Wissenschaft im Trend: Ein Weihnachtsstrumpf mit wissenschaftlichen Geschichten

Keine Zauberei, sondern Physik

Kaum eine Frage fürchten Eltern zu Weihnachten mehr, als die, wie der Weihnachtsmann eigentlich allen Kindern der Welt in nur einer Nacht ihre Geschenke überbringen könne. Viele Mütter und Väter berufen sich dann kurzerhand auf „Zauberei“ – jedoch nicht die Physikerin Dr. Katy Sheen von der University of Exeter.

Ihrer Hypothese zufolge reist der Weihnachtsmann so schnell um die Welt, dass er (gemäß Einsteins Relativitätstheorie) schrumpft und sich so selbst durch die engsten Kamine und Durchgänge zwängen kann. Dies erklärt praktischerweise auch, warum auf der Lauer liegende Kinder den eigentlich recht fülligen Mann nur äußerst selten mit eigenen Augen entdecken.

Dr. Sheen berechnete, dass sich der Weihnachtsmann mit etwa 10 Millionen Kilometern pro Stunde fortbewegen müsste, um allen Kindern ihre Geschenke innerhalb von 31 Stunden auszuliefern (dank der unterschiedlichen Zeitzonen hat er ein wenig mehr Zeit als einen Tag). Bei einer solchen Geschwindigkeit würde zunächst sein Mantel grün statt rot erscheinen, und schließlich würde der freundliche Mann mit Rauschebart vollständig verschwinden. Die Farbe wechselt er aufgrund des Dopplereffekts, da die von ihm reflektierten Lichtwellen durch sein hohes Tempo gestaucht werden.

Dennoch räumt Dr. Sheen ein, dass es an der jährlichen Geschenkerunde des Weihnachtsmanns noch etwas gibt, das sich wissenschaftlich noch nicht erklären lässt. „… um so schnell zu fliegen, benötigt er eine Menge Energie. Wie erreicht der Weihnachtsmann nur solche Geschwindigkeiten? Nun, das kann dann doch nur Zauberei sein. Sonst bräuchte er wohl ungemein kräftige Rentiere.“

Wo sind all die Rentiere hin?

Ohne seine neun treuen Rentiere würde der Weihnachtsmann wohl kaum zu seinem alljährlichen Flug aufbrechen. Deshalb erregten Forschungsergebnisse, laut denen die größte Herde wilder Rentiere um 40 % geschrumpft ist, einige Besorgnis.

Die Forschungsarbeit, die der American Geophysical Union (AGU) vorgestellt wurde, legt nahe, dass die Rentiere auf der Taimyrhalbinsel im nördlichsten Russland durch steigende Temperaturen und menschliche Aktivität beeinflusst werden. Am größten war die Population im Jahr 2000, als sie noch 1 Million Exemplare zählte, doch nach diesen neuesten Forschungsergebnissen leben dort heute nur noch 600 000 Rentiere.

„Mindestens einer der Gründe ist im Klimawandel begründet. Wir wissen, dass die Durchschnittstemperatur in den letzten zwei Jahrzehnten um ca. 1,5 Grad Celsius gestiegen ist, und dies wirkt sich auf die Migrationsmuster der Tiere aus“, merkt Professor Andrey Petrov vom Arctic Centre der University of Northern Iowa an.

Zunehmende Industrialisierung, breitere Flüsse (deren Überquerung somit gefährlicher ist) und ein knapperes Nahrungsangebot im Sommer sind einige der Faktoren, die zur Abnahme der Population beitragen.

Prof. Petrov argumentiert, dass jetzt die Bemühungen nun darauf konzentriert werden müssen, einen weiteren Rückgang zu verhindern. „Rentiere sind für die Biodiversität von besonderer Bedeutung – sie sind ein wichtiges Glied der arktischen Nahrungskette, und ohne sie würden auch andere Spezies vor Problemen stehen“, erklärte er.

Weihnachtsgrüße aus dem Computer

Wissenschaftler von der University of Toronto stellten nun endlich das erste Weihnachtslied vor, das mit Künstlicher Intelligenz (KI) komponiert wurde. Zu diesem Zweck speisten sie 100 Stunden Popmusik in einen Typ von KI, der als „rekurrentes neuronales Netz“ bezeichnet wird. Dieses System lernt, indem es – ganz ähnlich wie das menschliche Gehirn – Verbindungen zwischen den vorhandenen Daten herstellt.

Anhand der eingepflegten Lieder erkannte die KI, wie Popmusik im Allgemeinen aufgebaut ist. Anschließend testeten die Forscher, ob die KI über das Verfahren „Neural Story Singing“ ein passendes Lied zu einem Bild eines dekorierten, von Geschenken umgebenen Weihnachtsbaumes komponieren kann.

Anhand des Weihnachtsbildes erstellte der Computer zunächst eine Geschichte, bevor er sich für einen Rhythmus von einer Viertelnote pro Wort entschied, die Satzenden mit den Enden der Takte zusammenlegte und die Tonhöhe so wählte, dass das Lied in einer natürlichen Tonlage gesunden werden kann. So stellte die KI das Weihnachtslied vollkommen selbstständig fertig.

Abgesehen von einigen seltsamen Textstellen konnte das neuronale Netz tatsächlich etwas hervorbringen, das man als Weihnachtslied bezeichnen könnte – es werden Weihnachtsbäume erwähnt, Geschenke und auch „viele, viele, viele Blumen“. Wenn Sie möchten, können sie sich den festlichen Song hier anhören.

In diesem Sinne wünscht Ihnen das gesamte CORDIS-Team eine frohe und besinnliche Weihnachtszeit, einen guten Rutsch und natürlich ein erfolgreiches Jahr 2017 voller wissenschaftlicher Erkenntnisse!