Wissenschaft und die Gesellschaft

7. Dezember 2021 | Von Isabella Pridat | Kategorie: R&D Durchbrüche, Strategische Berichte, Wissenschaft und Forschung

Bei dem Think Digital Summit Gespräch zwischen Dr. Dario Gill, Senior Vice President of IBM Research, und Prof. Brian Cox CBE FRS, Professor of Particle Physics at Manchester University, UK, geht es darum, wie wir Wissenschaft und wissenschaftliches Denken dafür nutzen können, schneller neue Lösungen zu entdecken. Dies bezeichnet Dr. Gill gleich eingangs als eines seiner Lieblingsthemen. Dass es Prof. Cox gleichermaßen am Herzen liegt, belegen seine vielen sehr erfolgreichen TV-Shows, wie Wonders of Life oder The Quantum Universe, sowie seine Bücher, die die wissenschaftlichen Fundamente des Universums bis hin zum Kleinsten, der Microbiologie und den Atomen, einem breiten Publikum erschließen.

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Bericht von Isabella Pridat-Zapp

Die Wissenschaft ist heute für unser Leben wichtiger denn je. Sie beeinflußt unsere künftige Gesundheit und unseren Wohlstand ganz wesentlich. Sie befähigt uns, sehr viele aktuelle Herausforderungen zu meistern, auch weltweit: wie Pandemie, Klimawandel, Luft- und Umweltverschmutzung.

Alltag

Zu der Überlegung, was wir für unsere Gesellschaft und unsere Institutionen aus der wissenschaftlichen Methodik und dem wissenschaftlichen Handwerkszeug lernen können, kann von der Definition des Nobelpreisträgers, Richard Feynman (u.a. Quantenelektrodynamik) ausgegangen werden. Dieser betont, dass natürlich der wissenschaftliche Fortschritt der offensichtliche Nutzen, ja, die Basis unserer heutigen Gesellschaft ist. Dennoch sei die wertvollste Fähigkeit, die wir alle aus der Wissenschaftswelt übernehmen können, die Fähigkeit des Infragestellens und des Umdenkens.

In der Wissenschaft geht man zunächst davon aus, dass etwas unbekannt ist und daher erforscht werden muss. Hierbei entwickeln wir Meinungen und Annahmen zu unserer Umwelt. Grundsätzlich muss jedoch gelten, so Feynman, dass Annahmen, die sich nicht mit natürlichen Phänomenen, mit der Natur, vereinbaren lassen schlicht falsch sind.

Irrtümer anerkennen

Dies einzusehen und die Richtigstellung gern anzunehmen, ist ein unglaublich wichtiger Erkenntnis-Schritt, den wir aus der Wissenschaftswelt in unsere Institutionen und unsere Gesellschaft übernehmen können. Erst dieser Schritt ermöglicht es, die irrtümliche Annahme hinter sich zu lassen und neue Lösungen in Angriff zu nehmen.

Selbst die Demokratie basiert hierauf. Da wir nicht genau wissen, wie man ein Land am besten regiert, nehmen wir alle 4 bis 5 Jahre einen Wechsel vor.

Seine Meinung zu ändern, ist eine grundlegende und positive Fähigkeit. „Zweifel sollte nicht gefürchtet, sondern willkommen geheißen werden“, sagte Feynman. Das Infragestellen und zu erkunden, was wir nicht wissen, ist nicht nur die Grundlage der Wissenschaft und die Grundlage jeder Forschung, sondern auch eine äußerst wichtige Methode um in der Welt zurecht zu kommen – für unseren Alltag.

Von der Wissenschaft zur Technologie

Nun zum Zusammenhang zwischen wissenschaftlicher Entdeckung und Technologie. Oft geht das eine aus dem anderen hervor. Künstliche Intelligenz und Quanten Computing sind hierfür gute Beispiele. Deren Ursprung geht auf Entdeckungen in der Neurowissenschaft und der Quantenphysik hervor, die vor ungefähr 100 Jahren gemacht wurden. Die Vielschichtigkeit des Verhältnisses zwischen der physischen Welt und der Informationstheorie ist sehr faszinierend.

Schwarze Löcher und Informationen

Die Frage der Beziehung zwischen Physik und Information wird zur Zeit in der modernen theoretischen Physik lebhaft diskutiert. Die wissenschaftliche Untersuchung schwarzer Löcher ist dabei wegbereitend. Die Abbildung zeigt, wie ein schwarzes Loch nach unserem heutigen Wissensstand aussehen könnte.

Der Regisseur Chistopher Nolan ließ diese Darstellung eines schwarzen Lochs für seinen Film Interstellar generieren mit der Prämisse, dass Einsteins Gleichungen der allgemeinen Relativitätstheorie durch den Code der Grafiksoftware abgebildet werden sollten. Der runde helle Bereich heißt Akkretionsscheibe und ist aus der Informations-Perspektive nicht so interessant. Das helle Material bewegt sich spiralförmig zum schwarzen Loch und wird an dessen Rändern verwirbelt.

Interessiert sind wir heute vor allem an dem dunklen zentralen Bereich, denn innerhalb der letzten Dekaden erhob sich die sehr weitreichende Frage, wie es sich wohl auf das schwarze Loch auswirkt, wenn man ein Informations-bit in den Ereignishorizont hineinwirft.

Es zeigt sich, dass sich dadurch die Fläche des Ereignishorizonts, dieser gedachten Grenze im All, um eine Einheit der Planck-Länge zum Quadrat vergrößert. Diese Maßeinheit ist die grundlegende kleinste Längeneinheit im Universum, die wir in der Grundlagenphysik verwenden.

Es gibt deutliche Hinweise darauf, dass es einen Zusammenhang zwischen Information und dem Aufbau von Raum und Zeit gibt. So vermuten Wissenschaftler inzwischen, dass Raum und Zeit keine elementaren Größen sind, sondern sich aus einer zugrundliegenden weitreichenden Theorie ergeben, die eher einer Informationstheorie gleicht.

Die aktuelle Computingindustrie

Aus technologischer Perspektive kann man dieses wissenschaftliche Konstrukt ebenfalls betrachten. Ein Aspekt davon ist, dass die moderne Informationstechnologie und Computingindustrie auf einem aktuell gültigen theoretischen Verständnis basieren.

Dieses geht auf führende Denker, wie Claude Shannon zurück, die Mathematik und Information miteinander verknüpft haben und uns beigebracht haben, über diese Vorstellung von 0 und 1, diese Binärziffern, abstrakt nachzudenken. Er forderte uns auf, den physischen Aufbau unserer Computer von der abstrakten, theoretischen Vorstellung der Nullen und Einsen zu trennen.

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