Es gibt keine Lösung? Super! Oder anders gesagt:
Hör nie auf zu fragen, egal was du wissen willst!

Autor: ©Science Pool, River und Carola
Dezember 2020

Bei unserem Experiment „Knotenrätsel“ beschäftigen wir uns mit einem mathematischen Rätsel, das du am Ende sicher lösen kannst. In dem Anleitungs- und Erklärungs-PDF dazu stellen wir dir auch ein Rätsel vor, dass man nicht lösen kann, das Königsberger Brückenproblem.

Besonders in letzter Zeit haben wir viel von ForscherInnen und WissenschafterInnen gehört und gelesen. Denn die ganze Welt sucht Antworten auf die Fragen zum Corona-Virus und fragt bei ExpertInnen nach. Manche der Fragen konnten schon beantwortet werden, andere noch nicht – vielleicht werden wir auch auf manches nicht so schnell eine Antwort bekommen.

Viele denken wahrscheinlich, dass das wesentliche Merkmal von WissenschafterInnen ist, dass sie oder er besonders viel weiß. Wir aber glauben, dass ForscherInnen und WissenschafterInnen etwas anderes auszeichnet: Nämlich, dass sie nie, wirklich niemals aufhören, Fragen zu stellen und sich unerschrocken auf den Weg machen, die Antworten darauf zu suchen!

WissenschafterInnen, die eine Lösung auf eine sehr schwierige oder besonders bedeutsame und dringliche Frage finden, werden jährlich in einer Zeremonie am Schwedischen Königshof mit dem Nobelpreis ausgezeichnet, davon hast du vielleicht schon gehört. Dieser Preis wurde von einem Chemiker und Forscher ins Leben gerufen, nämlich Alfred Nobel. Damit werden WissenschafterInnen ausgezeichnet, die im Jahr zuvor durch Ihre Forschung oder Entdeckung „der Menschheit den größten Nutzen“ gebracht haben.

Neben dem Nobelpreis gibt es aber auch den „Ig Nobelpreis“. Dabei wird Forschung ausgezeichnet, die zuerst zum Lachen, dann zum Nachdenken anregt. Das ist dazu gedacht, das Außergewöhnliche zu feiern, die Phantasie zu ehren und das Interesse an Wissenschaft zu fördern. Wir stellen dir hier zwei Preisträger vor, die sich einer Frage gestellt haben, die dich vielleicht auch schon beschäftigt hat.

Dorian Raymer und Douglas Smith – oder:
Warum verknoten sich Kabel oder Schnüre immer?

Vielleicht ist dir schon mal aufgefallen, dass sich die Kabel deiner Kopfhörer oft und scheinbar ganz von alleine, verknoten. Dorian Raymer und Douglas Smith, die Gewinner des Ig Nobelpreis in Physik (angewandte Mathematik) 2008, haben mathematisch bewiesen, dass Haufen von Haaren oder Schnüren, wie eben auch zum Beispiel Kabel, gar nicht anders können, als sich zu verknoten.

2007 wurde in den “Proceedings of the National Academy of Sciences”, kurz kurz PNAS, ein Artikel der beiden Wissenschafter veröffentlicht, mit dem Titel „Spontanes Verknoten einer bewegten Schnur“. Das „Proceedings of the National Academy of Sciences“ ist DIE wissenschaftliche Fachzeitschrift, die von der National Academy of Sciences der Vereinigten Staaten von Amerika herausgegeben wird. Dafür entwickelten die beiden Wissenschafter folgendes Experiment: Sie gaben Schnüre unterschiedlicher Flexibilität und Länge in eine Schachtel, die sie dann ordentlich durchschüttelten. Dabei stellten die beiden fest, dass sich innerhalb von Sekunden schon komplexe Knoten gebildet hatten. Der Grund dafür ist, dass sich die Schnurenden zwischen den zusammenliegenden Windungen der Schnüre selbst bewegen. Dabei wird der Schnurhaufen mehr oder weniger „zusammengeflochten“. Das ganze passiert so:

Die zusammengerollte Schnur mit nebeneinander liegenden Windungen wird hier durch die gestrichelten bzw. durchzogenen, parallelen Linien dargestellt. Während des Durchschüttelns bewegt sich das Ende der Schnur (der weiße Punkt) zwischen den Windungen und flechtet sie dabei zusammen, was zur Knotenbildung führt. 

Die beiden Wissenschafter Raymer und Smith führten dabei sage und schreibe 3.415 Tests durch. Bei diesen Versuchen konnten sie auch Regeln rund um Schnüre und Knoten aufstellen:

1. Eine Schnur musste mindestens 46 cm lang sein, um zu verknoten.
   Da Spaghetti zum Beispiel im Schnitt 25–30 cm lang sind, verknoten sie sich wahrscheinlich auch nicht, wenn du sie kochst!
2. Flexiblere Schnüre verknoten sich leichter.
   Daher solltest du am besten Kopfhörer verwenden, deren Kabel sich gar nicht verbiegen lassen. Dann musst du dir nie wieder Sorgen um Knoten machen!
3. Je stärker und länger eine Schnur durchgeschüttelt wird, desto wahrscheinlicher verknotet sie sich.
   Also am besten die Kopfhörer aus der Hosentasche nehmen bevor du beginnst, ein Rad zu schlagen oder Hampelmännern machst!
4. Je größer der Behälter, desto mehr Knoten.
   Schnüre, die sich nicht verknoten sollen, wie zum Beispiel die Schnur für unser Knotenrätsel, sollte man am besten so klein zusammenrollen, wie’s nur irgendwie geht!

Mehr Fragen, noch mehr Antworten

Es gibt Fragen, auf die wir ganz dringend und schnell Antworten brauchen. Und dann gibt es auch Fragen, die wir uns im Alltag stellen. Bei manchen darunter ist es nicht ganz so wichtig, dass wir auch wirklich eine Antwort darauf finden. Nichts desto trotz, macht es einfach Spaß auf das eine oder andere dieser „Wies“, „Wiesos“ und „Warums“ doch manchmal ein „Ah, deshalb ist das so!“ zu finden. Hier einige Beispiele für Fragen und Antworten, die uns besonders Freude machen:

1. Wie viele Fotos von einer Gruppe Menschen muss man machen, dass garantiert auf einem der Bilder niemand die Augen geschlossen hat? Bei Gruppe mit weniger als 20 Personen muss man die Anzahl der Personen durch Drei teilen, um die Anzahl der Aufnahmen zu erhalten, die man benötigt, damit sicher ein Bild dabei ist, bei dem niemand die Augen geschlossen hat. Die beiden Wissenschafter Nic Svenson und Piers Barnes haben das errechnet und du kannst das zum Beispiel schon zu Weihnachten beim Familienfoto ausprobieren!

2. Marie-Christine Cadiergues, Christel Joubert und Michel Franc von der Ecole Nationale Veterinaire de Toulouse in Frankreich, konnten beweisen, dass die Flöhe, die auf einem Hund leben, höher springen können als die Flöhe, die auf einer Katze leben. Das kann man zum Beispiel gut als Argument nutzen, wenn man lieber eine Katze bei sich einziehen lassen möchte, als einen Hund!

3. Jilian Clark, ein Oberstufenschüler der Chicago High School for Agricultural Sciences, wollte wissen, ob die 5-Sekunden-Regel, die sagt, dass man Dinge, die keine fünf Sekunden auf dem Boden gelegen haben, durchaus noch essen kann, wirklich stimmt. Der Legende nach geht die 5-Sekunden-Regel auf die Zeit von Dschingis Khan zurück. Er bestimmte angeblich als Erster, wie lange Lebensmittel auf dem Boden bleiben dürfen, wenn sie auf den Boden fallen. Dschingis Khan hatte jedoch noch keine großen Ansprüche an die Hygiene: Er soll für diese Regel nicht Sekunden, sondern sogar 12 Stunden festgelegt haben.
Aber zurück zu Jilian Clark. Er errechnete und erforschte im Zuge dieser Untersuchung folgende „Wahrheiten“:

– 70 Prozent der Frauen und 56 Prozent der Männer kennen die 5-Sekunden-Regel und die meisten nutzen sie, um Entscheidungen über Leckereien zu treffen, die ihnen durch die Finger gleiten.
– Universitätsböden sind (aus mikrobieller Sicht) bemerkenswert sauber.
– Frauen essen mit größerer Wahrscheinlichkeit als Männer Lebensmittel, die auf dem Boden gelegen haben.
– Leckereien und Süßigkeiten werden viel eher vom Boden aufgesammelt und gegessen als – Überraschung! – Blumenkohl oder Brokkoli.

Und die Antwort auf die eigentliche Fragestellung: Wenn man sein Essen auf einen Boden fallen läßt, auf dem sich Mikroorganismen, also zum Beispiel Bakterien, befinden, kann das Essen innerhalb von 5 Sekunden oder sogar weniger verunreinigt werden und dann sollte man es nicht mehr essen!

Wenn du dich schon mal über Dinge in deinem Alltag gewundert hast oder dich sogar gefragt hast, warum etwas so ist, wie es ist, versuche doch mal folgendes: Zuerst denk mal einfach darüber nach. Wenn du eine Theorie dazu aufstellen kannst, such einen Weg, diese zu überprüfen. Vielleicht hast du ja am Wochenende oder in den Ferien dafür Zeit!