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Stillstand und Entwicklung

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Dares
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Stillstand und Entwicklung

Beitrag von Dares » 10. Sep 2017, 16:46

Hallo zusammen,

manchmal beschleicht mich das komische Gefühl dass wir in einer Sackgasse festsitzen was neue Erkenntnisse in Bezug auf
Physik anbelangt. Wir haben zwar grossartige Fortschritte gemacht was Elektronik anbelangt bis hin zur Atombombe oder dem
naja "Handy", aber mir erscheint es manchmal so, als wenn wir uns im Kreis drehen und keine neuen grundlegenden Erkenntnisse
hinzukommen. Ist es nur die Schnellebigkeit der technischen Revolution oder woran hapert es? Oder sollten wir uns mit dem "Erarbeitetem"
zufrieden geben? Oder liegt es an Erwartungshaltungen die nicht erfüllt werden?

Wie denkt Ihr darüber?

Grüsse

Dares

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gravi
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Re: Stillstand und Entwicklung

Beitrag von gravi » 10. Sep 2017, 18:20

Ich denke nicht, dass wir einen Stillstand in der Entwicklung erreicht haben. Einerseits gibt es im gesamten Universum keinen statischen Zustand, alles ist dynamisch eingestellt.
Auf der anderen Seite, wenn du die Entwicklung der Wissenschaften, spez. hier Physik betrachtest, so geht es doch auch hier voran, denke doch nur mal an die Fortschritte im LHC. Und es wird doch auf breiter Linie überall weiter entwickelt, fast täglich erscheinen neue papers mit wissenschaftlichen Untersuchungen (ob das stets neue Erkenntnisse sind, sein mal dahin gestellt), weltweit wird an den neuen E- Autos "gebastelt", jährlich erscheinen neue, immer bessere Handys, ja und wenn ich an meine medizinischen Behandlungen denke, kann ich diesen Entwicklungen nur mehr als dankbar sein. Damit bin ich dem Gevatter noch einmal aus dem Weg gegangen! :devil:

Nee, ich antworte mal mit einem klaren Nein zum Stillstand in der Entwicklung. Es geht immer weiter, nicht zuletzt, weil damit auch viel Geld verdient wird und Menschen damit ihren Unterhalt sichern. Die revolutionären Erkenntnisse in den Wissenschaften verlangsamen sich natürlich - wir haben ja inzwischen schon eine ungeheure Menge über die Natur herausgefunden. Vielleicht ist das meiste ja schon bekannt, aber längst noch nicht alles. Es wird halt immer schwieriger, noch mehr Neues herauszubekommen.

Netten Gruß
gravi
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seeker
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Re: Stillstand und Entwicklung

Beitrag von seeker » 11. Sep 2017, 13:29

Dares hat geschrieben:
10. Sep 2017, 16:46
Oder liegt es an Erwartungshaltungen die nicht erfüllt werden?
Ich glaube hauptsächlich daran liegt es, aber nicht nur.
Schau dir mal an wie schnell die Entwicklungsgeschwindigkeit im Jahr 1000 oder 1500 war, wie schnell sie vor 50 Jahren war und wie schnell sie heute ist.
Im Mittelalter konntest du ein ganzes Leben leben, ohne dass sich irgendetwas merklich in der Richtung verändert hätte: Die Welt blieb in solchen Zeitspannen mehr oder minder dieselbe.
Dass wir inzwischen pro Jahr mindestens eine neue Handygeneration erwarten, heißt nicht, dass man diese Geschwindigkeit in allen Bereichen erwarten darf.
Saubere Wissenschaft braucht Zeit, dieser Zeitaufwand lässt sich nicht beliebig minimieren.

Dann ist es so, dass noch nie so viel geforscht und entwickelt wurde wie heute, noch nie waren so viele Leute damit beschäftigt. Es ist aber auch so, dass wir schon sehr weit gekommen sind und ein weiteres Fortschreiten in die Tiefe zunehmend (vermutlich exponentiell) schwierig und aufwändig wird, in Teilen sogar unmöglich wird, d.h. der Großteil der heutigen Forschung und Entwicklung geht in die Breite, nicht in die Tiefe. Neue Erkenntnisse betreffen allermeistens Details, betreffen nur sehr selten grundsätzlich neue Dinge. Das war aber im Grunde schon immer so, vielleicht nur in anderer Gewichtung.

Es dennoch absehbar, dass in Zukunft die Generierung wirklich neuer Erkenntnisse in der Tiefe (bei den grundlegenden Dingen) zunehmend langsamer voranschreiten wird und irgendwann praktisch ganz zum Stillstand kommen muss, dass irgendwann eine Zeit kommen wird, wo praktisch überhaupt keine weitere Forschung in die Tiefe mehr möglich sein wird, jedenfalls keine empirisch absicherbare, ganz einfach deshalb, weil wir einerseits an ganz praktische Grenzen des Machbaren und Bezahlbaren stoßen und andererseits an prinzipielle Grenzen des überhaupt empirisch Nachweisbarem, Messbarem. Auch der Zeitaufwand für einen Nachweis spielt eine Rolle: Wenn du z.B. für eine bestimmte Messung prinzipiell mindestens 1000 Jahre brauchst, dann geht's langsamer voran, gleich welchen Aufwand du treiben magst (man denke da z.B. an die direkte Vermessung sehr früher primordialer Gravitationswellen, 1000 Jahre würden da wohl gar nicht reichen, wenn die Wellenlänge sehr lang ist, musst du lange messen).
Grüße
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Re: Stillstand und Entwicklung

Beitrag von tomS » 11. Sep 2017, 13:57

Schaut euch bitte mal die Zeiträume an zwischen
  • der ersten theoretischen Forderung bzgl. der Notwendigkeit einer Quantentheorie sowie der mathematischen Formulierung der selben (Heisenberg, Schrödinger, Dirac)
  • der ersten Formulierung einer relativistischen Quantenfeldtheorie (QED) und dem Nachweis der störungstheoretischen Konsistenz (Renormierbarkeit, Anomalienfreiheit, ...) für die QCD bzw. die elektro-schwache Theorie
  • der theoretischen Vorhersage und dem (direktem) experimentellen Nachweis für Gravitationswellen, Neutrino, top-Quark, W- / Z-Boson, Higgs-Boson
Gruß
Tom

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Re: Stillstand und Entwicklung

Beitrag von seeker » 11. Sep 2017, 15:22

tomS hat geschrieben:
11. Sep 2017, 13:57
der ersten theoretischen Forderung bzgl. der Notwendigkeit einer Quantentheorie sowie der mathematischen Formulierung der selben (Heisenberg, Schrödinger, Dirac)
Um 1900 und um 1925, also etwa 25 Jahre dazwischen, würde ich sagen.
tomS hat geschrieben:
11. Sep 2017, 13:57
der ersten Formulierung einer relativistischen Quantenfeldtheorie (QED) und dem Nachweis der störungstheoretischen Konsistenz (Renormierbarkeit, Anomalienfreiheit, ...) für die QCD bzw. die elektro-schwache Theorie
1947 und 2005? Das wären etwa 58 Jahre Differenz.
tomS hat geschrieben:
11. Sep 2017, 13:57
der theoretischen Vorhersage und dem (direktem) experimentellen Nachweis für Gravitationswellen, Neutrino, top-Quark, W- / Z-Boson, Higgs-Boson
Die zeitliche Differenz zwischen Vorhersage und Nachweis beträgt bei den Gravitationswellen etwa 100 Jahre.

Die empirisch-experimentelle Seite der Physik scheint zunehmend langsamer zu sein als die theoretische Seite, das liegt in der Natur der Dinge.
... bei den grundlegenden Dingen.

Bei Detaildingen...
Wie groß war der Zeitraum zwischen der Entdeckung des GMR-Effekts (Riesenmagnetowiderstand) und der ersten kommerziellen Nutzung in Festplatten?

Nicht immer auch war/ist die Vorhersage einer theoretischen Betrachtung zuerst da, oft ergaben/ergeben sich auch experimentell überraschende Befunde, die niemd erwartet/vorhergesagt hatte.
Grüße
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Re: Stillstand und Entwicklung

Beitrag von tomS » 11. Sep 2017, 17:47

seeker hat geschrieben:
11. Sep 2017, 15:22
tomS hat geschrieben:
11. Sep 2017, 13:57
der ersten theoretischen Forderung bzgl. der Notwendigkeit einer Quantentheorie sowie der mathematischen Formulierung der selben (Heisenberg, Schrödinger, Dirac)
Um 1900 und um 1925, also etwa 25 Jahre dazwischen, würde ich sagen.
tomS hat geschrieben:
11. Sep 2017, 13:57
der ersten Formulierung einer relativistischen Quantenfeldtheorie (QED) und dem Nachweis der störungstheoretischen Konsistenz (Renormierbarkeit, Anomalienfreiheit, ...) für die QCD bzw. die elektro-schwache Theorie
1947 und 2005? Das wären etwa 58 Jahre Differenz.
tomS hat geschrieben:
11. Sep 2017, 13:57
der theoretischen Vorhersage und dem (direktem) experimentellen Nachweis für Gravitationswellen, Neutrino, top-Quark, W- / Z-Boson, Higgs-Boson
Die zeitliche Differenz zwischen Vorhersage und Nachweis beträgt bei den Gravitationswellen etwa 100 Jahre.

Die empirisch-experimentelle Seite der Physik scheint zunehmend langsamer zu sein als die theoretische Seite, das liegt in der Natur der Dinge.
... bei den grundlegenden Dingen.

Bei Detaildingen...
Wie groß war der Zeitraum zwischen der Entdeckung des GMR-Effekts (Riesenmagnetowiderstand) und der ersten kommerziellen Nutzung in Festplatten?

Nicht immer auch war/ist die Vorhersage einer theoretischen Betrachtung zuerst da, oft ergaben/ergeben sich auch experimentell überraschende Befunde, die niemd erwartet/vorhergesagt hatte.
Danke für die Recherche, ich bin erst jetzt dazu gekommen.

Bei der QM sehe ich ebenfalls diese ca. 25 Jahre; ich würde noch ein paar Jahre mehr ansetzen, 1925 war das noch nicht abgeschlossen.

Bei der QED sehe ich den Start bereits in den frühen 30iger Jahren, die wesentlichen Arbeiten zur Renormierung stammen u.a. von 't Hooft Ende der 60iger bis Anfang der 70iger (müsste ich noch im Detail nachschauen).

Gravitationswellen: ja, ca. 100 Jahre nach Einsteins ART
Neutrino: Hypothese seitens Pauli 1930, Nachweis 1956
top-Quark: Hypothese 1973, Nachweis 1992 - 94
W- / Z-Boson: Hypothese in den 60igern seitens GSW, Nachweis bis 1993
Higgs-Boson: Hypothese in den 60igern seitens GSW, Nachweis bis 2012
Gruß
Tom

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Re: Stillstand und Entwicklung

Beitrag von gravi » 11. Sep 2017, 18:31

Da nenne ich mal die Stringtheorien: Einführung ca. 1960, Nachweis von Strings: ??? Vielleicht in 1000 Jahren, oder nie...?

Gruß
gravi
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Re: Stillstand und Entwicklung

Beitrag von seeker » 11. Sep 2017, 18:45

Mal noch Beispiele für den umgekehrten Fall:

Beschleunigte Expansion des Universums:

überraschende Entdeckung: 1998 durch die Teams um Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt und Adam G. Riess
zufriedenstellende theoretische Erklärung/Beschreibung, bis heute, also nach fast 20 Jahren: keine

(Es ist klar, dass die ART diese Möglichkeit als prinzipiell mögliche Lösung von Anfang an enthielt, nur erwartete keiner, auch nicht die Theoretiker, dass es auch so sei. Und den Grund, warum es so sein sollte, enthält die ART eh nicht, d.h. sie forderte so etwas gerade nicht.)


Dunkle Materie:

Entdeckung: bis heute keine direkte, aber bereits um 1932 von Jan Hendrik Oort postuliert, motiviert durch Beobachtungen bezüglich der Geschwindigkeitsverteilung der Sterne der Milchstraße, außerdem durch Fritz Zwicky 1933, wegen der Beobachtung, dass der Coma-Galaxienhaufen nicht durch die Gravitationswirkung seiner sichtbaren Bestandteile allein zusammengehalten sein kann.

zufriedenstellende theoretische Erklärung/Beschreibung, bis heute, also nach 85 Jahren: keine

Das liegt natürlich hier nicht an den Theoretikern, dass das so lange dauert, Ideen haben die sicher genug, es liegt daran, dass man diese Ideen dann auch empirisch stützen oder falsifizieren muss. Ping Pong-Spiel...
Die Forderung, dass es DM geben muss, kam allerdings auch hier nicht von theoretischer Seite.
Grüße
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Re: Stillstand und Entwicklung

Beitrag von tomS » 11. Sep 2017, 20:12

seeker hat geschrieben:
11. Sep 2017, 18:45
Mal noch Beispiele für den umgekehrten Fall:

Beschleunigte Expansion des Universums:

überraschende Entdeckung: 1998 durch die Teams um Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt und Adam G. Riess
zufriedenstellende theoretische Erklärung/Beschreibung, bis heute, also nach fast 20 Jahren: keine

(Es ist klar, dass die ART diese Möglichkeit als prinzipiell mögliche Lösung von Anfang an enthielt, nur erwartete keiner, auch nicht die Theoretiker, dass es auch so sei. Und den Grund, warum es so sein sollte, enthält die ART eh nicht, d.h. sie forderte so etwas gerade nicht.)
Es ist gut möglich, dass die kosmologische Konstante den selben Status hat wie die Gravitationskonstante, also ein freier Parameter der Theorie ist. Prinzipiell könnten es sogar unendlich viele freie Parameter sein, generell geht es also nur um die Werte, nicht unbedingt um den prinzipiellen Mechanismus.

https://en.wikipedia.org/wiki/Asymptoti ... um_gravity

Zur DM o.a. Hypothesen hast du natürlich recht.
Gruß
Tom

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Re: Stillstand und Entwicklung

Beitrag von tomS » 11. Sep 2017, 20:14

gravi hat geschrieben:
11. Sep 2017, 18:31
Da nenne ich mal die Stringtheorien: Einführung ca. 1960, Nachweis von Strings: ???
Nee, nicht in 60igern (zu der Zeit ging's um die starke WW)
Gruß
Tom

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Re: Stillstand und Entwicklung

Beitrag von seeker » 11. Sep 2017, 20:49

tomS hat geschrieben:
11. Sep 2017, 20:12
Es ist gut möglich, dass die kosmologische Konstante den selben Status hat wie die Gravitationskonstante, also ein freier Parameter der Theorie ist. Prinzipiell könnten es sogar unendlich viele freie Parameter sein, generell geht es also nur um die Werte, nicht unbedingt um den prinzipiellen Mechanismus.
Mag sein.
Und ok, vielleicht hat die kosmologische Konstante denselben Stellenwert wie die Gravitationskonstante und erfordert bzw. ermöglicht keine tiefere Erklärung.
Das Problem ist: Wir wissen es (derzeit) nicht. Das ist (derzeit) noch nicht sehr befriedigend.

Und davon unabhängig ergab sich die Forderung nach einer beschleunigten Expansion jedenfalls nicht aus der Theorie heraus, es war nicht so, dass die Theoretiker zu den beobachtenden Astronomen gesagt haben: "Hey, wir vermuten aus mathematisch-theoretischen Gründen, dass die kosmologische Konstante einen positiven Wert haben sollte, sucht einmal danach, ob ihr das findet!"
Nö, so war es nicht, es war im Gegenteil ein überraschendes empirisches Ergebnis, nach dem niemand gezielt gesucht hatte und mit dem niemand gerechnet hatte. Man wollte stattdessen eigentlich herausfinden wie stark sich die Expansion im Laufe der Zeit verlagsamt oder höchstens noch, ob sie konstant ist.
Das ist der genau gegenteilige Fall wie z.B. bei der Entdeckung des Higgs, wo gezielt gesucht wurde, weil es noch im Standardmodell fehlte bzw. weil das Standardmodell, also die Theorie, das forderte.
Grüße
seeker


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Re: Stillstand und Entwicklung

Beitrag von tomS » 12. Sep 2017, 06:14

Es gab über die Jahrzehnte immer wieder Gründe, eine kosmologische Konstante zu diskutieren, z.B. da ohne sie das Alter des Universums im Vgl. zum Alter der Sterne unterschätzt wurde.

Aber das ist hier nicht das Thema.

Was ich andeuten wollte ist lediglich, dass zwischen der Entdeckung bzw. Formulierung eines Problems und dessen Lösung durchaus Jahrzehnte - auch viele Jahrzehnte - liegen können. Das sind andere Zeitskalen als wir sie typischerweise aus der angewandten Forschung kennen.
Gruß
Tom

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Re: Stillstand und Entwicklung

Beitrag von seeker » 12. Sep 2017, 08:26

Ja, genau.
Grüße
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Gepakulix
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Re: Stillstand und Entwicklung

Beitrag von Gepakulix » 12. Sep 2017, 22:49

@Dares
Die Antwort hängt vielleicht auch davon ab, wie man die Entwicklung misst:
- Grösse der Fortschritte umgerechnet auf eine einzelne Person ?
- Grösse der Fortschritte pro Jahr ?
- Grösse der Fortschritte pro benötigter Resourcen ?

Noch vor 100 Jahren war die Anzahl ausgebildeter Forscher z.B. in Physik wesentlich kleiner als heute.
Ich hatte gerade kürzlich gelesen, dass heutzutage in China rund 2 Millionen Personen mit Hochschulabschluss pro Jahr auf den Markt kommen.

Aber auch die unterstützenden Tools sind heute wesentlich besser: Rechen-unterstützung (Simulationen etc) waren vor 100 Jahren nicht vorhanden.

Zusätzlich ist aber auch die Vernetzung heute wesentlich besser als vor 100 Jahren: Dies hat sehr viele Vorteile:
- Das Finden von Informationen ist heute wesentlich einfacher & schneller
- Der Gedankenaustausch geht viel schneller (verglichen mit Briefen früher)
- Das Finden von Personen, welche bei einem Problem weiterhelfen können, ist via Internet sehr viel einfacher.


Verglichen mit dem Jahr 1900 sind somit die Rahmenbedingungen für eine hohe Abfolge neuer Erkenntnisse in der Physik heute um mehrere Klassen besser.
Trotzdem scheint mir, dass effektiv erreichte Abfolge neuer Erkenntnisse nicht wesentlich schneller ist als vor 100 Jahren.
Das kann nur bedeuten, dass die zu lösenden Probleme heute entsprechend viel schwieriger sind (und entsprechend viel viel mehr Resourcen zur Lösung beanspruchen).


Wenn man aber in die Zukunft extrapoliert, dann scheint die Situation kritisch zu werden:
- in Zukunft wird die Zahl ausgebildeter Physiker nicht mehr exponentiell wachsen (bestenfalls noch linear)
- die Vernetzung hat die meisten Vorteile bereits erreicht: Fortschritte sind zwar möglich, aber nicht mehr signifikant
- Auch der Gedankenaustausch wird heute nicht mehr durch die Post (Briefe) begrenzt, sondern durch die Möglichkeiten des menschlichen Gehirns. Das lässt sich nicht einfach steigern.

Somit scheint mir, dass in Zukunft die Komplexität der Probleme viel schneller zunimmt, als die vorhandenen Resourcen zu deren Lösung.
Anders ausgedrückt: Ich erwarte dass die Zahl signifikanter Erkenntnisse in Zukunft deutlich abnimmt.

Skeltek
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Re: Stillstand und Entwicklung

Beitrag von Skeltek » 14. Sep 2017, 04:40

Dares hat geschrieben:
10. Sep 2017, 16:46
Wir haben zwar grossartige Fortschritte gemacht was Elektronik anbelangt bis hin zur Atombombe oder dem
naja "Handy", aber mir erscheint es manchmal so, als wenn wir uns im Kreis drehen und keine neuen grundlegenden Erkenntnisse
hinzukommen.
Neue Technologien entstehen, wenn man bisheriges Wissen miteinander kombiniert. Terroristen sind da schon ganz fortschrittlich, z.B. haben die die Kombination aus Handy und Autobombe erfunden.

Aber mal jetzt im Ernst:
Technologische Gerätschaften werden für die breite Masse an Verbrauchern entwickelt und die verfügbaren Rohstoffe und Entwicklungskosten entsprechend der Kaufbereitschaft aufgeteilt. Bereits das Handy hatte bei der einführung extreme Schwierigkeiten und war verphönt (heisst das jetzt nicht 'verfönt', sein 'phonieren' mit 'f' geschrieben wird? - ein Exkurs in Etymologie).
Solange die meisten Menschen eher an SUVs und persönlichem Vorteil/Spaß interessiert sind, wird die Entwicklung ab einem bestimmten Zufriedenheitswert an einer finanziellen Schmerzgrenze stoppen. Selbst das Elektroauto, was für die Batterien jetzt schon praktisch alle seltenen Erden der Welt auf nicht Recycling-zulassende Art auffrisst und durch das Gewicht der Batterien mehr Energie kostet als es bei der Energieschöpfung an Luftverschmutzung einspart und somit schwachsinnig ist, muss erst durch massive Werbung und Meinungsmanipulation gefördert werden. Selbst diese Entwicklung hat kaum eine Chance, wenn man nicht aktiv das Interesse an sowas fördern würde oder zumindest die Tolleranz-Bereitschaft für entsprechende Gesetze.
Es wird nur Geld für Entwicklung von Dingen geben, wo auch Geld durch Kaufbereitschaft hinfließen könnte; die Firmen investieren hier sogar einen Kapitalvorschuss, bis die Finanzierung durch Einnahmen selbsttragend wird... Somit steht 'Enterprise' in direktem Konkurenzkampf mit dem Streben der Bevölkerung, lieber immer mehr Geld für neuere und bessere Autos auszugeben, entsprechend der finanziellen Mittel haben Projekte welche Luxus und Spaß bringen mehr Kaufkraft für die benötigten Entwicklungs-Rohstoffe/Kapital.

Wenn ich mir Raspberrys/Arduinos/VerteilteSysteme ansehe, macht die Technik doch Fortschritte, allerdings ist sofort ersichtlich, dass diese nur eine funktionelle Bedarfsnische füllen.
Hochentwickelte Biotechnologien, Raumfahrtsysteme und wissenschaftliche Durchbrüche scheitern oft eben auch am Wirtschaftssystem, welches eher den Willen der breiten Volksmasse/Käuferschicht als Entwicklungsziel verfolgen. Und solange der SUV-Fahrer mit seinem Handy und Billig-Lebensmittelimporten glücklich ist, wird es wohl eher ersteinmal so bleiben...
Die plausibelste Erklaerung jedes hinreichend komplizierten Systems ist falsch

Unentscheidbarkeit für Dummies: Dieser Satz ist wahr
oder
Diese Menge hat zwei Elemente: A und B

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