//
Artikel Archiv

Muster

Diese Schlagwort ist 39 Beiträgen zugeordnet

Rätselfoto des Monats September 2022

Warum erscheinen die Linien verzerrt?


Erklärung des Rätselfotos des Monats August 2022

Frage: Wie entstehen diese Strukturen?

Antwort: Wir blicken auf eine leicht bewegte aber glatte Wasseroberfläche. Sie reflektiert das auftreffende Licht spiegelnd. Da die Aufnahme in einem Jachthafen gemacht wurde, spiegelt sich nicht nur der blaue Himmel, sondern auch das von den Schiffen diffus reflektierte Licht. Weil die Oberfläche unterschiedliche Krümmungen aufweist, wird das Licht in unterschiedliche Richtungen reflektiert, sodass die nachbarschaftliche Ordnung der gespiegelten Originale durcheinander gerät und diese daher nicht mehr zu erkennen sind.
Fasst man die bewegte Wasseroberfläche als Abfolgen von sich ändernden hohl- und wölbspiegelartigen Deformationen auf, so kommt es zu entsprechenden mehr oder weniger starken Verzerrungen der abgebildeten Gegenstände. Je nachdem ob eine gegebene Deformation der Wasseroberfläche groß oder klein ist, befinden sich die gespiegelten Objekte innerhalb oder außerhalb der Brennweiten der flüssigen Hohlspiegel mit der Folge, dass neben den einfachen Verzerrungen auch noch „kopfstehende“ Abbilder auftreten. Damit geht die Kohärenz der gespiegelten Objekte vollends verloren und die Spiegelbilder mutieren kaleidoskopartig zu abstrakten Mustern, die zwischen verschiedenen, aber auf selbstähnliche Weise sich wiederholenden Grundstrukturen changieren.

Werbung

Einfache Geometrie in der Wüste

In den Wüsten sorgt der Wind nicht nur für stets gefegte und somit gepflegte Dünen, sondern schafft darüber hinaus gerade Linien und einfache geometrische Strukturen. Man muss den Blick nur ein wenig schweifen lassen, um Abszissen, Ordinaten, spitze und stumpfe Winkel zu erkennen, die durch ihre schiere Größe beeindrucken. Die Sonne hilft durch Licht und Schatten für deutliche Kontraste und eine naturschöne Aufzeichnung.
Wenn man den Wind erlebt, der den Sand oft in komplexen Wirbeln über die Hänge der Dünen treibt, erscheint es schon erstaunlich, dass dabei derart geometrisch geordnete Strukturen herauskommen können.

Die Schönheit des Wüstensands

Wer sagt die Wüste sei öd und leer, der kennt nicht die ganze Wahrheit. Die Sandwüste bestehend aus Myriaden von Sandkörnern, die in ihrer Schlichtheit und scheinbaren Nichtigkeit kaum zu überbieten sind, die durch die Finger rinnen und sich scheinbar allenfalls an den Partnerkörnern stoßen können, bringen oft durch Wind und Wellen „beflügelt“ faszinierende Strukturen und Muster hervor. Ich kann mich bei Wanderungen in Wüsten oder auch nur in begrenzten Dünenlandschaften oft kaum sattsehen an naturschönen Anblicken. Sie stellen darüber hinaus oft Rätsel über ihre Entstehung und temporäre Stabilität dar, die nicht selten ungelöst bleiben müssen. Allenfalls lassen sich Teilaspekten physikalisch aufklären. Das habe ich in der Vergangenheit an vielen Stellen in diesem Blog getan. Diesmal lasse ich die Strukturen einmal physisch, physikalisch und gedanklich völlig unangetastet…

Schönheit als sinnerfüllte Wahrnehmung

Das menschliche Vermögen, Muster zu erkennen, ist bislang noch von keiner Maschine übertroffen worden. Sie ist entscheidend dafür, auch da noch etwas Sinnhaltiges zu erkennen, wo der Vergleich mit allem bislang Bekanntem ergebnislos ausgeht. Auch wenn der Sinn zunächst lediglich darin besteht, dass man den Anblick schön findet. Schönheit ist ein wesentlicher Aspekt einer sinnerfüllten Wahrnehmung.

Der Tanz ist realer als die Atome

Was ist also dieses Gehirn, was sind all diese Atome mit Bewußtsein? Schnee von gestern! Nur deshalb können wir uns daran erinnern, was uns ein Jahr zuvor durch den Kopf gegangen ist – durch einen Kopf, in dem inzwischen längst alles völlig erneuert ist. Genau das bedeutet nämlich die Erkenntnis, wie lang es dauert, bis alle Atome des Gehirns durch andere ersetzt sind: daß meine Individualität nur ein Muster ist, ein Tanz. Die Atome kommen in mein Hirn, machen ihr Tänzchen und gehen dann wieder. Immer andere Atome, aber stets der gleiche Tanz, und immer mit der Erinnerung daran, wie der Tanz gestern ausgesehen hat.*

Der Physiker Richard Feynman (1918 – 1988) bringt hier auf anschauliche Weise zum Ausdruck, dass aus der reduktionistischen Perspektive der Physik die abstrakten Muster der aus den realen Dingen aufgebauten Welt entscheidend sind für das was wir als Wirklichkeit empfinden. Man weiß, dass durch unseren Stoffwechsel – die körperliche Kommunikation mit der Umwelt – die Moleküle unseres Körpers ständig ersetzt werden. So wird beispieslweise unsere Leber in wenigen Wochen durch neue Materie ersetzt. (Leider wird dabei auch eine mögliche Krankheit mit repoduziert).
Was bleibt und was bedeutet es, wenn unser Körper nach einiger Zeit materiell ersetzt/erneuert wurde, die Erinnerung an Kindheitserlebnisse, an den ersten Kuss oder auch an einen Unfall… davon völlig unberührt bleibt?
In der Physik ist es nicht anders. Entscheidend sind die Muster, die Kräfte, die Tänze, die das Verhalten der materiellen Dinge, der Elementarteilchen etc. bestimmen. Und das gilt es zu beschreiben und zu verstehen.


* Richard Feynman, z.n.: K. C. Cole. Warum die Wolken nicht vom Himmel fallen. Berlin 2000; S. 183


Spuren im Sand

Vielleicht wollte die Sammlerin (des Sandes, HJS) sich gerade den Lärm der verzerrenden und aggressiven Sinneseindrücke vom Leibe halten, den konfusen Wind des Erlebten loswerden, um endlich die sandförmige Substanz aller Dinge für sich zu haben, die Kieselstruktur des Seins zu berühren. Darum löst sie die Augen nicht von jenen Sänden, dringt mit dem Blick in eins jener Gläser ein, gräbt sich ihr Loch, versetzt sich hinein und liest die Myriaden von Nachrichten, die in einem Häufchen Sand stecken. Jedes Grau, das einmal in helle und dunkle, glitzernde und trübe, kugelförmige, polyedrische und flache Körnchen zerlegt worden ist, erscheint nicht mehr als grau oder beginnt überhaupt erst, uns begreiflich zu machen, was eigentlich grau bedeutet.
Derart das Tagebuch der melancholischen (oder glücklichen!) Sandsammlerin entziffernd, frage ich mich am Ende, was eigentlich in jenem Sand der zahllosen Wörter geschrieben steht, die ich mein Leben lang aneinandergereiht habe, in jenem Sand, der mir jetzt so fern von den Stränden und Wüsten des Lebens erscheint. Vielleicht können wir, wenn wir den Sand als Sand und die Wörter als Wörter betrachten, ein wenig besser begreifen, wie und in welchem Maße die zermahlene und zerfallene Welt darin noch ein Fundament und Modell finden kann.
*


* Italo Calvino. Gesammelter Sand. Essays. München 1995, S. 13f

Die Schönheit im Innern einer Baumwurzel

Viele Dinge werden erst dann so richtig sie selbst, wenn sie aus einem nivellierenden Kontext herausgenommen werden. So auch in diesem Foto. Wer würde schon darauf kommen, dass es sich um einen Ausschnitt aus einer Baumwurzel handelt, die auf einem Wanderweg von den vielen Fußtritten ans Tageslicht gefördert und glatt getreten wurde. Von weitem ist es halt eine hölzerne Wurzel von Nahem ein naturschönes Muster.
Natürlich hat der Baum es mit seinen Wurzeln nicht darauf angelegt, ein Kunstwerk hervorzubringen – das entsteht ohnehin erst im Auge (oder sonstwo) des Betrachters – aber die durch die vitalen Vorgänge im Baum entstandenen und durch mechanische Einwirkung freigelegten Holzstrukturen üben losgelöst von diesen (ehemaligen) Funktionen einen ästhetischen Reiz auf den Betrachter aus.

Das Schöne muss nicht erklärt werden…

Als ich diese Holzstruktur eines in der Brandungszone des Meeres liegenden angeschwemmten Baumes entdeckte, war ich vom ersten Moment an von der Naturschönheit fasziniert. Der Baum wurde im ewigen Wellengang allmählich dekonstruiert und dabei in ein Naturkunstwerk (ein schönes Oxymoron) umgewandelt. Mir fiel dazu der Vers eines Gedichts von Christian Morgenstern ein:

Der Quellnixe wehendes Fontänenhaar.**

Ich machte mir Gedanken, wie es wohl zu dieser ästhetisch ansprechenden Gestalt gekommen sein mag, bis mir einfiel, dass man Schönheit gar nicht erklären muss – wohl auch deshalb, weil man es nicht kann. Sagte nicht bereits Friedrich Schiller (1759 – 1805):

Schön, kann man also sagen, ist eine Form, die keine Erklärung fordert, oder auch eine solche, die sich ohne Begriff erklärt„.*


* Friedrich Schiller. Unsterbliche Hoffnung. Wien und Stuttgart 1952, S. 73
** Christian Morgenstern. Stufen. München 1984. S. 41

Vulkanlandschaft von oben

Jedenfalls ist das der spontane Gedanke, der mir in den Sinn kommt, wenn ich diese Negativversion einer in der Sonne angeschmolzenen Asphaltschicht betrachte. Offenbar entspricht es unserem Bedürfnis, Strukturen ohnen erkennbaren Sinn einen solchen zu unterlegen. Selbst in Ausstellungen abstrakter Kunst erwische ich mich immer wieder dabei, sinnhafte Strukturen zu erkennen. Das Unbekannte und Namenlose wird uns leicht zum Numinosen und dagegen wehrt sich offenbar etwas in uns.

Systeme entdecken Muster

Man kann davon ausgehen, dass sich das System hauptsächlich deshalb entwickelt hat, um Muster zu entdecken, so dass ein Muster in gewissem Sinne seine eigene Belohnung wird, auch wenn es in der realen Welt keinen besonderen Vorteil bringt.*

Ich sehe darin ein Schiff aus Sand am Strand im Wellengang. Nicht das Schiff bewegt sich, sondern das zum Meer zurückströmende Wasser. Strömungsmechanisch macht es keinen Unterschied.
Die absolute Länge des Sandschiffs beträgt etwa 50 cm.

Man kann natürlich auch etwas anderes darin sehen.


* Murray Gell-Man (1929 – 2019), Nobelpreisträger der Physik. Im Original heißt es: The system can be regarded as having evolved in great part to discover patterns, so that a pattern becomes in a sense its own reward, even if it confers no particular advantage in the real world.

Strukturen im Schnee

Nach dem kurzen Schneeintermezzo in diesem (bei uns bisher ausgebliebenen) Winter möchte ich noch das im Foto eingefangene Phänomen  nachtragen.
Wenn Schnee zu einer Zeit fällt, in der der Boden noch nicht gefroren und die Lufttemperatur in der Nähe des Gefrierpunkts ist, gibt es die Chance interessante Phänomene zu entdecken. Eines dieser Phänomene ist auf dem Foto zu sehen. Als ob die Natur einen Sinn für ästhetische Gestaltung selbst im Bereich von gepflasterten Gehwegen entfalten würde, werden hier die dünnen Fugen zwischen den Pflastersteinen deutlich mit einem relativ hohen Schneewulst überbrückt und in vielen Fällen auch noch dunkel nachgezeichnet. Weiterlesen

Eis ist mehr als gefrorenes Wasser

Gefrierendes Wasser und schmelzendes Eis präsentieren sich unter natürlichen Bedingungen in einem überbordenden Gestaltreichtum, der durch die physikalische Beschreibung als Phasenübergänge von flüssig nach fest und fest nach flüssig nur unzureichend erfasst wird. Den jeweiligen äußeren Umständen entsprechend laufen der Kristallisations- und Schmelzprozess meist in Wechselwirkung mit anderen physikalischen Vorgängen ab, die zu sehr komplexen und nicht selten ästhetisch ansprechenden Kompositionen aus Eiskristallen im jeweiligen Kontext der natürlichen Umgebung führen können. Zwischen streng geometrisch aufgebauten hexagonalen Kristallstrukturen und organisch wirkenden floralen Mustern entfalten sich zahlreiche Mischformen, deren Zustandekommen – wenn überhaupt – nur durch detektivische Kleinarbeit physikalisch zu entziffern ist.
In einigen der ausgewählten Fotografien drängen sich Korrespondenzen zwischen Eismustern und organischen Strukturen auf. Es entfaltet sich so etwas wie ein anspielungsreicher, stummer Dialog zwischen zwei Sphären, die wir als völlig verschieden wahrzunehmen gelernt haben. So scheinen sich die Eisblumen am Fenster in ihrem Gestaltreichtum an floralen Mustern zu orientieren und es sieht so aus, als ob die Raureifnadeln am Tannenzweig lediglich die realen Tannennadeln imitierten.
Ich werde über die Wintermonate immer mal wieder ein Foto auswählen das ein interessantes Szenario zwischen Gefrieren und Schmelzen aufzeigt oder einfach nur schön ist. Die unmittelbare Wirkung auf den Betrachter steht im Vordergrund.

 

 

Von Jahresringen und elektrischen Feldern

Wer sich die Visualisierungen von elektrischen Feldern und Potenziallinien vor Augen führt (siehe Grafik), wird vermutlich erstaunt sein über die Ähnlichkeit der Strukturen eines Querschnitts durch einen Baumstamm (siehe Foto). Während die Jahresringe der beiden zu einem Stamm zusammengewachsenen Bäume oder Äste ein und desselben Baums den Potenziallinien entsprechen, erinnern die radial von den Zentren ausgehenden Trockenrisse an Feldlinien von elektrischen Ladungen. Bei gleichnamigen Ladungen stoßen sich die Feldlinien ab.
Auch dieser Sachverhalt findet eine Entsprechung in diesem Baumquerschnitt: Die gleichartigen Stämme stoßen sich in der Tat zunächst ab, bevor sie ihren Frieden finden und nach weiterem gemeinsamen Wachstum schließlich ein gemeinsames Zentrum und damit  einen einheitlichen Stamm ausbilden. Spätestens hier endet die Analogie zwischen zwei völlig verschiedenen Bereichen der Natur.
Es scheint als gäbe es in der Natur nur einen begrenzten Vorrat an Mustern, die in ganz unterschiedlichen Zusammenhängen  auftreten. In der Physik kennt man solche Ähnlichkeiten des Verhaltens in verschiedenen Bereichen, wenn ganz unterschiedliche Systeme quantitativ dasselbe Verhalten zeigen, obwohl ganz andere Wechselwirkungen und andere Unterschiede im Spiel sind. Man spricht dann auch von Universalität.

Vogelfederschindelmuster

Vogelgefieder erinnert mich manchmal an Schindeln. Diese werden so gelegt, dass die höher liegenden die tiefer liegenden überlappen, damit das Wasser abläuft und nicht ins Innere eines Gebäudes gelangen kann. Bei Vögeln ist nicht tiefer und höher entscheidend, sondern vorne und hinten. Auf diese Weise kann der Wind den Vögeln beim Fliegen nicht unter die Federn greifen. Vielmehr werden sie noch dichter an den Körper gedrückt. Das typische Muster insbesondere von Vögeln mit kräftigen Farben hat daher diese typische „Schindelstruktur“.
In meinem gestrigen Beitrag hatte ich die bunten Herbstblätter der Zaubernuss in ähnlicher Weise zusammengelegt ohne an Schindeln und Federn zu denken.  Annas Kommentar: „Zaubernussvogelgefieder“ erinnerte mich jedoch daran, dass ich vor einiger Zeit genau solche Muster eines Gefieders fotografiert hatte. Hier sind zwei Ausschnitte.

Betrachtet man die große Vielfalt von optischen Mustern, die bei der Anordnung der Federn auftritt, so stellt man natürlich einige aerodynamische Optimierungen fest, die die Frage beantworten können, warum die Federn so liegen und nicht anders. Aber dominierend ist zumindest im Falle des Fasans der Eindruck, dass hier eher ästhetische Prinzipien im Spiel waren. Wissenschaftler sehen das meist eher funktional, einem definitiven Sinn geschuldet. Damit wäre man wieder bei einer schon öfter diskutierten Frage.
Im oberen Foto, das ich wegen der Ähnlichkeit zur Anordnung der Blätter der Zaubernuss ausgewählt habe, sieht es auf den erstn Blick so aus, als würden die schwarzen Streifen Schatten darstellen, die von den Federn geworfen werden. Sind es aber nicht, wie durch Vergleich mit den darüber liegenden Federn leicht festgestellt werden kann. Über das gestalterische Prinzip kann man m.E. nur spekulieren.

Wege 18: Imaginäre Wege in der Wüste

Ein nahezu monochromes Gemälde eines zum Horizont gehenden Weges. Er führt auf ein Gebirge zu, dessen Struktur nahezu übergangslos in einem mit Mammatuswolken verhangenen Himmel übergeht.
Solche Gedanken gingen mir durch den Kopf, als ich in einer Sandwüste pausierend die vielfältigen, ästhetisch ansprechenden Strukturen etwas näher betrachtete. Weiterlesen

Musterbildung in der Regentonne

Gestern bot sich mir beim Blick in die Regentonne der (ausschnitthaft) in dem Foto dargestellte Anblick. Es sah aus wie ein Werk der abstrakten Kunst, was sich zudem auch noch in langsamer Bewegung befand. Typische Strömungsfiguren, wie man sie beispielsweise zuweilen bei Algenbefall auf Seen und Teichen beobachten kann prägen das Bild. Es sind deutlich zwei verschiedene Bereiche auszumachen. Weiterlesen

Von Enten und Wellen

Diese Ente scheint das Muster ihrer Rückenfedern auf mir unerklärliche Weise in ihrem Kielwasser zu reproduzieren, wenn auch in umgekehrter Richtung. Wie macht sie das nur?
Diese wohl eher einer Pareidolie entsprechende Übereinstimmung ist wohl eine der vielen Launen der Natur oder unserer Wahrnehmung. Aber auch schon das V-förmige Muster, das sie hinter sich her zieht, ist interessant genug, denn es hat einige universelle Eigenschaften. Weiterlesen

Rätselfoto des Monats Juni 2019

wasserwellenschwerter_p1030Wie kommt es zu der Karomusterung der Wasseroberfläche?


Erklärung des Rätselfotos des Monats Mai

Frage: Warum dominiert die Kreisförmigkeit?
Antwort: Die Blasen wurden auf der Wasseroberfläche in einer Regentonne beobachtet. Nachdem es aufgehört hatte zu regnen, tröpfelte das restliche Wasser noch eine ganze Zeit lang in die Tonne. Fast jeder Tropfen erzeugte dabei eine Blase. (Wie das möglich ist, kann man in einem früheren Beitrag nachlesen.) Es erscheint uns selbstverständlich, dass Blasen dazu tendieren, Kugelform bzw. auf dem Wasser das Zweitbeste, nämlich nahezu Halbkugelform anzunehmen.
Als Kugel nimmt die Seifenhaut die kleinste Fläche ein, um das gegebene Luftvolumen zu umschließen. Da zur Ausbildung der Seifenoberfläche Oberflächenenergie nötig ist, wird durch die kleinste Oberfläche die Oberflächenenergie minimiert. Dahinter steckt das Prinzip der Natur, unter den gegebenen Umständen so viel Energie wie möglich an die Umgebung abzugeben (2. Hauptsatz der Thermodynamik).
Wenn sich zwei Blasen zusammentun, ist die Vergrößerung der Oberfläche und damit der nötigen Grenzflächenenergie kleiner als die Summe der Vergrößerungen durch die einzelnen Blasen. Daher ziehen sich die Blasen an und bilden einen Blasenteppich anstatt einzeln auf der Wasseroberfläche zu driften. Die Anordnung in diesem Teppich ist der Tendenz nach hexagonal, weil dadurch ebenfalls eine Minimierung der eingenommenen Oberfläche erreicht werden kann. Und wenn die Umstände es erlauben, strebt auch noch der gesamte Blasenteppich zur Kreisform, weil auf diese Weise die Grenze zwischen Blasen und freier Oberfläche und damit abermals der Oberflächenenergie minimiert werden kann. Das ist im vorliegenden Beispiel nahezu realisiert.
Die Minimierung der Randlänge zwischen freier Wasseroberfläche und Blasenteppich findet man auch noch in der Lochform wieder, die durch die fallenden Tropfen gebildet wird.
Reine Wasserblasen sind sehr kurzlebig. Die Langlebigkeit der hier vorgefundenen Blasen ist der Verunreinigung des Wassers mit Pflanzenresten zuzuschreiben, die eine ähnliche Wirkung auf die Oberflächenspannung und damit auf die Lebensdauer der Blasen hat wie die Tenside bei Seifenblasen.

 

 

Die Jahresringe spinnen

Das auf dem Foto dargestellte Motiv wurde zum Phänomen, als ich in der durch die Jahresringe hervorgerufenen Struktur eines Zaunpfahls eine Spinne und wahlweise ein originelles Spinnennetz zu sehen vermeinte. Diese Pareidolie drängte sich trotz der enormen Größendifferenz zwischen Holz und Spinne geradezu auf, obwohl ich bei etwas kritischer Betrachtung zugeben muss, dass diese Mustererkennung doch arg an der Realität vorbeigeht. Weiterlesen

Die gefrorenen Fenster

Die Eisblumen

In Häusern findet man zur Winterzeit
Solch eine wunderbar formierte Zierlichkeit
Die Keiner tüchtig zu beschreiben;
Wenn die gefrornen Fensterscheiben
Von tausend zierlichen und schönen Kreaturen
Uns tausend zierlich Figuren
In solcher zarten Nettigkeit
Und doch in dunkler Nacht erzeugt, uns frühe zeigen. Weiterlesen

Ein ausgegossener roter Teppich

Der griechischen Tragödie „Agamemnon“ zufolge, soll sich König Agamemnon zunächst geweigert haben, nach der siegreichen Heimkehr in seine Heimatstadt Mykene über einen roten Teppich in sein Haus zu gehen, um die Götter nicht zu verärgern. Er tat es schließlich doch und wurde wenig später von seiner Frau Klytämnestra und deren Geliebten Ägisth mit der Axt erschlagen. Weiterlesen

Hunde wollt ihr ewig leben?

Er sitzt hier zwar schon einige Zeit und hat verschiedene Gestalten durchlaufen. Die dunklen Partien seines Fells sind erst in den letzten Tagen so richtig hervorgetreten. Ich bin gespannt, wie lange er es unter den derzeitigen Bedingungen noch macht.

Wer genaueres für diese merkwürdige Art der Strukturbildung wissen möchte, kann hier nachsehen.

Siehst du das Kamel?

wolkenbilderraetsel_68bHamlet: Seht Ihr die Wolke dort,
beinah in Gestalt eines Kamels?
Plonius: Beim Himmel, sie sieht auch
wirklich aus wie ein Kamel.
Hamlet: Mich dünkt, sie sieht aus wie
ein Wiesel.
Polonius: Sie hat einen Rücken wie
ein Wiesel.
Hamlet: Oder wie ein Walfisch?
Polonius: Ganz wie ein Walfisch.

William Shakespeare (1564 – 1616)

Züngelnde Wasserflammen am Strand

wasserflammen_rvWie jeden Tag hatten ihn seine Schritte zum offenen Meer geführt. Sein Blick war vor ihm auf den Boden gerichtet, wo das abfließende Wasser züngelnde Flammen in den Sand gezeichnet hatte. Die Rinnsale, am Ende fadendünn, mündeten in immer beitere Verästelungen, in den weiten, lodernden Flächenbrand des Ozeans…
Lass die Wasserflammen brennen, lass die Wasserflammen brennen. Einmal sagt das Feuer: Es ist gut.*
Weiterlesen

Rätselfoto des Monats Juni 2017

Wie kommt es zu dem tiefen Abgrund im Pool?

________________________________________________________________________________________

Erklärung des Ratselfotos des Monats April 2017
Frage: Was macht die Pflanze so stark?

Antwort: Geht man davon aus, dass Pflanzensamen in kleine Risse des Asphalts geraten und ein Minimum an Erde und Feuchtigkeit vorfinden, so beginnen sie zu wachsen. Ein wesentlicher Mechanismus, Feuchtigkeit aufzunehmen funktioniert durch Osmose. Die Pflanzenzellen haben selektive Wände, die zum Beispiel reines Wasser durchlassen, nicht aber Pflanzensäfte. Da der Drang, sich zu vermischen, also eine möglichst einheitliche Lösung herzustellen, sehr groß ist, kann das Ziel nur dadurch erreicht werden, dass das Wasser durch die Wände in die Pflanze eindringt, umgekehrt aber kein Saft herauskann. Als zwangsläufige Folge erhöht sich der Druck in den Pflanzenzellen. Weil die Pflanzen die Flüssigkeit über die Wurzeln aufnimmt, spricht man auch vom Wurzeldruck. Erst wenn dieser so groß ist wie der durch das Mischungsbestreben bewirkte osmotische Druck wird die Wasseraufnahme gestoppt. Der Druck bei dem das passiert, kann mit bis zu 13 bar erstaunlich hoch sein. Bedenkt man, dass ein Autoreifen einen Druck von etwa 2 bar hat, so kann man sich die Sprengkraft, die dadurch bewirkt wird, gut vorstellen.
Wenn nach einigen Regentagen reife Kirschen platzen, so ist auch dafür der osmotische Druck verantwortlich. Er entsteht in diesem Fall dadurch, dass Regenwasser durch die selektive Haut der Kirsche ins Innere gelangt, um dem natürlichen Mischungsbestreben nachzukommen.

Baumtattoo

Ein Nadelbaum trägt eine Art Tattoo. Wer hat ihm das nur eingeritzt? Jedenfalls sieht diese – vermutlich durch eine Verletzung beim Abholzen der meisten ehemaligen Nachbarbäume durch Zufall beigebrachte – Verletzung wie eine aufstrebende Pflanze aus (siehe Vergrößerung in der unteren Abbildung). Es ist eine Pareidolie, die mit zahlreichen anderen Mustern, die sich Bäume im Laufe Ihres Lebens zuziehen – eine sehenswerte, die Fantasie herausfordernde Abwechslung beim Spazieren im Wald. Dass Bäume gegenüber anderen Pflanzen für solche Muster prädestiniert sind, hängt mit ihrem Alter zusammen. Sie haben jahrelang Zeit die Spuren der Zeit so in sich aufzunehmen, dass sie kaum noch für eine Wunde angesehen werden, sondern für ein Zeichen.

Zeichen im Sand

sandrippel_dsc01808b_rvEin Narre schrieb drei Zeichen in Sand,
Eine bleiche Magd da vor ihm stand.
Laut sang, o sang das Meer.

Sie hielt einen Becher in der Hand,
Der schimmerte bis auf zum Rand,
Wie Blut so rot und schwer. Weiterlesen

Wasser in kristallinem Gewand

eis_auf_regentonne_dscf0131Immer wenn die Regentonne erneut zufriert, glänzt sie mit einem neuen Muster aus kristallisiertem Wasser. Der Zufall spielt beim Übergang vom flüssigen zum festen Zustand des Wassers offenbar eine wichtige Rolle und da das so ist, gibt es unzählige Möglichkeiten der Kristallisation. Weiterlesen

Der Tanz ist realer als die Tanzenden

Der-Tanz-ist-realerEine der wichtigsten Einsichten der modernen Physik besteht darin, dass die abstrakten Muster der physikalischen Welt realer sind als die materiellen Dinge, die man „in die Hand nehmen kann“ (Paul Valéry (1871 – 1945)). Oder, wie C. K. Cole es ausdruckstark formuliert: „Der ‚Tanz‘ ist realer als die Atome.(…) Das, was die Materie und die Kräfte fest und ewig macht, sind fast immer unfaßbare, sich ständig wiederholende Rhythmen, die von einem ständig wechselnden Chor gesungen werden. Atome kommen und gehen, aber Erinnerungen können sich ein Leben lang halten. Das Gesetz der Schwerkraft saugt Sterne und Planeten zu Kugelform, unabhängig davon, woraus sie bestehen… Weiterlesen

Zwischen weißer Pracht und Schmutzskulptur

SchneeskulpturSchlichting, H. Joachim. In: Spektrum der Wissenschaft 2  (2016), S. 48 – 49

Schneeflächen schmelzen oft ungleichmäßig und hinterlassen zahlreiche Vertiefungen. An den exponierten Stellen wiederum sammeln sich Verunreinigungen. Beide Prozesse hängen eng zusammen.

»Der Schnee ist eine erlogene Reinlichkeit.«
Johann Wolfgang von Goethe (1749 – 1832) Weiterlesen

Gestrickte Eisblumen

Organische-FlechtstrukturenWenn ich von gestrickten Eisblumen spreche, möchte ich damit drei Gedanken zum Ausdruck bringen, die beim Betrachten der Eismuster auf den Fensterscheiben kommen können (siehe Foto) . Erstens ist klar, dass es sich um Eiskristalle, also tote Materie handelt. Zweitens drängt sich die Ähnlichkeit der Muster mit Pflanzen geradezu auf. Mit ihren langen, organisch geschwungenen, Ästen und Zweigen scheinen die Eisgirlanden an der Scheibe hochzuranken. Und drittens bleibt dem genauen Beobachter nicht verborgen, dass hier auch noch etwas Künstliches, wenn nicht gar Künstlerisches im Spiel ist: Die Äste haben etwas Zopfartiges an sich und erinnern an geflochtene oder gestrickte Muster. Weiterlesen

Steine: Wer entziffert die natürliche Schrift?

Linien-im-SteinSo erzählen die Schnitte auf dem Boden eines zinnenen Tellers die Geschichte aller Mahlzeiten, denen er beigewohnt hat, und eben so enthält die Form jedes Landstrichs, die Gestalt seiner Sandhügel und Felsen, mit natürlicher Schrift die Geschichte der Erde, ja jeder abgerundete Kiesel, den das Weltmeer auswirft, würde sie einer Seele erzählen, die so an ihn angekettet würde, wie die unsrige an unser Gehirn“.

Lichtenberg, Georg Christoph :  Schriften und Briefe III. München 1980

Ein Gesicht im Schlick

SpurGesichtrvWenn wir in der zufälligen Spur im Schlick des niedersächsischen Wattenmeeres, die vermutlich durch ein kleines Tier auf der Suche nach Nahrung hinterlassen wurde, trotz einer gewissen Scheu, das eine mit dem anderen in Beziehung zu setzen, ein Gesicht sehen, dann befinden wir uns in guter Gesellschaft. Denn schon der Philosoph David Hume stellt ganz allgemein fest: „Es gibt eine allgemeine Neigung unter den Menschen, sich alle Wesen ihnen ähnlich vorzustellen und auf jeden Gegenstand diejenigen Eigenschaften zu übertragen, mit denen sie näher vertraut und die dem Bewusstsein besonders gegenwärtig sind. Wir sehen menschliche Gesichter im Mond, Armeen in den Wolken und schreiben aufgrund eines natürlichen Hanges … einem jeden Ding, das uns verletzt oder das uns gefällt, Böswilligkeit zu oder einen guten Willen“ (Hume, David: Die Naturgeschichte der Religion. Hamburg: Meiner 2000).
Das menschliche Gesicht, „die unterhaltenste Fläche auf der Erde“, sehen wir besonders oft. So kann „eine kleine Veränderung in einem Dinten-Fleck (…) dadurch sehr merklich werden, wenn ich mir ein Gesicht darunter gedacht habe“ (beide Zitate: Georg Christoph Lichtenberg).

Verwehte Spuren im Sand

Spuren-im-Sand-2Die vom Vortag zeugenden Fußspuren sind durch den Sandsturm in der Nacht nicht verschwunden, sondern wurden nur modifiziert bzw. harmonisch in das übrige Netzwerk der Sandrippel integriert. Umgekehrt sind sie nicht ohne Wirkung auf die übrige Rippelbildung geblieben. Man hat den Eindruck, dass auch sie sich der Störung durch die Fußspuren angepasst und ganz anders strukturiert worden sind als es bei ungestörter Sandfläche der Fall gewesen wäre.

Die physikalischen Gesetze, die zu dieser Strukturbildung führen, sind weitgehend bekannt (Strukturen im Sand). Die komplexen Randbedingungen, die dem vorliegenden Muster zugrunde liegen, legen allerdings eher einen ästhetischen als einen physikalischen Zugang nahe. Das Muster angemessen zu beschreiben ist schwierig, weil man sich keiner Vergleichsbilder bedienen kann. „Denn man ist in einem abstrakten Universum das keine Beziehung mit einem andern Universum hat. Für die meisten übrigen Formen der Natur, wie etwa für die Bäume und für die Berge kann man vergleichbare Bilder finden, aber nicht für die Formen welche durch den Sand entstehen“ (Italo Calvino)

Rätselfoto des Monats Februar 2015

109_Kreisstrukturen-im-Eis1Wie kommt es zu den Kreisen im Pfützeneis?

Erklärung des Rätselfoto des Vormonats: Pfützen im Winter

Photoarchiv