Plenarvorträge 2002

Vortrag am 13.12.2002
Wolfgang Fritsche (Jena), Ordentliches Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse:

Nachhaltige Entwicklung und Ethik

Die moderne Zivilisation hat gravierende Eingriffe in die Natur verursacht. Die Einsicht, daß damit die natürlichen Existenzgrundlagen des Menschen gefährdet werden, hat zu der Konzeption der nachhaltigen Entwicklung geführt. Darunter wird der schonende Umgang mit natürlichen Ressourcen und der Umwelt verstanden, der sowohl die Bedürfnisse der heute lebenden als auch der kommenden Generationen berücksichtigt. Eine Schlüsselstellung nimmt dabei die Erhaltung der Regenerationsfähigkeit der Ökosysteme ein. Die Erkenntnisse über Nachhaltigkeit haben bisher nicht zu einem angemessenen Verhalten und Handeln geführt. Es fehlt die ethische Reflexion, die Verstand und Herz erreicht und zu einer bewegenden Kraft wird. Einer der Gründe dafür ist, daß bei der nachhaltigen Entwicklung die Natur als Ressource verstanden wird, nicht als Wert an sich. Es wird nicht wahrgenommen, daß wir auf Kosten der natürlichen Mitwelt leben, wenn wir an das Artensterben und die Massentierhaltung denken. Der Gedanke, daß Leben einen Eigenwert hat, der unabhängig vom Nutzwert ist, liegt vielen Menschen fern.

Die molekularbiologische Forschung ist tief in das Verständnis des Lebens eingedrungen. Neue Erkenntnisse über Genomstrukturen werden vor allem unter dem Aspekt der wirtschaftlichen Verfügbarkeit diskutiert, die sich auch auf den Menschen erstreckt, wie die Stammzellendiskussion zeigt. Die evolutionsbiologischen Einsichten über die engen verwandtschaftlichen Beziehungen zwischen Mensch und Primaten werden nicht reflektiert. Aus der Zusammenführung von natur- und geisteswissenschaftlichen Erkenntnissen lassen sich weitergehende Schlussfolgerungen für das Wesen der Nachhaltigkeit ableiten. Die Ökologie erforscht, wie Natur funktioniert. Die Natur kennt keine Nachhaltigkeit, sie schafft stabile Systeme durch Vielfalt. Aus der Menschheitsgeschichte lässt sich ableiten, daß Kulturen nur so lange bestanden, wie sie Ökosysteme nachhaltig nutzten.

Um zu einer tieferen Naturbeziehung zu kommen, muß zur rationalen Erkenntnis die intuitive Erfahrung treten. Sie wird im unmittelbaren Umgang mit Pflanzen, Tieren und natürlichen Systemen entwickelt und kann dazu beitragen, uns selbst als Teil der Natur, als Lebendiges zu verstehen. Durch verstärkte Einbeziehung ethikrelevanten Wissens in den Bildungskanon sollte versucht werden, die Freiheit, die dem Menschen eigen ist, in verantwortbare Bahnen zu lenken.

 

Vortrag am 13.12.2002
Klaus Keil (Honolulu), Korrespondierendes Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse:

Die ersten 10 Millionen Jahre in der Geschichte unseres Sonnensystems: Hinweise vom Studium der Meteorite

Die überwiegende Mehrzahl der Meteorite, die auf die Erde fallen, sind Bruchstücke von Asteroiden, d.h. von kleinen Planetoiden (26Al, das eine extrem kurze Halbwertszeit von 0,73 Millionen Jahren hat.

Untersuchungen von Meteoriten mit modernen analytischen Methoden haben es ermöglicht, die Frühgeschichte der Asteroide zu erforschen. Zum Beispiel haben wir mit einer Ionensonde den Gehalt von ⁵³Cr, dem Zerfallsprodukt von ⁵³Mn (Halbwertszeit 3,7 Ma Jahre) in Gesteinbruchstücken in einem Ureilit (einem magmatischen Meteoriten, der ein Bruchstück eines differenzierten Asteroiden darstellt) gemessen. Diese Messungen und Vergleiche mit anderen Meteoriten zeigen, daß die Differenziation des Mutterkörpers dieser Meteorite vor 4562,3 ± 0,4 Ma stattfand, d.h. nur 5,1 Ma nach der Entstehung der ersten Feststoffe in unserem Sonnensystem (der sogenannten Kalzium-Aluminium-reichen-Einschlüsse oder CAIs in Chondriten).

Weiterhin haben Untersuchungen an Meteoriten von „primitiven” Asteroiden es ermöglicht, das Alter der primitivsten Bestandteile (der CAIs und Chondren) in den primitivsten Meteoriten (den Chondriten), zu bestimmen. Diese Daten erlauben es, eine „Brücke” zwischen Meteoritenkunde/Kosmochemie und theoretischer Astrophysik zu schlagen und Hypothesen der Entstehung von Sternen wie unserer Sonne zu testen. Zum Beispiel haben CAIs von CV Chondriten ein Alter von 4567,4 ± 0,5 Ma, und Chondren von CR Chondriten ein Alter von 4564,7 ± 0,6 Ma (Amelin and Krot, 2002), d.h., Chondren entstanden im Sonnenebel 2,7 Ma nach der Entstehung der CAIs. Nach der populären Hypothese der Enstehung der Sonne von Shu et al. (1996) sollen die CAIs und Chondren nahe der Protosonne entstanden und dann durch einen „X-Wind” weiter von der Sonne wegtransportiert worden sein, wo sie dann die Bausteine der Asteroide bildeten. Da der Zeitunterschied zwischen der Entstehung der CAIs und Chondren 2,7 Ma war, muß der X-Wind der Protosonne mindestens solange bestanden haben; das stellt eine wichtige Grenzbedingung für die Shu et al. (1996) Hypothese dar.

Schlußfolgerungen:

1. Untersuchungen vom Meteoriten von Asteroiden haben enorm zur Kenntnis der Entstehung der ersten Feststoffe in unserem Sonnensystem beigetragen. Daten von der Kosmochemie/Meteoritenkunde ermöglichen Hypothesen der Sternbildung zu testen und bilden daher eine „Brücke" zur theoretischen Astrophysik.
2. Die komplexen Prozesse der Asteroidenentstehung, sowie ihre darauffolgende Erhitzung, Schmelzung, Differenziation und Kernbildung fanden in den ersten 10 Ma Jahren in der Geschichte unseres Sonnensystems vor 4,57–4,56 Ga statt.

 

Vortrag am 13.12.2002
Udo Ebert (Jena), Ordentliches Mitglied der Philologisch-historischen Klasse:

Der Fremde im Strafrecht

Vom „Fremden” wird hier gesprochen als einem Menschen, den eine Gruppe, zumal wenn sie sich selbst als engere Gemeinschaft fühlt, als nicht ihr zugehörig betrachtet. Der Fremde in diesem Sinne spielt im Strafrecht eine doppelte Rolle: als Opfer und als Täter. Vor fremdenfeindlichem Verhalten schützen neben den allgemeinen Strafnormen spezifische Straftatbestände wie Völkermord, Volksverhetzung und der verfassungsrechtlich nicht unproblematische Tatbestand der Auschwitzleugnung. In der Kriminalisierung des Fremden als Täter zeigt die Geschichte eine bezeichnende Tendenz: Wird anfänglich Strafrecht dazu eingesetzt, die Kultur der eigenen Gruppe gegen abweichende Gruppen und Individuen zu verteidigen, so geht die historische Entwicklung dahin, die betreffenden Strafnormen zu einem Friedensrecht umzugestalten, unter dessen Schirm der Gegensatz zwischen dem Eigenen und dem Fremden seine Bedeutung verliert und alle Mitglieder der Gesellschaft gleichermaßen, ungeachtet der Gruppenunterschiede, Schutz finden. Das soll an Beispielen aus dem Sittlichkeits- und dem Religionsstrafrecht gezeigt werden. In der Gegenwart stellen Straftaten Fremder die Gerichte vor die Aufgabe, fremdkulturell geprägte Taten, Handlungsmodalitäten, Motive und Irrtümer strafrechtlich in einer Weise zu würdigen, die einerseits dem Toleranzgebot sowie der Glaubens- und Gewissensfreiheit des Täters, andererseits den im Strafrecht manifestierten Werten und Maßstäben der eigenen Kultur Rechnung trägt. Verfassungs- und Strafrechtsdogmatik sind herausgefordert, in diesem Konfliktfeld angemessene Lösungen zu finden.

 

Vortrag am 8.11.2002
Jost Heintzenberg (Leipzig), Ordentliches Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse:

Wer ist so weise, der die Wolken zählen könnte: Die Wolken, die schönsten Rätsel der Klimaforschung

Mit den ersten Luftfahrzeugen und der ersten wissenschaftlichen Beschreibung der Wolken durch Howard zu Zeiten Goethes wandelte sich das Interesse für Wollen und damit deren Verständnis dramatisch. Großes Interesse an Wolken bestand allerdings schon seit langem, wie zum Beispiel das Alte Testament belegt. Waren Wolken früher der Sitz von Göttern oder Engeln, Hexenwerk und das Objekt wirklichkeitsfremder Spekulationen oder naturalistischer oder impressionistischer Malkunst, so wurden die Wolken in den letzten 200 Jahren rasch zunehmend als zentrale Teile des Wetter- und Klimageschehens erkannt und erforscht.

Das Wissen über Wolken wuchs mit dem Überblick, den der Mensch durch immer großräumigere Wolkenmessungen erreichte. Waren es zunächst luftgetragene Drachen, Ballone und Flugzeuge, so sind es heute weltraumgestützte passive und aktive Meßsysteme, die uns weltweite Wolkeninformation beschaffen.

Trotz dieses guten globalen Überblicks beinhalten die Wolken nach wie vor eine Reihe von Kernproblemen, die ihr Verständnis und damit ihre Vorhersagemöglichkeiten stark einschränken. Wesentliche Wolkenprozesse laufen auf räumlichen und zeitlichen Skalen ab, die von den heutigen Wetter- und Klimamodellen nicht erfaßt werden. Wichtige Zustandsgrößen der Atmosphäre, welche die Wolkenentstehung und die Niederschlagsbildung charakterisieren, sind nicht meßbar. Deshalb sind viele, für den Menschen entscheidende Wolkeneffekte, wie z.B. der flächenhafte Niederschlag, nur sehr ungenau bestimmbar. Schließlich werden menschliche Einflüsse auf Wolken und Niederschlag zwar aus guten Gründen vermutet, und zwar in Größenordnungen ähnlich dem Treibhauseffekt. Diese sind aber wegen unseres begrenzten Prozeßverständnisses noch nicht zahlenmäßig festlegbar.

In dem Vortrag wird versucht, den Bogen von Aristoteles’ Vorstellungen von Wolken über Goethe bis zum letzten Statusbericht des internationalen Fachgremiums zum globalen Klimawandel (IPCC) der Vereinten Nationen und den jüngsten Hochwassern zu spannen. Der IPCC-Bericht verdeutlicht den hohen Forschungsbedarf, der auf dem Gebiet der Wolkenforschung notwendig ist, um zu tragfähigen Abschätzungen von Klimaänderungen und definitiven Aussagen zu deren Ursachen zu kommen.

Die Hochwasser der letzten Jahre, auf der anderen Seite, zeigen den dringenden Bedarf der Wettervorhersage an einem besseren Wolken- und Niederschlagsverständnis.

Vortrag am 8.11.2002
Frank Steglich (Dresden), Ordentliches Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse:

Chemische Physik mit „Schweren Elektronen“

Die Synthese mehrkomponentiger Verbindungen von Elementen aus unterschiedlichen Bereichen des Periodensystems hat in den vergangenen zwanzig Jahren zu zahlreichen unerwarteten Entdeckungen geführt, welche die Grundlagenforschung entscheidend voranbrachten und bisweilen ein erhebliches Anwendungspotential offenbarten. Beispielhaft sei hier die Entdeckung der Hochtemperatursupraleitung und des kolossalen Magnetwiderstandes in perowskitischen Kuprat- bzw. Manganat-Verbindungen erwähnt.

Unter den binären bzw. ternären intermetallischen Verbindungen mit Elementen aus den Reihen der Lanthaniden und Aktiniden befindet sich eine Gruppe mit ganz ungewöhnlichen Tieftemperatureigenschaften. Aus Untersuchungen von kalorimetrischen, magnetischen und Transportgrößen schließt man beispielsweise auf effektive Massen der Ladungsträger, welche die Masse des freien Elektrons um den Faktor 100–1000 übertreffen. Diese Verbindungen mit „Schweren Elektronen” (bzw. „Schweren Fermionen”) weisen unterschiedliche Grundzustandseigenschaften auf, wie an den folgenden Beispielen aus der aktuellen Forschung erläutert wird:

1. unkonventionelles, schwach antiferromagnetisch geordnetes Metall (YbRh₂Si₂),
2. Supraleiter mit magnetisch erzeugten Cooperpaaren (UPd₂Al₃) und
3. Halbmetall mit extrem kleiner Energielücke (U₂Ru₂Sn).
   
   

Vortrag am 11.10.2002
Manfred Rudersdorf (Leipzig), Ordentliches Mitglied der Philologisch-historischen Klasse:

Gewinner der Reformation? Der frühmoderne Fürstenstaat als strukturbildende Kraft im Reich des 16. Jahrhunderts

Nicht jede Epoche der neuzeitlichen Geschichte ist so einschneidend von der individuellen Gestaltungskraft und dem politischen Willen einzelner Persönlichkeiten bestimmt worden, wie dies im Reformationsjahrhundert in Deutschland der Fall war. Es war dies ohne Zweifel ein „langes” Säkulum, das in besonderer Weise erfüllt war von dem Signum struktureller und normativer Weichenstellungen, von einer langandauernden fundamentalen Wirkkraft, die für die Konstituierung des neuzeitlichen Denkens und Handelns politisch, konfessionell und kulturell, aber auch mentalitäts- und geistesgeschichtlich von großer Bedeutung war. So hat das Zeitalter der Reformation und der Konfessionalisierung unstrittig eine Reihe profilierter Führungsgestalten hervorgebracht, die als Strukturbegründer oder als Strukturerneuerer prägenden Einfluß auf die Neugestaltung von Staat, Kirche und Bildungswesen innerhalb der frühneuzeitlichen Ständegesellschaft ausgeübt haben. Die epochale Gestaltwerdung des konfessionellen deutschen Landesfürstentums zwischen kirchlicher Bekenntnistreue und frühmoderner Staatsbildung war das Ergebnis eines Prozesses, der nicht nur das gesamte Reformationsjahrhundert umfaßte, sondern in seiner Konsequenz für die Erneuerung und die Verfestigung der Territorialverfassung des Alten Reiches weit darüber hinauswies. Der ständisch verfaßte Fürstenstaat wurde im Zeichen von Reformation und konfessionellem Dualismus auf diese Weise zu einer dominierenden politischen Kraft, zu einem Wegbereiter und erfolgreichen Gestalter des frühmodernen Staates in Deutschland.

Der Vortrag versucht, einige konstitutive Merkmale dieses Prozesses herauszuarbeiten und sie vor dem Hintergrund der Forschungsdebatte über den Korrelationszusammenhang von „Kaiser, Reich und Territorialstaat” zur Diskussion zu stellen.

 

Vortrag am 11.10.2002
Roland Kasper (Magdeburg), Ordentliches Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse:

Mechatronik. Intelligente Produkte durch Integration von Wissen und Funktion

Mechatronik, in den 70er und 80er Jahren des letzten Jahrhunderts aus der Notwendigkeit des Zusammenwirkens von Maschinenbau und Elektrotechnik in bestimmten Produktbereichen entstanden, hat sich zwischenzeitlich als Integrationsmethodik und -technologie fest etabliert und wirkt selbst als Triebfeder zur Generierung neuer Produkte und zur Entwicklung neuer Märkte. Die Mechatronik gehört heute zu den Kernkompetenzen vieler erfolgreicher Unternehmen z.B. der Automobilindustrie und ihrer Zulieferer oder der Produktionsgüterindustrie wie z.B. der Robotik. Viele wichtige Innovationen und Produkte wurden in den letzten Jahren erst durch das Zusammenwirken mechanischer, elektronischer und informationsverarbeitender Komponenten kreiert. Die Grundlage für dieses fachübergreifende Zusammenspiel verschiedener Ingenieurdisziplinen bilden zwei Integrationsebenen, auf denen sowohl disziplinspezifische Wissenselemente als auch disziplinspezifische Funktionen zu interdisziplinären Gesamtsystemen und Produkten kombiniert werden.

 

Vortrag am 14.6.2002
Gotthard Lerchner (Leipzig), Ordentliches Mitglied der Philologisch-historischen Klasse:

Gesprächsananlytische Annäherung an Probleme und Möglichkeiten transdisziplinärer Kommunikation

Der Dialog zwischen Natur- und Geisteswissenschaften ist in der scientific community derzeit durch externe (wissenschaftspolitische) und interne („Streit der Wissenschaftskulturen”) Kontroversen stark belastet. Eine traditionell prominente Organisationsform findet er in Deutschland nach wie vor in den Wissenschaftsakademien. Aber auch hier werden Probleme der praktischen Realisierung transdisziplinärer Kommunikation sichtbar. Anhand des methodologischen Instrumentariums neuerer sprachwissenschaftlicher Konzepte zur Analyse oralen Kommunikationsverhaltens (Sozio-, Dialog-, Diskurs-, Konversationslinguistik usw., mit Konzentration auf Gesprächsanalyse) wird der Versuch einer Beschreibung von Merkmalen ‘akademietypischer Kommunikationssituationen’ unternommen mit dem Ziel, auf dieser Grundlage objektive und subjektive Ursachen für Verständigungsdefizite (bzw. Dialogkonflikte) analytisch festzustellen und Leitbilder interdisziplinär orientierten Dialogverhaltens zu skizzieren.

 

Vortrag am 14.6.2002
Elmar Peschke (Halle), Ordentliches Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse:

Was hat die Keuschheitsdrüse mit der Insulinsekretion zu tun?

Seit mehr als 2000 Jahren bekannt (HEROPHILOS, GALEN) und oftmals Gegenstand extremer metaphysischer, esoterischer sowie philosophischer Spekulationen (DAQUE, SCHOPENHAUER), gelangt die Epiphysis cerebri, das Corpus pineale, in der ersten Hälfte des 17. Jh. durch die naturphilosophischen Schriften des Aufklärers RÉNE DESCARTES (DE HOMINE, 1632; LES TRAITEZ DE L’HOMME, 1648) in das wissenschaftliche Interesse. Ende des 19. Jh. (GUTZEIT, 1896) wird aus Königsberg die wichtige Beobachtung mitgeteilt, dass Epiphysen-zerstörende Tumoren bei Kindern zur Pubertas praecox, einer extrem vorverlagerten sexuellen Frühreife, führen können, was ihr die Bezeichnung „Keuschheitsdrüse” eingetragen und eine Flut von Folgeuntersuchungen initiiert hat. Über diese Drüse verfügen fast alle Wirbeltiere, der Mensch eingeschlossen (auch wenn es zuweilen schwerfällt, das zu glauben).

In diesem Vortrag soll jedoch nicht dem Einfluss des Corpus pineale auf die Gonadenachse, sondern einem ganz anderen Sachverhalt nachgegangen werden, nämlich der Bedeutung des 1958/59 von Lerner und Mitarbeitern isolierten epiphysären Indolamins Melatonin auf die Insulinsekretion. Befunde der vergangenen Jahrzehnte waren von bemerkenswerter Widersprüchlichkeit, erst in jüngster Zeit wurden auf diesem Gebiet, auch auf Grund eigener Ergebnisse, mehr Sicherheiten erlangt, die hier als Übersicht vorgestellt werden sollen.

Zunächst kann festgestellt werden, dass die Insulinsekretion einem circadianen Rhythmus folgt, wobei die Generierung dieses Rhythmus in der pankreatischen Insel selbst erfolgen kann, wie phase-response-Untersuchungen mit Melatonin – als hormoneller Zeitgeber isolierten Inseln verabreicht – belegen. Voraussetzung für den Gewinn dieser erstaunlichen Befunde war die Etablierung einer Peri- bzw. Superfusionstechnik im eigenen Labor, die die Kinetik der Insulinsekretion zu erfassen gestattet, in vitro-Versuche über mehrere Tage (bis zu 8 d) erlaubt und damit vergleichbaren Techniken überlegen ist.

Damit erschöpft sich die Bedeutung des Melatonins für die Insulinsekretion jedoch nicht, vielmehr hemmt Melatonin die Glukose-, KCl- und Forskolin-stimulierte Insulinsekretion isolierter pankreatischer Inseln neonater Ratten sowie Glukose-responsiver Ratten-Insulinomazellen INS-1. Durch funktionelle, autoradiographische sowie molekularbiologische Folgeuntersuchungen konnte gesichert werden, dass die Insulin-produzierende ß-Zelle über membranständige, Pertussistoxin-sensitive Melatonin-Rezeptoren (MT₁) verfügt. Die Analytik der intrazellulären Signaltransduktionskaskade erbrachte ferner, dass die Rezeptor-mediierten Effekte über trimere G_i-Proteine, Hemmung der Adenylatcyclase und konsekutive Senkung des radioimmunologisch bestimmten second messengers cAMP erfolgen. Die Bedeutung des cAMP beschränkt sich in der ß-Zelle jedoch nicht auf intrazelluläre Signaltransduktionsmechanismen. Vielmehr machten flankierende Untersuchungen deutlich, dass cAMP unidirektional über ein aktives Transportersystem für amphilic anions (multidrug resistance proteins, MRP4 und MRP5) in den Extrazellularraum transportiert wird, ein Vorgang, der durch Probenecid hemmbar und dessen Bedeutung bislang unklar ist.

Die letzten Schritte der Insulin-Exocytose über Proteinkinasen und/oder Kalziumspiegelveränderungen sind zur Zeit ebenso unbekannt wie die nicht auszuschließende Möglichkeit der Beteiligung der Phospholipase C sowie des Inositoltriphosphatsystems bei der Melatonin-beeinflussten Hemmung der Insulinsekretion – Fragen, die gegenwärtig im Rahmen des Akademieprojektes „Zeitstrukturen endokriner Systeme” intensiv untersucht werden.

Schließlich soll auf einen Sachverhalt hingewiesen werden, der in jüngster Zeit in den Focus des Interesses gelangt ist und gegenwärtig von noch nicht überschaubarer klinischer Bedeutung sein könnte. Untersuchungen mittels HPLC- sowie Elektronen-Spin-Resonanz-Techniken machten nämlich deutlich, dass Melatonin ein ausgesprochen effizienter Hydroxylradikal-Scavenger ist. Damit kommt dem Melatonin eine bisher viel zu wenig beachtete Schutzwirkung gegenüber Sauerstoffradikalen zu, die insbesondere vor dem Hintergrund der relativ geringen Ausstattung der ß-Zelle mit Selbstverteidigungssystemen gegenüber Radikalbeschuss von praktisch-klinischer Bedeutung sein und bis zur Diabetesprophylaxe führen könnte.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass das phylogenetisch konservative, epiphysäre Indolamin Melatonin einen nachhaltigen Einfluss auf die Insulinsekretion ausübt, dass die funktionelle Bedeutung bislang jedoch noch nicht vollständig verstanden ist. Möglicherweise schützt Melatonin die pankreatische ß-Zelle vor einer funktionellen Überforderung, ein Mechanismus, der für die Genese des Typ2-Diabetes anerkannt ist. Eine Schutzwirkung könnte ferner in der Hydroxylradikal-Scavenger-Bedeutung des Melatonins bestehen, auch wenn die bisher getesteten wirksamen Melatonin-Konzentrationen nicht im physiologischen, sondern im pharmakologischen Bereich lagen. Es bleibt zu untersuchen, ob lokale Melatoninanreicherung das in der Melatoninforschung generell ungelöste und vielfach diskutierte Konzentrationsproblem zu klären vermag.

 

Vortrag am 10.5.2002
Frank Pobell (Dresden), Ordentliches Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse:

Wie und warum kühlen die Physiker Materie möglichst nahe an den absoluten Nullpunkt?

Durch das übliche Kühlverfahren der Verdampfung von Flüssigkeiten kann man sich bei der Benutzung von flüssigem Helium dem absoluten Nullpunkt (-273,15 °C) bis auf etwa 1 °C (1 Kelvin = 1 K) nähern. Die tiefsten Temperaturen, bis zu denen Festkörper abgekühlt worden sind, beruhen auf einem Verfahren, bei dem über Magnetismus der Materie thermische Energie entzogen wird (“adiabatische Entmagnetisierung”). Durch Ausnutzung des Magnetismus der Atomkerne konnte damit dem absoluten Nullpunkt bis auf 1,5 * 10^-6 K (1,5 K) nahe gerückt werden.

Bei derartigen Temperaturen, deutlich unter 1 K, treten neue Phänomene auf und man kann zum Beispiel folgenden Fragen nachgehen:

1. Werden alle nicht-magnetischen Metalle supraleitend, wenn man sie nur weit genug abkühlt?
2. Gehen auch magnetische Momente der Atomkerne bei genügend tiefer Temperatur in einen ferromagnetischen Zustand über?

 

Vortrag am 10.5.2002
Jürgen Jost (Leipzig), Korrespondierendes Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse:

Was ist die beste Lösung und wie findet man sie? Zur Optimierung von Formen und Gestalten

Optimierungsprobleme treten in vielfältigen Zusammenhängen in Technik und Wirtschaft auf, und Optimalitätsprinzipien bilden einen wesentlichen Bestandteil physikalischer Theorien. Die formale Beschreibung von Optimierungsproblemen mit kontinuierlichen Variablen und Zuständen führt in das mathematische Gebiet der Variationsrechnung, welches in Leipzig eine bedeutende Tradition besitzt. An Variationsproblemen, die die Optimierung von Formen und Gestalten betreffen, lassen sich einige grundlegende Prinzipien dieser Theorie geometrisch ausdrücken und anschaulich erläutern. Als ein Modellproblem hierfür stellen wir Minimalflächen vor. Bei Minimalflächen wird die globale Optimalität, also die Minimierung der Oberfläche, d.h. die Materialökonomie, in eine lokale Gleichgewichtsbedingung, nämlich den inneren Spannungsausgleich, übersetzt. Erst die mathematische Analyse erschließt eine tiefere Einsicht in die auftretenden Phänomene wie Symmetriebrechung, Lösungsverzweigung und Gestaltwechsel. Dies wird anhand von Computerbildern anschaulich erklärt. Insbesondere zeigt sich, dass technische Konstruktionen und numerische Approximationen ein gründliches Verständnis der Geometrie der auftretenden Formen und Gestalten benötigen.
Zum Abschluss des Vortrages wird skizziert, dass Minimalflächen auch die fundamentalen dynamischen Objekte einer aktuellen physikalischen Feldtheorie, nämlich der Stringtheorie, darstellen.

 

Festvortrag zur Öffentlichen Frühjahrssitzung am 12.4.2002
Christoph Wolff (Harvard University u. Leipzig) Korrespondierendes Mitglied der Philologisch-historischen Klasse:

Bach, Mozart, Mendelssohn und der Wandel der Musikkultur um 1800

Daß sich im Laufe des 18. Jahrhunderts ein deutlicher Wandel der Musikkultur vollzieht, ist keine neue Beobachtung. Die höfische, städtische und kirchliche Musikpflege erhielt eine starke bürgerliche Komponente, die bereits um 1800 als dominierendes Gewicht erscheint. Der Wandel des Musiklebens wird greifbar nicht nur in einem sich etablierenden öffentlichen Konzertwesen, sondern auch in bürgerlichen Salons und zunehmend in Privathaushalten. Die neue Situation schlägt sich nieder vor allem auch im Musikverlagswesen und im Instrumentenbau: Notendruck und -vertrieb erhalten einen Impetus wie nie zuvor; Musikbücher und -zeitschriften richten sich an ein erweitertes Publikum; Klaviere und andere Musikinstrumente werden in nie dagewesenen Stückzahlen produziert. Das musikalische Dilettantenwesen erhält einen erheblichen Auftrieb. Die Städte Berlin und Leipzig spielen in vieler Hinsicht eine Schlüsselrolle.

Hand in Hand mit den sozialgeschichtlichen Veränderungen geht ein Wandel des bevorzugten Repertoires. Nachdem bis um 1800 die jeweils neue Musik dominierte, beginnt eine deutliche und bewußte Hinwendung zur Musik der Vergangenheit. Merkwürdigerweise kontrastieren in dieser Beziehung der „fortschrittliche” Adel, der die neue Musik fördert, und das „konservative” Bürgertum, das die ältere Musik bevorzugt. Die Namen Johann Sebastian Bach, Wolfgang Amadeus Mozart und Felix Mendelssohn Bartholdy haben in dieser Beziehung je einen ganz unterschiedlichen Stellenwert, doch erlauben gerade diese Namen, bestimmte Besonderheiten in der Entwicklung zu akzentuieren.

Doch sind es nicht nur die Namen der drei großen Komponisten, vielmehr auch deren Familien insgesamt, die ganz besondere Auswirkungen auf eine sich ausbildende neue Musikkultur haben. Neue Forschungen zur Rezeptionsgeschichte Bachs und Mozarts sowie die Wiederentdeckung des Notenarchivs der Sing-Akademie zu Berlin bieten eine erweiterte Quellengrundlage für die Analyse der historischen Entwicklungen. So zeigt sich, wie etwa Wilhelm Friedemann Bachs Unterrichten bürgerlicher Schüler in Berlin, Konstanze Mozarts Verhandlungen mit dem Leipziger Verlagshaus Breitkopf oder der Erwerb des Bachschen Nachlasses durch den Bankier Abraham Mendelssohn für die Sing-Akademie zu Berlin symptomatisch sind für ein bürgerliches Engagement, das dem Musikleben neue Strukturen und Dimensionen verleiht.

 

Vortrag am 8.3.2002
Albert Hinnen (Jena), Ordentliches Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse:

Chance Genomforschung: Automatisierung und Miniaturisierung führen zu einem Paradigmenwechsel in der biomedizinischer Forschung und erlauben eine neue Qualität der individual-orientierten Medizin

Der Abschluss der Totalsequenzierung des Humangenoms eröffnet der Biologie und der Medizin qualitativ völlig neue Wege der Erkenntnisgewinnung. Mit dem Referenzpunkt des genetischen „blue prints” ist es zum ersten Mal prinzipiell möglich, biologische Systeme in ihrer Gesamtheit zu beschreiben. Auch wenn es heute erst ansatzweise gelingt, in ausgewählten zellulären Systemen molekularphysiologische Zustandsbeschreibungen vorzunehmen, ist es doch absehbar, dass wir in naher Zukunft ein Instrumentarium an analytischen Systemen in der Hand haben, welches komplexe biologische Funktionszustände erfassen kann.

Nach der strukturellen Beschreibung des Genoms, d.h. der Bestimmung der Sequenzabfolge der Gene, konzentriert sich die Genomforschung zunehmend auf das Studium der Genfunktionen, d.h. der funktionellen Eigenschaften der aus den Genen abgeleiteten Makromoleküle (RNS, Proteine). Hierbei unterscheidet man zur Zeit die Analyse von statischen Veränderung des genetischen Materials (Mutationen, SNP‘s) auf der Ebene der DNS-Sequenz und deren biologischen Konsequenzen von der Beschreibung der dynamischen Umsetzung der Geninformation in RNS („expression profiling”) und Proteine. Experimentell fassbar ist gegenwärtig lediglich die Analyse von Nukleinsäuren (DNS und RNS), auf der Proteinebene sind weitere technologische Durchbrüche notwendig um die Beschreibung globaler Funktionszustände zu ermöglichen (Erfassung der Gesamtheit aller Proteine eines biologischen Systems).

Zur Beschreibung von Genfunktionen stehen heute PCR („polymerase chain reaction”) und Chip-Technologien im Vordergrund, häufig integriert in hochparallele, miniaturisierte und automatisierbare Systeme. Die Vortragspräsentation konzentriert sich auf die heute verfügbaren Chip-Technologien. Abgeleitet von den Chipsystemen in der Halbleitertechnik stellen sie für die biomedizinische Forschung eine neue Analyseplattform zur Verfügung, welche in Bezug auf Selektivität, Sensitivität und Effizienz am besten geeignet ist, den Bedürfnissen komplexer Multiparameteranalyse gerecht zu werden. Anhand praktischer Beispiele soll die Aussagekraft moderner genetischer Analysen dokumentiert werden.

Neben der biomedizinischen Forschung entstehen v.a. im Bereich der Medikamenteentwicklung qualitativ völlig neue Einsatzgebiete. So bringt man bereits bei der Suche nach geeigneten therapeutischen Zielstrukturen („Screening”) Genom-basierte analytische Systeme zum Einsatz. Auf der Ebene des klinischen Entwicklungsprozesses bekommen zunehmend pharmakogenomische Parameter eine herausragende Bedeutung. Schliesslich werden diese neuen analytischen Systeme das Feld der Diagnose revolutionieren und im Wechselfeld von Diagnose und Therapie eine neue Qualtität der individual-orientierten Medizin möglich machen.

 

Vortrag am 8.3.2002
Gunter Reuter (Halle), Ordentliches Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse:

 

Epigenetische Programme und die Kontrolle von Entwicklungsprozessen

Etwa 40.000 Gene sind erforderlich, um einen Menschen aufzubauen. Jede unserer Zellen besitzt im Zellkern diese Gene. Es wird aber nur ein Bruchteil dieser Information jeweils passend zum erforderlichen Entwicklungsprogramm exprimiert. Das zu einem bestimmten Zeitpunkt während der Entwicklung eingestellte Muster an Genexpression wird stabil an die Nachkommenzellen weitergegeben. Dieses zell-erblich stabile Muster von Genaktivitäten wird epigenetisches Programm genannt. Die unterschiedlichen Eigenschaften der Zellen werden dadurch bestimmt, daß in geregelter Weise jeweils nur ein bestimmter Satz an Genen aktiviert werden kann. Alle anderen Gene werden stillgelegt. Dies ereignet sich ohne Änderung der DNA-Sequenz sondern wird im Chromatin festgelegt. In kontrollierter Weise werden durch die Bindung spezifischer Proteine an die DNA stabile Chromatinstrukturen aufgebaut, die ein effizientes Stillegen (Silencing) von Genen absichern. Fehler in diesem Programm können z.B. zur Entstehung von Tumoren führen.

Am Beispiel der inaktiven DNA-Sequenzen des Heterochromatins sollen molekulare Mechanismen und evolutionäre Konserviertheit von Gensilencing diskutiert werden. Für Gensilencing sind Kernproteine mit spezifischen enzymatischen Aktivitäten verantwortlich. Durch eine Modifizierung von Histonen wird die Bindungen von Silencing-Proteinkomplexe an spezifische DNA-Sequenzen vermittelt. Die aufgebauten Strukturen im Chromatin sind zellerblich stabil. Durch vergleichende Analysen bei Hefen, dem Insekt Drosophila, bei der Maus und dem Menschen konnte nachgewiesen werden, daß es sich um konservierte Funktionen handelt. Erste Untersuchungen an Pflanzen zeigen, daß auch hier gleiche Prozesse Gensilencing hervorrufen.

Säugergenome zeichnen sich durch eine weitere Ebene epigenetischer Programmierung aus. Hier wird ein molekulares Gedächtnis hinsichtlich der elterlichen Herkunft bestimmter Gene festgestellt. Dieses Phänomen wird genomisches Imprinting genannt und verdeutlicht, daß sich Gene in Abhängigkeit von mütterlicher oder väterlicher Herkunft im Aktivitätsmuster unterscheiden. Diese epigenetische Asymmetrie zwischen den elterlichen Genomen wurde mit Unterschieden im Methylierungsmuster von DNA-Sequenzen korreliert.

Mit dem Vortrag soll sowohl derzeitiges Wissen zu epigenetischen Programmen als auch mögliche praktische Anwendungsbereiche zur Diskussion gestellt werden.

 

Vortrag am 8.2.2002
Peter M. Herzig (Freiberg), Ordentliches Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse:

Rohstofforientierte Meeresforschung

Im Jahre 1979 wurde am Ostpazifischen Rücken mit der Entdeckung von 350°C heissen Schwarzen Rauchern und hiermit assoziierten Massivsulfidablagerungen der Nachweis erbracht, dass die Entstehung neuer ozeanischer Erdkruste an den Grenzen von Lithosphärenplatten in einem direkten Zusammenhang mit der Bildung von sulfidischen Erzlagerstätten steht. Weitere Forschungsarbeiten haben ergeben, dass die heute im Bereich der ozeanischen Riftzonen zu beobachtenden Prozesse bis in das Archaikum zurückzuverfolgen sind und wahrscheinlich die Entstehung des Lebens auf der Erde beeinflusst haben. Eine intensive Erforschung der Hydrothermalsysteme und Massivsulfidablagerungen der Tiefsee hat in den letzten Jahren unter Einsatz modernster technischer Systeme zur Entdeckung von mehr als 200 Vorkommen im Pazifischen, Atlantischen, Indischen und Antarktischen Ozean geführt. Hierbei ist deutlich geworden, dass sich die Massivsulfide an den mittelozeanischen Rücken mineralogisch und geochemisch deutlich von denen an Spreizungsrücken im Hinterland von Inselbögen unterscheiden. Letztere entsprechen eher den meisten heute auf den Kontinenten im Abbau stehenden kupfer-, zink- und bleiführenden Massivsulfidlagerstätten. Die Untersuchung der Geochemie und Mineralogie von Gold in den marinen Vorkommen hat eindeutig gezeigt, dass die Anreicherung dieses Elementes in Sulfiden an den Spreizungsrücken im westlichen Pazifik auf physiko-chemische Besonderheiten der Hydrothermalfluide in Regionen mit mehr felsischen Gesteinen zurückgeht. Dies führte letztendlich zur Entdeckung eines neuen Typs submariner Goldvorkommen, deren Bildung nicht ausschliesslich auf zirkulierendes Meerwasser, sondern auch auf den Einfluss von magmatischen Fluiden und Gasen zurückgeht. Dieser submarine Lagerstättentyp wird zur Zeit auf eine wirtschaftliche Gewinnung hin untersucht.

 

Vortrag am 8.2.2002
Richard Saage (Halle), Ordentliches Mitglied der Philologisch-historischen Klasse:

Politische Ideengeschichte in demokratietheoretischer Absicht. Das Beispiel Hans Kelsens und Max Adlers in der Zwischenkriegszeit

Am Beispiel der für das republikanische Lager in Deutschland und Österreich nach dem Ende des Ersten Weltkrieges paradigmatischen Kontroverse zwischen Hans Kelsen und Max Adler über das Wesen der Demokratie sollen die Grundzüge eines neuen Ansatzes politischer Ideengeschichte umrissen werden. Den Begriff „Demokratie” als eine historische Kategorie verstehend, umfaßt das vorgeschlagene methodologische Muster die Kämpfe um die Ausweitung politischer Beteiligung in ihrem geschichtlichen Kontext ebenso wie die philosophisch-reflexive Auseinandersetzung mit ihr und den sozio-technischen Entwicklungsstand der Gesellschaft, in der sie verwirklicht werden soll.

 

Vortrag am 11.1.2002
Peter Kopacek (Wien), Korrespondierendes Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse:

Menschliche Roboter – Robotermenschen

Humanoide Roboter erfordern seitens der Wissenschaft die Anwendung neuester theoretischer Erkenntnisse. Dabei ist festzustellen, daß die Theorie hier sehr rasch an ihren derzeitigen Grenzen angelangt ist oder Theorien auf Grund fehlender „Hardware” nicht realisierbar sind.

Die Entwicklung von Robotermenschen begann in den späten fünfziger Jahren, basierend auf seit langem bekannten Gehmaschinen – Vier- (Hunde, Katzen…) oder Mehrbeiner (Krabbeltiere, Würmer…). Da Zweibeiner wesentlich komplexere Gebilde sind, dauerte es bis 1998, bis der erste Robotermensch seinem menschlichen Publikum vorgestellt werden konnte.

Die Robotermenschen befinden sich in einem Stadium der rasanten Weiterentwicklung – es ist nur mehr eine Frage der Zeit, bis sie menschliche Roboter ersetzen werden. Manche heute noch utopisch anmutende automatisierungstechnische Visionen sind rascher realisiert, als man dies gegenwärtig für möglich hält.

 

Vortrag am 11.1.2002
Helmut Eschrig (Dresden), Ordentliches Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse:

Wechselbeziehungen zwischen Struktur und elektronischer Struktur in Festkörpern

Die chemische Bindung bestimmt das physikalische, chemische, geologische und biologische Erscheinungsbild der Natur sowie das gesamte Erscheinungsbild der Technik. Wenig bewusst in den entsprechenden Wissenszweigen ist, wie kategorisch die Quantenphysik Voraussetzung selbst für den prinzipiellen Charakter der Erscheinungen ist. Diese gesamte Problematik wird im Vortrag kurz vorgestellt. Die praktische Berechnung dieser Grundzustandsenergien und der zugehörigen Strukturen (Bindungslängen und -winkel, Elektronenladungsdichten, Elektronenspindichten) erfolgt mit der Dichtefunktional-Theorie. Zusammenhänge zwischen Struktur und physikalischen Eigenschaften werden am Beispiel der Kuprate diskutiert.

 

Vortrag am 11.1.2002
Manfred Taube (Leipzig), Ordentliches Mitglied der Philologisch-historischen Klasse:

Anfänge der sanskritisch-tibetisch-mongolischen Lexikographie

Das älteste Wörterbuch aus dem tibetischen Sprachbereich ist die Mahavyutpatti, als sanskritisch-tibetisches Lexikon Ende des 8. und Anfang des 9. Jh. von indischen und tibetischen Gelehrten zusammengestellt und im 17. oder 18. Jh. von verschiedenen, nicht zusammenarbeitenden Übersetzern ins Mongolische übertragen. Die sanskritisch-tibetische Fassung diente nicht nur als Grundlage fast sämtlicher Übersetzungen ins Tibetische, sondern ist auch ein wichtiges Hilfsmittel unserer wissenschaftlichen Arbeit. Dagegen enthalten die verschiedenen Fassungen der mongolischen Übersetzung zahlreiche Fehler und konnten daher bei der Übersetzung buddhistischer Texte ins Mongolische keine ernsthafte Hilfe sein.