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Unterwegs zum Ursprung?
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Robotik: Denkende Roboter: Selbstbewusste Wesen oder nur kühle Logiker? - Spektrum der Wissenschaft

Robotik: Denkende Roboter: Selbstbewusste Wesen oder nur kühle Logiker? - Spektrum der Wissenschaft | Physik&Cie | Scoop.it
Roboter haben einen vermeintlichen Test zum Erfassen von Selbstbewusstsein bestanden. Doch heißt das wirklich, dass sie sich ihrer selbst bewusst sind?
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Wissenschaftsgeschichte: Heisenbergs Weltformel - Spektrum der Wissenschaft

Wissenschaftsgeschichte: Heisenbergs Weltformel - Spektrum der Wissenschaft | Physik&Cie | Scoop.it
Bis heute träumen Physiker von einer Gleichung, die das gesamte Universum beschreibt. Werner Heisenberg glaubte bereits vor 60 Jahren, sie gefunden zu haben.
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How dark matter became a particle - CERN Courier

How dark matter became a particle - CERN Courier | Physik&Cie | Scoop.it
Over time, an increasing number of particle physicists became interested in the problem of dark matter, partly driven by new scientific results but also by sociological changes.
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Relativitätstheorie: Einstein in der Grübelfalle

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X-mal zweifelte Albert Einstein an seiner Relativitätstheorie, kaum jemand glaubte ihm – am Ende hatte er zehn komplizierte Formeln. Wie kam er darauf?
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Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik: Chaos regiert

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik: Chaos regiert | Physik&Cie | Scoop.it
Der zweite Hauptsatz ist für die Naturwissenschaft, was Shakespeare für die Literatur ist.
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Deep Learning: Wo künstliche Intelligenz den Menschen schon übertrifft

Deep Learning: Wo künstliche Intelligenz den Menschen schon übertrifft | Physik&Cie | Scoop.it
Bilder erkennen, bestimmte Krankheiten diagnostizieren, Spiele gewinnen: Auf diesen und anderen Gebieten sind neuronale Netze dem menschlichen Gehirn überlegen.
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Albert Einstein: 100 Jahre allgemeine Relativitätstheorie

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Vor 100 Jahren begründete Albert Einstein die moderne Physik: Seine allgemeine Relativitätstheorie beschreibt, wie Schwerkraft entsteht. Ein Überblick
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Sind wir von unsichtbaren Parallelwelten umgeben?

Sind wir von unsichtbaren Parallelwelten umgeben? | Physik&Cie | Scoop.it
Faszination Paralleluniversen: Gibt es Welten, in denen unsere Doppelgänger leben und Kennedy nie ermordet wurde? Was einst als Verschwörungstheorie galt, beschäftigt nun Physiker und Philosophen.
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Astronomie: LISA-Pathfinder-Mission schafft wichtigen Meilenstein

Astronomie: LISA-Pathfinder-Mission schafft wichtigen Meilenstein | Physik&Cie | Scoop.it
Die LISA-Pathfinder-Mission steht kurz vor der Aufnahme ihrer Arbeit: dem Test für den nächsten Gravitationswellen-Horchposten im All. Die Schweizer Technologie an Bord erfüllt ihre Aufgabe bisher fehlerfrei.
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Physiker prognostizieren Paralleluniversum, in dem unsere Zeit rückwärts läuft

Doch unsere Brüder und Schwestern denken ebenfalls, bei ihnen liefe die Zeit in Richtung Zukunft.
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Albert Einstein: Wie löst man die Rätsel der Welt?

Albert Einstein: Wie löst man die Rätsel der Welt? | Physik&Cie | Scoop.it
Vor hundert Jahren entdeckte Albert Einstein die Allgemeine Relativitätstheorie. Wie kam der Schweizer Patentbeamte auf seine Ideen? Und welche Folgen hatte seine bahnbrechende Entdeckung? Darüber spricht Stephan Klapproth mit dem renommierten Wissenschaftshistoriker Peter Galison.
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Einstein 100 - Theory of General Relativity

A short film celebrating the centennial of Einstein's theory of General Relativity. EOIN DUFFY - Animation (http://eoinduffy.me/) DAVID TENNANT - Narrator WE...
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Can Buddhist philosophy explain what came before the Big Bang? | Aeon Essays

Can Buddhist philosophy explain what came before the Big Bang? | Aeon Essays | Physik&Cie | Scoop.it
Ever since Heisenberg and Tagore, physicists have flirted with Eastern philosophy. Is there anything in the romance?
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When Einstein Challenged Bohr, a New Universe Was Born - Video

When Einstein Challenged Bohr, a New Universe Was Born - Video | Physik&Cie | Scoop.it
Scientific advancement is more than a series of experiments: it is often a debate among scientists with fundamentally different points of view. Niels Bohr knew this firsthand thanks to Einstein.
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The explosive tale of a spy, a ghost particle and a new physics

The explosive tale of a spy, a ghost particle and a new physics | Physik&Cie | Scoop.it
How the neutrino went from ghost particle to vital physics tool – a tale of bombs, espionage and subtle flavours
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Placebos wirken auch ohne Lüge

Placebos wirken auch ohne Lüge | Physik&Cie | Scoop.it
Scheinmedikamente können heilen – sogar, wenn der Patient weiss, dass er eines geschluckt hat.
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The first ever photograph of light as both a particle and wave

The first ever photograph of light as both a particle and wave | Physik&Cie | Scoop.it
(Phys.org)—Light behaves both as a particle and as a wave. Since the days of Einstein, scientists have been trying to directly observe both of these aspects of light at the same time.
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"Einstein mochte den Begriff 'Relativität' nicht"

Die Nazis kritisierten seine „jüdische Physik“. Für Hanoch Gutfreund ist es der Mangel an Respekt für Autoritäten, der Einstein so innovativ machte. Ein Interview über Wissenschaft und Religion.
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Kosmologie: Im Kosmos haust ein Gespenst

Kosmologie: Im Kosmos haust ein Gespenst | Physik&Cie | Scoop.it
Manches Wissen wächst in verdammt hoch gelegenen Gebieten. Trotzdem sollte man sich hin und wieder dorthin aufmachen – auch wenn es richtig anstrengend wird. Willkommen auf dem Pfad der Kosmologie
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Gravitationswellen: Frau Nissanke, bekommen Sie nun den Nobelpreis?

Gravitationswellen: Frau Nissanke, bekommen Sie nun den Nobelpreis? | Physik&Cie | Scoop.it
Samaya Nissanke hat mit 1.000 anderen Forschern das Plätschern der Raumzeit eingefangen. Deswegen weiß die Physikerin, welche drei Entdeckungen am Donnerstag untergingen.
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Ein Fall für Carlo

Ein Fall für Carlo | Physik&Cie | Scoop.it
Der einarmige Carlo schneidet Knochen wie kein zweiter: Zickzackmuster oder Wellenlinien fräst dieser Roboter selbstständig mit seinem Laserstrahl in den Knochen. Seine Schnitte sind nur 0,2 Millimeter dünn, viel feiner als jeder Knochensägeschnitt. Was Carlo tun soll, bestimmt der Chirurg, danach arbeitet die Maschine allein. Carlo steht für Computer-Assisted, Robot-Guided Laser Osteotome, also ein Laser-Knochenschneider, der von einem Roboter geführt und von einem Computer dirigiert wird.

Das Besondere: Anders als eine Säge erhitzt Carlo das Gewebe nicht, und der Roboter kann regulieren, wie tief und wie breit er schneidet. «Nach dem Laserschnitt heilt das Gewebe schneller als nach Schnitten mit der Säge», sagt Hans-Florian Zeilhofer, Chefarzt der Klinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie am Basler Universitätsspital. Er hat Carlo mitentwickelt. Mit diesem Roboter werden ganz neue Operationen möglich, ist Zeilhofer überzeugt. Ein Rundgang durch seine Labors vermittelt eine Ahnung davon, wie Chirurgen in Zukunft arbeiten werden.

Selbst der Laie sieht, wo sich ein Tumor im Kopf ausbreitet In einer komplizierten Operation bei einem Kind, dessen Schädelknochen fehlgebildet sind, wird Zeilhofer den Roboter erstmals einsetzen: Während er selbst an dem kleinen Patienten operiert, schneidet Carlo den Schädelknochen so, wie der Chirurg es wünscht. «Das verkürzt die Operationsdauer um eine Stunde», sagt Zeilhofer, der nicht nur Kieferchirurg ist, sondern auch Erfinder, Wissenschaftler und Unternehmer.

Und Zeilhofer denkt längst weiter: Zum Beispiel könnte Carlo bei einer Herzoperation das Brustbein so durchtrennen, dass sich die beiden Teile nach dem Eingriff gut ineinander verzahnen und der Patient weniger Schmerzen beim Atmen hat. Oder an der Schulter Eingriffe ermöglichen, die heute nicht machbar sind.

Doch Carlo lasert nicht nur, er räumt auch ab: 2010 gewann der Roboter den Venture-Kick-Innovationspreis, 2014 den mit 100 000 Franken dotierten Pionierpreis des Technoparks Zürich und der ZKB und im September 2015 den CTI Swiss Medtech Award der Kommission für Technologie und Innovation. Nächstes Jahr soll der Roboter marktreif sein.

Damit Carlo weiss, wo er schneidet, muss er sich räumlich orientieren können wie ein Chirurg. Dabei hilft ihm ein virtuelles 3-D-Planungssystem, das aus allen Aufnahmen vom Patienten ein dreidimensional wirkendes Bild zusammensetzt. «MRI, Computertomogramm, Gefässdarstellungen – all diese Informationen fliesen in das 3-D-Bild ein», sagt Zeilhofer. Schliesslich bekommt jedes Gewebe eine eigene Farbe zugewiesen. So sieht selbst ein Laie, wo sich etwa ein Tumor im Kopf ausbreitet.

Der Chirurg kann so vor komplexen Eingriffen virtuell erproben, wie er am besten vorgeht. «Mit dem 3-D-Bild kann man sich sehr genau darauf einstellen, wo es kritisch wird bei der Operation. Ohne diese Technik würde ich mich an manche Eingriffe nicht heranwagen», sagt Zeilhofer.

Ein Skistock, der im Kopf steckt, ein Tumor, der sich in der Augenhöhle ausbreitet, oder eine Gefässmissbildung nahe am Gehirn – gerade am Kopf liegen auf engstem Raum viele verletzliche Strukturen. Erschwerend komme hinzu, dass Patienten mit Tumoren im Gesicht oft erst spät den Arzt aufsuchen würden, wenn sich der Krebs bereits weit ausgebreitet habe, sagt Zeilhofer. Ein Problem aber ist damit nicht beseitigt: «Bis zum Operationssaal hat der Operateur manche Details wieder vergessen.»

Deshalb tüftelte das Basler Team weiter. Das Resultat führt ein Mitarbeiter im Nachbarlabor vor: Hier stehen eine Kamera und ein Plastikschädel, der mit vier Kügelchen markiert ist. Sie dienen der Kamerasoftware als Orientierung. Plastisch und farbig ist auf einem Bildschirm der Schädel mit seinem Inhalt zu sehen. Hält der Chirurg nun sein Instrument – ebenfalls mit einem Kügelchen versehen – an irgendeine Stelle am Kopf des Patienten, sieht er auf dem Bildschirm nicht nur, wo es sich am Kopf befindet, sondern auch, ob er im Begriff ist, darunter verborgene Gefässe oder Nerven zu durchtrennen. «Das ist wie ein GPS. Ich kann den Weg mitverfolgen», sagt Zeilhofer. Wird so am Ende bald jeder Laie operieren können, Herr Zeilhofer? So krass würde er es nicht formulieren, sagt der 63-Jährige, «aber die individuelle Lernkurve wird abgekürzt».

Ein 3-D-System hat Zeilhofers Team auch für Zahnärzte entwickelt. Dabei führen eine Minikamera auf dem Bohrer und ein Tablet mit den Röntgenaufnahmen ihre Informationen zusammen – und der Zahnarzt sieht ad hoc, wie er das Implantat am besten setzt. Im November hat diese «Denacam» den Swiss Technology Award gewonnen. «Als wir es planten, haben die Firmen abgewunken», erinnert sich Zeilhofer. «Jetzt, wo es fertig ist, ist ein grosser Implantathersteller eingestiegen.»

Sein Bohrer kostet nur 500 Franken statt 500 000 Zeilhofers Team ist nicht das einzige, das solche Geräte entwickelt. Im Unterschied zu anderen versuchen die Basler Tüftler aber auch, möglichst preiswerte Geräte zu erfinden. So hilft beispielsweise ein billiger Sensor aus dem Handy im Operationssaal. Das Basler Team um Philippe Cattin hat ihn in einen chirurgischen Schraubendreher eingebaut, das dem korrekten Platzieren von Wirbelsäulenschrauben dient. Setzt der Operateur den Bohrer an, zeigt der Sensor an, ob das Werkzeug richtig positioniert ist. Rund 500 Franken koste der Schrauber, sagt Zeilhofer. Im Vergleich zu den auf dem Markt erhältlichen 500 000 Franken teuren Geräten erreiche er eine Genauigkeit von 95 Prozent.

«Für die Industrie ist es ein Problem, wenn es günstig ist», sagt Zeilhofer. Mehr als einmal habe er es erlebt, dass Firmen Patente nur deshalb kauften, um sie in der Schublade verschwinden zu lassen und weiter teure Geräte verkaufen zu können. «Ausserdem favorisiert die Industrie Geräte zum Einmalgebrauch. Aber es gibt keinen Grund, diese Bohrer nicht mehrfach zu verwenden.»

Um auch solche Ideen zur Marktreife zu führen, hat Zeilhofer zusammen mit zwei Kollegen letztes Jahr die Investmentfirma MTIP gegründet, die mit Geld, Know-how und Beziehungen helfen will, medizinische Innovationen auf den Markt zu bringen. Wie oft er schon Lehrgeld bezahlt habe und die innovativsten Ideen und Prototypen von der Industrie nicht berücksichtigt worden seien, «darüber könnte ich abendfüllend erzählen», sagt Zeilhofer. Das soll ihm dank MTIP nicht nochmals passieren. Und jüngeren Kollegen auch nicht.
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Einsteins neues Weltbild: Der Geniestreich des Jahrhunderts

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Mit seiner allgemeinen Relativitätstheorie setzte sich Albert Einstein vor 100 Jahren über alle Konventionen hinweg.
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