2020
August
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Zeitreisen im Quantenland: Wie man eine selbstheilende Realität erzeugt

„Schmetterlingseffekt“ heißt ein Begriff aus der nichtlinearen Dynamik, einem Teilbereich der Physik. Er tritt in Systemen auf, die drei Anforderungen erfüllen: Der Output ist nicht immer proportional zum Input („nichtlinear“), der Verlauf ist zeitabhängig, hängt aber nur vom Ausgangszustand ab („dynamisch“) und der Zufall spielt keine Rolle („deterministisch“, wenn A, dann B). Wenn diese drei Bedingungen erfüllt sind, kann eine geringe Änderung der Anfangsbedingungen zu großen Änderungen des Ergebnisses führen. Geprägt wurde er von dem Meteorologen Edward Lorenz, der sich dabei auf den Flügelschlag eines Schmetterlings im Amazonasbecken bezieht, der das Wetter in Texas beeinflussen könnte.

Verallgemeinert wird der Begriff heute immer dann verwendet, wenn eine kleine Ursache eine große Wirkung hat. Die Quantenwelt verhält sich nicht deterministisch, also kann man vom Schmetterlingseffekt hier eigentlich gar nicht sprechen. Es gibt allerdings Parallelen. Forscher untersuchen, wie schnell sich bestimmte Effekte in bestimmten Quantensystemen ausbreiten. Der wichtigste ist hier die Dekohärenz, also das unausweichliche, aber unerwünschte Verschwinden eines fragilen Quantenzustands zugunsten der normalen Welt. Dazu muss man wissen, dass Quantenzustände leider die Tendenz haben, sich wieder aufzulösen, und zwar durch Interaktion. Das erschwert es, nützliche Dinge wie etwa Quantencomputer zu bauen. Der Quanzenzustand ist geordnet, Dekohärenz verbreitet das Chaos, also nennt man auch diesen Prozess „Schmetterlingseffekt“.

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Wie viele Planeten passen in die habitable Zone eines Sterns?

Die bewohnbare Zone unseres Sonnensystems ist relativ eng. Mars, auf der äußeren Seite, liegt schon knapp außerhalb, Venus, der Sonne näher als die Erde, kreist noch nicht innerhalb. Von acht Planeten befindet sich nur die Erde in einem gerade richtigen Abstand zu ihrem Heimatstern. Auf das ganze Universum bezogen, würde eine solche Quote natürlich die Chancen verringern, bewohnbare Welten zu finden. Aber ist das Sonnensystem Ausnahme oder Regel?

Tatsächlich haben Astronomen andere Sternsysteme gefunden, in denen es besser aussieht. Um den Roten Zwerg Trappist-1 etwa kreisen gleich drei Planeten in der habitablen Zone. In einer Studie im Astronomical Journal hat sich der Astrobiologe Stephen Kane von der University of Colorado nun damit beschäftigt, was wohl die maximal mögliche Anzahl bewohnbarer Planeten wäre. Mit seinem Team hat er Modelle verschiedenster Planetensysteme getestet, um herauszufinden, wie ihre Mitglieder über die Jahrmilliarden miteinander interagieren.

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