Preisträger

Morphometrie von Mustern

Quermaße erfassen Inhalt, Form und Zusammenhang materieller Strukturen.

  • Herbert Wagner
  • 09 / 2016 Seite: 41

Die integralgeometrischen Quermaße − auch bekannt als Minkowski-Funktionale − wurden erstmals als morphologische Observable bei der Suche nach Spuren der Dunklen Materie verwendet. Inzwischen sind sie beispielsweise auch in der Statistischen Physik als wichtiges Werkzeug für die morphome­trische Analyse materieller Strukturen anerkannt.

Dieser Artikel stellt Quermaße mit ihren Eigenschaften und ihrer anschaulichen geometrischen und topologischen Interpretation vor. Als Beispiel dient ihre Anwendung bei einem Test des aktuellen Standardmodells der kosmischen Strukturbildung, den ich zusammen mit dem Testergebnis kurz vorstellen möchte.

Die autonome Aggregation der Materie in der Natur erzeugt eine Vielfalt räumlicher Muster auf Längen­skalen, die von molekularen bis zu kosmischen Distanzen reichen. Schon der visuelle Eindruck dieser Muster kann wichtige Informationen über den Aufbau, die Evolution und gegebenenfalls die Funktiona­lität der abgebildeten Struktur vermitteln. Ein Beispiel ist das Röntgenbild des DNA-Moleküls, das Rosalind Frank­lin 1952 aufgenommen hat (Abb. 1). Die X-Form dieses Laue-Diagramms ist die Signatur eines helikalen Mole-küls. Aus den fehlenden Bragg-Reflexen 4. Ordnung kann man schließen, dass das Gerüst des Moleküls aus zwei komplementären, gegeneinander um 180° verdrehten helikalen Strängen aufgebaut ist. Das Laue-Bragg-Muster bestätigt die DNA-Struktur, die Crick und Watson mittels Optimierung eines Analogmodells aufdeckten. Das Resultat lieferte den erhofften quantitativen Informationsgewinn aus dem Blickwinkel der Stereochemie. Wissenschaftlich bedeutsamer und folgenreicher war jedoch eine unerwartete semantische Information, die aus der Einsicht über die erkennbare Verbindung von Form und Funktion folgt und die in dem berühmten Satz von Crick und Watson aus dem Jahr 1953 dokumentiert ist: „It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for genetic material.“ Das Franklinsche Röntgenbild markiert die Geburt der Molekular­genetik. (...)

Share |
thumbnail image: Morphometrie von Mustern

Aktuelles Heft

Inhaltsverzeichnis
11 / 2017

thumbnail image: PJ 11 2017

Interview mit Alexander Gerst

Atomare Cluster im Fokus

Elektrische Dipolmomente gesucht

Zugang Physik Journal

Nur DPG-Mitglieder haben vollen Zugriff auf alle Hefte und Online-Inhalte des Physik Journal und müssen sich dafür mit ihrer Mitgliedsnummer registrieren » 

Erst wenn die Artikel des Physik Journal älter als drei Jahre sind, stehen sie kostenlos und frei zugänglich zur Verfügung

Als DPG-Mitglied erhalten Sie den Physik Journal Newsletter, wenn Sie sich dafür bei der DPG registrieren »

Mediadaten

Die Mediadaten für Werbe­mög­lich­kei­ten im Phy­sik Jour­nal finden Sie als PDFs hier:
2017 deutsch / eng­lisch
2018 deutsch / englisch

Webinar

Warum reale akustische Systeme nur multiphysikalisch simuliert werden können

  • 02. November 2017

In diesem Webi­nar wird ge­zeigt, warum man bei­spiels­weise schon bei der Simu­la­tion eines „ein­fachen“ Laut­spre­chers auf multi­phy­si­ka­li­sche Kopp­lung an­ge­wie­sen sein kann, wenn man ex­pe­ri­men­tel­le Er­geb­nis­se kor­rekt re­pro­du­zie­ren will.

Alle Webinare »

Site Login

Bitte einloggen

Andere Optionen Login

Website Footer