"Forschungsexpedition Stadt" in Tübingen

Teamportrait
Lösung: ZAHLENspiel
Lösung: GESCHICHTEerzählen
Lösung: RELATIVrätsel
Lösung: SEKUNDENweltreise
Lösung: LEBENselexier
Lösung: ZUGeschaut!

Teamportrait: Das Forscherteam der 8b des Carlo–Schmid–Gymnasiums Tübingen

22 Schülerinnen und Schüler der Klasse 8b des Carlo–Schmid–Gymnasiums Tübingen wollen im Rahmen des Naturwissenschaft- und Technik-Unterrichts die Forschungsfragen der "Forschungsexpedition Stadt" als Projektarbeit lösen. Im Folgenden stellen sie sich kurz vor:

"Wir 11 Mädchen und 11 Jungs freuen uns darauf, bei der "Forschungsexpedition Stadt" ein Projekt aus Naturwissenschaften, Technik und Geschichte außerhalb der Schule im Team zu gestalten. Gleichzeitig sind wir gespannt, was wir Neues und Interessantes über "unser Tübingen" erfahren."

Die Klasse 8b des Carlo–Schmid–Gymnasiums Tübingen

Das Projektbüro "Städte im Wissenschaftsjahr 2009" wünscht den Schülern viel Spaß bei ihrer Projektarbeit und hofft, dass sie viel Neues und Interessantes über ihre Stadt herausfinden.

Lösung: ZAHLENspiel

Kurz und präzise übermittelten uns die Jungforscherinnen und -forscher ihre Antwort auf die Forschungsfrage ZAHLENspiel:

"An der Universität Tübingen waren im Wintersemester 2008/2009 im Hauptfach Mathematik genau 637 Studenten bzw. Studentinnen eingeschrieben.

Die Quersumme ist 16."

Die Fotos zeigen das Gebäude und den Eingang zur Mathematischen Fakultät

Lösung: GESCHICHTEerzählen

Der Dokumentation der Aufgabe GESCHICHTEerzählen nahmen sich die beiden Jungforscher Steffen und Jens des Tübinger Expeditionsteams an und stellten uns selbige zur Verfügung:

"Der Fall der Berliner Mauer am 9. November 1989 begann mit dem Bau der Berliner Mauer am 13. August 1961. In dieser Zeit versuchten mehrmals die Menschen in den kommunistischen Ländern sich gegen das System zu wehren: in Berlin 1953, Budapest 1956 oder Prag 1968 kam es zu gewalttätigen Ausschreitungen.

Mit der Gründung der ersten freien Gewerkschaft Anfang 1989 in Polen begann der Zerfall des sozialistischen Systems. Noch konnte die Sowjetunion ihre Satellitenstaaten kontrollieren, aber mit der Wahl Gorbatschows 1984 änderte sich langsam die Politik im größten Land der Erde.

Am 23. August 1989 öffnete Ungarn erstmals die Grenze zu Österreich. Schon Monate vorher nutzten Tausende DDR-Bürger eine Veranstaltung an der ungarisch-österreichischen Grenze bei Sopron zur Flucht nach Österreich.

Erich Honecker, der Staatschef der DDR, trat am 18. Oktober 1989 zurück. Die neue DDR-Regierung bereitete ein neues Reisegesetz vor, um die Reisebeschränkungen für DDR-Bürger aufzuheben. Am 9. November 1989 wurde nach einer Fehlermeldung der Grenzübergang Bornholmer Straße ohne Abwarten auf Befehle von oben geöffnet."

Restbestände der Berliner Mauer

Lösung: RELATIVrätsel

Die Übermittelung der Forschungsergebnisse des Tübinger Expeditionsteams bezüglich der Frage RELATIVrätsel verdanken wir Katrin und Anouk:

"Hier (auf der Morgenstelle 14) an der Fakultät für Mathematik und Physik in Tübingen waren wir!

Die Fakultät für Physik der Universität Tübingen

Nach einigen Turbulenzen (wie etwa im Aufzug stecken zu bleiben, sich zu verlaufen oder lernende Studis zu stören) fanden wir endlich zwei nette Studenten, die Lust und Zeit hatten, uns die Relativitätstheorie in drei Sätzen aufzuschreiben und zu erklären. Dabei wurden wir zuerst darüber aufgeklärt, dass es zwei verschiedene gibt:

Die allgemeine und die spezielle Theorie!

Ihre Namen wollten sie (die Studenten) leider nicht veröffentlicht haben und genauso auch kein Bild von sich machen lassen. Hier jedoch unsere Ergebnisse:

Die allgemeine Relativitätstheorie verknüpft Raum und Zeit zu einer vierdimensionalen Raumzeit und beschreibt die Wechselwirkung dieser mit Materie. Die Gravitation tritt hier nicht mehr als eigene Kraft auf, sondern ist eine geometrische Eigenschaft der Raumzeit. Mittlerweile wurde die ART durch zahlreiche Experimente, zum Beispiel Beobachtung der Lichtablenkung durch Gravitation oder der Periheldrehung des Merkur, sehr gut bestätigt.

Die spezielle Relativitätstheorie besagt: das Universum ist eine vierdimensionale Einheit in dem Sinne, dass die gewohnte Aufteilung in Zeit und dreidimensionalen Raum willkürlich ist und die physikalischen Gesetze in der gleichen Form für eine ganze Klasse solcher Aufteilungen gelten, welche sich wiederum durch die Tatsache ergaben, dass die Geschwindigkeit von Licht immer gleich ist, egal welche Geschwindigkeit die Messapparatur hat. Das Konzept der Gleichzeitigkeit verliert seine Gültigkeit und wird abhängig vom Bewegungszustand des Beobachters bzw. der Messapparatur. Ebenso laufen identische Vorgänge in zwei zueinander bewegten Bezugssystemen vom Standpunkt des jeweils anderen langsamer ab, und die Ausdehnung identischer Objekte scheint in Bewegungsrichtung verkürzt."

Lösung: SEKUNDENweltreise

Den folgenden, die Forschungsaufgabe SEKUNDENweltreise betreffenden Bericht des Tübinger Expeditionteams verdanken wir Alexander G. Bei der Abfassung des Berichts, welchen er auch im Rahmen des NWT-Unterrichts vortrug, war ihm u. a. sein Informatiklehrer Herr Sedding behilflich:

"Vorgeschichte des Internets:

Im kalten Krieg 1962 entwickelte Paul Baran ein Konzept über eine Netzwerk-Technologie, die sicherstellen sollte, dass das Kommunikationssystem des U.S.-Militärs vor ernsten Zerstörungen durch atomare Angriffe geschützt ist. In seinem Konzept wurden Daten nicht mehr auf einem zentralen Rechner gesammelt, sondern in ein Computernetzwerk eingespeist. Dieses "Internet" wurde ARPANET genannt und am 01. September 1969 an der University of California erstmals in Betrieb genommen.

Robert Kahn und Vinton Cerf entwickelten 1977 ein einheitliches Datenprotokoll und eine Methode der Verbindungsherstellung: TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol). Dieses Übertragungsprotokoll wurde 1983 zum Standard für das ARPANET.

1990 ersetzte das modernere NSFNET schließlich das ARPANET. Darauf folgte die schrittweise Öffnung des Netzes – Immer mehr Personen und Länder, aber auch privat betriebene Netze erhielten einen Zugang zum NSFNET. Die Benutzerzahl stieg stark an.

Mit der Einführung des HTTP (Hypertext Transfer Protocol) waren die grundlegenden Entwicklungen abgeschlossen und das World Wide Web war geboren. 1991 führte Tim Berners-Lee vom europäischen Kernforschungszentrum CERN im Internet ein Hypertextsystem ein. Nach dieser Entwicklung wurde der erste grafische Browser namens Mosaic entwickelt.

1992 war die Internetgemeinschaft bereits auf 700.000 Anwendern herangewachsen. Ein Jahr später hatte sich die Anzahl der am Internet angeschlossenen Computer mit 1,8 Millionen mehr als verdoppelt.

Spätestens seit 1995 redete die ganze Welt dann vom "Cyberspace", vom "Surfen" oder von der "Welt im Netz". Heute gibt es weltweit mehr als 1,4 Milliarden Internetnutzer. Also jeder fünfte Mensch auf der Erde hat rein theoretisch Internetzugang.

Was alles geschehen muss, damit man eine Internetseite abrufen kann:

Mit der Internetadresse – http://www.csg-tuebingen.de/ – beginnt alles,
sie besteht immer aus mehreren Teilen:

"http:" bzw. Hypertext Transfer Protokoll – Dies ist ein Protokoll, das quasi das Internet regelt.
"www" bzw. World Wide Web sagt dem Computer, dass es eine Internetseite aufrufen soll.
Die eigentliche Adresse, sie enthält den genauen Standort der Seite.

Die Endung "de" steht für Deutschland und sagt dem Computer, in welchem Land sich die gesuchte Seite befindet. Allein mit der Internetseite kommen die Seiten noch nicht auf den PC, es muss noch sehr viel dafür geschehen, dies wird in Kurzform auf folgendem Bild deutlich:

Zur IP-Adresse

Das Domain Name System (DNS) übersetzt die Internetadresse in eine "Ip-Adresse". Meistens werden IPv4-Adressen genutzt, diese bestehen aus vier Zahlen, die jeweils zwischen 0 und 255 liegen und mit einem Punkt getrennt werden, beispielsweise 78.47.61.213 (für www.CSG-Tuebingen.de).

Damit sind 232, also 4.294.967.296 Adressen darstellbar. Dies ist zwar extrem viel, jedoch werden diese Ip-Adressen langsam knapp, denn jede Internetseite (auch Unterseiten) müssen eine Ip-Adresse haben, um angezeigt werden zu können. Außerdem darf die Adresse nie doppelt vorkommen.

Darum wurde ein neues Ip-System entwickelt, das IPv6. Dieses wird langsam eingeführt und wird sehr wahrscheinlich das IPv4 ablösen. Eine Ipv6 wird in etwa so dargestellt: 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344.

IPv6 bietet 2128 = 25616 (= 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 ≈ 3,4 · 1038) Adressen. Diese Zahl reicht aus, um für jedes Sandkorn in der Sahara eine Ip-Adresse bereit zu stellen.

Seiten im Ausland

Durch die Endung der Internetadresse weiß der Provider, wo er die Adresse übersetzen lassen muss, also zu welchem DNS er die Anfrage schicken muss. Wenn der Provider die Ip-Adresse erfahren hat, geht die Anfrage wieder normal los, nur eben in diesem Fall ins Ausland und zum dortigen Server der Seite."

Lösung: LEBENselexier

Der Forschungsbericht des Tübinger Expeditionsteams zu der Aufgabe LEBENselexier stammt von dem Jungforscher Alexander W. Der Bericht wird durch zahlreiche Bildbelege gestützt, die während des Besuches im Zentrallabor des Tübinger Universitätsklinikums entstanden sind.

"Was macht der Arzt, wenn er ein Blutbild erstellen lässt?

Ein Hämogramm ist die bei einer Laboruntersuchung festgestellte qualitative und quantitative Zusammensetzung des Blutes. Es ist ein wichtiges diagnostisches Hilfsmittel in der Medizin. Aus dem kleinen Blutbild lassen sich erste schnelle Schlüsse zum Gesundheitszustand ziehen. Für eine umfassende Untersuchung und eine genaue Diagnose ist das kleine Blutbild nicht ausreichend. Genauere und weiterführende Erkenntnisse liefert dem Arzt das sogenannte Differenzialblutbild, das zusammen mit dem kleinen Blutbild als "großes" Blutbild bezeichnet wird.

Zur Erstellung des Differenzialblutbildes wird ein Tropfen Blut auf einem Objektträger ausgestrichen, angefärbt und unter dem Mikroskop betrachtet. Auf diese Weise ermittelt man die Form, Größe und Häufigkeit der verschiedenen Blutkörperchen, der roten Blutkörperchen und der weißen Blutkörperchen. So ist es z. B. wichtig, ob die roten Blutkörperchen im Blut einen Zellkern besitzen oder nicht. Normalerweise haben sie im Blut keinen Zellkern mehr, den haben sie ausgestoßen, bevor sie von den Bildungsorganen in das Blut übergetreten sind.

Die Auszählung der weißen Zellen kann Hinweise auf mögliche Erkrankungen geben, denn ein Anstieg der weißen Blutkörperchen signalisiert, dass im Körper ein Abwehrkampf gegen Viren, Bakterien, Parasiten oder ähnliches stattfindet. So können Erkrankungen wie z. B. Infektionskrankheiten, Hepatitis B und C, Malaria, Erkrankungen von Organen oder sogar Krebserkrankungen frühzeitig erkannt werden.

Nicht nur über die Anzahl und Beschaffenheit der Blutkörperchen gibt das Blutbild Auskunft. Auch Konzentrationen lebenswichtiger Stoffe, die das Blut innerhalb des Körpers transportiert, können durch ein Blutbild ermittelt werden: Salze wie Natrium, Kalium und Chlorid Mineralien wie Kalzium, Phosphor und Magnesium, Schwermetalle wie Kupfer, Zink Mangan und Eisen, Vitamine – wichtige Werte, die Aufschluss über den körperlichen Zustand des Patienten geben.

Wir besuchten das Zentrallabor des Universitätsklinikums Tübingen. Folgende Bilder zeigen Apparate, die die großen Mengen an Blutproben jeden Tag vollautomatisch untersuchen."

Lösung: ZUGeschaut!

Was die Tübinger Jungforscherinnen und -forscher bei ihrem Besuch des Wissenschaftszuges "Expedition Zukunft" erlebten bzw. bezüglich der Forschungsaufgabe ZUGeschaut! herausgefunden haben, berichten sie uns selbst:

"Wir besuchten den Wissenschaftszug am 23. Juli 2009 in Tübingen und bekamen durch eine super Führung einen kleinen Einblick in die hochinteressanten Themen der Forschung. Das Thema in Wagen 4 des Wissenschaftszuges lautet:

Das Gehirn – ein intelligenter Computer (Was weiß das künstliche Gehirn?)"

Das Tübinger Expeditionsteam muss sich noch ein wenig gedulden... ...bevor auch seine Teilnehmer in Wagen vier angelangt sind.

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