What if? 2 - Was wäre wenn? E-Book

Randall Munroe

• Herausgeber: Penguin Verlag
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2022

Seitenzahl: 321

Beschreibung

Der neue Bestseller von Randall Munroe!
Die Erfolgsgeschichte von »What if?« geht weiter

Randall Munroe legt nach. In der Fortsetzung seines internationalen Bestsellers »What if?« beantwortet er viele neue verrückte Fragen wissenschaftlich fundiert und umwerfend kreativ: Was wäre, wenn man an einer Feuerwehrstange vom Mond zur Erde rutschen würde? Wie viel Erdmasse müsste man umschichten, um 10 Kilo abzunehmen? Würde eine Schlange schweben, wenn sie einen Luftballon im Ganzen verschluckte? Und was wäre der sicherste Weg, einem Riesen die Mandeln herauszunehmen? Freuen wir uns auf neue absurde hypothetische Fragen und ihre höchst wissenschaftlichen Antworten – wie immer charmant illustriert mit den berühmten Strichzeichnungen des Meisters.

Leseprobe

Die Fortsetzung des Kultbestsellers! Die Erfolgsgeschichte von What if? geht weiterRandall Munroe, der geniale Erfinder von xkcd.com, legt nach. In der Fortsetzung seines internationalen Bestsellers What if? beantwortet er viele neue verrückte Fragen wissenschaftlich fundiert und umwerfend kreativ: Was wäre, wenn man an einer Feuerwehrstange vom Mond zur Erde rutschen würde? Wie viel Erdmasse müsste man umschichten, um 10 Kilo abzunehmen? Würde eine Schlange schweben, wenn sie einen Luftballon im Ganzen verschluckte? Und was wäre der sicherste Weg, einem Riesen die Mandeln herauszunehmen? Freuen wir uns auf neue absurde hypothetische Fragen und ihre höchst wissenschaftlichen Antworten – wie immer charmant illustriert mit den berühmten Strichzeichnungen des Meisters.Randall Munroe ist Autor dreier internationaler Bestseller, What if? Was wäre wenn?, Der Dinge-Erklärer und How to – Wie man’s hinkriegt, außerdem Erfinder des beliebten Webcomics xkcd und des Wissenschaftsblogs what if?. Der einstige Roboteringenieur verließ 2006 die NASA, um sich ausschließlich dem Zeichnen und Schreiben seiner Comics widmen zu können. Er lebt in Massachusetts.

www.penguin-verlag.de

Aus dem amerikanischen Englisch von Benjamin Schilling, Ralf Pannowitsch und Bernd Schuh

Die Originalausgabe erscheint 2022 unter dem Titel What if? 2 – Additional Serious Scientific Answers to Absurd Hypothetical Questions bei Riverhead Books, New York.Der Inhalt dieses E-Books ist urheberrechtlich geschützt und enthält technische Sicherungsmaßnahmen gegen unbefugte Nutzung. Die Entfernung dieser Sicherung sowie die Nutzung durch unbefugte Verarbeitung, Vervielfältigung, Verbreitung oder öffentliche Zugänglichmachung, insbesondere in elektronischer Form, ist untersagt und kann straf- und zivilrechtliche Sanktionen nach sich ziehen.Der Verlag behält sich die Verwertung der urheberrechtlich geschützten Inhalte dieses Werkes für Zwecke des Text- und Data-Minings nach § 44 b UrhG ausdrücklich vor. Jegliche unbefugte Nutzung ist hiermit ausgeschlossen.

Copyright © der Originalausgabe 2022 xkcd inc.

Copyright © der deutschsprachigen Ausgabe 2022

Penguin Verlag in der Penguin Random House Verlagsgruppe GmbH,

Neumarkter Str. 28, 81673 München

Redaktion: Meiken Endruweit

Covergestaltung: Favoritbuero, München, nach einer Vorlage von Christina Gleason, Riverhead Books

Coverabbildungen: Randall Munroe

Satz: Uhl + Massopust, Aalen

ISBN 978-3-641-24025-7V003

www.penguin-verlag.de

DIE FRAGEN

EINLEITUNG

SUPPITER

HELIKOPTERRITT

GEFÄHRLICH KALT

EISERNE VERDAMPFUNG

KOSMISCHER ROADTRIP

TAUBENSTUHL

#1 KURZE ANTWORTEN

T.-REX-KALORIEN

GEYSIR

PEW, PEW, PEW

ALLE BÜCHER LESEN

#1 SELTSAM & BEUNRUHIGEND

BANANISCHE KIRCHE

FANG!

WIE MAN LANGSAM UND UNHEIMLICH KOMPLIZIERT ABNEHMEN KANN

DIE ERDE STREICHEN

JUPITER KOMMT ZU BESUCH

STERNENSAND

SCHAUKEL

FLUGZEUGKATAPULT

#2 KURZE ANTWORTEN

DIE LANGSAME DINOSAURIER-APOKALYPSE

HIMMELSKÖRPER DER ELEMENTE

EIN-SEKUNDEN-TAG

EINE-MILLIARDE-STOCKWERKE-HOCHHAUS

DER ZWEI-SEXTILLIONEN-DOLLAR-PROZESS

WEM GEHÖREN DIE STERNE?

REIFENGUMMI

PLASTIKDINOSAURIER

#3 KURZE ANTWORTEN

SOG-AQUARIUM

IRDISCHES AUGE

ROM AN EINEM TAG ERBAUEN

MARIANENGRABEN-RÖHRE

TEURER SCHUHKARTON

MRT-KOMPASS

AHNENANTEIL

VOGELAUTO

RENNEN OHNE REGELN

#2 SELTSAM & BEUNRUHIGEND

VAKUUMRÖHREN-SMARTPHONE

LASERSCHIRM

ISS DOCH MAL ’NE WOLKE!

ELLENLANGE SONNENUNTERGÄNGE

LAVALAMPE

SISYPHUSKÜHLSCHRÄNKE

BLUTALKOHOL

BASKETBALL-ERDE

SPINNEN VS. SONNE

EINEN MENSCHEN EINATMEN

CANDY-CRUSH-BLITZ

# 4 KURZE ANTWORTEN

TOASTWARM

PROTONENERDE, ELEKTRONENMOND

AUGAPFEL

JAPAN IST MAL KURZ WEG

FEUER AUS MONDLICHT

ALLE GESETZE LESEN

#3 SELTSAM & BEUNRUHIGEND

SPUCKEPOOL

SCHNEEBALL

NIAGARAHALM

WANDERUNG IN DIE VERGANGENHEIT

AMMONIAKSCHLAUCH

EINE RUTSCHSTANGE VOM MOND ZUR ERDE

#5 KURZE ANTWORTEN

ALLÜBERALL SCHNEE

ÜBERLADUNG MIT HUNDEN

IN DIE SONNE

SONNENSCHUTZ

AUF DER SONNE SPAZIEREN

SAURE DROPS UND GUMMIBÄRCHEN

DANKSAGUNG

QUELLENVERZEICHNIS

EINLEITUNG

ICH MAG IRRWITZIGE FRAGEN, weil man von niemandem erwartet, eine Antwort darauf zu wissen. Es ist also okay, erst einmal irritiert zu sein.

Ich habe Physik studiert, und so gibt es eine Menge, was ich eigentlich wissen sollte – etwa, welche Masse ein Elektron hat oder warum Ihnen die Haare zu Berge stehen, wenn Sie einen Luftballon daran reiben. Wenn Sie mich fragen, wie viel ein Elektron wiegt, überläuft mich ein kleiner Angstschauer; es ist, als säße ich in einer unangekündigten Klassenarbeit und würde Probleme bekommen, wenn ich die Antwort nicht wüsste, ohne irgendwo nachzuschauen.

Aber wenn Sie mich fragen, wie viel alle Elektronen in einem Großen Tümmler wiegen, ist das eine völlig andere Situation. Kein Mensch weiß diese Zahl aus dem Stegreif – es sei denn, er hat einen extrem coolen Job. Es ist also in Ordnung, sich erst einmal verwirrt und sogar ein wenig blöd zu fühlen und sich dann eine Weile Zeit zu nehmen, um dies und jenes nachzuschauen. (Falls Sie mal jemand danach fragen sollte: Alle Elektronen in einem Delfin wiegen zusammen etwa ein halbes Pfund.)

Manchmal stellen sich einfache Fragen als unerwartet knifflig heraus. Warum stehen unsere Haare eigentlich ab, wenn wir mit einem Ballon daran reiben? Die übliche Antwort aus dem Physikunterricht lautet: Elektronen werden aus unseren Haaren in den Ballon übertragen, und so verbleibt im Haar eine positive Ladung. Die aufgeladenen Haare stoßen einander ab und stehen zu Berge.

Aber da wäre noch etwas … Warum werden denn die Elektronen aus den Haaren in den Luftballon übertragen? Warum wandern sie nicht in umgekehrte Richtung?

Das ist eine große Frage, und die Antwort lautet: Niemand weiß es. Die Physik hat keine gute umfassende Theorie dafür, weshalb manche Materialien bei Kontakt Elektronen von ihrer Oberfläche verlieren, während andere Materialien welche aufnehmen. Dieses Phänomen heißt triboelektrischer Effekt und ist ein Gegenstand der Spitzenforschung.

Man braucht ein und dieselbe Wissenschaft, um ernsthafte Fragen zu beantworten und alberne. Triboelektrische Aufladung ist wichtig, wenn man begreifen will, wie in Gewitterstürmen Blitze entstehen. Physiker zählen die Menge subatomarer Teilchen in einem Organismus, wenn sie Strahlungsrisiken modellieren wollen. Wenn wir versuchen, alberne Fragen zu beantworten, führt uns das manchmal direkt zu ernsthaften Wissenschaftsbereichen.

Und selbst wenn die Antworten überhaupt keinen Nutzen haben, ist es lustig, sie zu kennen. Das Buch, das Sie in den Händen halten, wiegt etwa so viel wie die Elektronen in zwei Delfinen. Diese Information ist vermutlich völlig unnütz, aber ich hoffe, Sie haben trotzdem Spaß dabei.

SUPPITER

Was würde passieren, wenn man das Sonnensystem bis zum Jupiter mit Suppe füllen würde?

Amelia, 5 Jahre

BITTE SORG DAFÜR, DASS ALLE aus dem Sonnensystem raus und in Sicherheit sind, bevor du es mit Suppe auffüllst.

Wenn das Sonnensystem bis zum Jupiter voller Suppe wäre, wäre für manche Leute für ein paar Minuten vermutlich alles okay. Dann, für die folgende halbe Stunde, wäre definitiv für niemanden mehr irgendwas okay. Danach würde die Zeit enden.

Zum Befüllen des Sonnensystems wären etwa 2 x 1039 Liter Suppe nötig. Falls es sich dabei um Tomatensuppe handelt, beläuft sich das auf umgerechnet rund 1042 Kalorien – mehr Energie, als die Sonne im Laufe ihrer gesamten Existenz abgegeben hat.

Die Suppe wäre so schwer, dass nichts ihrer gigantischen Anziehungskraft entkommen könnte; sie wäre ein Schwarzes Loch. Der Ereignishorizont dieses Schwarzen Lochs – der Bereich, in dem die Anziehungskraft so stark ist, dass nicht mal Licht entkommen kann – würde sich bis zur Umlaufbahn des Uranus’ erstrecken. Pluto läge anfangs noch außerhalb des Ereignishorizonts, was aber nicht heißt, dass er davonkommen würde. Er hätte lediglich noch die Chance, eine Radiobotschaft abzusetzen, bevor er ebenfalls eingesaugt würde.

Wie würde die Suppe von innen aussehen?

Man würde nicht gern auf der Erdoberfläche stehen wollen. Wenn wir davon ausgehen, dass sich die Suppe im Einklang mit den Planeten des Sonnensystems im Kreis dreht, sodass kleine Whirlpools jeden einzelnen Planeten umgeben und die Suppe dort, wo sie deren Oberflächen berührt, unbewegt ist, dann würde der durch die Erdanziehung bedingte Druck alles und jeden auf dem Planeten binnen Sekunden zermalmen. Die Schwerkraft der Erde ist vielleicht nicht so stark wie die eines Schwarzen Lochs, aber stark genug, um einen Ozean aus Suppe so stark nach unten zu ziehen, dass er uns zermatscht. Schließlich kann der Druck unserer normalen Ozeane aus Wasser unter dem Einfluss der Erdanziehung das auch, und Amelias Suppe ist viel tiefer als der Ozean.

Wenn du dagegen fernab der Erdanziehung zwischen den Planeten durch die Gegend treiben würdest, dann wäre kurzzeitig alles mit dir in Ordnung, was irgendwie schräg ist. Denn selbst wenn die Suppe dich nicht umbrächte, befändest du dich noch immer im Inneren eines Schwarzen Lochs. Müsste man da nicht sofort sterben an … was-auch-immer?

Seltsamerweise nein! Wenn man einem Schwarzen Loch nahe kommt, reißen die Gezeitenkräfte einen normalerweise in Stücke. Doch die Gezeitenkräfte größerer Schwarzer Löcher sind geringer, und das Schwarze-Jupiter-Suppen-Loch hätte ungefähr ein 1/500 der Masse der Milchstraße. Das ist – selbst für astronomische Verhältnisse – ein Monster und wäre mit seiner Größe vergleichbar mit den größten uns bekannten Schwarzen Löchern. Amelias sup(p)ermassereiches Schwarzes Loch wäre groß genug, dass die verschiedenen Teile Ihres Körpers in etwa die gleiche Anziehung erfahren würden und Sie deshalb keine Gezeitenkräfte spüren könnten.

Doch selbst wenn Sie nicht in der Lage wären, die Anziehungskraft der Suppe zu spüren, würde sie Sie dennoch beschleunigen, und Sie würden unmittelbar anfangen, zum Zentrum hin zu stürzen.

Bereits nach der ersten Sekunde wären Sie 20 Kilometer gefallen und würden sich mit einer Geschwindigkeit von 40 Kilometern pro Sekunde fortbewegen, was schneller ist als die meisten Raumschiffe. Weil die Suppe aber mit Ihnen gemeinsam Richtung Zentrum stürzen würde, hätten Sie trotzdem nicht das Gefühl, dass irgendetwas ungewöhnlich wäre.

Sobald die Suppe zum Zentrum des Sonnensystems hin nach innen kollabieren würde, würde das die Moleküle darin enger zusammenpressen und den Druck steigen lassen. Es würde ein paar Minuten dauern, bis dieser Druck ein derart hohes Niveau erreicht hätte, dass er Sie zerquetscht. Falls Sie sich in einer Art Suppen-Tauchkapsel aufhielten, einem jener Druckbehälter, die die Leute zur Besichtigung von Tiefseegräben verwenden, könnten Sie womöglich sogar 10 oder 15 Minuten durchhalten.

Es gäbe nichts, was Sie tun könnten, um der Suppe zu entkommen. Alles darin würde nach innen, in Richtung der Singularität treiben. Im ganz normalen Universum werden wir alle durch die Zeit nach vorn gezogen, ohne in irgendeiner Weise anhalten oder zurückgehen zu können. Innerhalb des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs hört die Zeit in gewissem Sinne auf, vorwärts zu verlaufen, und beginnt stattdessen, nach innen zu fließen. Alle Zeitlinien konvergieren zum Zentrum hin.

Aus der Sicht eines unglückseligen Beobachters im Inneren unseres Schwarzen Lochs würde es ungefähr eine halbe Stunde dauern, bis die Suppe und alles darin zum Zentrum hin stürzen würde. Im Anschluss daran versagt unsere Definition von Zeit – und unser Verständnis der Physik im Allgemeinen.

Außerhalb der Suppe würde die Zeit weiterhin vergehen, und es würde auch weiterhin zu Problemen kommen. Das Schwarze-Suppen-Loch würde nach und nach den Rest des Sonnensystems aufschlürfen, angefangen fast unmittelbar mit Pluto und kurz darauf mit dem Kuipergürtel. Im Verlauf der nächsten paar Tausend Jahre würde das Schwarze Loch eine enorme Schneise durch die Milchstraße schlagen, wobei es Sterne verschlingen und sich weiter in alle Richtungen ausbreiten würde.

Bleibt nur noch eine Frage: Um welche Art von Suppe handelt es sich hier eigentlich?

Falls Amelia das Sonnensystem mit Brühe auffüllt und darin Planeten umhertreiben, handelt es sich dann um eine Planetensuppe? Und wenn bereits Nudeln in der Suppe drin sind, wird sie dadurch zu einer Planeten-Nudelsuppe, oder sind die Planeten eher so etwas wie Croutons? Wenn Sie eine Nudelsuppe kochen und jemand ein paar Steine und etwas Dreck reinrieseln lässt, ist es dann eine Drecknudelsuppe oder einfach nur eine Nudelsuppe, die dreckig wurde? Und macht die Gegenwart der Sonne diese Suppe hier zu einer Sternensuppe?

Im Internet wird gern über die Kategorisierung von Suppen gestritten, doch zum Glück kann die Physik den Streit in diesem besonderen Fall beilegen. Man geht davon aus, dass Schwarze Löcher die Eigenschaften der Materie, die in sie eingehen, nicht aufrechterhalten. Die Physik bezeichnet das als Keine-Haare-Theorem, denn es besagt, dass Schwarze Löcher keine Unterscheidungsmerkmale oder spezifischen Eigenschaften haben. Von einer Handvoll einfacher Variablen wie Masse, Rotation und elektrischer Ladung mal abgesehen, sind alle Schwarzen Löcher identisch.

Mit anderen Worten: Es ist völlig egal, welche Zutaten Sie in eine Schwarze-Loch-Suppe werfen – das Ergebnis wird am Ende immer dasselbe sein.

HELIKOPTERRITT

Was wäre, wenn man sich mit den Händen am Rotorblatt eines Helikopters festhielte und jemand es versehentlich in Bewegung setzen würde?

Corban Blanset

SIE STELLEN SICH JETZT VIELLEICHT EINE coole Actionszene wie diese hier aus dem Kino vor:

Falls es so ist, werden Sie enttäuscht sein, weil das, was tatsächlich passieren würde, eher ungefähr so aussähe:

Es dauert eine Weile, bis Helikopterrotoren Geschwindigkeit aufnehmen. Sobald der Rotor sich zu drehen beginnt, braucht er vielleicht 10 oder 15 Sekunden für seine erste vollständige Umdrehung – Sie hätten also bedrückend viel Zeit für einen Blickkontakt mit der Pilotin, bevor Sie außer Sicht rotieren würden.

Zum Glück müssen Sie wahrscheinlich kein zweites Mal am Cockpit vorbeiziehen, weil Sie beschämend schnell runterfallen werden.

Schon im ruhenden Zustand wäre es schwer genug, sich an der glatten Oberfläche des Rotorblatts festzuhalten. Aber selbst wenn Sie einen bequemen Halt fänden, würden Sie diesen wahrscheinlich verlieren, bevor das Blatt die erste Runde vollendet hat.

Die Rotoren von Helikoptern sind ziemlich groß, weshalb es so aussieht, als ob sie sich langsamer bewegen würden, als es tatsächlich der Fall ist. Wir sind es nicht gewohnt, dass sich große Gegenstände derart schnell im Kreis bewegen. Und es sieht vielleicht ziemlich sanft aus, wenn ein Helikopter auf dem Landeplatz steht und sein Rotor sich langsam dreht, wie ein Mobile, das über einer Babywiege hängend seine Kreise zieht. Doch wenn Sie versuchen würden, sich am äußeren Ende des Rotorblatts festzuhalten, würden Sie feststellen, dass Sie überraschend heftig nach außen geschleudert werden.

Von dem Moment, an dem sich der Rotor zu drehen beginnt, bis zu dem Punkt, an dem er die erste halbe Umdrehung gemacht hat, dürfte es etwa 5 bis 10 Sekunden dauern. Wenn Sie sich weiter festhielten, würden Sie zu diesem Zeitpunkt bereits deutlich nach außen schwingen und durch die Zentrifugalkraft etwa 5 bis 10 Kilo an zusätzlichem Gewicht verspüren. Glücklicherweise befinden sich die meisten Helikopterrotoren nah genug über dem Erdboden, sodass Sie den Sturz wahrscheinlich mit nur kleineren Verletzungen und einem angekratzten Ego überleben würden.

Und wenn Sie es tatsächlich schaffen sollten, noch länger festzuhalten, wird das Ganze sehr schnell schlimmer. Sobald das Blatt eine ganze Umdrehung zurückgelegt hat1, wird die Zentrifugalkraft sogar noch stärker an Ihnen ziehen als die Schwerkraft und bewirken, dass Sie richtig weit nach außen geschleudert werden. Diese zusätzliche Kraft wäre vergleichbar mit dem Gewicht eines anderen Menschen, der sich an Ihnen festklammert.

Doch selbst wenn Ihr Halt richtig gut wäre, hätten Sie mit dem Festhalten vermutlich allergrößte Probleme. Wollten Sie mit dem Rotor einmal komplett im Kreis fliegen, bräuchten Sie irgendeine Art von System, das Ihre Hände am Blatt befestigen würde.

Wenn der Rotor weiter in seinem normalen Tempo beschleunigen würde und es Ihnen irgendwie gelänge, weiter daran festzuhalten, dann würden Sie nach der nächsten ganzen Umdrehung fast komplett horizontal nach außen geschleudert werden, während Ihre Hände versuchen müssten, ein Vielfaches Ihres eigenen Körpergewichts zu tragen. Nach 20 Sekunden Festhalten würde es der Rotor auf eine Umdrehung pro Sekunde bringen und Kräfte von mehreren Tonnen auf Ihre Hände ausüben. Nach 30 Sekunden hätten Sie so oder so jeden Halt am Helikopter verloren. Sofern Ihre Hände dann noch immer am Rotorblatt hängen, werden sie nicht mehr an Ihrem Körper befestigt sein.

Diese Erfahrung wird für den Helikopter genauso unangenehm sein wie für Sie. Der Rotor wäre anders als bei einem normalen Startvorgang nicht in der Lage, weiter zu beschleunigen.

Denn wenn Ihre Hände so viel Kraft erfahren, trifft das schließlich auch auf den Helikopter zu. Der Rotor eines Helikopters ist so gebaut, dass er viele Tonnen Spannung aushalten kann, doch diese Spannung ist minutiös zwischen den Blättern austariert. Wenn das eine Blatt mehr Kraft ausübt als das andere, wird das den Helikopter vor und zurück zerren, ähnlich dem Ruckeln einer schief stehenden Waschmaschine.

Schon ein paar zusätzliche Kilo Gewicht an der Blattbasis können unangenehm starke Vibrationen auslösen (oder neutralisieren). Ein Gewicht von der Größe eines Menschen am Ende eines der Blätter würde dazu führen, dass der Helikopter – noch bevor er Geschwindigkeit aufgenommen hat – einen Salto schlägt und zerschellt.

Jetzt, wo ich darüber nachdenke – das wäre eine super Actionszene für einen Film. Sie kennen sicher diese Szene, wo die Schurkin im Helikopter flieht und der Held losrennt und springt und dann an den Landekufen baumelt.

Wenn der Held die Schurkin wirklich am Abhauen hindern will …

… sollte er vielleicht einfach ein bisschen höher zupacken.

1 Suchen Sie sich unbedingt einen Helikopter mit einer ausreichend großen Lücke zwischen dem Heck- und dem Hauptrotor aus, weil Sie ansonsten wirklich gut darin werden müssen, im richtigen Moment Klimmzüge zu machen.

GEFÄHRLICH KALT

Wäre es in irgendeiner Weise gefährlich, neben einem großen Gegenstand zu stehen, dessen Temperatur 0 Kelvin beträgt?

Christopher

SIE HABEN ALSO BESCHLOSSEN, einen ultrakalten Eisenwürfel in Ihrem Wohnzimmer aufzustellen.

Zuerst einmal, fassen Sie ihn nicht an. Solange Sie dem Drang widerstehen, ihn anzufassen, werden Sie wahrscheinlich keine unmittelbaren Schäden erleiden.

Kalte Dinge und warme Dinge sind verschieden. [Beleg erforderlich] Neben einem heißen Objekt zu stehen, kann einen sehr schnell umbringen – mehr dazu auf praktisch jeder beliebigen Seite dieses Buches –, während man, wenn man neben einem kalten Ding steht, nicht sofort zu Eis gefriert. Heiße Objekte geben Wärmeenergie ab, durch die die Dinge um sie herum erhitzt werden, doch kalte Objekte geben keine kalte Strahlung ab. Sie liegen einfach nur rum.

Auch wenn etwas keine kalte Strahlung abgibt, kann der Mangel an Wärmestrahlung dazu führen, dass Ihnen kalt wird. Ihr Körper strahlt wie jeder andere warme Gegenstand permanent Wärme ab. Zu Ihrem Glück strahlt aber auch alles andere um Sie herum – wie Möbel, Wände und Bäume – ebenfalls Wärme ab, sodass jene eingehende Strahlung Ihren Wärmeverlust teilweise ausgleicht. Zimmertemperaturen werden üblicherweise in Celsius oder Fahrenheit gemessen. Wenn wir das Thermometer aber auf Kelvin stellen würden, wäre es offensichtlicher, dass sich die meisten Sachen im Zimmer ungefähr auf demselben absoluten Wärmeniveau bewegen – sie liegen nämlich alle bei 250 oder 300 Kelvin – und sie deshalb alle Wärme abgeben.

Wenn Sie neben etwas stehen, das sehr viel kälter als Zimmertemperatur ist, wird die Wärme, die Sie in diese Richtung verlieren, nicht durch irgendwelche eingehende Wärme ausgeglichen, sodass diese Seite Ihres Körpers viel schneller kalt wird. Aus Ihrer Sicht fühlt es sich so an, als ob dieser Gegenstand Kälte ausstrahle.

Sie können diese » kalte Strahlung « auch spüren, wenn Sie in einer Sommernacht nach oben zu den Sternen schauen. Weil sich Ihre Körperwärme ins All ergießt, wird sich Ihr Gesicht kalt anfühlen. Wenn Sie dagegen einen Schirm in die Höhe halten, der Ihnen die Sicht auf den Himmel versperrt, wird Ihnen wärmer sein – es ist fast so, als würde der Schirm » die Kälte abhalten «, die aus dem Himmel kommt. Dieser » Kalter-Himmel-Effekt « kann Dinge unter die Temperatur der Umgebungsluft abkühlen. Wenn Sie eine Schale mit Wasser draußen unter klarem Himmel stehenlassen, kann das Wasser selbst bei Temperaturen, die deutlich über dem Gefrierpunkt liegen, über Nacht zu Eis werden.

Wenn Sie neben Ihrem Würfel stehen, wird Ihnen kalt sein, aber auch wieder nicht so kalt – ein guter Wintermantel könnte das Problem sofort beheben. Doch bevor Sie jetzt gleich losrennen und sich einen Tieftemperaturwürfel besorgen, müssen wir zunächst mal über Luft sprechen.

Kalte Objekte können die Luft selbst kondensieren und sorgen dafür, dass sich flüssiger Sauerstoff wie Tau auf ihrer Oberfläche sammelt. Wenn sie kalt genug sind, können sie Luft sogar fest gefrieren lassen. Ingenieure, die mit kalten Industrieapparaturen arbeiten, müssen derartige Sauerstoffansammlungen im Auge behalten, weil flüssiger Sauerstoff ziemlich gefährliches Zeug ist. Er ist in hohem Maße reaktionsfreudig und neigt dazu, entzündliche Dinge spontan zu entflammen. Ein richtig kalter Gegenstand kann Ihr Haus in Brand setzen.

Eine der größten Gefahren ultrakalter Materialien besteht darin, dass sie in vielen Fällen gar nicht ultrakalt bleiben wollen. Wenn sich flüssiger Stickstoff, oder auch Trockeneis, erwärmt und gasförmig wird, dehnt er sich stark aus und verdrängt oft die normale Luft im Zimmer. Aus einem Eimer voll flüssigem Stickstoff kann so viel Stickstoffgas werden, dass es ein ganzes Zimmer ausfüllt, was eine schlechte Nachricht für alle ist, die Sauerstoff atmen.

Zum Glück ist Eisen bei Zimmertemperatur fest, weshalb Sie sich keine Sorgen machen müssen, dass Ihr Eisenwürfel verdampft. Solange Sie es schaffen, ihn nicht anzufassen, müssen Sie einfach dafür sorgen, dass jeglicher Sauerstoff auf seiner Oberfläche nicht mit irgendetwas Brennbarem in Kontakt kommt, und außerdem sollten Sie einen Wintermantel tragen, dann wird Ihnen wahrscheinlich nichts passieren.

SIE HABEN ALSO BESCHLOSSEN, dass Sie keinen Tiefkühlwürfel haben wollen

Es wird entsetzlich lange dauern, bis sich der Würfel erwärmt. Er wird einfach tagelang auf Tiefsttemperaturen rumstehen, die Wärme des Zimmers einsaugen und dabei kalt genug bleiben, um die Luft zu gefrieren. Und selbst wenn Sie die Fenster öffnen und die Heizung volle Pulle laufen lassen, um die Umgebungsluft so warm wie möglich zu halten, wird es mindestens eine Woche dauern, bis der Würfel annähernd die Zimmertemperatur erreicht hat.

Sie könnten den Vorgang auch zu beschleunigen versuchen, indem Sie rundherum ein Dutzend Heizlüfter aufstellen – im Beisein eines Elektrikers, weil sonst alle Sicherungen in Ihrem Haus rausfliegen würden –, trotzdem würde es mehrere Tage dauern, bis er sich erwärmt.

Wenn Sie den Würfel gern schneller auftauen würden, könnten Sie versuchen, Wasser darüber zu kippen. Das Wasser würde sich augenblicklich in Eis verwandeln, das Sie abhacken und entsorgen könnten, während ein Teil der Wärme des Wassers im Eisen zurückbleiben würde. Gut möglich, dass ein paar Badewannen voller Wasser nötig wären, aber mit dieser Technik könnten Sie den Würfel schneller auf eine vernünftige Temperatur bringen.

Sobald das Eisen bei Zimmertemperatur angelangt ist, wird es nur noch ein weiterer Gegenstand in Ihrem Haus sein. Doch hoffentlich gefällt er Ihnen da, wo er steht – denn ansonsten dürfte es angesichts der Schwierigkeit, einen glatten, 8 Tonnen schweren Würfel zu bewegen, einfacher sein, wenn Sie sich stattdessen bewegen.

Wenn Sie dagegen nicht umziehen möchten und nach einer anderen Möglichkeit suchen, um einen Eisenwürfel loszuwerden, dann können Sie es noch immer damit versuchen, ihm mehr Wärme zuzuführen.

Schlagen Sie das nächste Kapitel auf, um herauszufinden, was dann passiert.

EISERNE VERDAMPFUNG

Was wäre, wenn wir auf der Erde auf irgendeine Art und Weise einen massiven Block aus Eisen verdampfen würden?

Cooper C.

SIE HABEN ALSO BESCHLOSSEN, einen 1 Meter großen Würfel aus Eisen in Ihrem Garten verdampfen zu lassen.

Eisen kann, genau wie alles andere auch, kochen und verdampfen, doch weil sein Siedepunkt so hoch liegt – bei ungefähr 3000 °C –, kommt das im täglichen Leben nicht allzu oft vor.

Um Wasser zu kochen, schüttet man es in einen Topf und erhitzt diesen so lange, bis das Wasser 100 °C erreicht hat. Eisen zu kochen ist komplizierter, weil sich die Frage stellt, woraus der Topf gemacht sein müsste. Der Schmelzpunkt der meisten Metalle liegt unter dem Siedepunkt von Eisen, weshalb man sie nicht als Gefäße für kochendes Eisen verwenden könnte – sie würden schmelzen, bevor das Eisen zu köcheln anfangen würde.

Es gibt ein paar Stoffe, die oberhalb des Siedepunkts von Eisen gerade noch fest bleiben, zum Beispiel Wolfram, Tantal oder Kohlenstoff, sie aber als Gefäße für kochendes Eisen zu benutzen, ist knifflig. In der Praxis ist es schwierig, das Eisen zum Kochen zu bringen und dabei gleichzeitig das Gefäß unter seinem Schmelzpunkt zu halten, und außerdem gibt es da noch ein paar chemische Probleme. Eisen ist in chemischer Hinsicht lästig – sobald es geschmolzen ist, neigt es dazu, mit seinem Gefäß zu reagieren und Legierungen zu bilden.

Wenn die Leute im echten Leben Eisen verdampfen wollen2, dann platzieren sie es im Allgemeinen nicht einfach über einer Wärmequelle. Sie nutzen dafür entweder induktive Erwärmung, um das Eisen mithilfe elektromagnetischer Felder zu erhitzen, oder Elektronenstrahlen, um es Stück für Stück in kleinen Schritten zu verdampfen. Das Schöne an Elektronenstrahlen ist, dass man ein magnetisches Feld verwenden kann, um den Strahl um die Kurve zu lenken, was dazu führt, dass die wirklich aufregenden und gefährlichen Sachen auf der von Ihrer empfindlichen Ausrüstung abgewandten Seite passieren.

Sie sollten dafür sorgen, dass Sie auf der » Schutzschild-Seite « der Apparatur stehen, weil auf der Seite des verdampfenden Eisens viele energiereiche Partikel davonfliegen werden. Tatsächlich ist » Auf genau der anderen Seite des Ortes stehen, wo die Physik ihren Lauf nimmt « eine gute Faustregel für wissenschaftliche Ausrüstungen.

Sobald Ihre Apparatur zum Verdampfen von Eisen aufgebaut ist, sollten Sie am besten ein paar Schritte zurückgehen, weil zum Verdampfen eines 1 Meter großen Eisenwürfels rund 60 Gigajoule Energie nötig sind. Wenn Sie das Eisen im Laufe von drei Stunden verdampfen, wird Ihre Apparatur insgesamt in etwa die gleiche Wärmemenge freisetzen wie ein lodernder Hausbrand.3

Aber Ihre Frage drehte sich nicht darum, ob wir es überhaupt tun könnten. Sie lautete vielmehr, was das Ganze für Folgen hätte – und die Antwort darauf ist ziemlich einfach: Ihr Haus und Ihr Garten würden in Flammen aufgehen. Danach würde die Feuerwehr auftauchen, und viele Leute wären stinksauer auf Sie.

Die Auswirkungen auf die Atmosphäre sind um einiges interessanter. Sie würden eine 8 Tonnen schwere Dampfwolke aus Eisen an die Atmosphäre abgeben – welchen Schaden würde das Ihrer Umgebung zufügen?

Auf die gesamte Atmosphäre gesehen, hätte das Ganze keinen großen Effekt. Die Luft enthält auch so schon viel Eisen, das meiste davon in Form von Staub, der vom Wind verweht wird. Die Tätigkeiten des Menschen, vor allem das Verfeuern fossiler Brennstoffe, pumpen ebenfalls viel Eisen in die Luft. Im Laufe der drei Stunden, die es dauert, um Ihren 8 Tonnen schweren Eisenwürfel zu verdampfen, werden – ausgehend von den Schätzungen einer Studie von Natalie Mahowald u. a. aus dem Jahr 2009 – Wüstenwinde 30000 Tonnen Eisen in die Luft wirbeln und Industrieanlagen weitere 1000 Tonnen hinzufügen.

Acht Tonnen Eisen haben vielleicht keine Auswirkung auf die Erde an sich, aber was ist mit Ihrer Nachbarschaft? Was würden die Leute in Windrichtung von Ihnen mitbekommen, abgesehen von den Feuerwehrautos? Würden sie aufwachen und feststellen, dass alles von einer Metallschicht bedeckt ist?

Um diese Fragen zu beantworten, habe ich mich mit Dr. Mahowald in Verbindung gesetzt, der Erstautorin der 2009er-Studie und Expertin für den atmosphärischen Transport von Metallen.

Dr. Mahowald erklärte mir, dass Eisen, das in Form einer Wolke aus Eisendampf freigesetzt wird, schnell mit Sauerstoff in der Luft reagieren und zu Eisenoxidteilchen kondensieren würde. Sie sagte: » Eisenoxidpartikel stellen für die Luftqualität keine nennenswerte Gefahr dar «, obwohl es mit Sicherheit schlecht für unsere Lungen wäre, wenn es zu viele davon gäbe. Das liegt nicht unbedingt an irgendwelchen spezifischen Eigenschaften von Eisenoxid – unsere Lungen sind einfach darauf ausgelegt, Luft zu atmen.

Letztlich würden die Eisenoxidpartikel irgendwo in Windrichtung Ihres Hauses aus der Luft niedergehen, wobei sie aber nicht unbedingt ernsthafte Probleme verursachen würden. » Sie würden wahrscheinlich nichts kaputtmachen «, sagte Dr. Mahowald. » An Land gibt es ohnehin schon eine ordentliche Menge Eisen. « Wenn es allerdings genug davon gäbe, fügte sie hinzu, dann könnte das Eisen sich auf die Vegetation legen wie die Ascheschichten in Windrichtung eines Vulkanausbruchs. Das könnte Ihre Nachbarn und Nachbarinnen verärgern, die deshalb ihr Auto abfegen müssten.

Dr. Mahowald sagte, dass das verdampfte Eisen zum Klimawandel beitragen würde, indem es kleine Mengen Sonnenlicht absorbieren und als Wärme abstrahlen würde. Doch Eisen in der Atmosphäre könnte auch zu einer Verlangsamung des Klimawandels beitragen, indem es die Ozeane düngen und das Wachstum von Algen anregen würde, die der Atmosphäre CO2 entziehen. Der US-amerikanische Ozeanograf John Martin stellte im Jahr 1988 bekanntlich – mit seiner besten Imitation einer Superschurkenstimme – die folgende Behauptung auf: » Gebt mir einen halben Tanker voll Eisen, und ich gebe euch eine Eiszeit. «

Dr. Martin wurde nie ein Superschurke [Beleg erforderlich] und hat diesen Plan nie weiterverfolgt, aber es ist unwahrscheinlich, dass er funktioniert hätte. Weitere Untersuchungen haben gezeigt, dass das Versenken von Eisen im Meer vermutlich keine effektive Methode ist, um Kohlenstoff aus der Atmosphäre zu ziehen, was nicht nur für Superschurken, die eine Eiszeit heraufbeschwören wollen, sondern auch für Superhelden, die die globale Erwärmung stoppen wollen, irgendwie enttäuschend ist.

Wenn Sie jedoch wirklich einen Block aus Eisen und die nötigen Mittel haben, um ihn verdampfen zu lassen, und außerdem Ihr Haus, Ihren Garten und die Gärten Ihrer in Windrichtung wohnenden Nachbarinnen und Nachbarn wirklich hassen, dann gibt es für Ihren Plan ein paar gute Neuigkeiten.

2 In der Regel, um den Dampf für Metallbeschichtungen zu verwenden, aber manchmal auch einfach aus Boshaftigkeit.

3 Wenn Sie dieses Projekt in der Nähe Ihres eigenen Hauses umsetzen, könnte es sogar sein, dass es die Wärmemenge von zwei Hausbränden erzeugt.

TAUBENSTUHL

Wie viele Tauben wären nötig, um eine Durchschnittsperson und einen Flugstuhl bis zur Spitze des Q1 Tower in Australien zu heben?

Nick Evans

KAUM ZU GLAUBEN, ABER DIE WISSENSCHAFT kann diese Frage beantworten.

In einer von Ting Ting Liu geleiteten Studie der Universität Nanjing für Luft- und Raumfahrt von 2013 trainierten Forschende Tauben darin, mit einem beschwerten Harnisch am Körper auf eine Sitzstange zu fliegen. Sie fanden heraus, dass eine Durchschnittstaube mit 124 Gramm Last – rund 25 Prozent ihres Körpergewichts – abheben und nach oben fliegen konnte.

Die Forschenden stellten fest, dass die Tauben besser fliegen konnten, wenn das Gewicht mit einer Schlinge unter ihrem Körper befestigt war als auf ihrem Rücken, weshalb es vermutlich besser wäre, wenn die Tauben Ihren Stuhl von oben anheben würden, als ihn von unten zu tragen.

Nehmen wir an, dass Stuhl und Harnisch in Ihrem Fall zusammen 5 Kilogramm wiegen und Sie selbst 65 Kilogramm. Wenn Sie die Tauben aus der 2013er-Studie einsetzen würden, wäre ein Schwarm von etwa 600 Tieren nötig, um Ihren Stuhl in die Luft zu heben und damit nach oben zu fliegen.

Doch leider ist das Fliegen mit einer Last harte Arbeit. In der Studie von 2013 waren die Tauben in der Lage, eine Last 1,4 Meter in die Höhe auf eine Sitzstange zu heben, aber sie wären vermutlich nicht in der Lage gewesen, allzu viel höher als das zu kommen. Selbst Tauben ohne weitere Last halten den kräftezehrenden Vertikalflug nur ein paar Sekunden lang durch. Eine Studie von 1965 maß für Tauben ohne Last eine Aufstiegsgeschwindigkeit von 2,5 m/s.6 Deshalb scheint es, selbst wenn wir optimistisch sind, unwahrscheinlich, dass Tauben Ihren Stuhl mehr als 5 Meter hoch in die Luft heben könnten.7

Vielleicht denken Sie jetzt: Kein Problem! Wenn 600 Tauben einen die ersten 5 Meter in die Höhe heben können, dann muss man einfach noch mal 600 Tauben mitbringen, die einen die nächsten 5 Meter nach oben tragen, wenn der erste Schwarm müde wird – wie die zweite Stufe bei einer Rakete. Man kann weitere 600 Tiere für die nächsten 5 Meter danach mitbringen und so weiter und so fort. Der Q1 Tower ist 322 Meter hoch – also sollten etwa 40000 Tauben in der Lage sein, einen zur Spitze zu bringen, oder?

Nein. Diese Idee hat einen Haken.

Weil eine Taube nur ein Viertel ihres Körpergewichts tragen kann, braucht es vier fliegende Tauben, um eine ruhende Taube zu ersetzen. Das bedeutet, dass jede einzelne » Stufe « mindestens vier Mal so viele Tauben benötigen wird wie die vorangegangene. Um eine einzige Person in die Höhe zu heben, sind vielleicht nur 600 Tauben nötig, um eine Person und 600 ruhende Tauben nach oben zu tragen aber weitere 3000 Tauben.

Dieses exponentielle Wachstum bedeutet, dass ein 9-stufiges Fluggerät, das Sie 45 Meter hoch heben kann, nahezu 300 Millionen Tauben erfordern würde, was in etwa der gesamten weltweiten Population entspricht. Um die halbe Höhe des Turms zu erreichen, wären 1,6 x 1025 Tauben nötig, die zusammen ungefähr 8 x 1024 Kilogramm wiegen würden – das ist mehr als die Erde selbst. Zu diesem Zeitpunkt würden die Tauben nicht von der Schwerkraft der Erde nach unten gezogen werden, sondern die Erde durch die Schwerkraft der Tauben nach oben.

Um es bis zur Spitze des Q1 Tower zu schaffen, würde das komplette 65-stufige Fluggerät 3,5 x 1046 Kilogramm wiegen. Das sind nicht nur mehr Tauben, als auf der Erde überhaupt existieren – es ist mehr Masse als in der gesamten Galaxie.

Eine bessere Methode könnte so aussehen, das Mitschleppen der Tauben zu vermeiden. Schließlich kommen Tauben von ganz allein bis zur Spitze des Wolkenkratzers hoch, weshalb Sie sie genauso gut vorausschicken und auf Sie warten lassen könnten, statt ihre geflügelten Freunde dazu zu bringen, sie mit Ihnen zusammen nach oben zu tragen. Wenn es Ihnen gelänge, sie gut genug zu dressieren, dann könnten Sie sie dazu bringen, auf der richtigen Höhe umherzufliegen und Sie, sobald Sie auf ihrer Höhe angelangt sind, zu packen und für ein paar Sekunden nach oben zu schleppen. Dabei müssen Sie bedenken, dass Tauben nichts mit ihren Füßen packen und tragen können, weshalb die Tiere kleine Harnische mit Haken wie bei einem Flugzeugträger daran bräuchten, um Sie abzufangen.

Mit dieser Anordnung ist es möglich, dass Sie nur mithilfe von ein paar Tausend gut dressierten Tauben zur Spitze des Hochhauses fliegen könnten. Wahrscheinlich sollten Sie allerdings sicherstellen, dass Sie über irgendeine Art von Sicherheitssystem verfügen, das Sie davor bewahrt, bei jedem Falken, der vorbeifliegt und die Tauben erschreckt, in den Tod zu stürzen.

Ihr Fluggerät wäre aber nicht nur gefährlicher als ein Aufzug, es wäre auch sehr viel schwerer, damit eine bestimmte Richtung einzuschlagen. Kann gut sein, dass es Ihr Plan ist, zur Spitze des Q1 Tower zu fliegen, doch sobald Sie abheben …