Welt der Physik

Auf den ersten Blick scheinen Bienenschwärme, politische Systeme und das menschliche Gehirn nichts miteinander zu tun zu haben. Doch bei allen handelt es sich um sogenannte komplexe Systeme, die sich mithilfe der Physik beschreiben lassen. Wie das funktioniert und warum Komplexität nicht gleich Chaos bedeutet, erklärt Karoline Wiesner von der Universität Potsdam in dieser Folge des Podcasts. *** E...

Der Weltraum ist längst kein unberührter Ort mehr. Seit dem Start des ersten Satelliten Sputnik 1 im Jahr 1957 ist es im Erdorbit immer voller geworden. Und mit der wachsenden Nutzung des Weltraums hinterlassen wir dort auch immer mehr Spuren. Über diesen Weltraummüll haben wir mit Tim Flohrer von der Europäischen Weltraumorganisation ESA gesprochen. *** Ein Beitrag von Kim Hermann, gesprochen von...

Als die Quantenmechanik Anfang des 20. Jahrhunderts entwickelt wurde, markierte sie nicht nur in der Physik einen Umbruch. Sie warf auch grundlegende philosophische Fragen zu unserem Weltbild auf. Eine Entdeckung, über die sich viele Forschende den Kopf zerbrochen haben, ist die Heisenbergsche Unschärferelation. Was die Relation besagt und was sie für unser Weltbild bedeutet, berichtet Oliver Pass...

Die Physik als „Lehre von der Natur“ beschäftigt sich meistens nicht mit belebter Materie, sondern eher mit winzigen Quantenteilchen oder gar dem ganzen Universum. Dennoch haben die Naturgesetze den Anspruch, für alles zu gelten – also auch für Lebewesen. Was also macht Leben aus physikalischer Sicht aus? Darüber haben wir mit Axel Kleidon vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena gesproche...

Bis zum Jahr 2045 will Deutschland Netto-Treibhausgasneutralität erreichen – also unterm Strich keine Treibhausgase mehr in die Atmosphäre ausstoßen. Und im Anschluss sollen die Treibhausgasemissionen sogar negativ werden. Doch wie kann das gelingen? Darüber haben wir mit Felix Havermann von der Ludwig-Maximilians-Universität in München gesprochen. *** Ein Beitrag von Kim Hermann, gesprochen von U...

Mal scheint die Zeit wie im Flug zu vergehen, mal fühlen sich Minuten wie Stunden an. Dennoch gehen wir allgemein davon aus, dass die Zeit in Wirklichkeit für uns alle gleich schnell vergeht – egal was wir machen und wo wir uns befinden. Fragt man jedoch einen Physiker wie Jan Steinhoff vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, erfährt man, dass sich der Lauf der Zeit tatsächlich beeinflusse...

An Quantentechnologien wie etwa dem Quanteninternet oder Quantencomputern wird aktuell unter Hochdruck gearbeitet. Viele dieser Technologien basieren auf einzelnen Lichtteilchen, sogenannten Photonen. Doch wie erzeugt man die Photonen, die für Quantentechnologien benötigt werden, eigentlich? Diese Frage hat uns Doris Reiter von der Universität Dortmund beantwortet, denn sie forscht an Quantenpunkt...

Mit außergewöhnlichen physikalischen Phänomenen fasziniert die Quantenmechanik: Von Teilchen, die an mehreren Orten gleichzeitig sein können über rätselhafte Verbindungen zwischen Quantenteilchen, die selbst über große Distanzen hinweg bestehen bleiben. Jens Eisert von der Freien Universität Berlin beschäftigt sich tagtäglich mit den speziellen Eigenheiten der Quantenwelt. Für diese Folge unseres...

Die präzisesten Zeitmesser sind aktuell Atomuhren. Sie geben den Takt der offiziellen Weltzeit an. Doch Forschende arbeiten bereits an einer neuen Generation von Uhren: den Kernuhren. Wie Kernuhren funktionieren und warum sie sogar noch genauer sein könnten als Atomuhren, berichtet Adriana Pálffy-Buß von der Universität Würzburg in dieser Folge des Podcasts. *** Ein Beitrag von Kim Hermann, gespro...

Unsere Treibhausgasemissionen verändern nicht nur die Temperatur in der Atmosphäre. Auch der Ozean verändert sich im Zuge der globalen Erwärmung. Eines der zentralen Strömungssysteme im atlantischen Ozean ist besonders stark vom menschengemachten Klimawandel betroffen: Die atlantische, meridionale Umwälzzirkulation, kurz AMOC. Warum sich die AMOC im Zuge des Klimawandels abschwächt und welche dram...

Als der Journalist Malcom Gladwell im Jahr 2000 das Sachbuch „Tipping Point“ – auf Deutsch: Kipppunkt – veröffentlichte, bezog er sich auf abrupte soziale Umbrüche. In den darauffolgenden Jahren etablierte sich das Konzept der Kipppunkte auch in den Klimawissenschaften. Was Kipppunkte sind und wie sie sich auf unser Leben auf der Erde auswirken, erklärt Niklas Boers von der Technischen Universität...

Schon seit vielen Jahrzehnten träumen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von einem funktionsfähigen Quantencomputer. Parallel dazu wird an Quantenalgorithmen geforscht, das ist gewissermaßen die Software von Quantencomputern. Wie man solche Algorithmen entwickelt und welche Herausforderungen es dabei gibt, berichtet Barbara Kraus von der Technischen Universität München in dieser Folge des Po...

Atome sind die Grundbausteine, aus denen alles um uns herum aufgebaut ist: von den Sternen am Himmel bis hin zu unserem eigenen Körper. Jedes Atom wiederum setzt sich aus einem Atomkern und einer Hülle aus Elektronen zusammen. Wie Elektronen erstmals entdeckt wurden und welche zentrale Rolle sie in der Technologie und Forschung einnehmen, berichtet Sven Sturm vom Max-Planck-Institut für Kernphysik...

Am 12. Dezember 2015 haben 195 Staaten und die Europäische Union das „Übereinkommen von Paris“ verabschiedet. Darin haben sie sich dazu verpflichtet, die globale Erwärmung seit Beginn der Industrialisierung auf deutlich unter 2 Grad Celsius zu begrenzen, am besten sogar auf 1,5 Grad. Nicht einmal zehn Jahre später, im Jahr 2024, wurde die Schwelle von 1,5 Grad Celsius nun erstmals überschritten –...

Das Internet ist aus unserem alltäglichen Leben nicht mehr wegzudenken: Wir nutzen es, um zu kommunizieren, einzukaufen, zu arbeiten und für vieles mehr. Seit den 1990er-Jahren schon arbeiten Forschende an einer neuen Version des Internets: dem Quanteninternet. Worin sich das Quanteninternet vom klassischen Internet unterscheidet, welche Anwendungen es verspricht und worin die technischen Herausfo...

Am Fuß eines Berges vergeht die Zeit langsamer als auf seinem Gipfel, schwere Objekte ziehen Licht an, und es gibt Himmelskörper, deren Anziehungskraft so stark ist, dass ihnen nichts mehr entkommen kann. Diese und viele weitere Phänomene lassen sich mithilfe der Allgemeinen Relativitätstheorie beschreiben, die Albert Einstein im Jahr 1915 veröffentlichte. Welche Überlegungen den Physiker dazu bra...

Neben zahlreichen Kommunikations- und Spionagesatelliten befinden sich im Erdorbit auch Forschungssatelliten. Einige von ihnen sind speziell dafür ausgerüstet, die Erde von der Ferne aus zu beobachten. Wie das funktioniert und welche Erkenntnisse sich so über unseren Planeten gewinnen lassen, berichtet Justus Notholt von der Universität Bremen in dieser Folge des Podcasts von Welt der Physik. ***...

Um Einblicke in den menschlichen Körper zu erlangen und beispielsweise Krankheiten zu diagnostizieren, gibt es viele unterschiedliche Methoden: Bei Ultraschalluntersuchungen kommen etwa Druckwellen zum Einsatz und bei der Computertomographie wird Röntgenstrahlung durch den Körper geschickt. Die Magnetresonanztomographie – kurz MRT – hingegen beruht auf starken Magnetfeldern. Wie die MRT funktionie...

Wenn wir an der Supermarktkasse mit einer Kreditkarte zahlen, Clouddienste zum Speichern von Daten nutzen oder online Geld überweisen – bei sehr vielen Tätigkeiten in unserem Alltag werden unsere Daten mithilfe von kryptographischen Verfahren verschlüsselt. Doch obwohl die gängigen Verfahren aktuell noch nahezu unknackbar sind, könnte sich das in Zukunft ändern. Ein alternativer Ansatz, der eine v...

Wenn wir in einer klaren Nacht in den Himmel schauen, können wir eine atemberaubende Vielzahl an funkelnden Punkten beobachten. Doch der Blick in den Sternenhimmel liefert immer nur zweidimensionale Bilder. Die dritte Dimension der Himmelsobjekte – also ihre Entfernung zur Erde – ist nicht so leicht zu bestimmen. Mit welchen Methoden Astronominnen und Astronomen den Kosmos dennoch vermessen und we...

Die Gesetze der Quantenphysik bringen nicht nur Laiinnen und Laien regelmäßig aus dem Konzept, selbst einige der Personen, die die Quantenphysik mitbegründeten, zweifelten immer wieder an den von ihnen aufgestellten Gesetzen. Ein besonders rätselhaftes Konzept der Quantenphysik, über das sich auch Albert Einstein den Kopf zerbrach, ist die quantenmechanische Verschränkung. Was es bedeutet, wenn zw...

Astronominnen und Astronomen haben im Weltall unzählige Galaxien, Sterne und inzwischen auch Planeten ausgemacht – und sie gehen davon aus, dass auf einigen dieser fernen Welten womöglich ebenfalls Leben existieren könnte. Selbstverständlich ist das alles nicht – nicht einmal für unseren Planeten. Denn bereits winzige Änderungen in den fundamentalen Eigenschaften des Universums hätten ausgereicht,...

1,5 Grad Celsius – nicht mehr. Das ist der Wert, auf den die Unterzeichner des Pariser Klimaabkommens die globale Erwärmung seit dem vorindustriellen Zeitalter begrenzen wollten. Doch während langsam aber sicher deutlich wird, dass die Welt am 1,5-Grad-Ziel vorbeischlittert, verändern sich die Werte extremer Temperaturen sogar noch drastischer. Wann Wetter „extrem“ wird, und wie Forschende den Ein...

Die Frage, wie auf der Erde vor Milliarden von Jahren erstmals Leben entstehen konnte, ist noch immer nicht geklärt. Denn selbst das kleinste lebende System – eine einzelne Zelle – ist extrem komplex und lässt sich nur schwer entschlüsseln. Um die Prozesse innerhalb von Zellen besser zu verstehen, bauen Forschende sie künstlich im Labor nach. Wie das funktioniert und welche Erfolge dabei bislang e...

Mit Lichtgeschwindigkeit durchqueren sie das Universum und stauchen und strecken dabei Raum und Zeit: Gravitationswellen. Mehr als hundert Jahre lang haben Physikerinnen und Physiker über ihre Existenz spekuliert, bis es im Jahr 2015 erstmals gelang, Gravitationswellen nachzuweisen. Welche Signale seitdem gemessen wurden, was sie uns über das Universum verraten und wie Gravitationswellen in Zukunf...