Die vier Grundkräfte IV: "Einheitliche Feldtheorie".

 

aus scinexx                    Der Theorie nach gehen alle vier Grundkräfte auf eine "Urkraft" zurück, die direkt nach dem Urknall existierte.

Wo Einstein scheiterte

Die Suche nach der Einheitlichen Feldtheorie

Beobachtungen und theoretische Überlegungen legen nahe, dass es mindestens vier Grundkräfte im Universum gibt. Aber warum eigentlich? Könnten sie nicht genauso gut vier verschiedene Manifestationen einer einzigen, fundamentalen Urkraft sein?

Urkraft am Uranfang 

Tatsächlich geht das gängige Weltbild der Physik davon aus, dass alle vier Grundkräfte ursprünglich vereint waren – unmittelbar nach dem Urknall. Damals, in den allersten Sekundenbruchteilen unseres Universums, war alle Materie und Energie auf einen unvorstellbar winzigen Punkt konzentriert. Unter diesen Extrembedingungen, bevor es überhaupt Teilchen gab, könnten auch alle Kräfte in einer Art "Urkraft" vereint gewesen sein. Auch alle Trägerteilchen waren damals noch gleich.

Doch noch vor Beginn der kosmischen Inflation zerfiel diese Urkraft – so die Annahme. Die Gravitation spaltete sich als erste ab, dann folgte die starke Kernkraft. Übrig blieb eine Kombination von schwacher Kernkraft und Elektromagnetismus: die elektroschwache Wechselwirkung. In der Zeit zwischen einer Billionstel und einer Millionstel Sekunde nach dem Urknall jedoch zerfiel auch sie und die restlichen beiden Grundkräfte entstanden. So weit die Theorie.

Eine Gleichung für alle

Doch wenn einst wirklich alle Grundkräfte vereint waren, dann müssten sie sich noch heute zumindest mathematisch-physikalisch auf einen Nenner bringen lassen. Anders ausgedrückt: Es müsste eine Gleichung geben, die alle Grundkräfte unter einen Hut bringt und das dahinterstehende, gemeinsame Konzept beschreibt. Die Idee einer solchen "Weltformel" ist faszinierend – und deshalb so etwas wie ein Gral der Physik.

Albert Einstein suchte gut 30 Jahre lang nach einer einheitlichen Feldtheorie für Gravitation und Elektromagnetismus – vergeblich.

Schon Albert Einstein fahndete nach dieser "Einheitlichen Feldtheorie" – obwohl zu seiner Zeit erst zwei der vier Grundkräfte bekannt waren: Gravitation und Elektromagnetismus. Dennoch versuchte er mehr als 30 Jahre lang, diese beiden mittels Feldgleichungen miteinander zu vereinen. "Der Geist, der nach einer integrierten Theorie sucht, kann nicht damit zufrieden sein, dass es zwei getrennte Felder gibt, die in ihrer Natur völlig voneinander unabhängig sind", sagte er 1926 in seiner Nobelpreisrede.

Doch so genial der Physiker auch war: An der Einheitlichen Feldtheorie biss er sich die Zähne aus. Einer der Gründe dafür war sein mangelndes Verständnis für die Quantenwelt, wie der Physiker Brian Greene erklärt: "Einstein wusste einfach nicht genügend über die fundamentalen Prozesse und Prinzipien in der Welt der mikroskopisch kleinen Teilchen, um den nächsten Schritt zu schaffen."

Aber auch seither halten sich die Fortschritte in Grenzen…


Nota. - Wenn wir am vorderen Ende der Zeitleiste stünden, würden wir der 'Urkraft' bei ihrem Wirken hinterhersehen und könnten ihr dabei zusehen, wie - und wo - sie sich vierteilt. Dafür ein mathematisches Modell zu entwickeln, dürfte nicht das schwerste Unterfangen sein. Wenn wir also auf dem Standpunkt eines intelligent designers stünden.

Wir sehen aber in die Zeitleiste von hinten zurück. Wo immer wir zu messsen anfaangen - die 'Urkraft' erscheint nirgends, sondern immer schon eine der vier Grundkräfte. Dass unsere Messinstrumente - allein schon die gedanklichen! - so feinfühlig sind, sie in den mannigfaltigen Phänomene als diese oder jene zu scheiden und zu iden-tifizieren, ist wohl ein Faktum - aber eigentlich ein erstaunliches! Dass wir aber nicht von 'hinten' in den Urknall "zurückkönnen" und dass uns der Rückblick opak erscheint, ist eine naheliegende Vermutung des gesunden Menschenverstands, hab ich Recht?
JE

Die vier Grundkräfte III: Gravitation.

aus scinexx                                                        Die Gravitation manifestiert sich in einer Krümmung der Raumzeit
  
Eine Grundkraft allerdings fällt komplett aus dem Rahmen – da hilft auch kein Higgs: die Gravitation.

Problemfall Gravitation 
Warum die Schwerkraft nicht ins Schema passt 

Die Gravitation ist ein echter Sonderling. Denn sie will einfach nicht in das säuberlich geordnete Standardmodell der Teilchenphysik passen. Klar scheint: Die Gravitation ist definitiv eine der fundamentalen Kräfte im Universum. Gäbe es die Gravitation nicht, würde es weder Sterne noch Planeten im All geben und auch unsere Alltagserfahrungen sähen ziemlich anders aus.

Extrem schwach und doch weltbewegend 

Erst die Gravitation sorgt dafür, dass sich Objekte mit einer Masse gegenseitig anziehen – je größer die Massen, desto stärker die Anziehungskraft. Das aber bedeutet auch, dass die Gravitationskraft auf der Ebene der Alltagsobjekte nur sehr schwach wirkt. Rein theoretisch übt unser Körper auf alle umgebenden Objekte eine Anziehungskraft aus. Spüren tun wir davon allerdings nichts. Und selbst die Schwerkraft der Erde können wir durch ein wenig Muskelkraft locker überwinden: Fällt uns ein Buch auf den Boden, heben wir es problemlos wieder auf.

Bei sehr kleinen Massen, wie auf der Ebene der Elementarteilchen, wirkt die Gravitation sogar so schwach, dass sie vernachlässigbar ist. Deshalb taucht die Gravitation in den Berechnungen und Modellen der Teilchenphysiker auch nicht auf – bisher jedenfalls. 

Wo steckt das Trägerteilchen? 

Das richtig große Problem aber bereitet uns die Gravitation, wenn es um ihr Trägerteilchen geht. Rein theoretisch müsste sie - wie alle anderen Grundkräfte auch - durch ein Eichboson vermittelt werden. Aber wie ein solches Graviton beschaffen sein könnte und ob es wirklich existiert, ist eines der großen Rätsel der modernen Physik.

Computermodell von Gravitationswellen, wie sie Einstein postulierte

Einer der Gründe dafür ist die ungewöhnliche Wirkungsweise der Gravitation. Albert Einstein beschrieb in seiner Allgemeinen Relativitätstheorie, dass die Gravitation untrennbar mit der Geometrie der Raumzeit verknüpft ist - und damit mit der Grundmatrix unseres Universums. Die Anziehung zwischen zwei Massen macht sich demnach in einer Krümmung der Raumzeit bemerkbar. Kommt es zu abrupten Veränderungen, beispielsweise bei der Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher, löst dies wellenartige Schwingungen der Raumzeit aus - Gravitationswellen. 

Das Problem der Quantisierung 

So weit, so bekannt. Aber wo in diesem Geschehen bleibt Platz für das Graviton? Rein theoretisch könnte es ähnlich wie beim Elektromagnetismus sein: Die Photonen sind im Prinzip nichts anders als die gequantelten, kleinsten Energieeinheiten der elektromagnetischen Wellen – eine elegante mathematisch beschreibbare Herleitung.

Aber die Gravitation ist keine normale Welle, sie ist die Geometrie der Raumzeit. Will man sie quantisieren, müsste man die Raumzeit selbst in diskrete Grundeinheiten aufteilen. Tatsächlich gibt es Physiker, die davon ausgehen, dass auch die Raumzeit aus Quanten besteht. Nach der Schleifen-Quantengravition ist sie aus einem Spin-Netzwerk aus verbundenen Knotenpunkten aufgebaut - sogenannte Schleifen oder "Loops". Wo sich in diesen Einheiten das Graviton versteckt, ist jedoch unklar.

Die Schleifen-Quantengravitation postuliert eine Quantelung der Raumzeit in Form eines Netzes auf Knoten und Schleifen
. 

Ein Detektor für das Graviton

Könnte man das Graviton vielleicht einfach experimentell nachweisen? Leider stehen die Chancen dafür eher schlecht, einige Physiker halten es sogar schlicht für unmöglich. Einer der Gründe: Die Gravitation ist auf der Ebene der kleinsten Teilchen 10 hoch 36 Mal schwächer als der Elektromagnetismus, entsprechend energiearm muss auch das Graviton sein. Einen Detektor, der dies erspüren kann, müsste daher weit empfindlicher sein als alles, was bislang technisch machbar erscheint.

Hinzu kommt, dass die Gravitons eher dünn gesät sind: Der Physiker Freeman Dyson rechnete vor einigen Jahren aus, dass die Sonne rund 10 hoch 24 Gravitons pro Sekunde abgibt – das sind 1.000 Trilliarden. Das klingt erstmal viel. Doch davon kommt nur ein Bruchteil bei der Erde an. Würde man die gesamte Erde in einen Detektor umwandeln, hätte dieser während der gesamten bisherigen Lebenszeit der Sonne gerade einmal vier Gravitons registriert.

Dyson kommt daher zu dem Schluss: Gravitonen könnten zwar etwas sein, das sich im Prinzip nachweisen lässt. Die Wahrscheinlichkeit, dass dies irgendwann gelingt, ist allerdings verschwindend gering. Das hindert die Physiker aber nicht daran, weiter nach möglichen Wegen zu suchen, um wenigstens indirekt die Existenz dieses Teilchens nachzuweisen.

Die vier Grundkräfte des Universums, II: Bosonen.

Higgs-Boson

 aus scinexx

Im Reich der Bosonen

Jeder Kraft sein Teilchen - theoretisch

Wie funktioniert eine Kraftwirkung überhaupt? Wie "spüren" zwei Magneten ihre gegenseitige Anziehung oder Abstoßung und was sagt dem Ball, dass er wieder zur Erde fallen soll? Lange Zeit fanden Wissenschaftler darauf keine Antwort. Sie konnten zwar die Wirkung der Kräfte beobachten und messen, ihre wahre Natur blieb ihnen jedoch verborgen.

Im Standardmodell der Teilchenphysik sind die Trägerteilchen (Eichbosonen, rot) von drei der vier Grundkräfte erfasst.

Teilchen als Vermittler der Kräfte

Heute weiß man, dass die Grundkräfte von Trägerteilchen vermittelt werden, den sogenannten Eichbosonen. Ähnlich wie ein Ball beim Fangen einen Teil seines Impulses und seiner Energie an den Fänger überträgt, wirken diese Kraftteilchen auf die Teilchen der Materie. Theoretisch lässt sich jede Grundkraft auf einen Austausch von Eichbosonen zwischen Materieteilchen zurückführen.

Im Standardmodell der Teilchenphysik bilden die Bosonen eine ganz eigene Klasse, denn sie unterscheiden sich in einigen entscheidenden Merkmalen von den "normalen" Teilchen, den Fermionen, aus denen unsere Materie besteht. So lässt sich ihr Eigendrehimpuls immer in ganzen Zahlen ausdrücken: Ein Photon hat beispielsweise einen Spin von eins. Bei Quarks, Elektronen und anderen Materiebausteinen ist der Spin dagegen immer halbzahlig.

Einzelgänger und gesellige Typen

Dieser auf den ersten Blick rein formale Unterschied hat gravierende Folgen für das Verhalten der Teilchen. Denn durch ihn werden Fermionen zu Einzelgängern: Dort, wo ein Quark oder Elektron ist, kann zur gleichen Zeit kein zweites mit dem gleichen Spin sein. Diese Teilchen müssen sich immer in einem ihrer Quantenmerkmale unterscheiden. Das besagt das sogenannte Pauli-Ausschlussprinzip.

Erst diese Grundeigenschaft sorgt beispielsweise dafür, dass die Elemente chemische Reaktionen miteinander eingehen: Weil ihre Elektronen nicht alle im günstigen Energiezustand sein können, sind einige zu ungünstigen Außenpositionen verdammt. Um dies auszugleichen, streben die meisten Elemente danach, Elektronen mit anderen Elementen auszutauschen – chemische Bindungen sind die Folge.

Erst die "gesllige" Natur der Bosonen macht Phänomene wie das Laserlicht möglich.

Anders die Bosonen: Sie sind eher geselliger Natur und können sich problemlos an einem Ort und zur gleichen Zeit aufhalten. Physikalisch ausgedrückt: das Pauli-Ausschlussprinzip gilt für sie nicht. Dadurch kann man beispielsweise in einem Laser große Mengen von Photonen mit gleichen Merkmalen erzeugen. Gleichzeitig befähigt erst diese "Geselligkeit" die Eichbosonen dazu, als Überträgerteilchen der Grundkräfte zu wirken.

Wer macht was?

Die Art der Bosonen bestimmt, auf welche Teilchen eine Kraft wirkt. Ihre Reichweite entscheidet darüber, in welchen Distanzen sich die Wechselwirkung manifestiert. Identifiziert und nachgewiesen sind heute die Trägerteilchen von drei der vier Grundkräfte: Das Photon ist das Eichboson der elektromagnetischen Wechselwirkung. Die Gluonen wirken in Teilchen wie den Protonen und Neutronen als der Klebstoff für die Quarks und damit als Träger für die starke Kernkraft.

Bei der schwachen Kernkraft ist das Ganze ein wenig komplizierter: Sie wird von gleich drei verschiedenen Bosonenvarianten vermittelt: den W+, W- und Z-Bosonen. Und noch etwas ist seltsam: Nach gängiger Theorie dürften die Eichbosonen eigentlich keine Masse besitzen – bei Gluonen und Photonen ist das auch der Fall. Aber die Bosonen der schwachen Kernkraft haben eine Masse – eine ziemlich große sogar, wie Messungen im Large Hadron Collider (LHC) belegen.

Darstellung der Teilchenspuren beim Zerfall eines Higgs-Bosons im Detektor CMS

Rettung durch das Higgs

Wie ist das zu erklären? Hier kommen das Higgs-Boson und der mit ihm verknüpfte Higgs-Mechanismus ins Spiel. Sein Einfluss verleiht nicht nur Materieteilchen ihre Masse, sondern sorgt auch dafür, dass die Eichbosonen der schwachen Kernkraft mit dem Higgsfeld wechselwirken und so eine Masse bekommen. Ohne diesen Effekt müssten die W- und Z-Bosonen masselos sein.


Nota. - 'Es gibt' keine Kräfte. Was wirkt, entsteht immer erst durch Wechselwirkung - und die besteht in einem Austausch - zwischen zwei "Trägern". Trägern von was? Ein Was ist gar nicht 'da', bevor die 'Träger' aneinander geraten. Es ist die Wechsel- wirkung selbst, die 'wirkt'.
JE

Die vier Grundkräfte des Universums I.

 
aus scinexx                                                                                     John Martin,The Great Day Of His Wrath

Die großen Vier

Den Grundkräften der Physik auf der Spur

Nach gängigem Weltbild prägen vier fundamentale Wechselwirkungen das Universum. Doch vieles an ihnen gibt noch immer Rätsel auf. 

Sie sind die verborgene Macht im Universum: die vier Grundkräfte der Physik. Ob im Reich der Atome, in unserem Alltag oder im Kosmos, diese fundamentalen Wechselwirkungen spielen überall mit. Doch trotz ihrer immensen Bedeutung geben sie noch immer Rätsel auf. Denn was verbindet sie miteinander? Und gibt es vielleicht sogar eine einende "Weltformel"? 

Nach gängigem Weltbild sind diese vier die universellen "Macher": Gravitation, Elektromagnetismus sowie die starke und schwache Kernkraft. Am Uranfang des Kosmos waren sie alle vereint, teilten sich dann aber auf. Seither gehen aus ihnen und der Wirkung ihrer Trägerteilchen alle anderen Kräfte und Phänomene hervor – so die Theorie.

Doch mit diesem simplen Bild gibt es Probleme: Bisher sind die Mittlerteilchen nur von dreien der vier Grundkräfte bekannt. Und schon Albert Einstein verzweifelte beim Versuch, die Grundkräfte mathematisch-physikalisch unter einen Hut zu bringen. Bis heute gleicht die Suche nach einer solchen "Weltformel" der Suche nach dem heiligen Gral…

 Inhalt:

1. Die Macht der "Viererbande"
   Kräfte und Grundkräfte
2. Im Reich der Bosonen
   Jeder Kraft sein Teilchen - theoretisch
3. Problemfall Gravitation
   Warum die Schwerkraft nicht ins Schema passt
4. Wo Einstein scheiterte
   Die Suche nach der Einheitlichen Feldtheorie
5. Gibt es die "Weltformel"?
   Große Hoffnung und viele Fehlschläge

Die Macht der "Viererbande"

Kräfte und Grundkräfte

Ob Elektrizität, Reibung oder mechanische Kraft - unser Alltag ist von der Wirkung von Kräften geprägt.

Ob wir einen Ball fallen lassen, ein Elektrogerät anschalten oder von einem Stuhl aufstehen – die Wirkung von Kräften begegnet uns überall in unserem Alltag. Immer dann, wenn sich Objekte gegenseitig beeinflussen, sei es durch Anziehung, Abstoßung, Reibung oder Widerstand, ist eine Kraft im Spiel. Kräfte steuern und beeinflussen alle Prozesse im Universum und wirken vom kleinsten Teilchen bis in die Weiten des Alls.

Doch so vielfältig die Kräfte und ihre Wirkungen erscheinen: Heute weiß man, dass sie sich alle auf nur vier Grundkräfte zurückführen lassen – zumindest nach gängiger Theorie. Zu diesen vier fundamentalen Wechselwirkungen gehören die Gravitation, der Elektromagnetismus sowie die schwache und die starke Kernkraft. Einzeln oder zusammen wirkend bringen sie all die Effekte hervor, die unsere Welt und den gesamten Kosmos prägen.

Die Gravitation bestimmt die Bahnen von Himmelskörpern und bewirkt die Erdanziehung.

Gravitation und Elektromagnetismus

Die Gravitation ist die Grundkraft, die am frühesten identifiziert und beschrieben wurde. Isaac Newton beschrieb schon im 17. Jahrhundert ihren Einfluss auf Massen und auf Planeten und andere Himmelskörper. Dass auch zwei Objekte alltäglicher Größe eine Anziehung aufeinander ausüben, bewies der Ende des 18. Jahrhunderts der britische Chemiker Henry Cavendish. Erst Albert Einstein jedoch legte vor gut hundert Jahren mit seiner Allgemeinen Relativitätstheorie den Grundstein für unser heutiges Verständnis der Gravitation als einer Folge der Geometrie der Raumzeit.

Für uns unmittelbar im Alltag erfahrbar ist die elektromagnetische Wechselwirkung. Erst durch sie fließt Strom, finden chemische Reaktionen statt oder wirken Magneten. Diese Grundkraft sorgt aber auch dafür, dass Atome und Moleküle durch die Ladung ihrer Teilchen zusammenhalten. Erst durch sie ist der Boden unter unseren Füßen tragfähig und feste Körper können entstehen.

Die starke Kernkraft hält die Quarks im Proton und Neutron zusammen, Trägerteilchen sind Gluonen.

Die beiden Kernkräfte

Die beiden restlichen Grundkräfte wurden erst identifiziert, als Wissenschaftler begannen, die Zusammensetzung des Atoms und sein Verhalten zu enträtseln. Denn beide wirken nur in seinem Inneren. Die starke Wechselwirkung ist die Kraft, die die Quarks im Innern von Protonen und Neutronen zusammenhält und die Atomkerne überhaupt erst stabil macht. Denn sie sorgt dafür, dass sich die Protonen im Atomkern trotz ihrer positiven Ladungen nicht abstoßen, sondern zusammenhalten.

Die schwache Kernkraft ist der große Wandler: Sie sorgt nicht für Stabilität, sondern wirkt immer dann, wenn Atome zerfallen oder miteinander verschmelzen. Erst durch sie ist beispielsweise die Umwandlung von Protonen zu Neutronen möglich, wie sie bei bestimmten radioaktiven Betazerfällen oder bei der Wasserstofffusion im Herzen der Sonne vorkommen. Dabei wandelt sich ein Up-Quark im Proton in ein Down-Quark um und gibt dabei ein Positron und ein Neutrino ab.

So weit die Effekte der vier Grundkräfte. Aber wodurch wirken sie?

 

Gene oder deren Nachbarschaft?

aus derStandard.at, 30. Juli 2017, 21:50

Position eines Gens im Chromosom beeinflusst Evolution

Österreichische Forscher fanden bei Bakterien heraus, dass Nachbargene beeinflussen, wie sehr sich die Aktivität eines Gens verändern kann

Klosterneuburg – So wie Kinder aus gut situierten Gegenden eher zu einer erstklassigen Ausbildung kommen als solche aus Armenvierteln, prägt die Nachbarschaft auch bei Genen ihr Entwicklungspo- tenzial: Bis jetzt war wenig darüber bekannt, wie die Position eines Genes auf einem Chromosom seine Evolution beeinflusst. Nun aber konnten Klosterneuburger Forscher nachweisen, dass manche vorteilhaften Veränderungen in der Evolution nur dann geschehen können, wenn die Nachbarn dies zulassen.

Evolution im Labor

Magdalena Steinrück und Calin Guet vom Institute of Science and Technology (IST) Austria haben im Labor mit Escherichia-coli-Bakterien Evolutionsexperimente durchgeführt. Sie fügten ein Gen in das Erbgut der Mikroben ein, das sie vor dem Antibiotikum Tetrazyklin schützt. Zu Beginn des Experiments war es jedoch fast vollständig ausgeschaltet. Mit steigenden Mengen an Tetrazyklin übten die Forscher einen Selektionsdruck auf die Bakterien aus – diese konnten nur mehr überleben und sich vermehren, wenn das Resistenzgen durch Mutationen immer stärker aktiviert wurde.

Das Ergebnis der Versuche: Die Bakterien überlebten wesentlich öfter, wenn sich das Resistenzgen an bestimmten Stellen des Chromosoms befand, im Vergleich zu anderen Stellen. Die Nachbarschaft beeinflusse folglich, welche Veränderungsmöglichkeiten einem Gen zur Verfügung stehen. "Manche Mutationen können nur vorkommen, wenn die benachbarten Gene dies zulassen", so die Forscher.

Hilfe im Kampf gegen resistente Erreger

"Wir zeigen, dass Gene Mutationen und das Anpassungspotential benachbarter Gene beeinflussen können. Die Organisation von Genen auf dem Chromosom ist daher sowohl Ursache als auch Wirkung von evolutionärer Veränderung", meint Guet. Die Resultate der im Fachmagazin "eLife" erschienenen Studie könnten auch bei Vorhersagen helfen, wann neue Antibiotikaresistenzen zu erwarten sind und wann nicht. Dies wäre bei der Bekämpfung resistenter Krankheitserreger von Nutzen. (APA, red,)

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Abstract
eLife: "Complex chromosomal neighborhood effects determine the adaptive potential of a gene under selection."


Nota. - Ein unerwartete Bereicherung des Themas Vererbung oder Umwelt.
JE

Lässt die Durchschnittsintelligenz inzwischen wieder nach?

aus derStandard.at,12. September 2017

Neue Erklärung für unsere (vermutlich) rückläufige Intelligenz
Nach einem ständigen Anstieg der durchschnittlichen IQ-Testergebnisse kommt es seit gut zwanzig Jahren zu Rückgängen. Doch woran liegt das?

von Klaus Taschwer

London – Nach der Einführung der ersten Intelligenztests haben sich die Ergebnisse in der westlichen Welt lange und kontinuierlich verbessert – vermutlich wegen Fortschritten bei der Ernährung und der Bildung. Das nennt man in der Forschung seit den 1990er Jahren den Flynn-Effekt nach dem neuseeländischen Politologen James Flynn, der diesen Effekt 1984 erstmals für die USA beschrieb.

Doch ungefähr seit den 1990er Jahren scheint es in verschiedenen Ländern der westlichen Welt Anzeichen zu geben, dass es mit dem IQ im Schnitt wieder leicht abwärts geht. Es ist die Rede von sieben bis zehn IQ-Punkten pro Jahrzehnt, wie das britische Wissenschaftsblatt "New Scientist" berichtet. Die Ergebnisse sind nicht unumstritten, um es mit der Stilfigur der doppelten Verneinung vorsichtig zu formulieren, wurden aber bereits in einigen Ländern bestätigt.

Diesen vermutlichen IQ-Verfall erklären einige Forscher damit, dass Frauen mit einem hohen IQ tendenziell weniger Kinder haben. Andere weisen darauf hin, dass sich in den vergangenen Jahren und Jahrzehnten die Tests zur Messung des IQ leicht verändert hätten und dass der Rückgang dadurch bedingt sei.

Dieser zweiten These gingen Forscher um Robin Morris (Kings College London) im Fachblatt "Intelligence" nach und analysierten für ihre Studie zunächst rund 1750 verschiedene Intelligenztests seit dem Jahr 1972, und zwar im Speziellen nach zwei Testteilen: jenen, die das Kurzzeitgedächtnis und jene, die das Arbeitsgedächtnis messen. (Letzteres ist komplexer als das Kurzzeitgedächtnis und befähigt zur Manipulation der Erinnerungen, um es salopp zu formulieren. Außerdem sind damit andere Hirnteile befasst.)

Dabei zeigte sich, dass sich das Kurzzeitgedächtnis analog zum Flynn-Effekt verbesserte, während die Testergebnisse in Sachen Arbeitsgedächtnis abnahmen.

Ältere Testteilnehmer könnten die Lösung sein

Parallel dazu machten die Forscher aber noch eine zweite Entdeckung: Es wurden in den vergangenen Jahrzehnten immer mehr Menschen IQ-Tests unterzogen, die bereits über 60 Jahre alt waren. Da es bekannt ist, dass ältere Personen an einem nachlassenden Arbeitsgedächtnis leiden (während das Kurzzeitgedächt- nis annähernd konstant bleibt), könnte das die Erklärung für die rückläufigen Testergebnisse sein. (tasch.)

Links

• Intelligence: "The Flynn effect for verbal and visuospatial short-term and working memory: A cross-temporal meta-analysis"
• New Scientist: "We seem to be getting stupider and population ageing may be why"
• Nachlese: "Umfassende Genstudie zeigt: Der Mensch evolviert immer noch"

Und nun auch die Kakadus!

aus scinexx

Kakadus schaffen den Hakentest
Vögel biegen sich ihre Werkzeuge zur Angel zurecht – zumindest einige 

Clevere Vögel: Nach den Krähen haben nun auch Goffini-Kakadus den "Hakentest" bestanden: Mit ein wenig Herumprobieren lernen die Vögel, sich einen Draht so zurechtzubiegen, dass sie mit ihm einen Futterkorb aus einem Rohr angeln können. Allerdings: Diesen komplexen Ablauf bewältigte nur eine Minderheit der Testkakadus – möglicherweise, weil diese Vögel im Unterschied zu Krähen nicht von Natur aus Werkzeuge kennen und nutzen, mutmaßen die Forscher.

Vor 15 Jahren verblüffte die Krähe Betty die Wissenschaftswelt: Biologen beobachteten, wie das Tier aus einem Draht einen Haken bog, um damit ein kleines Körbchen mit Futter aus einer Röhre zu angeln. Inzwischen ist auch von anderen Vögeln bekannt, dass sie Werkzeuge nutzen und herstellen. Vor allem die Goffini-Kakadus haben sich als erstaunlich clever erwiesen: Sie knacken Tresore, schlussfolgern logisch und wägen sehr genau ab, ob sich ein Einsatz lohnt.

Ein Draht, eine Nuss und ein Röhrchen

Ob die schlauen Kakadus auch mit der Krähe Betty mithalten können, haben Isabelle Laumer von der Universität Wien und ihre Kollegen nun untersucht. "Wir konfrontierten unsere Kakadus mit dem gleichen Problem wie Betty: Die Vögel erhielten ein mit einer Cashewnuss befülltes Körbchen am Boden eines vertikalen Plexiglasröhrchens und als einziges Hilfsmittel ein gerades Stück Draht", berichtet Laumer.

Um an den Inhalt des Körbchens zu gelangen, mussten die Vögel den Draht zu einem Haken verbiegen, das Werkzeug richtig herum einführen, den Haken in den Henkel einhängen und das Körbchen hochziehen – eine komplexe Abfolge von Schritten. In einem weiteren Versuch befand sich die Cashewnuss in der Mitte eines horizontalen Röhrchens. Um das Futter herausstoßen zu können, mussten die Tiere ein um 90 Grad gebogenes Drahtstück gerade biegen.

Mit den Schnabel biegt sich der Kakadu das Drahtstück zurecht.

Hakentest bestanden…

Würden die Kakadus diese Aufgaben meistern? Die Versuche ergaben: Prinzipiell begreifen auch Goffini-Kakadus nach einigem Herumprobieren, wie sie mit Hilfe des Hakens an ihr Futter kommen. "Die Kakadus zeigten dabei unterschiedliche Techniken, um die Haken zu biegen", berichtet Laumer. "Meistens wurde der Haken aber direkt mit dem Schnabel gebogen und dann das selbst hergestellte Werkzeug sofort eingeführt."

• Selbstbewusste Rhesusäffchen.

Spannend ist dies vor allem deshalb, weil die Goffini-Kakadus im Gegensatz zu Krähen nicht von Natur aus gewohnt sind, Werkzeuge zu nutzen. "Die Innovationsfähigkeit der Vögel hat uns erstaunt: Anders als Krähen hatten sie keine Vorerfahrung mit Hakenwerkzeugen", erklärt Seniorautorin Alice Auersperg. "Sie sind weder darauf spezialisiert, Werkzeuge zu bauen oder zu gebrauchen, noch biegen sie Äste beim Nestbau."

Aber: Keine gute Erfolgsquote

Dies könnte auch erklären, warum längst nicht alle Kakadus die Aufgaben bewältigten: Von den 13 Kakadus schafften nur drei den Hakentest. Das Geradebiegen des Drahts begriffen immerhin vier von ihnen. "Die Tatsache, dass nur manche Kakadus auf die Lösung gekommen sind und dass die Technik, den Haken zu biegen von Tier zu Tier unterschiedlich war, lässt vermuten, dass die Kakadus das Problem ganz individuell gelöst haben und dabei nicht auf angeborene stereotype Verhaltensweisen zurückgegriffen haben", erklärt Auersperg.

Im Gegensatz zu den Krähen müssen sich die Kakadus ihre Lösungen daher komplett neu erarbeiten und dabei für sie eigentlich ungewohnte Verhaltensweisen lernen. "Die generelle Intelligenz der Goffini-Kakadus erlaubt ihnen augenscheinlich, ungewöhnliche Probleme zu lösen, die sie in der freien Wildbahn üblicherweise nicht antreffen", so Auersperg abschließend. (Proceedings of the Royal Society B, 2017; doi: 10.1098/rspb.2017.1026)

(Universität Wien, 06.09.2017 - NPO)


Nota. - Das ist der springende Punkt: Im Prinzip könnten sie, doch die Erfolgsquote ist gering; denn warum sollten sie? Der Erfolg der vier von dreizehn ist ja mehr der Langeweile in der Gefangenschaft geschuldet, als den Notwendigkeiten des Überlebens: Für sie ist gesorgt, da sind die Cashewkerne ein Luxus - auf den man aber auch ganz guz verzichten kann. Die Leistung der Vier ist fast Verschwendung, denn wenn der Versuch abgeschlossen ist, können sie biegen, so viel sie wollen: Cashewkerne wirds dafür nicht mehr geben. Tiere in freiner Wildbahn, die mit Selbsterhaltung voll beschäftigt sind, können sich keine Verschwendung leisten; jedenfalls nicht so oft, dass eine soziale Tradition daraus würde!
JE