (interplanetary scintillation array) mitarbeitete und für die händische Auswertung der Signale zuständig war. Dies ist eine eher mühselige und zähe Aufgabe und in den Naturwissenschaften ist es nicht unüblich, dass solche den Post-Grad-Students, also den wissenschaftlichen „Küken“ der Gruppe zufallen. Am 28.11.67 entdeckt Bell Burnell dann ein Signal, welches ungewöhnlich gleichmäßig mit der immer gleichen Frequenz wiederkehrt. Es vergehen Monate bis die Daten von Hand ausgewertet sind, doch der Fund lässt sie nicht los: Betitelt sie das Signal erst noch scherzhaft mit „little green man“ ist sie bald sicher, dass es sich um ein noch nicht bekanntes Objekt im All handeln muss. Ihr Vorgesetzter, Hewish ist skeptisch und tut das Signal als Störsignal ab. Doch Bell Burnell ist überzeugt und lässt nicht locker. Zu ihrer Enttäuschung muss sie jedoch feststellen, dass sie zu den Treffen und Diskussionen zu ihrer Entdeckung bald nicht mehr erwünscht ist und Hewish diese lieber mit seinem Kollegen Martin Ryle bespricht. Es besteht allerdings kein Zweifel daran, dass Bell Burnell die Arbeit geleistet hat und so darf auch sie Hewish zu einigen Interviews begleiten. Was sie berichtet ist an Sexismus wohl kaum zu überbieten: Sie wurde demzufolge nach ihrer Haarfarbe gefragt, danach wie viele Beziehungen zu Männern sie schon hatte und dazu gedrängt für das Pressefoto die Knöpfe ihrer Bluse weiter zu öffnen.

Burnell im Jahr 1967 (Quelle)

In der wissenschaftlichen Veröffentlichung zur Entdeckung und Beschreibung der Pulsare als schnell rotierende Neutronensterne steht Hewish an erster Stelle, sie nur an Zweiter (Anmerkung dazu: Bei Veröffentlichungen ist es eine ungeschriebene Regel, dass die Erstnennung der Person gebührt, die den Hauptteil der Arbeit gemacht hat, während den betreuenden Professor:innen die ebenso wichtige bzw. fast noch wichtigere Letztnennung zusteht. Indem Hewish sich selbst an erste Stelle setzt beansprucht er also Bell Burnells Arbeitsleistungen für sich. Sie an zweiter Stelle zu nennen ist im diesem Fall vergleichbar mit einer Nennung unter „Sonstigen“).

Die Diskriminierung spitzt sich zu, also Hewish und Ryle im Jahr 1974 den Nobelpreis bekommen, während Bell Burnell leer ausgeht. Sie wird später sagen, dass ihr Status als studentische Mitarbeiterin und die Tatsache, dass sie eine Frau ist, dazu führten, dass das Nobel Preis Komitee sich gegen sie als Preisträgerin entschied. Etwas erfreulicher ist, dass ihre Leistung mit Anderen, wenn auch weniger bekannten Preisen gewürdigt wurde. Im Jahr 2018 wurde ihr zB der Spezial Breakthrough Prize in Fundamental Physics verliehen, woraufhin sie die gesamte Summe Preisgeld von über 2 Millionen britischen Pfund spendete, um Stipendien an Menschen zu vergeben, die schlechtere Chance auf die regulären Stipendien haben. Dazu zählen neben Frauen auch von Rassismus betroffene Menschen und Geflüchtete.

Es ist mir ein Anliegen Geschichten wie diese zu erzählen, da ich selbst als Frau in der Physik arbeite und strukturelle Diskriminierung allgegenwärtig erscheint. In der Vergangenheit habe ich zB hier über die systematische Benachteiligung von Frauen bei der Publikation geschrieben.

Ich freue mich wie immer über Rückmeldung, Themenvorschläge, Likes oder ein Abo. Dies ist der Beginn einer Reihe an Beiträgen über unterschätzte Wissenschaftlerinnen. Falls ihr also über bestimmte Frauen mehr wissen möchtet, macht gerne Vorschläge!