Plenarvorträge 2006

Vortrag am 8.12.2006
Hartmut Worch (Dresden), Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse:

Dr.-Ing., Professor für Werkstoffwissenschaft und Biomaterialien; seit 9. Januar 1998 ordentliches Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse; seit 1. Januar 2004 Sekretar der Technikwissenschaftlichen Klasse.
Hauptarbeitsgebiete: Molekularbiologische und medizinische Materialforschung, Implantatmaterialien, Tissue Engineering, Biomimetische Oberflächen, Korrosionsvermeidung in Aluminium-Legierungen, Korrosion und Korrosionsschutz.

 

Der biomimetische Knochen – Möglichkeiten und Grenzen seiner Entwicklung (gemeinsam mit Wolfgang Pompe)

Die Implantologie hat dank vertiefter Erkenntnisse der Werkstoffwissenschaft und der molekularen Zellbiologie im zurückliegenden Jahrzehnt bedeutende Erfolge erreicht. Hüftgelenks- oder auch Knieimplantate werden weltweit umfangreich eingesetzt und diese in der Mehrzahl der Fälle auch komplikationslos. Aufgrund unterschiedlicher Festigkeit von Implantatmaterial und Knochen sowie auch Abrieb in den artifiziellen Gelenken ist die Langzeitstabilität dieser Implantate begrenzt. Man geht heute von einem etwa 10–15jährigen Einsatz aus. Eine Alternative dazu stellt der biomimetische Knochen dar. Von ihm werden Eigenschaften erwartet, die einerseits die mechanische Stabilität als auch andererseits die biologische Verträglichkeit gewährleisten. Angestrebt wird ein Material, das nur für einen gewissen Zeitraum seine Funktionen im Organismus zu erfüllen hat, danach jedoch vom ihm degradiert und durch körpereigenen Knochen ersetzt wird. Ein solches Vorgehen ist der regenerativen Therapie zuzuordnen. Letztere kann durch eine Wissensdisziplin allein nicht gestaltet werden. Sie bedarf vielmehr der engen Zusammenarbeit von Materialwissenschaftlern, Biochemikern, Zellbiologen und Klinikern.

Im Rahmen des Vortrages werden Ergebnisse von Wissenschaftlern dieser Disziplinen vorgestellt, die u.a. im Rahmen der DFG-Forschergruppe 308 „Untersuchung der Wechselwirkung an biologisierten Grenzschichten von Implantaten im Knochen” erreicht wurden. Den menschlichen Knochen zeichnet eine einzigartige Struktur und Zusammensetzung aus. Er hat eine hierarchische Struktur, die sich vom Makro- bis in den Subnanometerbereich hinein erstreckt. Aus materialwissenschaftlicher Sicht ist der Knochen ein Verbundwerkstoff, der zu etwa 80% aus Hydroxylapatit, zu 20% aus Kollagen I und nichtkollagenen Proteinen sowie 10% Wasser besteht. Sein Aufbauprinzip wird im Detail noch nicht ausreichend verstanden. Die Formierung eines Ersatzmaterials bedarf daher umfangreicher Forschungstätigkeit, um daraus hergestellte Implantate zu generieren.
Gute Voraussetzungen für den Aufbau des biomimetischen Knochens bringen hinsichtlich seiner Zusammensetzung jene Komponenten mit, die von knochenbildenden Zellen z.B. den Osteoblasten sezerniert werden bzw. der Organismus bereitstellt. Es sind dies die bereits genannten Komponenten Kollagen I und Hydroxylapatit. Sie wurden daher sowohl für Beschichtungen auf Titan als auch in Form von Knochenersatzmaterial eingesetzt. Über ihre Strukturbildung allein sowie im Verbund wird anhand elektronen-mikroskopischer, spektroskopischer und atomkraftmikrospischer Verfahren berichtet. Auf die Strukturbildung üben nichtkollagene Proteine und Glykosaminoglykane und deren Derivate einen großen Einfluss aus. Sie beeinflussen einerseits die Fibrillogenese des Kollagens als auch andererseits die Kristallographie des Hydroxylapatits. Auf sich daraus ergebende mechanische und zellbiologische Eigenschaften des Verbundmaterials wird eingegangen. Schließlich wird über Ergebnisse berichtet, die im Rahmen von Tierstudien erhalten wurden. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass künftig auf der gewählten Materialbasis der biomimetische Knochen formierbar erscheint, es werden aber auch Grenzen offenbar, die den Anwendungsbereich einschränken. Abschließend werden wichtige ethische Fragen gestellt, die die Entwicklung einer solchen zukünftigen regenerativen Medizin an uns stellt.

 

Vortrag am 8.12.2006
Jörg Kärger (Leipzig), Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse:

Dr. rer. nat., Professor für Experimentalphysik an der Universität Leipzig, Sprecher des Internationalen Graduiertenkollegs „Diffusion in Porous Materials”; seit 10. März 2000 ordentliches Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse.
Hauptarbeitsgebiete: Diffusion, Grenzflächenphysik, Kernmagnetische Resonanz.

 

Teilchensysteme zwischen Mikro und Makro: Wie die Geschichte die Gegenwart beeinflusst

Jüngste Erfolge in der Synthesechemie haben es möglich gemacht, dass man heute poröse Systeme von fast beliebiger Porenarchitektur herstellen kann. Bei ihrem industriellen Einsatz, zum Beispiel bei der Herstellung höherwertige Produkte durch Stofftrennung und -wandlung, können damit maßgeschneiderte Materialien mit einer für die jeweiligen technologischen Anforderungen optimierten Geometrie und Oberflächenbeschaffenheit bereitgestellt werden. Die Untersuchung des Verhaltens von Gastmolekülen in solchen Porensystemen, z.B. die Bestimmung von deren Diffusionsverhalten, ist damit von großer praktischer Bedeutung, denn kein technologischer Prozess kann schneller verlaufen, als es die Translationsgeschwindigkeit der involvierten Moleküle zulässt.

Das Studium solcher Wirt-Gast-Systeme, in denen die einzelnen Hohlräume des „Wirtes” typischerweise zwischen 50 und 500 „Gast”-Moleküle beherbergen, ist aber zugleich eine große und aktuelle Herausforderung an die Grundlagenforschung. Typisch für das Verhalten solcher Systeme ist, dass es weder allein durch die mikroskopische Wechselwirkung der Moleküle mit der inneren Oberfläche der porösen Körper, wie es z.B. in mikroporösen Materialien wie den Zeolithen der Fall wäre, noch allein durch die Teilchenwechselwirkung, wie sie das Fluid, d.h. das makroskopische Teilchenensemble, dominiert, bestimmt wird. Solche „mesoskopischen” Systeme unterliegen diesen beiden Formen der Wechselwirkung gleichzeitig, was zu einer Reihe von Besonderheiten in deren Verhalten führt.

Eines dieser bemerkenswerten Phänomene ist die so genannte Sorptionshysterese, d. h. die Tatsache, dass die Gesamtmenge der in einem Porensystem befindlichen Moleküle nicht nur von der gegebenen Temperatur und deren Dampfdruck in der das System umgebenden Gasphase, sondern auch von der „Vorgeschichte” abhängt. Im Vortrag wird davon berichtet, wie es uns – vornehmlich gestützt auf den Einsatz verschiedener Verfahren der Kernmagnetischen Resonanz – gelungen ist, den dynamischen Prozessen, die dieser seit mehr als 100 Jahren bekannten Erscheinung innewohnen, auf den Grund zu gehen. Dabei zeigt sich, dass, im Gegensatz zu der bis dahin vorherrschenden Meinung, die Geschwindigkeit der Gleichgewichtseinstellung unter den Bedingungen der Sorptionshysterese nicht durch eine dramatische Verlangsamung der molekularen Beweglichkeiten hervorgerufen wird, sondern eine Folge der Umverteilung der Gastmoleküle und der damit verbundenen Relaxationsprozesse im System ist.

 

Vortrag am 10.11.2006
Horst Hennig (Leipzig), Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse:

Dr. rer. nat., Professor i. R. für Anorganische Chemie an der Universität Leipzig; seit 11. Oktober 1985 ordentliches Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse.
Hauptarbeitsgebiete: Koordinationschemie, Photochemie, Photokatalyse.

 

Seltene Erden – Exoten in der medizinischen Diagnostik

Zu den Seltenen Erden im weiteren Sinne werden die Elemente Scandium, Yttrium, Lanthan und die dem Lanthan im Periodensystem 14 folgenden 4f-Elemente gerechnet. Letztere werden als Lanthanoide bezeichnet und zählen zu den inneren Übergangselementen. Der Begriff innere Übergangselemente verweist auf die Auffüllung von inneren Elektronenzuständen, während die äußere Elektronenkonfiguration nahezu konstant bleibt. Diese Spezialität bedingt, daß sich diese Elemente in ihren chemischen Eigenschaften nur wenig unterscheiden. Das ist die Ursache dafür, daß ihre Auftrennung erst relativ spät erfolgte, und dies wiederum führte zur Bezeichnung dieser Elemente als Seltene Erden. Wie wir heute wissen, sind diese Elemente so selten nicht, immerhin entspricht das seltenste, natürlich vorkommende Element dieser Gruppe, das Element Thulium, in seiner Häufigkeit der des Elements Brom.

Seltene Erden finden in Form von speziellen Legierungen (z.B. Zündsteine, Permanentmagnete) breite Anwendung, Oxide dieser Elemente sind Bestandteil der Phosphore von Fernsehröhren und Komplexverbindungen bzw. metallorganische Verbindungen dieser Elemente erlangen zunehmend Bedeutung in der Katalyse.

In der medizinischen Diagnostik finden bestimmte Gadolinium-Komplexe Anwendung zur Kontrastverstärkung in der Kernspin-Tomographie und ausgewählte Nuklide dieser Elemente werden in der Nuklearmedizin angewendet.

Bestimmte Europium(III)-Komplexe und Komplexe weiterer Seltener Erden zeichnen sich durch ihre Phosphoreszenz aus. Durch Einführung von optischen Antennen kann die Phosphoreszenz dieser Komplexe in Spektralbereichen angeregt werden, in denen biologische Substrate optisch leer sind. Durch chemische Variation der Antennenkomplexe könne diese mit Proteinen (z.B. Antigene oder Antikörper) gekoppelt werden. Treten mit Antikörpern gekoppelte Europium-Komplexe mit Antigen-gekoppelten Farbstoffen in Wechselwirkung, dann erfolgt unter geeigneten Bedingungen optische Energieübertragung vom Europium(III)-Zentralion auf den Farbstoff. Damit wird eine neue Klasse von Bioassays zugänglich, die sich im Vergleich zu herkömmlichen Fluoreszenz-Immunoassays u.a. durch eine erhebliche Steigerung der Nachweisempfindlichkeit auszeichnet.

 

Vortrag am 10.11.2006
Heinz Thoma (Halle), Mitglied der Philologisch-historischen Klasse:

Dr. phil., Professor für Romanische Literaturwissenschaft an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Kodirektor des Interdisziplinären Zentrums für die Erforschung der Europäischen Aufklärung; seit 14. Februar 1997 ordentliches Mitglied der Philologisch-historischen Klasse.
Hauptarbeitsgebiete: Europäische Aufklärung, Französische und italienische Literaturwissenschaft.

 

Von der Entdeckung des Ichs zur „Amputation des Individuums”: Subjektposition und Subjektkonstruktion an literarischen Beispielen

Der Vortrag zeichnet eine literarische Entwicklung nach, die den Bogen spannt von den Essais Michel de Montaignes hin zum Nouveau Roman und Strukturalismus. Er schließt mit einem Ausblick auf die Postmoderne und die Elementarteilchen des derzeitigen weltweiten Erfolgsautors Michel Houellebecq. Die Subjektkonstruktion wird entwickelt vor der Folie der Konzeption der drei Kulturen von Lepenies und zielt auf die spezifische Leistung der literarischen Kultur.

Einer ersten Sonde zur Emergenz des frühneuzeitlichen Subjekts bei Montaigne im Namen von Zufall und Selbstbeobachtung folgt die Skizze seiner Einhegung bzw. Reduktion in das Normengefüge der Klassik, jener sozial-ästhetischen Struktur, welche die höfisch-absolutistischen Konstellation von La cour et la ville ausbildet. In dieser Konstellation entwickeln sich zugleich die Bedingungen zur relativen Autonomie des Subjekts, die sich in der Aufklärung dem Anspruch nach entfaltet. Es schließt sich an der Blick auf das zerrissene Bewusstsein im Neveu de Rameau von Diderot und die Herausbildung des Gegensatzes von Individuum und Gesellschaft in der Einzigartigkeitskonstruktion der Confessions von Rousseau, die beide zugleich die Veränderung der Autorposition markieren. Die Lebensphilosophie und ein Seitenblick auf die sechste Feuerbachthese bilden darauf den Ausgangspunkt einer Darlegung zu den Revolten des Individuums gegen seine Vergesellschaftung am Beispiel von Pirandello, Svevo und Camus, bis mit der Forderung nach der Amputation des Individuums in Literatur und Literaturkritik bei Alain-Robbe-Grillet und Roland Barthes in den 1950er und 1960er Jahren, dies die abschließende Sonde, ein qualitativer Sprung in der Subjektposition besiegelt scheint.

 

Vortrag am 13.10.2006
Werner Krause (Dresden), Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse:

Dr.-Ing. habil. Dr. h.c., em. Univ.-Prof. für Konstruktion der Feinwerktechnik an der Technischen Universität Dresden, dort bis 2002 Direktor des Instituts für Feinwerktechnik und Leiter der Studienrichtung Feinwerk- und Mikrotechnik; seit 9. Januar 1998 ordentliches Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse.
Hauptarbeitsgebiete: Konstruktionstechnik, feinmechanische Bauelemente und Baugruppen, elektrische Kleinstantriebe, Aktorik, Sensorik, automatisierte Montage und Demontage sowie Recycling feinwerktechnischer Produkte.

 

Feinwerktechnik im Spannungsfeld zwischen Feinmechanik und Mikroelektronik

In der zurückliegenden Zeit wurde viel über die Auswirkungen der Mikroelektronik und Informatik auf die Feinwerktechnik gesprochen. Dies hat seine Ursachen darin, dass vielen feinwerktechnischen Produkten gemeinsam ist, dass sie Informationen der unterschiedlichsten Art zu erfassen, zu verarbeiten, zu speichern oder zur Aufnahme durch den Menschen aufzubereiten haben. Durch die Elektronik und Computertechnik besteht die Möglichkeit, Gerätefunktionen zu automatisieren, die informationsverarbeitenden Baugruppen unter Verwendung mikroelektronischer Bausteine zu realisieren und mechanische durch elektronische Prinzipe überall dort abzulösen, wo es vor allem auch ökonomisch vorteilhaft ist. Diese Entwicklung eröffnet auch heute noch kaum überschaubare Perspektiven für neue technische Lösungen, für die Erhöhung der Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit, für die Materialökonomie, die Senkung des Energiebedarfs und anderes mehr, also für die Steigerung der Produktivität insgesamt.

Bisher hielt man mit der immer weiteren Verbreitung der Mikroelektronik vielfach das Ende der mechanischen Technik für gekommen. Dass diese Annahme falsch ist, wurde inzwischen erkannt. Mit dem Vordringen der Elektronik wird das Anwendungsgebiet der Feinmechanik flexibel erweitert und selbst bei rein elektronischen Produkten spielt die Mechanik zumindest während der Herstellungsphase eine weiterhin dominierende und zum Teil sogar zunehmende Rolle. Man spricht deshalb heute von einer Renaissance der Feinmechanik, die sich in Verbindung mit Mikroelektronik und unter dem Einfluss der Informatik in Richtung einer automatisierten Präzisionsgerätetechnik entwickelt. Im Vortrag werden, ausgehend von der weitgespannten Produktpalette der Feinwerktechnik und erkennbaren Entwicklungstrends, neuartige Baugruppen vorgestellt, insbesondere Antriebe, Aktoren, Sensoren und präzisions- sowie mikromechanische Funktionselemente. Zudem erfolgt eine Erörterung der Notwendigkeit der Montage- und Demontageautomatisierung mit Blick auf das Recycling der vielfach in sehr großen Stückzahlen zu fertigenden Produkte, und es werden die Möglichkeiten deren rechnerunterstützter Projektierung aufgezeigt.

 

Vortrag am 13.10.2006
Bernard Comrie (Leipzig), Mitglied der Philologisch-historischen Klasse:

Ph.D., Direktor am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie (Leipzig), Honorarprofessor für Linguistik an der Universität Leipzig, Forschungsprofessor für Linguistik an der University of Southern California (Los Angeles), Part-time-Professor für Linguistik an der University of California Santa Barbara; seit 12. Februar 1999 Ordentliches Mitglied der Philologisch-historischen Klasse.
Hauptarbeitsgebiete: Sprachtypologie und -universalien; Sprachgeschichte, insbesondere im Vergleich zu Populationsgeschichte; Dokumentierung bedrohter Sprachen, besonders des Kaukasus.

 

Arealtypologie von Sprachen anhand des Weltatlas linguistischer Strukturen

Es ist allgemein bekannt, dass sich Sprachen auf verschiedene Weisen voneinander unterscheiden können. Einige Sprachen, wie z.B. Deutsch, haben die Wortstellung Adjektiv-Substantiv (das grüne Buch), während andere, wie z.B. Spanisch, die umgekehrte Reihenfolge (el libro verde, wörtl. ‚das Buch grün‘) aufweisen. Obwohl Linguisten seit langem gewisse Intuitionen über die areale Verteilung solcher Varianten haben, gab es bis vor kurzem keinen systematischen Versuch, diese Vielfalt kartographisch darzustellen. Der Vortrag stellt ein Projekt vor – den Weltatlas linguistischer Strukturen –, welches gerade diesen Anspruch erfüllt.

Der Vortrag stellt nicht nur eine Veranschaulichung der geographischen Vielfalt von Sprachen dar, sondern bietet auch Methoden an, um diese Vielfalt tiefer zu erforschen. In der linguistischen Forschung der letzten Jahrzehnte sind viele Korrelationen zwischen verschiedenen strukturellen Parametern, wie z.B. Wortstellung in der Nominalphrase und im Satz, vorgeschlagen worden; anhand des WALS kann man sie testen, mit sowohl positiven als auch negativen Ergebnissen. Insbesondere hebt der Vortrag die Feststellung hervor, dass Sprachen strukturell oft eher ihren Nachbarn als ihren Verwandten ähneln, was einen neuen Einblick in die Rolle von Sprachverwandtschaft und Sprachkontakt in der Geschichte der Sprache gewährt.

 

Vortrag am 9.6.2006
Thomas Geßner (Chemnitz), Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse:

Dr. rer. nat., Dr.-Ing. habil. Prof. h.c. mult., seit 1993 Inhaber der Professur für Mikrotechnologie an der Technischen Universität Chemnitz, Direktor des Zentrums für Mikrotechnologien der TU Chemnitz und des Fraunhofer IZM Institutsteils Chemnitz; am 12. Januar 1996 zum Ordentlichen Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftichen Klasse gewählt, seit 10. Mai 1996 Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse.
Hauptarbeitsgebiete: Mikroelektronik, Mikrosystemtechnik.

 

Die Zukunft heißt Smart System Integration

Die zunehmende Miniaturisierung mikrotechnischer Produkte und die verstärkte Integration elektronischer Komponenten, wie zum Beispiel im Handy der Zukunft, führen dazu, dass die Systemintegration immer bedeutsamer für die wissenschaftlich-technische Entwicklung wird. Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik tragen bedeutend dazu bei, dass man zukünftig von „Smart Systems – Intelligenten Systemen” sprechen kann.

Diese Systeme können sich identifizieren, sind vernetzt, autark und unterscheiden zwischen Daten und Informationen. Die Technologien der einzelnen Komponenten derartiger Systeme bewegen sich bis in den Nanometerbereich. Die Ziele für die Entwicklung der Mikroelektronik bis zum Jahre 2015 sind in der internationalen „Roadmap” (ITRS) formuliert. Die Transistorabmessungen werden in 9 Jahren bei ca. 20 nm liegen. Mikrotechnischen Komponenten wird ein starker Anstieg, vor allem in der Consumer Electronic und der Telekommunikation, prognostiziert.

Im Vortrag wird an exemplarischen Beispielen gezeigt, welche Herausforderungen an die weiteren Technologieentwicklungen gestellt werden. Dies betrifft

• besondere Effekte bei der Skalierung in den Nanometerbereich
• neue Technologieansätze der Mikrosystemtechnik
• 3D-Integrationstechniken für Sensornetzwerke.

Die Systemintegration der Zukunft ist gekennzeichnet durch die Verwendung verschiedener Komponenten (Multi Devices), verschiedener Materialien und unterschiedlicher Technologien. An Hand spezieller Demonstrationen werden die Potenziale dieser Zukunftstechnologien vorgestellt.

 

Vortrag am 9.6.2006
Gunter Reuter (Halle), Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse:

Dr. sc. habil., Professor für Entwicklungsgenetik am Institut für Genetik der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg; am 9. Februar 2001 zum Ordentlichen Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse gewählt.
Hauptarbeitsgebiete: Genetik, Entwicklungsgenetik und Chromatinforschung.

 

Vom Genom zum Epigenom. Neue Einsichten zur Programmierung der Genaktivität

Die DNA-Sequenz des menschlichen Genoms wurde aufgeklärt und mit der vieler anderer, inzwischen ebenfalls „total” sequenzierter Organismen verglichen. Die Menge an Sequenzdaten ist unvorstellbar groß. Haben wir daraus viel lernen können? Für die meisten unserer Gene haben wir keinerlei Kenntnis über ihre Funktion. Unsere Gene sind jedoch nicht einmalig. Andere höhere Organismen haben in der Regel gleiche Gene. Die Zahl der FUN-Gene (function unknown) übersteigt selbst bei Modelorganismen die Zahl der Gene, deren Funktion verstanden ist. Reicht es, Gen für Gen auszuschalten, um nach Verlust etwas über seine Funktion erfahren zu können? Die Antwort ist eindeutig – Nein! Die zentrale Frage, was uns zum Menschen macht und uns z.B. vom Menschenaffen unterscheidet, ist nicht einfach zu beantworten. Ist es die spezifische DNA-Sequenz, das Genom oder gar etwas völlig anderes, das Epigenom? Jede unserer Zellen besitzt im Zellkern alle etwa 25.000 Gene, die einen Menschen ausmachen. Davon wird aber nur ein Bruchteil jeweils passend zum erforderlichen Entwicklungsprogramm aktiv. Im Verlaufe der Entwicklung wird festgelegt, welche Gene viel später in der Entwicklung noch angeschaltet werden können. Dieser Prozess wird epigenetische Programmierung genannt und spiegelt sich in einer differenziellen regionalen Verpackung der DNA wider. Sein Ergebnis sind eine Vielzahl zellerblich stabiler Epigenome (vorbestimmte Genaktivitätsmuster). Fehler haben oft fatale Folgen und können sogar zu Krebs führen. Auch für Alterungsprozesse werden sie inzwischen verantwortlich gemacht.

In den letzten Jahren konnten neue Einsichten in die molekularen Mechanismen epigenetischer Programmierung gewonnen werden. Im Vortrag soll dazu auch eine Übersicht gegeben werden. Es sind oft nur einfache chemisch Reaktionen.

Nicht selten können epigenetische Veränderungen auf die nächste Generation „vererbt” werden. Ohne dass die DNA-Sequenz eines Gens verändert ist, kann seine Aktivität erblich stabil modifiziert sein. Solche Epimutationen sind offensichtlich häufiger als bisher angenommen. Bei Pflanzen gibt es inzwischen zahlreiche Beispiele und Züchter beginnen darauf aufmerksam zu werden. Besitzen Epimutationen gar eine wichtige Rolle bei der Evolution der Organismen?

 

Vortrag am 12.5.2006
Erich Miersemann (Leipzig), Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse:

Dr. rer. nat. habil., Professor am Mathematischen Institut der Universität Leipzig; am 11. Februar 2005 zum Ordentlichen Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse gewählt.
Forschungsschwerpunkte: Variationsrechnung, Kontinuumsmechanik, Mathematische Theorie der Kapillarität.

 

Kapillarflächen

Kapillarflächen sind Trennflächen zwischen zwei Flüssigkeiten oder zwischen einer Flüssigkeit und einem Gas (z.B. Wasser/Luft). Diese Flächen bilden sich aufgrund der wirkenden Molekularkräfte, die die Bildung einer Art Haut verursachen. Diese Trennflächen sind von zentralem Interesse, wenn die Gravitation gering ist (Weltraum) oder wenn die Volumina der Flüssigkeiten klein sind (Mikromechanik). Die starke Nichtlinearität der zugrunde liegenden Gleichungen (für die mittlere Krümmung der Kapillarfläche mit nichtlinearen Rand- und Nebenbedingungen) führt zu überraschenden Ergebnissen, die qualitativ erheblich von den Resultaten für die entsprechenden linearisierten Aufgaben abweichen können. Im Vortrag werden einige Fotos von Experimenten gezeigt und eine Reihe von Beispielen für Kapillarflächen diskutiert u.a. Kapillarrohr mit verschiedenen Querschnitten, explizit bekannte Lösungen und Kapillarflächen an Benetzungshindernissen (z.B. Kanten).

 

Vortrag am 12.5.2006
Lothar Kreiser (Leipzig), Mitglied der Philologisch-historischen Klasse:

Dr. phil. habil., em. Professor für Klassische Logik und Logische Semantik an der Universität Leipzig; am 10. März 1995 zum Ordentlichen Mitglied der Philologisch-historischen Klasse gewählt.
Forschungsschwerpunkte: Geschichte der Logik (Neuzeit bis Gegenwart), Logische Semantik.

 

Parakonsistente deontische Logik

In Widerspruch zu einem Urteil U zu gehen, ist eine vom Gericht eingeräumte Möglichkeit. Wenn auch von verschiedenen Parteien vorgetragen, sieht sich die höhere Instanz der Tatsache gegenüber, dass an einen Tatbestand H die Rechtsfolge U und zugleich ~U geknüpft wird, dass also, da beide Parteien Geltung behaupten, mit H → U und H →~U gilt: H → U∧ ~U. Da die Tatbestandsaussage H wahr ist, liegt dieser Instanz ein Widerspruch vor: U∧ ~U, den sie mit der Annahme der Gegenklage einerseits als einen solchen akzeptiert, anderseits aber zu verwerfen hat. Der höheren Instanz liegt ein wahrer und zugleich nicht wahrer Widerspruch vor. Eine solche Situationsbeschreibung muss die juristische Sprache aushalten. Die (deutsche) Rechtssprache ist nicht nur widersprüchlich, sie akzeptiert auch zugleich wahre und falsche Widersprüche. Das ist kein Mangel an Wissenschaftlichkeit.

Die Rechtswelt des Juristen ist eine durch Gebotssätze gesetzte mögliche Welt, in der es geltende Widersprüche gibt. Diese mögliche Welt ist von der wirklichen Welt aus erreichbar über die Erfüllung (die Wahrheit) der Tatbestandsaussagen, an die Rechtsfolgen geknüpft sind.

Gesucht wird eine logische Theorie, die diesem Segment der (deutschen) Rechtswelt zugrunde liegt. Sätze des Gebietens, Verbietens und Erlaubens werden in der deontischen Logik untersucht. Gesucht wird also eine deontische Logik, die ohne Trivialisierungsfolgen wahre und zugleich falsche Widersprüche akzeptiert. Eine solche Logik nennt man eine parakonsistente deontische Logik und wird im Vortag entwickelt.

 

Festvortrag zur Öffentlichen Frühjahrssitzung am 7.4.2006
Ulrich Stottmeister (Leipzig), Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse:

Ulrich Stottmeister, Leipzig, Dr. rer. nat. habil., Professor für Technische Chemie (Biotechnologie) i. R. an der Universität Leipzig, vormals Leiter des Departments Umweltbiotechnologie des UFZ-Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle GmbH; am 12. Januar 1996 zum Ordentlichen Mitglied gewählt; Projektleiter des Vorhabens „Technikfolgenabschätzung”.

 

Die Anwendung von „Chaosverbindungen”: Huminstoffe (Anregungen aus der Natur zur Abfallnutzung)

Huminstoffe sind die Abbauprodukte von Biopolymeren der belebten Natur und stammen vorwiegend aus Pflanzen. Sie sind eine chemische Verbindungsgruppe, auf die die klassischen Gesetze der Chemie nicht anzuwenden sind. Erst seit kurzem erbringt die Betrachtungsweise der rein zufälligen, chaotischen Anordnung von Einzelmolekülen in den komplexen Huminstoffsystemen ein gewisses Verständnis der Reaktionen sowie ihrer Funktionen in der Natur. Huminstoffe sind allgemein betrachtet das faszinierende Produkt einer Wiederverwertung von Polymerverbindungen, welche die Natur selbst produziert hat und die im Lebenszyklus von Pflanzen bereits „verbraucht” worden sind. Dieser Weg unterscheidet sich grundsätzlich von dem Recycling, das wir mit unseren Kunststoffabfällen anstreben. Wir erwarten wieder ein ähnliches und hochwertiges Produkt aus dem recycelten Material. Die Erfüllung dieses Wunschs stößt aber an Grenzen.

Anders das Huminstoff-Prinzip: Huminstoffe sind eine neue Stoffklasse mit anderen Eigenschaften und völlig neuen Aufgaben in der Natur. Die Huminstoffe zeigen sowohl im Boden als auch im Wasser eine erstaunliche chemische Reaktionsbreite und bemerkenswerte Vielfalt in den physikalischen Eigenschaften. Sie sind eine Brücke zu den anorganischen Verbindungen. Erst vor wenigen Jahren wurden interessante Interaktionen zwischen belebter und unbelebter Natur erkannt. Grundlage dieser unspezifischen Vielfalt ist die erwähnte regellose, chaotische Struktur.

Es ist eine wissenschaftliche Herausforderung, solche komplexen Systeme zu beeinflussen und technisch zu nutzen. In einigen Fällen ist das bereits gezielt möglich, in anderen nutzt man Beobachtungen und Erfahrungen. Dargestellt werden erste bekannte vorteilhafte Anwendungen von Huminstoffen in der Landwirtschaft und der Medizin. Beispiele aus der Umwelttechnik werden mit den Arbeiten des Umweltforschungszentrums Leipzig-Halle zur Reinigung von Grundwasser, Flusssedimenten und Deponiewasser gegeben.

 

Vorträge am 10.3.2006
Gemeinsame thematische Sitzung aller drei Klassen
Wolfgang Fritsche, Ulrich Kühn, Udo Ebert, Gottfried Geiler, Ortrun Riha, Horst Goldhahn

 

Wissenschaft und Menschenwürde (Zusammenfassung als PDF-File)

 

Vortrag am 10.2.2006
Martin S. Fischer (Jena), Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse:

Dr. rer. nat., seit 1993 Inhaber des Lehrstuhles für Spezielle Zoologie und Evolutionsbiologie der Friedrich-Schiller-Universität, Direktor des Institutes für Spezielle Zoologie und Evolutionsbiologie mit Phyletischem Museum der Friedrich-Schiller-Universität; am 11. Februar 2005 zum Ordentlichen Mitglied gewählt.
Hauptarbeitsgebiete: Evolution von Bewegungssystemen, Phylogenese von Säugetieren, Craniogenese des Säugetierschädels, Anthropogenese.

 

Evolution des Bewegungssystems der Säugetiere unter besonderer Berücksichtigung der menschlichen Evolution

In den letzten Jahren konnten wesentliche Prinzipien quadrupeder Lokomotion von Säugetieren aufgeklärt werden. Im Grundmuster aller Mammalia (Säugetiere inkl. Monotremata) sind die Arme und Beine wie bei Reptilien abduziert (annähernd rechtwinklig zur Körpermittelebene gestellt) und bestehen funktionell aus zwei Segmenten (Oberarm und Unterarm, Oberschenkel und Unterschenkel). Vor 140 Mio. Jahren in der Stammgruppe der Theria (Beuteltiere und placentale Säugetiere) wurde vorne wie hinten ein drittes Segment hinzugefügt. Doch während dies vorne ein Element des Schultergürtels – das Schulterblatt – ist, wurde hinten der Fuß umgebaut.

Für den Rumpfvortrieb sind nun die proximalen Extremitätenabschnitte (Schulterblatt, Oberschenkel) verantwortlich. Der Beitrag des Schulterblattes zur Schrittlänge variiert bei den verschiedenen, von uns untersuchten Tierarten von der Maus bis zum Elephanten von 50% bis 80%. Bemerkenswert sind die geringen Auf-Abfuß-Differenzen in den anderen Gelenkwinkeln. Für den Beitrag eines Gelenkes zur Schrittlänge ist nicht seine Maximalamplitude entscheidend sondern die Auf-Abfuß-Differenz und die Höhenveränderung in der Lage des Drehpunktes. Die Aufgabe der eigentlichen Beingelenke ist somit nicht der horizontale Vortrieb sondern die vertikale Modulation der Bewegung und damit die möglichst lineare, niveaukonstante Führung des Körperschwerpunktes gerade in natürlichem, unregelmäßigem Terrain. Ein weiterer wichtiger Aspekt der Konstruktion von Vorder- und Hintergliedmaßen ist hierzu notwendigerweise die Lage der Drehpunkte beider Gliedmaßen (Hüftgelenk und der Oberrand des Schulterblattes) auf derselben Höhe. Die irrtümliche, anthropozentrische Ansicht, Arme und Beine und damit Hüft- und Schultergelenk entsprächen sich, verstellte lange den Zugang zu einem tieferen Verständnis.

Ein weiterer Fortschritt im Verständnis der Säugetierfortbewegung gelang durch die Analyse von Rückenbewegungen. Anders als bei Reptilien ist die Hauptbewegungsachse der Wirbelsäule in sagittaler Richtung. Das Auf- und Abbiegen des Rumpfes wird insbesondere im Galopp und verwandten Gangarten systematisch genutzt. Durch Addition von Zwischenwirbelbewegungen wird das im Sakralgelenk fest mit der Wirbelsäule verbundene Becken um bis zu 50° verschwenkt. Diese Bewegung kann bei kleinen Säugetieren bis 50% zur Schrittlänge der Hinterhand beitragen. Jüngste Forschungsergebnisse in Jena und Ilmenau haben mit der „Selbststabilisierung” während der Fortbewegung ein weiteres, tieferes Verständnis von Fortbewegung erbracht. „Intelligente Mechanik” reduziert den Kontrollaufwand und verleiht dem peripheren System eine höhere Autonomie.

Abschließend werden die Evolution des aufrechten Ganges mit einem Forschungsprojekt des „Jenaer Kompetenzzentrums für Interdisziplinäre Prävention” zu Rückenerkrankungen verknüpft und gezeigt, welche Bedeutung beim Menschen die Taille hat (oder hätte).

 

Vortrag am 10.2.2006
Gerhard Kaiser (Freiburg i. Br.), Mitglied der Philologisch-historischen Klasse:

Der Vortrag ist wegen Erkrankung des Referenten ausfallen! Gehalten am 9.2.2007

Der Referent, geboren 1927 in Tannroda bei Weimar, promoviert in Geschichte an der Universität München, habilitiert als Literaturwissenschaftler in Mainz, seit 1963 Ordinarius für neuere deutsche Literaturgeschichte in Saarbrücken und Freiburg i. Br., seit 1990 im Ruhestand, Ehrendoktor der Philosophischen Fakultät der Universität Lüttich und der Evangelisch-theologischen Fakultät der Universität Tübingen, Träger einer goldenen Medaille der Internationalen Goethe-Gesellschaft in Weimar, im Wintersemester 2004/05 Gastprofessor der Theologischen Fakultät der Universität Basel, erforscht in den letzten Jahren literarische Strukturen der Bibel unter theologischer Fragestellung, z.B. in einer vor der Veröffentlichung stehenden Monographie mit der These, daß der letzte theologische Horizont des Buches Hiob aus der Kombination von Erzählrahmen aus olymian view-point, dramatisch-dialogischem Mittelteil und deus-ex-machina-Offenbarung Gottes hervorgeht.

 

Väter und Brüder. Weltordnung und gesellschaftlich-politische Ordnung in Schillers Werk

Vater-und-Sohn-Konstellationen und Brüder-Konstellationen stehen durchgehend in Schillers Werk zeichenhaft für die Welt- und Gesellschaftsordnung und ihre Krise. In den „Räubern”, dem dramatischen Erstling, ist der Vater-Sohn-Konflikt, verschlungen mit dem Bruderkonflikt – beide tödlich verlaufend – der Index für die vorrevolutionäre Zerrüttung der Metaphysik, der patriarchalischen Familienordnung und des absoluten Staats. Noch in „Wilhelm Tell”, dem letzten vollendeten Drama Schillers, ist die Nötigung eines Vaters, durch einen Schuß das Leben des eigenen Sohns aufs Spiel zu setzen, Inbegriff der Weltverkehrung und Motiv des Tyrannenmords – der Tyrann immer wieder bei Schiller Zerrbild des Vaters. Innerhalb dieses Symbol-Systems findet nun bei Schiller ein tiefgreifender Wandel statt: Erstens wird die metaphysische Gründung der Vater- und Brüderordnung zur anthropologisch-geschichtsphilosophischen: In den „Räubern” repräsentiert Graf Moor eine metaphysische Vaterordnung der Welt. Wilhelm Tell repräsentiert als Familienvater eine naturhafte Kultur ursprünglicher Menschen, die über alle Konflikte der geschichtlichen Welt auf einen Harmoniezustand der Gesellschaft am Ziel der Geschichte verweist.

Zweitens tritt seit „Fiesco” und „Don Karlos” vor die Folie der Vaterordnung das Ideal einer Brüderordnung freier Menschen, die Schillers Entsprechung zur Parole der Französischen Revolution von Freiheit, Gleichheit und Brüderlichkeit ist.

Der Referent plädiert mit diesem Deutungsmodell für eine Literaturwissenschaft, welche die Verinselung der sog. werkimmanenten Interpretation ebenso vermeidet wie die Zerfaserung der Werke in biographische und historische Bezüge und stattdessen die Entfaltung einer durchgehenden symbolischen Werkstruktur in individuellen Varianten ins Auge fasst.

 

Vortrag am 13.1.2006
Rüdiger Lux (Leipzig), Mitglied der Philologisch-historischen Klasse:

Dr. theol. habil., Professor an der Theologischen Fakultät der Universität Leipzig; Direktor des Instituts für Alttestamentliche Wissenschaft; seit 14. Februar 2003 Ordentliches Mitglied der Philologisch-historischen Klasse
Forschungsschwerpunkte: Biblische Narratologie; Weisheitsliteratur; nachexilische Prophetie; Kind und Kindheit im alten Israel (DFG-Projekt); Tempelbau und Tempeltheologie Israels.

 

Was ist eine prophetische Vision? Vom langen Weg der Bilder in den Nachtgesichten des Sacharja

Der Paradigmenwechsel in der Prophetenforschung der letzten zwanzig Jahre, der sich auf die Formel „vom Propheten(wort) zum Prophetenbuch” bringen lässt, spiegelt sich auch in der Beurteilung der prophetischen Visionsberichte. Sie werden gegenwärtig vor allem als literarische Gattung beschrieben. Ihre literarische Stilisierung als „Selbstbericht eines Propheten” wird nicht selten als fiktionale Zuschreibung betrachtet. Die Frage nach einem möglichen visionären Erleben des Propheten und den Erfahrungen, die zur Niederschrift eines Visionsberichtes geführt haben, verbietet man sich, weil für eine Rückfrage hinter die Texte ein allgemein anerkanntes, kontrollierbares und daher gesichertes methodisches Instrumentarium nicht zur Verfügung stehe.

Im Folgenden wird der Vorschlag gemacht, die auf die literarische Ebene der Texte reduzierte Problematik durch eine fächerübergreifende kulturwissenschaftliche Fragestellung zu erweitern. Da die prophetischen Visionsberichte Bilder in Texten transportieren, bietet es sich an, den vor allem von Hans Belting angestoßenen interdisziplinären Diskurs über die Notwendigkeit der Erarbeitung einer „Bild-Anthropologie” aufzunehmen und für unseren Gegenstand fruchtbar zu machen. Belting hat wie kaum ein anderer in seinen Arbeiten darauf hingewiesen, dass die Frage nach den Bildern, die in der Moderne in die Kunst- und Medienwissenschaften ausgewandert ist, an ihrem Ursprung und im Kern eine religiöse und theologische Problematik bearbeitet: die Spannung zwischen Idolatrie und Ikonoklasmus. Das alte Israel und das frühe Judentum haben mit dem Bilderverbot und ihrer Götzenbildpolemik diese Spannung explizit gemacht.

Am Beispiel der Nachtgesichte des Sacharja (Sach 1,7–6,9) wird gezeigt, was die Wahrnehmung des Beziehungsgeflechtes zwischen realen Bildern, mentalen Bildern und Bildern in Texten einerseits und deren Unterscheidung andererseits für ein Verstehen der oft fremdartig und skurril anmutenden prophetischen Visionsberichte zu leisten vermag und was nicht. Vor allem die in diesem Zusammenhang von Hans Belting erörterte Frage nach dem „Ort der Bilder” lässt sich als innovativer Forschungsansatz auf das Phänomen prophetischer Visionen übertragen.
Dabei ergibt sich die Einsicht, dass prophetische Visionen nicht auf ein einmaliges, extraordinäres Erlebnis reduzierbar sind. Vielmehr stellen sie durch reale und mentale Bilder ausgelöste offene Kommunikationsprozesse dar. Diese haben eine in der Tradition verankerte Vorgeschichte sowie eine unabgeschlossene Nachgeschichte. Die in diesem Prozess kommunizierten Bilder erfahren dabei erhebliche Transformationen.

 

Vortrag am 13.1.2006
Eberhard Kallenbach (Ilmenau), Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse:

Dr.-Ing. habil., Prof. h.c., bis 2002 Universitätsprofessor an der Technischen Universität Ilmenau, seit 1991 Leiter des Steinbeis Transferzentrums Mechatronik Ilmenau, seit 2005 Leiter des Steinbeis Forschungsinstituts Magnetic Engineering Ilmenau, seit 1995 Mitglied der American Society of Precision Engineering, seit 2002 Mitglied der acatech; am 12. Januar 1996 zum Ordentlichen Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftichen Klasse gewählt, seit 10. Mai 1996 Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse.
Hauptarbeitsgebiete: Theoretische Elektrotechnik, Elektrische Antriebstechnik, Integrierte Mehrkoordinatenantriebe, Entwurf mechatronischer Systeme, extrem schnellwirkende Magnetaktoren, magnetische Messtechnik, Automatisierungstechnik.

 

Magnetische Aktoren – Muskeln der modernen Technik

Magnetische Aktoren sind Antriebselemente, die in modernen Maschinen, Kraftfahrzeugen und Automatisierungseinrichtungen Bewegungen erzeugen, die in vielen Anwendungsfeldern die Automatisierung von technologischen Prozessen, die Funktion von Maschinen und Geräten auf immer höherem technischen Niveau ermöglichen. Mehr als 90 % der heute in der Technik angewendeten Aktoren beruhen auf der Kraftwirkung im magnetischen Feld und sind damit Magnetaktoren. So sind heute in einem Auto der gehobenen Preisklasse mehr als 150 Magnetaktoren integriert, die einer Erhöhung der Effektivität, der Sicherheit, des Komforts und einer Verringerung der Umweltbelastung dienen. Grundsätzlich gibt es mehrere physikalische Effekte, die der Wirkungsweise von Magnetaktoren zu Grunde liegen: das elektrodynamische Prinzip, das Reluktanzprinzip, die Magnetostriktion, das magnetische Form-Gedächtnis-Prinzip, die Steuerung magnetischer Flüssigkeiten und Elastomere.

Im Mittelpunkt des Vortrages stehen die Reluktanzaktoren, die im Zusammenhang mit der Entwicklung der Informations- und Leistungselektronik sehr stark an Bedeutung gewonnen haben. An Hand der Maxwell-Gleichungen der Elektrodynamik wird gezeigt, von welchen Faktoren die die Antriebseigenschaften bestimmenden Größen Magnetkraft, Magnetkraftkennlinie sowie die dynamischen Eigenschaften abhängen. Magnetaktoren bilden mit der Steuer- bzw. Regelungselektronik, den Sensoren und dem Wirkelement mechatronische Systeme, die als Ganzheit eine funktionelle Einheit bilden.

Es wird die Notwendigkeit ihres ganzheitlichen Entwurfes nach VDI 2206 begründet und an Beispielen schnellwirkender Magnetantriebe demonstriert. Abschließend werden an den Beispielen Einspritzventile, Lufttaktventile und Gaswechselventile die Grenzen und Möglichkeiten des ganzheitlichen Entwurfes und der Grad der Beeinflussung des Kraftstoffverbrauchs von Otto-Motoren aufgezeigt.