Dieser Artikel gehört zu meiner Serie “Tatort-Wissenschaft”. Wer damit nichts anfangen kann findet hier eine Erklärung. Es geht in diesem Artikel nicht um eine wissenschaftliche Erklärung der Tatort-Handlung sondern darum zu zeigen, dass Wissenschaft tatsächlich überall ist. Egal was wir (oder die Tatort-Kommissare) machen, es steckt Wissenschaft dahinter. Wir erleben die Welt aber meistens getrennt. Da gibt es “Wissenschaft” – und dann gibt es “alles andere”. Zum Beispiel Krimis wie den Tatort. Es mag konstruiert erscheinen, den Tatort mit wissenschaftlichen Phänomenen und Erklärungen in Verbindung zu bringen. Die Wissenschaft war aber schon die ganze Zeit da. Unsere gedankliche Trennung zwischen Krimi und Wissenschaft ist konstruiert. Ach ja, und wenn ihr nicht wissen wollt, wer der Mörder war, dann lest am besten nicht bis zum Ende…
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Tatort-Folge Nummer 884 spielt in München. Es geht um Häuser und Baustellen. Es geht um Vergangenheit und Veränderung. Es geht um Dinge die immer gleich bleiben und es geht um eines der wichtigsten Theoreme der Physik.

Schon der Vorspann des Münchner Tatorts (der nach dem normalen Vorspann – der auch mal aktualisiert werden könnte! – kommt) zeigt, dass wir wieder mit dem Auftreten von “Kunst” rechnen müssen. Schnelle Schnitte, Rückblenden, Vorschau und jede Menge Protagonisten. Alles irgendwie sehr durcheinander und ohne Zusammenhang. Und das war eben nur der Vorspann! Der echte Tatort war noch viel verwirrender…

Die Kommissare Batic und Leitmayr haben es diesmal mit Baustellen zu tun. In ganz München wird gebaut und alte Stadtviertel werden in moderne Wohnsiedlungen für betuchte Menschen umgewandelt. Das nervt natürlich die eigentlichen Anrainer, die nicht nur mit jeder Menge Baulärm leben müssen, sondern sich bald die Mieten in ihrem eigenen Viertel nicht mehr leisten können. Und das nervt auch Kommissar Leitmayr der kurzfristig in eben so einem Baustellenviertel wohnt weil seine eigene Wohnung anscheinend einen Wasserschaden hat. Der Weg dorthin wird ihm aber von einer Baustelle nach der anderen versperrt und das Navigationsgerät in seinem Auto lotst ihn im Kreis herum und von Stau zu Stau aber nicht dorthin, wo er hin will. Er ist in gewissem Sinn gleich doppeltes Opfer einer Invarianz geworden.

Als “Invarianz” beziehungsweise “Invariante” bezeichnet man in der Physik eine Größe, die sich unter einer bestimmten Transformation nicht verändert. Ich kann zum Beispiel eine 10-Kilo-Hantel nehmen und sie einmal von vorne betrachten und dann um sie herum gehen und sie von hinten ansehen. Ihr Gewicht wird sich dadurch nicht ändern; es ist invariant. Das ist ein bisschen so wie mit den Baustellen in München die Leitmayr auf die Nerven gehen. Da werden Politiker bestochen und falsche Gutachten erstellt, damit alte Häuser abgerissen werden können. Aber dort wo die alten Häuser gestanden sind stehen danach bald wieder neue Häuser und im großen und ganzen hat sich nichts geändert…

Emmy Noether musste ohne Gehalt an der Uni arbeiten weil Mathematik nichts für Frauen ist...

Emmy Noether musste ohne Gehalt an der Uni arbeiten weil Mathematik nichts für Frauen ist…

In der Physik sind solche Invarianzen von großer Bedeutung und es gibt ein sehr berühmtes Theorem, dass sich mit ihnen beschäftigt. Es wurde 1918 von der Mathematikerin Emmy Noether formuliert und trägt deswegen auch den Namen “Noether-Theorem”. Man kann es eigentlich recht knapp und prägnant formulieren:

“Zu jeder kontinuierlichen Symmetrie eines physikalischen Systems gehört eine Erhaltungsgröße.”

Hinter diesem simplen Satz steckt allerdings jede Menge fundamentale Physik! Eine “kontinuierliche Symmetrie” ist eine Transformation, bei der konkrete Anfangsbedingungen keine Rolle spielen. Eine Quadrat zum Beispiel kann ich um 90 Grad drehen und es sieht danach wieder genau so aus wie vorher. Es ist symmetrisch gegenüber einer Rotation von 90 Grad (oder 180 Grad oder 270 Grad). Aber nicht gegenüber einer Rotation von zum Beispiel 37 Grad – danach würde das Quadrat deutlich schief liegen und nicht mehr so wie vorher aussehen. Es ist keine kontinuierliche Symmetrie. Einen Kreis dagegen kann ich drehen so viel ich will. Egal um welchen Winkel ich ihn drehe, er sieht danach genau so aus wie vorher. Das ist eine kontinuierliche Symmetrie und die sind es, die im Noether-Theorem von Bedeutung sind.

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Kommentare (32)

  1. #1 Mr. M
    28. Oktober 2013

    Vielen Dank, dass du mich jede Woche erinnerst, warum ich nie Tatort gucke.

  2. #2 tina
    28. Oktober 2013

    Vermutlich war die Idee hinter diesem Tatort, die Zuschauer maximal zu nerven und zu stressen.
    Von der wirren Handlung und den bescheuerten Figuren mal ganz abgesehen, allein die Schnitte, gefühlt alle 1 bis 2 Sekunden – meine Güte!
    Stimmt schon, einmal blinzeln und man hatte wieder was verpasst – oder auch nicht. Abschalten wäre hier echt besser gewesen.

  3. #3 Florian Freistetter
    28. Oktober 2013

    Mal sehen. Nächsten Sonntag kommt ja die erste Tatort-Folge aus Thüringen. Ich hoffe, die wird nicht ganz so schlimm…

  4. #4 Eva-Maria Kandutsch
    28. Oktober 2013

    Hallo Florian Freistetter,
    dein Beitrag ist köstlich, genial, danke für diese Darstellung! bei der Zusammenfassung des “Tatortes” mußte ich übrigens herzhaft lachen, treffender könnte die Darstellung nicht sein! Nur das mit dem “kroatisch” habe ich noch immer nicht so recht verstanden, da dieser Kommissar ja jetzt in jeder Serie in welcher er mitspielt auch kroatisch-Unterricht erteilt – sollen wir also jetzt auch im Zuge unserer Integrationsbemühungen die Sprache / Kultur lernen? spielerisch sozusagen? Übrigens mein Lieblings-Spielzeug ist das newton-cradle.
    Und danke für die Anregung mit dem Noether-Theorem!
    Eva-Maria Kandutsch

  5. #5 cimddwc
    28. Oktober 2013

    Ich hab ja schon ewig keinen Tatort mehr gesehen – kann es sein, dass sie mittlerweile diese Schrift im Titel verwenden?

    Aber danke, Florian, dass du daraus immer so interessante Artikel machst!

  6. #6 Franz
    28. Oktober 2013

    @tina
    Das mit den schnellen Schnitten dürfte ‘in’ sein. Die letzten beiden James Bond Filme waren ‘unzuschaubar’ und auch viele andere Filme ‘blitzen’ nur mehr durch die Gegend. Ich frage mich wer sowas toll findet.

  7. #7 Florian Freistetter
    28. Oktober 2013

    @cimddwc: Gute Frage. “Lost” gehört zu den Serien, die ich nie gesehen habe…

  8. #8 Chemiker
    28. Oktober 2013

    Soweit ich das verstanden habe, ist das Noether-Theorem rein mathe­matisch aus der Struktur der klas­si­schen Mechanik ab­geleitet worden: Die Ge­nera­toren der Gruppe einer Lie-Sym­metrie sind zeit­lich erhalten. Offen­bar hat man diesen Zu­sammen­hang 200 Jahre lang über­sehen, obwohl er in der Theorie drinsteckt.

    Erst später hat man festgestellt, daß z.B.die Ladung ebenfalls eine zu­grunde­liegende Sym­metrie hat, die aber in der klas­si­schen For­mulie­rung nirgend­wo er­kenn­bar ist. In der Quanten­mechanik sieht man es ein­facher: Die Phase der Wellen­funktion läßt sich beliebig drehen.

    Und heute spielt Sym­metrie im Standard­modell eine domi­nieren­de Rolle. Das Noether-Theorem scheint ein Natur­gesetz zu sein, das auf allen Ebenen wirk­sam ist; mir fällt jetzt kein zweites ein, das ähn­lich uni­versell gültig wäre.

    Übrigens sieht man damit auch ganz rasch, warum die Energie­erhaltung im kosmo­logischen Maßtab nicht gilt: Heute ist das Uni­versum größer als gestern, daher ist es nicht zeit­invariant und die Energie nicht er­halten (es kühlt ab und ver­liert dabei seine Energie ins Nirgend­wo; jedes einzelne Photon der Hinter­grund­strahlung hat bereits 99.9% seiner ur­sprüng­lichen Energie verloren). Das schreibe ich jetzt mal keck, obwohl ich von ART nicht wirklich was verstehe; vielleicht kor­rigiert es ja jemand, wenn es zu ein­fach gedacht ist.

  9. #9 tina
    28. Oktober 2013

    @Franz

    Das mit den schnellen Schnitten dürfte ‘in’ sein.

    Nur warum? Ich finde das einfach nur anstrengend.

    Ich frage mich wer sowas toll findet.

    Frag ich mich auch. Vielleicht in erster Linie die Macher des Films.

  10. #10 schlappohr
    28. Oktober 2013

    Vor längerer Zeit hast Du einmal einen Artikel zu einem Paper geschrieben, nach dem in der einen Richtung des Universums mehr links-drehende Galaxien liegen und in der anderen Richtung mehr rechts-drehende (bezogen auf den Standpunkt des Beobachters). Wenn ich mich recht erinnere, beruhte das ganze auf etwas dünnen Daten, aber es würde die Isotropie des Universums verletzen, wenn es stimmt. Ich habe das ganze nicht weiter verfolgt. Weißt Du (bzw. weiß jemand) etwas neues darüber?

  11. #11 Kallewirsch
    28. Oktober 2013

    Das mit den schnellen Schnitten dürfte ‘in’ sein.

    Nur warum? Ich finde das einfach nur anstrengend.

    Sei froh, dass diese ‘dynamischen Kamera-wackel-führungen’ wieder aus der Mode gekommen sind. Ich hatte es schon, dass ich im Kino gesessen bin und den ganzen Film über die Augen zu hatte, weil mir sonst schlecht geworden wäre.

    Ansonsten klingt auch dieser Tatort wieder danach, dass ich keinen Grund habe es zu bereuen, 20 Jahre lang keinen mehr gesehen zu haben. Wie liebe ich dagegen meinen Columbo.

  12. #12 Alderamin
    28. Oktober 2013

    @schlappohr

    Laut Diskussionsforum im Galaxy-Zoo scheint sich da seitdem nichts getan zu haben (ab hier).

    Aber interessantes neues Paper gefunden: Jetzt hängt offenbar auch noch die Farbe der Galaxien von ihrer Rotationsrichtung ab. Rechtsdrehende Galaxien sind blauer, d.h. enthalten mehr junge Sterne. Erklärung: keine. The Mystery deepens.

  13. #13 Bullet
    28. Oktober 2013

    @chemiker: das versteh ich nicht:

    Übrigens sieht man damit auch ganz rasch, warum die Energie­erhaltung im kosmo­logischen Maßtab nicht gilt: Heute ist das Uni­versum größer als gestern, daher ist es nicht zeit­invariant und die Energie nicht er­halten (es kühlt ab und ver­liert dabei seine Energie ins Nirgend­wo; jedes einzelne Photon der Hinter­grund­strahlung hat bereits 99.9% seiner ur­sprüng­lichen Energie verloren).

    Wenn Energieinhalt/Volumen = Temperatur, dann ist es völlig okay und energieerhaltend, wenn es beim Ausdehnen kühler wird. Adiabatische Dekompression, oder so.

  14. #14 Alderamin
    28. Oktober 2013

    @Bullet

    Aber Photonen werden langwelliger und verlieren damit Energie. Früher hatte ich gedacht, na gut, der Wellenzug wird ja auch länger, damit bleibt die Energie ja vielleicht gleich. Aber ein rotes Photon ist ein rotes Photon und ist kein blaues Photon. Und E = h*f.

  15. #15 Frank N.
    28. Oktober 2013

    Seit längerer Zeit hab ich diesmal den Tatort wieder mal gesehen, aber auch nicht richtig was kapiert. Wer sowas toll findet? Egal, aber möglicherweise ein Nachteil des ÖR: “Wir schauen nicht auf Quote, bei uns dürfen die Künstler machen was sie selbst unter Kunst verstehen” (aus wenns keiner guckt).

    @Florian: Schöner Artikel, auch wenn es bissl am Thema vorbei ging. Da gabs doch genug Stellen, wo die Unlogik (oder Unwissenheit) laut schrie?

    Also nach rechts fahren, wenn man nach links sollte? (Noch nichts von Blockumfahrung gehört?) Oder Ahnungslose Mitarbeiter, die nicht wissen, dass ein Kaffeebecher heiss ist? (Dazu gibts den verdickten Rand oben) Oder den Glücksspiel-Gewinner (Naja, ich geb zu: künstlerische Freiheit). Etc. Alles Themen von Mathe und Physik, die sich eher zu beleuchten lohnen als der tiefere Sinn dieser Episode: Anlehnung an E.A.Poe wurde versprochen, aber ich fand es eher kafkaesk.

  16. #16 Mafl
    28. Oktober 2013

    Ich sehe ganz gerne den Tatort, aber gestern bin ich eingeschlafen, weil ich nicht mehr hingucken wollte und das Zuhören war genauso anstrengend wie die vielen Schnitte mitten in der Szene.
    Ich habe mich gerade gefragt, wie schlimm der Tatort werden muss, dass Du vor dem Ende aufgibts :)

  17. #17 Florian Freistetter
    28. Oktober 2013

    @Frank N. “Schöner Artikel, auch wenn es bissl am Thema vorbei ging. Da gabs doch genug Stellen, wo die Unlogik (oder Unwissenheit) laut schrie?”

    Sinn dieser Serie ist es NICHT zu erklären, wo die Kommissare im Tatort irgendwelche wissenschaftlichen Fehler machen. Oder eine Art “CSI Tatort” wo ich die kriminologische Wissenschaft von DNS-Analyse et al erkläre. “Die Wissenschaft von XYZ”-Bücher und Artikel gibts schon genug; so was für den Tatort zu machen war nicht mein Ziel. Ganz im Gegenteil: Es geht exakt darum zu zeigen, dass Wissenschaft eben tatsächlich überall ist; besonders dort wo man sie nicht vermutet. Zum Beispiel findet man das Noether-Theorem in nem grottigen Tatort. (eine längere Erklärung gibts im zu Beginn verlinkten Artikel: http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2013/07/30/tatort-wissenschaft-wieviel-wissenschaft-steckt-im-krimi/)

  18. #18 rolak
    28. Oktober 2013

    Vorspann – der auch mal aktualisiert werden könnte!

    Nur so ein Gefühl, Florian, oder gibts auch noch Argumente?

  19. #19 Florian Freistetter
    28. Oktober 2013

    @rolak: “Nur so ein Gefühl, Florian, oder gibts auch noch Argumente?”

    Naja, der lief das erste Mal in den 70er Jahren und genau so sieht er auch aus. Nostalgie ist ja schön und gut aber die Dinge dürfen durchaus auch mal aktualisiert werden. Dass eine Serie aus den 1960er Jahren nicht schlechter wird, wenn man regelmäßig den Vorspann aktualisiert zeigt ja Doctor Who ganz besonders gut…

  20. #20 rolak
    28. Oktober 2013

    Ah, gebt dem Neuen eine Chance. Jo, kann ich nachvollziehen und der Doctor ist auch ein wesentliches pro-Beispiel – das seine höchst stabile Kontinuitä in der Titelmelodie hat. Das Tatort-Intro hat allerdings imho noch nie in die jeweils aktuelle Zeit gepasst, womit sich diese Kombination von sturzsimpler Grafik (mir gefällt dieses Namenseinblenden in den Quadranten, auch im Abspann), verzerrter Bilder, emotionaler Bild-Ausschnitte und Doldingers treibender Musik (Lindenberg am Schlagwerk..) eigentlich das Prädikat ‘zeitlos’ erarbeitet hat.
    Aber kein Problem, sollen sie doch ein paar Vorschläge anskizzieren und abstimmen lassen, mal schauen…

    Apropos Doc/Tatort/Ö14: Es hat hier gut gebrannt, nachher wird sicher verpackt und morgen gehts ab zur Post. Klingt wie Rumpelstielzchen, ne? 😉

  21. #21 Florian Freistetter
    28. Oktober 2013

    @rolak: ” Klingt wie Rumpelstielzchen, ne? ;-)”

    Solange du nicht auch noch ein Erstgeborenes haben willst…

  22. #22 rolak
    28. Oktober 2013

    Erstgeborene

    Nee, nicht doch, das ist so ein Götter- und Dämonen-Ding und zieht tonnenweise Verantwortung mit sich, mir reichen ein paar m zu Gold gesponnenes Stroh.

    Von den Tatorten sind mir (wohl wegen des damals hinterlassenen starken Eindrucks und seiner Nachwirkung) die klassischen Folgen, sagen wir mal als Hausnummer bis #300, also Mitte der 90er am liebsten (und bekanntesten), doch wenn ich mir die aktuelle Rangliste im Fundus so ansehe, ists eine äußerst bunte und ausgewogene Mischung in allen Bereichen (von ‘super’ bis ‘unterirdisch’).

  23. #23 Stefan W.
    http://demystifikation.wordpress.com
    28. Oktober 2013

    a) Das Intro

    Ich würde das Intro nicht ändern. Es gefällt mir und hat einen hohen Wiedererkennungswert. Die Juden gehen auch schon seit 2500 Jahren mit ihrem Judenstern hausieren, Außerdem ist die Musik prima.

    b) Das Erdbeben:
    Schon zu Beginn, wo die Schützin den Hang runterfällt, macht sich bemerkbar, dass das Gelände ein loses Gestein ist, welches bei Aufweichung und Erschütterung absackt/wegbricht. Das wird zu Beginn kurz erklärt. Ob die Bauarbeiten dann den Anlass geben für solche Rutschungen?

    c) Alle Achtung, wie viel Du nachträglich noch zusammenbringst. Notizen gemacht, Mediathek benutzt?

    d) Handlungsstränge, Zufälle, Verwirrung, Schnitte
    Fand ich auch zuviel. Schlimmer ist nur, wenn private Probleme der Kommissare 50% der Sendung ausmachen (Überstunden, Entfremdung, Angst der Partnerin, Trennung) oder wenn sich aus seinem Privatleben ein Fall entwickelt. Schriftsteller lieben aber genau sowas, wenn sie nicht Krimileser und -seher studiert haben.

  24. #24 Rat
    Dinslaken
    29. Oktober 2013

    @Florian Dass eine Serie aus den 1960er Jahren nicht schlechter wird, wenn man regelmäßig den Vorspann aktualisiert zeigt ja Doctor Who ganz besonders gut…

    Auch wenn es ein wenig Off-Topic ist,..aber schaust du dir auch das “50th anniversary” Special im Kino an? Ich freue mich ja schon riesig den Doctor mal auf der grossen Leinwand und in 3D bewundern zu dürfen. Wird bestimmt lustiger als so ein Tatort.

  25. #25 Florian Freistetter
    29. Oktober 2013

    @Rat: “aber schaust du dir auch das “50th anniversary” Special im Kino an?”

    Mal sehen. Ich bin nicht so der Kino-Mensch. Ich hab lieber meine Ruhe beim Schauen und die anderen Leute im Kino gehen mir meistens auf die Nerven…

  26. #26 Chemiker
    29. Oktober 2013

    @Bullet

    Wenn Energieinhalt/Volumen = Temperatur, dann ist es völlig okay und energieerhaltend, wenn es beim Ausdehnen kühler wird. Adiabatische Dekompression, oder so.

    Alderamin hat ja bereits erklärt, warum das Argu­ment nicht richtig sein kann: Die Energie des Photons ist weg, und wo steckt sie denn nun?

    Noch eine andere Erklärung: Die Analogie mit der adiabati­schen Expansion („Fahrrad­pumpe“) ist ganz schief, denn dabei leistet das ex­pan­dieren­de Gas an der um­geben­den Atmo­sphäre Arbeit: Die Gas­moleküle werden weg­gestoßen und nehmen dabei die Energie des Gases in der Pumpe auf.

    Beim Universum gibt es aber wohl kein „draußen“, an dem die ex­pandie­ren­de Raum­zeit Arbeit leisten könnte. Eine bes­sere Analogie wäre dabei die freie Ex­pansion ins Vakuum. Wenn Du ein Gas ins Vakuum ex­pandie­ren läßt und dann durch eine zweite Wand wieder einschließt, dann kühlt es sich nicht ab (pV=const). Un­begrenzte freie Ex­pansion ist aller­dings knifflig, weil das Gas dabei nicht im Gleich­gewicht ist und eigent­lich gar keine Tem­peratur hat.

    Die ART, soweit ich sie ver­stan­den habe, erlaubt es nicht, eine Gesamt­energie für ein ex­pandie­ren­des Uni­versum zu de­fi­nie­ren, ge­schweige denn zu erhalten. Ich ver­mute, daß es mit dem Dreh­impuls ähnlich ist.

  27. #27 Rat
    31. Oktober 2013

    @ Florian: “Mal sehen. Ich bin nicht so der Kino-Mensch. Ich hab lieber meine Ruhe beim Schauen und die anderen Leute im Kino gehen mir meistens auf die Nerven…”

    Ist es in den Kinos bei dir denn so unruhig? Ich kann mich ja im Kino besonders gut auf einen Film konzentrieren, gerade weil mich dort nichts vom Film ablenkt.
    Und überhaupt…, die neuste Doctor Who Folge zeitgleich zur TV-Premiere im Kino…,in Deutschland!…das ist doch fantastisch! Das wird wohl einmalig bleiben.

  28. #28 Florian Freistetter
    31. Oktober 2013

    @Rat: “Ist es in den Kinos bei dir denn so unruhig?”

    Jein. Aber ich bin gern allein beim Filmeschauen. Da kann ich machen was ich will; am Sofa rumlümmeln; zwischendurch mal aufstehen, usw.

    Aber ich hab mir jetzt trotzdem Tickets besorgt…

  29. #29 PDP10
    1. November 2013

    @Bullet:
    (und Alderamin, Chemiker)

    Das Thema Energieerhaltung in der ART wurde hier schon an irgendeiner anderen Stelle diskutiert.

    Niels hatte dazu zwei Links parat:

    http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/GR/energy_gr.html

    http://blogs.discovermagazine.com/cosmicvariance/2010/02/22/energy-is-not-conserved/#.UnLk3by5Q_1

    Vielleicht hilft das …

  30. #30 Chemiker
    1. November 2013

    @ PDP10

    Danke, den zweiten Link kannte ich noch nicht.
    Eine ausfühlich Behandlung des Themas auf scienceblogs hatten wir leider (!!Zaunpfahl!!) noch nicht, soweit ich mich erinnern kann. Nur in den Kommentaren.

  31. #31 rolak
    12. November 2013

    Namenseinblenden in den Quadranten, auch im Abspann

    Wie die beschriebene Gestaltung richtig gut genutzt werden kann, ist zur Zeit noch in artes Mediathek zu bewundern. Eine toll gemachte, niedlich animierte Übersicht der Technik-Entwicklung in der frühen Photographie.

  32. […] Tatort-Wissenschaft: Die Symmetrie der Veränderung und das Noether-Theorem in “Aus der Tiefe der … ( scienceblogs.de ) […]