Ich danke dem Direktor am Max-Planck-Institut für Radioastronomie Prof. Dr. Karl Menten, dem Astrophysiker Dr. Wolfgang Hirth und dem Studienrat Johann Winterfeld für die Durchsicht des Manuskripts. Dem Botschafter a. D. Dr. Anton Rossbach danke ich für hilfreiche Diskussionen über den Sinn unserer Existenz.
Da die Neurobiologie und die Hirnforschung für mich als Physiker fachfremd sind, danke ich besonders den Neurobiologen Prof. Dr. Ansgar Büschges (Universität Köln) und Prof. Dr. Christian Steinhäuser (Universität Bonn) für die Durchsicht und Korrektur des 1. Kapitels. Herr Prof. Dr. Steinhäuser nimmt allerdings zu meinen mehr weltanschaulichen Schlussfolgerungen einen anderen Standpunkt ein, wofür ich volles Verständnis habe.
Den Firmen Omron Corporation und Sony Entertainment Robot Company danke ich für die Abdruckgenehmigungen der Fotos ihrer Roboter.
In vielen Science-Fiction-Filmen wird vorgeführt, wie eine Person mit Hilfe eines Teletransporters z.B. zu einem anderen Planeten »gebeamt« wird. Sehen wir diesen Vorgang einmal als Gedankenexperiment an (denn die technische Realisierung liegt weit jenseits unserer heutigen Technologie, und es ist stark zu bezweifeln, dass sie überhaupt möglich sein wird). Die Teleportation soll so funktionieren, dass der materielle Aufbau der Person einschließlich aller Quantenzustände der Atome abgetastet und als digitale Information mit Lichtgeschwindigkeit übertragen wird. Am Empfangsort wird die Person mit Hilfe dieser Informationen wieder zusammengesetzt. Es wird hier also eine Information übertragen und keine Materie. Zum Aufbau der Person am Empfangsort wird Materie verwendet, die sich dort befindet. Da nun die Kopie absolut identisch mit dem Original ist, müsste sie auch nach der klassischen Physik das gleiche Bewusstsein bzw. das gleiche Ich besitzen. Selbst wenn das Original verändert wird, oder schlimmstenfalls nicht mehr lebensfähig ist, haben wir immer noch die Möglichkeit, die gewonnene Information zu duplizieren und zu einem weiteren Empfangsgerät zu senden, so dass eine weitere Kopie entsteht. Vom Standpunkt der Physik wären beide Kopien, außer durch ihren Ort, absolut ununterscheidbar. Der Ort des Körpers kann aber das Bewusstsein nicht sofort verändern, denn sonst würde das ja auch schon dann passieren, wenn wir von einem Raum in einen anderen gehen. Wenn Bewusstsein und Identität tatsächlich auf diese Weise digitalisierbar und damit auch kopierbar wäre, so stünden wir vor dem Problem der Identität der Kopien. Teilt sich das Ich auf beide Kopien auf, oder entsteht ein neues Ich?
Berücksichtigen wir aber die Gesetze der Quantenmechanik, so ergibt sich ein anderes Bild. In der Quantenmechanik ist nämlich der Messvorgang nicht ohne Einfluss auf den Zustand des Messobjekts. Es gibt hier zwei theoretische Möglichkeiten. Entweder wir messen die Quantenzahlen der einzelnen Teilchen getrennt, oder wir versuchen (was wahrscheinlich genauso absolut unmöglich ist) sozusagen die quantenmechanische Wellenfunktion des gesamten Körpers zu übertragen. Bei der ersten Möglichkeit wird die quantenmechanische Verkopplung (Verschränkung) der einzelnen Teilchen aufgehoben und damit der quantenmechanische Zustand des Körpers während der Messung verändert, womit dann auch die Information für die Kopie nicht mehr restlos identisch mit dem ursprünglichen Original ist. Bei der zweiten Art kann die Wellenfunktion nicht kopiert werden, ohne sie selbst zu verändern. In beiden Fällen wird außerdem das Original quantenmechanisch verändert. Eine absolut fehlerfreie zweite identische Kopie kann also schon theoretisch gar nicht erzeugt werden (Non-Cloning-Theorem).
Bezogen auf das Bewusstsein und auf die Ich-Identität gilt das Non-Cloning Theorem natürlich nur dann, wenn quantenmechanische Verkopplungen überhaupt eine Rolle in unserem Körper spielen. Aufgrund der extremen Störanfälligkeit solcher Verkopplungen ist das aber äußerst unwahrscheinlich. So werden z. B. Laborexperimente an quantenmechanisch verkoppelten Teilchen unter extremen Bedingungen durchgeführt, d. h. im Vakuum und bei Temperaturen nahe dem absoluten Temperaturnullpunkt. Aber selbst wenn es solche Verkopplungen in unserem Gehirn geben sollte, so wäre immer noch die Frage, ob sie überhaupt einen Einfluss auf unser Bewusstsein haben.
Wissenschaftler betrachten das physikalische Universum immer weniger als eine Ansammlung von Zahnrädern in einer Maschine und immer häufiger als ein informationsverarbeitendes System.
Paul Davies, John Gribbin, Physiker
In Abschnitt 1.5 wurde die Ansicht dargestellt, dass es neben der physischen Welt, die die Objekte der Physik umfasst (Energie und Materie), noch Information und Informationsverarbeitung gibt. Es stellt sich dann die Frage, ob man nicht sogar Information neben Materie und Energie als Objekt der Physik ansehen kann. Wäre dies der Fall, so ließen sich alle geistigen Phänomene auf die Grundlagen der Physik stellen. Diese Idee wird bereits von einigen Physikern ernsthaft diskutiert.
Die folgende Darstellung muss im Moment als teilweise sehr spekulativ angesehen werden, da es noch keine konkreten experimentellen Bestätigungen hierfür gibt. Sie basiert im Wesentlichen auf dem Inhalt des Buches »Der Kreative Kosmos« von Thomas und Brigitte Görnitz.
Der Begriff der Information wird in der Umgangssprache mit subjektiver Bedeutung verbunden. Information hat dort einen Sender und einen Empfänger. Information ist damit in diesem Sinne an die Existenz von Wesen gebunden, die über ein gewisses Reflexionsvermögen besitzen und mit der empfangenen Information etwas anfangen können. Dazu muss der Empfänger bereits über eine gewisse Menge an Information verfügen; dann kann er im Zusammenspiel mit der empfangenen Information eine Bewertung vornehmen.
Die Physik ist eine grundlegende Naturwissenschaft, die als objektiv angesehen wird. Wenn man Information als Teil dieser Wissenschaft betrachten will, so muss man ihre subjektiven Eigenschaften, d. h. ihre Bedeutung ignorieren. Wir müssen daher hier den Begriff der Information etwas verallgemeinern.
Die Wissenschaft, die sich mit Information befasst, wird als Kommunikationstheorie oder häufiger als Informationstheorie bezeichnet. Sie ist eine mathematische Theorie, die sich mit der strukturellen und quantitativen Erfassung von der in Nachrichten enthaltenen Information befasst. Sie wurde von Claude Shannon 1948 begründet. In der Informationstheorie werden objektive Maße für die Menge von Information eingeführt. Dieses Maß ist völlig unabhängig von der Bedeutung einer Information. In der Informationstheorie werden aber immer noch ein Sender und ein Empfänger der Information vorausgesetzt.
Wenn wir den Informationsbegriff in die Physik übernehmen wollen, müssen wir auch noch von einem konkreten Sender und Empfänger abstrahieren. Als Beispiel kann man hier die im Licht ferner Galaxien enthaltene Information ansehen. Sie hat zwar einen Sender, aber ihre Existenz ist nicht an das Vorhandensein eines Empfängers gebunden. Auf der anderen Seite können wir die chemischen Eigenschaften eines Klumpens Materie als Information ansehen, obwohl diese Information nicht ständig ausgesendet wird. Man könnte hier von latenter Information sprechen.
Information braucht zur Speicherung und zum Transport Materie oder Energie, sie ist aber selbst keines von beiden und lässt sich auch nicht auf eines von beiden reduzieren. Man spricht daher auch von einem dritten Stoff der Physik.
Bereits bei der klassischen Physik kann man eine Verbindung zur Information herstellen, und zwar über den zweiten Hauptsatz der Wärmelehre. Eine Version des zweiten Hauptsatzes lautet: In einem abgeschlossenen System kann die Entropie bei einer irreversiblen Veränderung stets nur zunehmen. Hierbei ist die Änderung der Entropie (dS) gegeben durch die Änderung der Wärmemenge (dQ), dividiert durch die absolute Temperatur (T). Wärme ist eine unregelmäßige Bewegung der Moleküle (Braun’sche Molekularbewegung), also eine mikroskopische Bewegung. Makroskopische Bewegungen von Körpern sind dagegen regelmäßige, geordnete Bewegungen aller beteiligten Moleküle. Wird eine mechanische Bewegung in Wärme umgewandelt, so nimmt die Unordnung der Bewegungen zu. Damit kann man Entropie auch als Maß für die Unordnung in einem System ansehen. Je größer der Wert der Entropie ist, desto größer ist die Unordnung.
Der zweite Hauptsatz hat eine ganz entscheidende Konsequenz für unseren Zeitbegriff, denn er legt eindeutig die Zeitrichtung fest. So kann man den zweiten Hauptsatz auch folgendermaßen formulieren: Das Prinzip der Vermehrung der Entropie schaltet von den nach dem Energieprinzip noch zulässigen Vorgängen alle diejenigen aus, die mit einer Abnahme der Entropie verbunden sind. Mit anderen Worten: Das Entropieprinzip bestimmt die Richtung der Vorgänge. Eine solche Zeitrichtung gibt es nur im zweiten Hauptsatz, alle anderen physikalischen Gesetze sind zeitumkehrinvariant, d. h. sie funktionieren bei Umkehr der Zeitrichtung genauso. Wenn wir uns z. B. die Bewegung eines Autos in einem Film ansehen, so können wir daraus nicht zweifelsfrei feststellen, ob der Film vorwärts oder rückwärts abgespielt wird, denn Autos können auch rückwärts fahren. Wird dagegen eine Fensterscheibe zertrümmert, so ist daraus eindeutig die Zeitrichtung festzustellen, denn eine Fensterscheibe wird sich nicht von selbst aus Glassplittern zusammensetzen.
Der Physiker Ludwig Boltzmann entdeckte nun gegen Ende des neunzehnten Jahrhunderts, dass die Entropie etwas mit Wahrscheinlichkeit zu tun hat. Ein Gas besteht aus einer großen Zahl einzelner Moleküle. Die maximale Information, die man über ein vorgegebenes Volumen eines Gases rein theoretisch haben könnte, wären sämtliche Positionen und Geschwindigkeitsvektoren der beteiligten Gasmoleküle. Die Informationen, die man in der Praxis über das Gas hat, sind z. B. dessen Temperatur, die Gasmenge und das Volumen. Mit diesen drei Größen lassen sich die makroskopischen Eigenschaften des Gases vollständig beschreiben. Boltzmann hat nun ein mathematisches Modell des Gases erstellt und sich überlegt, wieviel Information fehlt, wenn man nur die makroskopischen Daten hat. Dazu müssen alle Daten der mikroskopischen Zustände zusammengezählt werden. Der Logarithmus dieser Zahl, multipliziert mit der von Boltzmann eingeführten Konstante, ergibt dann gerade die Entropie. Man kann daher hier die Entropie auch als fehlende Information interpretieren. Durch diese Zusammenhänge wurde die Information erstmals zu einem Begriff der Physik.
Nun ist aber die Entropie eine Größe der klassischen Physik und der zweite Hauptsatz der Wärmelehre ein abgeleitetes Gesetz. Wenn man wirklich die Information als elementaren Teil der Physik sehen will, so muss man zeigen, dass sie in der Quantenmechanik eine wichtige Rolle spielt, weil dies die fundamentalere physikalische Theorie ist.
Ähnlich wie bei der Materie und der Energie zeigt sich, dass Information in der Quantenphysik andere Eigenschaften besitzt als in der klassischen Physik. In der klassischen Welt, in der unsere normalen Computer arbeiten, ist die kleinste Einheit der Information ein Bit. Es kann den Wert Null oder Eins haben. Daneben besitzt es keine weiteren Eigenschaften. In der Quantenphysik werden die kleinsten Einheiten der Information als Qubits bezeichnet. Die Qubits repräsentieren alle ihre möglichen Werte gleichzeitig. Der Umfang möglicher logischer Werte hängt von der Zahl der miteinander verschränkten quantenmechanischen Zustände ab. Durch einen Messvorgang wird dann einer der möglichen Werte realisiert. Welcher Wert realisiert wird, ist eine Frage der Wahrscheinlichkeit. Dies ist ein fundamentaler Unterschied: In der klassischen Physik bedeutet Information Fakten, in der Quantenphysik dagegen Möglichkeiten.
Ein Beweis für die physikalische Gleichrangigkeit der Information mit Energie und Masse wäre erbracht, wenn man zeigen könnte, dass – genauso wie Masse in Energie und Energie in Masse umgewandelt werden kann – Information in Masse bzw. Energie umgewandelt werden kann und umgekehrt. Ein hypothetischer Ansatz in diese Richtung stammt von T. Görnitz. Er zeigt dies anhand des Informationsverlustes, wenn Materie in ein Schwarzes Loch stürzt. Nach unserem derzeitigen Kenntnisstand sind Schwarze Löcher ausschließlich durch ihre Masse, ihren Drehimpuls und ihre Ladung charakterisiert. Darüber hinaus besitzen sie keine weiteren Eigenschaften und damit auch keine weiteren Informationen. Die Physiker Jacob Bekenstein und Stephen Hawking haben nun gezeigt, dass für Schwarze Löcher ohne elektrische Ladung und Drehimpuls die Entropie proportional dem Quadrat ihrer Masse MSL ist. Stürzt nun ein Objekt mit vergleichsweise geringer Masse mObj in dieses Schwarze Loch, so wächst dessen Entropie S entsprechend dem Massenzuwachs an:
ΔS = konst. · MSL · mobj.
Nehmen wir nun in einem Gedankenexperiment an, dass die gesamte Masse des Universums bis auf einen einzigen Wasserstoff-Atomkern in einem Schwarzen Loch konzentriert wäre. Fällt nun auch noch das letzte Proton in das Schwarze Loch, so können wir eine Abschätzung über die damit verloren gehende Information, die das Proton besitzt, vornehmen. T. Görnitz schätzt diesen Informationsverlust anhand der Größe des Universums auf 1041 Qubit. Den Informationsverlust eines Photons schätzt er auf 1030 Qubit. Diesen jeweiligen Informationsverlust setzt er mit der Energie bzw. der Masse der Teilchen gleich. Nun hat aber inzwischen Stephan Hawking seine Theorie über den Informationsverlust in Schwarzen Löchern revidiert, und auch die meisten anderen Experten auf diesem Gebiet haben diese Hypothese fallen lassen. Insofern muss diese Ableitung neu überdacht werden. Ob es jemals gelingt, experimentelle Beweise für die Umwandelbarkeit von Information in Energie bzw. Masse zu erbringen, ist im Moment völlig offen. Insofern ist diese Idee noch als reine Spekulation anzusehen. Immerhin wäre dieser Ansatz in der Lage, Information zum Gegenstand der Physik zu machen.
Bei der Einbindung des Begriffes der Information in die Physik scheinen jedenfalls Schwarze Löcher eine entscheidende Rolle zu spielen. Denn wenn tatsächlich Information für ewig in Schwarze Löcher verschwinden könnte, so hätte das erhebliche Konsequenzen für die Grundlagen der Physik. Erhaltungssätze wie der Energieerhaltungssatz, die Erhaltung der Baryonenzahl usw. würden nicht mehr immer und überall gelten. Energie könnte aus dem Nichts auftauchen. Insgesamt ergäbe sich ein großes Maß an »Gesetzlosigkeit« in der Physik. Im Bereich der Quantentheorie wäre die so genannte Unitarität verletzt, die besagt, dass jeder Endzustand eindeutig mit einem Anfangszustand korreliert ist. Damit wäre dem Zufall über die schon vorhandene Zufälligkeit (wie beim radioaktiven Zerfall) hinaus Tür und Tor geöffnet und die gesamten Grundlagen der Physik in Frage gestellt.
Nicht zuletzt aufgrund dieser einschneidenden Konsequenzen diskutieren namhafte Physiker inzwischen einige Alternativen:
Eine Version der Alternative (c) geht davon aus, dass ein zumindest langlebiger Rest übrig bleibt, der nur die Größe eines Elementarteilchens hat und trotzdem die gesamte Information enthält. Physiker haben diesem Informationselementarteilchen den Namen »Informon« oder »Infoton« gegeben. Wenn es solche Teilchen wirkliche gäbe, müssten allerdings die Grundlagen der Physik revidiert werden.
Passive Speicherung ist eine Speicherung von Daten durch die dauerhafte Veränderung von chemischen, magnetischen oder optischen Eigenschaften eines Materials. Zur Aufrechterhaltung der Speicherung wird keine Energie verbraucht. Im Gegensatz dazu verbraucht die aktive Speicherung ständig Energie, da die Daten ständig erneuert werden.
Die booleschen Operatoren (benannt nach dem Mathematiker George Boole) sind Abstraktionen der mengentheoretischen Verknüpfungen Durchschnitt, Vereinigung und Komplement. Es sind dies die Operatoren UND, ODER und NICHT. Mit Kombinationen dieser einfachen Operatoren lassen sich alle Grundoperationen der Zahlentheorie wie Addition, Multiplikation usw. durchführen.
Hierbei handelt es sich um eine Methode zur Aufzeichnung von Gehirnströmen. Die Gehirnströme erzeugen kleine Spannungsdifferenzen an der äußeren Kopfhaut, die über Elektroden abgeleitet, verstärkt und aufgezeichnet werden können. Die Aufzeichnungen erlauben Rückschlüsse auf Änderungen der Gehirnaktivität. Gegenüber der MRT ist hier die räumliche Auflösung erheblich schlechter, dafür ist die zeitliche Auflösung sehr gut, so dass die unmittelbare Reaktion des Gehirns auf Reize recht gut gemessen werden kann,
Mit Hilfe dieser Methode kann man die Aktionspotentiale von Muskeln messen. Die Ableitung der Spannungsdifferenzen erfolgt mit Elektroden auf der Haut oder mit Nadelelektroden direkt in dem entsprechenden Muskel. Das Verfahren dient unter anderem zur Diagnose, ob eine Krankheit muskuläre oder nervliche Ursachen hat.
Mit Emergenz bezeichnet man das Phänomen, dass sich manche Eigenschaften eines zusammengesetzten Ganzen nicht allein durch die Eigenschaften seiner Teile erklären lassen. Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile“.
Gliazellen bilden das Stützgerüst für die Nervenzellen (Neuronen). Daneben sorgen sie für den Stoffwechsel im Gehirn und die elektrische Isolation der Nervenzellen. Nach neueren Erkenntnissen sind sie auch an der Informationsverarbeitung im Gehirn beteiligt. Ihre genaue Funktion ist aber noch unklar.
Halbleiter liegen in ihren elektrischen Eigenschaften zwischen denen der Metalle und der Isolatoren. Durch Eindiffusion von Fremdatomen bzw. Oxidation können die elektrischen Eigenschaften der Oberflächenschicht über einen weiten Bereich gezielt verändert werden.
Das ist die Zeit, die vergeht bis die Radioaktivität einer bestimmten Menge einer radioaktiven Substanz auf die Hälfte abgesunken ist.
Sie wird auch häufig Magnetresonanztomographie (MRT) genannt. Es ist ein bildgebendes Verfahren zur Darstellung von Strukturen im Inneren des Körpers. Mit einer MRT kann man Schnittbilder des menschlichen (oder tierischen) Körpers erzeugen, die eine Beurteilung der Organe ermöglicht. Die MRT nutzt ausschließlich starke Magnetfelder und schwache Radiosignale, aber keine Röntgenstrahlen. Sie ist damit absolut ungefährlich. Die Messung erfolgt über die Änderung der Ausrichtung von Atomkernen des Körpers zu einem äußeren Magnetfeld.
Sie ist eine Weiterentwicklung der Funktion der MRT. Hier werden die unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften von oxygeniertem und desoxygeniertem Blut zur bildhaften Darstellung genutzt. Gebiete mit vorübergehend höherem Stoffwechsel können damit identifiziert und dargestellt werden. Das Verfahren eignet sich besonders zur Darstellung von aktiven Hirnarealen z.B. während der Stimulierung durch äußere Reize.
Im Erde-Mond-System gibt es fünf Punkte in denen sich die Gravitationskräfte von Erde und Mond und die Fliehkräfte gegenseitig aufheben. Diese Punkte bewegen sich mit dem Mond um die Erde (siehe Abb. G 1). Für Raumstationen sind besonders die Punkte L4 und L5 geeignet, weil bei ihnen ein stabiles Gleichgewicht der Kräfte herrscht und daher keine ständigen Bahn-Korrekturen erforderlich sind.
Bei dieser Methode wird mit Hilfe eines helmartigen Gerätes, das von den Gehirnzellen verursachte magnetische Feld, räumlich verteilt mit ca. 300 Magnetfeldsonden gemessen. Im Vergleich zur EEG hat das Verfahren eine bessere räumliche Auflösung. Wegen der vielen störenden äußeren Einflüsse ist der instrumentelle Aufwand allerdings sehr groß. Das Verfahren eignet sich besonders zur Lokalisation von Hirnbereichen, die epileptische Anfälle verursachen und zur Diagnose von Hirntumoren.
Das sind Bauteile die eine Vielzahl von Funktionen auf einem Chip (meist in Silicium-Technik) vereinen. Die Strukturierung von elektronischen Schaltungen erfolgt meistens mit der Fotolithographie. Moderne Chips enthalten Millionen von Transistoren und anderen elektronischen Bauteilen.
Bei diesem bildgebenden Verfahren wird eine radioaktive Substanz (z.B. 18F, 11C, 13N oder 15O) in den Körper einbracht. Beim Zerfall der Substanz entstehen zunächst Positronen (Antiteilchen zu den Elektronen). Beim Auftreffen auf Elektronen (im Abstand von wenigen Millimetern) werden die entstehenden Positron-Elektron-Paare vernichtet und senden dabei eine charakteristische Gammastrahlung aus. Aus der Positionsmessung der Strahlung kann eine räumliche Darstellung der Konzentration der radioaktiven Substanz ermittelt werden. Die Konzentration hängt wiederum von biochemischen und physiologischen Vorgängen ab, die damit untersucht werden können. Der Nachteil des Verfahrens gegenüber der MRT ist die schlechtere räumliche Auflösung (ca. 5mm).
Teile einer Synapse. Die Erregung geht im Wesentlichen vom präsynaptischen Teil zum postsynaptischen Teil. Dazwischen liegt bei den chemischen Synapsen der synaptische Spalt. Die elektrische Leitfähigkeit des Spalts wird von den Botenstoffen (Neurotransmitter) stark beeinflusst.
Die Protonen bilden zusammen mit den Neutronen die Bausteine der Atomkerne. Im Gegensatz zu den Neutronen tragen die Protonen eine positive elektrische Elementarladung. Freie Neutronen haben eine Halbwertszeit von 886 Sekunden. Für die Halbwertszeit von Protonen wird eine Zeit zwischen 1031 und 1036 Jahren von der Großen Vereinheitlichten Theorie (GUT) vorhergesagt. Experimente am Super-Kamiokande Detektor in Japan deuten darauf hin, dass die Halbwertszeit größer als 1035 Jahre ist.
Beim Rastertunnelmikroskop wird eine extrem feine Nadel ganz nahe an der Oberfläche des zu untersuchenden Objekts über eine Computersteuerung in einem Raster bewegt. Dabei wird der Abstand zur Oberfläche (ca. 1 Nanometer) über die Messung des geringen Tunnelstroms gemessen und über piezoelektrische Aktuatoren konstant gehalten. Aus der Bewegung der Nadel kann dann die Form der Oberfläche rekonstruiert werden. Das Auflösungsvermögen reicht an Atomgröße heran und ist damit optischen Mikroskopen um Größenordnungen überlegen.
Silicium (Symbol: Si) ist ein chemisches Element mit der Ordnungszahl 14. Es ist ein Halbleiter und hat eine grau-schwarze Farbe. Es kann aus Quarzsand gewonnen werden, der überwiegend aus Silicium-Oxid besteht. Für die Anwendung in elektronischen Schaltkreisen muss Silicium in einkristalliner Form hergestellt werden. Die in speziellen Schmelzöfen hergestellten einkristallinen Stäbe werden in Scheiben geschnitten und poliert. Diese Scheiben stellen dann das Rohmaterial für die Herstellung von integrierten Schaltkreisen dar.
Kühlt man bestimmte Materialien (Supraleiter, z.B. Niob, Blei) unter eine materialspezifische kritische“ Temperatur so verlieren sie ihren elektrischen Widerstand und verdrängen Magnetfelder aus ihrem Inneren. Bei den Metallen liegt die kritische Temperatur bei einigen Kelvin (also nahe am absoluten Temperaturnullpunkt). Es wurden inzwischen aber auch komplizierte Legierungen hergestellt, die schon bei relativ hohen Temperaturen (über 100 K) supraleitend werden (Hochtemperatur-Supraleiter).
Symbole sind visuelle oder sprachlich formulierte Zeichen, die mit Bedeutung für uns verbunden sind. Sie fassen Eigenschaften und Anweisungen in einer komprimierten Form zusammen. In der Mathematik haben Symbole eine genau definierte Bedeutung.
Wir kennen vier verschiedene Naturkräfte. Es ist die Gravitationskraft, die elektromagnetische Kraft, die elektroschwache Kraft und die starke Kraft. Die Gravitation ist die Grundlage der Erdanziehungskraft und ist für die Anziehungskraft der Himmelskörper verantwortlich. Die elektromagnetische Kraft beschreibt die Phänomene des Magnetismus, der Elektrostatik und der elektromagnetischen Wellen, wozu auch das Licht gehört. Die elektroschwache Kraft ist für den so genannten Beta-Zerfall von Atomkernen verantwortlich. Die starke Kraft spielt in den Atomkernen die entscheidende Rolle. Sie ist die Kraft, die die einzelnen Kernbausteine zusammenhält. Für die letzen drei genannten Kräfte gibt es bereits eine vereinheitlichte Theorie (GUT für Grand Unified Theory). Gelänge es, auch noch die Gravitationskraft mit einzubeziehen, so hätte man eine Art Weltformel in der Hand. Im Moment sieht es tatsächlich so aus, als ob in absehbarer Zeit eine Theorie entwickelt werden kann, die alle bekannten grundlegenden Naturgesetze zusammenfasst. Ansätze dazu gibt es mit der Superstringtheorie bzw. mit der so genannten M-Theorie (das M“ steht für mistery). Mit einer solchen Theorie für Alles wären die Grundlagen der Physik abgeschlossen. Das heißt aber bei weitem nicht, dass man mit dieser Theorie alles berechnen könnte.
Transistoren sind elektronische Schalter bzw. Verstärker auf Halbleiterbasis. Mit ihnen können Logik-Schaltungen aufgebaut werden. Daher bilden sie das Grundelement von digitalen Prozessoren. Es gibt verschiedene Arten von Transistoren. In den modernen ProzessorChips werden überwiegend Feldeffekt-Transistoren verwendet. Bei ihnen steuert die Spannung an der Gate-Elektrode den Stromfluss zwischen der Source- und der Drain-Elektrode.
Adam, J. A., Virtual Reality is for Real, IEEE Spectrum, Oktober 1993, S. 22–29
Adams, D., Das Restaurant am Ende des Universums, Heyne Verlag, München, Nov. 1998
Adams, F., Laughlin, G., Die fünf Zeitalter des Universums, DVA, Stuttgart München 2000
Amato, I., Speculating in Precious Computronium, Science 253, Aug. 1991, S. 856–857
Asimov, I., Alle Roboter-Geschichten, 1982, Ausgabe Bastei Lübbe, Bergisch Gladbach, 7. Auflage 2004, ISBN 3-404-24082-0
Bachmann, K., Universum ohne Ende, GEO, Nr. 1, Januar 2002, S. 48–66
Bell, J. S., Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics, Cambridge University Press, New York 1987
Benner, J. P., Photovoltaics gaining greater visibility, IEEE Spectrum, September 1999, S. 34–42
Berger, T. W. et al., Brain-Implantable Biometic Electronics as the Next Era in Neural Networks, Proceedings IEEE, Juli 2001, S. 993–1012
Berkeley, G., A Treatise Concerning the Principles of Human Knowledge, 1710, Ausgabe Indy , Mai 2003
Beta, K., Katharsis, Ibera Verlag, Wien 1999
Bostrom, N., When Machines Outsmart Humans, Futures, Vol. 35:7, 2000, S. 759–764
Bostrom, N., Are You Living In A Computer Simulation?, Philosophical Quaterly Vol. 53, 2003, No. 211, S. 243–255
Bostrom, N., Ethical Issues in Advanced Artificial Intelligence,
Bostrom, N., Brain-Duplication and Mind-Dublication,
Bostrom, N., In Defense of Posthuman Dignity,
Braham, R., Comerford, R., Sharing Virtual Worlds, IEEE Spectrum, März 1997, S. 18–19
von Braun, W., Start in den Weltraum, Bertelsmann 1952
Breuer, R., (Chefredakteur), Angriff auf das Menschenbild, Spektrum der Wissenschaft, Gehirn & Geist, Dossier Nr. 1/2003
Breuer, R., Kontakt mit den Sternen, Ullstein, Frankfurt Berlin 1981
Brock, D. K., Track, E. K., Rowell, J. M., Superconductor ICs, IEEE Spectrum, Dezember 2000, S. 40–46
Brooks, R., Menschmaschinen, wie uns die Zukunftstechnologien neu erschaffen, Campus Verlag, Frankfurt New York 2002
Bryzek, J., Petersen, K., Mc Culley, W., Micromachines on the march, IEEE Spectrum, Mai 1994, S. 20–31
Bunge, M. A., Mahner, M. (Herausgeber), Scientific Realism: Selected Essays of Mario Bunge, Prometheus Books, New York 2001
Caldwell, R. R., Kamionkowski, M., Der Nachhall des Urknalls, Spektrum der Wissenschaft, Dossier 2/2002, S. 14–19
Calvet, C., Geheimtechnologien, Bohmeier Verlag, Lübeck, 1. Auflage 2001
Camus, A., Der Mythos des Sisyphos, 1942, Ausgabe Rowohlt, Reinbek bei Hamburg, 5. Auflage März 2003
Casti, J. L., Das Cambridge Quintett, Diana-Taschenbücher, München 2000
Chalmers, D. J., Das Rätsel des bewussten Erlebens, Spektrum der Wissenschaft, Digest-ND 3/2002, S.12–19
Clarke, A. C., 2001 Odyssee im Weltraum, Econ, Berlin, 1964
Conway, J., On Numbers and Games, Academic Press Inc., New York 1976
Coy, W., Bach, J., Geist & Maschine,
Crawford, I., Das Fermi-Paradoxon, Spektrum der Wissenschaft, 11/2000
Crick, F., Koch, C., The Unconscious Homunculus, in The Neuronal Correlates of Consciousness“, MIT Press, Cambridge MA, 2000, S. 103–110
Dainton, B., Innocence Lost, The University of Liverpool, , Oktober 2002
Damasio, A. R., Wie das Gehirn Geist erzeugt, Spektrum der Wissenschaft, Digest-ND 3/2002, S. 6–11
Darwin, Ch., Die Entstehung der Arten, 1859, Ausgabe Nikol Verlagsgesellschaft, Hamburg 2004
Davies, P., Gribbin, J., Auf dem Weg zur Weltformel, Superstrings, Chaos, Komplexität, Deutscher Taschenbuch Verlag, München, 4. Auflage, Nov. 1995
Davies, P., Der Plan Gottes, Die Rätsel unserer Existenz und die Wissenschaft, Insel Verlag, Frankfurt/Main 1996
De Duve, C., Aus Staub geboren, Leben als kosmische Zwangsläufigkeit, 1995, Ausgabe Rowohlt Verlag, Reinbek bei Hamburg 1997
Donald, M., A Mind so rare, W.W.Norton & Company, New York London 2001
Dreyfus, H. L., Was Computer nicht können. Die Grenzen künstlicher Intelligenz, 1972, Ausgabe Athenäum, Frankfurt 1989
Dyson, F. J., Time without End: Physics and Biology in an open Universe, Reviews of Modern Physics, Vol. 51, No. 3, Juli 1979
Fehige, C., Meggle, G., Wessels, U., Der Sinn des Lebens, Deutscher Taschenbuch Verlag, München, 4. Auflage März 2002
Fleischer, M., Schopenhauer als Kritiker der Kantischen Ethik, Königshausen & Neumann, Würzburg 2003
Fodor, Jerry A., Representations – Philosophical Essays on the Foundations of Cognitive Science, MIT Press, Cambridge, Jan. 1981
Fogel, D. B., What is evolutionary computation? IEEE Spectrum, Februar 2000, S. 26–32
Fogel, D. B., Hays, T. J., Hahn, S. L., Quon, J., A Self-Learning Evolutionary Chess Program, Proceedings of the IEEE,Vol.92, No.12, Dezember 2004, S. 1947–1954
Gazzaniga, M. S., Rechtes und linkes Gehirn: Split-Brain und Bewusstsein, Spektrum der Wissenschaft, Digest-ND 3/2002, S. 28–33
Geppert, L., The Amazing Vanishing Transistor Act, IEEE Spectrum, Oktober 2002, S. 28–33
Geppert, L., The 100-million-transistor IC, IEEE Spectrum, Juli 1999, S. 22–24
Gerke, P. R., Alles nur Technik? Unser Geist auf dem Prüfstand, Shaker Verlag, Aachen 1998
Gershenfeld, N., Chuang, I. L., Quantum Computing with Molecules, Scientific American, , Juni 1998
Glaser, P. F., Power from the Sun: Its Future, Science Magazine, 162, 1968, S. 857–866
Görnitz, T., Görnitz, B., Der kreative Kosmos, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg Berlin 2002
Gribbin, J., Schrödingers Kätzchen und die Suche nach der Wirklichkeit, 1995, Ausgabe Fischer Verlag, Frankfurt/Main, 5. Auflage November 2001
Grolle, J., Hotline zum Himmel, Der Spiegel, Nr.21, 18.5. 2002, S. 190–201
Guitton, J., Bogdanov, G. und I., Gott und die Wissenschaft, Deutscher Taschenbuch Verlag, München 1998
Habermas, J., Die Zukunft der menschlichen Natur. Auf dem Weg zu einer liberalen Eugenik?, Suhrkamp, Frankfurt, 4. Auflage 2002
Harned, N., Ultralight lithography, IEEE Spectrum, Juli 1999, S. 35–40
Hawking, S., Die illustrierte Geschichte der Zeit, 1988, Ausgabe Rowohlt Verlag, Reinbek bei Hamburg 1997
Hawking, S., Das Universum in der Nußschale, Hoffmann und Campe, Hamburg 2001
Hofstadter, D. R., Gödel Escher Bach, 1979, Ausgabe Deutscher Taschenbuch Verlag, München, 9. Auflage September 2003
Huxley, A., Schöne neue Welt, 1932, Ausgabe Fischer Taschenbuch Verlag, Frankfurt/Main, 61. Auflage Juni 2003
Ingebretsen, M., Mining Asteroids, IEEE Spectrum, August 2001, S. 34–39
Johnson, M., Overview of Spin Transport Electronics in Metals, Proceedings IEEE, Mai 2003, S. 652–660
Kaku, M., Zukunftsvisionen, 1997, Ausgabe Knaur, München, 2000
Kane, B. E., A silicon-based nuclear spin quantum computer, Nature, Vol. 393, 14. Mai 1998, S. 133–137
Kant, I., Kritik der reinen Vernunft, 1787, Ausgabe Reclam, Stuttgart 1966
Kant, I., Kritik der praktischen Vernunft, 1788, Ausgabe Felix Meiner Verlag, Hamburg 1990
Kant, I., Grundlegung zur Metaphysik der Sitten, 1797, Ausgabe Felix Meiner Verlag, Hamburg 1999
Kohonen, T., Self-Organizing Maps, Springer Series in Information Sciences, Vol. 30, Springer, Berlin, Heidelberg, New York, 1995, 1997, 2001
Kraft, U., Entlassen in die Wirklichkeit, Gehirn & Geist 04/2002, S. 71–73
Krüger, O., Virtualität und Unsterblichkeit, die Visionen des Posthumanismus, Rombach Litterae, Freiburg 2004
Kurzweil, R., The Age of Spiritual Machines, Penguin Books, New York 1999
Kurzweil, R., The Singularity is near, Penguin Books, New York 2005
Ladd, T. D., Goldmann, J. R., Yamaguchi, F., Yamamoto, Y., All-Silicon Quantum Computer, Physical Review Letters, Vol. 89, Nr. 1, Juli 2002, S. 017901 1–4
Lagally, K., Einführung in die Informatik, Vorlesungsskript, Universität Stuttgart
Leakey, R., Die ersten Spuren, 1994, Ausgabe Goldmann Verlag, München 1999
Lemonick, M. D., The End, TIME, 25. Juni 2001, S. 46–54
Lenzen, M., Natürliche und künstliche Intelligenz, Campus Verlag, Frankfurt/Main 2002
Libin, E., Libin, A., Robotherapy: Definition, Assesment, and Case Study, Proceedings of the 8th International Conference on Virtual Systems and Multimedia, Seoul, 2002, S. 906–915
Likharev, K. K., Single-Electron Devices and Their Applications, Proceedings IEEE, April 1999, S. 606–632
Lipson, H., Homemade, IEEE Spectrum, Mai 2005, S. 16–23
Lloyd, S., Ultimate physical limits to computation, Nature 406, August 2000, S. 1047–1054
Lorenz, A., Martin, K., Computeranimation: Projekt Marilyn, Focus, 1/97, S. 38–45
Lucas, J. R., Minds, Machines and Gödel, Philosophy 36, 1961, S. 112-127
Luther, M., Die Bibel Luther-Übersetzung, Deutsche Bibelgesellschaft, Stuttgart 2005
Mange, D., Stauffer, A., Peparolo, L., Tempesti, G., A Macroscopic View of Self-Replication, Proceedings of the IEEE, Vol.92, No.12, Dezember 2004, S. 1929–1945
Margolus, N., Levitin, L.B., The maximum speed of dynamical evolution, Physics D 120, 1998, S. 188–195
Mayr, E., Toward a New Philosophy of Biology: Observations of an Evolutionist, Harvard University Press, Cambrigde 1988
McCulloch, W., Pitts, W., A logical calculus of the ideas immanent in nervous activity, Bulletin of Mathematical Biophysics, 1943, 5, S.115–133.
McSpadden, J. O., Mankins, J. C., Space Solar Power Programs and Microwave Wireless Power Transmission Technology, IEEE microwave Magazine, Vol. 3, No. 4, Dezember 2002
Mechsner, F., Wie frei ist unser Wille? GEO 01/2003, Januar 2003, S.64–84
Meindl, J. D. (Editor), The Limits of Semiconductor Technology, Proceedings of the IEEE, März 2001
Mendel, J. M., Fuzzy Logic Systems for Engeneering: A Tutorial, Proceedings of the IEEE, März 1995, S. 345–377
Merkle, R. C., Self Replicating Systems and Molecular Manufacturing, Journal of the British Interplanetary Society, Vol. 45, 1992, S. 407–413
Milgrom, M., Gibt es Dunkle Materie? Spektrum der Wissenschaft, Dossier 1/2003, S. 82–89
Minsky, M., Mentopolis, 1985, Ausgabe Klett-Cotta, Stuttgart 1990
Moravec, H., Computer übernehmen die Macht, Hoffmann und Campe, Hamburg 1999
Mountcastle, V.,B., Perceptual Neuroscience: The Cerebral Cortex, Harvard University Press, Cambridge 1998
Mullins, J., The Topsy Turvy World of Quantum Computing, IEEE Spectrum, Februar 2001, S. 42–49
Nietzsche, F., Also sprach Zarathustra, 1885, Ausgabe Anaconda Verlag, Köln, März 2005
Niiniluoto, I., Varieties of Realism, Symposium on the Foundations of modern Physics, World Scientific, Joensuu Finnland 6.–8. August 1987, S. 459–483
Niiniluoto, I., Critical Scientific Realism, Oxford University Press, Oxford 1999
O’Neill, G. K., The High Frontier, 1976, Ausgabe Apogee Books, Burlington Kanada, 3. Auflage 2000
Ostriker, J. P., Steinhardt, P. J., Die Quintessenz des Universums, Spektrum der Wissenschaft, Dossier 1/2003, S. 74–81
Patalong, F., Das Hirn im PC, Spiegel Online, 24. Mai 2005
Pauen, M., Roth, G., Neurowissenschaften und Philosophie, Wilhelm Fink Verlag, München 2001
Pearson, I., The future of Human Evolution,
Penrose, R., The Emperor’s New Mind, Penguin Books, New York 1991 (deutsch unter dem Titel Computerdenken, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg Berlin 1991)
Penrose, R., Schatten des Geistes, 1994, Ausgabe Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg Berlin 1995
Penrose, R., Das Große, das Kleine und der menschliche Geist, 1997, Ausgabe Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg Berlin 2002
Peschl, M. F., Die Rolle der Seele in der Kognitions- und Neurowissenschaft, auf der Suche nach dem Substrat der Seele, Verlag Königshausen & Neumann, Würzburg 2005
Popper, K. R., Eccles, J. C., Das Ich und sein Gehirn, 1977, Ausgabe Piper Verlag, München/Zürich, 8.Auflage 2002
Popper, K. R., Auf der Suche nach einer besseren Welt, Piper Verlag, München/Zürich, 1987
Putnam, H., The Threefold Cord: Mind, Body, and World (John Dewey Essays in Philosophy), Columbia University Press, New York 2000
Ranke-Heinemann, U., Nein und Amen, mein Abschied vom traditionellen Christentum, 1992, Ausgabe Heyne Verlag, München, 2002
Reuter, B. M., Zur Psychophysiologie der Ich-Identität, Zeitschrift für Parapsychologie und Grenzgebiete der Psychologie, 38, Nr. 3/4, 1996, S.115–135
Rohbeck, J., Technologische Urteilskraft, Suhrkamp, Frankfurt/Main 1999
Roth, G., Das Gehirn und seine Wirklichkeit, Suhrkamp Taschenbuch Wissenschaft 1275, Frankfurt 1996Formularbeginn
Russell, B., Denker des Abendlandes, Eine Geschichte der Philosophie, Deutscher Taschenbuch Verlag, München 2004
Safranski, R., Nietzsche, Deutscher Taschenbuch Verlag, München, 2. Auflage Dezember 2000
Sandberg, A., Dyson Sphere FAQ,
Sander, J. T., Verschueren, A. R., Dekker, C., Room-temperature transistor based on a single carbon nanotube, Nature 393, 7. Mai 1998, S. 49–52
Schmidt-Salomon, M., Manifest des Evolutionären Humanismus, Alibri Verlag, Aschaffenburg, 1. Auflage 2005
Schopenhauer, A., Die Welt als Wille und Vorstellung, 1859, Ausgabe Deutscher Taschenbuch Verlag, München, 2. Auflage 2002
Schopenhauer, A., Ebeling, H. (Herausgeber), Die beiden Grundprobleme der Ethik I. Preisschrift über die Freiheit des Willens, Meiner, Hamburg 1978
Searle, J. R., Die Wiederentdeckung des Geistes, 1992, Ausgabe Suhrkamp Verlag, Frankfurt/Main, 1. Auflage 1996
Seifert, G., Steinhäuser, C., Gliazellen im Gehirn: Neue Eigenschaften und neue Funktionen, Neuroforum 2/2005, S. 55–60
Shakespeare, W., Macbeth, 1606, Ausgabe Reclam, Ditzingen Jan. 1977
Shibata, T., An Overview of Human Interactive Robots for Psychological Enrichment, Proceedings IEEE, Nov. 2004, S. 1749–1758
Singer, W., Ein neues Menschenbild?, Suhrkamp Taschenbuch Wissenschaft 1596, Frankfurt/Main 2003
Singer, W., Der Beobachter im Gehirn, Suhrkamp Taschenbuch Wissenschaft 1571, Frankfurt/Main 2002
Stace, W. T., Zeit und Ewigkeit. Ein religionsphilosophischer Essay, Lembeck, Frankfurt/Main 1997
Steels, L., Evolving grounded communication for robots. Trends in Cognitive Science. 7(7), July 2003, S. 308–312
Steinhardt, P. J., Turok, N., A Cyclic Model of the Universe, Sciencepress, , 25. April 2002
Stephan, A., Emergenz in kognitionsfähigen Systemen, in: Michael Pauen / Gerhard Roth (Hrsg.), Neurowissenschaften und Philosophie“, Wilhelm Fink Verlag (UTB für Wissenschaft; 2208), München 2001. S. 123-154.
Taur, Y., The incredible shrinking transistor, IEEE Spectrum, Juli 1999, S. 25–29
Tegmark, M., Wheeler, J. A., 100 Jahre Quantentheorie, Spektrum der Wissenschaft, Dossier 1/2003, S. 6–14
Tettamanzi, A., Tomassini, M., Soft Computing, Springer Verlag, Berlin Heidelberg New York 2001
Tipler, F. J., Die Physik der Unsterblichkeit, 1994, Ausgabe Deutscher Taschenbuch Verlag, München, 3. Auflage Februar 1998
Trautfetter, G., Stimmen aus der Steinzeit, Der Spiegel 43/2002, S. 218–222
Ulam, S. M., Adventures of a Mathematician, University of California Press, Berkeley 1991
Vaas, R., Tunnel durch Raum und Zeit, Kosmos Verlag, Stuttgart 2005
Vaas, R., Hotline zum Himmel, Bild der Wissenschaft, 7/2005, S. 30–38
Wada, Y., Prospects for Single Molecule Information Processing Devices, Proceedings IEEE, Vol. 89, No. 8, August 2001, S. 1147–1171
Ward, P. D., Brownlee, D., Unsere einsame Erde, Springer Verlag, Berlin Heidelberg 2001
Wise, K. D., Anderson, D. J., Hetke, J. F., Kipke, D. R., Najafi, K., Wireless Implantable Microsystems: High Density Electronic Interfaces to the Nervous System, Proceedings IEEE, Vol. 92, No. 1, Jan. 2004, S. 76–114
Wolfram, S., A new Kind of Science, Wolfram Media Inc. 2002
World Transhumanist Association,
Wuketits, F. M., Naturkatastrophe Mensch, Evolution ohne Fortschritt, Patmos Verlagshaus, Düsseldorf 2002
Zeilinger, A., Quanten-Teleportation, Spektrum der Wissenschaft, Dossier 1/2003, S. 22–31