Archiv der Kategorie: Wissenschaft

Wählbare Hautfarbe


Eventuell können wir unsere Hautfarbe bald auf Wunsch anpassen, von Weiss über Beige und Braun bis Schwarz.

Zitat:

What scientists have discovered is a small molecule that may be able to stimulate the darkening of human skin, without exposing it to potentially harmful UV radiation. This involves inhibiting an enzyme called Salt Inducible Kinase (SIK), which naturally suppresses pigmentation. By inhibiting it, pigment synthesis is instead stimulated.

Quelle:
http://www.foxnews.com/tech/2017/06/15/scientists-may-have-found-way-to-tan-skin-without-exposing-it-to-uv-rays.html

Sobald ein Weg gefunden ist, die Konzentration dieser Substanz in der Haut zu kontrollieren, sollte es relativ einfach sein, die Haut aufzuhellen oder abzudunklen, auch wenn der Artikel sich auf das Abdunkeln konzentriert.

Die eigentliche Studie: http://www.cell.com/cell-reports/abstract/S2211-1247(17)30684-8

Advertisements

Lesetipp: Alkohol als Gedächtnisstütze


Interessant: Alkoholische Getränke, nach dem Lernen genossen, verbessern die Erinnerung an das Gelernte am Folgetag:

https://arstechnica.com/science/2017/08/booze-boosts-the-brains-ability-to-remember-info-learned-before-drinking/

Noch kurioser: Lernen unter dem Einfluss von (vermutlich nicht zu viel) Alkohol funktioniert in etwa so gut wie das Lernen im nüchternen Zustand.

Na denn, Prost!

 

Umkehroperationen erweitern Zahlenräume


Das Abzählen von Gegenständen, 1, 2, 3 … dürfte eine der grundlegendsten Operationen sein, die Mensch und Mathematik verbindet. Sie führt zur Menge der natürlichen Zahlen, wobei gerne diskutiert wird, ob die Null noch dazu gehört oder nicht, weil man „kein Ding“ schlecht zählen kann, aber man die Tatsache, dass kein Ding da ist, doch ebenso benennen möchte wie ein, zwei oder auch 235 Dinge.

Ganz natürlich fügt sich zum Abzählen die Addition hinzu. Wenn man zwei Gruppen von Dingen zusammennimmt, dann kann die entstehende Gruppe in jedem Fall wieder abgezählt werden.

Anders jedoch die Subtraktion, die Umkehroperation der Addition. Aus real existierenden Gruppen von Dingen kann man höchstens so viele wegnehmen, wie vorher da waren. Für den Geist des Menschen ist das jedoch kein Hindernis, und die Frage, „wenn ich zwei Dinge habe, und fünf wegnehme, was bleibt dann übrig?“, ist problemlos formulierbar. Und die Antwort offenbar so drängend, dass man, anstatt zu entscheiden, „diese Frage ist nicht sinnvoll“, die negativen Zahlen erfunden hat.

Was ich daran interessant finde, ist es, dass die Subtraktion als Umkehroperation der Addition, die auf den ersten Blick harmlos erscheint, „was man dazu genommen hat, muss man doch auch wieder abziehen können“,  zu einem ganz neuen Zahlenbereich führt, den negativen Zahlen.

Das gleiche Phänomen lässt sich bei der Multiplikation beobachten. Multipliziert man zwei ganze Zahlen (gerne auch negative), dann ist das Ergebnis wieder eine ganze Zahl. Aber die Umkehroperation der Multiplikation, die Division, führt aus der Menge der ganzen Zahlen heraus, und öffnet die Welt der Brüche, von denen viele eben keine ganzen Zahlen sind.

Noch eine Erweiterung des Zahlenraums erhält man, wenn man die Multiplikation einer Zahl mit sich selbst betrachtet, das Quadrieren, und die Umkehroperation dazu, das Wurzelziehen. Es gibt Wurzeln, die sich nicht als Bruch darstellen lassen. Wurzel aus 2 ist gleich schon die erste solche Zahl. Diese irrationalen Zahlen erweitern die Menge der Brüche und geben mit ihnen zusammen die Menge der reellen Zahlen.

Und, eine letzte Gemeinheit … wenn man jetzt die negativen Zahlen nimmt, und das Wurzelziehen dazu, dann kommt man zu dem Punkt, wo sich die Frage stellt, was ist die Wurzel aus -1? Dumm gelaufen, oder vielleicht auch genial, das ist keine reelle Zahl. Das lässt sich nicht mal mit Ziffern aufschreiben, und man hat dafür das Symbol i eingeführt, die Basis der imaginären Zahlen.

Kurioserweise fügen die Logarithmen als Umkehroperation der Potenzierung keinen neuen Zahlenraum zu den bereits genannten hinzu.

Für mich als Laie ergeben sich jetzt zwei Fragen – welche Operation und ihre Umkehrung öffnet uns den nächsten, noch nicht entdeckten Zahlenraum? Oder ist der vereinte Raum der reellen und imaginären Zahlen, der Raum der komplexen Zahlen, bereits der umfassendste Zahlenraum den es gibt?

Und wie kommt es, dass die einen Operationen, wie Addition, Multiplikation, Potenzierung, keine neuen Zahlenräume öffnen, deren Gegenstücke, die Subtraktion, Division und das Wurzelziehen aber schon?

Die Welt ist voller Wunder. Selbst wenn man bedenkt, dass wir die reale Welt schon mit den negativen Zahlen verlassen hatten …

 

Nahtlos wiederholbare Texturen aus 4D Rauschen


Unlängst schrieb ich noch, dass ich nicht weiß, wie man nahtlos wiederholbare Texturen aus Simplex Noise erzeugen kann. Versuche per Modulo-Operator zu wiederholbaren Mustern zu kommen schlugen fehl. Ich denke trotzdem, dass es per Modulo gehen müsste, aber mir fehlt das Verständnis für die „Innereien“ der Simplex Noise, um den Eingriff richtig durchzuführen.

Bei einer Recherche nach hilfreichen Informationen bin ich dann auf diesen Artikel gestoßen:

https://www.gamedev.net/blogs/entry/2138456-seamless-noise/

Die Idee mit dem 3D Torus hatte ich auch schon, aber aus eben dem Grund verworfen, den der Autor des Artikels auch nennt – es gibt Verzerrungen im Muster, weil der innere Radius des Torus kleiner ist als der äußere und die abgerollte Fläche streng genommen kein Rechteck ist, bzw. wenn man sie auf ein Rechteck abbildet, dann wird das Muster auf der Fläche verzerrt.

Was ich nicht wusste, ist, dass man den Torus-Trick auch in vier Dimensionen machen kann, und dass sich die Einbettung zweier Kreisbewegungen in vier Dimensionen verzerrungsfrei auf ein Rechteck abbilden lässt.

Nahtlos wiederholbares Muster
Nahtlos wiederholbares Muster

Der Nachteil ist, dass die Berechnung der Simplex Noise in vier Dimensionen deutlich langsamer ist als in zwei Dimensionen. Aber zumindest habe ich jetzt eine Möglichkeit, nahtlos wiederholbare Texturen zu errechnen.

Wiederholung 2x2
Wiederholung 2×2

Da fragen die Leute immer, wozu im Leben man so viel Mathe braucht – also wenn man mit prozeduraler  Computergrafik arbeitet, dann beantwortet sich die Frage von selbst. Und selbst wenn ich viel Mathe im Studium gelernt habe, es war immer noch nicht genug für diese Art von Anwendungen. Sonst könnte ich jetzt die Simplex Noise auch Modulo rechnen und müsste nicht über den 4D Trick gehen, der sich mir auch nur ungefähr erschliesst – auch wenn ich die Abwicklung eines 3D Torus auf eine 2D Fläche mathematisch gerade noch so hinbekommen hätte, in 4D hätte ich das ohne die Hilfe des Artikels nicht geschafft, besser gesagt, ich hätte mir nicht mal vorstellen können, dass es für 4D eine analoge und verzerrungsfreie Abwicklung gibt.

 

 

Grenfell Tower – Giftige Gase durch Fassadenbrand


Es ist ja schon schlimm genug, dass man Gebäude mit brennbaren Materialen verkleidet, so dass ein Feuer sich recht schnell entlang der Fassade am Gebäude hochfressen kann. So reicht eine brennende Mülltonne, die an einer Steinwand gerade mal einen Rußfleck hinterlassen würde, nun als Auslöser für einen Großbrand.

Schlimmer ist es jedoch, wenn das verwendete Material beim Brand auch noch giftige Gase erzeugt, welche die Bewohner des Hauses lähmen oder anderweitig handlungsunfähig machen, so dass sie im Brandfall nicht einmal mehr aus eigener Kraft fliehen können.

http://www.telegraph.co.uk/news/2017/06/22/grenfell-tower-victims-poisoned-cyanide-insulation-released/

Das am Grenfell Tower verwendete Dämmaterial Polyisocyanurat setzt beim Brand Blausäure und Kohlenmonoxid fei.

Zum Kohlenmonoxid weiß Wikipedia:

Das Gas ist giftig, da es viel stärker an Hämoglobin bindet als Sauerstoff und so den Sauerstofftransport durch das Blut unterbindet. Die Kohlenstoffmonoxidintoxikation ist häufig ein Teilvorgang der Rauchgasvergiftung […]; sie kann innerhalb kurzer Zeit tödlich sein.

Kurz gesagt, dieses Gas erstickt die Opfer, weil das Blut keinen Sauerstoff mehr transportieren kann. Durch den Sauerstoffmangel verliert das Opfer relativ schnell das Bewusstsein und kann sich damit nicht mehr selbst helfen, selbst wenn es bis zum Eintritt des Todes noch etwas dauert und eine Rettung möglich wäre.

Zur Blausäure sagt Wikipedia:

Blausäure ist extrem giftig, schon 1–2 mg Blausäure pro kg Körpermasse wirken tödlich. Die Aufnahme kann, neben der direkten Einnahme, auch über die Atemwege und die Haut erfolgen. Letzteres wird durch Schweiß begünstigt, da Blausäure eine hohe Wasserlöslichkeit besitzt.

Auch dieses Gas wirkt erstickend, aber auf einer anderen, der zellulären Ebene. Die Zellen können keinen Sauerstoff mehr verwerten, da die entsprechenden Enzyme blockiert werden. Das führt sehr schnell zum Tod.

Die Fassade am Grenfell Tower war also nicht nur brennbar, sondern setzte auch giftige Gase frei, die im Falle der Bläusaure schon in geringer Konzentration tödlich sind, auch Kohlenmonoxidvergiftungen sind nicht zu unterschätzen, zu viele Menschen sind daran schon gestorben.

Ich frage mich, ob Deutschland in diesem Zitat aus dem Artikel, im Satz, “ and most of the EU“ mit gemeint ist:

The UK and most of Europe have no regulations on the toxicity of fire smoke from construction products, even though escape from a high-rise building may be equally impossible

Prof Richard Hull

In der EU wird so viel reguliert, inklusive der maximalen Stromaufnahme eines Staubsaugers, aber Baustoffe, die im Brandfall giftige Gase freisetzen, nicht? Ich glaube, da muss ich noch mal extra recherchieren.

Im Prinzip bin ich für Wärmedämmung an Gebäuden, aber diese sollte nicht zur potentiellen Todesfalle für die Bewohner werden. Vor allem, wenn es z.B. mit Glas- oder Steinwolle ungiftige und nicht brennbare Dämmstoffe gibt, die auch bei der Entsorgung kein Problem sind – das bei uns so gern verwendete, brandgehemmte Styropor ist streng genommen wegen der für den Brandschutz verwendeten Chemikalien Sondermüll, auch wenn es Ausnahmereglungen speziell für Styropor als Baumaterial gibt. Giftig bleibt es trotz der Sonderlocke für die Entsorger.

 

Lesetipp: Katzen sind extreme Ausreisser unter den domestizierten Tieren


Ein kleiner Bericht über neuere Untersuchungen zur Geschichte und Verbreitung der Hauskatze in den letzten 10.000 Jahren:

https://arstechnica.com/science/2017/06/cats-are-an-extreme-outlier-among-domestic-animals/

Zitat:

Today, cats still share our homes and food, and for thousands of years they have worked alongside farmers and sailors to eradicate vermin. If we haven’t domesticated cats, what exactly have we done to them?

Meine Antwort:

Wir boten ihnen Schutz und Lebensraum, daher die lange Co-Evolution und Zusammenarbeit. Katzen waren nützlich genug in der Art und Weise wie sie waren, ebenso ästhetisch genug, dass kein großer Bedarf bestand, sie zu verändern. Sie waren nützlich und anmutig, ganz von Natur aus.

Ich vermute jedoch, es fand eine Selektion statt – nur „sozialverträgliche“ Katzen blieben dauerhaft beim Menschen, so dass die heutigen Hauskatzen sozusagen die Auslese an gut sozialverträglichen Katzen sind. Die anderen blieben oder wurden wieder Wildkatzen.

Von Schiffskatzen gibt es auch eine nette Geschichte – der unsinkbare Sam überlebte drei Schiffsuntergänge:

https://en.wikipedia.org/wiki/Unsinkable_Sam

Da Katzen mehrheitlich wasserscheu sind, erscheint mir das noch um so beindruckender.

Katzen sind heute im Internet populär, aber geliebt wurden sie scheinbar schon immer:

there’s a 9,500-year-old grave in Cyprus with a cat buried alongside its human

Eine Katze die vor 9.500 Jahren in Zypern zusammen mit ihrem Besitzer bestattet wurde – ich betrachte das als Beleg für den hohen Stellenwert, den die Katze im Leben ihres Besitzers eingenommen hatte.

Solarkraft in Marokko


Ich oute mich jetzt mal als großen Fan der Nutzung von Sonnenenergie, nicht nur zur Stromerzeugung sondern auch als Wärmequelle. Eigentlich interessiert mich sogar mehr die Wärme als der Strom, weil der Wirkungsgrad der Verstromung je nach Technologie bei 15-30% liegt, die Sonne als Wärmequelle jedoch zu praktisch 100% genutzt werden kann – ok, Verluste gibt es auch hier, aber die Energieform muss nicht gewandelt werden, d.h. die Verluste sind prinzipiell viel geringer als bei der Verstromung.

Es wird schon ein Jahr her sein, oder mehr, als mich ein Artikel auf den Neubau eines Kraftwerksparks in Marokko aufmerksam machte. Dort werden vier Solarkraftwerke, Noor I bis Noor IV, errichtet, die drei verschiedene Technologien nutzen werden.

  • Zwei Parabolrinnenkraftwerke (Noor I und II)
  • Ein Solarturmkraftwerk (Noor III)
  • Einmal Photovoltaik mit Solarzellen (Noor IV)

Spannend an den ersten beiden Technologien ist es, dass die tagsüber gesammelte Wärme gespeichert (*) werden kann, und man den Dampf für die Turbinen in den Abendstunden mit der gespeicherten Wärme erzeugen kann, so dass diese Kraftwerke nicht nur tagsüber, sondern auch in den Abendstunden Strom erzeugen könnnen. Für das Turmkraftwerk Noor III ist der Speicher laut der Planung auf 7 Stunden bei Vollast ausgelegt, d.h. noch 7 Stunden nach Sonnenuntergang kann dieses Kraftwerk seine volle Leistung zur Verfügung stellen. Salopp gesagt reicht das, um Abends Fernsehen zu gucken und die Bude zu beleuchten bis man dann ins Bett geht.

Besonders spannend finde ich das Turmkraftwerk auch noch aus einem anderen Grund. Hier wird eine Salzschmelze auf rund 700°C Arbeitstemperatur erwärmt. Das ist eine Temperatur, die auch als Prozesswärme für die chemische Industrie interessant ist. D.h. neben der Verstromung könnte man die Wärme eines solchen Kraftwerks auch direkt für chemische Prozesse nutzen, und damit fossile Brennstoffe als Wärmequelle einsparen.

Der Focus hat ein schönes Luftbild der im Bau befindlichen Anlage veröffentlicht, Stand 03.04.2017:

http://www.focus.de/fotos/das-solarkraftwerk-noor-3-in-der-naehe-von-ouarzazate-marokko_id_6882029.html

Mit solchen Solartürmen können noch höhere Temperaturen erzielt werden. Bis etwa 1300° gehen technisch sinnvolle Anwendungen um Arbeitsmedien zu erwärmen, darüber werden die Materialien für die Absorber und Leitungen knapp. Viele Metalle schmelzen bei diesen Temperaturen oder werden weich, und man muss auf  keramische Elemente oder hochtemperaturfeste Gläser zurückgreifen.

In speziellen Solarschmelzöfen werden routinemässigTemperaturen bis 3.800°C erreicht, was für die Metallverarbeitung bzw. die Keramikherstellung interessant ist. Die Herstellung hochreiner Schmelzen ist hier tendenziell einfacher als in Verbrennungsöfen, da keine Abgase aus einer Verbrennung den Prozess stören.

Gut finde ich, dass hier am gleichen Standort drei Technologien in relativ großem Maßstab erprobt werden, damit hat man gute Vergleichsmöglichkeiten, was die Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit der Technologien angeht.

(*) Mit mineralischen Speichern, z.B. Keramik oder Gestein, kann auch thermische Energie von über 1500°C gespeichert werden, d.h. man hat hier Temperaturen im Speicher, die für viele industrielle Prozesse interessant sind.