Our common quest for knowledge

TEXT Florian Aigner ILLUSTRATIONS Shiwen Sven Wang

Those who seek knowledge in research are not solitary geniuses who lock themselves away and produce revolutionary ideas all on their own. Research becomes science when many people pool their talents – globally.

If a tree topples over in the depths of a forest and nobody hears it, does it still make a noise? Yes, of course it does. As it falls, the tree produces sound waves that spread through the air. In terms of physics, there is no doubt: the sound exists, whether it is heard or simply fades away unnoticed. But what if someone pro duces research on a topic and nobody hears about it? Is it science? This question is a little more complicated. After all, research results alone do not pass the threshold for science. This only happens when we humans implant our ideas into other people’s minds so that, together, we can create something bigger. By interweaving our numerous minor insights, ideas and observations, we can create a sustainable net of knowledge that we can all depend on. That is science.

Theory of Evolution – a web of facts

In the 1830s, the young Charles Darwin sailed the world’s oceans aboard the HMS Beagle. He rejoiced at all manner of exotic creatures that crossed his path on these travels, and marveled at the strange shapes of the finches’ beaks on the Galapagos Islands. Later, when the naturalist was pondering how species are able to change over time through natural selection, his theory of evolution had yet to achieve the status of accepted science. It was still just a crazy new idea in the mind of an inquisitive oddball.

Today, things are different: countless experiments, theses and research projects are now expanding on the theory of evolution, connecting to it and connecting it with other scientific findings. The theory of evolution has been reaffirmed so often, using a variety of methods, that it can no longer be doubted. Paleontologists examine fossils and find that animal and plant species do actually keep changing over time. These conclusions gel perfectly with the observations of plant growers and livestock breeders. The geneticists of today can explain how these phenomena relate to DNA, and we can now use mathematical models to work out how fast changes in DNA are propagated. And biologists can then corroborate these calculations in their labs – for example, by examining bacteria that multiply abnormally fast.

We can be wrong on our own – but together we are right

All these findings combined form a coherent corpus of knowledge – and that is precisely why we can rely on it. What would happen if someone miscalculated when evaluating a genetic engineering experiment, or at some point a dinosaur bone was incorrectly dated? Nothing at all. Our belief in the theory of evolution would not be shaken as a result. Science thrives on lots of different people thinking carefully about lots of different things – and then sharing what they think in discussions, debates and sometimes disputes.

The world’s most complex machine

One powerful symbol of human cooperation is the Large Hadron Collider at CERN in Geneva – the largest particle accelerator in the world and arguably the most complicated piece of machinery ever constructed on our planet. A circular tunnel more than twenty-six kilometers long has been dug underground, right on the border between France and Switzerland. Through this tunnel runs a tube made of steel, inside which there is an almost perfect vacuum – a space devoid of any content, the kind of emptiness posited in the depths of the universe. Tiny particles hurtle through this channel, kept on course by enormous electromagnets, until they finally collide at unimaginable speed, creating a cloud of new particles, which are then measured in ultra-complex particle detectors. This generates data that is carefully analyzed and evaluated in the quest to understand the most fundamental mysteries of matter. This process requires countless people from a kaleidoscope of research fields; from experimental physics to develop suitable detectors from electrical engineering to construct high-powered electromagnets, from computer science to find ways of harnessing the huge torrent of data, and filtering out the interesting

bits. Additionally, somebody has to dig the tunnels, weld the metal and plug in the cables properly. People are also needed to keep the buildings clean and cook in the canteen so the Nobel laureates don’t waste away. A large project like this is not the glorious accomplishment of individual genius. It is a combined feat of humankind. We are the only species on the planet capable of this type of collaboration.

Science and anthills

This is not just about a division of labor. It’s important to note that. Science does not work like an assembly line, where you only need a lot of people because there is a lot to do in a short time. Collaboration in science is more complex – more like building an anthill: at the end, something big that benefits an entire population emerges from a seemingly chaotic, uncoordinated mêlée of activity. No one single ant has the big picture. None of them have a blueprint of the end product in their heads. But all these little ants build big things by working together. It’s the same with science: no one on the planet knows everything – all the laws, effects and phenomena. But humanity as a species, as a whole, has understood science.

We award Nobel Prizes to brilliant researchers. We name streets after them and adorn the courtyards of our universities with their busts. And that’s a good thing. But let’s not forget that science is not, in fact, the accomplishment of outstanding individuals, but rather the product of people power. Each of us is a part of this whole, whether we engage in research or not. And for that reason, we can all be justifiably proud of the great innovations spawned by the human race.

Florian Aigner is a physicist and science journalist who lives in Vienna. His new book Die Schwerkraft ist kein Bauchgefühl (“Gravity is Not a Gut Feeling”) was published in the fall of 2020. In it he tells numerous stories that illustrate why we can rely on scientists.

Dämmerung einschätzen Mein Großvater brach zu seinen Wanderungen gerne in der Dämmerung auf, um »in den Tag hinein« zu wandern, so sagte er immer. Um rechtzeitig vor Einbruch der Dunkelheit wieder zu Hause zu sein, benutzte er einen tollen Trick: Er ballte bei untergehender Sonne die Faust und streckte sie in Richtung Horizont. Pro Finger, der zwischen Horizont und sinkende Sonne passt, kann man mit 15 Minuten verbleibender Helligkeit rechnen – so hat er es mir erklärt. Und ich habe die Methode übernommen. Das Wandern auch. Agnieszka, 45, Warschau/Polen

Calculating nightfall My grandfather liked to set off on hikes at dawn – to “walk into the day,” as he would say. He had a great method for making sure he got home again before it was dark. As dusk approached, he would clench his fist and hold it out towards the horizon. For each finger that fitted under the setting sun, there would be another 15 minutes of light left – as he explained to me. I’ve inherited this trick. And a penchant for hiking. Agnieszka, 45, Warsaw, Poland

Das große Zittern

text Svenja Beller und Julia Lauter

In Teilen Südeuropas stehen gewaltige Erdbeben und Vulkanausbrüche bevor. Millionen Menschenleben sind in Gefahr. Obwohl die Daten eine klare Sprache sprechen, haben Expertinnen und Experten alle Mühe, ihren Warnungen Gehör zu verschaffen.

Die drei europäischen Metropolen Neapel, Lissabon und Istanbul eint das gleiche Schicksal: Sie werden ihre Bewohner zu Tausenden unter sich begraben und die Überlebenden in einen Horror stürzen. Jede dieser Städte wird von einem Erdbeben oder Vulkanausbruch verwüstet werden. Vielleicht sind die jetzigen Bewohner dann ohnehin schon lange nicht mehr am Leben. Vielleicht trifft es sie aber auch schon morgen.

Unsere oberirdische Welt ruht auf riesigen Kontinentalplatten, die auf einer zähflüssigen Schicht schwimmen. Wenn sich die Platten ineinander verkeilen, wird es gefährlich. Um zu verstehen, was dann passiert, können wir einfach mit den Fingern schnippen: Zwischen Daumen und Mittelfinger entsteht Druck, bis der Mittelfinger ruckartig nachgibt und wegrutscht – »Schnipp«. So ähnlich verhalten sich auch die Platten tief in der Erde. Nur dass dieser »Schnipp« die Kraft hat, alles mit sich zu reißen – Häuser, Büros, Schulen, Fabriken, Kraftwerke, Brücken, Krankenhäuser, alles.

Die größte Gefahr droht in Europa am südlichen Rand, wo die eurasische auf die afrikanische Platte stößt und die anatolische Platte von Osten herandrängt. Dort leben in den Städten Neapel, Lissabon und Istanbul Millionen Menschen. Wie schützen die Verantwortlichen die Bewohner vor der drohenden Katastrophe?

Neapel

Einer der möglichen Schuldigen für Neapels künftige Zerstörung ist der Vesuv. »Wenn er morgen ausbräche, gäbe es keine Strategie, um die Menschen zu retten«, sagt Giuseppe Mastrolorenzo, Vulkanologe am Osservatorio Vesuviano. Unter dem Vulkan schiebt sich die afrikanische unter die eurasische Platte, schmilzt und schießt irgendwann durch den Schlund des Vesuvs als Magma zurück zur Oberfläche – nur weiß niemand, wann. Und mit Wahrscheinlichkeiten lässt sich nur schwer vor Gefahren warnen.

Jahrzehntelang hatten Seismologen gehofft, allgemeingültige Vorläuferphänomene für Erdbeben und Vulkanausbrüche zu finden, die eindeutige Vorhersagen möglich machen würden. Sie haben sie nicht gefunden. Bis heute ist ihr einziger Anhaltspunkt die Statistik, und die ist bei der Berechnung von großen Zeitabständen extrem fehleranfällig. Und Fehler haben Folgen: Warnen die Forscher vorschnell, lösen sie Chaos und teure Evakuierungen aus. Warnen sie verspätet, riskieren sie viele Todesopfer. Darum halten sich Experten zumeist bedeckt. Mit seinen harschen Aussagen ist Mastrolorenzo ein Außenseiter. Auch er kennt das Datum des nächsten großen VesuvAusbruchs nicht, aber er weiß, er wird kommen. »Was in der Vergangenheit passiert ist, wird auch in der Zukunft passieren«, sagt er.

So wie vor rund 4.000 Jahren, als der Ausbruch alles in der Region auslöschte und die zurückbleibende Ascheschicht menschliches Leben für 230 Jahre unmöglich machte. Und so wie 1.900 Jahre später, als der Vesuv Pompeji zerstörte und Tausende Menschen tötete. Heute leben mehr als drei Millionen Menschen rund um den Vulkan. Bis 1995 hatte es für sie nicht einmal einen Notfallplan gegeben, erst 2001 zog der Zivilschutz eine rote Zone um den Vesuv und erweiterte diese 2014. Für die 700.000 Menschen darin herrscht im Fall eines Ausbruchs Todesgefahr. Kündigt sich ein Ausbruch an, will die Behörde sie binnen 72 Stunden mit Bussen in Sicherheit bringen. Giuseppe Mastrolorenzo hält das für unrealistisch, auch weil der Plan von einer relativ kleinen Eruption ausgeht. »Dafür gibt es keinen wissenschaftlichen Grund«, sagt der Vulkanologe. Vulkane könnten außerdem jederzeit ausbrechen – dass dem Zivilschutz 72 Stunden für die Evakuierung der roten Zone bleiben, ist eine Hoffnung, keine Gewissheit.

Und das ist nicht mal Neapels größtes Problem: Im Westen der Stadt kochen unter der Erde die Phlegräischen (altgriechisch: brennenden) Felder, ein mächtiger Supervulkan. »Die Gefahr ist Teil unserer Identität«, sagt Giuseppe Di Roberto, einer der vielen Menschen, die in dessen riesigem Krater wohnen. Vor 15.000, 29.000 und 39.000 Jahren brachen die Phlegräischen Felder zehn bis achtzigmal stärker aus, als es dem Vesuv möglich ist. Die Ausbrüche begruben die gesamte Region unter sich, die Aschepartikel in der Atmosphäre lösten in weiten Teilen der Erde einen jahrelangen vulkanischen Winter aus, was zum Aussterben der Neandertaler beigetragen haben könnte. Brächen die Phlegräischen Felder erneut in einer solchen Größenordnung aus, wäre das Leben von rund drei Millionen Menschen am Golf von Neapel in Gefahr. Trotzdem plant der Zivilschutz auch bei dem Supervulkan mit einer eher kleinen Eruption und brächte im Ernstfall nur 450.000 Menschen fort.

Lissabon

Dabei könnte die Vergangenheit uns Mahnung sein, die Erdkräfte nicht zu unterschätzen. An Allerheiligen im Jahr 1755 drängen sich die Bewohner Lissabons in den Kirchen, als die Erde zu zittern beginnt. Ein Beben der Stärke 8,5 bis 9 auf der MomentMagnitudenSkala: Die Erschütterungen sind so gewaltig, dass die meisten Gotteshäuser auf die Betenden niederstürzen. Viele fliehen zum Ufer des Tejo, doch dort rast ein Tsunami den Fluss hinauf. Die Stadt steht eine Woche lang in Flammen – es ist der perfekte Albtraum. Der Philosoph Immanuel Kant schreibt dazu: »Es war nöthig, daß Erdbeben

Vorderseite: Drohend dampft der Vesuv hinter Neapel. Rechte Seite: 1755 von einem gewaltigen Erdbeben zerstört, könnte Lissabons Altstadt bald wieder erschüttert werden.

Previous page: Vesuvius sputters behind Naples. Right: Destroyed by a massive earthquake in 1755, Lisbon’s old town could soon be hit again.

bisweilen auf dem Erdboden geschähen; aber es war nicht nothwendig, daß wir prächtige Wohnplätze darüber erbaueten. Der Mensch muß sich in die Natur schicken lernen, aber er will, daß sie sich in ihn schicken soll.«

Auch wenn seither mehr als 250 Jahre vergangen sind: Noch immer fehlt ein Frühwarnsystem an Portugals Küste. Und: »Wir kennen den Ursprung des Bebens von 1755 immer noch nicht sicher«, räumt João Duarte ein. Immerhin ist dem Geologen nun vermutlich der Durchbruch bei der Suche gelungen. Seinen Untersuchungen zufolge bildet sich vor der Küste Portugals eine neue Subduktionszone: Die eurasische Kontinentalplatte bricht entzwei, und die beiden Teile beginnen, sich übereinanderzuschieben. Der Atlantik hat sich bislang immer weiter ausgebreitet, Duartes Entdeckung könnte bedeuten, dass er von nun an zu schrumpfen beginnt.

Das versetzt Wissenschaftler weltweit in Aufruhr. Das Problem ist nur: Über diesen kleinen Kreis hinaus ist kaum jemand davon beunruhigt. Laien verstehen die Entdeckung schlichtweg nicht. Die Wissenschaft täte gut daran, sie den Lissabonnern begreiflich zu machen. Denn die neue Erkenntnis bedeutet auch: »Es wird wieder ein großes Erdbeben geben, und es wird viele Menschen töten«, sagt Duarte. Wie sich die Stadt darauf vorbereitet, dazu will sich Lissabons Katastrophenschutzbeauftragter auf Anfrage nicht äußern.

Istanbul

In der türkischen Metropole Istanbul ist es die nordanatolische Verwerfung, die das Potenzial hat, die Millionenstadt in Schutt und Asche zu legen. An einem unbekannten Tag in der Zukunft wird sich eine 51.000 Kubikkilometer große Landmasse mit einem Ruck fünf Meter Richtung Westen schieben. Das Beben wird vermutlich kaum mehr als eine Minute dauern, aber 30.000 bis 90.000 Menschen töten.

Die Wahrscheinlichkeit für ein Beben der Stärke 7,4 direkt vor der Küste Istanbuls liegt bei mehr als 60 Prozent für die kommenden dreißig Jahre. Im Umgang mit Wahrscheinlichkeiten gibt es zwei Arten von Menschen: jene, die bei einer 60prozentigen Chance auf Regen den Schirm einpacken, und jene, die es nicht tun – nicht mal, wenn statt des Regens der Untergang droht. Nusret Suna ist ein Mann, der seine Mitmenschen vom Sinn des Regenschirms überzeugen will. Der 64Jährige ist der Präsident der Kammer der Bauingenieure in Istanbul. »Wir fühlen uns manchmal wie die Kassandra von Istanbul«, sagt er. »Wir mahnen, aber niemand will die Mahnung hören.« Sie lautet: Istanbul ist nicht bereit für das kommende Erdbeben. Nach Schätzungen der Bauingenieurskammer sind die Hälfte der Häuser illegal gebaut und entsprechen wahrscheinlich nicht den Sicherheitsvorgaben, bis zu 50.000 werden bei einem Beben massiv beschädigt werden, bis zu 6.000 werden ihre Bewohnerinnen und Bewohner unter sich begraben.

Ob er selbst Vorkehrungen für das Erdbeben trifft, seine Wohnung erdbebensicher einrichtet oder Wasservorräte anlegt? Suna schüttelt den Kopf. In der Risikoforschung nennt man dieses Phänomen das Wahrnehmungsparadox: Menschen sind sich des Ausmaßes der Gefahr bewusst, aber sie haben kein Vertrauen, dass sie von den Obrigkeiten beschützt werden. Die Gefahr wirkt unabwendbar, individuelle Maßnahmen scheinen aussichtslos. Und so bleiben die Menschen trotz der drohenden der Katastrophe tatenlos.

Ein Menschenleben ist nur ein Wimpernschlag im Angesicht der langsam knirschenden Bewegungen der Kontinentalplatten. Forscher haben ermittelt, dass das Gefühl für Risiko nur kurz nach einer Katastrophe klar erfasst wird, solange die Erinnerung der Menschen an den Schaden und das Leid noch präsent ist. 25 Jahre hält diese Erinnerung bei Flutkatastrophen, wie eine Studie der Universität Prag zeigte – innerhalb dieses Zeitraums siedeln die Menschen nur in vorsichtigem Abstand zu den übergetretenen Wasserläufen. Nach zwei Generationen hat ein Ereignis dann seine Wirkung verloren. Es fehlt ein dauerhafter Lerneffekt, der lange genug weitergetragen wird, um sich auf die nächste Katastrophe in der Zukunft vorzubereiten.

Das Wissen über die drohenden Katastrophen ist also da, aber wie schafft man es, das auch in wirksame Handlungen umzusetzen? Die Wissenschaft warnt seit Jahrzehnten vor einer globalen Pandemie – darauf adäquat vorbereitet hat sich niemand. Die globale Erwärmung verwüstet schon heute große Regionen – doch die Treibhausgasemissionen senken wir trotzdem nicht schnell genug. Das massive Artensterben droht langfristig auch das Überleben der Menschheit in Frage zu stellen – unsere heutige Lebensweise wollen wir dennoch nicht ändern. Und so warnen auch die Experten in Neapel, Lissabon und Istanbul unablässig vor der Gefahr aus der Tiefe, ohne das nötige Gehör zu finden. Fachleute der Risikokommunikation sagen, für ein besseres Gefahrenbewusstsein müsse man die physischen und psychischen Auswirkungen der Katastrophen unmittelbar erfahrbar machen, indem man die Geschichten davon weitererzähle – je emotionaler, desto besser. Eine Mahnung daran, dass wir natürlichen Katastrophen nicht machtlos ausgeliefert sind.

Svenja Beller arbeitet als freie Journalistin für diverse Magazine und Zeitungen. 2017 veröffentlichte sie ihr erstes Buch Einfach loslaufen (DuMont Reiseverlag). Sie lebt und arbeitet in Hamburg und Lissabon. Julia Lauter lebt in Hamburg und arbeitet als Journalistin und Autorin. Sie schreibt für diverse Magazine wie das SZ-Magazin, Reportagen, Amnesty Journal und kuratierte 2020 die Ausstellung »HOMING« für das Literaturhaus Stuttgart.