Die Nerd WG Archiv

Was haben Handy, Computer, Mixer, Lampe und bald auch das Auto gemeinsam? Richtig, sie werden alle mit Strom betrieben. Die Liste könnte jeder mit Leichtigkeit beliebig lang weiter führen, wir nutzen die Elektrizität mittlerweile für fast alles. Aber was waren Strom, Spannung und Widerstand nochmal genau? Was ist der Unterschied zwischen Gleichstrom und Wechselstrom? Warum leiten manche Materialien den Strom und andere nicht? Und was ist dann ein Halbleiter? All diese Fragen beantworten wir in dieser Episode, indem wir uns anschauen, was tatsächlich passiert, wenn Elektronen auf Wanderung gehen.

An jedem beliebigen Fleck in der Natur findet sich eine ähnliche Vielfalt von Objekten und Effekten – immer und überall, gleichgültig wo.

Neugierde treibt uns dazu, Fragen zu stellen, und wir versuchen, Zusammenhänge zu erkennen und diese Vielzahl von Aspekten als mögliche Folge des Wirkens einer relativ kleinen Zahl elementarer Dinge und Kräfte zu verstehen, die in unendlich vielen verschiedenartigen Kombinationen wirksam werden.

Vor ein paar hundert Jahren entwickelte man ein Verfahren, um derlei Fragen zumindest teilweise zu beantworten. Beobachtung, Schlußfolgerung und Begründung sowie Experimentieren, all das zusammengenommen macht das aus, was wir die wissenschaftliche Methode nennen.

In dieser Episode nutzen wir diese Methode, um anhand der Feyman Vorlesungen die ersten Werkzeuge eines Werkzeugkasten für das Universum zu lernen. Hier geht es also darum, euch die Tools mitzugeben die Dinge selbst zu verstehen und zu erkunden. Und das wichtigste natürlich, keine PANIK!

Es ist der 20. July 1969, 03:56 Uhr. Rund 5 Millionen Menschen schauen gebannt auf ihren Fernseher. Sie beobachten, wie Neil Armstrong mit der Apollo 11 Mission den ersten Schritt auf den Mond macht. Etwa 20min später folgt ihm auch Edwin "Buzz" Aldrin. Sie stellen eine US Amerikanische Flagge auf dem Mond auf und sammeln Mondgestein. Doch eine Heldin sah niemand auf den Fernsehbildschirmen: Margaret Hamilton. Denn, es brauchte eine Frau um die Astronauten unbeschadet auf den Mond zu bringen. Margaret hatte die Mondlandung gerettet.

In diesem GREAT MINDS IN SCIENCE Special sprechen wir über die unglaubliche Margaret und wie sie die Mondlandung rettete. Wir erfahren mehr darüber warum Margaret eine herausragende Wissenschaftlerin, Leaderin und womöglich die erste Softwareingenieurin war. Also lass dich inspirieren!

Lesetipps:

Space Engineer and Scientist Margaret Hamilton - Domenica DiPiazza

Margaret and the Moon: How Margaret saved the Lunar Landing - Dean Robbins (Für Kinder)

In dieser Episode beschäftigen wir uns anknüpfend an die letzte Episode mit weiteren klimaneutralen Heizsystemen. Wir starten mit ein paar Tipps zum Energiesparen beim Heizen. Dann schauen wir uns den Kreisprozess in der Wärmepumpe an, sprechen über die Einkopplung von Solarthermie ins Heizsystem und auch die Brennstoffzellenheizung darf natürlich nicht fehlen. Dabei sprechen wir auch immer über Kopplungsmöglichkeiten der Technologien und lernen, was ein Eisspeicher ist und wann sich zusätzlich eine PV-Anlage lohnt. Abschließend quatschen wir noch über Zuschüsse und Fördermöglichkeiten beim energieeffizienten Sanieren, beim Neubau oder der Umstellung auf eine neue, klimafreundliche Heizungsanlage:

https://www.kfw.de/inlandsfoerderung/Privatpersonen/Bestehende-Immobilie/Energieeffizient-sanieren/

https://www.kfw.de/inlandsfoerderung/Privatpersonen/Neubau/Bau-eines-Hauses/

https://www.bafa.de/DE/Energie/Effiziente_Gebaeude/Foerderprogramm_im_Ueberblick/foerderprogramm_im_ueberblick_node.html

Fast 20 Prozent der CO₂-Emissionen in Deutschland werden von privaten Haushalten verursacht. Und davon fällt der größte Teil beim Heizen an, nicht beim Strom. In dieser Episode steigen wir deshalb in das Thema klimaneutrales Heizen ein.

Dazu verschaffen wir uns erstmal einen Überblick: Wo wird im Haus Wärme gebraucht? Wo geht sie verloren? Wie wird die Wärme im Haus verteilt? Und welche Temperatur muss meine Heizungsanlage dann bereitstellen können? All das sind wichtige Aspekte, die ich beachten muss, wenn ich eine klimaneutrale Heizung einbauen will.

Anschließend steigen wir in die Möglichkeiten des klimaneutralen Heizens ein und sprechen über Heizen mit Holz und Fernwärme. Zusätzlich werfen wir einen ersten Blick auf den Hoffnungsträger Wärmepumpe, die im Detail in der nächsten Episode behandelt wird.

In unserer Galaxie gibt es mehr als 50 Milliarden Planeten. Auf einigen davon könnte sogar Leben möglich sein. Und doch haben wir bis jetzt noch keinen Kontakt mit außerirdischen Spezies gemacht. Das Leben auf der Erde scheint also etwas Besonderes zu sein. Wir Menschen sind auf jeden Fall davon überzeugt, schließlich sind wir die dominante Spezies auf der Erde. Aber was macht den Menschen so besonders? Sind wir wirklich die dominante Spezies auf unserem Planeten oder sehen wir bei den "Olympischen Spielen des Lebens" doch eher alt aus? Und welche Rolle spielen wir im Gesamtsystem Erde?

Verkehrs- und Tiergeräusche von https://quicksounds.com, https://www.salamisound.de und https://www.freesoundslibrary.com

In dieser Episode beschäftigen wir, Mätthes und Hannes, uns mit dem Gaia-Prinzip.

Dieses besagt, dass die Erde und ihre Biosphäre wie ein Lebewesen betrachtet werden könne, da die Biosphäre Bedingungen schafft und erhält, die nicht nur Leben, sondern auch eine Evolution komplexerer Organismen ermöglichen.

Auf der Reise, dieses Prinzip ein bisschen besser zu verstehen, beschäftigen wir uns erst mit der Frage, ob es Leben auf dem Mars gibt und ob man dieses, sofern es existiert, mit einer Flohfalle entdecken könnte.

Hierzu sprechen wir mit unseren ersten zwei Podcast Gästen. Prof. Ben Oasis, Professor für Oasenforschung der Universität Siwa in Ägypten und Leiter des Lehrstuhls für interstellare Oasenforschung. Und seinen Kollegen Prof. Flohrian Leichtgewicht, Athmosphärenforscher für interstellare planetare Atmosphären, Doktor der Chemie, Biophysik, Hobbyphilosoph und in der dritten Generation Leiter des Flohforschungsinstitut FIPA in Groß-Kleinstadt.

Abschließend gibt es ein Kochrezept für den Bau eines lebendigen Planeten, also ein Gaia System. Falls also eine hyperintelligent Spezies der 5ten Dimension diese Erde als Supercomputer zum Auffinden der Frage aller Fragen gebaut haben sollte, so könnte ihr Bauplan so aussehen.

Ach übrigens, keine PANIK! Die Antwort lautet 42.

Wasserstoff ist das leichteste Element im Universum. Gleichzeitig kommt es am häufigsten vor. Wasserstoffatome waren auch an der Entstehung unseres Universums, wie wir es heute kennen, maßgeblich beteiligt und er ist der Treibstoff unserer Sonne.

Und jetzt ist Wasserstoff in der Diskussion als Klimaretter und Energieträger der Zukunft. Beim Verbrennen oder Umwandeln in Strom entsteht nämlich Wasser, kein CO₂. Aber wo können wir ihn sinnvoll einsetzen? Wie kann man Wasserstoff klimaneutral herstellen? Und wie kann man ihn transportieren?

In den heutigen Zeiten des Krieges und während Corona, kann es doch manchmal ganz schön sein innezuhalten, das Smartphone beiseitezulegen und den Blick in den Himmel zu richten. Was einem dann auffällt ist, dass die ganze Hektik und die ganze Welt, die so viel von uns fordert, nur ein kleiner Teil eines großen Ganzen ist, und zwar unserem Kosmos/Universum. Was man sich dann fragen kann ist, was hat das Universum eigentlich mit mirzu tun? Oder anders gefragt, wie hängen wir mit der Natur, vor allem mit der kosmischen Natur, zusammen?

Diese Folge soll eine kleine Einladung sein, sich mit dieser Frage einmal ein wenig zu beschäftigen, auch wenn wir sie nicht in aller Tiefe behandeln können. Deshalb fokussieren wir uns auf das, was wir bisher in diesem Podcast schon über Thermodynamik gelernt haben. Aber keine Sorge, nichts davon ist notwendig und versprochen: Heute gibt es nicht eine Formel. Das Einzige was es in der heutigen Folge braucht ist ein wenig Fantasie.

Referenzen

Harald Lesch: Was hat das Universum mit mir zu tun? https://www.thalia.de/shop/home/artikeldetails/A1054229635

Christophe Galfard: Das Universum in deiner Hand https://www.thalia.de/shop/home/artikeldetails/A1045028024

Audio mit Blätterrascheln, Meeresrauschen und Vogelzwitschern von https://www.salamisound.de

Das kennt jeder, Wärme fließt immer von warm nach kalt. Aber warum eigentlich nicht andersherum? Wieder eine Frage der Thermodynamik. Alles strebt nämlich nach maximaler Unordnung, ist doch klar: Unordnung macht sich von selber, Ordnung aber nie, dafür muss ich Arbeit aufwenden. Das betrachten wir in dieser Episode vom Staub im Arbeitszimmer über die Wärmekraftmaschine bis hin zum ganzen Universum. Nur um festzustellen, dass all diese Prozesse mit Verlusten einhergehen.

Unordnung entsteht also von selber und beim Ordnung machen gibt es immer Verluste. Toll. Und wie kann ich diese Prozesse dann untersuchen, um wenigstens die Verluste zu minimieren? Mit noch mehr Thermodynamik natürlich. Mit dem zweiten Hauptsatz führen wir nämlich eine neue Größe ein, die Entropie. Und dann wirds ganz schön theoretisch...

Mit dem Perpetuum Mobile aus Jim Knopf könnte man überall hinfliegen oder -fahren, ohne jemals tanken oder laden zu müssen. Die Antriebsenergie entsteht scheinbar aus dem Nichts, damit wäre die Klimakrise auf jeden Fall gelöst. Aber kann man eine solche Maschine wirklich bauen?

Um diese Frage zu beantworten, sprechen wir in Episode #5 über die Energieerhaltung als ersten Hauptsatz der Thermodynamik. Dazu schauen wir uns zunächst an, womit sich die Thermodynamik beschäftigt und was wir mit ihren Gesetzen beschreiben können. Anschließend führen wir die Temperatur als thermodynamische Zustandsgröße ein und lernen dabei, wie ein Thermometer funktioniert. Nach einem kurzen Ausflug in die Geschichte der Thermodynamik wenden wir uns dann dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik zu und überlegen, ob das von Jim und Lukas gebaute Perpetuum Mobile funktionieren kann. So viel sei schonmal verraten: Von Nichts kommt nichts, auch keine Energie. Das bedeutet übrigens auch, dass man keine Energie erzeugen kann. Aber in Kraftwerken wird doch Strom erzeugt, oder? Energieumwandlung lautet hier das Zauberwort. Und die ist immer mit Verlusten verbunden, doch damit beschäftigen wir uns in der nächsten Folge.

„Sometimes it is the people no one can imagine anything of who do the things no one can imagine.“

Alan M. Turing

In dieser Folge beschäftigen wir uns mit einem außergewöhnlichen Genie, mit dem Denken und Lese-Schreibköpfen. Wir tauchen ein in die Philosophie, in die Anfänge der Informatik, und in eine Zeit, in der die Mathematik in einer Grundlagenkrise steckte. Außerdem lernen wir anhand des Hilbert Programms, warum das präzise Definieren eines Problems so wichtig ist, und warum es schon eine herausragende Leistung ist die richtige Frage zu stellen. Auf der Suche nach einer Antwort auf eine solche Frage sprechen wir mit unserem heutigen Gast "Brain the Chatbot" und führen einen spannenden Test durch. Doch am Ende bleibt es jedem selbst überlassen, also was denkst du: Können...?

Weiterführende Literatur:

Alan M. Turing - Computing Machinery and Intelligence / Können Maschinen denken? (Englisch/Deutsch): Great Papers Philosophie

Raphaela Rabold - Das Menschliche Denken nach Martin Heidegger und Jean-Francis Lyotard. Logisch, ästhetisch oder graziös?

Zeit ist Geld - und heilt alle Wunden. Aber wie vergeht die Zeit eigentlich? Wenn es schönt ist, vergeht sie zu schnell, wenn es einem schlecht geht, zu langsam. Trotzdem können wir die Zeit messen, wie sonst sollte man wissen, wann genau man morgens aufstehen muss. Aber wie funktioniert denn mein Wecker? Und wie lange dauert eigentlich eine Sekunde?

Eins steht jedenfalls fest, der Tag hat 24 h und das ist mindestens eine zu wenig. Aber kommt Zeit, kommt Rat: Dank des Mondes werden die Tage auf der Erde nämlich tatsächlich immer länger. Jedenfalls, wenn man das mit einer Quarzuhr misst. Oder einer Atomuhr. Und wie funktionieren die? Alles eine Frage der Technik. Und 100 % menschengemacht. Oder warum brauchen wir alle vier Jahre ein Schaltjahr? Und wusstet ihr, dass es auch Schaltsekunden gibt?

All das müssen wir also wissen, um zu verstehen, wie die Zeit vergeht. Zumindest so, wie der Mensch sie empfindet und definiert. Aber sollten wir nicht über unseren Horizont blicken, um neue Erkenntnisse zu gewinnen?

Und die Leseempfehlung: Time - 10 Things You Should Know, Colin Stuart

Von Nichts kommt Nichts. Oder doch ein ganzes Universum? Mit dieser Folge schließen wir die Trilogie über die Null ab.

Zu Beginn reisen wir in dieser Folge zum absoluten Nullpunkt dieses Universums. Von dort aus geht es weiter bis an den Rand von Raum und Zeit. Dazu lernen wir mehr über die Raumzeit und blicken anschließend tief in ein Schwarzes Loch. Doch nicht zu tief schauen, sonst gibt es kein Zurück mehr. Bergen diese mysteriösen Objekte, an denen die Zeit aufhört, ein Geheimnis, dass uns das Reisen durch Raum und Zeit tatsächlich ermöglicht? Die NASA jedenfalls setzt all ihre Hoffnungen auf die Theorie der Wurmlöcher.

Wir beenden unsere Reise am Ende dieses Universums. Oder doch in der Unendlichkeit? Nach allem, was die Wissenschaftler heute wissen, entstand der Kosmos aus dem Nichts und wird in das Nichts zurückkehren, woher es kam. Das Universum beginnt und endet mit der Null.