Stillstand in der Wissenschaft?

Neulich habe ich einen Artikel gelesen der mich doch sehr zum Nachdenken gebracht hat.

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05543-x

Der Artikel ist auf englisch, aber in diesem Beitrag der SWR wird er sehr gut aufbereitet.

https://www.swr.de/wissen/innovationskraft-forschung-weniger-bahnbrechende-fortschritte-100.html

Es wird die These aufgestellt, das unser Wissen zwar theoretisch weiterhin epononentiell wächst, aber die Qualität wissenschaftlicher Erkennntnisse abgenommen hat. In den letzten Jahren sind kaum bahnbrechende Erkenntnisse dazugekommen oder disruptive Patente entstanden.

Und wenn man mal darüber nachdenkt, hat sich unsere Welt zwar stark verändert und es entsteht das Gefühl das uns der Fortschritt davonläuft, aber ist dem wirklich so?

Wir fahren immer noch mit Verbrennungsmotoren und Elektromotoren durch die Gegend (beide Erfindungen sind schon über 100 Jahre alt), unser leistungsstärkster Antrieb für den Weltraumflug ist nach wie vor der chemische Raketenmotor und unsere letzte große Erfindung war der Mikroprozessor. Letzterer verändert unsere Welt immer noch, Internet, Smartphones und KI sind Anwendungen die auf ihm beruhen.

Aber nach wie vor ist kein Nachfolger in Sicht.
Auch in Punkto Energiegewinnung ist die letzte große Erfindung, die Kernspaltung schon über 70 Jahre her. Solarzellen gibt es im Prinzip schon seit 100 Jahren auch wenn sie dank kontinuierlicher Entwicklung endlich wirtschaftlich geworden sind.

Seit Jahrzehnten hört man immer wieder, das erste kommerzielle Kernfusionskraftwerk, ist quasi nur noch 10-20 Jahre Forschung entfernt und auch der Quantencomputer ist noch viele Jahre von praktischer Anwendung entfernt, Krebs immer noch nicht geheilt...viele Zukunftsversprechen haben sich schlicht nicht bewahrheitet.

Doch woran liegt das? Dazu gibt es mehrere Erklärungsversuche:

These 1) Forschungsförderung setzt auf leicht zu vermarktende Mainstreamthemen und schnell in praktische Ergebnisse umzusetzende Forschungsergebnisse. Niemand nimmt sich mehr Zeit um wirklich zu forschen sondern versucht schnell Paper rauszujagen um relevant zu bleiben...es wird mehr auf Quantität als auf Qualität gesetzt.(Publish or Perish).
Dagegen spricht, das es trotzdem großangelegte Grundlagenforschung gibt, siehe ITER, siehe CERN, siehe ESS etc. und dort auch beachtliche Entdeckungen gemacht werden.

These 2) Die Zeit der großen Entdeckungen ist vorbei, weil wir das meiste schon entdeckt haben. Die "Low Hanging Fruits" sind abgeerntet. Wie eine Landkarte auf der alle Kontinente schon aufgedeckt wurden, bleiben einfach nur noch wenige weiße Flecken übrig. Ein Warpantrieb ist vielleicht einfach unmöglich, biologische Unsterblichkeit für Menschen auch, vielleicht sind wir zu dumm um eine Weltformel für die Physik zu entdecken.

Was denkt ihr darüber?

Hier noch ein paar weiterführende Links zu dem Thema:
https://www.spektrum.de/news/studie-kaum-noch-fortschritt-in-der-forschung/2095782
https://www.nature.com/articles/s41586-019-0941-9
https://www.telepolis.de/features/Forschung-Weniger-Durchbrueche-schleppender-Fortschritt-7453093.html?seite=2

Cthulhus_call schrieb:These 2) Die Zeit der großen Entdeckungen ist vorbei, weil wir das meiste schon entdeckt haben. Die "Low Hanging Fruits" sind abgeerntet. Wie eine Landkarte auf der alle Kontinente schon aufgedeckt wurden, bleiben einfach nur noch wenige weiße Flecken übrig.

Ja, das hat man Max Planck auch geraten. Man hätte da nur so ein oder zwei kleinere Probleme,aber im Prinzip ist die Physik mit Mechanik, Thermodynmik und Elektrodynmik abgschlossen.

Zur Erbauung:
Wikipedia: Liste ungelöster Probleme der Physik

In der so in den letzten 30 Jahren beeindruckt:
- der Nachweis der Neutrinomasse
- der Nachweis von Planeten ausserhalb unseres Sonnsystems
- der Nobelpreis für die beschleunigte Expansion, dann gab es Lambda-CDM-Kosmologie und keine Ahnung, was Dunkle Mateire oder Dunkle Energie ist, aber die abweichenden Rotationskurven hatten es mir schon in dern 80ern angetan
- der Nachweis des Higgs, allerdings ist auch die Vorhersage verdammt alt
- der Nichtnachweis supersymmetrischer Teilchen beim LHC
. Pentaquarks

GUT, TOE, Quantengraivitation, keine Ahnung, was ich da noch in der kurzen Zeit, die ich noch hier auf der Erde weilen werde, noch erlebe.

Grüße
Omega Minus

@OmegaMinus

OmegaMinus schrieb:In der so in den letzten 30 Jahren beeindruckt:
- der Nachweis der Neutrinomasse
- der Nachweis von Planeten ausserhalb unseres Sonnsystems
- der Nobelpreis für die beschleunigte Expansion, dann gab es Lambda-CDM-Kosmologie und keine Ahnung, was Dunkle Mateire oder Dunkle Energie ist, aber die abweichenden Rotationskurven hatten es mir schon in dern 80ern angetan
- der Nachweis des Higgs, allerdings ist auch die Vorhersage verdammt alt
- der Nichtnachweis supersymmetrischer Teilchen beim LHC
. Pentaquarks

GUT, TOE, Quantengraivitation, keine Ahnung, was ich da noch in der kurzen Zeit, die ich noch hier auf der Erde weilen werde, noch erlebe.

Gerade die theoretische Physik tritt seit Jahrzehnten auf der Stelle, eben weil die von dir genannten letztgenannten Theorien immer noch auf ihre Bestätigung warten. Oder eben der Nachweis von schon lange getätigten Vorhersagen sind.

https://www.faz.net/aktuell/wissen/physik-mehr/krise-in-naturwissenschaft-verfuehrte-physiker-15667988.html

Cthulhus_call schrieb:In den letzten Jahren sind kaum bahnbrechende Erkenntnisse dazugekommen oder disruptive Patente entstanden.

Das würde ich nicht unbedingt so sehen. Auf dem technischen Sektor stehen wir gerade mit den vielen neuen KI-Systemen mit beiden Beinen in einer technischen Revolution, die eine ähnliche Tragweite, wie die Erfindung des Internets, haben wird.

Auch in der Medizin passieren an vielen verschiedenen Stellen immer wieder signifikante Durchbrüche. Medial präsent sind da aber zumeist nur die Erkenntnisse aus der Krebsforschung.

Cthulhus_call schrieb:These 2) Die Zeit der großen Entdeckungen ist vorbei, weil wir das meiste schon entdeckt haben. Die "Low Hanging Fruits" sind abgeerntet. Wie eine Landkarte auf der alle Kontinente schon aufgedeckt wurden, bleiben einfach nur noch wenige weiße Flecken übrig.

OmegaMinus schrieb:Ja, das hat man Max Planck auch geraten. Man hätte da nur so ein oder zwei kleinere Probleme,aber im Prinzip ist die Physik mit Mechanik, Thermodynmik und Elektrodynmik abgschlossen.

Ich frage mich grad, ob wohl auch all die Generationen davor schon der Meinung waren, die Welt grundlegend verstanden, und das meiste schon entdeckt zu haben? Aus heutiger Sicht kann man darüber schmunzeln, so wie spätere Generationen vielleicht mal über uns schmunzeln werden.

@Cthulhus_call
In den letzten Jahren ist nichts passiert?
Ich denke, Du bist verwöhnt, erwartest viel zu viel und denkst in viel zu kurzen Zeiträumen. Wissenschaftlicher Fortschritt dauert regelmäßig Jahrhunderte. Beispielsweise die Erforschung der Natur des Lichts oder die Entwicklung der Himmelsmechanik. Im Vergleich dazu geht jetzt (in den letzten 150 Jahren) die Post ab!

Wintertime schrieb:Ich frage mich grad, ob wohl auch all die Generationen davor schon der Meinung waren, die Welt grundlegend verstanden, und das meiste schon entdeckt zu haben? Aus heutiger Sicht kann man darüber schmunzeln, so wie spätere Generationen vielleicht mal über uns schmunzeln werden.

Da gab es schon was z.b.
Blaue LED´s bis man das konnte hat es sehr lange gedauert (~26 Jahre / 30 Jahre) und Heute sind Sie Standard.


-> Why It Was Almost Impossible to Make the Blue LED <-

Why It Was Almost Impossible to Make the Blue LED

Externer Inhalt
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Seit den ersten LEDs 1962 wurde die Lichtausbeute von unter 0,1 lm/W auf über 100 lm/W gesteigert. Diese überwiegend in großen Sprüngen gemachten Entwicklungsschritte beruhen außer auf der immer besseren Qualität der Halbleiterschichten (geringere Defektdichten, weniger Verunreinigungen) auf dem Einsatz von Halbleiterheterostrukturen, niederdimensionalen Strukturen (Quantenfilmen, Quantenpunkten), transparenten Substraten und der verbesserten Lichtauskopplung. Ausgehend von GaAs/AlAs (1960er-Jahre, Rot-Gelb) wurden neue Halbleitermaterialien wie GaP (1970er-Jahre, grüne LEDs) und GaN (1980er-/1990er-Jahre, Grün bis UV) entwickelt, sodass es heute, bis auf eine Lücke im Grün-Gelb-Bereich, LEDs in allen Farben des Spektrums gibt.

Nach Halbleitermaterialien, die Licht im kurzwelligen Bereich (Blau, UV) effizient erzeugen, wurde lange gesucht. Hauptproblem war das Dotieren eines p-leitenden Bereichs geeigneter breitlückiger Halbleiter, das erstmals 1988 bei GaN der Gruppe um Isamu Akasaki in Japan gelang, dann 1992 auch Shuji Nakamura mit einem anderen Ansatz. Dieser führte zur ersten kommerziellen blauen LED auf GaN-Basis, die, inzwischen erweitert um weiße und grüne LEDs sowie blaue Laserdioden, seit 1993 von Nichia vertrieben werden. Bis dahin basierten blaue LEDs auf dem Material Siliziumkarbid, das als indirekter Halbleiter für effiziente Lichtemission schlecht geeignet ist. Isamu Akasaki, Hiroshi Amano und Shuji Nakamura erhielten 2014 den Nobelpreis für Physik für „die Erfindung effizienter blauer Leuchtdioden, mit denen helle und energiesparende weiße Lichtquellen möglich wurden“

Quelle: Wikipedia: Leuchtdiode#Geschichte

Cthulhus_call schrieb:Ein Warpantrieb ist vielleicht einfach unmöglich, biologische Unsterblichkeit für Menschen auch, vielleicht sind wir zu dumm um eine Weltformel für die Physik zu entdecken.

dann sind wir derzeit eventuell noch zu dumm zum mehr erkennen. Ist vielleicht eh unlogisch aber egal, kann doch sein das der Mensch gerade an seine Grenze kommt aber nicht der Mensch an die Grenze der Wissenschaft.
Man kann vielleicht nur so weit gucken wie die Augen reichen und auch nur die Teile des Lichtes sehen das wir sehen können. Blöder Vergleich vielleicht.
Vielleicht sind wir nur an den Grenzen der Wissenschaft die wir derzeit verstehen.
Wären wir gottähnlich im Verständniss wäre das mit der dunklen Ebergie wohl nix Schwieriges.
Kann doch sein das wir noch sehr viel schlauer werden können. Ist doch nicht schlimm. Eher spannend. Geht noch weiter nur halt nicht in einem Semester fürs menschliche Selbstverständnis ist es halt nicht so toll zu glauben, aber wir können uns doch noch weiter entwickeln oder nicht?

Da noch was wegen der Menge an Informationen. Wenns immer mehr Erkenntnisse gibt dauert es da vielleicht auch länger die immer zu vergleichen?

Bin eher für These 2), obwohl man hier auch bedenken sollte, weder in der Antike, Römer, China, etc. waren nur dumme Menschen am Start, dennoch waren sie nicht in der Lage diese "Low Hanging Fruits" abzuernten. Wenn wir über Stillstand reden, was sind dann die letzten 2000 Jahre davor?

O.G. schrieb:Blaue LED´s bis man das konnte hat es sehr lange gedauert (~26 Jahre / 30 Jahre) und Heute sind Sie Standard.

Ja, gutes Beispiel. Wenn VW eine Ausnahmegenehmigung beantragen muss, um die Kontrollalmpe für das Fernlicht mit einer orangen LED anzuzeigen; Vorschrift ist blau.

In den End-90ern oder so war eine rote LED (in großen Stückzalhen) ein Pfennigartikel, eine blaue kostet 80DM. Faktor > 1000. Und 15 Jahre später oder stecken blaue LEDs in Werbegeschenken.

Ich hätte da noch den GMR-Effekt (entdeckt: 1988, erste Festplatte mit GMR: 1997, Nobelpreis: 2007) anzubieten, mit dem man erst so dircht gepackte Festplatten herstellen konnte.

Man bekommt ja soviel nicht mit. :-)

Grüße
Omega Minus

Hier noch ein paar weiterführende Links zu dem Thema:
https://www.spektrum.de/news/studie-kaum-noch-fortschritt-in-der-forschung/2095782

Dort wird beschrieben, dass Wissenschaftler heute kaum noch in der Lage sind, sich alle notwendigen Publikationen durchzulesen.

Der SciFi Autor Stanislaw Lem hat mal die These aufgestellt, dass der wissenschaftliche Fortschritt durch die Anzahl der Publikationen begrenzt wird, die sich jeder Wissenschaftler durchlesen muss.
Aber vielleicht kann da die KI helfen

Cthulhus_call schrieb:Forschungsförderung setzt auf leicht zu vermarktende Mainstreamthemen und schnell in praktische Ergebnisse umzusetzende Forschungsergebnisse.

Es ist auch das Umgekehrte der Fall - es wird Forschung gefördert, die spektakuläre, kaum überprüfbare Ergebnisse liefert - Urknall, Schwarze Löcher, Dunkle Energie, Quarks...

parabol schrieb:Es ist auch das Umgekehrte der Fall - es wird Forschung gefördert, die spektakuläre, kaum überprüfbare Ergebnisse liefert - Urknall, Schwarze Löcher, Dunkle Energie, Quarks...

Mal geschaut, wieviel Deutschland pro Jahr an CERN zalht? 220M€/a, d.h. ca 40 Cent pro Monat und Steuerzahler.

Man vergleiche das mal mit der "Mövenpick-Steuer" (ermäßigter Umsatzsteuersatz für Beherbergungsleistungen), das sind so 800M€/a.

Und ... kaum überprüfbar!? Quarks sind kaum überprüfbar? Hallo!? OK, für den Außenstehnden.
Hinweis:
Die Anzahl der Farben (Farbladung) kann mit Positron-Elekrton-Kollisionen messen.
Dass es Quarks gibt hat man zuest mit tief-inelastischen Streuungen von IIRC Leptonen an Hadronen gemssen.
Das mag zwar vom Alltag entfernt sein, aber kann das messen!

Grüße
Omega Minus *)

*)

Das Teilchen wurde 1961 auf Grund theoretischer Überlegungen vorhergesagt und 1964 experimentell nachgewiesen.

Quelle: Wikipedia: Ω-Baryon

Mein Nick ist ja geradezu das Beispiel, wie man ausgehend von der Quarkhypothese ein Teilchen postulierte, was man dann auch fand.

OmegaMinus schrieb:Mal geschaut, wieviel Deutschland pro Jahr an CERN zalht? 220M€/a, d.h. ca 40 Cent pro Monat und Steuerzahler.

Newton und Einstein waren preisgünstiger. Einstein hat eh nur Gedankenexperimente gemacht, aber auch die Experimente, auf die er sich bezogen hat, waren wenig aufwendig

Das ist wie Apollo Mondlandung und die Voaygermission, wenn man Aufwand und wissenschaftliche Ergebnisse vergleicht.

Es gibt noch eine Möglichkeit,
was haben diese Völker gemeinsam?

-Sumerer
-Ägypter
-Maya
-babylonia
-Römer
-Imker

Alles Hochkulturen und alle sind Sie weg.
Zum teil durch ihre eigene Hybris.
Wo ist der Rote Faden.... wenn wir uns jetzt anschauen?

z.b.

( KI -> Fake news, KI -> Voice Klonen, KI -> Bild Manipulation ) -> Manipulation von Uniformierten ->
Stimmung´s und damit auch mögliche -> Wahlmanipulation

parabol schrieb:Newton und Einstein waren preisgünstiger.

Kunststück. Früher brauchten Theoretiker Papier und Bleistift. Heutzutage noch einen Computer.

parabol schrieb:aber auch die Experimente, auf die er sich bezogen hat, waren wenig aufwendig

Je genauer ich messen will, desto höher der Aufwand.

Je kleiner die Strukturen, die man auflösen möchte, desto hochenergetischer muss die Strahlung sein wegen Wellenlänge. Das ist nun mal Naturgesetz, das kann man den Experimentatoren nun wirklich nicht vorwerfen.

Oder, andersherum: Bei welcher Strukturgröße sollen Physiker Deiner Meinung nach aufhören mit dem Messen? Und warum?

Grüße
Omega Minus

Cthulhus_call schrieb:Was denkt ihr darüber?

Ich sehe das in der Tendenz wie du, vermute aber wesentlich mehr Gründe als die 2 Thesen. Ich glaube von dem Investor Peter Thiel stammt sinngemäss: "Wir wollten fliegende Autos, und bekommen haben wir 140 Zeichen.", in Anspielung auf das als "innovativ" gefeierte Twitter damals.

Hat zum Beispiel, jedenfalls meiner Sichtweise nach, zu einem Teil durchaus mit systemischen Dingen zu tun. Zum Beispiel einer - aus meiner Sicht - Verwechslung von Wissenschaft mit Ingenieurswesen: Wissenschaft sozusagen als industrielle Methode, gewissermassen Produktion von Wissen, "shut up and calculate", hau Veröffentlichungen raus so viel wie irgend nur geht, und solche Geschichten.

Der Zeitgeist spielt mMn auch rein. Zum Beispiel ständig und überall dieses "internationale, interdisziplinäre, diversifizierte mega Teams" die man angeblich braucht. Die wirklich bekannten Sachen entstanden meinem Eindruck nach dabei aber eher beinahe gegenteilig: Einzelne Leute, die jahrelang kaum veröffentlichen und einfach aus intrinsischer Neugierde nachdenken und forschen: Perelman oder Wiles, Einstein auf dem Patentamt, Gettier, etc.

Ich glaube wir haben, vielleicht als eine Art Gewöhnungseffekt aufgrund des unglaublichen Erfolgs der Naturwissenschaften, zumindest teilweise etwas die Neugierde und sozuagen eine "philosophische Erdung" verloren.

Spannende Beiträge. Leider habe ich mich an der Hand verletzt und kann leider nicht so ausführlich antworten, wie ich gerne möchte. Mache ich aber sobald es die Schmerzen zulassen.

Cthulhus_call schrieb:These 2) Die Zeit der großen Entdeckungen ist vorbei, weil wir das meiste schon entdeckt haben. Die "Low Hanging Fruits" sind abgeerntet. Wie eine Landkarte auf der alle Kontinente schon aufgedeckt wurden, bleiben einfach nur noch wenige weiße Flecken übrig. Ein Warpantrieb ist vielleicht einfach unmöglich, biologische Unsterblichkeit für Menschen auch, vielleicht sind wir zu dumm um eine Weltformel für die Physik zu entdecken.

Also, Forschung bedeutet sich mit Themen zu beschäftigen, die neu sind und eben unerforscht. Das bedingt ein stückweit, das die Ergebnisse immer kleinteiliger und spezieller werden. Das ist aber nicht schlimm. Um in deinem Bild zu bleiben, es kann sein, das zwar derzeit viele kleine Inseln erforscht werden, aber das schliesst nicht aus, das dann irgendwann wieder einer kommt und herausfindet, das diese kleinen Inseln alle zu einem neuen Kontinent gehören, den wir noch nicht erforscht haben.

Ich glaube Einstein hatte mal gesagt "ich stand auf den Schultern von Riesen". Und das trifft es ganz gut. Seine Lebensleistung besteht darin, das er es geschafft hat all die kleinen Puzzelstückchen und Wiedersprüche die andere vor ihm entdeckt haben zu einem stimmigen Bild zusammen zu bauen. Und das wird auch in Zukunft weiter passieren.

Im übrigen ist ein Warpantrieb zumindest schon theoretisch berechnet worden. Uns fehlt es also nicht an der Physik, sondern an den Energiemengen und der Technik sowie dem Bedarf sowas zu bauen.

Und was noch ein Thema ist, ist das der Aufwand für neue Erkenntnisse immer weiter ansteigt. Konnte Galileo noch neue Erkenntnisse gewinnen mit einem selbstgebastelten Fernrohr, was man heute für 100€ kaufen könnte. Brauchte Herschel zur Entdeckung des Uranus schon ein Fernrohr das heute irgendwie 5-stellig kosten würde. Um neue heute Erkenntnisse zu gewinnen, braucht man Teleskope die Milliarden kosten. Auch das ist ein Grund warum sich das Tempo verlangsamt.

Wenn man sich die Liste der Nobelpreise in Physik anschaut, dann wurden die am Anfang immer an Einzelpersonen vergeben. Seit einigen Jahrzehnten aber nur noch an Teams. Einer alleine schafft es nicht mehr.

Cthulhus_call schrieb:unsere letzte große Erfindung war der Mikroprozessor. Letzterer verändert unsere Welt immer noch, Internet, Smartphones und KI sind Anwendungen die auf ihm beruhen.

Man kann das nicht alles auf den "Mikroprozessor" zurückführen und sagen, der umfasst eigentlich schon alles, und der Rest basiert ja "nur" noch darauf. Bspw. Internt, Smartphones/Mobilfunk und KI sind selbst große Erfindungen und zumindest technologisch betrachtet gigantische Fortschritte. Und bei allen handelt es sich im Übrigen auch um disruptive Entwicklungen bzw. Technologien.

Das Problem ist denke ich, dass einzelne Entdeckungen und einzelne Patente nicht mehr so wichtig sind. Es ist eher so, dass die Summe vieler Entdeckungen und Patente den Fortschritt bringt (z.B. das Internet muss man inkl. aller dafür erforderlichen Hard- und Softwarekomponenten betrachten).

Cthulhus_call schrieb am 10.03.2024:Es wird die These aufgestellt, das unser Wissen zwar theoretisch weiterhin epononentiell wächst, aber die Qualität wissenschaftlicher Erkennntnisse abgenommen hat. In den letzten Jahren sind kaum bahnbrechende Erkenntnisse dazugekommen oder disruptive Patente entstanden.
...

Wir fahren immer noch mit Verbrennungsmotoren und Elektromotoren durch die Gegend (beide Erfindungen sind schon über 100 Jahre alt), unser leistungsstärkster Antrieb für den Weltraumflug ist nach wie vor der chemische Raketenmotor ...

Seit Jahrzehnten hört man immer wieder, das erste kommerzielle Kernfusionskraftwerk, ist quasi nur noch 10-20 Jahre Forschung entfernt

Wissenschaftliche Entwicklung und Anwendung der Erkenntnisse in der Wirtschaft sind zwei verschiedene Sachen.
Was die Wirtschaft anbetrifft, ist für die weitere Entwicklung die Ressourcenknappheit und die Umweltverschmutzung ein Problem. Der große technologische Sprung Ende des 19. und Anfang des 20.Jhrh. war mit einer starken Steigerung des Energieverbrauchs verbunden.
Mittlerweile bleibt der energieverbrauch in den sehr entwickelten Ländern fast gleich und das begrenzt die technologische Entwicklung. Nur die Social Media und der IT Bereich entwickeln sich, die sind aber vergleichsweise energiearm.