Spektrum der Wissenschaft 2023 07.pdf

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7.23
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Wie entstand
das Leben?
Vom Gestein zur ersten Zelle
Deutsche Ausgabe des SCIENTIFIC AMERICAN
D6179E
9,80 € (D/A/L) · 14,– sFr.
Die frühesten Galaxien
NEUROWISSENSCHAFT
Wie das Gehirn die Welt konstruiert
INDUSTRIE
Klimaschonende Stahlproduktion
KOSMOLOGIE
Spektrum
der Wissenschaft
KOMPAKT
Ob A wie Astronomie oder Z wie Zellbiologie:
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EDITORIAL
Anfänge
A
uch wenn es keineswegs so
geplant war: Dieses Heft von
»Spektrum der Wissenschaft«
scheint ein bisschen unter dem Motto
»Wie alles anfing« zu stehen. Damit
meine ich aber nicht etwa unsere
Erstausgabe aus dem Jahr 1978,
sondern viel grundlegendere Ereig-
nisse, die wesentlich länger in der
Vergangenheit liegen. Am weitesten
In dieser Ausgabe
Martina Preiner
Wie entstand das Leben
auf der Erde? Diese Frage
fasziniert die Leiterin der
Max-Planck-Forschungs-
gruppe »Geochemische
Protoenzyme«. Ab S. 12
beschreibt sie, wie man einer
Antwort näherkommen kann.
György Buzsáki
Der Systemneurowissen-
schaftler ist überzeugt: Das
Gehirn ist keine Tabula rasa,
sondern steckt von Beginn
an voller Informationen, die
sinnvoll mit Erfahrungen
verknüpft werden müssen
(S. 34).
zurück blickt dabei der Artikel ab S.
58, der die Zustände im Universum
unmittelbar nach dem Urknall be-
leuchtet. Neue Experimente sollen
nun die extremen Bedingungen im
damaligen »Quark-Gluon-Plasma«
in bisher unerreichter Präzision nach-
bilden.
Um die frühesten Galaxien dreht
sich der Beitrag ab S. 66. Bereits die
ersten Ergebnisse des James-Webb-
Weltraumteleskops sorgten unter
Fachleuten für beträchtliche Unruhe,
da sie dem allgemein akzeptierten
kosmologischen Standardmodell zu
widersprechen schienen. Konnten
wirklich derart früh in der Entwick-
lung des Universums schon Sterne
und Galaxien entstanden sein? Jetzt
gilt es, die Unstimmigkeiten durch
vorsichtige Anpassungen des Stan-
dardmodells zu bereinigen – oder
diese notfalls durch grundsätzlich
andere Erklärungen als bisher aus der
Welt zu schaffen.
Und schließlich beschreibt unser
Titelthema ab S. 12 den Stand des
Wissens darüber, wie das Leben auf
der Erde entstand. Die Chemikerin
Martina Preiner vom Max-Planck-
Institut für terrestrische Mikrobiologie
in Marburg plädiert darin für eine
stärkere fächerübergreifende Zusam-
menarbeit, um dem größten Rätsel
der Biologie auf die Spur zu kommen:
wie sich in einer unbelebten Umwelt
zunächst organische Moleküle und
Hartwig Hanser
Redaktionsleiter
hanser@spektrum.de
daraus schließlich die ersten Organis-
men bilden konnten.
Doch auch in die Zukunft blicken
wir mit dem Auftakt unserer neuen
dreiteiligen Serie zum Thema »Kli-
maneutrale Industrie« (S. 42). In der
vorliegenden Ausgabe geht es neben
einem allgemeinen Überblick vor
allem um die Stahlherstellung, die
weltweit rund sieben Prozent des
gesamten CO
2
-Ausstoßes verursacht.
Durch Direktreduktion des Eisenerzes
mit Wasserstoff, der dann mittels
erneuerbarer Energien produziert
werden soll, ließe sich der wertvolle
Werkstoff künftig wesentlich umwelt-
schonender herstellen. Da Hochöfen
allerdings über Jahrzehnte im Betrieb
sind, ist die Umstellung ein Langzeit-
projekt, das jetzt schnell angegangen
werden muss.
Daher ist das in gewisser Hinsicht
ebenfalls – ein Anfang.
Herzlich, Ihr
Marc-Olivier Renou (links),
Antonio Acín (Mitte),
Miguel Navascués
Die drei Physiker haben ein
Experiment erdacht, dass die
Existenz einer Quantentheorie
ohne imaginäre Zahlen aus-
schließt (online unter
spektrum.
de/aktion/zusatzinhalte).
Spektrum
der Wissenschaft
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INHALT
3
6
EDITORIAL
SPEKTROGRAMM
SCHLICHTING!
54
Kann man polarisiertes Licht sehen?
Das geübte Auge erkennt die Schwingungsebene
von Strahlung.
TITELTHEMA
12
Vom Gestein zur ersten Zelle
Fachübergreifende Forschungsarbeiten liefern
Hinweise darauf, wie das Leben entstand.
Von Martina Preiner
57 IM BILD
TEILCHENBESCHLEUNIGER
58
Ein Löffelchen Ursuppe
Verbesserte Experimente sollen die extremen
Bedingungen im frühen All präziser nachbilden
als je zuvor.
Von Clara Moskowitz
FORSCHUNG AKTUELL
22
Die Überlebenden der Kälte
Erbgutanalysen zeichnen ein bewegtes Bild
der europäischen Steinzeitbevölkerung.
KOSMOLOGIE
66
Wie standhaft ist das
25
Waldbrände fördern Ozonabbau
Die überraschende Aktivität von Rauchpartikeln.
Standardmodell?
Von Rebecca Boyle
28
Sind KIs bald die besseren Mathematiker?
Mehrere Forschungsgruppen arbeiten momentan
daran, den Algorithmen das Rechnen beizubringen.
Neue Beobachtungen erfordern Nachjustierungen bei
der Theorie zur Entwicklung der ersten Galaxien.
72 LESERBRIEFE
FREISTETTERS FORMELWELT
73
Ein Damm zwischen zwei Ozeanen
Ruhm und Unsterblichkeit in der Wissenschaft.
31 IMPRESSUM
SPRINGERS EINWÜRFE
33
Patentierte Intelligenz
Expertise für KI-Foschung wandert
zunehmend in den privaten Sektor ab.
MATHEMATISCHE UNTERHALTUNGEN
KOGNITION
74
Mandelpinskis
Eine unscheinbare Änderung an einer Formel eröffnet
den Weg zu neuen Objekten der fraktalen Geometrie.
Von Christoph Pöppe
34
Die Konstruktion der Welt
Unser Gehirn ist bei der Geburt keineswegs
nur ein unbeschriebenes Blatt.
Von György Buzsáki
80 FUTUR III
82 VORSCHAU
SERIE: KLIMANEUTRALE INDUSTRIE (TEIL 1)
42
Kraftakt für die Industrie
Der lange Weg zu mehr Nachhaltigkeit.
Von Verena Tang
CO
2
-EMISSIONEN
Weitere Beiträge
Im PDF der Digitalausgabe sowie unter
spektrum.de/aktion/zusatzinhalte
finden
Sie die folgenden zusätzlichen Artikel:
TECHNOLOGIE
47
Mit Wasserstoff
Von Davide Castelvecchi
zu sauberem Stahl
Direktreduktion soll Hochöfen ersetzen.
REZENSIONEN
QUANTENPHYSIK
Die Realität braucht imaginäre Zahlen
TITELBILD:
SPEKTRUM DER WISSENSCHAFT (ERSTELLT MIT DALL·E)
4
Spektrum
der Wissenschaft
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12
Entstehung des Lebens
STEFANIA INFANTE / SCIENTIFIC AMERICAN JUNI 2022
PANKSVATOUNY / GETTY IMAGES / ISTOCK
34
Kognition
42
Klimaneutrale
Industrie
NASA/WMAP SCIENCE TEAM (WWW.NASA.GOV/VISION/UNIVERSE/STARSGALAXIES/FUSE_FOSSIL_GALAXIES.HTML)
58
Quark-Gluon-
CHRISTOPHER PAYNE
Plasma
66
Kosmisches
Standardmodell
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