aus spektrum.de, 1. 7. 2026 Exklusive Übersetzung aus Scientific American
Deepfakes:
So erkennen Sie Gesichter, die mit KI generiert wurden
Künstliche
Intelligenz wird immer besser darin, Gesichter zu erstellen, die
täuschend echt aussehen. Doch wer auf sechs Dinge achtet, findet auch
die besten Fälschungen leichter.
Lange
war es relativ einfach, Gesichter zu erkennen, die aus der Feder von
künstlicher Intelligenz (KI) stammten. Ob die Haut der abgebildeten
Person unheimlich schimmerte, ob mit den Augen der Person etwas nicht
stimmte oder sie gleich ein drittes Ohr besaß: Die Nachbildungen älterer
KI-Modelle ließen sich meist schnell als Fälschungen entlarven.
Heute
trifft das nicht mehr zu. Moderne KI-Bildgeneratoren erschaffen so
überzeugende Porträts, dass selbst aufmerksame Betrachter oft nicht mehr
zwischen echt und künstlich unterscheiden können. Deshalb erlauben Apps
wie Zoom oder Tinder ihren Nutzern inzwischen, biometrische Daten wie
Netzhaut-Scans hochzuladen, um zu beweisen, dass hinter einem Profilbild
tatsächlich eine real existierende Person steckt. Doch eine neue Studie legt nahe, dass man auch sein Gehirn darauf trainieren kann, gefälschte Gesichter besser zu erkennen.
In
der Vergangenheit empfahlen Fachleute vor allem, auf optische
Auffälligkeiten oder andere charakteristische Signale zu achten, die
entsprechende Programme meistens hinterlassen – etwa ein schiefes Ohr
oder ein Auge mit zwei Pupillen. Solche Artefakte verschwinden
allerdings oft, wenn die KI ein Update bekommt oder die Nutzer andere
Prompts verwenden. »Die KI wird einfach zu gut«, sagt die Hauptautorin
der Studie, Amy Dawel von der Australian National University. »Und
Betrüger vermeiden oft ohnehin Bilder mit offensichtlichen Fehlern.«
KI-Gesichter: Schön, aber langweilig
Die
Forscher gingen deshalb einen anderen Weg: Sie brachten den Teilnehmern
bei, grundsätzliche Muster zu erkennen, die KI-generierte Gesichter von
echten menschlichen Gesichtern unterscheiden. Moderne
KI-Bildgeneratoren werden mit Datensätzen trainiert, die aus Millionen
von Bildern bestehen. Wenn sie ein Gesicht erzeugen sollen, kopieren sie
keine einzelnen Gesichter, sondern setzen ein neues zusammen, das zum
Teil auf mathematischen Mustern basiert, die in den Gesichtern des
Datensatzes häufig vorkommen. So entsteht ein »typisches« menschliches
Gesicht.
Das führt dazu, dass KI-generierte Gesichter oft
statistischen Durchschnittswerten entsprechen. Sie wirken nicht
unrealistisch, sondern eher zu ausgewogen, zu generisch und zu
konventionell. Keines dieser Merkmale ist für sich genommen verdächtig,
doch zusammen ergeben sie ein Gesamtbild, das fade und langweilig
erscheint, was Menschen oft unterbewusst wahrnehmen.
Künstlich oder echt? Tatsächlich
sind alle diese Porträts mithilfe eines KI-Tools erzeugt worden. Die
Forscherinnen und Forscher nutzten diese und ähnliche Aufnahmen, um ihre
Probanden im Erkennen von KI-generierten Gesichtern zu trainieren.
Im
Vergleich zu echten Gesichtern sind KI-generierte Gesichter oft
symmetrischer, besser proportioniert und attraktiver – wirken zugleich
aber weniger ausdrucksstark, weniger markant und deutlich weniger
einprägsam. Teilnehmenden, die darauf trainiert waren, diese sechs
Merkmale zu erkennen, gelang es entsprechend doppelt so häufig,
Fälschungen zu entlarven.
KI
tendiert insgesamt zum Durchschnitt, Menschen hingegen nicht. Unsere
Gesichter zeichnen sich durch zahllose kleine Abweichungen vom Normbild
aus – subtile Asymmetrien, unverwechselbare Merkmale und individuelle
Ausdrücke machen uns einprägsam. Was auf den ersten Blick wie
Unvollkommenheit wirken mag, ist in Wirklichkeit unsere ganz eigene
charakteristische Signatur.
Nota. - Die Natur rechnet nicht, sondern wächst. Dass die linke Gesichtshälfte der exakte Spiegel den rechten wäre, kommt so gut wie gar nicht vor. Ein Gesicht ohne Unebenheiten wirkt unecht, und das ist, wenn es um Menschen geht, ein Mangel. JE
Der Ursprung des Ohrwurms hat viel damit
zu tun, wie unser Arbeitsgedächtnis funktioniert. Verantwortlich dafür
ist die sogenannte phonologische Schleife (Phonological Loop).
Das ist ein Teil unseres Kurzzeitgedächtnisses, den man sich wie ein
imaginäres Tonband vorstellen kann. Dieses Tonband läuft im Alltag
ununterbrochen im Hintergrund. Wir brauchen es, um uns eine
Telefonnummer im Kopf mehrmals vorzusagen, bis wir einen Stift gefunden
haben, oder um die Sätze zu verstehen, die unser Gegenüber gerade
spricht. Also damit, wenn wir das Ende hören, uns der Anfang noch
präsent ist. [1] Normalerweise wird das Band danach sofort wieder
gelöscht.
Musik hat allerdings Eigenschaften, die
unser Gehirn fast magisch anziehen. Sie ist rhythmisch, wiederholt sich
ständig und löst Emotionen aus. Wenn wir ein Lied mit einer besonders
eingängigen Melodie hören (zum Beispiel eben der geniale Riff gleich zu
Beginn von Suzie Q) verfängt sich diese Tonfolge in unserer
phonologischen Schleife. Das Gehirn fängt an, das Tonband unbewusst im
Kreis abzuspielen. Es entsteht ein mentaler Juckreiz, und das Gehirn
versucht ihn zu kratzen, indem es uns das Lied immer wieder innerlich
vorsingt. Und warum können wir nicht einfach aufhören?
Der Zeigarnik-Effekt
Die Antwort darauf liefert eine bekannte Theorie aus der Psychologie: der Zeigarnik-Effekt.
Die Forscherin Bluma Zeigarnik fand heraus, dass unser Gehirn eine
fundamentale Eigenschaft hat. Es hasst unvollendete Aufgaben.
Unerledigte Dinge bleiben im Gedächtnis extrem präsent, während
erledigte Aufgaben sofort gelöscht werden. [3] Und genau da sitzt die
Schwachstelle, an der sich der Ohrwurm festbeißt. Aus der
Musikpsychologie wissen wir, dass wir selten einen ganzen Song als
Ohrwurm haben. Meistens sind es nur Fragmente, ein paar Sekunden des
Refrains oder, wie bei mir gerade, der markante Gitarrenriff am Anfang.
Wenn wir das Lied irgendwo im Radio oder
beim Vorbeigehen kurz aufgeschnappt haben, hat unser Gehirn oft nur
diesen einen Ausschnitt parat. Und der läuft nun auf Dauerschleife. Da
wir das Ende des Liedes in diesem Moment womöglich nicht im Kopf haben,
stuft unser Hirn den Song als „unvollendete Aufgabe“ ein. Die
phonologische Schleife springt an, um das Rätsel zu lösen.
Und weil sie das Ende nicht findet, fängt
sie am Ende des bekannten Fragments einfach wieder von vorne an. Schon
sind wir in einer Dauerschleife gefangen. Der Ohrwurm. [4]
Halluzinierte Melodien
Was allerdings noch spannend bleibt, ist
die Frage, wie wir überhaupt etwas hören können, das eigentlich
überhaupt nicht da ist. Was passiert im Gehirn, wenn wir den Ohrwurm
“hören”? Mithilfe funktioneller MRT-Untersuchungen, durch die wir sehen
können, wo im Hirn erhöhte Aktivität zu finden ist, hat die
Neurowissenschaft eine spannende Beobachtung gemacht. Ein Ohrwurm ist
keine reine Einbildung, nicht bloß ein abstrakter Gedanke oder die Idee
des Songs. Wenn wir einen Ohrwurm haben, dann hören wir das Lied
gewissermaßen tatsächlich. [2]
In den Hirnscans können wir sehen, dass
eben das Areal, das beim wirklichen Musikhören aktiv ist, auch hier
aktiviert wird: der primäre auditorische Kortex, die Hörrinde.
Gleichzeitig kommt auch der tiefer liegende Hippocampus ins Spiel, der
zentral für das Gedächtnis ist. Er speichert die Erinnerung an das Lied
ab und triggert die Hörrinde im Falle des Ohrwurms “den Song nochmal zu
spielen”.
Die primäre Hörrinde in der linken Hirnhälfte. [5]Der Hippocampus im Inneren unseres Hirns. [6]
Zusätzlich findet im Hirn eine spannende
Rückkopplung statt. Wenn wir im Kopf Mitsingen spannen wir unbewusst die
Muskeln unseres Kehlkopfs und rund um die Stimmbänder ganz leicht an.
Diese minimale körperliche Reaktion reicht, dass die motorischen Areale,
die nun aktiv werden, wiederum Signale zurück an die Hörrinde senden.
Diese Signale nennen wir Efferenzkopien. Sie teilen der Hörrinde mit,
dass akustische Signale erzeugt werden. Das Gehirn feuert also einen
Reiz ab, der Körper reagiert minimal und füttert schließlich die
phonologische Schleife selbst direkt wieder von vorne. Der Ohrwurm geht
weiter und weiter. Das System erhält sich also selbst.
Das Gehirn schläft nicht
Das Phänomen Ohrwurm zeigt uns,
wie aktiv unser Gehirn selbst dann ist, wenn wir meinen, an gar nichts
zu denken. Ohrwürmer treten nämlich besonders dann auf, wenn unser Kopf
entweder unterfordert (beim Zähneputzen oder Spazierengehen) oder völlig
überfordert (bei Stress) ist. In beiden Fällen sucht sich das Gehirn
ein vertrautes, rhythmisches Muster, um sich entweder zu beschäftigen
oder zu beruhigen.
Unser Gehirn ist sogar evolutionär darauf
programmiert. Bevor die Menschheit die Schrift erfand, mussten
Geschichten, Wissen und Traditionen über Generationen hinweg durch
Gesang und Rhythmus weitergegeben werden. Unser Kopf liebt Melodien,
weil er sich Informationen so am besten merken kann. An diese
grundlegenden neuronalen Verschaltungen knüpft der Ohrwurm an.
Und wie schalte ich das Kopfradio wieder aus?
Das nächste Mal, wenn dir ein Song den
letzten Nerv raubt, ärgere dich also nicht. Es ist nur dein Gehirn, das
versucht, eine offene Akte in deinem Gedächtnis zu schließen.
Und wenn dich der Ohrwurm zu sehr nervt,
ist hier ein praktischer Tipp, wie du den Zeigarnik-Effekt austricksen
kannst. Du musst dir das Lied, das in deinem Kopf feststeckt, einmal
ganz bewusst von Anfang bis ganz zum Ende anhören. Sobald dein Gehirn
das echte Finale hört, hakt es die Aufgabe als „erledigt“ ab. Das
Tonband stoppt, die Akte wird geschlossen – und im Kopf ist endlich
wieder Ruhe. Zumindest so lange, bis der nächste Ohrwurm anbeißt.
Quellen
[1] Baddeley, A. (2000). The episodic buffer: a new component of working memory? Trends in Cognitive Sciences, 4(11), 417-423.
[2] Kraemer, D. J., Macrae, C. N., Green, A. E., & Kelley, W. M. (2005). Musical imagery: Sound of silence activates auditory cortex. Nature, 434(7030), 158-158.
[3] Zeigarnik, B. (1927). Das Behalten erledigter und unerledigter Handlungen. Psychologische Forschung, 9(1), 1-85.
[4] Williamson, V. J., et al. (2012). How do „earworms“ start? Classifying the everyday triggers of Involuntary Musical Imagery (INMI). Psychology of Music, 40(3), 259-284.
Der
„King of Pop“ starb 2009. Ein Film über die Musiklegende Michael
Jackson räumte gleich zum Start kräftig ab. Nun nimmt „Michael“ auf der
Kino-Hitliste einen besonderen Platz ein.
Auf der Erde war es einst deutlich wärmer als heute
In der
Erdgeschichte gab es zahlreiche Heißzeiten mit grünen Wäldern in den
Polregionen und Durchschnittstemperaturen von 34 Grad Celsius
von Reinhard Kleindl
Die aktuelle Hitzewelle gilt inzwischen als schlimmste seit Beginn
der Aufzeichnungen. Doch welche Temperatur ist eigentlich für unseren
Planeten normal? Tatsächlich ist das Weltklima in ständiger Bewegung,
mit wechselnden Kalt- und Heißzeiten, für die es teils ganz
unterschiedliche Gründe gab.
Die erste und extremste Hitzeperiode erlebte die Erde an ihrem
Anfang. Sie entstand vor viereinhalb Milliarden Jahren und musste erst
einmal ihre Umlaufbahn säubern, in der sich viele Planetisimale
tummelten, wie die kleinen Brocken genannt werden. Einer davon war alles
andere als klein, sondern hatte etwa die Größe des Mars. Aus der
Kollision mit ihm ging der Mond hervor. Nach dieser Kollision war es auf
der Erdoberfläche wohl mehr als 2000 Grad Celsius heiß.
Danach kühlte die Erde nur langsam ab. Noch zig Millionen Jahre nach
der mondbildenden Kollision hatte es auf der Erdoberfläche mehr als 200
Grad Celsius. Doch bald bestimmte vor allem die Atmosphäre die
Oberflächentemperatur.
Erde als Schneeball
Extreme
Temperaturveränderungen gab es aber weiterhin. Die vielleicht
spektakulärste war dabei keine Hitzewelle. Vor rund 800 bis 600
Millionen Jahren wurde es auf unserem Planeten so kalt, dass
buchstäblich die Meere, zumindest weitgehend, zufroren. Man spricht von
der "Schneeballerde". Wie konnte sich der Planet von dieser Kältephase
erholen?
Auf der Erde wird durch Vulkanismus auf natürliche Weise immer wieder
Kohlendioxid ausgestoßen. In einer Welt, die nicht von Eis bedeckt ist,
nehmen Silikatgesteine bei Regen das Treibhausgas wieder auf. All das
geschieht über Zeiträume von Jahrtausenden. Auf der Schneeballerde gab
es aber einerseits wenig Regen, und andererseits nur wenig freiliegendes
Gestein, auf das er hätte fallen können. Die Folge: Kohlendioxid
reicherte sich in der Atmosphäre an und die Temperaturen stiegen, sodass
das Eis wieder schmolz.
So wie hier in der Antarktis sah es einst auf großen Teilen der
Erde aus. Umgekehrt war es in der Antarktis zu gewissen Zeiten in der
Erdgeschichte so warm, dass dort tropische Wälder wuchsen.
Wald am Pol
Während der letzten 500
Millionen Jahre wurde es dann mehrmals sehr heiß, mit
Durchschnittstemperaturen von über 20 bis über 30 Grad Celsius. Zum
Vergleich: Heute sind es rund 15 Grad. Eine solche Hitzephase ereignete
sich während der Kreidezeit rund 25 Millionen Jahre vor dem Aussterben
der Dinosaurier. Rund um den Äquator breiteten sich Wüsten aus. Das
Leben zog sich dorthin zurück, wo die Temperaturen noch moderater waren.
Ein solcher Ort war der eisfreie Südpol, wo sich Wälder ausbreiteten.
Die Hitze hielt nicht an, kehrte aber wieder. Vor rund 56 Millionen
Jahren waren die Pole erneut warm, über dem Polarkreis gab es Palmen und
Krokodile. Es war nicht ganz so heiß wie während der Kreidezeit, aber
während eines großen Teils des Paläozän trugen die Pole der Erde kein
Eis. Die globalen Durchschnittstemperaturen erreichten bis zu 34 Grad
Celsius. Es wurde nicht nur heißer, sondern in Summe auch feuchter. Der
Meeresspiegel stieg teils um bis zu 50 Meter.
Der Mensch hatte mit all dem selbstverständlich nichts zu tun, bis zu
seinem Auftauchen sollten noch Millionen Jahre vergehen. Was die
heutige Klimaforschung aber anhand dieser vergangenen Ereignisse
feststellen kann, ist, dass Kohlendioxid eine zentrale Rolle bei der
Erwärmung der Erde spielte. Das sogenannte
Paläozän/Eozän-Temperaturmaximum (PETM) gilt heute als bester
Anhaltspunkt dafür, was ein starker Anstieg der Treibhausgase in der
Atmosphäre verursacht. Einige wesentliche Unterschiede zur aktuellen
Situation gibt es dabei. So waren etwa die Pole schon vor dem starken
Temperaturanstieg eisfrei.
Schnelle Erwärmung
Woher das CO₂
damals kam, ist nicht restlos geklärt. Gesichert ist hingegen, dass der
Anstieg zu diesen prähistorischen Extremtemperaturen einer der
schnellsten bekannten in der Erdgeschichte war. Die
Oberflächentemperatur der Erde stieg damals innerhalb von nur 10.000
Jahren um sechs Grad Celsius.
Nicht, dass das nach heutigen Maßstäben besonders schnell wäre. Scott
Wing von der US-amerikanischen Smithsonian Institution gibt zu
bedenken, dass der Treibhausgasausstoß des Menschen, wenn er weiter hoch
bleibt, in etwa dieselbe Erderwärmung rund zehnmal schneller erreichen
dürfte.
Nach den Temperaturextremen des PETM erholte sich die Erde wieder.
Die hohen Temperaturen und die große CO₂-Konzentration regten das
Pflanzenwachstum im Meer an. Das CO₂ wurde von den Pflanzen umgesetzt
und der Kohlenstoff im Meer gebunden. Kopierbar ist das Konzept für uns
Menschen eher nicht: Der Prozess dauerte zigtausend Jahre.
Die Cheopspyramide, hier ganz im Hintergrund zu sehen, ist mehr
als 4500 Jahre alt. Die Jahrtausende zuvor waren klimatisch äußerst
stabil gewesen, was die Entwicklung der menschlichen Kultur begünstigt
haben dürfte.
Stabile Periode
Auch wenn das aktuell
ein schwacher Trost sein dürfte: Es war in der Erdgeschichte schon
deutlich heißer als aktuell. Während der letzten Jahrtausende waren die
Temperaturen dann relativ stabil, was als wesentlicher Faktor für die
Entwicklung der menschlichen Kultur betrachtet wird. Bemerkenswert ist,
dass es etwas wärmer war als in der jüngeren Vergangenheit, etwa in der
zweiten Hälfte des letzten Jahrhunderts. Zwischen den Jahren 1450 und
1850 gab es eine kurze Kälteperiode, die auch "kleine Eiszeit" genannt
wird.Seither steigen die Temperaturen wieder und haben alle Werte der
letzten 10.000 Jahre übertroffen. Um ähnlich warme Temperaturen wie
heute zu finden, muss man schon etwa 125.000 Jahre zurückblicken. Eine
Abkühlung ist, zumindest was den längerfristigen Trend angeht, nicht in
Sicht.
Täglich bildet das Gehirn neue Verbindungen zwischen seinen Neuronen. Doch was passiert, wenn diese immer weiter wuchern? Forscher haben neue Erkenntnisse über die Folgen von Schlaflosigkeit gesammelt.
Schlafmangel kann sich einer Studie zufolge wohl direkt auf die Struktur des Gehirns auswirken. Eine schlaflose Nacht führe offenbar zu verstärkten Verbindungen zwischen Gehirnzellen, berichtet ein Forschungsteam im Fachjournal „PLOS Biology“. Darauf weise eine steigende Menge entsprechender Marker hin.
Viel im Kopf haben – das gilt allgemein als erstrebenswert. Verstärkte Verbindungen zwischen Neuronen im Gehirn machen aber nicht automatisch leistungsfähiger, ein besonders dichtes Netzwerk kann sogar ungünstig sein: Mit mehr Verbindungsstellen zwischen Gehirnzellen – Synapsen genannt – steige der Energiebedarf des Gehirns und es sammelten sich mehr Proteine an, erklärt das Team um David Elmenhorst vom Institut für Neurowissenschaften und Medizin des Forschungszentrums Jülich (FZJ).
Etwa ein Drittel seines Lebens verbringt der Mensch mit Schlafen. Dauerhaft zu wenig Nachtruhe trübt nicht nur die Stimmung, sondern kann auch ernsthafte Folgen für die Gesundheit haben. Chronische Schlafprobleme werden unter anderem mit Depressionen, Übergewicht, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und einem geschwächten Immunsystem in Verbindung gebracht.
Unser Gehirn besteht aus etwa 86 Milliarden Nervenzellen. Sie sind nicht gerade dicht vernetzt, im Gegenteil: Weniger als ein Prozent der möglichen Verbindungen zwischen Neuronen werden Forschern zufolge tatsächlich ausgebildet.
Bei Tests an künstlichen neuronalen Netzwerken zeigten Forscher, dass die spärliche Konnektivität die Verarbeitung von Signalen nicht verlangsamt, sondern die Effizienz sogar steigert. Solche Systeme waren zudem robuster und anpassungsfähiger, wie ein Team bereits im Jahr 2025 im Fachmagazin „Frontiers in Neural Circuits“ berichtete.
Die Wissenschaftler um Elmenhorst suchten nun bei 40 Menschen mittels sogenannter Positronen-Emissions-Tomografie (PET) an zwei aufeinanderfolgenden Tagen nach dem Protein SV2A, einem Marker für Synapsen im Gehirn. Die Hälfte der Teilnehmer hatte zuvor eine Nacht lang nicht geschlafen.
Im Schlaf werden Synapsen reduziert
Nach rund 28 Stunden ununterbrochener Wachheit war in mehreren Hirnregionen wie Thalamus und Hippocampus etwas mehr von dem Marker zu finden als zuvor. In der Kontrollgruppe wurde keine Veränderung beobachtet.
Das stütze die Annahme, dass Schlaf wichtig dafür ist, die Balance im Hirnnetzwerk wiederherzustellen. Demnach hieß es: Synapsen werden im Wachzustand verstärkt und im Schlaf wieder reduziert. Nur wichtige Synapsen bleiben bestehen oder werden gestärkt. Solche Wartungsarbeiten passieren Experten zufolge nachts, um – ähnlich wie bei in Randzeiten gewarteten und reparierten U-Bahnen – die Abläufe im Wachzustand nicht zu behindern.
„Schlaf ermöglicht eine synaptische Herunterregulierung, erhält Energie und steigert die Effizienz neuronaler Netzwerke“, schließen die Forscher um Elmenhorst. Die Aussagekraft der Daten habe allerdings Grenzen.
SV2A sei nur ein indirekter Marker, vorerst bleibe darum unklar, ob die beobachteten Veränderungen tatsächlich auf neue Synapsen oder andere Prozesse zurückgehen. Zudem seien die Effekte mit rund zwei bis sechs Prozent relativ klein. Die Annahme werde aber durch anatomische und molekulare Studien an Tieren gestützt.
Wissenschaftler fragen sich seit Langem, warum Menschen und Tiere überhaupt schlafen müssen. Selbst Quallen und Seeanemonen – einfache Tiere ohne Gehirn – schlummern. Mäuse schlafen fünfmal länger als Elefanten, bei Delfinen und Zugvögeln schläft abwechselnd immer nur eine Hirnhälfte, während die andere wacht.
Klar ist inzwischen, dass sich das Nervensystem anders als einst angenommen im Schlaf nicht einfach nur ausruht und weitgehend inaktiv ist. Im Gegenteil, gibt es dort ein sehr umtriebiges Nachtleben.
Als zentral gilt die Festigung von Erinnerungen und Erlerntem. Zudem müssen wahre Berge an Stoffwechselabfällen beseitigt werden, die sich beim Überlegen, Rechnen, Entscheiden und Sonstigem angehäuft haben. Über längere Zeit angehäufte Abfälle wie bestimmte Proteine können zu neurodegenerativen Erkrankungen beitragen.
Vor einigen Jahren wurde bekannt, dass es im Gehirn sogar eine Art Abwassersystem gibt: Neuronen erzeugen elektrische Impulse, die sich zu rhythmischen Wellen verdichten und Liquorflüssigkeit durch das dichte Hirngewebe treiben. Die mit Abfallstoffen angereicherte Flüssigkeit fließt dann in die Lymphgefäße in der Dura mater ab, der äußeren Gewebeschicht, die das Gehirn unter dem Schädel umhüllt.
Als ich 1985 nach längerer Abwesenheit nach Deutschland zurückkam, stieß ich auf den SpruchVäter sind Täter! Niemand*in gab das als Satire aus. Ich ahnte nicht, dass das nur der Beginn eines Jahrzehnte währenden Medienauftriebs werden sollte. Männern wurdeseitherallerlei zugemutet. MeToo war noch eine vergleichs-weisemaßvolle Variante.
Ich habe vor 20 Jahren meinen Fernseher rausgeschmissen. Dieter Nuhr war da-mals einer der wenigen Comedians, die ich nicht weggezappt habe, seine neueren Performances kenne ich aber nicht.
Früher hat er sich sorgsam den Beifall von der falschen Seite vom Hals gehalten, doch um den von der konsensuell richtigen Seite hat er nie gebuhlt. So habe ich ihn in Erinnerung. Es scheint, als habe er sich nicht verändert. Dazu würde ich ihm gra-tulieren.
Der wichtigste österreichische Wissenschaftspreis geht in diesem Jahr an den Quantenphysiker Markus Aspelmeyer
Interview von Tanja Traxler
Wie die beiden großen Theorien der modernen Physik zusammengeführt
werden können, gilt als die zentrale Herausforderung der Physik. Zwar
gibt es einige theoretische Ansätze, doch ein experimenteller Nachweis
steht bislang aus. Genau hier setzt die Forschung des Quantenphysikers
Markus Aspelmeyer an, der an der Universität Wien und der
Österreichischen Akademie der Wissenschaften tätig ist. In
hochspezialisierten Laboren werden Glasteilchen von der Größe eines
Sandkorns im Vakuum mithilfe von Licht kontrolliert und in
Quantenzustände versetzt. Langfristig sollen diese Experimente klären,
ob auch die Gravitation den Gesetzen der Quantenwelt folgt. Wie der
Wissenschaftsfonds FWF am Mittwochabend bekannt gab, wird Aspelmeyer für
seine Forschung mit dem diesjährigen Wittgenstein-Preis ausgezeichnet.
STANDARD: Gratulation zum Wittgenstein-Preis! Die
Auszeichnung ist mit zwei Millionen Euro dotiert und zweckgebunden für
die Forschung. Was haben Sie damit vor?
Aspelmeyer:Wir werden definitiv das Team
ausbauen, das ist für unsere Forschung das Wesentlichste. Der Preis ist
eine Auszeichnung für das gesamte Team und hilft uns, die besten Köpfe
zu bekommen. Dabei geht es oft um Timing, dass man in dem Moment, wenn
eine gute Bewerberin verfügbar ist, auch ein Angebot machen kann. Durch
den Wittgenstein-Preis haben wir nun die Flexibilität, auf dem großen
internationalen Markt die Besten ansprechen zu können.
STANDARD: Ihre Forschung ergründet das Grenzgebiet
zwischen Gravitation und Quantenphysik. Seit vielen Jahrzehnten wird
daran gearbeitet, diese beiden großen Theorien der modernen Physik
zusammenzuführen – doch bisher ist der große Durchbruch ausgeblieben.
Warum sehen Sie nun ein historisches Zeitfenster anbrechen, wo das
tatsächlich gelingen könnte?
Aspelmeyer:Die größten Fortschritte, die
in den letzten Jahrzehnten gelungen sind, waren im Bereich der Theorie.
Es wird oft gesagt, dass es unmöglich sei, die Theorie der Quantenphysik
und Gravitation zusammenzubringen. Aber das stimmt nicht! Wir haben ja
bereits Theorien der Quantengravitation. Das Problem ist, dass wir nicht
wissen, ob sich die Natur tatsächlich so verhält. Dass man es auf dem
Papier als Theorie hinschreiben kann, heißt noch nicht, dass sich die
Natur daran halten muss.
Die Forschung der Gruppe von Markus Aspelmeyer fokussiert auf das Grenzgebiet zwischen Gravitation und Quantenphysik.
STANDARD: Dazu werden Experimente benötigt, wo Ihre Forschung ins Spiel kommt.
Aspelmeyer: Lange Zeit hat man geglaubt, dass diese
Phänomene so klein sind, dass sie experimentell nicht zugänglich sind.
Dasselbe galt übrigens auch für Gravitationswellen. Ende der
1950er-Jahre war es die vorherrschende Meinung, dass Gravitationswellen
und Gravitation von Quantenobjekten interessante Effekte sind, die aber
so klein sind, dass es nicht möglich ist, sie in einem Experiment zu
zeigen. Für Gravitationswellen wissen wir seit 2015, dass das nicht
stimmt: Wir können Gravitationswellen messen, inzwischen fast schon
täglich.
STANDARD: Wie sieht es aus mit Quantenexperimenten mit großen Objekten?
Aspelmeyer: Unter dem Schlagwort makroskopische
Quantenphysik hat sich in den vergangenen Jahrzehnten wahnsinnig viel
getan. Mein Lieblingsbeispiel sind natürlich die Experimente von meinem
Kollegen Markus Arndt (Wittgenstein-Preisträger 2008, Anm.) mit seinen
Molekül-Interferenzexperimenten. Dabei kann man Quanten-Phänomene bei
Objekten mit Tausenden Atomen zeigen. In meiner Forschungsgruppe haben
wir in den letzten 20 Jahren viel Zeit investiert, um Festkörperobjekte
wie kleine Sprungbretter ins Quantenregime zu treiben. Jetzt haben wir
erstmals die Methoden in der Hand, um die Masse von Quantenobjekten so
groß zu machen. Das war vor 60 oder 70 Jahren denkunmöglich, dass die
experimentellen Möglichkeiten einmal so weit entwickelt sein werden.
Deswegen ist jetzt die Zeit, in der wir hier sehr große Chancen haben.
STANDARD: International arbeiten unterschiedliche
Forschungsgruppen an dieser Schnittstelle. Was zeichnet den Ansatz, den
Ihr Team verfolgt, aus?
Aspelmeyer: Wir sind führend darin, dass wir die
Vermessung von kleinsten Gravitationsfeldern, also wirklich
Präzisionsmessungen im Gravitationsbereich damit verbinden,
Quantenobjekte immer massiver zu machen – bis in einen Bereich, in dem
wir hoffentlich irgendwann deren Gravitationsfeld messen können. Das
macht unsere Forschung einzigartig: Anstatt sich auf eines zu
fokussieren und zum Beispiel zu versuchen, nur die Quantenphysik oder
nur die Gravitationsphysik voranzubringen, schauen wir, dass wir an
beiden Fronten neue Weltrekorde aufstellen und sie zusammenführen.
STANDARD: Prognosen sind gerade bei der
Grundlagenforschung schwierig. Sie haben aber dennoch eine ganz klare
Timeline vor Augen. Wie sieht die aus?
Aspelmeyer:Die Timeline ist 17 Jahre, das
hängt mit dem europäischen Forschungssystem zusammen, weil bei uns gibt
es ja das System der Zwangspensionierung. Bei mir wird das in 20 Jahren
so weit sein. Als Experimentalphysiker gibt man sich immer einen Puffer,
so von drei Jahren, und deswegen wird das Experiment in 17 Jahren
fertig sein. Meine amerikanischen Kollegen schauen mich dabei immer
verständnislos an, die verstehen den Witz nicht dabei.
STANDARD: Ein anderes Themenfeld, mit dem
US-Forschende vielleicht mehr anfangen können, ist der Einsatz von KI in
der Wissenschaft. Künstliche Intelligenz revolutioniert viele Bereiche
der Forschung – welche Vorteile kann KI bei Ihrer Arbeit bieten?
Aspelmeyer:Das ist tatsächlich noch offen.
Wir verwenden KI schon lange für einfache Dinge wie Coden von kleiner
Maschinerie innerhalb der Experimente. Da beschleunigt es schlichtweg
den Alltag. Ansonsten muss man sich das jetzt anschauen. Wir diskutieren
definitiv innerhalb der Gruppe sehr stark, wie wir die Möglichkeiten
von KI nutzen können, um unsere Forschung qualitativ noch stärker zu
machen. Ich glaube, das ist die Kunst, dass man es nicht einfach
verwendet, um mehr zu produzieren, sondern dass man die Möglichkeiten
durch KI sinnvoll nutzt, um qualitativ noch besser zu werden.
STANDARD: Sie haben sich trotz mehrfacher Angebote aus dem Ausland dazu entschieden, in Wien zu bleiben. Warum?
Aspelmeyer:Wien ist die schönste Stadt der
Welt und bietet einzigartige Möglichkeiten. Für mich persönlich kann
ich sagen, dass diese Kombination von Universität Wien und Akademie der
Wissenschaften für meine Gruppe die Möglichkeit bietet, diese
grundlegenden Fragen wirklich langfristig anzugehen. Das ist absolut
einzigartig. Hinzu kommt in Wien und in Österreich eine lange Tradition
in der Quantenphysik, beginnend mit Erwin Schrödinger bis zum Nobelpreis
für Anton Zeilinger. Forschung ist aus meiner Sicht wie Kunst, das ist
ein Gesamtentwurf, ein Gesamtkonzept. Da müssen alle Randbedingungen
stimmen und Wien kann das bieten. Ich denke, da lohnt es sich, weiter zu
investieren, sowohl intellektuell als auch materiell.
"Ich sehe mich als einen durch unbändige Neugier getriebenen jung
gebliebenen Mann, der schlichtweg einfach nur Neues lernen möchte", sagt
der Quantenphysiker Markus Aspelmeyer.
STANDARD: Was schon länger eine große Rolle für Ihre
Forschung spielt sind philosophische Überlegungen. Wie beeinflusst die
Philosophie die experimentelle Physik?
Aspelmeyer:Im konkreten Alltag ist der
Einfluss von Philosophie zum Drehen des Schraubenziehers im Labor
natürlich nicht relevant. Aber tatsächlich ist es so, dass die
Motivation hinter der Forschung natürlich getrieben ist durch die
Neugier und das Bedürfnis, bestehendes Wissen infrage zu stellen und
noch mehr dahinter zu schauen. Und genau diese Art des kritischen
Hinterfragens sind die Grundwerkzeuge, die dir das Philosophiestudium
mit auf den Weg gibt. Und so sehe ich mich: Ich sehe mich als einen
durch unbändige Neugier getriebenen jung gebliebenen Mann, der
schlichtweg einfach nur Neues lernen möchte. Unsere Experimente sind für
mich eine intellektuelle Herausforderung. Das ist die eigentliche
Aufgabe der Grundlagenforschung, Bestehendes infrage zu stellen, und ich
denke, das ist ein genuin philosophischer Zugang.
STANDARD: Und wie wirkt die Physik zurück in die Philosophie?
Aspelmeyer: Ich denke, dass diese Fragestellungen,
an denen wir jetzt dran sind, die Schnittstelle zwischen Quantenphysik
und Gravitation, auch vom philosophischen Aspekt her wahnsinnig spannend
ist. Wir haben hier zwei funktionierende physikalische Theorien, die
auf Weltbildern beruhen, die sich gegenseitig ausschließen. Und das ist
eine Grundsatzfrage: Kann es so etwas geben in der Natur? Ich glaube
nicht. Also ich denke schon, unsere Aufgabe als Physikerinnen und
Physiker ist es, diese Widersprüche in den Weltbildern aufzudecken und
dann nachzubohren.
STANDARD: Nachdem Sie sich nun zu den
Wittgenstein-Preisträgern zählen können: Welche Bedeutung hat Ludwig
Wittgensteins philosophisches Vermächtnis für Ihre Arbeit?
Aspelmeyer:Ich glaube, das wesentliche
Element zum Verständnis der Bedeutung und Relevanz der Quantentheorie
führt über die Sprache. "Die Grenzen meiner Sprache sind die Grenzen
meiner Welt" ist ein Zitat von Wittgenstein, dass genau das zum Ausdruck
bringt, was uns die Quantenphysik als Spiegel vorhält: Wir sind in
einer Situation, in der wir die Natur nicht mehr mittels unserer Sprache
beschreiben können. Diese Grenzen zeigen sich in diesem völlig
kontraintuitiven Verhalten. Ein anderes Beispiel aus dem Tractatus ist:
"Die Welt ist alles, was der Fall ist." Auch hier könnte man fragen, was
würde Wittgenstein heute sagen? Würde er die Quantenphysik so sehen,
wie wir sie heute sehen, würde der Tractatus anders beginnen, nämlich
mit: "Die Welt ist alles, was möglicherweise der Fall sein könnte."
Der mit zwei Millionen Euro höchstdotierte
Wissenschaftspreis des Landes, der Wittgenstein-Preis des
Wissenschaftsfonds FWF, geht 2026 an Markus Aspelmeyer. Der Physiker
arbeitet an der Schnittstelle von Gravitation und Quantenphysik.
In seiner Forschung stellt der Physiker Aspelmeyer die
Gravitation auf den Prüfstand der Quantenphysik. Denn die Gravitation
entzieht sich als einzige der vier fundamentalen Wechselwirkungen der
Physik den Regeln der Quantenphysik. Für unser Verständnis der Welt sei
eine Theorie der Quantengravitation jedoch unerlässlich, sagt Aspelmeyer
gegenüber science.ORF.at.
Den mit zwei Millionen Euro dotierten Wittgenstein-Preis
des Wissenschaftsfonds FWF erhalte der Quantenphysiker laut der
internationalen Fachjury nicht nur als Auszeichnung seiner
herausragenden wissenschaftlichen Karriere, es handle sich auch um eine
Investition in die Zukunft.
Investition in ambitioniertes Vorhaben
Die
Vergabe des „Austronobelpreises“ an Aspelmeyer ist laut Jury „eine
Investition in eines der ambitioniertesten Vorhaben in der modernen
Physik, das Österreichs erfolgreiche Tradition in der Quantenforschung
um ein weiteres vielversprechendes Kapitel bereichert“. Für Aspelmeyer
selbst ist der Wittgenstein-Preis eine Auszeichnung für sein gesamtes
Team, mit dem er als Leiter des Instituts für Quantenoptik und Quanteninformation der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) sowie als Professor für Physik an der Universität Wien forscht.
Konkret geht es dabei um aufwendige Experimente, die untersuchen, ob
die Regeln der Quantenphysik auch für die von Albert Einstein
beschriebene Raumzeit gelten. Das Konzept der Raumzeit ist ein Baustein
der Allgemeinen Relativitätstheorie. „Raum und Zeit werden gekrümmt
durch Massen“, erklärt Aspelmeyer. Diese Krümmung hängt also mit der
Gravitation zusammen. Doch gelten hier auch die Regeln der
Quantenphysik?
Gravitation vs. Quantenphysik
„Wir wissen,
dass sich in der Quantenphysik Objekte so verhalten können, als ob sie
an zwei Orten gleichzeitig sind“, so Aspelmeyer. Wenn nun also eine
Masse die Raumzeit krümmt, die sich so verhält, als ob sie an zwei Orten
gleichzeitig wäre, ist die Raumzeit dann auch zweifach vorhanden? „Es
sind Fragen wie diese, die wir experimentell beantworten wollen“, sagt
Aspelmeyer. Die Einstein’sche Gravitationstheorie sagt, es kann nur eine
Raumzeit geben – die Quantenphysik sagt, dass das so nicht stimmen
kann.
Wittgenstein-Preis an Quantenphysiker Aspelmeyer
Der diesjährige Wittgenstein-Preisträger untersucht diese Frage im
Labor etwa anhand eines „großen“ Quantenobjektes. Es handelt sich um
eine Glaskugel in der Größe eines Sandkorns, aufgebaut aus ca. einer
Milliarde Atomen. Die Kugel mit einem halben Mikrometer Durchmesser wird
mit einem Laser in einer Vakuumkammer gehalten und gleichzeitig so
gekühlt, dass ihre Bewegungsenergie minus 273 Grad Celsius entspricht
und sie Quanteneigenschaften zeigt. In diesem Experiment, mit dem
größten Quantenobjekt des Forschungsteams, wird das Quantensystem selbst
untersucht.
Anziehungskraft kleinster Objekte
Auf der
anderen Seite gebe es Gravitationsexperimente, sagt Aspelmeyer. „Da ist
die kleinste Masse, von der man bislang ein Gravitationsfeld messen
konnte, eine ein Millimeter große Goldkugel“, so der Physiker. Betrachte
man diese Goldkugel als einen kleinen Planeten, dann habe der eine
Anziehung, also eine Schwerkraft, die 30 Milliarden mal kleiner ist als
die Schwerkraft der Erde, erklärt Aspelmeyer.
Beim Ziel der
Verkleinerung gelang dem Team um Aspelmeyer 2021 damit ein Rekord: Sie
konnten so die kleinste jemals bestimmte Gravitationskraft messen, also
die Anziehungskraft dieses 90 Milligramm schweren Goldkügelchens, das
etwa so schwer ist wie ein Marienkäfer und andere Objekte mit einer
Beschleunigung anzieht, die eben 30 Milliarden Mal kleiner ist als jene
der Erde.
Nun sollen diese Experimente zusammengeführt werden – die kleine
Glaskugel soll größer werden und die Gravitationsexperimente mit der
Goldkugel kleiner. „Letztlich wird es ein so kleines Objekt sein, das
man gerade noch mit freiem Auge sehen kann und das dann Quanteneffekte
hat, dessen Gravitationsfeld wir allerdings noch messen können“, sagt
Aspelmeyer. „Da soll die Reise hingehen“, sagt der Physiker
zuversichtlich.
Weiter Weg zur Quantengravitation
2020 hat
Aspelmeyer gemeinsam mit Innsbrucker und Zürcher Kollegen einen mit 13
Mio. Euro dotierten „Synergy Grant“ des Europäischen Forschungsrats ERC
erhalten, um Überlagerungszustände an die äußerste Grenze zu treiben:
Ein aus Milliarden von Atomen bestehender Festkörper soll an zwei Orten
gleichzeitig positioniert werden.
Aspelmeyer: Kochend Gravitation erklären
Bis zur Quantengravitation ist es dann noch immer ein weiter Weg:
„Wenn wir im Quantenbereich die Größe verhundertfachen können und im
Gravitationsbereich ebenso um den Faktor 100 verkleinern können, dann
sind wir am Ziel“, so Aspelmeyer. Wann das der Fall sein wird, weiß er
genau: „In 17 Jahren – weil vorher ist es unrealistisch, und länger kann
es aufgrund des europäischen Systems der Zwangspensionierung nicht
dauern, weil ich dann in Pension gehen muss“, so der Physiker mit
Augenzwinkern.
Philosoph der Quantenphysik
Der aus Bayern stammende Physiker, der 2002 als Postdoc von München zur Gruppe Anton Zeilinger – Nobelpreisträger 2022
– an die Uni Wien wechselte, hat auch einen Abschluss in Philosophie.
„Der hilft jetzt nicht beim Schraubenzieherdrehen im Labor, aber
Philosophie ist ja eigentlich die Kunst des kritischen Hinterfragens,
und in der Grundlagenforschung geht es immer auch darum, existierendes
Wissen infrage zu stellen“, sagt Aspelmeyer.
Seine quantenphysikalischen Experimente hätten jedenfalls auch eine
philosophische Dimension, so der Physiker. „Denn die Gravitation und die
Quantenphysik, also beide Theorien zusammen, ruhen auf Weltbildern, die
sich gegenseitig ausschließen, und das ist einfach ein gefundenes
Fressen für einen Philosophen“, sagt Aspelmeyer.
Doppelrolle als Vorteil
Der
ausgezeichnete Forscher hebt zudem seine Doppelrolle als Uniprofessor
und Leiter eines ÖAW-Instituts hervor, die es ihm ermöglicht, solch
langfristige Forschungsprojekte anzugehen. Auch die zwei Millionen Euro
des Wittgenstein-Preises will Aspelmeyer den Arbeiten an der
Schnittstelle von Quantenphysik und Gravitation widmen, „weil das so ein
langfristiges Unterfangen ist“. Der Preis sei ein „riesiger
Motivationsschub und eine Auszeichnung für sein ganzes Team“, das er mit
dem Preisgeld auch entsprechend ausbauen will.
Mittagessen in einer Ganztagsschule in NRW aus Tagesspiegel.de, 27.12. 2019 ausLevana, oder Erziehlehre
Kommunen fürchten Scheitern der flächendeckenden Ganztagsbetreuung Ab 2025 soll es einen Rechtsanspruch auf Ganztagsbetreuung in
Grundschulen geben. Doch die Umsetzung droht zu scheitern, warnen die
Kommunen.
Der Deutsche Städtetag sieht große Probleme mit dem für 2025 geplanten Rechtsanspruch auf Ganztagsbetreuung für Grundschüler.
Es werde bis dahin "kaum gelingen, ausreichend Fachkräfte mit den
notwendigen pädagogischen Qualifikationen zu finden", sagte der
Hauptgeschäftsführer der Organisation, Helmut Dedy, den Zeitungen der
Funke Mediengruppe. "Ein Ganztagesbetrieb macht zudem an
den Schulen den Bau von zusätzlichen Räumen nötig für die
Mittagsverpflegung, die individuelle Förderung von Schul-kindern und mehr
Freizeitmöglichkeiten", erläuterte Dedy. "Das wird nur schrittweise
möglich sein."
Bund und Länder müssten "einen erheblich größeren
Anteil an den Investitions-kosten übernehmen und sich dauerhaft an den
Betriebskosten beteiligen", forderte Dedy. Die bisher vom Bund
eingeplanten Mittel von zwei Milliarden Euro deckten nur einen kleinen
Teil der notwendigen Investitionen
von etwa 7,5 Milliarden Euro. Die jährlichen Betriebskosten bezifferte
Dedy auf 4,4 Milliarden Euro. Er berief sich auf Schätzungen des
Deutschen Jugendinstituts. "Die
Kommunen brauchen einen realistischen Zeitplan und hinreichend
Finanzmittel", resümierte Dedy. "Nur dann kann das Projekt
Rechtsanspruch bundesweit gelingen." Den
Rechtsanspruch auf Ganztagsbetreuung von Kindern im Grundschulalter soll
es laut Koalitionsvertrag von Union und SPD ab dem Jahr 2025 geben. Zur
Vor-bereitung beschloss das Bundeskabinett Mitte November die
Einrichtung eines Sondervermögens, um die eigentlich zuständigen Länder
zu unterstützen. In den Jahren 2020 und 2021 sind jeweils eine Milliarde
Euro für das Sondervermögen vorgesehen. Die Mittel können bis Ende 2028
ausgegeben werden. Nota I. -
Haben Sie's bemerkt? Die Zeit des pädagogisch-Lyrischen is over. Wo's
jetzt ernst wird und ums Geld geht, reden sie Prosa. Mehr lernen,
Integration, sozi-aler Ausgleich? Das war alles für die Galerie. Um Betreuung geht es den ganzen Tag, damit die Mütter dem Arbeitsmarkt flächendeckend zur Verfügung stehen.
Alle haben es immer gewusst, aber weil sie unter derselben Decke stecken,
hat es keiner gesagt. Und immer noch klingt es nur zwischen den Zeilen
durch, doch weil sich's von selbst versteht, reicht das.
27. 11. 19
Nota II. - Sie haben's vielleicht gar nicht bemerkt: Der Post ist sieben Jahre alt. Aber er könnte von heute stammen. Wieviele Wörter sie immer ablassen: Die Ganztagsschule kommt nicht vom Fleck - heute wie damals. Welche fiskalischen und administrativen Hemmnisse immer vorgeschoben werden - der wahre Grund ist, dass Eltern sie aus Rücksicht auf ihre Kinder gottlob nicht wollen. Kindheit ist zu schade, um am Smartphone verdaddelt zu werden, das ist wahr. Aber sie statt-dessen den fürsorglichen Staatsbediensteten überlassen wäre gewissenlos.
Künstlich oder echt? Tatsächlich
sind alle diese Porträts mithilfe eines KI-Tools erzeugt worden. Die
Forscherinnen und Forscher nutzten diese und ähnliche Aufnahmen, um ihre
Probanden im Erkennen von KI-generierten Gesichtern zu trainieren.
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