Plenarvorträge 2012

Vortrag am 11.5.2012
Bruno Klein (Dresden), Mitglied der Philologisch-historischen Klasse

Dr. phil. habil., Inhaber der ehemaligen Stiftungsprofessur für „Christliche Kunst der Spätantike und des Mittelalters“ an der Philosophischen Fakultät der Technischen Universität Dresden, derzeit deren Dekan; am 11. Februar 2011 zum Ordentlichen Mitglied gewählt, Vorsitzender der Strukturbezogenen Kommission für die Kunstgeschichte Mitteldeutschlands.
Forschungsgebiete: Geschichte der Architektur, der mittelalterlichen Kunst und der Kunstgeschichte

Mittelalterliche Kirchen im Bau – Chancen und Risiken

Große mittelalterliche Kirchen waren Projekte, deren Realisierung aufgrund ihrer Dimensionen nicht selten mehrere Jahrzehnte, wenn nicht gar Jahrhunderte dauern konnte. Während dieser langen Perioden konnte viel geschehen, was bei der Planung oder der Grundsteinlegung solcher Großbauten kaum absehbar war. In dem Vortrag wird speziell die Frage nach den Konsequenzen gestellt, die sich aus den Veränderungen von politischen, gesellschaftlichen und mentalen Figurationen ergeben konnten. Wie reagierte die Baustelle darauf, konkret: Auftraggeber, Organisatoren, Geldgeber, Werkmeister, Handwerker oder Gläubige? Gab es ästhetische Folgen? Und wenn ja, wurden solche zugelassen, vermieden oder gar forciert? Und darüber hinaus – trug eine einmal eröffnete Großbaustelle eher zur sozialen Dynamisierung oder zur Stabilisierung bei? Einige der unterschiedlichen Optionen sollen exemplarisch anhand der gotischen Kathedralen von Straßburg, Köln und Prag dargestellt werden. Thesenhaft wird dabei erörtert, dass die formale und stilistische Vereinheitlichung von Großbauten, wie sie seit der Neuzeit üblich ist, insbesondere auf einer Strategie zur Bewältigung jener Kontingenzen beruht, welche mittelalterlichen Großbauten immanent war.

Vortrag am 11.5.2012
Frank Steglich (Dresden), Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse

Dr. rer. nat., Professor für Physik, Gründungsdirektor des Max-Planck-Instituts für Chemische Physik fester Stoffe (CPfS) Dresden; am 12. Februar 1999 zum Korrespondierenden Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse gewählt; seit April 2012: kommissarischer Leiter des Forschungsbereiches Festkörperphysik am MPI-CPfS, Qiushi Distinguished Professor and Director of the Center for Correlated Matter (CCM) at Zhejiang University, Hangzhou (China), Distinguished Visiting Professor at the Institute of Physics (IOP), Chinese Academy of Sciences (CAS), Beijing (China).
Hauptarbeitsgebiete: Experimentelle Festkörperphysik – Magnetismus, Supraleitung, Thermoelektrizität, Unordnungsphänomene

100 Jahre Festkörperforschung: von klassischer zu unkonventioneller Supraleitung

Das Phänomen der Supraleitung, 1911 durch Kamerlingh-Onnes in Leiden entdeckt, konnte erst 1957 durch Bardeen, Cooper und Schrieffer (BCS) mikroskopisch gedeutet werden. Danach wird das System der Leitungselektronen im Metall beim Abkühlen unter die Übergangstemperatur T_c durch die Bildung von Elektronenpaaren instabil. Diese „Cooperpaare“, die den elektrischen Strom verlustfrei tragen, entstehen infolge einer elastischen Kopplung von je zwei Leitungselektronen. Allerdings führen bereits sehr geringe Konzentrationen magnetischer Fremdatome zum Aufbrechen der Cooperpaare, d.h. zur Zerstörung der Supraleitung. 1977 wurden in meiner Arbeitsgruppe erstmalig Anzeichen für Supraleitung in der Verbindung CeCu₂Si₂ beobachtet, in welcher Cer dreiwertig vorliegt. Jedes Ce³⁺ trägt ein lokales magnetisches Moment. Wie in der Publikation von 1979 gezeigt, werden hier 100% magnetischer Atome zur Erzeugung des supraleitenden Zustandes benötigt. Kürzlich durchgeführte, hochempfindliche Untersuchungen der inelastischen Neutronenstreuung beweisen, dass der Paarbildungsmechanismus in dieser Verbindung tatsächlich magnetischer Natur ist. CeCu₂Si₂ ist somit der erste von mehr als 100 heute bekannten „unkonventionellen Supraleitern“. Zu diesen gehören auch die 1986 von Bednorz und Müller entdeckten Kupratverbindungen mit Übergangstemperaturen bis T_c ≈ 164 K. Ziel der aktuellen Forschung sind „Raumtemperatur-Supraleiter“, von denen man sich große Fortschritte in den Bereichen Energie- und Informationstechnologie verspricht.

Festvortrag zur Öffentlichen Frühjahrssitzung am 20.4.2012
André Wagenführ (Dresden), Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse

Dr.-Ing., Professor für Holz- und Faserwerkstofftechnik an der Technischen Universität Dresden; am 20. März 2006 zum Ordentlichen Mitglied gewählt.

Die stoffliche Holzverwendung in Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft

Die Holzverwendung ist eng mit der Menschheitsgeschichte verbunden. Während in der Frühzeit Holz für den persönlichen Gebrauch insbesondere als Bau- und Brennstoff unverzichtbar war, wurde seit der Industrialisierung und nach dem Zweiten Weltkrieg Holz von anderen Materialien wie Kunststoffen, Stahl, Beton und fossilen Energieträgern stark zurückgedrängt. Allerdings konnte vor über 100 Jahren mit dem Aufkommen der ersten Holzwerkstoffe dem Wunsch nach Verminderung der Anisotropie und Heterogenität des Naturstoffes Holz deutlich besser entsprochen und die Entwicklung neuartiger Produkte aus Holz ermöglicht werden. Heute im Zeitalter des Übergangs von fossilen zu nachwachsenden Ressourcen wird Holz als nachhaltiger und ökologischer Rohstoff wiederentdeckt. Holz ist zudem vielseitig verwendbar und multifunktional: zuerst Bau- und Werkstoff, am Schluss Brennstoff im Sinne einer Kaskadennutzung. Als Baustoff für Häuser und im Ingenieurholzbau, als Werkstoff für den Möbel- und Innenausbau sowie als Grundlage für Zellstoff und Papier steht Holz in direktem Kontakt mit dem Menschen. Die verstärkte Nutzung des Holzes als ein von der Natur über Jahrmillionen optimierter Bau- und Werkstoff, z.B. über die Entwicklung neuer, ressourcen- und energieeffizienter Technologien, Werkstoffe und Konstruktionen, ist Aufgabe der Forschung von heute und morgen.

Vortrag am 9.3.2012
Stefan Odenbach (Dresden), Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse

Dr. rer. nat. habil., Professor für Magnetofluiddynamik an der Fakultät Maschinenwesen der Technischen Universität Dresden; am 8. Februar 2008 zum Ordentlichen Mitglied gewählt.
Forschungsgebiete: Strömungsmechanik komplexer Fluide, Rheologie, Messtechnik

Röntgen-Mikrotomographie als Werkzeug der Ingenieurwissenschaften – und darüber hinaus

Seit der Entdeckung der Röntgenstrahlung durch Conrad Röntgen vor fast 120 Jahren haben sich radiographische Verfahren als unverzichtbares Werkzeug in Medizin und Technik bei der Untersuchung der inneren Struktur opaquer Objekte einen festen Platz gesichert. Mit der Weiterentwicklung der Rechentechnik wurde die klassische Radiographie Anfang der 70er Jahre des vergangenen Jahrhunderts durch die Röntgen-Computertomographie ergänzt, die es erlaubt, dreidimensionale Repräsentationen der untersuchten Objekte herzustellen. In der technischen Weiterentwicklung der Computertomographie hat in den vergangenen Jahren die Röntgen-Mikrotomographie, mittels derer an Objekten mit Kantenlängen im cm Bereich räumliche Auflösungen von einigen µm erzielt werden können, als Werkzeug für technische Fragestellungen eine enorme Entwicklung erfahren.

Insbesondere in Kopplung mit Verfahren der digitalen Bildbearbeitung können aus den dreidimensionalen Datensätzen statistisch gesicherte Informationen über die innere Struktur von Objekten gewonnen werden.

Nach einer kurzen Vorstellung der grundlegenden Arbeitsprinzipien der Mikrotomographie soll die Breite der möglichen Untersuchungen an drei Beispielen kurz herausgestellt werden. Dabei wird neben der mikrostrukturellen Charakterisierung neuer Materialien und einem Problem aus der Verfahrenstechnik eine medizintechnische Fragestellung im Vordergrund stehen. An diesem letzten Beispiel sollen die Probleme der Materialidentifikation bei der Röntgentomographie mittels Röntgenröhren aufgezeigt und ein Lösungsansatz über die Kalibration mit Phantomsystemen diskutiert werden.

Vortrag am 9.3.2012
Jürgen Haase (Leipzig), Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse

Dr. rer. nat., Professor für Experimentalphysik/ Festkörperphysik an der Universität Leipzig, am 11. Februar 2011 zum Ordentlichen Mitglied gewählt.
Forschungsgebiete: Experimentelle Physik, Elektronische Eigenschaften von Festkörpern, Physikalische Chemie poröser Materialien, Entwicklung der Magnetischen-Resonanz-Spektroskopie Elektronisches

Leben in Festkörpern – Leipziger Einblicke und Ansichten

Der unendlichen Vielfältigkeit von Festkörpern, sieht man sie als Gemische von Atomen verschiedenster Art oder Anordnung beim Aufbau, stehen fundamentale Phänomene gegenüber, die nahezu unabhängig von strukturellen Kleinigkeiten existieren. Sie machen einen Festkörper z.B. zu einem elektrischen Leiter, den wir als sehr verlässlichen Begleiter kennen. Einen, der Energie aus dem Kraftwerk zum Verbraucher bringt, Züge und Autos fahren lässt, Flugzeuge steuert, oder gar manchem Herz den Ton angibt.

Theoretische Modelle, die dieses Phänomen erklären, scheinen dagegen nicht so stabil zu sein. Paul Drude postulierte 1900 in Leipzig, kurz nach der Entdeckung der Elektronen, dass diese als Gas den elektrischen Leiter relativ frei durchströmen, ein Bild, an das viele heute noch gern glauben. Felix Bloch zeigte 1928 in Leipzig, dass die Elektronen quantenmechanische (Bloch-) Wellen bilden, die mit nur geringem Widerstand durch den Festkörper gleiten. Damit war die Tür geöffnet, endlich auch z.B. die Halbleiter und die darauf basierenden Bauelemente (z.B. Transistoren) zu verstehen. Von Anbeginn, leider, taugte Blochs Theorie jedoch nicht zur Erklärung der Supraleitung (elektrischer Stromfluss völlig ohne Widerstand, bekannt seit 1911). Bloch kapitulierte, auch Einstein spekulierte erfolglos. Erst 1957 entdeckten Bardeen, Cooper und Schrieffer in Urbana IL, USA, eine ganz andere Theorie (BCS), die auch dieses fundamentale Phänomen erklärte. Vieles schien gelöst.

Der Magnetismus von Festkörpern, ein anderes Phänomen, war durch Werner Heisenbergs fundamentale Arbeiten in Leipzig fast erklärt (trotz bis heute offener Fragen). Frank Steglichs Supraleitung von schweren Fermionen (1979), und insbesondere die von K. Alex Müller und George Bednorz gefundene Hochtemperatur-Supraleitung (1986) belegten, dass die Verständnislücken wohl doch noch viel größer waren als geglaubt. Zum Beispiel zeigen sie, dass Magnetismus und Supraleitung, Erzfeinde für die BCS-Theorie, vielleicht doch friedlich nebeneinander leben können.

Heute wissen wir, dass elektronische Strukturen, selbst in wohldefinierten Festkörpern, mitunter sehr komplex sind. So können sie auf kleinste Änderungen empfindlich reagieren (das macht sie intelligent), oder Teile ihrer Eigenschaften können sich räumlich (z.B. im Nanometer-Bereich) drastisch ändern, während sie makroskopisch scharf definierte Phänomene zeigen, was an die molekulare Struktur des Lebens erinnert.

Bei der Untersuchung dieses „elektronischen Lebens“ in Festkörpern spielen geeignete Untersuchungsmethoden eine fundamentale Rolle. So auch eine Methode mit Leipziger Tradition (seit 1951), die zum großen Teil auf Felix Bloch zurückgeht, und immer wieder ungeahnte Einblicke in die Festkörperphysik gewährte, die Magnetische Resonanz. Heute kennt sie jeder, denn sie kann auch Einblicke in lebendige Körper geben und hilft sogar, unsere Gedanken zu verstehen.

Leipzig ist heute weltweit führend bei der Erforschung elektronischen Lebens in Festkörpern mit Extremer Magnetischer Resonanz. Denn um das „elektronische Gewebe“ beeinflussen zu können, benötigt man extrem hohe Drücke und Magnetfelder, die wir der Magnetischen Resonanz erst jetzt zur Verfügung stellen. Wir beobachten nun z.B. Blochs Wellen in einfachstem Aluminium-Metall und finden eine unerwartete Verformung der Fermi-Fläche unter Druck, die Helmut Eschrig et al. theoretisch erklären können. Obgleich man nicht weiß, welcher Art die Wellen oder Teilchen in Hochtemperatur-Supraleitern sind, können wir nun sagen, dass es zwei Sorten gibt, wohl geordnete und sehr ungeordnete; erstere könnten Blochs Wellen ähneln, letztere sind lokaler, vielleicht magnetischer Art. Unsere Arbeiten stützen auch neue Theorien, die komplexer Physik selbst mit Quantum-Chaos zu Leibe rücken. Soweit einige Beispiele.

Mit dem neu geöffneten Fenster in die lebendige Festkörperphysik werden Einsichten möglich, die theoretische Ansichten formen helfen und uns so beim Verständnis und der Nutzbarmachung dieser modernen, energie-relevanten Materialien voran bringen.

Vortrag am 10.2.2012
Klaus Bochmann (Leipzig), Mitglied der Philologisch-historischen Klasse

Dr. phil. habil., Professor i. R. für Romanische Sprachwissenschaft am Institut für Romanistik der Universität Leipzig; am 8. Februar 2002 zum Ordentlichen Mitglied gewählt, Vorsitzender der Sprachwissenschaftlichen Kommission;
Forschungsgebiete: Rumänische, italienische und französische Sprachwissenschaft, besonders Sprachgeschichte; historisch-vergleichende romanische Sprachwissenschaft; italienische Literaturgeschichte des 12. bis 16. Jahrhunderts; rumänische Literatur; Theorie der Soziolinguistik und Soziolinguistik der romanischen Sprachen.

Paris als (umkämpfter) Kommunikationsraum im XVI. Jahrhundert

Das 16. Jahrhundert ist für die Entstehung des heutigen Französischen von grundlegender Bedeutung. In Paris, dessen Stadtsprache seit dem Hochmittelalter das höchste Prestige unter allen französischen Varietäten genoß, entschied sich in diesem Zeitraum das Schicksal der künftigen Standardsprache Frankreichs und damit auch der internationalen Frankophonie. Vor dem Hintergrund konfessioneller Auseinandersetzungen zwischen reformatorischen Kräften und katholischen Mächten, politischer Konflikte zwischen Königtum und Partikulargewalten sowie kultureller Kämpfe zwischen traditionellem Gelehrtenmilieu, italianisierendem Hofadel und nationalem Bürgertum setzt sich im Verlaufe des Jahrhunderts das Konzept einer dem Absolutismus dienenden Sprachpolitik durch, die hinsichtlich der Sprachnorm als konservativ erscheint, hinsichtlich der Statusbestimmung jedoch dem Französischen den eindeutigen Vorrang vor den Konkurrenzsprachen Latein, Italienisch und Regionalsprachen Frankreichs einräumt.

Vortrag am 10.2.2012
Hans-Bert Rademacher (Leipzig),  Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse

Dr. rer. nat, Professor für Differentialgeometrie am Mathematischen Institut der Universität Leipzig, am 12. Februar 2010 zum Ordentlichen Mitglied gewählt;
Forschungsgebiete: Riemannsche und Pseudo-Riemannsche Geometrie, Morse-Theorie und Geschlossene Geodätische, Konforme Geometrie, Finsler-Geometrie, Geometrie des Dirac-Operators

Periodische Geodätische Linien

Auf einem gekrümmten Raum ist eine geodätische Linie eine Kurve, die zwischen nicht zu weit auseinander liegenden Punkten die kürzeste Verbindung ist. In diesem Sinne verallgemeinern die geodätischen Linien also die Geraden in der Euklidischen Geometrie des flachen Raums. Die geodätischen Linien auf der Oberfläche einer Kugel sind die Großkreise, d.h. in diesem Fall sind alle geodätischen Linien periodisch. Wie verhalten sich diese Linien aber, wenn wir wir diese Fläche deformieren, wie viele periodische geodätische Linien existieren dann? In dem Vortrag soll diskutiert werden, inwieweit qualitative Methoden benutzt werden können, um Aussagen über die Existenz und Stabilität von periodischen geodätischen Linien zu erhalten. Es zeigt sich, dass bei geschlossenen Räumen die Existenz von nur endlich vielen periodischen geodätischen Linien ein Resonzphänomen impliziert. Da geodätische Linien auch als Bahnkurven von Teilchen aufgefasst werden können, kann man mit Hilfe der Eigenschaften der periodischen Bahnen qualitative Eigenschaften des zu Grunde liegenden Dynamischen Systems beschreiben.

Vortrag am 13.1.2012
Hans-Werner Fischer-Elfert (Leipzig), Mitglied der Philologisch-historischen Klasse

Dr. phil. habil, Professor für Ägyptologie an der Universität Leipzig; am 12. Februar 2010 zum Ordentlichen Mitglied gewählt; Projektleiter des Akademieprojekts „Altägyptisches Wörterbuch“.
Forschungsschwerpunkte: Literatur, Magie und Medizin und Handschriftenkunde

Weisheit und Wissenschaft im Alten Ägypten – Gemeinsame Wiege, getrennte Wege

Aus der Epoche des sog. Mittleren Reiches (20.–18. Jh. v. Chr.) sind uns erstmalig literarische und wissenschaftliche Werke in Gestalt von Papyrushandschriften erhalten. Literatur im engeren Sinne umfaßt Gattungen wie Erzählungen, Klagen, Prophezeiungen, des Weiteren Sammlungen weisheitlicher Maximen für die rechte Amts- und Lebensführung, in der Ägyptologie auch Lebenslehren genannt. Zu regelrecht kodifizierter wissenschaftlicher Literatur gehören mathematische und medizinische Traktate. Astronomische Kenntnisse manifestieren sich noch in anwendungsorientierter Verschriftlichung, wie z.B. als Sternuhren auf Privatsärgen, nicht aber bereits in didaktischen Handbüchern.

Lebenslehren, die diagnostisch-therapeutisch orientierte Medizin und mathematische Werke diskutieren ihre Fallbeispiele bzw. Probleme stets in streng kasuistischer Einzelerörterung. Bei diesem Verfahren sind eine die Gattungen übergreifende und stilistisch-rhetorisch verblüffend übereinstimmende Argumentation und Phraseologie nicht zu übersehen. Diese sprachliche Koinzidenz kann als typisch für die frühe Weisheit und Wissenschaft im Alten Ägypten veranschlagt werden und spricht für eine gemeinsame Genese; konkrete Beispiele dazu wird der Vortrag liefern. Ein kurzer Ausblick auf die spätere, rhetorisch diversifizierte Formung der miteinander verglichenen Gattungen soll die Auseinanderentwicklung der genannten Großgattungen verdeutlichen. Diese Tendenz könnte auf eine zunehmende Spezialisierung im damaligen Wissenschaftsbetrieb hinweisen.

Vortrag am 13.1.2012
Eugen-Georg Woschni (Dresden), Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse

Dr.-Ing., Professor i. R. für Nachrichtentechnik an der Technischen Universität Chemnitz; am 11. Oktober 1985 zum Ordentlichen Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse gewählt, seit 10. Mai 1996 Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse.
Arbeitsgebiete: Informationstechnik; Messtechnik; Nachrichtentechnik

Näherungsbetrachtungen contra Computerlösungen ? – Ein Beitrag zur Diskussion über Lehrinhalte

Den Begründer der Schwachstromtechnik, meinen Lehrer Heinrich Barkhausen, erlebte ich oft in Diskussionen zu Vorträgen mit der Bemerkung: „Was Sie da gerechnet haben, habe ich alles nicht verstanden, aber das Ergebnis ist falsch.“ Mit einer einfachen Näherungsbetrachtung unter Zuhilfenahme physikalischer Überlegungen begründete er seine Aussage.
In der heutigen Ausbildung wird diese Art zu denken leider kaum noch gelehrt, wie ich auch aus langjährigen eigenen Vorlesungen zu Näherungsbetrachtungen weiß.
Während im Zeitalter des Rechenschiebers Näherungsbetrachtungen unerlässlich waren, da der Rechenschieber nur die Zahlenfolge ergab und daher die Größenordnung der Lösung durch Abschätzungen zu ermitteln war, liefert heute der Rechner die komplette Lösung. Trotzdem sind Überschlagsrechnungen auch heute notwendig:
So sollte man stets durch einen Überschlag prüfen, ob das Ergebnis stimmen kann, da man damit Fehler in der Programmierung erkennen kann.
Die Parameter der Bauelemente in der Mikroelektronik haben oft einen Toleranzbereich von einigen 10%. Durch schaltungstechnische Maßnahmen – z.B. Gegenkopplung – wird trotzdem ein stabiler Betrieb erreicht. Bei derartigen Toleranzen sind dann auch oft Näherungen für die Berechnung ausreichend.
Während die Computerlösung nur für die angenommenen speziellen Parameter gilt, erhält man mit Hilfe physikalisch-anschaulicher Näherungslösungen direkt die für die Anwendung in der Praxis erforderlichen allgemeingültigen Zusammenhänge.
Schließlich lassen sich allgemeine Gesetzmäßigkeiten oft bereits mit Näherungsbetrachtungen sehr anschaulich ableiten und deuten.
Im Vortrag werden diese Aussagen an typischen Beispielen demonstriert. Dabei werden auch neue Ergebnisse weitergehender Untersuchungen zu Problemen gewonnen, die in meinem letzten Akademievortrag als noch nicht zufriedenstellend gelöst genannt wurden.