Sind Quantencomputer überflüssig?

Thursday, 27.01.2011

Faszinierend ist die Idee eines Quantencomputers und vermutlich steht in jedem Forschungsantrag die Anwendung des Shor-Algorithmus. Da wichtige Verschlüsselungsverfahren auf dem exponentiellen Aufwand bei der Primfaktorenzerlegung (im Bezug auf die Länge der Primzahl) beruhen, hätte der Shor- Algorithmus, der nur auf einem Quantencomputer funktioniert, weitreichende Konsequenzen. Er beschleunigt das Verfahren enorm, da der Aufwand „nur“ noch mit der Länge der Primzahl hoch drei steigen würde. Ein neuer Beweis von Vladimir Romanov zeigt jetzt aber,  mehr

Paramagnetischer Sauerstoff
bei der Nacht der Wissenschaftskultur in Duisburg

Sunday, 26.09.2010
Flüssiger Wasserstoff fließt an einem Magneten vorbei.

Flüssiger Sauerstoff fließt an einem Magneten vorbei.

Ein Besuch bei der Nacht der Wissenschaftskultur zeigt Experimente hautnah, die man sonst nicht macht. Hier wurde mit einfachsten Mitteln Sauerstoff aus einer Gasflasche in einer dünnen Röhre durch flüssigen Stickstoff geleitet. Der Sauerstoff fließt wie aus einem kleinen Wasserhahn. Der Magnet links zieht den Sauerstoff an, da dieser paramagnetisch ist.

Doppelregenbogen über den Dächern von Duisburg

Sunday, 19.09.2010
[Der äußere Regenbogen ist hat die rote Farbe inne, der normale außen.

Der äußere Regenbogen hat die rote Farbe inne, der normale außen.

Es hat leider ein paar Minuten gedauert, bis die Kamera zur Hand war. Dennoch ein gut sichtbarer Doppelregenbogen. In der Wikipedia wird die Brechung und Reflexion an den Regentropfen gut erläutert.

Der 20. Geburtstag des Hubble Teleskops

Saturday, 24.04.2010

Crab Nebel (Quelle: www.nasa.gov)

Am 24. April 1990 wurde das Hubble Teleskop im Rahmen der STS 31 ins All gebracht. Kurze Zeit später stellte man einen Fehler am Hauptspiegel fest, der zu einer spektakulären Reparaturmission führte. Seit dem arbeitet das Teleskop und zum 20. Geburtstag gratuliert sich die Nasa mit einem interaktivem Feature!

Ist die Gravitation eine entropische Kraft?

Tuesday, 30.03.2010

Kurz vor Weihnachten veröffentlichte die niederländischen Tageszeitung „Volkskrant“ einen Artikel mit dem (übersetzten) Titel „Schwerkraft ist keine Kraft“, in dem die Idee von E. Verlinde über den entropischen Charakter der Schwerkraft vorgestellt wurden.
Die Idee hat Charme, auch wenn sie nicht neu ist. An der Vereinigung von Schwerkraft mit den anderen Kräften wird seit Jahrzehnten gearbeitet. Wenn die Schwerkraft keine „echte“ Kraft ist, könnte das erklären, weshalb die Bemühungen bisher weitgehend erfolglos waren......... mehr ...

Wie schnell ist der Rotor eines Hubschraubers?

Tuesday, 16.02.2010

Bei einer Belichtungszeit von 1/100s und einem Rotordurchmesser von 11m entnimmt man ca. 220m/s für die Rotorspitzen.


Man liest häufig, dass die Rotorspitzen eines Hubschraubers Überschallgeschwindigkeit (über 340m/s) erreichen. Im Schwebeflug ist das bei diesem Hubschrauber nicht der Fall. Der Hubschraubertyp Eurocopter BK117-C1 hat einen Rotordurchmesser von 11m. Während der Belichtungzeit von 1/100s haben sich die Spitzen ca. 2,2m bewegt. Der Rotor bewegt sich mit ca. 220m/s und dreht sich knapp 7 mal pro Sekunde.

Foto einer Mondkorona

Saturday, 6.02.2010
Foto einer Korona, die durch Beugung entsteht

Foto einer Korona, die durch Beugung entsteht

Dieses Foto zeigt einen Ring, der wie ein Regenbogen aussieht. Es ist eine Korona, die durch Beugung des Mondlichtes an Wassertropfen der Wolken entsteht. Im Gegensatz hierzu entsteht ein Regenbogen durch Brechung.

Wie schnell fällt Schnee?

Sunday, 3.01.2010
Schneefall durch eine Laterne beleuchtet

Schneefall durch eine Laterne beleuchtet

Dieses Foto wurde mit 1/10 s belichtet. Die einzelnen Schneeflocken fliegen ca. 15cm in dieser Zeit, die Geschwindigkeit beträgt also ca. 1,5m/s oder etwa 5km/h. Größere Schneeflocken fallen natürlich viel langsamer. In der Vergrößerung links oben sieht man deutlich, dass die Bewegung gestückelt aussieht. Das liegt daran, dass die Laterne 100 mal pro Sekunde leuchtet (100Hz), während der Belichtungszeit wird die Schneeflocke daher 10 mal beleuchtet. Im Gegensatz zum Kreidestück fällt eine Schneeflocke aufgrund des Luftwiderstandes gleichmäßig. Ein Regentropfen  fällt viel schneller.

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Frohe Weihnachten

Wednesday, 23.12.2009
Landschaftspark Nord bei Nacht

So wird Hochtechnologie zum Kunstwerk

Der Landschaftspark Nord in Duisburg bei Nacht.

Beugungsbegrenzung bei der Digitalkamera

Tuesday, 24.11.2009

Die Auflösung eines Objektivs ist beubungsbegrenzt von der Blende abhängig.

Die Auflösung eines Objektivs ist beubungsbegrenzt von der Blende abhängig.

In dem Bild sieht man kleine Ausschnitte (ca. 100 Pixel breit) eines Fotos, dass mit einem 50mm Objektiv aus 5m Entfernung von einem Laptop Bildschirm aufgenommen wurde. Man sieht deutliche Unschärfe bei den größeren Blendenzahlen (22). Die niedrigere Qualität bei der Blende 1,8 liegt an anderen Abbildungsfehlern.

Aufgrund der Beugungsbegrenzung kann man den Durchmesser eines Bildpunktes d=2,44·?·B, bei der Blendenzahl B und der Wellenlänge ?, bestimmen. Mit einem typischen Wert ?=555nm erhält man d=B·1,3 ?m. Die typische Pixelgröße heutiger digitaler Spiegelreflexkameras liegt bei ca. 5?m, so dass man schon bei Blende 4 die theoretische Grenze erreicht. Digitale Kompaktkameras haben teilweise deutlich kleinere Pixelgrößen, da sie mit kleineren Bildsensoren arbeiten.

ISS Foto, der 2. Versuch

Saturday, 21.11.2009
Mit einem einfachen 200€ Spiegelteleskop wurde die ISS fotografiert. Rechts das Originalfoto, links nachgeschärft.

Mit einem einfachen 200€ Spiegelteleskop wurde die ISS fotografiert. Rechts das Originalfoto, links nachgeschärft.

Nachdem beim 1. Versuch die ISS nur zu erahnen war, wurde jetzt ein einfaches Teleskop mit 1m Brennweite verwendet, und der Sensor der Digitalkamera direkt in den Fokus justiert. Das Originalfoto rechts zeigt die mangelhafte Qualität des Spiegels, das Nachschärfen mit GIMP brachte aber dennoch einige Details hervor. Die Spiegelmängel scheinen eine Gaußverteilung aufzuweisen. Unten ist vermutlich das angedockte Spaceshuttle zu sehen. Zu dem Zeitpunkt gab es Außenarbeiten von zwei Astronauten, aber um die Astronauten zu sehen, braucht man doch ein erheblich besseres Teleskop. Vermutlich hätte kann die NASA vom Boden aus die Astronauten auflösen. [/lang_de]

Nature ist 140 Jahre alt geworden

Thursday, 5.11.2009

Die renommierte Wissenschaftszeitschrift "Nature" ist gestern 140 Jahre alt geworden. Zu diesem Anlass wurde die 1. Ausgabe online verfügbar gemacht. Es ist spannend, was 1869 in einer wissenschaftlichen Zeitschrift veröffentlicht wurde. Z. B. ein Artikel über den naturwissenschaftlichen Unterricht in der Schule mit den  naturwissenschaftlichen Schulfächern: experimentelle Mechanik, Chemie und Physiologie! Für die experimentelle Mechanik werden 3 Wochenstunden über 2 Jahre veranschlagt.

Streuung des Licht an der Atmosphäre

Sunday, 1.11.2009
Unterschiedliche Wellenlängen werden unterschiedlich gestreut

Unterschiedliche Wellenlängen werden unterschiedlich gestreut

Ein Blick auf den Abendhimmel zeigt alle Himmelsfarben, vom Abendrot bis zum Blau des Himmels. Der Grund dafür liegt in der unterschiedlichen Streuung von unterschiedlichen Wellenlängen. Kurze Wellenlängen werden stark gestreut, daher überwiegt das blaue Licht oben am Himmel (in großem Winkel von der Lichtquelle). Direkt über dem Horizont überwiegt aus dem selben Grund das rote Licht, da das blaue Licht aus der "Strahlrichtung" gestreut wird.

 

 

 

Das Regenbogenfoto

Wednesday, 28.10.2009
Das Regenbogenfoto darf nicht fehlen

Das Regenbogenfoto darf nicht fehlen

Ein Regenbogenfoto darf natürlich nicht fehlen. Der Regenbogen entsteht durch Brechung des Lichtes in den Regentropfen.

Software Recycling

Sunday, 25.10.2009
Screenshot der portierten Kalaha Version

Screenshot der portierten Kalaha Version

Etwas Off-Topic, aber es geht immerhin um das Strategiespiel Kalaha. Das Spiel ist in dem Wikipedia Artikel gut erklärt. Es ist relativ anspruchsvoll, aber in den meisten Varianten bereits mathematisch "gelöst", d.h. man weiß, wer bei optimalem Spiel gewinnt. Es gibt dennoch im Internet kaum Möglichkeiten, das Spiel zu spielen. Daher entschloss ich mich 15 Jahre alten C-Sourcecode auf Javascript zu portieren, damit es einfach in jedem Browser gespielt werden kann. Die aktuellen Browser sollen Javascript relativ schnell ausführen.

Die Suche nach einem Werkzeug, um die Portierung zu automatisieren, war nicht erfolgreich: also  Handarbeit. Meine Javascript Erfahrungen waren relativ begrenzt. Ich nahm also Netbeans zur Hand und hoffte, dass mir die problematischen Stellen markiert werden. Nach 30 Minuten waren alle rot unterschlängelten Stellen entfernt, ich nahm mir einen Kaffee und begann mit dem rudimentären Benutzerinterface.

Keine Stunde später war der 15 Jahre alte Code lauffähig, und mein Browser spielte mit mir Kalaha. So einfach hätte ich mir das nicht vorgestellt.

Zugegeben, die Performance lässt zu wünschen übrig: Ich habe keine genauen Vergleichszahlen, aber schneller als die C-Version auf einem 8MHz PC vor 15 Jahren ist die Javascript-Version nicht. Deshalb wurde kurzer Hand die Spielstärke reduziert.

Die 15 Jahre alte Version war übrigens bereits ein Rewrite einer über 25 Jahre alten Assembler-Version für den SC/MP Mikroprozessor, die auf dem 1MHz Prozessor auch nicht schwächer spielte.

Zum Kalaha Browserspiel!

Nasa filmt ISS vom Boden aus

Tuesday, 20.10.2009

Mein eigener Versuch, die Internationale Raumstation (ISS) zu fotografieren, war nicht sehr überzeugend. Die Nasa hat zur Verfolgung des Shuttles beim Start hervorragende Kameras. Hier ein kurzer Film der ISS.

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Geradlinige Ausbreitung von Licht

Sunday, 18.10.2009
Licht breitet sich geradlinig aus

Licht breitet sich geradlinig aus

Zu den ersten Eigenschaften von Licht, die man kennenlernt, gehört die geradlinige Ausbreitung. Manchmal ist diese sehr schön zu sehen.

Polarisiertes Licht in der Natur

Wednesday, 14.10.2009
Es ist mehr Licht polarisiert, als man denkt

Es ist mehr Licht polarisiert, als man denkt: Links horizontal polarisiert, rechts vertikal.

Die 20 regelmäßigen Leser werden vermutlich etwas von der Polarisation gelangweilt, aber der große Unterschied zwischen horizontal und vertikal polarisiertem Licht bei einem normalen Blick war mir nicht bewusst. Die Sonne stand bereits tief, und ca. 90° links von der Aufnahmerichtung. Das Sonnenlicht, dass an dem Dunst (einfach) gestreut wird, wird daher um ungefähr 90° gestreut. In diesem Fall kann die Polarisationsrichtung nur senkrecht zu Einfalls- und Ausfallsstrahl stehen, also in dem Bild beinahe vertikal. Beide Bilder wurden mit der selben Blende und Belichtungszeit im Abstand von einigen Sekunden aufgenommen. Um eine Idee davon zu bekommen, wo polarisiertes Licht in dem Bild vorkommt, habe ich mit GIMP den Unterschied bestimmt. Bei den feinen Strukturen im Baum sind vermutlich die Blätter nicht genau an der selben Stelle geblieben, so dass die Helligkeit dort eventuell Artefakte sind.

Hier ist der Unterschied zwischen vertikal und horizontal polarisiertem Licht abgebildet

Hier ist der Unterschied zwischen vertikal und horizontal polarisiertem Licht abgebildet

Bei Landschaftsaufnahmen sollte man immer einen Polarisationsfilter dabei haben. Meist ist der Dunst in der Aufnahme nicht gewünscht.

Schiffsschraube verdampft Wasser

Saturday, 10.10.2009
An den Flügelspitzen einer Schiffsschraube wird Wasser verdampft

An den Flügelspitzen einer Schiffsschraube wird Wasser verdampft

Beim Besuch der Engineer's Night in Duisburg konnte man ungewöhnliche Perspektiven einnehmen. In einem Wasser-Strömungskanal blickt man bei diesem Bild auf eine Schiffsschraube, die mit Stroboskoplicht beleuchtet wird. Die Spirale enthält Wasserdampfbläschen, da an den Flügelspitzen Wasser verdampft wurde. Sie implodieren nach kurzer Zeit und erzeugen dadurch unerwünschten Lärm.

Polarisation durch Spannungen im Geodreieck

Sunday, 4.10.2009
Die Drehung der Polarisationsrichtung des polarisierten Lichtes, dass durch ein Geodreieck scheint.

Die Drehung der Polarisationsrichtung polarisierten Lichtes, dass durch ein Geodreieck scheint.

In den letzten Wochen wurde hier schon mehrere Fotos mit Polarisationsfilter gezeigt. Da mit einem LCD Bildschirm eine schöne großflächige Quelle polarisierten Lichtes zur Verfügung steht und mit 3D Brillen (die einen die meisten Kinos mit nach Hause nehmen lassen, wenn man fragt) billige Polarisationsfilter, kann man viele Experimente preisgünstig realisieren. Für dieses Foto wurde ein Geodreieck auf einen weißen Bereich eines LCD Bildschirms gelegt und durch ein Polarisationsfilter fotografiert. Das Polarisationsfilter wurde so gedreht, dass es das Licht des Bildschirms nicht durchlässt. Das Geodreieck dreht die Polarisationsrichtung so, dass wieder ein Teil des Lichtes durchgelassen wird. Die Drehung ist offensichtlich von der Farbe des Lichtes abhängig und wird durch mechanische Spannungen im Kunststoff verursacht, die beim Spritzgießen entstehen.

In 3D Brillen steckt eine ganze Menge Physik

Thursday, 1.10.2009
In der "falschen" Richtung sieht man (auf dem LCD Display), dass die 3D Brillen linear polarisiert sind.

In der "falschen" Richtung sieht man (auf dem LCD Display), dass die 3D Brillen linear polarisiertes Licht blockieren.

Moderne 3D Brillen bestehen aus Zirkular-Polarisationsfiltern. Diese Filter haben auf der einen Seite ein normales lineares Polarisationsfilter und auf der anderen Seite eine ?/4 Platte. Daher verhalten sich beide Gläser der Brille in dem linear polarisierten Licht des LCD Bildschirm gleich, wenn die Seite mit dem linearen Polarisationsfilter in Richtung des Bildschirms zeigt. Für einen 3D Effekt wären die Brillen so natürlich nicht geeignet, da hierbei jedes Auge ein anderes Bild "sehen" soll. Im nächsten Bild erzeugt die "falsch" herum gehaltene Brille am großen Pferd zirkular polarisiertes Licht, beide Gläser in unterschiedlicher Drehrichtung. Das Licht des unteren Brillenglases wird von der vorderen Brille blockiert, das des oberen Brillenglases durchgelassen.

Die Brille wird im 3D Kino zirkular polarisiert verwendet.

Die Brille wird im 3D Kino zirkular polarisiert verwendet.

In dem aktuellen Wikipedia Artikel werden diese 3D Brillen übrigens  noch nicht behandelt. Vielleicht findet sich jemand, der diese Brillen in dem Wikipedia Artikel ergänzt! In jedem Fall lohnt es sich beim nächsten Kinobesuch mit den Brillen ein wenig zu experimentieren.[/lang_de]'>linear polarized light LCD of the screen directly, if the side with the linear polarisation filter shows toward the screen. For a 3D effect the eyeglasses would not be suitable, since here each eye has to see another picture. In the next picture the eyeglasses held at the large horse produce circular polarized light, both glasses in different direction of rotation. The light of the lower eyeglass lens is blocked due to the front eyeglasses and let through that of the upper eyeglass lens.

Die Brille wird im 3D Kino zirkular polarisiert verwendet.

The glasses for 3D cinema use circular polaized light.

[/lang_en]

High Tech vor 50 Jahren

Wednesday, 30.09.2009
Hochofen640

Früher Hochtechnologie, jetzt Naherholungsgebiet: Landschaftspark Nord in Duisburg

Die Hochtechnologie aus dem 20. Jahrhundert wird wieder von der Natur zurückerobert.

Ein einfaches Foto vom Jupiter und seinen großen Monden

Sunday, 27.09.2009
Jupiter und Monde mit einem einfachen Teleskop fotografiert

Jupiter und Monde mit einem einfachen Teleskop fotografiert


Dieses Foto wurde am 26.9.09 mit einem einfachen Teleskop (mit 1m Brennweite, fokal mit 4 Sekunden Belichtungszeit) fotografiert. Man sieht deutlich die mäßige Qualität der Spiegel. Dennoch sind die Jupiter Monde, aufgrund deren Beobachtung Galilei das Weltbild revolutionierte, deutlich zusehen (von links: Europa, Kallisto, Io und Ganymed). Damit auch der wenig ambitionierte Astronom den Jupiter am Himmel findet hilft kstars!

Ein Foto mit Infrarot-Filter

Tuesday, 22.09.2009
Falschfarben infrarot Foto Duisburg

Falschfarben Infrarot-Foto Duisburg

Mit einem Infrarotfilter und einer digitalen Kamera kann man interessante Falschfarbenaufnahmen machen. Da Chlorophyll im Infraroten besonders hell ist, wird Blattgrün besonders betont. Dieses Foto wurde mit einem Filter gemacht, dass nur Licht mit einer größeren Wellenlänge als 720nm durchlässt. Die Falschfarben entstehen dadurch, dass die Sensoren für rot, grün und blau in der Kamera oberhalb dieser Wellenlänge auch unterschiedliche Charakteristika haben. Ein nettes kurzes Tutorial findet man bei spitblog.de.

ISS Foto, der 1. Versuch

Friday, 18.09.2009
ISS

ISS

Dieses Foto (18.9.09, 20:34, Ausschnitt mit 36 x 27 Pixel) der Internationalen Raumstation wurde mit einem 300mm Teleobjektiv aufgenommen. Die Pixel auf dem Sensor der digitalen Spiegelreflexkamera haben eine Ausdehnung von ca. 0,006mm. Da die Raumstation in 350km Höhe ist, entspricht ein Pixel ungefähr 6m. Die Raumstation hat eine Ausdehnung von ca. 100m. Der nächste Fotoversuch wird wohl doch mit einem Teleskop bei einer der nächsten Beobachtungsmöglichkeiten der ISS durchgeführt.

Polarisation eines LCD Bildschirms

Monday, 14.09.2009

Foto mit Polarisationsfilter: Links oben liegt Transparentpapier auf dem Bildschirm

Foto mit Polarisationsfilter: Links oben liegt Transparentpapier auf dem Bildschirm

Mit einem Polarisationsfilter wurde der LCD Bildschirm fotografiert. Links oben liegt Transparentpapier auf dem Bildschirm, das Polarisationsfilter wurde so gedreht, dass es den LCD Bildschirm nur abdunkelt (Wenn man es genau einstellt ist der Bereich, auf dem kein Transparentpapier liegt, schwarz). Ein LCD Bildschirm liefert konstruktionsbedingt polarisiertes Licht (es sind Polarisationsfilter eingebaut). Wenn dieses Licht durch das Transparentpapier tritt, wird es depolarisiert.

Selbstleuchtende Briefumschläge

Sunday, 13.09.2009
Öffnen eines Briefumschlags bringt die Klebestelle zum luminiszenz Leuchten

Öffnen eines Briefumschlags bringt die Klebestelle zum Lumineszenz-Leuchten

Dieses Foto wurde mit 1/10s belichtet. Der Briefumschlag wurde von rechts nach links geöffnet. Man sieht das blaue Leuchten der Klebestelle. Ein Teil des Briefumschlags bleibt auf dem Tisch liegen, der andere wird nach oben abgerissen. Die Klebestelle leuchtet noch ca. 15cm über dem Tisch, so dass das Leuchten nicht mehr Blitze sein können, wie manche Quellen behaupten. Zumindest zusätzlich muss Lumineszenz eine Rolle spielen. Die Leuchtdauer beträgt sicher ca. 0,1s, wenn man von einer Abreißgeschwindigkeit von etwas mehr als 1m/s ausgeht. Das Phänomen wird in der Wikipedia unter Tribolumineszenz erläutert.

Test der 1. Stufe der Ares Rakete (auf dem Weg zum Mond?)

Friday, 11.09.2009
Die Nasa testet die 1. Stufe der zukünftigen Mondrakete Ares.

Die Nasa testet die 1. Stufe der zukünftigen Mondrakete Ares. Quelle: www.nasa.gov

Solche Fotos sind leider nicht im Garten möglich. Die Nasa hat die größeren Spielzeuge: Die 1. Stufe der geplanten Mondrakete Ares mit 22.000.000 PS. Der Test ist in diesem Video zu verfolgen.

Das generalüberholte Hubble Space-Telescope liefert tolle Bilder

Thursday, 10.09.2009

NGC 6217 Quelle: www.nasa.gov

NGC 6217 Quelle: www.nasa.gov


Mit einem etwas größerem Teleobjektiv, dem Hubble Space-Telescope, hat die Nase nach der Wartungsmission jetzt die ersten Bilder veröffentlicht. Hier die Spiralgalaxie NGC 6217. Sie liegt in der Nähe des kleinen Wagen (kleinen Bären), ist aber nur mit einem Teleskop (ab ungefähr 10cm Spiegeldurchmesser) zu beobachten.

Der Mond, immer ein schönes Foto

Monday, 7.09.2009

Der Mond mit einem einfachen Teleobjektiv fotografiert

Der Mond mit einem einfachen Teleobjektiv fotografiert

Schon ein einfaches 300mm Teleobjektiv genügt, um viele Details des über 300000km entfernten Mondes zu erkennen. Man erkennt deutlich die großen Krater und kann sich eine Vorstellung der Energie eines Asteroideneinschlags auf dem Mond machen.