Erstaunliche Fakten aus den Naturwissenschaften

Peter0167 schrieb:Sehr schöner und informativer Beitrag, ich wusste bis heute noch nicht einmal, dass es so etwas wie Mathematische Biologie überhaupt gibt.

Ja, das geht leichter unter, da man diese Vorgehensweise üblicherweise nur aus der Physik kennt. Dem ist aber bei weitem nicht so und man kann Vielteilchensysteme, welche die Biologie nun mal als Gegenstand hat, ebenfalls beschreibend mathematisch approximieren. :) Gerade die Chaostheorie bzw. die mathematische Theorie nichtlinearer Dynamiken dient hier als Beschreibung für viele biologische Phänomene, u.a. neuronale Systeme.

Um noch ein praktisches Beispiel anzuführen, was auch während der Corona-Zeit sicherlich bekannter wurde: SIR-Modelle (susceptible-infected-removed), welche die Dynamik von Epidemien und Pandemien zu beschreiben versuchen. Es gibt eine ganze Fülle an epidemiologischen Modellen, aber aus Gründen der Einfachheit verbleiben wir bei diesem Typus.

Der britische Arzt Ronald Ross hatte Anfang des 20. Jahrhunderts ein solches Modell für die Verbreitung von Malaria aufgestellt und konnte so dessen Verbreitung nachvollziehen; diese ging von Mosquitos aus, was davor jedoch nicht bekannt war und er entdecken konnte.

Ein simples, deterministisches (es enthält keine Wahrscheinlichkeiten) SIR-Modell ist ein System dreier gekoppelter nichtlinearer Differentialgleichungen und hat die folgende Form:


wobei β >0 die Übertragungsrate und ν die Erholungsrate repräsentieren; S ist die Anzahl der empfindlichen bzw. gefährdeten Individuen, I die Anzahl infizierter Individuen, die Elemente aus S anstecken und abschließend bildet R die restlichen Individuen, die entweder genesen, immun oder verstorben sind. Alle davon sind von der Zeit t abhängig.

Mit einem solchen Modell kann man bereits die Dynamiken und die Stabilität der Lösungen untersuchen und analysieren, ab welchen Bedingungen die Krankheit ausstirbt oder ab wann sie beginnt, völlig entfesselnd zu wüten etc.

Die Basisreproduktionszahl R, von dem man sicherlich während der Covid-Zeit gehört hat, wird aus solchen Modellen ebenfalls errechnet bzw. abgeschätzt.

Also ja, mathematische Biologie hat durchaus einen sehr hohen Praxisbezug. :D

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Quellen:

Wikipedia: Ronald Ross
Wikipedia: Basisreproduktionszahl
https://mat.uab.cat/~matmat/PDFv2013/v2013n03.pdf

Hallo Leute, gerade eben habe ich bemerkt, dass dieser Thread schon vor über 2 Wochen mit der Vergabe des Prädikats "lesenswert" in die Allmy-Champions-League aufgestiegen ist, und das bereits nach 13 Beiträgen.

Ich dachte zuerst, das müsste ein neuer Rekord sein, aber nach kurzer Suche stellte ich fest, der liegt bei einem Beitrag (eine Minute nach Erstellung). Allerdings kam dieser Thread in 9 Jahren insgesamt nur auf 9 Beiträge.

Damit diesem Thread nicht Ähnliches widerfährt, sollten wir alles daran setzen, diese unerwartete Ehrung als Ansporn und Verpflichtung zugleich zu sehen, neue Maßstäbe hinsichtlich Qualität, wie auch Quantität der Beiträge zu setzen.

Das sollte übrigens nicht nur für diesen Thread gelten, sondern auch für die gesamte Rubrik, die den derzeitigen "Dornröschenschlaf" schnell beenden sollte. 5 Beiträge pro Tag sind einfach inakzeptabel.

Um das Ganze mal etwas anzukurbeln, habe ich mir eine kleine Aktion ausgedacht, die blöderweise im UH-Bereich gestartet, und womöglich von vielen noch nicht entdeckt wurde. Daher hier nochmal eine Verlinkung:

Rubrik Wissenschaft - Beitrag des Monats (Beitrag von Peter0167)

Ich ziehe das erst mal im Alleingang durch, da die Strukturen von Allmy nicht viele Möglichkeiten bieten, Änderungen einfließen zu lassen. Womöglich erweist es sich auch als Flop, dann lase ich es halt sein, aber ich denke, einen Versuch ist es wert. :)

Danke für Eure Aufmerksamkeit.

Hi @Peter0167,

eigentlich eine interessante Idee und ich sehe, ich habe es irgendwie auch auf die provisorische Liste geschafft. :D Ich bin ebenso der Auffassung, dass das Interesse an Wissenschaft bzw. dieser Rubrik hier zu gering sind. Andererseits ist es ein Mystery-Forum und Wissenschaft ist für viele Menschen nach wie vor zu trocken.

Aber der UH ist immer sehr aktiv und solche vergleichsweise "ernsteren" Threads landen gerne mal weiter unten. Ich weiß nicht, ob die Verwaltung hier vielleicht irgendwie nachhelfen könnte.

Mr.Dextar schrieb:Andererseits ist es ein Mystery-Forum und Wissenschaft ist für viele Menschen nach wie vor zu trocken.

Das sehe ich komplett anders. Was bitteschön kann es den Spannenderes geben als die Naturwissenschaften? :)

Auch, oder besser gesagt GERADE in ein Mystery-Forum gehört diese Rubrik rein, quasi wie das Salz in die Suppe.

Nicht umsonst gehört die Wissenschaft zu den "Gründungsrubriken" und ist zurecht von Anfang an dabei (Januar 2003), auch wenn der entsprechende Thread heute ganz sicher nicht mehr die Thread-Kriterien erfüllen würde. :D

Mystery und Wissenschaft im selben Forum war eine Spitzenidee, hätte glatt von mir sein können. Leider gerät die Wissenschaft immer weiter ins Abseits, die Rubrik Mystery hat die doppelte Zahl an Beiträgen pro Tag, und doppelt so viele Threads. Diese rein quantitative Tatsache sagt jedoch nichts über die Qualität aus!

Normalerweise ziehen spezialisierte Foren auch nur eine spezialisierte Userschaft an. DAS stelle ich mir langweilig vor. Allmystery stellt an sich selbst den Anspruch, Antworten auf die Rätsel dieser Welt zu liefern, und das geht nun mal nur, wenn man sich vom Spektrum her so breit wie möglich aufstellt. Also ich kenne kein anderes Forum, wo das so gut umgesetzt wird, wie bei Allmystery.

Wenn schon etablierte Wissenschaftler wie Einstein von "spukhafter Fernwirkung" (ich glaube, heute als Quantenverschränkung bezeichnet) schrieb, dann zeigt sich wie das mysteriöse mit dem wissenschaftlichen verbunden ist.

Und jede hinreichend fortgeschrittene Technologie ist von Magie kaum zu unterscheiden 😉

Peter0167 schrieb:Das sehe ich komplett anders. Was bitteschön kann es den Spannenderes geben als die Naturwissenschaften?

Ja für dich und mich mag es so sein, aber leider nicht für die Mehrheit, fürchte ich. :)

Ich denke, vieles scheitert auch daran, dass Lehrer Kindern in der Schule Wissenschaften zu trocken oder langweilig präsentieren und man wird quasi desillusioniert in die Welt gelassen.

Peter0167 schrieb:DAS stelle ich mir langweilig vor. Allmystery stellt an sich selbst den Anspruch, Antworten auf die Rätsel dieser Welt zu liefern, und das geht nun mal nur, wenn man sich vom Spektrum her so breit wie möglich aufstellt. Also ich kenne kein anderes Forum, wo das so gut umgesetzt wird, wie bei Allmystery.

Wobei man anmerken muss, dass Foren ein aussterbendes Medium sind; es gibt viele andere Plattformen, wo solche Dinge ebenfalls ausgiebig diskutiert werden.
Aber klar, dennoch hat das hier einen eigenen Charme, das räume ich ein. :D

Da es dir scheinbar gefiel, kann ich - sofern es die Zeit erlaubt - wieder etwas naturwissenschaftlich-mathematische Phänomene und Fakten präsentieren. :)

Gynander - doppelgeschlechtliche Tiere, bei denen es durch eine Fehler bei der frühembryonalen Zellteilung dazu gekommen ist, dass die eine Körperhälfte weiblich und die andere männlich ist (vor allem bei Insekten).

Bei Insekten, insbesondere bei Schmetterlingen, Käfern und Fliegen ist sowohl die Geschlechtsfestlegung als auch die geschlechtsspezifische Differenzierung zellautonom (also nicht wie bei vielen anderen Organismen durch die hormonelle Umgebung bestimmt). Daher werden aus Zellen mit weiblichem Genom weibliche Zellen, aus Zellen mit männlichem Genom männliche. Wenn nun in den mitotischen Zellteilungen während der Entwicklung eines weiblichen Embryos eine Non-Disjunction auftritt, eine Nicht-Trennung der homologen Gonosomen, so entstehen dadurch männliche Zellen neben weiblichen Zellen.

Wikipedia: Gynander


Original anzeigen (0,7 MB)

Unter Vögeln soll es auch Gynander geben

Unglaublich: Dieser Vogel ist halb männlich und halb weiblich

https://www.prosieben.de/serien/galileo/videos/unglaublich-dieser-vogel-ist-halb-maennlich-und-halb-weiblich



https://www.scinexx.de/news/biowissen/dieser-vogel-ist-halb-maennlich-und-halb-weiblich/

Rumpelkäppchen schrieb:Wenn schon etablierte Wissenschaftler wie Einstein von "spukhafter Fernwirkung" (ich glaube, heute als Quantenverschränkung bezeichnet) schrieb, dann zeigt sich wie das mysteriöse mit dem wissenschaftlichen verbunden ist.

Und jede hinreichend fortgeschrittene Technologie ist von Magie kaum zu unterscheiden 😉

Das wäre vielleicht bei nem Jungpaläolithikumverteter so, wenn man diesem nen laufenden Flatscreen Fernseher oder ne Soundbar präsentieren würde. Aber zeig dem erstmal, wie sowas richtig funzt, dann ist die vermeintliche Magie dahinter ganz schnell verflogen und so ein Ding auch für ihn letztlich nicht mehr als ein gewöhnlicher Gebrauchsgegenstand.

So ne "hinreichend fortgeschrittene Technologie" ist halt auch zwischen Betrachter und Betrachtetes letztlich immer relativ. Wenn mir heute jemand einen funktionierenden Warp-Antrieb zeigen würde, würde ich diesen auch nicht direkt als Hexer teeren und federn, um es mal überspitzt zu formulieren. Und auch ein Einstein wird hinter der "spukhaften Fernwirkung" bei seiner Beschreibung von Verschränkung räumlich getrennter Teilsysteme keine Magie im eigentlichen Sinne vermutet haben. Viel mehr ging er hierbei von "verborgenen" Variablen aus.

OK, bei Letzterem befinden wir uns im Bereich der Naturphänomene, kommt aber am Ende auf's selbe hinaus.

In den Naturwissenschaften muss man ständig mit Überraschungen rechnen, zumindest habe ich diesen Eindruck in den letzten Jahren gewonnen. Nur ganz wenige Prinzipien gelten heute noch als fundamental und nicht mehr hinterfragbar, obwohl man das im Grunde so nicht sagen sollte, da immer alles hinterfragbar ist.

Zu den wichtigsten Säulen der Quantentheorien gehört zweifellos das Heisenbergsche Unbestimmtheitsprinzip. Einfach formuliert besagt es, dass das Produkt aus Ortsunschärfe und Impulsunschärfe in etwa dem halben planckschen Wirkungsquantum entspricht, und auf keinem Fall kleiner sein kann.

Manchmal findet man auch Quellen, wo man mit dem Quotienten h/4*Pi rechnet, wann man nun was verwendet, entzieht sich meiner Kenntnis, aber in jedem Fall stellt es eine Konstante dar, was für die Faktoren auf der anderen Seite der Gleichung (Ungleichung) von entscheidender Bedeutung ist.

Es hat nämlich zur Folge, dass Ort und Impuls eines quantenmechanischen Objektes nicht beliebig genau gleichzeitig bestimmbar ist. Und genau das steht nun aber im scheinbaren Widerspruch zu einem Artikel, den ich heute lesen durfte...

Die schnellen Bewegungen von Elektronen gleichzeitig mit hoher räumlicher Genauigkeit und einer zeitlichen Auflösung im Bereich von Attosekunden zu untersuchen – das ist einem deutsch-schwedischen Team jetzt gelungen.

Quelle: https://pro-physik.de/nachrichten/der-ursprung-der-kosmischen-strahlung

Leider gibt es da keine näheren Angaben, was mit "hoher räumlicher Genauigkeit" gemeint ist, aber vielleicht könnte man da indirekt aus den genannten Zeitintervallen (Attosekunden) was ableiten ... leider bin ich dafür zu doof.

Wäre @uatu noch bei uns, könnte ich ihn fragen, aber er ist nun schon längere Zeit offline. Der Einzige, der mir jetzt noch einfällt ist mojo ( @mojorisin ). Mein alter Kumpel @Z. hatte mir ja vor Jahren schon mal anhand eines Beispiels aus der Mikrobiologie verklickern wollen, dass Heisenberg schon fast geknackt wäre. Womöglich ist es ja jetzt wirklich der Fall!? :)

Der Laie denkt sich so:
Grundsätzlich werden zwei sehr kleine Werte miteinander multipliziert.
Und das Produkt soll dann immer größer als h sein (10^-34).
Ganz grob ist dann bei Attosekunden (10^-18) der Ort maximal mit 10^-16 bestimmbar.
Größenordnungsmäßig könnte das stimmen.

@stefan33

Naja, im Grunde wird ja nicht mit Delta t multipliziert, sondern mit Delta p.

Impuls ist Masse*Geschwindigkeit, die Masse des Elektrons ist bekannt, leider fehlen Angaben zur Geschwindigkeit.

Interessanterweise erschien 3 Tage zuvor ein ähnlicher Artikel, in dem es um das gleiche Experiment ging, nur nicht auf die kosmische Strahlung bezogen, sondern auf die Bewegung von Elektronen in Halbleitern. Aber auch da fehlen mir die grundlegenden Angaben, um mal was auszurechnen. :(

https://pro-physik.de/nachrichten/untersuchung-von-schnellen-elektronenbewegungen-mit-kurzen-lichtpulsen

Peter0167 schrieb am 05.01.2024:Es hat nämlich zur Folge, dass Ort und Impuls eines quantenmechanischen Objektes nicht beliebig genau gleichzeitig bestimmbar ist. Und genau das steht nun aber im scheinbaren Widerspruch zu einem Artikel, den ich heute lesen durfte...

Ich denke nicht dass das im Widerspruch zum Artikel steht. @stefan hat ja bereits gesagt letzendlich müssen nur die Produkte aus Impuls und Ortsungenauigkeit der UNschärferelation genügen.

Peter0167 schrieb am 05.01.2024:Mein alter Kumpel @Z. hatte mir ja vor Jahren schon mal anhand eines Beispiels aus der Mikrobiologie verklickern wollen, dass Heisenberg schon fast geknackt wäre.

Die Heisenbergsche UNschärferelation ist grundlegend für die QM. Wird die Heisenberg'sche Unschärferelation widerlegt ist die QM erledigt.

mojorisin schrieb:Wird die Heisenberg'sche Unschärferelation widerlegt ist die QM erledigt.

Neee, ... also daran will ich nun auch nicht schuld sein. Daher Schwamm drüber :D

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Schade, dass ich nicht saufe; ich hätte jetzt gerne eine Ausnüchterungszelle! Hier in diesem Urknall-Video lernt man gleich zu Beginn (ab Minute 2:15:

Und ganz außen Uranus, Neptun, die nennt man die Eisriesen. Ein bisschen ein irreführender Begriff, der historische Gründe hat. Die bestehen nicht tatsächlich aus gefrorenem Wasser, sondern die bestehen aus Wasser, Ammoniak und Methan in sehr, sehr heißem Plasmazustand.

Mr.Stielz schrieb:die bestehen aus Wasser, Ammoniak und Methan in sehr, sehr heißem Plasmazustand.

Wohl im Innern durch Gravitation aber nicht außen.

@stefan33
Ja, haut einen aber trotzdem von den Socken, so wie es formuliert ist. 8 Megabar und 20 Herdplatten (5000 °C) hätte der Uranus, hieß es gestern in einer Quelle, die ich jetzt nicht wiederfinde. Wikipedia schreibt dafür das genaue Gegenteil:

Man vermutet, dass die Materie des Uranus relativ gleichmäßig verteilt ist. In Bezug auf interne Wärmequellen ist er eine Ausnahme unter den äußeren Planeten. Es ist aus bisher unerklärlichen Gründen kein Wärmevorrat mehr aus der ursprünglichen Kontraktion und Stofftrennung vorhanden. Eine mögliche Erklärung für das Fehlen der inneren Wärmequelle besteht darin, dass infolge des Einschlags, der seine Rotationsachse kippte, der Großteil der ursprünglichen inneren Hitze verloren ging. Einer anderen Theorie zufolge existieren in den oberen Schichten einige Barrieren, die den Wärmetransport aus dem Inneren behindern. Seine Energiequelle ist lediglich absorbierte Sonnenstrahlung, denn er strahlt im Unterschied zu den anderen Riesenplaneten nicht mehr Wärme ab, als er von der Sonne erhält.

Und nochmal eine Quelle (Study Smarter)

Der innere Kern von Uranus besteht wahrscheinlich aus einer Mischung aus Silikatgestein und Nickel-Eisen und wird von einer massiven, eisigen Mantelschicht umgeben. Dieser Mantel macht etwa 80% der Masse des Planeten aus und enthält warmes, dichtes Eis und verschiedene Gesteine.

Drei Physiker, fünf Meinungen; fast wie im Imkerforum.

Dann werfe ich mal noch eine weitere Temperatur in die Runde: 11.000°C :D

Durch den enormen Druck herrschen um den Kern des Planeten Temperaturen von über 11.000°C

https://www.biologie-schule.de/planet-uranus-steckbrief.php#google_vignette

Der Kern selbst soll "nur" 5.000°C bis 6.000°C haben, drumherum dann 11.000°C, und die mittlere Oberfächentemperatur liegt bei -200°C.

Bei 11.000°C kann man wohl schon von Plasmazustand reden, denke ich.

Mr.Stielz schrieb:20 Herdplatten (5000 °C)

So funktoniert Temperatur nicht.

Ich habe ein Glas Wasser, das hat - sagen wir mal - 20°C.
Jetzt schütte ich das in zwei kleiner Gläser, dann sehe ich ... 40°C?
Und wenn ich das Glas Wasser in den Zerstäuber packe und 1000 kleine Tröpchen erzeuge, sehe ich 20.000°C?
Neee, so funktioniert das nicht!

Grüße
Omega Minus

Schon gewusst? Wenn man mit einem Schneepflug einmal quer von Nord nach Süd durch das beobachtbare Universum fährt, schiebt man eine Bugwelle von nur einem Millimeter Höhe vor sich her, der Rest ist heiße Luft.

(Abgeschätzt über die Teilchendichte im Universum)

Spoiler
Beobachtbar: 10^ {11} Lichtjahre
Lichtjahr: 10^ {13} km = 10^ {16} m
Teilchendichte: \frac{1}{m^3}
Kantenlänge Teilchen: 10^ {-7} mm

Mr.Stielz schrieb:der Rest ist heiße Luft

Kalte, ...kalte und nicht Luft sondern Vakuum. 🤓