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A Sun is born

Credit: NASA, ESA and A. Nota (ESA/STScI, STScI/AURA)

The sun is a fixture in our sky. But how did it get there? And was it always alone in our solar system? Maria Lugaro, astrophysicist and Teamleader of Project Radiostar seeks to answer these questions. She and her team try to map out the history of our solar system by analyzing radioactive nuclei. In this interview she gives some insight in her research and explains what it tells us about our place in the universe.

42: What is the focus of your research at Project Radiostar? 

Maria Lugaro: We analyze radioactive nuclei to learn more about the formation of the Sun and the time that led up to it.  It’s a special type of nuclei because they decay. That makes them very interesting because they turn into another nucleus and they release energy when they do that. They don’t just sit there as they are forever, at some point they change into another nucleus. And that’s the kind of tracers that we want to use with this project, because they change into another nucleus with a certain typical time.

Maybe people would be familiar with carbon dating which is used to date human artefacts, for example human bones. Because if I know how much carbon 14 should have been there, but I only measure half of it then 5,000 years must’ve passed. The idea is quite simple.

We want to use  radioactive nuclei in the same way to measure time intervals that are related to the birth of the Sun. It’s exactly the same method, but we apply it to something much further back in time. 

What is Carbon Dating?

Carbon Dating is a scientific process to determine the age of organic material. Scientists use a radioactive isotope of carbon called c14. Plants and animals exchange carbon either with the atmosphere, or through their diet. While they are alive, they have the same amount of carbon in them as their surroundings. Once they’re dead, this exchange stops. Because c14 is radioactive and therefore unstable, it slowly decays and turns into another nucleus. This means the number of c14 nuclei continues to dwindle. Since we know how long it takes for c14 to decay, we can use the ratio between c14 and more stable forms of carbon to determine how long something has been dead.

Where do you find these nuclei? Human artefacts or  bones can be found in the ground, we can’t go to the Sun and pick up nuclei.

Luckily, we have meteorites. Meteorites contain solids that formed very early, right around the time the Sun was born. In fact, we used these solids to determine that the Sun is 4.67 billion years old. But this was 4.6 billion years ago and we’re looking at nuclei that decay in one million years so the original nuclei aren’t there anymore. However, we can see the nuclei they became. 

For example, aluminium 26 is a radioactive isotope. It decays in a million years. But we know that it was present when the Sun formed, because it becomes magnesium 26. And in some of these solids, there’s a lot of magnesium 26. It doesn’t make sense for there to be so much magnesium unless it was aluminium first.

It’s amazing how high the precision is. Here is a piece of rock, you put it in a laboratory with a mass spectrometer and you count how many atoms of magnesium 26 there are. 

Can you give us an idea of what these timescales we are talking about?

We’re looking at nuclei that decay in millions of years. Star formation is a process that takes millions of years. So if we have clocks that are sensitive to millions of years, we can measure timescales related to the formation of our star. 

What is so interesting, is that we’re looking at timescales that are very different in scale. People often don’t even consider the 10, 20 million years of star formation in their models, they just assume it’s instantaneous. We have to go back in time 4.6 billion years. And within that, we need to study something that is relatively short. We have to go into detail into these little slivers of time, relatively speaking. The age of the whole Milky Way is 13 billion years, and we are interested in something that happened within 30 million years. You have to be very, very detailed.  That’s why these nuclear isotopes are so useful, because they have exactly that timescale.

What’s the importance of using more than one nucleus?

We have to go back in time about 6 billion years, we have to try to understand the production of these nuclei, how they decay. The analysis of nuclei that are about 6 billion years old is prone to errors. To make sure our theories are correct, we use several nuclei to cross-check. I think this is the strength of the project. We have 19 of these nuclei and they all have different ranges. Each of them is like a little clock. Some of them have similar timelines. Some of them have similar origins. I’m not happy with just one number. I want to have at least two or three numbers. Only then can I start believing something. 

What type of information are you hoping to gain from these nuclei? 

I’ll give you a very practical example. We derived how long before the formation of the Sun a rare stellar event happened that produced three of these radioactive nuclei. We were able to find the time that passed between this event and the formation of the Sun. Then we have to wait about 200 million years for the Sun to form. But 200 million years is pretty long, so we tried to find something closer to the birth of the Sun. We have another two or three nuclei, but they’re from lower mass stars, which are quite common. This time we find 20, 30 million years between when they were produced and the birth of the Sun. So now we’re getting closer and I can say the birth of the sun couldn’t have taken longer than 20 or 30 million years. 

What is interesting is that we keep on looking at more nuclei, but we haven’t been able to find any nuclei that strongly suggest the process of forming the Sun could have taken 2 million years. That’s very important because 2 million years is very short. That only happens when you have a very small group of stars forming together. That makes us  think that the sun must have formed in a very large group with a big family, with grandparents, parents, siblings. Lots of generations together. It wasn’t just 50 stars. It was probably thousands. This is how we’re trying to map out and connect timescales to the actual physical environment.

What challenges are you facing at the moment?

We don’t do observations in our group. We want to model the production of radioactive nuclei in stars and how they distribute in the galaxy, because that’s our starting point. Then we compare the model with the meteoretic data. And we have the problem that the nuclei are produced in stars, and when stars die they throw the nuclei out. But these nuclei decay. So while they are transported somewhere, you lose them at the same time. That makes it a very complicated picture to paint. We did a lot of statistical modelling because in the end, it’s statistics to try to see a distribution of the things from different sources, but we are trying to do it a bit better. And hopefully we get closer to the confidence I’d like to achieve. 

The other thing that we are looking at, the stars that I talked about so far, they were not part of the family. They took billions of years to evolve, they exploded and then they contributed to the formation of the family. But then what happened within the family? Because if it had parents, grandparents, and siblings they could’ve affected each other. Within this family situation, nuclei could have been produced. We are looking at these nuclei and we are specifically looking into massive stars, supernovas, that exploded.  Say, some grandparents died before the Sun was born. They could have thrown out radioactive nuclei. When massive stars form, most of them are in a couple. So when they evolve, they affect each other. Right now, no one is looking at the production of radioactive nuclei when you have two stars together. That could change the picture a lot. 

Project Radiostar is going on for one more year. What do you hope to have achieved by the end of it?

I would like to really be able to say: This is the time that passed from the beginning of the process of forming the Sun to the formation of the Sun. My main problem now is the statistical problems. That’s why I still have doubts about a few parts. My other goal is that ideally we discover the origin of aluminium 26 in the solar system, because then we can tell if it’s normal or not to have these isotopes in the nuclei. At the moment we have no idea if most stars that are forming have these nuclei or not. There are too many ideas, but which is the right one? Each of these ideas have implications on other theories of stars and planets. My hope is to be able to narrow them down a little bit. This is super ambitious, but who knows. It will be impossible to build a scenario that is final, but I want to build a scenario that is consistent with all the radioactive nuclei. Lots of people tried to explain the aluminum 26 and they didn’t consider the other 18 nuclei. 

What is something you wish everyone knew about this topic? 

Well, I think it is important to understand that we want to clarify our place in the galaxy. Are we alone? That’s a classic question. And to answer these questions we need a lot of different scientific disciplines. They have to be addressed from many points of views. I think it’s very important that younger people know that they can still make a contribution. That we haven’t solved everything. Sometimes you get this impression that everything is answered. But that’s actually not the case at all. If you feel that urge to be curious, you’re welcome to join the scientific community!

By David Krebs

Der Entstehung der Sonne auf der Spur

Credit: NASA, ESA and A. Nota (ESA/STScI, STScI/AURA)

Die Sonne ist ein fester Bestandteil unseres Himmels. Aber war sie schon immer da? Und war sie schon immer alleine? Maria Lugaro, Astrophysikerin und Teamleiterin von Projekt Radiostar versucht diese Fragen zu beantworten. Sie und ihr Team erforschen die Geschichte unseres Sonnensystems mit Hilfe von radioaktiven Kernen. Im Interview erklärt sie, wie das funktioniert und was das für unseren Platz im Universum bedeutet.

42: Was untersuchen Sie bei Projekt Radiostar? 

Maria Lugaro: Wir analysieren radioaktive Kerne, um mehr über die Entstehung der Sonne und die Zeit davor zu erfahren.  Es handelt sich um eine besondere Art von Kernen, denn sie zerfallen. Das macht sie sehr interessant, weil sie sich in einen anderen Kern verwandeln und dabei Energie freisetzen. Sie bleiben nicht ewig so, wie sie sind, sondern verwandeln sich irgendwann in einen anderen Nukleus. Diese Hinweise wollen wir bei dem Projekt verwenden, denn sie werden innerhalb einer bestimmten Zeit zu einem anderen Kern.

Vielleicht sind die Leser mit der Kohlenstoff-Datierung vertraut, die dazu verwendet wird, das Alter von menschlichen Knochen zu berechnen. Wenn ich weiß, wie viel Kohlenstoff 14 dort gewesen sein müsste, aber nur die Hälfte davon messe, dann müssen 5.000 Jahre vergangen sein. Die Idee ist ganz einfach. 

Wir wollen radioaktive Kerne auf die gleiche Weise nutzen, um Zeitintervalle zu messen, die mit der Entstehung der Sonne zusammenhängen. Es ist genau die gleiche Methode, aber wir wenden sie auf etwas an, das viel weiter zurückliegt.

Was ist Kohlenstoff-Datierung?

Die Kohlenstoff-Datierung ist ein wissenschaftliches Verfahren zur Bestimmung des Alters von organischem Material. Forscher verwenden ein radioaktives Isotop des Kohlenstoffs namens c14. Pflanzen und Tiere tauschen Kohlenstoff entweder mit der Atmosphäre oder über ihre Nahrung mit ihrer Umwelt  aus. Solange sie leben, haben sie die gleiche Menge an Kohlenstoff in sich, wie ihre Umgebung. Sobald sie tot sind, hört dieser Austausch auf. Da Kohlenstoff 14 radioaktiv und daher instabil ist, zerfällt es langsam und verwandelt sich in einen anderen Atomkern. Das bedeutet, dass die Zahl der Kohlenstoff 14-Kerne stetig abnimmt. Wir wissen, wie lange es dauert, bis Kohlenstoff 14 zerfällt. Daher können wir anhand des Verhältnisses zwischen Kohlenstoff 14 und stabilen Formen von Kohlenstoff feststellen, wie lange etwas tot ist.

Wo findet man diese radioaktiven Kerne? Menschliche Artefakte oder Knochen kann man ja im Boden finden, aber wir können nicht zur Sonne gehen und Nuklide einsammeln. 

Zum Glück haben wir Meteoriten. Meteoriten enthalten Feststoffe, die sich sehr früh gebildet haben. Etwa zu der Zeit, als die Sonne geboren wurde. Anhand dieser Festkörper konnten wir feststellen, dass die Sonne 4,67 Milliarden Jahre alt ist. Die ursprünglichen Kerne sind gar nicht mehr vorhanden, denn das war vor 4,6 Milliarden Jahren, und wir betrachten Kerne, die in einer Million Jahren zerfallen. Wir können jedoch die Kerne sehen, zu denen sie wurden. 

Aluminium 26 zum Beispiel ist ein radioaktives Isotop. Es zerfällt in einer Million Jahren. Aber wir wissen, dass es bei der Entstehung der Sonne vorhanden war, denn es wird zu Magnesium 26. Und in einigen dieser Festkörper gibt es eine Menge Magnesium 26. Es macht keinen Sinn, dass es so viel Magnesium gibt, wenn es nicht vorher Aluminium war.

Es ist erstaunlich, wie hoch die Präzision ist. Man gibt ein Stück Gestein in ein Labor mit einem Massenspektrometer und zählt, wie viele Atome des Magnesiums 26 es gibt. 

Können Sie uns eine Vorstellung von den Zeiträumen geben, über die wir hier sprechen?

Wir haben es mit Kernen zu tun, die in Millionen von Jahren zerfallen. Die Sternentstehung ist ein Prozess, der Millionen von Jahren dauert. Wenn wir also Uhren haben, die für Millionen von Jahren empfindlich sind, können wir die Zeitskalen für die Entstehung unseres Sterns messen. 

Das Interessante daran ist, dass wir Zeitskalen betrachten, die in ihrer Größenordnung sehr unterschiedlich sind. Die Leute berücksichtigen in ihren Modellen oft nicht einmal die 10, 20 Millionen Jahre der Sternentstehung, sondern gehen einfach davon aus, dass sie sofort stattfindet. Wir müssen 4,6 Milliarden Jahre in der Zeit zurückgehen und innerhalb dieser Zeitspanne müssen wir etwas untersuchen, das relativ kurz ist. Wir müssen diese kleinen Zeitspannen, relativ gesehen, im Detail untersuchen. Das Alter der gesamten Milchstraße beträgt 13 Milliarden Jahre, und wir interessieren uns für etwas, das innerhalb von 30 Millionen Jahren passiert ist. Man muss sehr, sehr detailliert sein.  Deshalb sind diese nuklearen Isotope so nützlich, denn sie haben genau diese Zeitskala.

Warum ist es so wichtig, mehr als einen Atomkern zu verwenden?

Wir müssen etwa 6 Milliarden Jahre in der Zeit zurückgehen und versuchen die Produktion und das Zerfallen dieser Kerne zu verstehen. Die Analyse von Kernen, die etwa 6 Milliarden Jahre alt sind, ist anfällig für Fehler. Um sicherzugehen, dass unsere Theorien richtig sind, verwenden wir mehrere Kerne zur Gegenprüfung. Ich denke, das ist die Stärke des Projekts. Wir haben 19 dieser Kerne, die alle unterschiedliche Reichweiten haben. Jeder von ihnen ist wie eine kleine Uhr. Einige von ihnen haben ähnliche Zeitlinien. Einige von ihnen haben ähnliche Ursprünge. Ich bin nicht mit nur einer Zahl zufrieden. Ich möchte mindestens zwei oder drei Zahlen haben. Erst dann kann ich anfangen, mir eine Meinung zu bilden. 

Welche Art von Informationen erhoffen Sie sich von diesen Kernen? 

Ich gebe Ihnen ein ganz praktisches Beispiel. Wir haben ermittelt, wie lange vor der Entstehung der Sonne ein seltenes stellares Ereignis stattgefunden hat, bei dem drei dieser radioaktiven Kerne entstanden sind. Wir konnten die Zeit ermitteln, die zwischen diesem Ereignis und der Entstehung der Sonne vergangen ist. Dann müssen wir etwa 200 Millionen Jahre warten, bis sich die Sonne bildet. Aber 200 Millionen Jahre sind ziemlich lang, also haben wir versucht, etwas zu finden, das näher an der Geburt der Sonne liegt. Wir haben noch zwei oder drei weitere Kerne gefunden, aber sie stammen von Sternen mit geringerer Masse, die recht häufig sind. Diesmal liegen 20 bis 30 Millionen Jahre zwischen ihrer Entstehung und der Geburt der Sonne. Jetzt kommen wir der Sache näher und ich kann sagen, dass die Geburt der Sonne nicht länger als 20 oder 30 Millionen Jahre gedauert haben kann. 

Interessant ist, dass wir immer mehr Kerne untersuchen, aber wir konnten keine Kerne finden, die stark darauf hindeuten, dass der Entstehungsprozess der Sonne 2 Millionen Jahre gedauert haben könnte. Das ist sehr wichtig, denn 2 Millionen Jahre sind sehr kurz. Das ist nur der Fall, wenn sich eine sehr kleine Gruppe von Sternen gemeinsam bildet. Das lässt uns vermuten, dass die Sonne in einer sehr großen Gruppe mit einer großen Familie entstanden sein muss. Mit Großeltern, Eltern, Geschwistern. Viele Generationen zusammen. Es waren nicht nur 50 Sterne. Es waren wahrscheinlich Tausende. Auf diese Weise versuchen wir, die Zeitskalen zu kartieren und mit der tatsächlichen physikalischen Umgebung zu verbinden. 

Mit welchen Herausforderungen sind Sie derzeit konfrontiert?

Wir führen in unserer Gruppe nicht die Beobachtungen durch. Wir wollen die Produktion radioaktiver Kerne in Sternen modellieren und wie sie sich in der Galaxie verteilen, denn das ist unser Ausgangspunkt. Dann vergleichen wir das Modell mit den meteoretischen Daten. Wir haben das Problem, dass die Kerne in Sternen produziert werden, und wenn Sterne sterben, werfen sie die Kerne hinaus. Diese Kerne zerfallen aber. Während sie also irgendwo hin transportiert werden, verliert man sie gleichzeitig. Das macht es sehr kompliziert, ein Bild zu zeichnen. Wir haben viel mit statistischen Modellen gearbeitet, schließlich ist es ein statistisches Problem. Wir versuchen, es ein bisschen besser zu machen. Und hoffentlich nähern wir uns der Genauigkeit, die ich gerne erreichen würde. 

Ein andere Sache ist:  Die Sterne, über die ich bisher gesprochen habe, gehörten nicht zu einer Familie. Sie brauchten Milliarden von Jahren, um sich zu entwickeln, sie explodierten und trugen dann zur Bildung der Familie bei. Aber was geschah dann innerhalb der Familie? Denn wenn es Eltern, Großeltern und Geschwister gab, hätten sie sich gegenseitig beeinflussen können. Innerhalb dieser Familiensituation könnten Kerne entstanden sein. Wir schauen uns diese Kerne an, und zwar speziell bei massiven Sternen –  Supernovae, die explodiert sind.  Angenommen, einige Großeltern starben, bevor die Sonne geboren wurde. Sie könnten radioaktive Kerne herausgeschleudert haben. Wenn massereiche Sterne entstehen, sind die meisten von ihnen ein Paar. Wenn sie sich also weiterentwickeln, beeinflussen sie sich gegenseitig. Bislang hat sich noch niemand mit der Produktion radioaktiver Kerne befasst, wenn zwei Sterne zusammen sind. Das könnte das Bild grundlegend verändern. 

Projekt Radiostar läuft noch ein Jahr weiter. Was hoffen Sie, bis zum Ende des Projekts erreicht zu haben?

Ich möchte wirklich sagen können: Das ist die Zeit, die vom Beginn des Entstehungsprozesses der Sonne bis zur Entstehung der Sonne vergangen ist. Mein Hauptproblem sind jetzt die statistischen Probleme. Deshalb habe ich an einigen Stellen noch Zweifel. Mein anderes Ziel ist, dass wir idealerweise den Ursprung von Aluminium 26 im Sonnensystem entdecken. Dann können wir feststellen, ob es normal ist, diese Isotope in den Kernen zu haben oder nicht. Im Moment haben wir keine Ahnung, ob die meisten Sterne, die sich bilden, diese Kerne haben oder nicht. Es gibt zu viele Ideen, aber welche ist die richtige? Jede dieser Ideen hat Auswirkungen auf andere Theorien über Sterne und Planeten. Ich hoffe, dass ich sie ein wenig eingrenzen kann. Das ist sehr ehrgeizig, aber wer weiß. Es wird unmöglich sein, ein endgültiges Szenario zu entwerfen, aber ich möchte ein Szenario entwerfen, das mit allen radioaktiven Kernen vereinbar ist. Viele Leute haben versucht, das Aluminium 26 zu erklären, aber sie haben die anderen 18 Kerne nicht berücksichtigt. 

Was wünschen Sie sich, würden alle über dieses Thema wissen?

Es ist wichtig zu verstehen, dass wir unseren Platz in der Galaxie klären wollen. Sind wir allein? Das ist eine klassische Frage. Und um diese Fragen zu beantworten, brauchen wir viele verschiedene wissenschaftliche Disziplinen. Sie müssen aus vielen Blickwinkeln betrachtet werden. Ich denke, es ist sehr wichtig, dass jüngere Menschen wissen, dass sie immer noch einen Beitrag leisten können. Dass wir noch nicht alles gelöst haben. Manchmal hat man den Eindruck, dass alles geklärt sei. Aber das ist eigentlich gar nicht der Fall. Wenn Sie neugierig sind, sind Sie herzlich eingeladen, sich der wissenschaftlichen Gemeinschaft anzuschließen!

Von David Krebs

In fortytwo’s nutshell – July Edition

Image Credit: NASA/ESA


Summer is here and while some of us might travel to the nearest beach to relax, billionaires Richard Branson and Jeff Bezos are exploring a whole new tourist destination: the edge of space. But that’s not all that happened in July: an iconic telescope came back to life and new data from Marsquakes revealed secrets of the red planet’s insides.

Space Tourism

MIT technology Review critically reports on Richard Branson’s flight to the edge of space on July 11th on board of a spaceplane made by his company Virgin Galactic. Pointing out the criticism the “two billionaires racing to space amid a pandemic” received, the article also highlights the event’s potential to make space travel more accessible.

Jeff Bezos left Earth just a few days later on July 20th. He was accompanied by his brother Mark Bezoz and 18-year-old Oliver Daemen on the inaugural flight of his company Blue Origin. The Washington Post published a dedicated article on the 4th passenger, 82-year-old Wally Funk. Aviation pioneer and member of the Mercury 13, she had been training and waiting for her chance to go to space since the 1960s. 

Hubble out of trouble

The space telescope Hubble is finally back online. It had been out of order since June 13th and engineers had been trying to fix a computer glitch that caused the error for over a month.

The BBC reminds us that Hubble has been our eye in space for over three decades already. Although its successor, the James Webb Space Telescope, is supposed to be sent up to space this year, scientists hope that Hubble will keep sending amazing pictures for a few more years to come.

Mars’ candy-like layers

Just like the candy bar, our red neighbour is made up of several layers. The New York Times vulgarizes the scientific findings of three recently published papers. Using culinary language, such as “volcanic chocolate” to describe the planet’s crust or “rigid toffee-like filling” for its core, certainly helps to imagine what is going on inside Mars.

With a more scientific tone, the article explains how scientists used data from NASA’s InSight lander to conduct the first interplanetary seismic survey in human history. So-called Marsquakes give important insights into the  properties and dimensions of the different layers.


Der Sommer ist da, und während einige von uns vielleicht an den nächsten Strand fahren, erkunden die Milliardäre Richard Branson und Jeff Bezos ein ganz neues Urlaubsziel: das Weltall. Aber das ist noch nicht alles, was im Juli passiert ist: Das berühmte Weltraumteleskop Hubble wurde wieder zum Leben erweckt und neue Daten von Marsbeben enthüllten Geheimnisse über das Innere des roten Planeten.


Die MIT Technology Review berichtet kritisch über Richard Bransons Flug an den Rand des Weltraums. Er verließ am 11. Juli an Bord eines Raumschiffs seiner Firma Virgin Galactic die Erde. Der Artikel verweist einerseits auf kritische Stimmen, die dem Milliardär,  vorwerfen inmitten einer Pandemie ins All fliegen. Auf der anderen Seite, wird aber auch das Potenzial des Ereignisses hervorgehoben, die Raumfahrt zugänglicher zu machen.

Jeff Bezos verließ die Erdatmosphäre nur wenige Tage später, am 20. Juli. Er wurde von seinem Bruder Mark Bezoz und dem 18-jährigen Oliver Daemen auf dem Eröffnungsflug seines Unternehmens Blue Origin begleitet. In NZZ Akzent, dem Podcast der Neuen Züricher Zeitung, stellt Wissenschaftsredaktorin Ruth Fulterer den vierten Passagier vor: die 82-jährige Wally Funk. Die Luftfahrtpionierin und Mitglied der Mercury 13 hatte seit den 1960er Jahren trainiert und auf ihre Chance gewartet, ins All zu fliegen.

Hubble ist wieder online!

Das Weltraumteleskop Hubble ist endlich wieder in Betrieb. Es war seit dem 13. Juni offline. NASA-Ingenieure hatten über einen Monat lang versucht, eine Computerpanne zu beheben, die den Fehler verursacht hatte. 

Die BBC erinnert uns daran, dass Hubble bereits seit über drei Jahrzehnten unser Auge im Weltraum ist. Obwohl sein Nachfolger, das James-Webb-Weltraumteleskop, dieses Jahr ins All geschickt werden soll, hoffen Wissenschaftler:innen, dass Hubble noch ein paar Jahre lang faszinierende Bilder liefern wird.

Wie sieht Mars von innen aus?

Genau wie der Schokoriegel besteht unser roter Nachbar aus mehreren Schichten. Die New York Times nutzt kulinarische Begriffe, um die neuesten geologischen Erkenntnisse von drei kürzlich veröffentlichten Arbeiten zu veranschaulichen. So kann man sich die Mars-Kruste aus vulkanischer Schokolade vorstellen und die Konsistenz des Kerns als starre, toffeeähnliche Füllung.

In einem wissenschaftlicheren Ton erklärt der Artikel, wie Forscher:innen die Daten der NASA-Sonde InSight nutzten, um die erste interplanetare seismische Untersuchung in der Geschichte der Menschheit durchzuführen. Sogenannte Marsbeben liefern wichtige Erkenntnisse über die Eigenschaften und Dicken der verschiedenen Schichten. 

Von Ella Steiner

@Orane Thomas/Unsplash

Loop Quantum Gravity: Is Spacetime Made Up of Small Tetrahedra?

Richard: So I’m Richard East and I’m having a slightly contrived conversation with Pierre Martin-Dussaud through which we hope to give our readers an idea about what loop quantum gravity (LQG) is and the problems it attempts to solve.

In line with this, I would say there are two simply irreconcilable perspectives in modern physics. The first is the perspective of things at the ‘large scale’ determined by general relativity as broadly described by Einstein in 1915. The second perspective is things at the ‘small scale,’ defined by quantum mechanics, which emerged formally as a field at the 5th Solvay conference in 1927. The problem centres around the fact that the very elements we, as physicists, try to work with when applying these theories are conceptually nothing alike. To understand this better, I think we first have to look at what these two theories actually say.

Pierre: Let’s start with the large scale. When it emerged as a modern science, physics was really a science of motion: which house will my cannonball fall on? Where in the sky will Jupiter be in 6 months? The underlying metaphysics is that there are bodies which exist within some immaterial medium (space) and some universal clock (time) that makes bodies move forward. This framework was a revolution in itself, and it proved extremely powerful. It took a long time before we realised it’s actually wrong. The first revision of the paradigm was special relativity (1905). Contrary to everyday-life intuition, there is no universal way to distinguish space from time. The motion of bodies can only be described consistently within a medium that mixes up the previously separated notions of space and time; thus wisely dubbed space-time. The second revision is general relativity (1915). In a sense, it is much more dramatic because it says that space-time is not a passive stage upon which motion is happening. Instead, space-time itself is moving! We say it’s dynamic. These dynamics are what we experience every day as gravity: things fall. We used to think that gravity was just a force acting within space-time, but we now understand that gravity and space-time are two sides of the same story: there can’t be one without the other.

To understand this better, you have to look at one of Einstein’s original thought experiments. Imagine you are in a windowless pod: Could you tell if you were floating in space or free-falling under the pull of gravity? Ask yourself what test you could do in the pod with the objects around you to tell? The problem is they are all either floating or in free fall with you, and objects of different weights still fall at the same speed (remember Galileo dropping different weights in Pisa?). As these two experiences of floating and falling are locally identical, we arrive at the principle of general relativity. It’s important to know that this is different from other forces. In a pod of magnetic objects, and this may not be obvious, you could tell if you were being pulled towards something magnetic or floating. The more magnetic objects are, the stronger the pull (unlike with gravity, where all things fall at the same rate). This means that there are tests that could tell you from inside the pod what was really happening, which is why there is no magnetic equivalent of general relativity.

“Gravity is not a force at all”

The reason gravity is like this is because – it’s not a force at all! To understand what this means, imagine taking two cannonballs being fired from two cannons. Let’s point one 20 degrees left of the other, so they are firing in different directions. Now imagine after firing them we found that after some long-distance they collided. How could this be? It looks like some force brought them together (like gravity). The explanation is as follows: We are firing our cannons on a tiny planet, and their paths follow a spherical surface – then it seems obvious that they would collide. Just imagine two aeroplanes taking off at 20 degrees from each other and flying around the earth without changing direction – of course, they will meet at some point. If we then abstract this idea a little further, we can discuss gravity in general. Here the ‘gravitational force’ is the result of the curvature of the universe itself. What Einstein showed us is that the degree of this curvature in any region is determined by the mass of the objects there – so objects of higher mass curve space-time more and that’s why their gravitational ‘pull’ seems stronger. Just imagine firing those cannons again. The smaller the little planet (so, the more curved the surface) we are on, the more quickly the cannonballs will meet – which if we didn’t realise we were on a curved surface, would look like the balls were being pulled together faster. In this way, gravity is not a force in space-time; it is the shape of space-time.

Richard: Okay, so now let’s change perspective and zoom into small-scale physics. We are now looking at quantum mechanics, which for most people is usually familiar through Schrödinger’s famous cat paradox. The idea is that Schrödinger has put a cat in a box with a vial of poison that will be released as soon as a radioactive isotope decays. This decay is realised when some atom, which is made up of protons, neutrons, and electrons (the building blocks of atoms) splits up in some way. This in itself, while a strange thing to do, isn’t the strangest part of the situation presented by Schrödinger’s thought experiment. The strange part is that quantum mechanics informs us that the ‘state’ of a situation can, over time, become a superposition of other states (like the cat being alive or the cat being dead). However, when we check or ‘measure’ what is going on, we only find one of the states in the superposition, and which state we find is entirely probabilistic. So what is truly weird with Schrödinger’s cat experiment is the decay of an isotope being quantum mechanical. The state of the isotope is initially un-decayed when we close the box, but with each passing moment, the state inside the box is becoming a superposition of the state where the atom is and isn’t decayed. Until we open the box and check or ‘measure’ the cat’s state, it remains in a superposition of being both alive and dead!

Richard East

A PhD at the Université Grenoble Alpes. Previously studied at the universities of Manchester and Oxford. Working on the application of diagrammatic techniques from quantum information to condensed matter and quantum gravity

Now, those paying extra close attention will, of course, point out that though our description makes it sound like the cat is alive or dead, we are just stating what we don’t know. In reality, we might say, inside the box, one of the circumstances exists: The cat is alive, or it is dead. The problem is that many experiments have shown that this cannot be the case. They say that the measurement outcomes are ‘contextual,’ which means they logically cannot have predetermined fixed properties – that is to say, the cat’s state cannot be certain before we check inside the box if our theory corresponds with broader experimental evidence!

So what is the quantum mechanical perspective of the world? It is of ‘states’ evolving smoothly through time (think of our cat moving into a superposition of being alive and dead) and sharp, discontinuous measurements where things ‘collapse’ into one of the possible measurement outcomes (think of opening the box and seeing the alive or dead cat). In opposition to general relativity, in quantum mechanics, we are talking about a world that often contains discontinuous probabilistic changes – things are not always smooth and are not always deterministic.

Pierre: Now we remain with a theory in each hand. On the one hand, we have quantum mechanics that deals with very small objects, like atoms or photons. On the other hand, we have general relativity, which looks after big objects like stars and galaxies. Both theories have been confirmed in many experiments with excellent accuracy. So, where is the catch? As we’ve been alluding to, what troubles physicists is that the physical principles and the mathematics of both theories are very different. They don’t fit well within the same framework of thinking. To put it in a nutshell, general relativity says that space-time is just like matter (it moves) and is completely deterministic. But quantum mechanics says the matter has to be “quantum”. Hence, space-time should be quantum as well and is absolutely not deterministic, which doesn’t agree with general relativity at all. Because of this, many physicists think that general relativity is just an approximation, valid on a large scale. Still, at a more fundamental level, if you zoom in, you would realise that space-time has a quantum behaviour. Finding the quantum structure of space-time: this is the ambition of scientists working on quantum gravity.

„We collapse space-time itself“

Richard: So we’re now at the point that we’ve decided on a particular order of precedence here. We’ve come to the conclusion that the notions of quantum mechanics are more primitive and we should work primarily with its concepts while trying to extend our theory to include gravity. This is exactly what loop quantum gravity tries to do, and it does this by quantising space-time itself. To understand the approach, consider that when I talked about quantum mechanics before, I talked about states in terms of Schrödinger’s poor cat and us as experimentalists: Where was space-time? It was in the background. Quantum mechanics was happening in space-time. If we want to fuse quantum mechanics and gravity, we should view these properties of space-time as fundamentally quantum mechanical measurements, too! We take particular possible volumes, angles, and areas that make up reality at the smallest scale, and we say that these too must be associated with particular quantum states.

As we now know, since these are now quantum states, they aren’t necessarily bound to only one particular set of measurements being true. We can be in a superposition of them – only when we measure a specific volume, a certain area, and so on does a measurement become determined as the state of reality at that moment (like the cat being alive or dead when we check inside the box). In this way, when we measure, we don’t just collapse a particular experimental system sitting in space-time: We collapse space-time itself!

However, for the sake of completeness, it should be said that loop quantum gravity isn’t the only approach to merging gravity and quantum mechanics. One example of a popular alternative approach is provided by string theory, which aims not only to describe how gravity and quantum mechanics function together but also to be a ‘theory of everything’. It aspires to fuse all the known fundamental interactions known to physicists into a single framework. Loop quantum gravity is a more humble endeavour seeking solely to solve how gravity and quantum mechanics can be described in the same terms. Loosely, string theory postulates that reality is made of ‘string’ like objects in space-time, which means that gravity can be understood alongside other forces. Loop quantum gravity, on the other hand, is a theory of space-time in which the quantisation of space-time itself leads to the quantisation of gravity. At present, neither theory has been verified by experiment, so modern theoretical physics is divided on which approach to take.

Pierre Martin-Dussaud

PhD at Aix-Marseille University. Post-doc at Penn State University. Working on the quantum information structure of space-time

Pierre: Focussing once again on Loop quantum gravity, the next logical question is: What does it mean to measure space-time? It means pulling out a ruler or a clock and taking note of the values they show. Nothing revolutionary so far. But if you try to do the same with very tiny rulers and very precise clocks, LQG predicts that the measured values only take integer values of some fundamental unit. Between two graduations, between a tick and a tock, there is no middle term; your eyes irremediably fall over one side or the other. It means that space-time has a granular structure that physicists call discreteness. Like the pixels of your screen, which are tiny squares with only three possible colours (red, green, blue), the grains of space would be tiny tetrahedra with different possible “spins” on their faces. We have to be careful, as this has not been observed yet, but those of us studying loop quantum gravity believe it to be true.

This would mean that life would not be a continuous evolution but a succession of fixed pictures, like in a film, with 10^44 frames per second! Granular both in space and time, space-time as a whole spreads out as a foam, which we call a spin-foam. Because it is quantum mechanical, spin-foams don’t describe a unique deterministic history of the universe but rather probabilities of many possible histories. Loop quantum gravity theoretically enables us to compute such probabilities. The hiccup is the extreme complexity of actually performing such a computation. We’re interested in answering if we could use quantum computers to perform these calculations by merging ideas from quantum gravity and quantum information. Quantum computing, however, is a subject for another time…

By Richard East

Astronomy, a Joint Effort: The Arabic Contribution to Celestial Science

@Metropolitan Arts Museum


Der Weltraum fasziniert uns. Während irdische Dinge in unserer Zeit weitgehend erforscht scheinen, gibt uns der Weltraum immer neue Rätsel und Mysterien auf. Seine Weite ist für uns nicht fassbar, seine Regeln weitgehend unbekannt, und so scheint er der letzte Ort zu sein, an dem Magie noch möglich ist.

In unserem Interesse für den Weltraum schauen wir allzu oft in die Zukunft: Wann wird der Rover Perseverance vom Mars zur Erde zurückkehren, wann werden Menschen zum Mars fliegen können und wann werden wir mehr über andere Galaxien erfahren, wann auf außerirdisches Leben treffen? Doch auch die Vergangenheit ist spannend. Denn wie alle Wissenschaften ist auch die Astronomie ein Joint Effort: Sie gründet auf einer langen Tradition verschiedener Epochen und Kulturen. Einen großen Beitrag zu unserem heutigen Kenntnisstand hat nicht nur die griechische Antike, sondern auch das islamische Mittelalter geleistet.

Arabische Astronomie im Dialog mit der griechischen Antike

Antike griechische Philosophen und Denker wie Platon (gest. 348 oder 347 v.Chr.) und Aristoteles (gest. 322 v.Chr.) sind Vorläufer und Grundsteinleger vieler wissenschaftlicher Disziplinen unserer Zeit. Aristoteles entwickelte eine Form der Logik, Platons Politeia wird immer wieder in philosophischen und politikwissenschaftlichen Seminaren diskutiert und der hippokratische Eid ist auch heute noch jedem ein Begriff. Im Bereich der Astronomie wurden wichtige Überlegungen insbesondere von Aristoteles und Ptolemäus (gest. 170) angestellt.

Die Rolle der arabischen Gelehrten des islamischen Mittelalters als Bewahrer und Überlieferer philosophischer, medizinischer und astronomischer Texte des antiken Griechenlands ist in der Wissenschaft längst bekannt. Während sich Europa im dunklen Mittelalter befand und Wissenschaft dort von der Kirche häufig blockiert wurde, florierte sie in Gebieten unter islamischer Herrschaft. Besagte Texte wurden von arabischen Gelehrten aus dem Griechischen ins Arabische übersetzt. So blieben sie erhalten, wurden später – wie der Judentum-Forscher Moritz Steinschneider 1893 erstmals aufwarf oft von jüdischen Autoren – ins Hebräische und Lateinische übersetzt und fanden so schließlich Eingang in die europäische Wissenschaft der Renaissance.

Dabei wurde in der Vergangenheit aber oft die Originalität arabischer Gelehrter des islamischen Mittelalters unterschätzt. Griechische Texte wurden von ihnen nämlich nicht nur übersetzt, sondern auch kommentiert, kritisiert und weiterentwickelt. Ein verbreitetes Genre jener Zeit ist beispielsweise die šukūk (arab. Zweifel) Literatur. Hier werden die Überlegungen der antiken Griechen wiedergegeben, deren Schwachstellen und Widersprüche aufgezeigt und verbesserte Modelle vorgeschlagen.

An der vom abbasidischen Kalifen al-Maʾmūn (gest. 833) in Bagdad gegründeten Akademie mit dem Namen Haus der Weisheit (Bayt al-Ḥikmah) produzierten Gelehrte verschiedener Religionen unzählige Übersetzungen, Kommentare und Abhandlungen. Andere, wie beispielsweise Nasṭūlus (10. Jhd.), entwickelten nach antikem griechischem Vorbild Instrumente zur Darstellung der Bewegungen der Himmelskörper (Astrolabien), von denen einige bis heute erhalten sind. Der persische Gelehrte Naṣīr ad-Dīn aṭ-Ṭūsī (gest. 1274) baute ein Observatorium in Maraghah (im heutigen Iran) und verbesserte das Planetenmodell von Ptolemäus. Der Damaszener Ibn aš-Šāṭir (gest. 1375) entwickelte auf Basis von aṭ-Ṭūsī ein vollkommen konzentrisches Planetenmodell mit der Erde als gemeinsamen Mittelpunkt.

Die Rolle des Islams: Astronomie ohne Astrologie

Ibn aš-Šāṭir war nicht nur Astronom und Mathematiker, sondern auch religiöser Zeitmesser an der Umayyaden-Moschee in Damaskus. Seine Werke enthalten wie die vieler seiner Kollegen religiöse Formeln wie Gott weiß es am besten (Allāhu aʿlam). Wie George Saliba, Professor für Arabisch und Islamwissenschaft an der Amerikanischen Universität Beirut, in seiner Monographie Islamic Science and the Making of the European Renaissance beschreibt, hatte der Islam eine teilweise wissenschaftsfördernde Wirkung. Seine Rolle steht damit im Gegensatz zu der des Christentums jener Zeit in Europa. Ein möglicher Grund: Die muslimische Religion war auf astronomische Erkenntnisse angewiesen, beispielsweise um den Zeitpunkt von religiösen Feiertagen und Gebeten bestimmen zu können. So wurden zum Beispiel Tafeln für die Ermittlung der Sichtbarkeit des Mondes entwickelt. Das ist wichtig, da im muslimischen Kalender mit der ersten Sichtung der neuen Mondsichel ein neuer Monat beginnt. Die Tafeln halfen daher unter anderem auch, zu ermitteln, wann der Fastenmonat Ramadan beginnt. Auch für die Bestimmung der Gebetsrichtung (arab. qibla) bedurfte man mathematischer und wissenschaftlicher Methoden.

Professor Saliba sieht den Islam als Ursache für eine weitere Neuerung in der Astronomie: Während im antiken Griechenland diese Wissenschaft unter anderem auch betrieben wurde, um den Einfluss der Himmelskörper auf menschliches Handeln bestimmen und so zukünftige Ereignisse vorhersagen zu können (Astrologie), beschränkten sich viele arabische Astronomen auf die Beschreibung und mathematische Erklärung der beobachtbaren Bewegungen der Himmelskörper, ohne deren Einfluss auf menschliches Handeln anzunehmen. Diese Beschränkung könnte ihren Ursprung in islamischer Doktrin haben. Würde nämlich angenommen, Menschen seien in ihrem Handeln von den Bewegungen der Himmelskörper beeinflusst, könnte sie das von der Verantwortung für ihr Handeln freisprechen. Das Einhalten religiöser Pflichten könnte dann nicht mehr verlangt, Verstöße nicht mehr geahndet werden – die Autorität der Religion würde Schaden nehmen. Professor Saliba nimmt an, deshalb sei die antike griechische Astronomie bei vielen islamischen Astronomen des Mittelalters von ihren astrologischen Elementen befreit worden. Das brachte sie der heutigen Wissenschaft der Astronomie näher.

Hat Kopernikus abgeschrieben?

Ein sehr eindrückliches Beispiel für den möglichen Einfluss der arabischen Astronomie des islamischen Mittelalters auf die Wissenschaft der europäischen Renaissance zeigt sich im Vergleich verschiedener arabischer Modelle mit jenen von Kopernikus (1473-1543). Laut Professor Saliba war es der Mathematiker und Wissenschaftshistoriker Otto Neugebauer, der im Jahr 1957 als erstes erkannte, dass das lunare Modell, das von Ibn aš-Šāṭir im Jahr 1375 entwickelt wurde, mit dem von Kopernikus in Commentariolus (1543) vorgeschlagenen beinahe identisch ist. Auf die entsprechende Handschrift von Ibn aš-Šāṭir war er von dem an der Amerikanischen Universität Beirut lehrenden Mathematikprofessor Edward Kennedy hingewiesen worden, dessen Schüler Victor Roberts wiederum nach Neugebauers Entdeckung die Parallelen der zwei Modelle in seinem Artikel The Solar and Lunar Theory of Ibn ash-Shāṭir: A Pre-Copernican Copernican Model darstellt.

Aṭ-Ṭūsī entwarf ein Modell, in dem ein kleinerer Zirkel innerhalb eines Zirkels der doppelten Größe in entgegengesetzter Richtung so kreist, dass die Ränder der beiden sich stets an einem Punkt berühren. So gelang es ihm, aus der gleichförmigen Bewegung von Kreisen die lineare Bewegung eines Punktes zu generieren (genannt Tusi Couple). Kopernikus nutzte dasselbe Modell in seinem Werk De Revolutionibus orbitum celestium.

Der deutsche Wissenschaftshistoriker Willy Hartner teilte im Jahr 1973 seine Entdeckung, dass die lateinischen Buchstaben, die Kopernikus zur Bezeichnung der geometrischen Punkte in seinem Modell verwendete, den von aṭ-Ṭūsī verwendeten arabischen Buchstaben fast ausnahmslos entsprechen. Das macht es sehr wahrscheinlich, dass Kopernikus von aṭ-Ṭūsī “abgeschrieben” hat. Michael Mosonovsky, Professor für Maschinenbau an der Universität Wisconsin, geht noch einen Schritt weiter: Er identifiziert ein hebräisches Manuskript des ursprünglich sephardisch-jüdischen Philosophen Abner von Burgos (gest. 1347) als mögliches Zwischenglied in der Überlieferung, das nach demselben Prinzip die entsprechenden Buchstaben des hebräischen Alphabets für dieselben Punkte verwendet.

Ein revolutionäres Element gibt es jedoch bei Kopernikus. Schließlich beruhten die vorherrschenden Modelle und Berechnungen der griechischen Antike und des islamischen Mittelalters, obwohl sie praktische Beobachtungen erstaunlich gut theoretisch fassen konnten, auf der gravierenden Fehlannahme, die Erde sei der Mittelpunkt des Universums. Mit der Durchsetzung seines heliozentrischen Planetenmodells revolutionierte Kopernikus die Wissenschaft der Astronomie. Wie gezeigt, könnten bei der Ausformulierung dieses Modells die Überlegungen arabischer Astronomen aber eine große Rolle gespielt haben.

Arabische Astronomie in Europa

Inzwischen gibt es zahlreiche Publikationen zu den Ähnlichkeiten zwischen Kopernikus und seinen arabischen Vordenkern, die Parallelen der beschriebenen Modelle sind in der Wissenschaft bekannt. Ob Kopernikus aber tatsächlich von Ibn aš-Šāṭir und aṭ-Ṭūsī Kenntnis hatte und ihre Modelle übernahm oder unabhängig von ihnen zu demselben Schluss gekommen ist, lässt sich nicht zweifelsfrei klären.

Obwohl keine lateinische Übersetzung ihrer Werke aus der Zeit von Kopernikus bekannt ist, sind viele Wege denkbar, auf denen ihn ihr Wissen erreicht haben könnte. Professor Saliba weist darauf hin, dass beispielsweise viele Menschen nach der Eroberung Konstantinopels durch die Osmanen im Jahr 1453 und dem Fall des Oströmischen Reiches (Byzanz) gen Westen flüchteten. Es sei aufgrund der räumlichen Nähe von Byzanz zum abbasidischen Kalifat anzunehmen, dass diese zuvor mit den arabischen Lehren in Kontakt gekommen waren. Außerdem seien manche aus religiösen Gründen oder auf der Suche nach Wissen in den arabischen Raum gereist. Das so erlangte Wissen hätten sie auf Griechisch reproduziert und schließlich nach Europa gebracht. Peter E. Pormann, Professor für Altphilologie und Griechisch-Arabische Studien an der Universität Manchester, gibt in seiner Rezension zu Professor Salibas Buch außerdem zu bedenken, Kopernikus sei auch in Italien gewesen, wo seinerzeit griechisch-arabische Handschriften produziert und diplomatische Beziehungen mit muslimischen Herrschern unterhalten wurden. Er könne auch dort von den arabischen Lehren erfahren haben.

Heute sind sich die meisten Forscher jedenfalls einig, dass die arabische Astronomie des islamischen Mittelalters nicht nur als Bewahrer und Überlieferer der antiken griechischen Astronomie, sondern auch als Kritiker und Weiterentwickler derselben einen großen Beitrag zur Astronomie der europäischen Renaissance und somit auch zur modernen Astronomie geleistet hat. Von der griechischen Antike über das islamische Mittelalter, jüdische Übersetzer und die europäische Renaissance bis zur Modernen: Unser heutiger Forschungsstand ist das Ergebnis eines Joint Efforts.

Von Tilman Wiesbeck


Space fascinates us. Its vastness is elusive to us, its rules largely unknown, and so it is the last place where magic still seems possible. While everything on earth appears to have been explored by this point, outer space keeps presenting us with new riddles and mysteries.

In our interest in space, we all too often look to the future: When will the Mars rover Perseverance return to Earth, when will humans be able to fly to Mars, and when will we learn more about other galaxies, when encounter extraterrestrial life? But the past is thrilling, too. Like all science, astronomy is a joint effort: it is based on a long tradition of different eras and cultures. Ancient Greece and the Islamic Middle Ages have made a major contribution to our current state of knowledge.

Arabic Astronomy in Dialogue with Greek Antiquity

Ancient Greek philosophers and thinkers such as Plato (d. 348 or 347 B.C.) and Aristotle (d. 322 B.C.) laid the foundation for many scientific disciplines. Aristotle developed a form of logic, Plato’s Politeia is still being discussed time and again in philosophical and political science seminars, and the Hippocratic Oath remains a familiar concept. In astronomy, essential considerations were made, in particular by Aristotle and Ptolemy (d. 170).

The role of Arabic scholars as preservers and transmitters of philosophical, medical, and astronomical texts of ancient Greece during the Islamic Middle Ages has been long known to the scientific community. While Europe lived through the Dark Ages and science was often restricted by the Church, it flourished in areas under Islamic rule. Said texts were translated from Greek into Arabic by Arabic scholars. Thus they were preserved, later translated into Hebrew and Latin – often by Jewish authors, as was first pointed out by Moritz Steinschneider, a scholar of Judaism, in 1893 – and as a result, found their way into European scholarship during the Renaissance.

In the past, however, the originality of Arabic scholars of the Islamic Middle Ages has often been underestimated. Greek texts were not only translated by them but also commented on, criticized, and further developed. A typical genre of that time, for example, was the šukūk (ar. doubt) literature. Here, the reflections of the ancient Greeks were reproduced, their weaknesses and contradictions pointed out, and improved models proposed.

At the academy founded by the Abbasid caliph al-Maʾmūn (d. 833) in Baghdad, called the House of Wisdom (Bayt al-Ḥikmah), scholars of various religions produced innumerable translations, commentaries, and treatises. Others, such as Nasṭūlus (10th century), developed instruments for depicting the movements of the celestial bodies (astrolabes) based on ancient Greek models, some of which are still preserved to this day. The Persian scholar Naṣīr ad-Dīn aṭ-Ṭūsī (d. 1274) built an observatory in Maraghah (in present-day Iran) and improved Ptolemy’s planetary model. Based on aṭ-Ṭūsī, the Damascene Ibn aš-Šāṭir (d. 1375) developed a perfectly concentric planetary model with the Earth as the common center.

The Role of Islam: Astronomy without Astrology

Not only was Ibn aš-Šāṭir an astronomer and mathematician, he also worked as the religious timekeeper at the Umayyad Mosque in Damascus.  Like those of many of his colleagues, his works contain religious formulas such as God knows best (Allāhu aʿlam). As George Saliba, professor of Arabic and Islamic Studies at the American University of Beirut, describes in his monograph Islamic Science and the Making of the European Renaissance, Islam had in part an effect of promoting science. Its role thus contrasts with that of Christianity during this time in Europe. One possible reason is that the Muslim religion depended on astronomical knowledge: they needed it to determine the timing of religious holidays and prayers. Tables were developed for determining the visibility of the moon, for instance. In the Muslim calendar, a new month begins with the first sighting of the new crescent moon. The tables, therefore, helped to determine the beginning of the fasting month of Ramadan. Mathematical and scientific methods were also needed to determine the direction of prayer (ar. qibla).

Professor Saliba sees Islam as the cause of another innovation in astronomy: While the science was also used to determine an influence of celestial bodies on human activity and thus to predict future events (astrology) in ancient Greece, many Arabic astronomers limited themselves to the description and mathematical explanation of the observable movements of the bodies without assuming their influence on human activity. This restriction could have its origin in Islamic doctrine.  The assumption that the movements of the celestial bodies influence people’s actions could absolve them from responsibility for these actions. Then, the observance of religious duties would no longer be mandatory; violations could not be punished – the authority of religion would take harm. Professor Saliba assumes that this is why ancient Greek astronomy was stripped of its astrological elements by many Islamic astronomers of the Middle Ages. This way it was brought closer to the modern science of astronomy.

Did Copernicus copy?

An impressive example of the possible influence of the Islamic Middle Ages on the science of the European Renaissance can be seen when comparing various Arabic models with those of Copernicus (1473-1543). According to Professor Saliba, it was Otto Neugebauer, mathematician and historian of science, who first recognized in 1957 that the lunar model developed by Ibn aš-Šāṭir in 1375 is almost identical to the one proposed by Copernicus in his Commentariolus in the 16th century. The corresponding manuscript of Ibn aš-Šāṭir had been pointed out to him by Edward Kennedy, a mathematics professor teaching at the American University of Beirut, whose student Victor Roberts, in turn, after Neugebauer’s discovery delineated the parallels of the two models in his article The Solar and Lunar Theory of Ibn ash-Shāṭir: A Pre-Copernican Copernican Model.

Aṭ-Ṭūsī had designed a model in which a smaller circle orbits within a circle of twice its size in the opposite direction, so that the edges of the two always touch at a point. This way, he succeeded in generating a linear motion of a point from the uniform motion of circles (called Tusi Couple). Copernicus used the same model in his work De Revolutionibus orbitum celestium (1543).

In 1973, German historian of science Willy Hartner shared his discovery that the Latin letters Copernicus used to designate the geometric points in his model are almost identical to the Arabic letters used by aṭ-Ṭūsī. This makes it very likely that Copernicus “copied” from aṭ-Ṭūsī. Michael Mosonovsky, professor of mechanical engineering at the University of Wisconsin, goes one step further: he identified a Hebrew manuscript by the originally Sephardic Jewish philosopher Abner of Burgos (d. 1347) as a possible intermediate link to the tradition, that uses the corresponding letters of the Hebrew alphabet in the same way.

However, there is one revolutionary element in Copernicus. After all, the prevailing models and calculations of ancient Greece and the Islamic Middle Ages, although surprisingly good at theoretically accounting for practical observations, were based on the grave misconception that the Earth was the center of the universe. By enforcing his heliocentric planetary model, Copernicus revolutionized the science of astronomy. However, the considerations of Arabic astronomers may have played a major role in the exact formulation of this model.

Arabic Astronomy in Europe

In the meantime, much has been published on the similarities between Copernicus and his Arabic predecessors, and the parallels of the described models are well known in science. But whether Copernicus actually had knowledge of Ibn aš-Šāṭir and aṭ-Ṭūsī and adopted their models or came to the same conclusion independently cannot be clarified beyond doubt.

Although we know of no Latin translation of their works from the time of Copernicus, there are many possible ways their knowledge could have reached him. Professor Saliba points out, for example, that many people fled west after the Ottoman conquest of Constantinople in 1453 and the subsequent fall of the Eastern Roman Empire (Byzantium). Due to the proximity of Byzantium to the Abbasid caliphate, it can be assumed that they had previously come into contact with Arabic science. In addition, some traveled to the Arabic realm for religious reasons or in search of knowledge. They would have reproduced the knowledge thus acquired in Greek and finally brought it to Europe, Saliba claims. In his review of Professor Saliba’s book, Peter E. Pormann, Professor of Classics and Graeco-Arabic Studies at the University of Manchester, points out that Copernicus had also been to Italy, where Greek-Arabic manuscripts were produced and diplomatic relations with Muslim rulers were maintained.

Today, however, most scholars agree that the Arabic astronomy of the Islamic Middle Ages made a great contribution to the astronomy of the European Renaissance and thus also to modern astronomy, not only as preservers and transmitters of ancient Greek astronomy but also as critics and further developers of the same. From ancient Greece through the Islamic Middle Ages, Jewish translators, and the European Renaissance to the modern era: our current state of research results from a joint effort.

Written and translated by Tilman Wiesbeck


Douglas Adams und die Zahl 42


Wir bei fortytwomagazine waren schon immer Gegner einfacher Antworten auf große Fragen. Als wir vor mehr als sechs Jahren beschlossen, ein Magazin zu gründen, wollten wir im Gespräch mit Wissenschaftler:innen zeigen, wie vielfältig die Perspektiven auf die Herausforderungen unserer Zeit sind. In der großen Diskussion um den Namen unseres Projekts warf dann plötzlich jemand diese Zahl in den Raum: 42. Die Antwort „auf die Frage nach dem Leben, dem Universum und dem ganzen Rest“, die der Super-Computer Deep Thought in Douglas Adams „Per Anhalter durch die Galaxis“ in 7,5 Millionen mühevollen Jahren errechnet. Auch der britische Autor und Satiriker Adams hatte wohl so seine Meinung zu großen Fragen und großen Antworten.

Vor rund 20 Jahren starb Douglas Adams im Alter von nur 49 Jahren. Wir stellen zu seinen Ehren eine Auswahl wissenswerter und skurriler Fakten zusammen.

Der mobile Reiseführer durch die Galaxis

In Douglas Adams bekanntestem Roman muss der Engländer Arthur Dent eines Tages mit Schrecken feststellen, dass sein Haus aufgrund einer neuen Umgehungsstraße abgerissen werden soll. Hilfe sucht er sich bei seinem Freund Ford Prefect. Der, so stellt sich heraus, kommt eigentlich von einem anderen Planeten und ist nur zu Forschungszwecken auf der Erde. Das ist ein Glück für Arthur, denn sein außerirdischer Freund besitzt neben dem lebensnotwendigen Reiseführer “Per Anhalter durch die Galaxis” auch ein enormes Wissen über den Weltraum. Nur mit Fords Hilfe gelingt es Arthur als Anhalter auf einem Raumschiff der Zerstörung der Erde zu entkommen und sich auf die Reise zu anderen Planeten zu begeben.

Diese Idee des mobilen Reiseführers „Per Anhalter durch die Galaxis“ wurde nach Veröffentlichung des Romans vom britischen Radio- und Fernsehanstalt BBC aufgegriffen und durch Adams Firma The Digital Village ins Leben gerufen. Auf der Website finden sich diverse Artikel und Inhalte zur Frage nach dem Sinn des Lebens oder zum Universum. Die erste Empfehlung im Reiseführer lautet übrigens “Keine Panik”. Und über die Erde lässt sich dort nur ein Eintrag finden: Harmlos.

Die Zahl 42

Im Roman ist 42 die Antwort des Computers Deep Thought auf „die Frage nach dem Leben, dem Universum und dem ganzen Rest“. Das populärwissenschaftliche Magazin Spektrum hat sich im vergangenen Herbst genauer damit beschäftigt, was es mit der Zahl so auf sich hat. Eine Rolle spielen dabei zum Beispiel die alten Ägypter, die Gutenberg-Bibel, der EU-Haushalt und die seltenen Catalan-Zahlen – so wie eine ganze Reihe weiterer mathematischer Phänomene. Douglas Adams Antwort auf die Frage nach der Bedeutung der Zahl fiel Spektrum zufolge vor vielen Jahren aber ernüchternder aus: „Es war ein Witz“.

Qualvolles Schreiben

Douglas Adams schrieb Zeit seines Lebens mehr als 20 Bücher, Kurzgeschichten, Drehbücher und Radioserien. Dennoch scheint der Schaffensprozess dem Autor nicht immer Freude bereitet zu haben. Im März veröffentlichte der britische Guardian eine handgeschriebene Notiz, die Adams einst an sich selbst verfasste. Im Englischen Original steht dort unter der Überschrift “General note to myself”: “Writing isn’t so bad really when you get through the worry. Forget about the worry, just press on. Don’t be embarrassed about the bad bits. Don’t strain at them“. Schreiben ist gar nicht so schlimm – wenn man erst einmal seine Sorgen überwunden hat.

Die Keks-Anekdote

Douglas Adams Vermächtnis ist groß genug, dass auch nach seinem Tod immer wieder Bücher erscheinen, die sein Werk würdigen und bislang unveröffentlichte Texte in die Welt geben (auch die handgeschriebene Notiz ist Teil eines aktuellen Crowdfunding-Projekts). Im Jahr 2003 durfte der Spiegel eine Anekdote aus einem posthum erschienenen Buch des Briten veröffentlichen. Sie hat etwas mit Keksen zu tun und ist ein schönes Beispiel für den feinen Humor, der Douglas berühmt machte. Interessierte finden sie am Ende der Buchbesprechung auf

Blick in die Zukunft 

Auch wenn sich Douglas Adams zeit seines Lebens als Science-Fiction-Autor verstand, haben sich einige seiner Ideen mittlerweile verwirklicht. Beispielsweise beschreibt Adams ein fiktives Telekommunikationsnetzwerk, Sub-Etha, welches das Senden und Empfangen von Daten ermöglicht. Sub-Etha wird erstmals im Roman von 1979 erwähnt und somit einige Jahre vor der Einführung des World Wide Web und der Verbreitung von drahtlosen Datennetzwerken. Weitere Beispiele finden sich auf der Website von BBC Radio 4.

Von Neele Mühlhoff und Eliana Berger

Sayler/ Morris

„Solar-Geoengineering ist keine Lösung für den Klimawandel“

Glacial, Icecap and Permafrost Melting XXXVI: Bellingshausen Base, King George Island, Antarctica, 2008. © Sayler/Morris

Solar-Geoengineering zielt darauf ab, die Atmosphäre unseres Planeten zu verändern, um das Sonnenlicht besser zu reflektieren. Anstatt den Treibhauseffekt selbst abzuschwächen, soll die Menge des Sonnenlichts verringert werden, das überhaupt in die Treibhauserde eindringt. Gernot Wagner, Geschäftsführer des Harvard-Forschungsprogramms Solar-Geoengineering, erläutert die Grundlagen, den Forschungsstand sowie die Chancen und Gefahren dieser Idee.

Professor Wagner – als Co-Direktor des Harvard-Forschungsprogramms Solar-Geoengineering, was genau versuchen Sie zu entwickeln?

Im Idealfall möchten wir alle eine vernünftige Klimapolitik betreiben – und zwar sofort. In unserer Forschung zu Solar-Geoengineering geht es jedoch insbesondere darum, die Möglichkeit zu prüfen, einen künstlichen Sonnenschutz für den Planeten zu bauen. Wie würde man einen winzigen Teil des Sonnenlichts zurück in den Weltraum reflektieren, um den Planeten zu kühlen?

Wie funktioniert das?

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den Planeten reflektierender zu machen. Warum tragen die Menschen im Sommer Weiß und im Winter Schwarz? Der Grund dafür ist, dass Weiß das Sonnenlicht reflektiert und Schwarz es absorbiert. Im Sommer kühlt man sich ab, indem man ein weißes T-Shirt trägt. Das ist das Grundprinzip. Die Weißlackierung von Dächern hat den gleichen Effekt in größerem Maßstab, allerdings immer noch auf lokaler Ebene.

Wie würde das für den gesamten Planeten funktionieren?

Im Idealfall möchte man erreichen, dass die Sonne gleichmäßig und global heruntergefahren wird. Die am häufigsten diskutierte Methode dreht sich um Substanzen, die als stratosphärische Aerosole bezeichnet werden. Die Idee ist, diese winzigen reflektierenden Partikel in die untere Stratosphäre einzuführen, um einen kleinen Teil des Sonnenlichts wieder ins All zu reflektieren. Die beste Analogie hier sind Vulkane. Nach dem Ausbruch des Mount Pinatubo auf den Philippinen im Jahr 1991 sanken die globalen Durchschnittstemperaturen 1992 um 0,5 ° C aufgrund der daraus resultierenden Sulfat-Aerosole in der Stratosphäre. Nach etwa achtzehn Monaten fallen sie wieder aus, so dass die globalen Temperaturen im Jahr 1993 wieder so warm waren wie vor dem Ausbruch. Natürlich ist das alles nur eine Analogie. Bei der Solartechnik geht es nicht um die Explosion künstlicher Vulkane. Sie könnte speziell entwickelte Flugzeuge nutzen, um das Material in der unteren Stratosphäre zu verteilen.

Wir sprechen also von einem kontinuierlichen, langfristigen Bestreben, da diese Stoffe regelmäßig erneuert werden müssten?

Ja, in der Tat. Es muss noch ein weiteres wichtiges Merkmal beachtet werden. Es stellt sich heraus, dass die direkten Entwicklungskosten – also die Kosten, die beim Transport des Materials in die Stratosphäre entstehen – sehr, sehr günstig sind. Nach unserer groben Schätzung sprechen wir von weniger als 10 Milliarden Dollar pro Jahr, um das zu tun, was beispielsweise Pinatubo getan hat, nämlich die globalen Temperaturen um etwa 0,5 ° C zu senken.

Solar-Geoengineering hat genau die entgegengesetzten Eigenschaften einer Senkung der CO2-Emissionen. Die Abschwächung des Klimawandels gleicht einem massiven Koordinierungsaufwand, der global, langfristig und teuer ist. Es ist das am meisten perfekte Problem der Welt. Im Vergleich dazu wird Solar-Geoengineering oft als „schnell, billig und fehlerhaft“ beschrieben. Die letzte Zuschreibung ist ebenso wichtig, da es sich nicht mit der eigentlichen Ursache befasst.

Also soll Solar-Geoengineering keine Lösung für den Klimawandel sein?

Nein, absolut nicht. Man könnte es sich als medizinische Metapher vorstellen. Wir alle wissen, dass wir Diät machen und uns bewegen sollten. Iss deinen Grünkohl, und lauf jeden Morgen dreißig Minuten. Wir wissen auch, dass die meisten Menschen beides nicht tun. Jetzt haben Sie diesen siebzigjährigen übergewichtigen Herzpatienten, unsere Erde, und die große Frage ist: Was tun? Natürlich wird der Arzt ihm raten, Diät zu machen und sich zu bewegen.

Aber in diesem Stadium verlängert sich das Leben dieser Person um einiges, wenn sie täglich eine Pille mit Statinen bekommt, um ihren Cholesterinspiegel zu senken und das Risiko eines Herzinfarkts zu verringern. Das ist ähnlich wie beim Solar-Geoengineering. Es ist kein Ersatz für eine gesunde Ernährung und Bewegung – für die Reduzierung der Emissionen. Solar-Geoengineering ist keine Lösung für den Klimawandel. Es kann uns helfen, Zeit zu gewinnen und dabei etwas Gutes zu tun. Aber das war’s dann auch schon. Es ist keine Lösung.

Wenn wir nicht in der Lage sind, eine funktionierende, verbindliche, globale Vereinbarung zur Senkung der CO2-Emissionen zu treffen, warum sollte ein globales Geoengineering-System funktionieren?

Eine Antwort, die nicht ideal, aber in unserer wenig idealen politischen Welt von entscheidender Bedeutung ist: Es ist nicht notwendig, einen globalen Plan für das solare Geoengineering zu haben. Eine globale Koordinierung wäre natürlich das ideale Szenario. Aber wir leben nicht in einer idealen Welt, in der alles auf logische und rationale Weise geschieht. Allerdings ist es – zurück zu den oben genannten Eigenschaften – schnell, billig und fehlerhaft. „Billig“ ist hier das Entscheidende. Es ist so billig, dass es viele Länder gibt, von denen man sich vorstellen könnte, dass sie sich darauf einlassen. Es ist durchaus möglich, sich ein Szenario vorzustellen, in dem die Technologie ohne diese perfekte politische Steuerung eingesetzt wird. Obwohl dies eindeutig wünschenswert ist, ist ein globales Abkommen keine Voraussetzung für den Einsatz.

Aber würden sich die Bemühungen auf lokaler Ebene auf die ganze Welt auswirken?

Ja, das könnten sie. Das Klima ist global. So wie der Ausstoß einer Tonne CO2 überall das Klima beeinflusst, so haben auch bestimmte Formen des solaren Geoengineerings globale Auswirkungen. Und diese Auswirkungen sind viel stärker als bei CO2-Emissionen – um Größenordnungen stärker. Hunderttausende Tonnen Sulfat-Aerosole in der Stratosphäre könnten dazu beitragen, die durchschnittliche Auswirkung der globalen Erwärmung von Milliarden Tonnen CO2 auszugleichen. Die Hebelwirkung ist erstaunlich – nicht im positiven Sinne des Wortes, sondern im Bezug auf die schiere Kraft.

Wie weit sind die Forschungen zum Thema Solar-Geoengineering an der Harvard University fortgeschritten? Gab es irgendwelche Experimente im Freien?

Noch nicht, aber es geht tatsächlich in diese Richtung. Unter der Leitung des Atmosphärenchemikers Frank Keutsch wird nun das Projekt SCoPEx (Stratospheric Controlled Perturbation Experiment) gefördert. Er und seine Kollegen entwerfen ein kleines Experiment, bei dem ein Ballon in die untere Stratosphäre geflogen wird, um die Auswirkungen in der realen Welt zu messen.

Was passiert, wenn das Experiment schiefgeht?

Nun, es geht hier nicht darum, die Temperatur zu ändern. Selbst wenn es sich um Sulfat-Aerosole handeln würde, würde das Experiment weniger Sulfate freisetzen als ein kommerzielles Flugzeug in einer Minute Flugzeit. Es gibt heute vierzigtausend dieser Flugzeuge da oben über den USA. Aber natürlich ist dieses Experiment in der Tat ein Symbol für etwas viel Größeres. Obwohl der wissenschaftliche Aspekt wichtig ist, geht es im Gespräch vor allem darum, wofür diese Art von Experiment steht. Die sensationellen Schlagzeilen schreiben sich selbst, und viele wurden bereits geschrieben. Dabei wissen wir noch gar nicht, wann und, offen gesagt, nicht einmal ob das Experiment tatsächlich stattfinden wird. Viele Governance-Fragen müssen berücksichtigt werden, auch von einem formellen, externen Beratungsgremium.

Wie lange wird es dauern, bis die Technologie ein globales Geoengineering ermöglicht, das den Planeten effektiv kühlt?

In gewisser Weise existiert die Technologie bereits, um dies auf eine eher dumme, vorzeitige und kläglich fehlgeleitete Art zu tun. Vulkane machen das schon seit Ewigkeiten. Aber das ist ein ziemlich gefährlicher Gedanke. Es wird viel Forschung benötigt – nicht zuletzt auf der sozialwissenschaftlichen Seite, um die äußerst wichtigen Governance-Fragen zu untersuchen. Aber wäre es technisch machbar, Flugzeuge zu entwerfen, die dies bald schaffen könnten? Ja. Wäre es wünschenswert? Wahrscheinlich nicht. Niemand, der hier als Forscher arbeitet, würde vorschlagen, diese Technologie bald zu nutzen.

Warum könnte es früher eingesetzt werden, als zu hoffen ist?

Stellen Sie sich ein mittelgroßes Land vor, das besonders stark vom Klimawandel betroffen ist, vielleicht eines in den Tropen. Jetzt schlägt der x-te „hundertjährige“ Sturm erneut zu, vielleicht der dritte innerhalb von zwölf Monaten. Der nationale Sicherheitsberater des Präsidenten würde es nicht versäumen wollen, diese Möglichkeit zu erwähnen: „Wir sind uns nicht hundertprozentig sicher, ob dieses Ding die Intensität des Sturms verringern wird, aber wir sind verzweifelt. Versuchen wir also etwas, irgendetwas.“ Dies ist möglicherweise das wahrscheinlichste Einsatzszenario.

Und niemand weiß, ob dies in zehn, fünfzehn oder zwanzig Jahren der Fall sein wird, aber es wäre technisch durchaus machbar, dass ein Land einen so umfangreichen Noteinsatz durchführt. Wir sind an der Forschung interessiert, weil die Technologie auf dem Markt ist, aber die vollständigen Auswirkungen noch unbekannt sind, insbesondere auch für ein solch übereiltes Einsatzszenario. Und im Idealfall würde Solar-Geoengineering natürlich viel rationeller und sinnvoller eingesetzt werden. Also forschen wir besser, um herauszufinden, wie man tatsächlich verantwortungsbewusst damit umgeht, oder ob es wünschenswert ist, darüber nachzudenken, es überhaupt einzusetzen. Und selbst wenn nicht, gibt es immer die Möglichkeit des Alleinakteurs.

Haben Sie Angst, dass Ihre Forschung von der Lobby für fossile Brennstoffe missbraucht wird, um die öffentliche Wahrnehmung des Klimawandels zu verändern? Sie könnte argumentieren, dass wir nicht auf fossile Brennstoffe verzichten müssen, wenn wir den Planeten künstlich kühlen können.

Sie sprechen eine der größten Ängste da draußen an, wenn es um Solar-Geoengineering geht. Sie fällt oft unter den Begriff „Moral Hazard“ und ist einer der Gründe, warum sich viele Sozialwissenschaftler für das Thema interessieren: Dieses Phänomen des „Moral Hazards“ zu untersuchen, die politische Steuerung zu untersuchen, und all diese anderen Fragen, die ein wesentlicher Bestandteil dieses Gespräches sind. Natürlich müssen wir die technische Seite, das Engineering und die Risikobewertung, in Ordnung bringen, aber das ist nur ein Aspekt dessen, was notwendig ist. Der soziale Aspekt ist mindestens genauso wichtig und umfasst mehr öffentliche Gespräche und Forschungsprojekte als die „beschränkten” wissenschaftlichen und technologischen Fragen.

Im Zusammenhang mit „Moral Hazard“ lautet die große Frage, die wir uns stellen müssen: Könnte das bloße Gespräch über dieses Thema von der Notwendigkeit ablenken, die CO2-Emissionen überhaupt zu reduzieren? Bis zu einem gewissen Grad ist der Kompromiss zwischen Solar-Geoengineering und Schadensbegrenzung tatsächlich rational. Wenn Ihr Arzt Ihnen sagt, dass Sie 30 Minuten am Tag trainieren sollen und dass Sie eine cholesterinsenkende Pille einnehmen können, könnte es durchaus sinnvoll sein, jetzt zum Beispiel 29 ½ Minuten statt der empfohlenen 30 Minuten ohne Pille zu trainieren. Natürlich ist das eigentliche Problem: Niemand trainiert 30 Minuten pro Tag. Es gibt eine Reihe von Enthusiasten, die täglich 60 Minuten trainieren. Das sind die Umweltschützer. Und sie tun bereits das Richtige. Sie werden weiterhin nach „CO2-Steuern“ rufen und entsprechend abstimmen. Das eigentliche Problem ist, dass die überwiegende Mehrheit von uns überhaupt nicht trainiert, das heißt, sie tut viel zu wenig, wenn es um die Schadensbegrenzung geht. Das ist das klassische „Trittbrettfahrer”-Problem: Keiner von uns hat ausreichend Anreiz, um genug zu tun.

Aber wird Solar-Geoengineering nicht unsere Ignoranz gegenüber dem Klimawandel verstärken, indem es ihn weniger bedrohlich erscheinen lässt?

Vielleicht. Oder es wird genau das Gegenteil bewirken. Nennen Sie es „umgekehrter Moral Hazard“. Es gibt tatsächlich zu viele, die nicht glauben, dass der Klimawandel überhaupt existiert. Wieder ist „Moral Hazard“ real. In gewisser Weise ist der Kompromiss allgegenwärtig, und ja, es gibt den Verhaltensausgleich: Wir Forscher erwähnen Solar-Geoengineering, und die Unternehmen für fossile Brennstoffe sagen: „Ha, wir können weiter pumpen. Es wird einen Techno-Fix geben!“ Aber auch das Gegenteil kann der Fall sein: Wenn Sie den Menschen von Solar-Geoengineering erzählen und sie noch nie von diesem Thema gehört haben, kann ihre Reaktion genauso gut lauten: „Moment mal, wenn eine solche Technologie entwickelt wird und wenn ernstzunehmende Menschen darüber reden, ist vielleicht doch etwas dran an diesem Klimaproblem!“ Solar-Geoengineering könnte also in der Tat ein Weckruf sein, um die Bemühungen um Schadensbegrenzung zu verstärken. Einige gute Forschungsergebnisse weisen auf beide Möglichkeiten hin. Die große Frage ist eigentlich, unter welchen Umständen und – normativ gesehen –, wie man Menschen dazu bringt, mehr Schadensbegrenzung betreiben zu wollen, wenn sie von Solar-Geoengineering hören.

Die Kritik von links ist, dass die gesamte Idee des Solar-Geoengineering nicht mit der kapitalistischen Erzählung von endlosem Wachstum und Entwicklung bricht. Es ist ein Versuch, ein Problem, das das Ergebnis von Technologie ist, mit mehr Technologie zu lösen. Wie würden Sie darauf reagieren?

Nun, um das klarzustellen, wir müssen die CO2-Emissionen senken. Wir müssen den Preis für CO2 festlegen. Wir müssen die Marktkräfte in die richtige Richtung lenken. Und ich weiß, dass Solar-Geoengineering ein einfacher Ausweg zu sein scheint. Das ist es nicht. Nur weil die direkten Kosten an sich niedrig sind, bedeutet das nicht, dass es eine gute Idee ist. Und nur weil es im Vergleich zu Schadensbegrenzung billig ist, heißt das nicht, dass wir es anstelle von Schadensbegrenzung tun sollten. Es kann höchstens eine Ergänzung zur Schadensbegrenzung sein. Nur weil es eine Chemotherapie gibt, heißt das nicht, dass wir weiter rauchen sollten. Und ja, es gibt sicherlich diejenigen, die sich Solar-Geoengineering ansehen und sagen: „Oh, das ist der einfache Ausweg. Es gibt uns einen Ausweg, den wir nicht haben sollten, den wir nicht wollen sollten.” Ich würde sagen, die direkte Antwort darauf lautet: Zu spät. Zum einen kennen wir diese Möglichkeit schon seit Langem. Der allererste Bericht über den Klimawandel an einen US-Präsidenten ging 1965 an Lyndon B. Johnson. In diesem Bericht wird eine Lösung erwähnt, und zwar nicht die CO2-Steuer. Es war die Albedo-Modifikation, die sich in diesem speziellen Fall auf die Aufhellung der Ozeane bezog, um mehr Sonnenlicht zu reflektieren. Inzwischen wissen wir ziemlich genau, dass dies technisch nicht machbar ist, und es gäbe viele andere ökologische und sonstige Konsequenzen, die, gelinde gesagt, unpraktikabel wären. Dennoch war Geoengineering von Anfang an Teil dieses Gesprächs. Das Thema war fünfzig Jahre lang ein Tabu – und das aus gutem Grund: aus der Angst vor der Notwendigkeit von Emissionsminderungen. Solar-Geoengineering ist keine neue Idee. Es ist nicht etwas, was ein paar Wissenschaftler vor zehn Jahren aus der Luft gegriffen haben, und jetzt explodiert das Thema. Es gibt die Idee schon seit Langem.

Natürlich zieht sie jetzt, da mehr Forschung stattfindet, auch mehr Aufmerksamkeit auf sich, insbesondere die journalistische Aufmerksamkeit, weshalb wir gerade jetzt darüber sprechen. Und ja, der richtige Rahmen für dieses Gespräch ist entscheidend. Solar-Geoengineering ist keine Lösung für den Klimawandel, und es darf nicht so dargestellt werden. Trotzdem können wir nicht so tun, als ob diese Idee nicht existiert, und ja, wenn sie vernünftig durchgeführt wird, kann sie tatsächlich auch viel Gutes bewirken.

Interview: Jonas Hermann

Übersetzung: Hannah Riegert-Wirtz

Sayler/ Morris © Rose Lincoln

Gernot Wagner ist Ökonom und Geschäftsführer des Harvard-Forschungsprogramms Solar-Geoengineering. In seiner Forschung beschäftigt er sich mit den wirtschaftlichen, sozialen und politischen Folgen des Klimawandels. Zusammen mit seinem Harvard-Kollegen Martin L. Weitzman veröffentlichte er kürzlich das Buch Klimaschock: Die extremen wirtschaftlichen Konsequenzen des Klimawandels (2016). Wagner wechselt in diesem Sommer an die New York University und tritt eine Stelle am Department of Environmental Studies und der Wagner School of Public Service an.

“Solar Geoengineering is not a solution for climate change”

Glacial, Icecap and Permafrost Melting XXXVI: Bellingshausen Base, King George Island, Antarctica, 2008 © Sayler/Morris

Solar Geoengineering seeks nothing less than to modify the atmosphere of our planet in order to make it more reflective to sunlight. Rather than mitigating the greenhouse effect itself, it is supposed to decrease the amount of sunlight that enters the greenhouse Earth in the first place. Gernot Wagner, the executive director of Harvard’s Solar Geoengineering Research Program, explains the basic principles, the state of research as well as the opportunities and dangers of this idea.

Professor Wagner, as the co-director of Harvard’s Solar Geoengineering Research Program, what is it that you’re trying to engineer?

Ideally, we’d all like to engineer sensible climate policy—now. Specifically, though, our research on Solar Geoengineering is about exploring the possibility of building an artificial sunshade for the planet. How would one reflect a tiny portion of sunlight back into space in an attempt to cool the planet?

How does it work?

There are various ways to make the planet more reflective. Why do people wear white in the summer and black in the winter? The reason is that white reflects sunlight and black absorbs it. You cool yourself in the summer by wearing a white t-shirt. That’s the basic principle. Painting roofs white has the same effect on a larger scale, still locally, though.

How would that work for the entire planet?

Ideally, what one would like to achieve is to turn down the sun uniformly, globally. The most prominent method usually discussed revolves around substances called stratospheric aerosols. The idea is to introduce these tiny reflective particles into the lower stratosphere, in order to reflect a small portion of sunlight back into space. The best analogy here are volcanoes. After Mount Pinatubo in the Philippines erupted in 1991, average global temperatures in 1992 were about 0.5 °C cooler because of the resulting sulfate aerosols in the stratosphere. They all fall out again after about eighteen months, so global temperatures in 1993 were again as warm they had been without the volcano. Of course, all of that is just an analogy. Solar engineering is not about exploding artificial volcanoes. It might involve specifically designed airplanes in order to disperse the material in the lower stratosphere.

Consequently, we are talking about a continuous, long-term effort since these substances would have to be renewed on a regular basis?

Yes, indeed. There’s also another important feature to consider. It turns out the direct engineering costs—how much it costs to lift the material into the stratosphere—is very, very cheap. According to our one rough estimate, we are talking about less than $10 billion per year to do what, for example, Pinatubo has done; to lower global temperatures by around 0.5 °C.

Solar Geoengineering has the exact opposite properties of mitigating CO2 emissions in the first place. Climate change mitigation is akin to a massive coordination effort that is global, long-term, and expensive. It’s the world’s most perfect problem. By comparison, solar geoengineering is often described as “fast, cheap, and imperfect.” That last term is important, too, as it does not address the root cause.

So it’s not supposed to be a solution for climate change?

No, absolutely not. You could think of it in terms of a medical metaphor. We all know that we should diet and exercise. Eat your kale, and run thirty minutes every morning. We also know that most people don’t do either. Now you have this seventy-year-old overweight heart patient, our earth, and the big question is: what to do? Of course, the doctor will advise him to diet and exercise. But at that stage, what will prolong that person’s life for longer is to pop a pill of statins a day to lower his cholesterol level and to decrease the risk of a heart attack. That is akin to solar geoengineering. It is not a replacement for diet and exercise – for cutting emissions. Solar Geoengineering is not a solution for climate change. It may help buy us time and do some good in the process. But that’s about it. It is not a solution.

If we’re unable to install a working, compulsory global arrangement to cut CO2 emissions, why would a global geoengineering scheme work?

Here is one answer, which is less than ideal, but it’s a crucial consideration in this less-than-ideal policy world of ours: It’s not necessary to have a global plan for solar geoengineering to happen. Global coordination would, of course, be the ideal scenario. But we don’t live in an ideal world, where everything happens in a logical, rational manner. That said, back to the aforementioned properties: It’s fast, cheap, and imperfect. The second—“cheap”—is key here. It’s so cheap that there are lots of countries one could imagine pulling the trigger. So it’s certainly possible to imagine a scenario where the technology gets used without these perfect governance systems in place. So while clearly desirable, global arrangement is not a precondition for deployment here.

But would efforts on a local level, affect the entire world?

Yes, they could. Climate is global. Much like emitting a ton of CO2 anywhere affects the climate everywhere, certain forms of solar geoengineering, too, have these global effects. And these effects are much more powerful than with CO2 emissions—orders of a magnitude more powerful. Hundreds of thousands of tons of sulfate aerosols in the stratosphere could help offset the average global warming effects of billions of tons of CO2. The leverage is amazing—not in the positive sense of the word, but in terms of sheer power.

How far has the research on Solar Geoengineering at Harvard University progressed? Have there been any open air experiments?

Not yet, but things are indeed moving in that direction. There’s funding now for a project called SCoPEx (Stratospheric Controlled Perturbation Experiment), led by atmospheric chemist Frank Keutsch. He and colleagues are designing a small-scale experiment involving a balloon flown into the lower stratosphere in an effort to measure impacts in the real world.

What if the experiment goes wrong?

Well, this isn’t about trying to change the temperature. Even if sulfate aerosols were involved, the experiment would release fewer sulfates than one commercial airplane releases in one minute of flight. There are forty thousand of these planes up there today over the US. But, of course, this experiment is indeed a symbol of something much bigger. While the scientific aspect is important, lots of the conversation is really about what this kind of experiment represents. The sensationalist headlines write themselves, and many have already been written. Meanwhile, we do not yet know when—and, frankly, even if—the experiment will, in fact, happen. There are lots of governance questions to consider, including by a formal, external advisory panel.

How long will it take until the technology allows for global Solar Geoengineering that effectively cools the planet?

In some sense, the technology exists already to be doing this in a rather dumb, premature, and woefully misguided way. Volcanoes have been doing this forever. But that’s a rather dangerous thought. There’s lots of research that’s needed—not least on the social science side of things to explore the all-important governance questions. But would it be technically feasible to design the kind of planes that would be able to do this soon? Yes. Would it be desirable? Probably not. Nobody working here as a researcher would propose to use it soon.

Why might it be deployed sooner than one would hope?

Imagine a mid-sized country particularly affected by climate change, perhaps one located in the tropics. Now there’s the umpteenth “hundred-year” storm hitting yet again, perhaps the third within twelve months. The national security advisor to the president might be remiss not to mention the possibility: “We are not a hundred percent sure whether this thing will decrease the storm’s intensity, but we are desperate. So let’s try something, anything.” This may well be the likeliest deployment scenario. And nobody knows whether that is going to happen in ten or fifteen or twenty years, but it would indeed be technically feasible for a country to engage in such a sizeable crash deployment program. Here, we are interested in doing the research because the technology is out there, but the full ramifications are still unknown, especially also of such a hasty deployment scenario. And, of course, ideally, solar geoengineering would be used much more rationally and sensibly. So we better do the research in order to figure out how to actually do it responsibly, or whether it is desirable to contemplate doing it in the first place. And even if not, there’s always that possibility of the rogue actor.

Are you afraid that your research will be hijacked by the fossil fuels lobby in order to change the public perception of climate change? It might argue that we don’t have to stop using fossil fuels if we can artificially cool the planet.

You’ve put your finger on one of the biggest fears out there when it comes to Solar Geoengineering. It often comes under the heading of “moral hazard” and is one of the reasons why there are lots of social scientists interested in the topic: To study this “moral hazard” phenomenon, to study governance, to study all these other questions that are a crucial part of this conversation. Of course, we need to get the technical side right, the engineering, the risk assessment, but that is only one aspect of what is necessary. The social aspect is at least as important and involves more public conversations and research projects than the “narrow” scientific and technological questions.

In the context of moral hazard, the big question we have to ask is: Could the mere conversation about this topic detract from the need to mitigate CO2 emissions in the first place? To some extent, the trade-off between Solar Geoengineering and mitigation is, in fact, rational. If your doctor tells you to exercise for 30 minutes a day and he also tells you that you can pop a cholesterol-lowering pill, it might well be rational to now work out for, say, 29 ½ minutes instead of the 30 recommended without the pill. Of course, the real problem is: Nobody exercises 30 minutes a day. There is a bunch of enthusiasts who exercise 60 minutes a day. Those are the environmentalists. And they are already doing the right thing. They will continue to shout “carbon taxes!” left and right and vote accordingly. The real problem is that the vast majority of us doesn’t exercise at all, that is to say, does way too little when it comes to mitigation. That’s the classic “free rider” problem: None of us has enough of an incentive to do enough.

But isn’t Solar Geoengineering going to increase our ignorance of climate change by making it seem less threatening?

Perhaps, or it might do the exact opposite. Call it “inverse moral hazard.” There are indeed too many who do not believe that climate change even exists. Again, moral hazard is real. In some sense, the trade-off is ever-present, and yes, there’s the behavioral trade-off: We researchers mention Solar Geoengineering, and the fossil fuel companies say: “Ha, we can keep on pumping. There’ll be a techno-fix!” However, the opposite may also hold true: If you tell people about Solar Geoengineering and they have never heard of this topic before, their reaction may as well be to say “Wait! If such technology is being developed and if serious people are talking about this, maybe there is something to this climate problem after all!” Solar Geoengineering could, thus, be indeed a wake-up call to increase efforts in terms of mitigation. Some good research points to both possibilities. The big question really is which applies under which circumstances, and—normatively speaking—how to get people to want to do more mitigation when they hear about Solar Geoengineering.

The criticism coming from the left is that the entire idea of Solar Geoengineering does not break with the capitalist narrative of endless growth and development. It is an attempt to solve a problem that is the result of technology with more technology. How would you respond to that?

Well, to be clear, we do need to cut CO2 emissions. We have to price CO2. We have to guide market forces in the right direction. And I realize that Solar Geoengineering appears to be an easy way out. It is not. Just because the direct costs alone are low does not mean it’s a good idea. And just because it’s cheap compared to mitigation does not mean we should do it instead of mitigation. At best, it can be a complement to mitigation. Just because chemotherapy is available, doesn’t mean we should keep smoking. And yes, there are certainly those who look at Solar Geoengineering and say “Oh, that’s the easy way out. It gives us a way out that we shouldn’t have, that we shouldn’t want to have.” The most direct answer to that, I’d say, is: Too late. For one, we have known about this possibility for a long time. The very first report on climate change to a US president was for Lyndon B. Johnson, in 1965. This report mentions one solution, and it wasn’t CO2 taxes. It was albedo modification, which in that particular instance referred to the brightening of oceans to reflect more sunlight. By now we pretty much know that that wouldn’t be technically feasible, and there would be lots of other ecological and other consequences that make that idea impractical, to say the least. Nevertheless, geoengineering has been part of this conversation from the very beginning. That said, there had been a 50-year-long taboo around this topic, and in part for good reason, precisely because of this fear that it would detract from the need to mitigate emissions. Solar Geoengineering isn’t a new idea. It’s not something a couple of scientists pulled out of thin air ten years ago, and now the topic is exploding. It has been around for a long time.

Of course, now that there is more research happening, it also draws more attention, especially journalistic attention, which is why we are talking right now. And yes, finding the right framing for this conversation is crucial. Solar Geoengineering is not a solution to climate change, and it must not be presented that way. All that said, we cannot pretend this idea doesn’t exist, and yes, when done sensibly, it may actually do a lot of good, too.

Interview: Jonas Hermann

Rose Lincoln Photo

Gernot Wagner is an economist and the executive director of Harvard’s Solar Geoengineering Research Program. His research is concerned with the economic, social, and political consequences of climate change. Together with Harvard’s Martin L. Weitzman, he has recently published Climate Shock: The Economic Consequences of a Hotter Planet (2016). Wagner is moving to New York University this summer, taking up a post joint between the Department of Environmental Studies and the Wagner School of Public Service.

SSC (Swedish Space Corporation)

In fortytwo’s nutshell – June Edition

Baloon launch in Kiruna in 2006    @SSC (Swedish Space Corporation)


Was haben Rentiere und wiederverwendbare Raketen gemeinsam? Kann Folie im Weltraum die Klimakrise lösen? Und freuen sich Mars-Rover eigentlich, wenn sie einander bei der Arbeit begegnen? Das Teleskop der Presseschau für den Juni schweift vom Polarkreis über Fragen der Sonneneinstrahlung hin zum Roten Planeten.

Schweden will Weltraumbahnhof werden

Spätestens seit Elon Musk mit SpaceX in die private Raumfahrt eingestiegen ist, scheint das öffentliche Interesse an der kommerziellen Raumfahrt explodiert zu sein. Jetzt wollen auch die Schweden mitmischen – und zwar im „Esrange Space Center“, einem von der ESA aufgegebenen Weltraumforschungszentrum mitten in der schwedischen Tundra. Wie die New York Times berichtet, wird die Anlage in der Stadt Kiruna gerade zum Testgelände mit Start- und Landeplätzen für wiederverwendbare Raketen umgebaut, 2022 sollen die ersten Flüge abheben. Damit ist Schweden das erste europäische Land, das in den Wettbewerb um die kommerzielle Raumfahrt einsteigt. Und Standort des ersten Raketenstartgelände in Europa überhaupt – bislang schießt die ESA ihre nicht-wiederverwendbaren Ariane-Raketen von Französisch-Guyana aus ins All.

Um die Forschungsobjekte zu schützen, ist das Testgelände streng bewacht und mit kilometerlangen Zäunen umgeben – was einige Rentiere nicht zu stören scheint. Immer wieder überwinden sie die Zäune und streifen über das Hochsicherheitsgebiet.

Ein kosmischer Sonnenschirm

Es ist kein Geheimnis: Unzählige technische Innovationen, die uns das Leben erleichtern, stammen aus der Raumfahrtforschung. Nun soll eine solche Innovation auch Hoffnung in der Lösung eines sehr irdischen Problems stiften – der Klimakrise.

Dreh- und Angelpunkt des Vorhabens ist ein sogenannter Lagrange-Punkt: eine Stelle im Kosmos, an der sich die Anziehungskraft der Erde und der Sonne aufheben. Deshalb könnte man an exakt dieser Position laut neuester Forschungen dank der günstigen physikalischen Eigenschaften mithilfe von 31.000 kleinen Raumsonden eine dünne Folie spannen. Die Vorrichtung würde zwei Prozent des Sonnenlichts filtern – das wäre Berechnungen zufolge gerade genug, um die prognostizierte Erderwärmung auszugleichen. An diesem Geoingeneering-Projekt forscht unter anderem der Bremer Satelliten-Bauer OHB. Die Reaktionen auf den kosmischen Sonnenschirm sind gemischt, solche sogenannten Techno-Fixes seien in der Praxis zu schwer umsetzbar, heißt es. Gegner wollen die Erderwärmung durch CO2 lieber gleich an der Wurzel – also auf der Erde – eindämmen, statt ein gewaltiges Projekt ins Weltall zu schießen, wenn es für alles andere zu spät ist.

Mehr über Geoengineering und 9 weitere Perspektiven auf die Klimakrise findet ihr in unserem fortytwomagazine #4 , “Klima im Wandel”.

Zwei Rover auf dem Mars sind besser als einer

„Ni Hao Huo Xing“ bedeutet „Hallo Mars“ auf Chinesisch und war der allgegenwärtige Slogan in Chinas Medien, als vor zwei Wochen der „Tianwen-1“ nach zehn Monaten Flugzeit auf dem Mars aufsetzte. Seine wertvolle Fracht, der Rover „Zhurong“, benannt nach dem chinesischen Feuergott, soll nun drei Monate lang Messungen auf dem Roten Planeten durchführen. Während der Landeanflug der US-Marssonde im Februar noch zum weltweiten Live-Streaming-Event wurde, blieb die chinesische Raumfahrtbehörde CNSA dem Economist zufolge zurückhaltend. Zu groß war die Sorge vor einem medienwirksamen Scheitern der komplizierten Landung. Nach dem gelungenen Manöver und lobenden Worten von Staatschef Xi Jinping dürfen begeisterte Mars-Beobachter nun abwarten, ob „Zhurong“ seinen US-Kollegen „Perseverance“ treffen wird. Und sich die Frage stellen: Was tun die beiden Mars-Rover, wenn sie in der Einsamkeit des Weltalls einen der ihren treffen?

Von Lisa Zahrobsky


What do reindeer and reusable rockets have in common? Can foil in space solve the climate crisis? And are Mars rovers actually happy when they meet each other at work? The telescope of the June press review wanders from the Arctic Circle to questions of solar radiation on to the Red Planet.

Sweden wants to become a spaceport

Latest since Elon Musk entered private spaceflight with SpaceX, public interest in commercial spaceflight seems to have exploded. Now the Swedes want to get in on the action, too – at the “Esrange Space Center,” a space research center abandoned by the ESA in the middle of the Swedish tundra. As the New York Times reports, the facility in the city of Kiruna is currently being converted into a test site with launch and landing pads for reusable rockets, and the first flights are scheduled to take off in 2022. This will make Sweden the first European country to enter the commercial spaceflight competition. Additionally, the new center will become the first-ever rocket launch site in Europe – until now, ESA has been shooting its non-reusable Ariane rockets into space from French Guyana.

The test site is strictly guarded and surrounded by kilometer-long fences, protecting the research objects – which doesn’t seem to bother some reindeer. Time and time again, they jump over the fences and roam the high-security area.

A cosmic parasol

It’s no secret: countless technical innovations that improve our lives have originated in space research. Now such innovation is also expected to provide hope in solving a very earthly problem – the climate crisis.

At the core of the project is a so-called Lagrange point: a place in the cosmos where the Earth’s and the Sun’s gravitational pull cancel each other out. According to the latest research, thanks to Lagrange point’s favorable physical properties a thin foil could be stretched at exactly this position with the help of 31,000 small space probes. The device would filter two percent of the Sun’s radiation, which would be just enough to offset the predicted scale of global warming, calculations predict. Among others, Bremen-based satellite constructor OHB is conducting research into this geoengineering endeavour. Reactions to the cosmic parasol have been mixed; so-called techno-fixes are said to be too difficult to realize. Opponents would rather curb global warming caused by CO2 at its root – on Earth – instead of launching a massive project into space as a last-minute resort..

For more on geoengineering and 9 other perspectives on the climate crisis, see our 42 magazine #4 , “Changing Climate”.

Two rovers on Mars are better than one

“Ni Hao Huo Xing” means “Hello Mars” in Chinese and was the ubiquitous slogan in China’s media when “Tianwen-1” touched down on Mars two weeks ago after ten months of travel. Its precious cargo, the rover “Zhurong,” named after the Chinese god of fire, will now spend three months gathering information on the Red Planet. While the landing approach of the U.S. Mars probe in February still became a worldwide live-streaming event, the Chinese space agency CNSA remained cautious, according to the Economist. There was too much concern about a failure of the complicated landing and the media attention such a disaster would attract. After the successful maneuver and words of praise from the head of state Xi Jinping, enthusiastic Mars observers are now wondering whether “Zhurong” will meet its U.S. colleague “Perseverance”. The question needs to be raised:What will the two Mars rovers do when they meet one of their own in the solitude of space?

Written & translated by Lisa Zahrobsky


Blockchain: „Ich glaube, dass es jetzt erst richtig losgeht“

© Max Dauven 0 1 1 0

Der Bitcoin-Boom hat einen digitalen Goldrausch ausgelöst und damit auch die Blockchain-Technologie in den Fokus gerückt. Aber was ist die Blockchain eigentlich? Prof. Gilbert Fridgen erklärt in diesem Interview die Idee der Blockchain. Denn neben dem Investitions- und Finanzpotential bietet die Blockchain bislang ungedachte Chancen für eine moderne Gesellschaft.

Herr Prof. Fridgen – die Blockchain scheint die Technologie der Digitalisierung zu sein. Bitcoins und andere Kryptowährungen haben in den letzten Jahren einen wahren Goldrausch erlebt. Wir wollen einen Blick auf die zugrundeliegende Technologie – die Blockchain – werfen und über das unternehmerische Potenzial dieser Technologie sprechen. Herr Prof. Fridgen, Blockchain, was ist das eigentlich?

Die Blockchain ist, einfach gesagt, ein Zusammenschluss von vielen Computern auf der ganzen Welt. Anders als etwa in einer Bank, die einen großen Server in ihrer Zentrale hat, ist die Blockchain ein dezentrales System mit verteilten Rechnern weltweit. Um dies anschaulicher zu machen, bringe ich gern ein Beispiel: Stellen Sie sich die Blockchain als ein Notizbuch vor, das jeder in der Tasche hat. Doch dieses Notizbuch hat besondere Eigenschaften. Wenn jemand etwas in das Buch schreibt, dann taucht es bei allen Buchbesitzern gleichzeitig auf, und alles, was ich in das Buch schreibe, kann ich nicht mehr herauslöschen. Diese Eigenschaften sorgen dafür, dass so etwas wie Kryptowährungen möglich sind. Denn wenn ich Ihnen etwa Geld überweisen will, dann schreibe ich das in das Notizbuch rein, und jeder kann sehen, dass ich Ihnen Geld überwiesen habe. Die Transaktion wird transparent. Wenn Sie dann einen Teil des Geldes weitergeben wollen, dann weiß jeder, der in das Notizbuch schauen kann, dass Sie das Geld weitergeben dürfen, da Sie es zuvor von mir erhalten haben. Man nennt das gemeinsame Wahrheit.

Transparenz ist also das große Stichwort. Abseits von Kryptowährungen – welche Chancen bietet die Blockchain für die Gesellschaft?

Auf die Seiten des „Notizbuchs“, also der Blockchain, können Sie viel mehr schreiben als ein Währungssystem. Die Idee der gemeinsamen Wahrheit ist die Basis. Der nächste Schritt sind sogenannte Smart Contracts. Das sind Verträge, die durch die Eigenschaften der Blockchain gültig werden. Also dadurch, dass jeder die digitalen Vorgänge einsehen kann, sind sie transparent. Mit Transparenz werden sie kontrollierbar, mit Kontrolle und Anerkennung werden sie gültig. Durch diese allgemeine Gültigkeit fällt der Intermediär, also ein Vermittler zwischen zwei oder mehreren „Parteien“, weg. Und das ist spannend.

Warum? Können Sie das präzisieren?

Ich kann plötzlich vertrauensvoll Verträge schließen und Vorgänge abwickeln, ohne dass ich dafür eine dritte Instanz brauche. Das Netzwerk, also die Blockchain, validiert eine Transaktion oder einen Vertrag selbst. Also brauche ich beispielsweise keine Bank mehr, die als Intermediär für mich die Finanzgeschäfte koordiniert und abwickelt. Und das bietet viele neue Chancen – auch für die Gesellschaft.

Werden Banken also künftig überflüssig?

Nein. Die Banken sind früh auf das Thema Blockchain und Kryptowährungen aufmerksam geworden. Eben weil sie sich als Intermediär bedroht sahen. Die Banken hatten durchaus Angst, dass man künftig keine Finanzdienstleister mehr braucht. Es stimmt zwar, dass manche Transaktionsprozesse künftig ganz ohne Bank, oder zumindest deutlich leichter abgewickelt werden können. Aber Banken tun noch mehr für die Gesellschaft und die Kunden, als ein reiner Transaktionsabwickler zu sein. In der Anlageberatung, bei der Ihnen ein echter Mensch gegenübersitzt und mit Ihnen die Altersvorsorge plant, wird die Blockchain den Bankangestellten beispielsweise nicht ersetzen können. Spannend wird es mit der Blockchain vor allem dort, wo es den Intermediär bislang gar nicht gibt.

Und doch ist vieles durch Zwischeninstanzen geregelt. Gesetzgeber, Staatenbund, Management – wo fehlt uns denn ein Intermediär?

Das sind meistens Gebiete, in denen geographisch oder organisatorisch etwas gegen einen Intermediär spricht. Lassen Sie mich dafür ein Beispiel anbringen. Es gibt bereits viele Initiativen, die versuchen, einen Intermediär einzusetzen. Das erste große Feld ist die Internationale Handelsfinanzierung – International Trade Finance. Da schreibt man der Blockchain viel Potenzial zu, denn bis heute ist der internationale Handel papierbasiert. Wenn Sie als deutscher Importeur aus China einen Schiffscontainer Ware bestellen, dann kommt zu dieser Containerladung etwa ein 15 Zentimeter hoher Papierstapel mit Dokumenten, die den Handel regeln und dokumentieren, überprüfen und gültig machen. Und dieser Dokumentenstapel liegt nicht etwa im Container drin, sondern wird zwischen den verschiedenen Handelspartnern, Banken, Hafenbehörden und dem Zoll hin- und hergeschickt, zum Teil mehrfach um die Welt.

Warum sind so viele auf Papier gedruckt Dokumente nötig? Und wie kann die Blockchain helfen?

Man hat bis heute keinen digitalen Standard für den Internationalen Handel etabliert, denn die Einführung ist komplex. Es gibt eine Vielzahl von Parteien mit unterschiedlichen Zielsetzungen, die teilweise im Konflikt stehen. All diese Interessen müssten sich in einem gemeinschaftlichen Abkommen wiederfinden. Das ist extrem wichtig, denn eigentlich schreit das ganze System nach einem Plattformbetreiber für den internationalen Handel. Einem Intermediär, der die Prozesse kontrolliert und abwickelt. Aber dann kommen die großen Fragen auf: Welchen Standort soll der Plattformbetreiber, der Intermediär, auswählen? Wer betreibt die Plattform? Wenn die Amerikaner die Plattform betreiben, werden die Chinesen ihren Warenhandel nicht über diese Plattform abwickeln. Schon gar nicht, wenn der Firmensitz in dem Rechtsgebiet liegt, das von Donald Trump beeinflussbar ist. Andersherum wäre es übrigens genauso – dafür ist der internationale Handel zu wichtig und komplex. Und hier kommt die Blockchain, die regionsunabhängig ist, ins Spiel. Basierend auf der Idee der gemeinsamen Wahrheit wären alle Transaktionen und Prozesse, Abkommen und Aktionen transparent. Für alle am Handel beteiligten Parteien, unabhängig von geographischen Grenzen. Die Blockchain könnte der Intermediär für den Internationalen Handel werden. Und, ganz nebenbei, würde man einen Haufen Papier sparen.

Wann, schätzen Sie, erreicht uns diese Technologie denn im Alltag?

Ich glaube, dass sie uns spätestens im kommenden Jahr erreicht. Wenn sie es nicht schon bereits getan hat. Ich hoffe nur, dass Sie das gar nicht merken.

Warum hoffen Sie das?

Wenn Sie sich aktuell Blockchain-Lösungen für Kryptowährungen, Intermediäre und internationalen Handel anschauen, dann sind sie für den Laien viel zu kompliziert. Die Blockchain wird nie ein breites Verständnis finden. Das muss sie aber auch nicht, denn der Endnutzer muss die Blockchain nicht aktiv nutzen. Ich glaube eher, dass wir uns daran gewöhnen, dass Dinge künftig schneller und einfacher funktionieren. Was genau dann im Hintergrund mit der Blockchain passiert, das muss nicht jeder begreifen. Es ist ein bisschen wie beim Online-Banking. Daran haben wir uns auch gewöhnt und nutzen es tagtäglich, ohne zu wissen, was genau da jetzt auf den Bank-Servern passiert. Es funktioniert einfach. Wenn Sie heute jemanden auf der Straße fragen, wie Online-Banking funktioniert, dann wird er Ihnen sagen, dass er seinen Browser öffnet, auf die Seite seiner Bank geht und Geld überweist. Das Wie ist nicht entscheidend. Und so wird es auch mit der Blockchain-Technologie sein. Überspitzt gesagt, ist die Technologie in unseren Alltag integriert, wenn wir nichts davon merken.

Aber der Internationale Handel ist ein großes Feld, die Vorgänge – ob mit oder ohne Blockchain – sind schwierig nachzuvollziehen. Wieso bietet die Blockchain hier eine Chance für die Gesellschaft?

Wenn die Technologie im Alltag angekommen ist, dann werden Sie es im Kleinen merken. Plötzlich werden Produkte im Supermarkt billiger, weil Bürokratie- und Verwaltungskosten wegfallen, da alle Transaktionen transparent über die Blockchain abgewickelt werden. Oder Sie lesen von einer besseren Öko-Bilanz, weil nicht mehr Millionen Papierseiten für den Handel durch die Welt geflogen werden müssen. Dann haben auch die Produkte, die Sie kaufen, automatisch einen besseren ökologischen Fußabdruck.

Das wäre wünschenswert. Aber gibt es nicht praktischere Anwendungsmöglichkeiten im Alltag, bei denen mir die Blockchain aktiv hilft?

Ja, ich hoffe, dass es sie geben wird. Aber um das genauer zu erklären, muss ich nochmal klar sagen, dass die Blockchain als vermittelnde, transparente Instanz zwischen Parteien funktionieren kann: als Intermediär. Und zwar anders als bislang. Aktuell haben Sie als Intermediäre fast ausschließlich Dienstleister und Unternehmen, die sich ihre Funktion als Intermediär bezahlen lassen. Sie haben ein wirtschaftliches Interesse – die Blockchain hat das nicht. Was bedeutet das für Nutzer, Kunden, Privatpersonen? Lassen Sie mich ein weiteres Beispiel anführen. Wenn Sie eine Reise buchen, etwa zu mir zur Universität Bayreuth, wie würden Sie vorgehen?

Wahrscheinlich würde ich zum Bahnhof fahren, ein Ticket nach Bayreuth buchen und mit dem Zug losfahren. In Bayreuth würde ich mir dann vielleicht ein Taxi nehmen oder mit den öffentlichen Verkehrsmitteln fahren.

Genau. Vielleicht würden Sie aber noch weitergehen. Vielleicht buchen Sie sich über einen Bike-Sharing-Service am Handy ein Rad zum Bahnhof, kaufen ein Zugticket, fahren nach Bayreuth, mieten sich dort ein Auto bei einem Car-Sharing-Service und fahren zu mir. Sie würden in jedem Fall verschiedene Verkehrsmittel vergleichen oder sogar kombinieren. Dafür gibt es bereits Apps und Portale, die Ihnen einen Weg vorschlagen und die möglichen Verkehrsmittel anbieten. Was es allerdings nicht gibt, ist der „Buchen“-Knopf. Und zwar ein einziger Knopf für alle Verkehrsmittel. Eine Buchung für die komplette Tour von Startpunkt bis zum Zielort. Warum gibt es diesen Knopf in der App nicht, wobei wohl fast jeder Reisende zustimmen würde, dass dies sehr praktisch wäre?

Es fehlt der Intermediär, der zwischen den Unternehmen und Angeboten vermittelt?

Exakt. Und warum gibt es den nicht? Weil jeder Anbieter gern auch Intermediär wäre. Daran könnten die Unternehmen zusätzlich verdienen. Und weil jeder gerne die vermittelnde Instanz wäre, stellen sich alle quer, und am Ende wird es niemand.

Die Deutsche Bahn ist da am weitesten. Die hat in der „DB Navigator”-App zu ihrem Bahnangebot zumindest noch die öffentlichen Verkehrsangebote integriert. Aber die Automobilkonzerne schlafen nicht. Wenn autonomes Fahren präsenter wird, dann werden wohl autonome Taxis über die Straße fahren, und das wird die Zukunft der Automobilkonzerne sein – nicht der reine Autobau, sondern das Angebot als Mobilitätsdienstleister. Die Konzerne wollen dann der sein, bei dem Sie ihre Reise buchen. Also drängt sich jeder in die Rolle des Intermediärs. Weil dies nur mit Kooperation gelingen kann, wird es am Ende keiner. Obwohl es bereits einige Start-Ups gab, die versucht haben, als Vermittler zwischen den großen Unternehmen aufzutreten. Aber sobald ein großer Konzern einsteigt, machen die anderen dicht. Das wirtschaftliche Interesse schlägt die Nutzbarkeit für den Kunden.

Und deswegen könnte auch hier die Blockchain helfen?

Genau, wie beim Internationalen Warenhandel fällt das wirtschaftliche Interesse bei der Blockchain weg. Überwiegen würde dann die Transparenz für die Unternehmen und die Nutzbarkeit für den Kunden. Ich, als vielreisender Mensch, würde mich jedenfalls riesig über den „Buchen“-Button freuen. Und so würde es jedem Reisenden gehen. Dass im Hintergrund die Blockchain als Intermediär arbeitet, das wird dann egal sein. Genau wie jetzt beim Online-Banking.

Transparenz, Nutzerfreundlichkeit, Fairness, unveränderbare Regeln – das klingt, als wäre die Blockchain die ultimative Lösung. Hat die Technologie auch Schwachstellen und Probleme? Birgt sie vielleicht sogar Gefahren?

Ja, aber das ist nicht der Kritikpunkt, der immer zuerst genannt wird, und zwar der Stromverbrauch. Es stimmt, die Blockchain – damit ist die Bitcoin-Blockchain gemeint – verbraucht viel Strom. Aber die Technologie ist zehn Jahre alt und längst überholt. Das wäre so, als würden Sie sich den ersten Computer anschauen und sagen, der ist ganz schön langsam und verbraucht viel Strom. Die Technologie wurde aber weiterentwickelt, es gibt nun viel effizientere Systeme.

Welcher Makel der Blockchain ist für Sie dann größer?

Die Blockchain ist eine Maschine und handelt auch so. Dementsprechend führt sie die auf ihr geschriebenen Regeln, Verträge und Prozesse aus, ohne nachzudenken.

Können Sie das etwas greifbarer machen?

Natürlich. Es gibt Überlegungen, unsere öffentliche Verwaltung mit der Blockchain-Technologie zu digitalisieren und über transparente Verträge laufen zu lassen. Auch hier würden wir viel Papier sparen, keine Frage. Aber dann haben wir eine Dimension der Bürokratie, die wir uns nicht vorstellen können. Die Blockchain würde nach harten Regeln handeln und entscheiden. Jegliches Augenmaß und menschliche Kontrolle würden uns irgendwann fehlen. Und dann werden wir uns wie Getriebene fühlen. Getrieben von der Maschine. Das ist eine Gefahr. Aber es ist auch lösbar. Es ist komplex, aber trotzdem unsere Aufgabe, das Problem aktiv anzugehen und zu lösen.

Gibt es weitere Probleme der Blockchain?

Ja, einige. Eine wichtige Schwierigkeit ist, dass die Blockchain keiner Gerichtsbarkeit unterliegt, da sie nicht in einem geographischen Rechtsraum angesiedelt ist, sondern international ist. Wenn ich Ihnen etwa zu viel Geld via Blockchain überweise, Sie sich weigern, mir das Geld zurückzugeben, und in einem Land sitzen, mit dem kein Rechtsabkommen besteht, dann habe ich derzeit keine Möglichkeit, um das Problem zu lösen. Deswegen müssen wir dringend eine internationale Rechtsgrundlage für die Blockchain schaffen. Denn wenn wir erst einmal anfangen, mehr und mehr Prozesse auf die Blockchain umzulegen, dann werden wir irgendwann auf Probleme stoßen, die sich dann nur noch sehr schwer lösen lassen werden. Und das ist kein rein technologisches Thema. Wir müssen dazu interdisziplinär arbeiten – mit Wirtschaft, Recht, Gesellschaft.

Wohin geht die Reise mit der Blockchain?

Mit dem Boom des Bitcoins wurde das Thema in der breiten Gesellschaft präsent. Plötzlich wollte jeder dabei sein und dachte, die Blockchain wird schon morgen die Welt revolutionieren. Ich fand es positiv, dass sich die Menschen mit neuer Technologie befasst haben. Und diejenigen, die früh dabei waren und mit dem Bitcoin-Boom reich geworden sind, sind das meiner Meinung nach zu Recht geworden. Sie haben die Chancen erkannt und sind meistens diejenigen, die sich nun ihr Start-Up mit spannenden neuen Ideen für die Gesellschaft finanzieren können. Geld wurde in einen innovativen und kreativen Bereich gespült, das finde ich erstmal positiv. Außerdem glaube ich, dass unser bisheriges Wirtschaftssystem nicht von den Kryptowährungen abgelöst wird. Viel mehr denke ich, dass die Europäische Zentralbank früher oder später den Euro auch als Kryptowährung anbieten wird. Und zwar, weil wir immer noch am liebsten mit einer harten Währung wie dem Euro handeln und uns nicht auf Bitcoin, Ethereum oder ein anderes digitales Zahlungsmittel verlassen wollen. Das geht sogar so weit, dass sich Leute ihren Bitcoin als Münze mit einem Code drucken lassen.

Ich glaube, dass es jetzt erst richtig losgeht. Der Hype und der Goldrausch sind erst mal vorbei. Nun setzen sich Unternehmen und Kreative mit der Technologie auseinander und versuchen, die neuen Potentiale wirklich umzusetzen. Die Technologie wird uns weiter begleiten, aber nicht primär als Kryptowährung, sondern als höherwertige Infrastruktur.

Interview: Martin Böhmer


Gilbert Fridgen ist Professor für Wirtschaftsinformatik und Nachhaltiges IT-Management an der Universität Bayreuth. Zudem leitet er stellvertretend die Projektgruppe Wirtschaftsinformatik des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Informationstechnik (FIT) und ist Gründer wie auch Leiter des Fraunhofer Blockchain Labors.


Blockchain: „I think it is just getting started”

0 1 1 0 © Max Dauven

The bitcoin boom has initiated a digital Gold Rush and has also put focus on blockchain technology. But what is blockchain actually? Prof. Gilbert Fridgen explains blockchain in this interview, since blockchain offers – apart from its potential for investing and financing – surprising opportunities for a modern society.

Prof. Fridgen – blockchain seems to be the defining technology of digital transformation. Bitcoin and other crypto currencies have truly caused a Gold Rush in the last few years. We would like to investigate the technology on which those are based – the blockchain – and its potential for business. Prof. Fridgen, what is blockchain?

To put it simply, the blockchain is a network between many computers all over the world. It is different from a bank which has just one big server in its seat; the blockchain is a decentralised system with devices strewn all over the world. Just imagine the blockchain as a notebook everybody carries in their bag. But in this case, it is a notebook with special features. Whenever someone writes anything down in their book, the writing appears in everyone’s book and once I’ve written something down in my book, I cannot erase it anymore.

These features set the possibilities for crypto currencies. When I want to transfer money to you I’ll write it in my notebook and everybody can see that I have transferred you some money. The transaction becomes transparent. If you want to forward part of that money, everybody who has got a notebook can see that you are able to transfer the money because you got it from me before that. That is what you call “common truth”.

So transparency is the keyword. What opportunities does blockchain offer for society, apart from crypto currencies?

You can write a lot more than just a crypto currency on the pages of your “notebook”. The idea of the common truth is the base. Smart Contracts are the next step. These are contracts which become valid because of the features the blockchain inherits: Everybody can see the digital transactions, therefore they are transparent. Through that transparency, it is possible for them to be controlled, and via control and acknowledge, they become valid. Due to this common validity, the intermediary between two or more parties becomes obsolete. That is the interesting part.

Why is that so?

Suddenly I am able to make contracts and transactions without the need for a third party. The blockchain as a network validates a transaction or a contract on its own. For example, I do not need a bank for me to coordinate and execute my transactions any longer. That offers a lot of new possibilities – also for society.

So, will banks become obsolete in the future?

No. Banks have become aware of blockchain and crypto currencies very early on, also because they saw their positions as mediators threatened. The banks feared people no longer needing a provider for financial services. It is in fact true that in the future, some transactional processes may be executed without banks at all or at least with less barriers. However, banks provide a lot more services for society and for their clients than just financial transactions. The blockchain will not be able to substitute personal contact between humans, for example when one needs financial advice or wants to plan their pension. What is interesting about the blockchain are the cases in which there is currently no intermediary at all.

There is still a lot of control via third parties: legislature, union of states, management – at what point do we lack an intermediary?

For the most part those are fields in which there are arguments against an intermediary due to geographic or organisational reasons. One of the big fields is the International Trade Finance. There is definitely a chance for the blockchain in that department since international trade is still very much executed on paper. If a German merchant orders a container of goods from China, he not only receives the container with the goods but also a stack of paper documents about 15 cm high. These papers document the trade, control it, validate it. And this stack of papers is not delivered with the container – it is transferred between the trade partners, banks, the port authorities, and the custom services, often a few times around the world.

Why are those paper documents necessary? How can the blockchain improve the situation?

A digital standard for international trade has not yet been established. This is mostly because introducing it would be very complex. There are several parties involved with different goals that sometimes clash with each other. All these interests would have to be included in a common agreement. That is extremely important since the system is actually desperately in need of a platform provider for international trade, an intermediary to coordinate and execute the processes. But this raises some questions: where would the provider, for example the intermediary, be based geographically? Who would be providing the services?

If the Americans were to provide the service, the Chinese would not use it for their trade business, especially not if the seat of that company is geographically located in a legal area under the influence of Donald Trump. And it is the same situation the other way around – international trade is just too complex and important. This is the part where a geographically independent blockchain comes into play. All transactions, processes, contracts and actions would be transparent, based upon the idea of a “common truth”, for all parties involved in the trade, not depending on geographic borders. The blockchain could become the intermediary for international trade. And apart from that one would save a lot of paper.

Make an educated guess: When will this technology impact everyday life?

I reckon the blockchain will hit us next year, if it hasn’t done so already. I just hope you won’t notice at all.

Why would you hope so?

Solutions for crypto currencies, intermediaries and international trade involving the blockchain are far too complicated for amateurs. The blockchain will never be understood by everyone. That is not necessary since the consumer is not the one who uses the blockchain actively. I just think that we have to get used to stuff happening more quickly and simply in the future. The background activities involving the blockchain are not for everyone to understand. It is just like online banking: we got used to it and use it every day without questioning what is happening on our bank’s server. It just works. If you were to ask someone on the street how their online banking works, they will tell you that they open their browser to open the website of their bank and then they start transferring money. It is not important how that is happening, and that is how it will be with blockchain technology. Technology is really embedded into our lives once we do not notice it anymore.

But international trade is a complicated field to understand, with or without blockchain. Why does the blockchain offer an opportunity for society in that context?

Once the technology has entered everyday life, you will notice the details. Suddenly, groceries will become cheaper because costs for bureaucracy and administration vanish for all the transactions are executed via blockchain. Or you will read about its positive impact on the environment because there are millions of documents that will no longer need to be flown around the world. The products you buy will have a smaller ecological footprint.

That is indeed something to wish for. But are there more practical uses for the blockchain in my everyday life?

I hope that there will be opportunities for that. But I have to repeat: The blockchain is an intermediary, a transparent institution which is different from what was used before. We currently have only companies and we pay those for their services. If you were to book a trip to visit me at the University of Bayreuth, how would you do it?

I would probably go to the station and get a ticket to Bayreuth and then take the train. In Bayreuth, I would get a taxi or use public transport.

Exactly. But you might go further than that. You might book a bike via a bike sharing service, using your phone, then buy a ticket, take the train to Bayreuth. In Bayreuth, you would book a car at a car-sharing service and drive to my place. In any case, you would start comparing different modes of transportation or combine them with each other for your journey. There are apps and online services that offer routes and possible ways of transportation. However, you do not have a “Book Now” button for all transport services at once. There is no way to book a complete trip from your starting point up to the final destination. Why does that button not exist, even though almost everyone who travels would agree on that being highly useful?

Probably because the intermediary is missing?

Exactly. Why is it missing? Because every provider would like to be the intermediary. Companies could get extra money from that, and since everyone wants to be the mediating institution, everybody blocks everyone else and, in the end, you have nobody in this position.

The German railroad company Deutsche Bahn is one of the more integrative companies. They have their own app, the “DB Navigator”, which also features other public transport systems apart from theirs in the search option. The automobile companies are also open to these possibilities. As self-driving cars become more popular, there will be self-driving taxis on the streets. That will be the future of the companies – not just building the cars, but also offering services as a mobility provider. They will want you to plan your travels with their assistance. Everybody is aiming to be the intermediary and because that could only work if everyone cooperated, the position remains vacant. There have been start-ups that tried to mediate between big companies, but as soon as a big corporate group enters the deal, everyone else quits. The economic interest is more important than usability for the customers.

So that is why the blockchain might be helpful in that context?

Exactly. Just as it is with international trade, there is no economic interest with the blockchain. Transparency for the companies and usability for the customers would be more important. I travel a lot and I would be so happy to have a “Book Now”-button, and that is how everyone who travels would feel. Nobody would care if the blockchain worked as an intermediary in the background, just as it is with online banking in the present.

Transparency, usability, fairness, unchangeable rules – sounds just like blockchain were an ultimate solution. Does that technology have disadvantages and problems, too? Could it be even dangerous?

Yes, but the major problem is power usage. It is true that the blockchain – that is, the bitcoin blockchain – does need a lot of power. But that technology is ten years old and not up to date. That would be just like looking at the first computer and saying that It is slow and has a high power drain. The technology has been updated and more efficient systems exist now.

What is the bigger problem, then, with the blockchain?

The blockchain is a machine and therefore it acts like a machine. It acts upon the rules, contracts, and processes without thinking.

Could you elaborate on that?

Sure. Some have considered digitalising our public administration via blockchain technology and using transparent contracts to do so. We’d save a lot of paper that way. Still, we would have a dimension of bureaucracy we cannot begin to imagine. The blockchain would act and decide upon hard rules. It would end up as a system without empathy and human control. We would feel like we were being chased by the machine. So that is a danger, but there is also a solution. It is quite complex, but nevertheless, it is our duty to take up on that problem and solve it.

Are there further problems with the blockchain?

Yes, there are some. It is a severe problem that the blockchain is not under any legal rule because it is international and not located anywhere geographically. For example: if I transferred too much money to you and you refused to return it, and you were based in a country which is not participating in a legal agreement, then I would have no chance to solve that problem. That is why we have to establish an international legal standard for blockchains. As soon as we start to transfer more and more processes to the blockchain we will discover problems that would be hard to solve without a standard. This problem is not just technological, so we have to start working interdisciplinarily: economy, law, society.

Where do you think will we end up with the blockchain?

The bitcoin boom opened the topic to the public. Right away everyone wanted to be involved and a lot of people thought the blockchain would change the world in a day. I was in favour of people getting to know the new technology. The ones that were involved early on and got rich due to the bitcoin boom thrived, and rightfully so. They took the chance and are the ones who can finance their start-ups and now develop new, exciting ideas for society. Money flowed into an innovative and creative sector, so I think that was a positive aspect of bitcoin. Additionally, I think that the European Central Bank should offer the Euro as a crypto currency sooner or later. We still want to do trade with a hard currency such as the Euro; we do not like to rely on bitcoin, Ethereum or other digital currencies. That even goes as far as people printing their bitcoin as a physical coin with a code on it.

I think it is just getting started. The hype and the gold rush are over. Now companies and the creative industry will really get to know the technology and try to use its new potential. The technology will still play a role, not as a currency, but as a valuable infrastructure.

Interview: Martin Böhmer

Translation: Paulin Sander


Gilbert Fridgen is Professor for Business Informatics and Sustainable IT-Management at the University of Bayreuth. He also is deputy leader of the project group for Business Informatics at the Fraunhofer Institute for Applied Information Technics and founder as well as leader of the Fraunhofer Blockchain Laboratory.