Basiswissen

Gefrierverzögerung

• Flüssiges Wasser kann auf über -100 °C abgekühlt werden.
  

• Theoretisch müsste es ab unter 0 °C anfangen zu frieren.
  

• Die Ursache für dieses seltsame Verhalten ist nicht bekannt.
  

• Siehe mehr unter Gefrierverzögerung ↗
  

Der Himmelskörper Oumuamua

• Im Jahr 2017 durchflog ein größeres Objekt das Sonnensystem.
  

• Die Flugdaten zeigten nicht-gravitative Merkmale.
  

• Manche deuten das als Hinweis auf eine aktive Steuerung.
  

• Mehr unter Oumuamua ↗
  

Umfang einer Ellipse

• Eine Ellipse ist eine Art gestreckter (oder gestauchter) Kreis.
  

• Für ihren Umfang gibt es bisher nur Näherungslösungen.
  

• Mehr unter Ellipsenumfang ↗
  

Wozu dient der Schlaf?

• Tiere und Menschen müssen schlafen.
  

• Entzieht man ihnen den Schlaf, brechen sie irgendwann zusammen.
  

• Wozu genau der Schlaf dient, ist aber noch unbekannt.
  

• Lies mehr unter Schlaf ↗
  

Der Sinn der Quantenphysik

• Die Quantenphysik stellt zuverlässige Formeln zur Verfügung.
  

• Sie widerspricht aber jeder vernünftigen Vorstellung von Materie.
  

• Dieses Dilemma aufzulösen ist eine seit etwa 1920 offene Forschungsfrage.
  

• Siehe dazu Zeilingers Kant-Forderung ↗
  

Gibt es Hawking-Strahlung?

• Ein Gedankenexperiment lässt Schwarze Löcher Strahlung produzieren.
  

• Der Gedankengang stammt von dem Physiker Stephen Hawking.
  

• Es gibt (gute) theoretische Gründe dafür, dass die Strahlung existiert.
  

• Es gibt aber noch keine Idee, wie man sie praktisch nachweisen könnte.
  

• Lies mehr unter Hawking-Strahlung ↗
  

Sternbildungsrate

• Es werden immer weniger neue Sterne geboren.
  

• Der Kosmos ist vielleicht 13,8 Milliarden Jahre alt
  

• 2,7 Milliarden Jahre nach dem Urknall wurden die meisten Sterne pro Zeit geboren.
  

• Die Zeit sinkt seitdem beständig.
  

• 95 % aller jemals existierenden Sterne wurden bereits geboren.
  

• Für diesen Umstand gibt es keine plausible Erklärung.
  

• Lies mehr unter Sternbildungsrate ↗
  
  

  ∫(e hoch x²)·dx

  
  
  • Was ist e hoch x² aufgeleitet?
    
  • Man kann eine Näherungslösung angeben.
    
  • Man kennt dafür keinen geschlossenen Term.
    
  • Mehr unter e^(x^2) aufleiten ↗
    
  
  

  Wie entststeht dynamischer Auftrieb?

  
  
  • Flugzeuge fliegen nach dem Prinzip des dynamischen Auftriebs.
    
  • Es gibt zwei Erklärungsansätze, warum dieses Prinzip funktioniert.
    
  • Zum einen beobachtet man an der Flügeloberseite einen Unterdruck.
    
  • Zum anderen wird Luft durch die Flügel nach unten umgelenkt.
    
  • Durch den Unterdruck werden die Flügel sozusagen von oben angesaugt.
    
  • Durch die Umkehrung der Luft entsteht gibt eine Impulsübertragung.
    
  • Beide Prinzipien könnte Auftrieb erklären, lassen aber Fragen offen.
    
  • Siehe auch dynamischer Auftrieb ↗
    
  
  

  Was bestimmt die Halbwertszeit freier Neutronen?

  
  
  • Neutronen kommen normalerweise in einem Atomkern vor.
    
  • Neutronen in einem Atomkern sind praktisch gesehen stabil.
    
  • Neutronen außerhalb eine Atomkerns heißen freie Neutronen.
    
  • Freie Neutronen sind nicht stabil, ihre HWZ liegt bei etwa 8 Minuten.
    
  • Die HWZ freier Neutronen wird normalwerweise mit zwei Methoden gemessen.
    
  • Die eine Methode wird oft Strahlen- die andere Flaschenmethode genannt.
    
  • Bei der Strahlenmethode kommt eine HWZ von 886 bis 890 Sekunden heraus.
    
  • Bei der Flaschenmethode kommt eine HWZ von 878 bis 879 Sekunden heraus.
    
  • Woher der Unterschied kommt ist zur Zeit (2018) unklar.
    
  • Siehe auch Neutronenhalbwertszeit ↗
    
  
  

  Woher kommt Altruismus?

  
  
  • Altruismus meint selbstloses Verhalten zugunsten anderer.
    
  • Nach rein darwinistischen Theorien dürfte es Altruismus nicht geben.
    
  • Rechenmodelle zeigen, dass Parasiten uns zu Altruismus bewegen könnten.
    
  • Mehr dazu: Spektrum der Wissenschaft, Dezember 2017, Seite 74 ff.
    
  • Stand 2017, siehe auch Altruismus ↗
    
  
  

  Warum kann Sand Töne erzeugen?

  
  
  • Beim Laufen auf Sand können hohe Quietschtöne enstehen.
    
  • Bei Wind und Rutschungen erzeugen Dünen verschiedene Töne.
    
  • Es ist bis heute ungeklärt, wodurch genau diese Töne entstehen.
    
  • Mehr dazu: Spektrum der Wissenschaft, Dezember 2017, Seite 52 ff.
    
  • Stand 2017
    
  
  

  Gibt es Dunkle Materie?

  
  
  • Die Sterne in Galaxien rotieren um einen gemeinsamen Mittelpunkt.
    
  • Ohne gegenseitige Anziehungskraft würden die Sterne weggeschleudert.
    
  • Die Graviationskraft hält aber die Sterne einer Galaxie zusammen.
    
  • Problem: In Galaxien findet man nicht genug Masse, dass das klappt.
    
  • Frage: wo ist die fehlende Masse (dunke Materie)?
    
  • Stand 2018, mehr unter Dunkle Materie ↗
    
  
  

  Gibt es Dunkle Energie?

  
  
  • Es gibt kosmische Beobachtungen, dass sich der Weltraum ausdehnt.
    
  • Theoretische müsste er sich wegen der Gravitationskraft immer langsamer ausdehnen.
    
  • Er scheint sich mit der Zeit aber immer schneller auszudehnen.
    
  • Warum das so ist, weiß niemand, man nimmt eine Dunkle Energie an:
    
  • Je weiter Materie voneinander entfernt, desto stärker stöße sie sich ab.
    
  • Ob es Dunkle Energie gibt oder andere Erklärungen besser sind, ist unklar.
    
  • Stand 2018, mehr unter Dunkle Energie ↗
    
  
  

  Dreikörperproblem

  
  
  • Drei Himmelskörper bewegen sich umeinander.
    
  • Zwischen ihnen wirkt nur ihre Anziehungskraft.
    
  • Wie werden sich die Bewegungen in Zukunft verhalten?
    
  • Für diese Fall gibt es noch keine geschlossene Formellösung.
    
  • Mehr dazu unter Dreikörperproblem ↗
    
  
  

  Maxwell-Strahlung

  
  
  • Die Mawellschen Gleichungen sagen: beschleunigte Ladungen strahlen Energie ab.
    
  • Einstein sagt: der Aufenthalt in einem Schwerefeld ist wie eine Beschleunigung.
    
  • Die Folgerung wäre: alle Ladungen in eine Schwerfeld müssten strahlen.
    
  • Das tun sie aber nicht. Dieses Paradoxon ist noch (2020) ungeklärt.
    
  
  

  Gilt die Goldbachsche Vermutung?

  
  
  • Als Goldbachsche Vermutung bezeichnet man die zwei Sätze:
    
  • Jede gerade Zahl größer 2 ist die Summe zweier Primzahlen.
    
  • Jede ungerade Zahl größer 5 ist die Summe dreier Primzahlen.
    
  • Es ist bisher unklar, ob diese Sätze für alle Zahlen gelten.
    
  • Stand 2020, mehr unter Goldbachsche Vermutung ↗
    
  
  

  Collatz-Problem

  
  
  • Wähle irgendeine natürliche Zahl n.
    
  • Ist n gerade, halbiere es. Das ist die Folgezahl.
    
  • Ist n ungerade, rechne: 3·n+1. Das ist die Folgezahl.
    
  • Nimm die Folgezahl als neues n und beginne neu.
    
  • Am Ende entsteht immer die Zahlenfolge 4;2;1
    
  • Unklar ist, ob das mit jedem n immer so ist.
    
  • Mehr unter Collatz-Problem ↗
    
  
  

  Irrationalität von pi und e

  
  
  • Die Kreiszahl Pi (etwa 3,14) ist irrational.
    
  • Die Eulersche Zahl e (etwa 2,71) ist irrational.
    
  • Unklar ist, ob Pi+e und Pi/e irrational sind.
    
  
  

  Primzahlzwillinge

  
  
  • 3 und 5 bilden einen Primzahlzwilling.
    
  • Auch 11 und 13 oder 17 und 19 sind Primzahlzwillinge.
    
  • Primzahlzwillinge sind zwei Primzahlen mit dem Abstand 2.
    
  • Es ist bis heute ungeklärt, ob Primzahlzwillinge aufhören oder nicht.
    
  • Siehe auch Primzahlzwilling ↗
    
  
  

  Beharrlichkeitsproblem

  
  
  • Analog zur Quersumme gibt es auch ein Querprodukt.
    
  • Von einem Querprodukt kann man wiederum ein Querprodukt bilden.
    
  • Am Ende dieses Prozesses wird immer eine einziffrige Zahl herauskommen.
    
  • Die Anzahl Schritte für eine Startzahl z ist die Beharrlichkeit von z.
    
  • Für die Beharrlichkeiten von 1 bis 11 kennt man kleinste Zahlen z.
    
  • Für Beharrlichkeiten von 12 oder mehr sind solche Zahlen (noch) nicht bekannt.
    
  • Mehr unter Beharrlichkeitsproblem ↗
    
  
  

  Fermi-Paradoxon

  
  
  • Es gibt im Weltraum seit langer Zeit viele Planeten.
    
  • Warum ist nicht auf vielen von ihnen sichtbar Leben entstanden?
    
  • Mehr dazu unter Fermi-Paradoxon ↗
    
  
  

  x³+y³+z³=n

  
  
  • Wie muss eine ganze Zahl z beschaffen sein, dass sie als ...
    
  • Summe von drei ganzzahligen Kubikzahlen dargestellt werden kann?
    
  • Mehr dazu unter Summe von drei Kubikzahlen ↗
    
  
  

  Blasentang

  
  
  • Seit dem Jahr 2004 geht der Blasentang in der Ostsee zurück.
    
  • Eine klare Ursache dafür konnte bisher nicht gefunden werden.
    
  • Es werden verschiedene Ursachen diskutiert.
    
  • Mehr unter Blasentang ↗
    
  
  

  Voynich-Manuskript

  
  
  • Es gibt ei authentisches Manuskript aus dem 15ten Jahrundert.
    
  • Es besteht aus sauberer Schrift und vielen Skizzen.
    
  • Der Inhalt ist bisher völlig unklar.
    
  • Mehr unter Voynich-Manuskript ↗
    
  
  

  Fußnoten

  
  
  • [1] Schubert, C. (2015). Geometrie Was ist ein Punkt?. In: Kaube, J., Laakmann, J. (eds) Das Lexikon der offenen Fragen. J.B. Metzler, Stuttgart. Online: https://doi.org/10.1007/978-3-476-05468-5_38
    
  • [2] Im Mittelalter und der frühen Neuzeit bezeichnet man ausgewiesene Forschungsfragen auch als Quaestiones. Berühmt sind Isaac Newtons 31 ausführlich dargelegte Fragen in der englischen Übersetzung des lateinisches Originals auch Queries genannt. Sie finden sich am Ende von Isaac Newtons: OPTICKS: OR, A TREATISE OF THE Reflections, Refractions, Inflections and Colours OF LIGHT. The Fourth Edition, corrected. By Sir ISAAC NEWTON, Knt. LONDON: Printed for William Innys at the West-End of St. Paul's. Mdccxxx. Die Queries finden sich dort ab Seite 339. Siehe auch Quaestio ↗
    
  
  
  
  

  

  
  
  
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