title: Transmission Control Protocol

text: Der geregelte Verbindungsabbau erfolgt ähnlich. Statt des SYN-Bits kommt das FIN-Bit (von engl. ‚Ende‘, ‚Abschluss‘) zum Einsatz, welches anzeigt, dass keine Daten mehr vom Sender kommen werden. Der Erhalt des Pakets wird wiederum mittels ACK bestätigt. Der Empfänger des FIN-Pakets sendet zuletzt seinerseits ein FIN-Paket, das ihm ebenfalls bestätigt wird.


title: Transmission Control Protocol

text: Zudem ist ein verkürztes Verfahren möglich, bei dem FIN und ACK genau wie beim Verbindungsaufbau im selben Paket untergebracht werden. Die (MSL) ist die maximale Zeit, die ein Segment im Netzwerk verbringen kann, bevor es verworfen wird. Nach dem Senden des letzten ACKs wechselt der Client in einen zwei MSL andauernden Wartezustand (), in dem alle verspäteten Segmente verworfen werden. Dadurch wird sichergestellt, dass keine verspäteten Segmente fehlinterpretiert werden können als Teil einer neuen Verbindung, die zufällig den gleichen Port benutzt. Außerdem wird eine korrekte Verbindungsterminierung sichergestellt. Geht ACK "y+1" verloren, läuft beim Server der Timer ab, und das LAST_ACK-Segment wird erneut übertragen.


title: Transmission Control Protocol

text: Beim Versenden von Daten über das TCP werden zwei Puffer verwendet. Senderseitig übermittelt die Applikation die zu sendenden Daten an das TCP und dieses puffert die Daten, um mehrere kleine Übertragungen effizienter in Form einer einzigen großen zu senden. Nachdem die Daten dann an den Empfänger übermittelt wurden, landen sie im empfängerseitigen Puffer. Dieser verfolgt ähnliche Ziele. Wenn vom TCP mehrere einzelne Pakete empfangen wurden, ist es besser, diese zusammengefügt an die Applikation weiterzugeben.


title: Transmission Control Protocol

text: Sowohl beim Verbindungsaufbau als auch beim Verbindungsabbau werden die Antworten auf das erste SYN- bzw. FIN-Paket typischerweise zu einem einzelnen Paket (SYN/ACK bzw. FIN/ACK) zusammengefasst – theoretisch wäre auch das Versenden zweier separater Pakete denkbar. Da in diesem Fall nur noch drei Pakete versendet werden müssen, spricht man auch häufig vom sogenannten Drei-Wege-Handschlag.


title: Transmission Control Protocol

text: Das Zusammenfassen des FIN-Pakets und des ACK-Pakets ist allerdings problematisch, da das Senden eines FIN-Pakets die Bedeutung hat „es folgen keine weiteren Daten mehr“. Allerdings kann der Sender des FIN-Pakets weiterhin Daten empfangen (wollen); man spricht von einer halb geschlossenen Verbindung (die Empfangsrichtung ist weiterhin offen, während die Senderichtung geschlossen wurde). Es wäre z. B. denkbar, den Beginn einer HTTP-Anfrage ("HTTP-Request") direkt im SYN-Paket mitzuschicken, weitere Daten, sobald die Verbindung aufgebaut wurde, und im letzten HTTP-Request-Paket die (Senderichtung der) Verbindung gleich mittels FIN zu schließen. In der Praxis wird dieses Verfahren allerdings nicht angewendet. Würde der Browser die Verbindung auf diese Art sofort schließen, würde möglicherweise auch der Server die Verbindung schließen anstatt die Anfrage vollständig zu beantworten.


title: Transmission Control Protocol

text: Das TCP-Segment besteht immer aus zwei Teilen: dem Header und der Nutzlast (). Die Nutzlast enthält die zu übertragenden Daten, die wiederum Protokollinformationen der Anwendungsschicht, wie HTTP oder FTP, entsprechen können. Der Header enthält für die Kommunikation erforderliche Daten sowie die Dateiformat-beschreibende Information. Den schematischen Aufbau des TCP-Headers kann man in Abbildung 5 sehen. Da das Options-Feld in der Regel nicht genutzt wird, hat ein typischer Header eine Größe von 20 Byte. Die Werte werden in der Byte-Reihenfolge Big-Endian angegeben.


title: Transmission Control Protocol

text: Ein TCP-Segment hat typischerweise eine Größe von maximal 1500 Bytes. Ein TCP-Segment muss jedoch in die darunter liegende Übertragungsschicht passen, das Internetprotokoll (IP); siehe hierzu auch Maximum Transmission Unit (MTU).


title: Transmission Control Protocol

text: IP-Pakete wiederum sind zwar theoretisch bis 65.535 Bytes (64 KiB) spezifiziert, werden aber selbst meist über Ethernet übertragen, und bei Ethernet ist die Größe der (Layer-3-)Nutzdaten (wenn man von "Jumbo Frames" absieht) auf 64 (ggf. inklusive Padding) bis 1500 Bytes festgelegt. TCP- und IP-Protokoll definieren jeweils einen Header von 20 Bytes Größe. Für die (Applikations-)Nutzdaten bleiben in einem TCP/IP-Paket also 1460 Bytes (= 1500 Bytes Ethernet-[Nutzdaten] − 20 Bytes Headerdaten TCP − 20 Bytes Headerdaten IP) übrig. Da die meisten Internet-Anschlüsse DSL verwenden, kommt dort zusätzlich noch das Point-to-Point Protocol (PPP) zwischen IP und Ethernet zur Anwendung, was weitere 8 Bytes für den PPP-Rahmen verbraucht. Die Nutzdaten reduzieren sich also auf insgesamt 1500 − 20 − 20 − 8 = 1452 Bytes MSS (Maximum Segment Size). Dies entspricht einer maximalen Nutzdatenrate von 96,8 %.


title: Transmission Control Protocol

text: Empfänger und Sender einigen sich vor dem Datenaustausch über das Options-Feld auf die Größe der MSS. Die Anwendung, die Daten versenden möchte, etwa ein Webserver, legt zum Beispiel einen 7 Kilobyte großen Datenblock im Puffer ab.


title: Transmission Control Protocol

text: Um mit einem 1460 Byte großen Nutzdatenfeld 7 Kilobyte Daten zu versenden, teilt die TCP-Software die Daten auf mehrere Pakete auf, fügt einen TCP-Header hinzu und versendet die TCP-Segmente. Dieser Vorgang wird Segmentierung genannt. Der Datenblock im Puffer wird in fünf Segmente aufgeteilt (siehe Abb. 6). Jedes Segment erhält durch die TCP-Software einen TCP-Header. Die TCP-Segmente werden nacheinander abgeschickt. Diese kommen beim Empfänger nicht notwendigerweise in derselben Reihenfolge an, in der sie versendet wurden, da im Internet unter Umständen jedes TCP-Segment einen anderen Weg nimmt. Damit die TCP-Software im Empfänger die Segmente wieder sortieren kann, ist jedes Segment nummeriert. Bei der Zuordnung der Segmente im Empfänger wird die Sequenznummer herangezogen.


title: Transmission Control Protocol

text: Die TCP-Software des Empfängers bestätigt diejenigen TCP-Segmente, die einwandfrei (das heißt mit korrekter Prüfsumme) angekommen sind. Andernfalls werden die Pakete neu angefordert.


title: Transmission Control Protocol

text: Der Sender schickt sein erstes TCP-Segment mit einer Sequenznummer SEQ=1 (variiert) und einer Nutzdatenlänge von 1460 Bytes an den Empfänger. Der Empfänger bestätigt es mit einem TCP-Header ohne Daten mit ACK=1461 und fordert damit das zweite TCP-Segment ab dem Byte Nummer 1461 beim Sender an. Dieser schickt es dann mit einem TCP-Segment und SEQ=1461 an den Empfänger. Dieser bestätigt es wieder mit einem ACK=2921 und so weiter. Der Empfänger braucht nicht jedes TCP-Segment zu bestätigen, wenn diese zusammenhängend sind. Empfängt er die TCP-Segmente 1–5, so braucht er nur das letzte TCP-Segment zu bestätigen. Fehlt zum Beispiel das TCP-Segment 3, weil es verlorengegangen ist, so kann er nur die 1 und die 2 bestätigen, 4 und 5 jedoch noch nicht. Da der Sender keine Bestätigung für die 3 bekommt, läuft sein Timer ab, und er verschickt die 3 noch einmal. Kommt die 3 beim Empfänger an, so bestätigt er alle fünf TCP-Segmente, sofern beide Seiten die TCP-Option SACK (Selective ACK) unterstützen. Der Sender startet für jedes TCP-Segment, welches er auf die Reise schickt, einen Retransmission Timer.


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text: Zur Feststellung, wann ein Paket im Netzwerk verloren gegangen ist, wird vom Sender ein Timeout verwendet, bis zu dem das ACK der Gegenseite eingetroffen sein muss. Ein zu niedriger Timeout bewirkt, dass Pakete, die eigentlich korrekt angekommen sind, wiederholt werden; ein zu hoher Timeout bewirkt, dass bei tatsächlichen Verlusten das zu wiederholende Paket unnötig spät gesendet wird.


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text: Aufgrund unterschiedlicher Laufzeiten der zugrundeliegenden IP-Pakete ist nur ein dynamisch an die Verbindung angepasster Timer sinnvoll. Die Details werden in RFC 6298 wie folgt festgelegt:


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text: Durch die Wahl von 2er-Potenzen (4 bzw. 1/2, 1/4 etc.) als Faktoren, können die Berechnungen in der Implementierung durch einfache Shift-Operationen realisiert werden.


title: Transmission Control Protocol

text: Zur Messung der RTT muss der Karn-Algorithmus von Phil Karn verwendet werden; d. h., es werden nur diejenigen Pakete zur Messung verwendet, deren Bestätigung eintrifft, ohne dass das Paket zwischendurch erneut gesendet wurde. Der Grund dafür ist, dass bei einer erneuten Übertragung nicht klar wäre, welches der wiederholt gesendeten Pakete tatsächlich bestätigt wurde, so dass eine Aussage über die RTT eigentlich nicht möglich ist.


title: Transmission Control Protocol

text: Wurde ein Paket nicht innerhalb des Timeouts bestätigt, so wird der RTO verdoppelt (sofern er noch nicht die optionale obere Schranke erreicht hat). In diesem Fall dürfen (ebenfalls optional) die für SRTT und RTTVAR gefundenen Werte auf ihren Anfangswert zurückgesetzt werden, da sie möglicherweise die Neuberechnung der RTO stören könnten.


title: Transmission Control Protocol

text: In den folgenden zwei Abschnitten werden die TCP-Konzepte zur Flusssteuerung und Staukontrolle (oder Überlaststeuerung) erläutert. Dabei werden das "Sliding Window" und das "Congestion Window" eingeführt. Der Sender wählt als tatsächliche Sendefenstergröße das Minimum aus beiden Fenstern. Um eine zuverlässige Datenübertragung durch Sendewiederholungen zu gewährleisten, werden sogenannte "ARQ-Protokolle" (englisch Automatic Repeat reQuest, dt. Automatische Wiederholungsanfrage) eingesetzt.


title: Transmission Control Protocol

text: Da die Anwendung Daten aus dem Puffer liest, ändert sich der Füllstand des Puffers ständig. Deshalb ist es notwendig, den Datenfluss dem Füllstand entsprechend zu steuern. Dies geschieht mit dem "Sliding Window" und dessen Größe.


title: Transmission Control Protocol

text: Den Puffer des Senders erweitern wir, wie in Abb. 8 zu sehen, auf 10 Segmente. In der Abb. 8a werden gerade die Segmente 1–5 übertragen. Die Übertragung ist vergleichbar mit Abb. 7. Obwohl der Puffer des Empfängers in Abb. 7 am Ende voll ist, fordert er mit ACK=7301 die nächsten Daten ab dem Byte 7301 beim Sender an. Dies hat zur Folge, dass das nächste TCP-Segment vom Empfänger nicht mehr verarbeitet werden kann. Ausnahmen sind jedoch TCP-Segmente mit gesetztem URG-Flag. Mit dem Window-Feld kann er dem Sender mitteilen, dass er keine Daten mehr verschicken soll. Dies geschieht, indem er im Window-Feld den Wert Null einträgt (Zero Window). Der Wert Null entspricht dem freien Speicherplatz im Puffer. Die Anwendung des Empfängers liest nun die Segmente 1–5 aus dem Puffer, womit wieder ein Speicherplatz von 7300 Byte frei ist. Damit kann er die restlichen Segmente 6–10 mit einem TCP-Header, der die Werte SEQ=1, ACK=7301 und Window=7300 enthält, beim Sender anfordern. Der Sender weiß nun, dass er maximal fünf TCP-Segmente an den Empfänger schicken kann, und verschiebt das Window um fünf Segmente nach rechts (siehe Abb. 8b). Die Segmente 6–10 werden nun alle zusammen als "Burst" verschickt. Kommen alle TCP-Segmente beim Empfänger an, so quittiert er sie mit SEQ=1 und ACK=14601 und fordert die nächsten Daten an.


title: Transmission Control Protocol

text: Im Internet, in dem viele Netze mit unterschiedlichen Eigenschaften verbunden werden, ist Datenverlust einzelner Pakete durchaus normal. Wird eine Verbindung stark belastet, werden immer mehr Pakete verworfen, die entsprechend wiederholt werden müssen. Durch die Wiederholung steigt wiederum die Belastung, ohne geeignete Maßnahmen kommt es zu einem Datenstau.


title: Transmission Control Protocol

text: Die Verlustrate wird von einem IP-Netzwerk ständig beobachtet. Abhängig von der Verlustrate wird die Senderate durch geeignete Algorithmen beeinflusst: Normalerweise wird eine TCP/IP-Verbindung langsam gestartet (Slow-Start) und die Senderate schrittweise erhöht, bis es zum Datenverlust kommt. Ein Datenverlust verringert die Senderate, ohne Verlust wird sie wiederum erhöht. Insgesamt nähert sich die Datenrate so zunächst dem jeweiligen zur Verfügung stehenden Maximum und bleibt dann ungefähr dort. Eine Überbelastung wird vermieden.


title: Transmission Control Protocol

text: Gehen bei einer bestimmten Fenstergröße Pakete verloren, kann das festgestellt werden, wenn der Sender innerhalb einer bestimmten Zeit (Timeout) keine Bestätigung (ACK) erhält. Man muss davon ausgehen, dass das Paket aufgrund zu hoher Netzlast von einem Router im Netz verworfen wurde. Das heißt, der Puffer eines Routers ist vollgelaufen; es handelt sich hier sozusagen um einen Stau im Netz. Um den Stau aufzulösen, müssen alle beteiligten Sender ihre Netzlast reduzieren. Dazu werden im RFC 2581 vier Algorithmen definiert: "slow start", "congestion avoidance", "fast retransmit" und "fast recovery", wobei "slow start" und "congestion avoidance" zusammen verwendet werden. Die zwei Algorithmen "fast retransmit" und "fast recovery" werden auch zusammen verwendet und sind eine Erweiterung der Algorithmen "slow start" und "congestion avoidance".


title: Transmission Control Protocol

text: Zu Beginn einer Datenübertragung dient der Slow-Start-Algorithmus zur Bestimmung des "congestion window" (wörtlich: Überlastfenster), um einer möglichen Überlastsituation vorzubeugen. Man möchte Staus vermeiden, und da die momentane Auslastung des Netzes nicht bekannt ist, wird mit zunächst kleinen Datenmengen begonnen. Der Algorithmus startet mit einem kleinen Fenster von einer MSS (Maximum Segment Size), in dem Datenpakete vom Sender zum Empfänger übertragen werden.


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text: Der Empfänger sendet nun eine Bestätigung (ACK) an den Sender zurück. Für jedes empfangene ACK wird die Größe des "congestion window" um eine MSS erhöht. Da für jedes versandte Paket bei erfolgreicher Übertragung ein ACK geschickt wird, führt dies innerhalb einer Roundtrip-Zeit zu einer Verdopplung des Congestion Windows. In dieser Phase gibt es also ein exponentielles Wachstum. Wenn das Fenster beispielsweise das Versenden von zwei Paketen gestattet, so erhält der Sender auch zwei ACKs und erhöht das Fenster daher um 2 auf 4. Dieses exponentielle Wachstum wird so lange fortgesetzt, bis der sogenannte "Slow-Start Threshold" erreicht wird (engl. ‚Schwelle‘). Die Phase des exponentiellen Wachstums wird auch "Slow Start Phase" genannt.


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text: Danach wird das Congestion Window nur noch um eine MSS erhöht, wenn alle Pakete aus dem Fenster erfolgreich übertragen wurden. Es wächst also pro Roundtrip-Zeit nur noch um eine MSS, also nur noch linear. Diese Phase wird als "Congestion Avoidance Phase" bezeichnet. Das Wachstum wird beendet, wenn das vom Empfänger festgelegte Empfangsfenster erreicht worden ist (siehe Fluss-Steuerung).


title: Transmission Control Protocol

text: Kommt es zu einem Timeout, wird das wieder auf 1 zurückgesetzt, und der wird auf die Hälfte der Flight Size (Flight Size ist die Anzahl an Paketen, die verschickt, aber noch nicht quittiert wurden) herabgesetzt. Die Phase des exponentiellen Wachstums wird also verkürzt, so dass das Fenster bei häufigen Paketverlusten nur langsam wächst.


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text: und („schnelles Erholen“) werden eingesetzt, um nach einem Paketverlust schneller auf die Stau-Situation zu reagieren. Dazu informiert ein Empfänger den Sender, wenn Pakete außer der Reihe ankommen und somit dazwischen ein Paketverlust vorliegt. Hierfür bestätigt der Empfänger das letzte korrekte Paket erneut für jedes weitere ankommende Paket außer der Reihe. Man spricht dabei von "Dup-Acks" (), also mehrere aufeinanderfolgende Nachrichten, welche dasselbe Datensegment ACKen. Der Sender bemerkt die duplizierten Bestätigungen, und nach dem dritten Duplikat sendet er sofort, vor Ablauf des Timers, das verlorene Paket erneut. Weil nicht auf den Ablauf des Timers gewartet werden muss, heißt das Prinzip . Die Dup-Acks sind auch Hinweise darauf, dass zwar ein Paketverlust stattfand, aber doch die folgenden Pakete angekommen sind. Deshalb wird das Sendefenster nach dem Fehler nur halbiert und nicht wie beim Timeout wieder mit Slow-Start begonnen. Zusätzlich kann das Sendefenster noch um die Anzahl der Dup-Acks erhöht werden, denn jedes steht für ein weiteres Paket, welches den Empfänger erreicht hat, wenn auch außer der Reihe. Da dadurch nach dem Fehler schneller wieder die volle Sendeleistung erreicht wird, nennt man das Prinzip .


title: Transmission Control Protocol

text: werden genutzt, um noch mehr Kontrollinformationen über den Datenfluss vom Empfänger an den Sender zurückzuschicken. Dabei wird nach einem Paketverlust vom Empfänger im TCP-Optionsfeld ein zusätzlicher Header eingefügt, aus welchem der Sender genau ersehen kann, welche Pakete bereits angekommen sind und welche fehlen (im Gegensatz zu den standardmäßigen kumulativen ACKs von TCP, s. o.). Als bestätigt gelten die Pakete auch weiterhin erst dann, wenn der Empfänger dem Sender ein ACK für die Pakete übermittelt hat.


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text: Bei den nach Orten in Nevada benannten TCP-Congestion-Control-Varianten Tahoe und Reno handelt es sich um zwei verschiedene Verfahren, wie TCP auf ein Überlast-Ereignis in Form von "Timeouts" oder "Dup-Acks" reagiert.


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text: Das inzwischen nicht mehr verwendete TCP Tahoe reduziert, sobald ein Timeout vorliegt, das Congestion Window für die nächste Übertragungseinheit auf 1. Anschließend startet wieder der TCP-Slow-Start-Prozess (mit verringertem Threshold, s. u.), bis ein neues Timeout- oder DUP-Acks-Ereignis stattfindet oder aber der Schwellwert ("Threshold") zum Übergang in die Congestion-Avoidance-Phase erreicht wird. Dieser Schwellwert wurde nach dem Auftreten des Überlast-Ereignisses auf die Hälfte der Größe des derzeitigen Congestion Window gesetzt. Der Nachteil dieses Verfahrens ist zum einen, dass ein Paketverlust nur durch einen Timeout festgestellt wird, mitunter also recht lange dauert, und zum anderen die starke Reduktion des Congestion Windows auf 1.


title: Transmission Control Protocol

text: Die Weiterentwicklung von Tahoe ist TCP-Reno. Hierbei wird zwischen auftretenden Timeout- und Dup-Acks-Ereignissen unterschieden: Während TCP-Reno beim Auftreten eines Timeout genauso verfährt wie TCP Tahoe, wendet es beim Auftreten von drei doppelten Acks eine andere Variante für die Festlegung des nachfolgenden Congestion Windows an. Die grundlegende Idee dabei ist, dass der Verlust eines Segments auf dem Weg zum Empfänger nicht nur durch einen Timeout erkannt werden kann, sondern auch dadurch, dass der Empfänger mehrfach dieselben ACKs für das unmittelbar "vor" dem verlorengegangenen Segment zurückschickt (und zwar jedes Mal, wenn er ein weiteres Segment nach der „Lücke“ empfängt). Daher wird das nachfolgende Congestion Window auf die Hälfte des Wertes des Congestion Windows zum Zeitpunkt des Überlast-Ereignisses gesetzt; anschließend wird wieder in die Congestion Avoidance Phase übergegangen. Dieses Verhalten wird, wie oben im Artikel erwähnt, als "Fast-Recovery" beschrieben.


title: Transmission Control Protocol

text: Die genaue Gestaltung der TCP-Überlaststeuerung war und ist ein überaus aktives Forschungsfeld mit zahlreichen wissenschaftlichen Publikationen. Auch heute arbeiten weltweit viele Wissenschaftler an Verbesserungen der TCP-Überlaststeuerung oder versuchen, sie an bestimmte äußere Gegebenheiten anzupassen. In diesem Zusammenhang sind insbesondere die speziellen Bedingungen der diversen drahtlosen Übertragungstechniken zu erwähnen, welche oft zu hohen oder stark schwankenden Laufzeitverzögerungen oder zu hohen Paketverlusten führen. TCP geht standardmäßig bei Paketverlusten davon aus, dass der Übertragungsweg an irgendeiner Stelle ausgelastet ist (Datenstau). Dies ist bei drahtgebundenen Netzen auch meistens der Fall, da dort nur selten Pakete "auf der Leitung" verlorengehen, sondern nicht angekommene Pakete fast immer von einem überlasteten Router verworfen wurden. Die richtige Reaktion auf so einen „Datenstau“ ist daher die Reduktion der Senderate. Bei drahtlosen Netzen trifft diese Annahme jedoch nicht mehr zu. Aufgrund des wesentlich unzuverlässigeren Übertragungsmediums treten Paketverluste oft auf, ohne dass einer der Router überlastet ist. In diesem Szenario ist das Reduzieren der Senderate jedoch nicht sinnvoll. Im Gegenteil, eine Erhöhung der Senderate, etwa durch Mehrfachsenden von Paketen, könnte die Zuverlässigkeit der Verbindung erhöhen.


title: Transmission Control Protocol

text: Häufig basieren diese Änderungen bzw. Erweiterungen der Überlastkontrolle auf komplexen mathematischen bzw. regelungstechnischen Fundamenten. Der Entwurf entsprechender Verbesserungen ist alles andere als einfach, da im Allgemeinen gefordert wird, dass TCP-Verbindungen mit älteren Überlastkontrollmechanismen durch die neuen Verfahren nicht wesentlich benachteiligt werden dürfen, wenn beispielsweise mehrere TCP-Verbindungen um Bandbreite auf einem gemeinsam genutzten Medium „kämpfen“. Aus all diesen Gründen ist die in der Realität verwendete TCP-Überlaststeuerung auch wesentlich komplizierter gestaltet, als es weiter oben im Artikel beschrieben wird.


title: Transmission Control Protocol

text: Aufgrund der zahlreichen Forschungen zur TCP-Überlaststeuerung setzten sich im Laufe der Zeit verschiedene Überlaststeuerungsmechanismen als Quasi-Standards durch. Hier sind insbesondere TCP Reno, TCP Tahoe und TCP Vegas zu nennen. In modernen Betriebssystemen wird TCP CUBIC als Standard-Überlastalgorithmus eingesetzt.


title: Transmission Control Protocol

text: Im Folgenden sollen exemplarisch einige neuere bzw. experimentellere Ansätze grob umrissen werden. Ein Ansatz ist beispielsweise RCF (Router Congestion Feedback). Hierbei werden durch die Router entlang dem Pfad umfangreichere Informationen an die TCP-Sender oder -Empfänger geschickt, damit diese ihre Ende-zu-Ende-Überlaststeuerung besser abstimmen können. Hierdurch sind erwiesenermaßen beträchtliche Durchsatzsteigerungen möglich. Beispiele dafür finden sich in der Literatur unter den Stichworten XCP (), EWA (), FEWA (), FXCP () und ETCP () (Stand: Mitte 2004). Weiterhin ist die (ECN) eine Implementierung einer RFC. Vereinfacht gesagt bilden diese Verfahren eine Überlaststeuerung nach Art von ATM nach.


title: Transmission Control Protocol

text: Andere Ansätze verfolgen die logische Trennung der Regelschleife einer TCP-Verbindung in zwei oder mehr Regelschleifen an den entscheidenden Stellen im Netz (z. B. beim sogenannten Split-TCP). Weiterhin gibt es das Verfahren der logischen Bündelung mehrerer TCP-Verbindungen in einem TCP-Sender, damit diese Verbindungen ihre Informationen über den momentanen Zustand des Netzes austauschen und schneller reagieren können. Hier ist insbesondere das Verfahren EFCM () zu nennen. All diese Verfahren können unter dem Begriff "" zusammengefasst werden.


title: Transmission Control Protocol

text: Der Pseudo-Header ist eine Zusammenstellung von Header-Teilen eines TCP-Segments und Teilen des Headers des einkapselnden IP-Pakets. Es ist ein Modell, an dem sich die Berechnung der TCP-Prüfsumme () anschaulich beschreiben lässt.


title: Transmission Control Protocol

text: Falls IP mit TCP eingesetzt wird, ist es wünschenswert, den Header des IP-Pakets mit in die Sicherung von TCP aufzunehmen. Dadurch ist die Zuverlässigkeit seiner Übertragung garantiert. Darum bildet man den IP-Pseudo-Header. Er besteht aus IP-Absender und -Empfängeradresse, einem Null-Byte, einem Byte, das angibt, zu welchem Protokoll die Nutzdaten des IP-Pakets gehören und der Länge des TCP-Segments mit TCP-Header. Da es sich im Fall des Pseudo-Headers immer um IP-Pakete handelt, die TCP-Segmente transportieren, ist dieses Byte auf den Wert 6 gesetzt. Der Pseudo-Header wird für die Berechnung der Prüfsumme vor den TCP-Header gelegt. Anschließend berechnet man die Prüfsumme. Die Summe wird im Feld „checksum“ abgelegt und das Fragment versendet. Kein Pseudo-Header wird je versendet.


title: Transmission Control Protocol

text: "Die Prüfsumme ist das 16-Bit-Einerkomplement der Einerkomplement-Summe aller 16-Bit-Wörter im Header und der Nutzdaten des unterliegenden Protokolls. Wenn ein Segment eine ungerade Anzahl Bytes enthält, wird ein Padding-Byte angehängt. Das Padding wird nicht übertragen. Während der Berechnung der Prüfsumme wird das Prüfsummenfeld selbst mit Nullen gefüllt."


title: Transmission Control Protocol

text: Der Empfänger erstellt ebenfalls den Pseudo-Header und führt anschließend dieselbe Berechnung aus, ohne das Checksum-Feld auf Null zu setzen. Dadurch sollte das Ergebnis FFFF (Hexadezimal) sein. Ist dies nicht der Fall, so wird das TCP-Segment ohne Nachricht verworfen. Dies hat zur Folge, dass der RTT-Timer beim Absender abläuft und das TCP-Segment noch einmal abgeschickt wird.


title: Transmission Control Protocol

text: Der Grund für dieses komplizierte Verfahren liegt darin, dass sich Teile des IP-Headers während des Routings im IP-Netz verändern. Das TTL-Feld wird bei jedem IP-Hop um eins dekrementiert. Würde das TTL-Feld in die Prüfsummenberechnung einfließen, würde IP die Sicherung des Transports durch TCP zunichtemachen. Deshalb wird nur ein Teil des IP-Headers in die Prüfsummenberechnung einbezogen. Die Prüfsumme ist zum einen wegen ihrer Länge von nur 16 Bit und wegen der einfachen Berechnungsvorschrift anfällig für nicht erkennbare Fehler. Bessere Verfahren wie CRC-32 wurden zur Zeit der Definition als zu aufwendig angesehen.


title: Transmission Control Protocol

text: Im Gegensatz zum verbindungslosen UDP implementiert TCP einen bidirektionalen, byte-orientierten, zuverlässigen Datenstrom zwischen zwei Endpunkten. Das darunterliegende Protokoll (IP) ist paketorientiert, wobei Datenpakete verlorengehen können, in verkehrter Reihenfolge ankommen dürfen und sogar doppelt empfangen werden können. TCP wurde entwickelt, um mit der Unsicherheit der darunterliegenden Schichten umzugehen. Es prüft daher die Integrität der Daten mittels der Prüfsumme im Paketkopf und stellt die Reihenfolge durch Sequenznummern sicher. Der Sender wiederholt das Senden von Paketen, falls keine Bestätigung innerhalb einer bestimmten Zeitspanne (Timeout) eintrifft. Die Daten der Pakete werden beim Empfänger in einem Puffer in der richtigen Reihenfolge zu einem Datenstrom zusammengefügt und doppelte Pakete verworfen.


title: Transmission Control Protocol

text: Der Datentransfer kann selbstverständlich jederzeit nach dem „Aufbau einer Verbindung“ gestört, verzögert oder ganz unterbrochen werden. Das Übertragungssystem läuft dann in einen Timeout. Der vorab getätigte „Verbindungsaufbau“ stellt also keinerlei Gewähr für eine nachfolgende, dauerhaft gesicherte Übertragung dar.


title: Transmission Control Protocol

text: Die jeweilige Länge des Puffers, bis zu der keine Lücke im Datenstrom existiert, wird bestätigt (). Dadurch ist das Ausnutzen der Netz-Bandbreite auch bei großen Strecken möglich. Bei einer Übersee- oder Satellitenverbindung dauert das Eintreffen des ersten ACK-Signals aus technischen Gründen bisweilen mehrere 100 Millisekunden, in dieser Zeit können unter Umständen mehrere hundert Pakete gesendet werden. Der Sender kann den Empfängerpuffer füllen, bevor die erste Bestätigung eintrifft. Alle Pakete im Puffer können gemeinsam bestätigt werden. Bestätigungen können zusätzlich zu den Daten in den TCP-Header des entgegengesetzten Datenstroms eingefügt werden (), falls der Empfänger ebenfalls Daten für den Sender bereithält.


title: Annie Ernaux

text: Annie Thérèse Blanche Ernaux, geborene Duchesne (geb. 1. September 1940 in Lillebonne, Seine-Maritime), ist eine französische Schriftstellerin. Ihr literarisches Werk ist im Wesentlichen autobiografisch geprägt. Wiederholt thematisierte sie ihren eigenen Lebensweg vom Arbeiterkind zur Autorin. 2022 wurde ihr der Nobelpreis für Literatur verliehen.


title: Annie Ernaux

text: Annie Ernaux verbrachte ihre Kindheit und Jugend in Yvetot in der Normandie. Sie wuchs als Einzelkind in bescheidenen und behüteten Verhältnissen auf und wurde katholisch erzogen. Ihre Eltern waren zunächst Arbeiter und betrieben später ein kleines Ladengeschäft mit einem Café. Nach dem Besuch des Gymnasiums studierte sie in Rouen und Bordeaux und promovierte im Jahre 1971. Danach war sie Lehrerin am Gymnasium von Bonneville in Savoyen sowie am rund 35 km entfernten Collège d’Évire in Annecy-le-Vieux, dann in Pontoise, bevor sie 23 Jahre am Centre national d’enseignement à distance (CNED; Nationales Zentrum für Fernunterricht) beschäftigt war.


title: Annie Ernaux

text: Das Werk Ernaux’ ist entschieden autobiografisch. Wiederholt thematisiert sie ihren eigenen Lebensweg vom Arbeiterkind zur Schriftstellerin. Dieser Selbstfindungsprozess spiegelt sich auch im Wandel ihres Stils.


title: Annie Ernaux

text: 1974 publizierte Ernaux ihren ersten Roman "Les Armoires vides", der bereits stark autobiografisch geprägt war, aber noch viele fiktionalisierende Elemente beinhaltete. Mit ihrem vierten Roman "La Place", einer „objektiven Biographie ihres Vaters“, wurden ihre Werke direkter autobiografisch und entfernten sich von den klassischen Formen eines Romans. 1984 erhielt sie für "La Place" den Prix Renaudot.


title: Annie Ernaux

text: Der 2008 veröffentlichte Roman "Les Années" wurde mit mehreren Preisen ausgezeichnet. Ebenfalls 2008 erhielt sie den "Prix de la langue française" für ihr Gesamtwerk.


title: Annie Ernaux

text: 2011 veröffentlichte sie "L’autre fille", einen Brief an ihre Schwester, die als Sechsjährige, zweieinhalb Jahre vor der Geburt der Autorin, an Diphtherie gestorben war. Von der Existenz der Schwester erfuhr Ernaux im Alter von zehn Jahren nur scheinbar zufällig aus einem gelauschten Gespräch zwischen ihrer Mutter und einer Frau, die als Feriengast im Laden der Familie Ernaux einkaufte. (S. 12-15) Mit Ernaux haben die Eltern nie über die verstorbene Tochter gesprochen. Dennoch versteht sie -- wie in ihrem Werk "Der Platz" festgehalten -- dass die Eltern es als „ökonomische Notwendigkeit“ verstanden haben, „nur ein einziges Kind zu haben“. (S. 57) Sie kommt als Erwachsene zu dem Schluss, „Ich wurde geboren, weil du gestorben warst, ich habe dich ersetzt“, und arbeitet ihre Gedanken und Erlebnisse in Form eines Briefs auf. Gegen Ende des kurzen Werkes reflektiert sie über die Motivation ihres Aufschreibens:


title: Annie Ernaux

text: Ebenfalls 2011 erschien "L’Atelier noir", eine Sammlung von Notizen, Plänen und Gedanken zu ihrem Werk. Die Anthologie "Écrire la vie" erschien im selben Jahr in "Quarto". Darin sind neben den meisten ihrer autobiographischen Werke Fotografien und Tagebuchausschnitte enthalten.


title: Annie Ernaux

text: Im April 2016 veröffentlichte Ernaux ein weiteres autobiographisches Werk, "Mémoire de fille" (Erinnerung eines Mädchens), in dem sie sich mit den im Sommer 1958 gemachten ersten sexuellen Erfahrungen und deren lebenslangem Nachklang beschäftigt. Sie schreibt vom „Gedächtnis der Scham“:


title: Annie Ernaux

text: Im Jahr 2022 gab Ernaux gemeinsam mit ihrem Sohn, David Ernaux-Briot, ihr Debüt als Filmregisseurin. Bei den Filmfestspielen von Cannes stellte sie den autobiografischen Dokumentarfilm "Les années super 8" (dt. Titel: "Annie Ernaux’ Super 8 – Tagebücher") vor. Dabei wurden Aufnahmen ihres Familienlebens verwendet, die ihr damaliger Ehemann, Philippe, zwischen 1972 und 1981 mit der Super-8-Kamera festgehalten hat. Das Werk wurde in den Kontext der Sehnsüchte und Träume der französischen Mittelschicht nach dem Jahr 1968 gesetzt.


title: Annie Ernaux

text: Annie Ernaux gilt als „eine der prägendsten Stimmen der französischen Gegenwartsliteratur“. Sie wird im universitären Umfeld positiv rezipiert; ihr Werk ist Gegenstand zahlreicher wissenschaftlicher Arbeiten. In der Literaturkritik wird ihr Werk vorwiegend positiv rezipiert, von einzelnen Stimmen hingegen als „Zurschaustellen des Elends“ oder „banale und unglaubliche Anmaßung“ beurteilt. "Mémoire de fille" wurde „ein Geruch nach Mottenkugeln“ attestiert, man habe „den Eindruck, dasselbe schon tausendmal“ von ihr gelesen zu haben. Andere hingegen führen die große Popularität und die unmittelbare Verbundenheit zwischen Autorin und Leserschaft auf das große Talent von Ernaux zurück, die den schneidenden Stil ihrer ersten Romane zu einer klassischen Strenge weiterentwickelt habe. Ihre trockene, minimalistische und kalt erscheinende „écriture plate“ verberge vielleicht die Tränen: „Cette froideur cache peut-être des larmes.“ Nathalie Crom lobt "Les Années" als großes und schönes Buch, in welchem ihre Meisterschaft zur Blüte komme. Ernaux erhalte seither außerordentliche Aufmerksamkeit durch Literaturkritik und Leserschaft; die Publikation von "Les Années" habe allgemeinen Beifall ausgelöst. Das Buch wurde zum Bestseller.


title: Annie Ernaux

text: Nils Minkmar bewertete die im September 2017 veröffentlichte deutschsprachige Fassung von "Les Années, Die Jahre", im Spiegel unter der Überschrift "Ein weiblicher Proust" als „Meisterwerk“. Ernaux habe „eine Klasse, die vielen ihrer männlichen Kollegen fehlt“. Laut Ruth Fühner unternimmt Ernaux den weitgehend „großartig“ gelungenen Versuch, ihre „eigene Lebenszeit als Epoche“ darzustellen. Im Deutschlandfunk Kultur kommentierte Peter Urban-Halle: „In unserer Zeit des autobiografischen Romans schreibt die Französin Annie Ernaux eine Anti-Autobiografie. Da sich für sie das Individuelle und das Kollektive gegenseitig beeinflussen, gibt es in ihrem einzigartigen Buch kein Ich.“ Die Schriftstellerin schreibe „sachlich“, „ohne Metaphern und ohne Beurteilungen“ aus soziologischer Perspektive, beeinflusst von Pierre Bourdieu und anhand von Fotos aus ihrem Leben. Meike Feßmann bezeichnete in der Süddeutschen Zeitung Annie Ernaux als „herausragende Schriftstellerin“. Als Vorbilder für dieses „eigenständige“ Werk nennt Feßmann neben Marcel Proust und Virginia Woolf auch die Soziologen Michel Foucault und Pierre Bourdieu sowie Roland Barthes. In der TAZ erschien eine Rezension von Klaus Bittermann "Als die Leichen durch Paris schwammen." Der Titel bezieht sich auf das Massaker von Paris. „Nachkriegszeit, Algerienkrise, Mai ’68, Mitterrand, Frauenbewegung – Annie Ernaux hat ein ungewöhnliches Stück Gedächtnisliteratur geschrieben, in dem die persönliche Geschichte eine kollektive Geschichte erzählt. Keine klassische Autobiografie, weil, wie Annie Ernaux sagt: Man ist nicht allein.“ Bittermann konstatiert, es handele sich um ein „großes Buch“. Kritisch merkt er an, der hintere Teil der Erzählung sei teilweise banal, weil die Ereignisse keinen unmittelbaren Bezug mehr zu der Autorin hätten. Ab der Jahrtausendwende stellt er einen melancholischen Unterton und eine Distanz zu den Geschehnissen heraus. Als Titel für seine Buchbesprechung wählte Tobias Schwartz im Tagesspiegel "Etwas von der Zeit retten" und zitiert damit einen Teil des letzten Satzes von Ernaux’ Werk. Er postuliert, man könne Ernaux eine Soziologin nennen. Gemeinsam mit dem Soziologen Didier Eribon, der sich ausdrücklich auf sie beziehe, trat sie im Rahmen der Frankfurter Buchmesse 2017 auf. Ernaux sehe sich als „Ethnologin ihrer selbst“. Schwartz hebt hervor, der Text sei „experimentell“, „anspruchsvoll“, teilweise „gewagt“ und dennoch publikumswirksam.


title: Annie Ernaux

text: Das Literarische Quartett auf der Frankfurter Buchmesse hatte u. a. Annie Ernaux’ Werk "Die Jahre" zum Thema. Volker Weidermann, Christine Westermann und der Gast Johannes Willms sprachen sich für das Buch aus, Thea Dorn dagegen. Willms, der den Text vorstellte, nannte ihn eine „Soziografie“, eine Emanzipationsgeschichte als Frau und als Mädchen aus der Provinz, das in Paris eine Ausbildung als Lehrerin absolviert. Er empfahl die „spannende Lektüre“. Christine Westermann bezog den Text auf ihre eigene Kindheit und Jugend und bezeichnete ihn als Zeitreise in ihr eigenes Leben. Für Volker Weidermann ist "Die Jahre" bis 1989 ein „Aufbruchsbuch“, das ihn nach anfänglicher Irritation gepackt habe. Thea Dorn wandte sich scharf gegen die Verwendung des „man“ statt „ich“. Das „quasi soziologische“ statt literarische Buch sei politisch, links und poststrukturell. Sie monierte, ein Mädchen aus kleinen Verhältnissen in der Provinz dürfe nach Ernaux keine Subjektivität haben. Im Südwestfunk analysierte Michael Kuhlmann die Sprache der Autorin und wies auf die Leistung der Übersetzerin hin, durch die das Buch lesenswert sei. Ein Interview von Beate Tröger mit Sonja Finck zu den Anforderungen an die Übersetzung erschien in der Wochenzeitung Der Freitag. Laut Magnus Klaue gelingt Ernaux in "Die Jahre", was Eribon in "Rückkehr nach Reims" nur versprochen habe: „die glückliche Allianz von Autobiographie und Historiographie.“ Christoph Vormweg zufolge handelt es sich um eine "Provozierende Aufforderung zur Selbstbesinnung." Er zitiert Ernaux’ Intention, „etwas von der Zeit (zu) retten, in der man nie wieder sein wird.“


title: Annie Ernaux

text: Im Tagesspiegel rezensiert Gerrit Bartels die "Erinnerung eines Mädchens" unter dem Titel "Begehrenswert ist das Begehren. ‘Bemerkenswert unerschrocken‘" "schon im Jahr 1958":


title: Annie Ernaux

text: Ernaux betrachtet ihr Werk im Zusammenhang von Literatur, Soziologie und Geschichte und „will in einem individuellen Gedächtnis das Gedächtnis des kollektiven Gedächtnisses finden und so die Geschichte mit Leben füllen.“ Sie beschreibt ihr Ich als fragmentarisch, nicht kontinuierlich, vom Zufall bestimmt. Traumatisierende Erlebnisse in Kindheit und Jugend wurden in der Familie verschwiegen und sind Ursache einer lebenslangen Scham.


title: Annie Ernaux

text: Im Oktober 2022 wurde Ernaux „für den Mut und die klinische Schärfe, mit der sie die Wurzeln, Entfremdungen und kollektiven Fesseln der persönlichen Erinnerung aufdeckt“, der Nobelpreis für Literatur zuerkannt.


title: Annie Ernaux

text: Im Präsidentschaftswahlkampf 2012 unterstützte Ernaux den im ersten Wahlgang ausgeschiedenen Bewerber der Linken Jean-Luc Mélenchon, ebenso im Präsidentschaftswahlkampf 2022.


title: Annie Ernaux

text: Sie war 2018 unter den 80 Erstunterzeichnern eines Boykottaufrufs zu einer israelisch-französischen Kulturwoche. 2019 wies sie zusammen mit mehr als hundert französischen Künstlern und Künstlerinnen France Télévisions auf den Widerspruch hin, mit dem Eurovision Song Contest den Anspruch zu haben, „den Dialog zwischen den Völkern, die Offenheit und das Zusammenleben zu fördern.“ Doch diese Botschaft klinge hohl, wenn sie von den Menschenrechtsverletzungen an den Palästinensern ablenken wolle. Deshalb würden sie keine Delegation an den Contest nach Israel entsenden und das staatliche französische Fernsehen aufrufen, sich nicht zu beteiligen.


title: Annie Ernaux

text: Nach der Zuteilung des Literatur-Nobelpreises an Ernaux befand Iris Radisch in der Zeit, man brauche die Fehler, die aus Ernaux’ Parteinahme für die „Unterdrückten“ entstünden, nicht zu verkleinern. Die punktuelle Unterstützung Ernaux' für BDS-Aktionen hält Radisch für „mehr als grenzwertig“. Mit der einseitigen Parteinahme für die Palästinenser habe sie sich dem Vorhalt der Beteiligung an antisemitischen Aktionen ausgesetzt. „Doch wären Ernaux’ Bücher nicht so mitreißend und schon gar nicht so "mind-blowing", wie sie vor allem von einer ganz jungen Frauengeneration zurzeit empfunden werden“, urteilt Radisch, „wären sie vom grundsätzlichen Furor des Engagements und des stark erregbaren sozialen Kompasses befreit.“


title: Denkfabrik

text: Als Denkfabrik – auch Thinktank oder Think-Tank () – werden Institute bezeichnet, die durch Erforschung, Entwicklung und Bewertung von politischen, sozialen und wirtschaftlichen Konzepten und Strategien Einfluss auf die öffentliche Meinungsbildung nehmen und sie so im Sinne von Politikberatung fördern. Einige Denkfabriken vertreten dabei eine bestimmte politische oder ideologische Linie, die aggressiv beworben wird, um politische Debatten zu beeinflussen. Eine Denkfabrik kann als Stiftung, Verein, Gesellschaft oder als informelle Gruppe organisiert sein. Beschäftigt werden üblicherweise Wirtschafts- und Sozialwissenschaftler, Fachleute aus den Bereichen Werbung und Kommunikation sowie (ehemalige) Politiker, Unternehmer und sogenannte Testimonials.


title: Denkfabrik

text: Eine allgemein anerkannte Definition gibt es jedoch nicht. Der Begriff "Denkfabrik" umfasst sehr unterschiedliche Institutionen, deren Gemeinsamkeit darin besteht, auf die Politik Einfluss nehmen zu wollen. Im Sprachgebrauch werden unter dem Begriff aber auch Institutionen subsumiert, die nicht politische Ziele verfolgen.


title: Denkfabrik

text: Zu den wichtigsten Funktionen von Denkfabriken zählen die Präsentation von Forschungsergebnissen und das Agenda Setting. Die Forcierung einer öffentlichen und wissenschaftlichen Debatte und die Beratung von Politik, Verwaltung und Öffentlichkeit sind zentral. In den USA dienen Think Tanks der Ausbildung eines Pools von Experten, die später durch den Drehtür-Effekt als Regierungsbeamte Teil der Verwaltung werden.


title: Denkfabrik

text: Der Terminus „“ ist während des Zweiten Weltkriegs entstanden. Die Umschreibung galt einem abhörsicheren Ort ('), an dem zivile und militärische Experten an militärischen Strategien arbeiteten ('). Erst in den 1960er und 1970er Jahren wurden damit praxisorientierte Forschungsinstitutionen auch außerhalb der Sicherheitspolitik etikettiert.


title: Denkfabrik

text: In Deutschland werden Denkfabriken überwiegend öffentlich finanziert, etwa durch die Leibniz-Gemeinschaft oder auch durch staatliche Mittel wie bei politischen Stiftungen (z. B. der Rosa-Luxemburg-Stiftung, Heinrich-Böll-Stiftung, Friedrich-Naumann-Stiftung, Friedrich-Ebert-Stiftung oder der Konrad-Adenauer-Stiftung). Daneben gibt es auch einige privat finanzierte Denkfabriken, die von Parteien, Vereinen, Unternehmen, Verbänden, privaten Stiftungen oder Einzelpersonen unterstützt werden.


title: Denkfabrik

text: Die Zuordnung ist nicht immer eindeutig. Es gibt Mischformen, und eine weitere Auftrennung nach politischer Auffassung ist möglich.


title: Denkfabrik

text: Diese Denkfabriken arbeiten in erster Linie für die Regierung und finanzieren sich hauptsächlich durch den Staat. Für ihre Forschung können sie zumeist auf die Hilfe staatlicher Behörden zurückgreifen. Ihre Forschungsergebnisse sind oftmals geheim und werden daher nicht veröffentlicht.


title: Denkfabrik

text: Advokatorische Denkfabriken betätigen sich selten forschend, ihre Hauptfunktion besteht in der Vermarktung und Neuverpackung von Ideen. Sie vertreten eine bestimmte politische oder ideologische Linie, die aggressiv beworben wird, um politische Debatten zu beeinflussen. Im Gegensatz zu akademischen Denkfabriken betreiben advokatorische Denkfabriken keine eigenständige wissenschaftliche Analyse, sondern kaufen externe Expertisen, die zu ihrem Leitbild und ihrer Kommunikationsstrategie inhaltlich passen.


title: Denkfabrik

text: Advokatorische Denkfabriken werden von Interessengruppen ins Leben gerufen und haben eine klare gesellschafts- und wirtschaftspolitische Ausrichtung. Laut Dieter Plehwe sind advokatorische Denkfabriken von "Lobbyorganisationen" nur schwer abzugrenzen. Vorbild dieses Typus ist die US-amerikanische Heritage Foundation. Sie führte die Idee der "Policy Briefs" ein, Abfassungen, die so kurz und prägnant sind, dass sie z. B. von politischen Entscheidungsträgern auf dem Weg vom Flughafen in den Kongress durchgelesen werden können. Sie setzen vor allem auf kurzfristige Entscheidungshorizonte und nutzen intensiv die Medien. Das Team besteht meist aus wenigen Wissenschaftlern und vorwiegend aus PR-Leuten, die diese Ideen „verkaufen“.


title: Denkfabrik

text: Eine spezifisch deutsche Variante der advokatorischen Denkfabriken sind die parteinahen Stiftungen, die parteigebunden und vom Staat mitfinanziert sind. Die Etatverhandlungen der parteinahen Stiftungen finden im Bundestag statt. Mit den Steuergeldern werden Stipendienprogramme, Kongresse, Zeitschriften und Studien finanziert. Die Niederlassungen der Stiftungen umfassen repräsentative Anwesen, sind im Ausland und in den Bundesländern vertreten. Laut Michael Schlieben sind es „ebenso breitflächige wie engmaschige Netzwerke“.


title: Denkfabrik

text: Es sollen die Parteiabläufe besser bekannt sein, als für externe Berater und damit die Umsetzbarkeit von Reformen erfolgversprechender. Von außenstehenden Personen werden diese Denkfabriken kritisiert, so würden „befreundete Experten eingeladen, unangenehme Forschungsergebnisse zurückgehalten, Geld regelmäßig verpulvert, und Querdenker seien unerwünscht“. Thunert zählt zu den parteinahen Stiftungen die Friedrich-Ebert-Stiftung, die Konrad-Adenauer-Stiftung, die Hanns-Seidel-Stiftung, die Friedrich-Naumann-Stiftung, die Heinrich-Böll-Stiftung und die Rosa-Luxemburg-Stiftung. Dank staatlicher Finanzierung handelt es sich hierbei um große Denkfabriken, deren Arbeit manchmal der Vorgehensweise akademischer Denkfabriken ähnelt. Weitere große deutsche advokatorische Denkfabriken sind die arbeitgebernahen Initiative Neue Soziale Marktwirtschaft (INSM) und Institut der Deutschen Wirtschaft sowie die gewerkschaftsnahe Hans-Böckler-Stiftung.


title: Denkfabrik

text: Die Professoren für Bildungspolitik Alex Molnar und Kevin G. Welner untersuchten von 2006 bis 2010 in einem Review-Projekt 59 Studien, die von 26 verschiedenen amerikanischen advokatorischen Denkfabriken zur amerikanischen Bildungspolitik veröffentlicht wurden. Sie kamen zum Ergebnis, dass die Studien in einigen Fällen nicht zu beanstanden, in den meisten Fällen aber fehlerhaft seien. Diejenigen Denkfabriken, bei denen sie methodische Fehler sahen, würden diese Fehler über die Jahre kontinuierlich wiederholen. Die meisten dieser Denkfabriken würden auch nicht auf entsprechende Hinweise reagieren. Die Autoren der Studie kamen zu dem Ergebnis, dass diese Fehler oftmals nicht auf Unwissen oder Unachtsamkeit beruhten, sondern das Ergebnis bewusster Irreführung seien (Junk Science).


title: Denkfabrik

text: Akademische Denkfabriken, die gelegentlich auch als „Universitäten ohne Studenten“ bezeichnet werden, beschäftigen zahlreiche Akademiker, die wissenschaftliche Studien erstellen und publizieren. Sie betreiben eher Grundlagenforschung und haben einen langfristigen Zeithorizont, um die Meinung der Eliten zu beeinflussen. „Stammvater“ dieser Art ist die Brookings Institution in den USA.


title: Denkfabrik

text: Bereits 1831 gründete der Herzog von Wellington mit dem auch heute noch existierenden Royal United Services Institute eine Denkfabrik für Militär- und Sicherheitsfragen.


title: Denkfabrik

text: Zu den ältesten Denkfabriken in den USA, die bereits in den 1910er Jahren gegründet wurden, gehören der Council on Foreign Relations CFR, die Brookings Institution und die Carnegie Endowment for International Peace in Washington. Diese Gruppe, die sich aus einflussreichen Investmentbänkern, Geschäftsleuten, Akademikern und Politikern zusammensetzte, vertrat die internationalistischen Ideale des US-Präsidenten Wilson.


title: Denkfabrik

text: Der 1. Präsident des "Carnegie Endowment for International Peace" Elihu Root wurde für sein stetes Bemühen um Ausgleich der Interessen und die Formulierung von Schiedsverträgen in internationalen Konflikten bereits 1912 mit dem Friedensnobelpreis ausgezeichnet und sollte später Ehrenpräsident des "CFR" werden. "CFR"-Mitgründer Wickersham gründete zudem mit John Hessin Clarke, einem Richter des Obersten Gerichtshofs der Vereinigten Staaten, die "League of Nations Non-Partisan Association" (LNNPA), um die amerikanische Bevölkerung zu einem Beitritt zum Völkerbund zu bewegen. Diese internationalistischen Institutionen zeichneten sich durch die Homogenität ihrer Mitgliedschaft aus. So waren die Mitglieder dieser Gruppen ausschließlich Männer, stammten von der amerikanischen Ostküste, hatten enge geschäftliche, gesellschaftliche und kulturelle Beziehungen untereinander, waren zumeist vermögend, oberen Gesellschaftsschichten angehörend und an den berühmten Elite-Universitäten der USA ausgebildet worden. Sie hatten fast keinen Kontakt zum Wahlvolk, Mitgliedern des mittleren Managements oder mittelständischen Unternehmen. Der von ihnen geprägte Internationalismus und eine damit verbundene Globalisierung richtete sich rhetorisch an alle Bürger, erreichte aber meist nur andere Internationalisten oder Mitglieder des "foreign policy establishment". Die liberale Mont Pelerin Society wurde 1947 gegründet, die RAND Corporation 1948. Bis dahin wurden Denkfabriken nicht als solche bezeichnet, die wenigen Dutzend Institute waren schlicht unter ihrem Namen bekannt.


title: Denkfabrik

text: Ursprünglich war "think tank" ein britischer Slang-Ausdruck für Gehirn. Während des Zweiten Weltkriegs wurden so Gruppen bezeichnet, die in abhörsicheren Räumen militärische Strategien entwarfen. Der Begriff bekam die Assoziation eines sicheren Platzes zum Nachdenken („Denk-Behälter“, abgeschlossener Raum). Nach dem Zweiten Weltkrieg entwickelte sich "Think Tank" zur Bezeichnung für Politikberatungsinstitutionen, also Orte, an denen Experten verschiedener Fachrichtungen zusammengezogen wurden, um konzentriert interdisziplinär nachzudenken.


title: Denkfabrik

text: Eine fabrikähnliche Ideenproduktion, wie sie der direkte Wortsinn der deutschen Übersetzung „Denkfabrik“ nahelegt, ist dagegen nicht gemeint.


title: Denkfabrik

text: Bis in die 1970er Jahre blieb es bei den wenigen Dutzend bekannter Denkfabriken, die für allgemeine und unabhängige Beratung von politischen und militärischen Stellen in den USA herangezogen wurden. Dazu standen ihnen meist viel Personal und Geld zur Verfügung. Erst danach explodierte die Anzahl der Denkfabriken, und es bildeten sich viele kleinere Institutionen heraus, die häufiger zur Unterstützung zielgerichteter Lobbyarbeit gegründet wurden.


title: Denkfabrik

text: Von den über 6.300 Denkfabriken, die 2009 auf der Welt existierten, waren die Hälfte nach 1980 gegründet worden. Nach 1989 wurden vermehrt, meist mit amerikanischer finanzieller Unterstützung, (wirtschafts-)liberale Denkfabriken in Osteuropa gegründet. Im westlichen Europa wurden die beratenden Funktionen der Denkfabriken lange von Institutionen mit Hochschulstatus übernommen.


title: Denkfabrik

text: Niklas Luhmann sieht in Organisationen, die Denkfabriken entsprechen, eine Antwort auf die – seiner Meinung nach – fehlende gesellschaftliche Akzeptanz für eine Kopplung von Macht und Geld:


title: Denkfabrik

text: Der viel diskutierte, 2007 veröffentlichte Bestseller "" ( für "Die Israel-Lobby. Wie die amerikanische Außenpolitik beeinflusst wird") der prominenten Politikwissenschaftler John J. Mearsheimer und Stephen M. Walt sorgte in Reihen des Council on Foreign Relations für viel Gesprächsstoff. „Pro-israelische Kräfte überwiegen in den US-Denkfabriken, die eine wichtige Rolle bei der Beeinflussung der öffentlichen Meinung wie auch der eigentlichen Politik spielen“, lautete eine Kernthese des Buches, dessen Ziel so beschrieben wurde:


title: Denkfabrik

text: In einer Kolumne vom 5. April 2006 bezichtigte der Militärhistoriker und CFR-Mitglied Eliot A. Cohen Walt und Mearsheimer einer antisemitischen Argumentation.


title: Denkfabrik

text: Den antisemitischen Gehalt des Buches machte Cohen an einer „obsessiv und irrational feindseligen Haltung gegenüber Juden“ fest, die sie dem „Vorwurf der Treulosigkeit, der Subversion und des Verrats“ aussetze. Unterstützt wurde Cohen in seiner Kritik u. a. vom Professor für Politik und Internationale Beziehungen der Princeton University, Aaron Friedberg, und vom Wirtschaftsprofessor der Stanford University und Herausgeber der "Zeit," Josef Joffe, beide "CFR"-Mitglieder.


title: Denkfabrik

text: Über den Einfluss in den US-Denkfabriken beunruhigt zeigten sich dagegen die entsprechenden Buchrezensionen u. a. in der "Süddeutschen Zeitung" („Walt und Mearsheimer gehören zu den Wenigen, die jenseits des Kriegsalltags aus Lügen, Tod und Inkompetenz nach Gründen suchen, dass ihr Land so vollkommen in die Irre geraten konnte. Und sie sind bereit, eine Debatte zu führen, die viele ihrer Kritiker verhindern wollen.“) und "Die Zeit" („Ihre Thesen sind keine ‚Protokolle der Weisen von Zion‘ aus Chicago und Harvard, sondern couragierte Stellungnahmen zu einem innen- und außenpolitischen Phänomen, das beunruhigen muss.“).


title: Denkfabrik

text: Die britischen Politikwissenschaftler und Publizisten Diane Stone und Andrew Denham weisen darauf hin, dass frühe Studien gerne dazu tendierten, den Fokus zur Rolle von Denkfabriken lediglich auf politische Entscheidungsfindungen zu richten. Die beiden erläutern, dass Studien über Elite-Einrichtungen wie die Brookings Institution betonen, dass Denkfabriken wichtige Komponenten der Macht-Elite seien, wo Entscheidungen in den Händen von wenigen Gruppen und Einzelpersonen konzentriert seien. Dass jedoch die kleineren, weniger bekannten Institutionen in viel größerer Zahl gedeihen als die Elite-Denkfabriken, würde dabei vernachlässigt. Von im Jahre 2012 weltweit 6545 Denkfabriken würden alleine in den USA 1815 Denkfabriken um Einfluss in Politik, Wirtschaft, Wissenschaft, Medien und Gesellschaft kooperieren und konkurrieren.


title: Denkfabrik

text: Der Soziologe Rudolf Stumberger ist der Meinung, dass Tendenzen der Re-Feudalisierung erkennbar sind. Dies bedeutet, dass neben den offiziellen demokratischen Strukturen inoffizielle Strukturen zunehmend wieder an Gewicht gewinnen und sich diese selbst ernannten Eliten vermehrt abschotten. Außerdem hält er die Grenzen zwischen Politik- und Wirtschaftswelt für kaum mehr wahrnehmbar. Der Hamburger Historiker und Amerikanist Bernd Greiner meint, dass den Bilderberg-Konferenzen weit weniger Bedeutung zukomme als den privaten Treffen privat finanzierter Thinktanks.


title: Denkfabrik

text: Hans-Jürgen Krysmanski von der Rosa-Luxemburg-Stiftung stellt fest, dass die weitgehend von privaten Zuwendungen abhängigen Universitäten, privaten Denkfabriken sowie die großen Stiftungen eine zentrale Rolle bei der grundsätzlichen Problemanalyse spielten. Durch klugen Einsatz von Geld und Personal könne schon an diesem Punkt die gewollte Richtung der Analysen beeinflusst werden. Die so entstehende „Definition von Wirklichkeit“ sei dann die Grundlage für die „wirklichen“ Entscheidungen im Rahmen von „Planungsgruppen“. Diese "policy discussion groups" stellten die machtpolitischen Kerne des Einflusssystems der Geld- und Machteliten dar. Diese Gruppen hält Prof. Krysmanski für noch immer erstaunlich wenig erforscht – und sie stehen ihrer ganzen Natur nach der zuverlässigen Erforschung auch gar nicht offen.


title: Denkfabrik

text: Die Einflussnahme von ausländischen Regierungen, besonders aus dem arabischen Raum, auf Denkfabriken in den USA wurde am 6. September 2014 in der New York Times (NYT) kritisch dargestellt: „Mehr als ein Dutzend herausragender Forschungseinrichtungen in Washington haben zig Millionen Dollar von ausländischen Regierungen erhalten, um Amtsträger der Regierung dazu zu bewegen, politische Ziele umzusetzen, die den Prioritäten der Spender entsprechen.“ Bei den Recherchen der NYT hätten Mitglieder der Einrichtungen den Druck erwähnt, der auf sie ausgeübt würde, um Ergebnisse nach den Wünschen der Auftraggeber zu erzielen. Zu den betroffenen Instituten gehören die Brookings Institution, das Center for Strategic and International Studies und das Atlantic Council. Die Einflussnahme reicht von Geldspenden bis zu vertraglichen Vereinbarungen. Sie verstößt möglicherweise gegen das „Registrierungsgesetz für ausländische Agenten“ von 1938.


title: Naturwissenschaft

text: Unter dem Begriff Naturwissenschaft werden Wissenschaften zusammengefasst, die empirisch arbeiten und sich mit der Erforschung der Natur befassen. Naturwissenschaftler beobachten, messen und analysieren die Zustände und das Verhalten der Natur durch Methoden, die die Reproduzierbarkeit ihrer Ergebnisse sichern sollen, mit dem Ziel, Regelmäßigkeiten zu erkennen. Neben der Erklärung der Naturphänomene ist eine der wichtigsten Aufgaben der Naturwissenschaft, die Natur nutzbar zu machen. Die Naturwissenschaften bilden so z. B. einen Teil der theoretischen Grundlagen von verschiedenen Disziplinen wie Technik, Psychologie, Medizin oder Umweltschutz.


title: Naturwissenschaft

text: Im 17. Jahrhundert gelang den Naturwissenschaften der entscheidende Durchbruch in den intellektuellen Gesellschaftsschichten. Dies löste im Zusammenhang mit der Aufklärung eine wissenschaftliche Revolution aus, die im 18. Jahrhundert mit vielen neuen Entdeckungen und Erfindungen zum industriellen Zeitalter führte und die Gesellschaft vor allem in der westlichen Welt stark veränderte. Bis heute wird sie durch den allgemeinen Wissenschaftsbetrieb so stark geprägt, dass in der Soziologie von einer naturwissenschaftlichen und technischen Gesellschaft gesprochen wird.


title: Naturwissenschaft

text: Teilgebiete der Naturwissenschaften sind unter anderem Astronomie, Physik, Chemie, Biologie, sowie einige Umweltwissenschaften wie Geologie, aber auch Agrarwissenschaften. Die technische Nutzbarkeit der natürlichen Gesetzmäßigkeiten wird seit jeher in unterschiedlichen Ingenieurwissenschaften behandelt.


title: Naturwissenschaft

text: Nach einer klassischen Auffassung können die Naturwissenschaften neben den Geisteswissenschaften und den Sozialwissenschaften eingeordnet werden. Aufgrund der Entstehung einer Vielfalt von neuen Wissenschaftszweigen in der Moderne herrscht über eine allgemeine Klassifizierung der Einzelwissenschaften kein Konsens. Die Einordnung erweist sich vor allem aufgrund vieler Überschneidungen verschiedener Wissenschaftsgebiete als schwierig. Die Naturwissenschaften gehören zu den empirischen Wissenschaften. Sie zeichnen sich vor allem durch ihren Forschungsgegenstand, die belebte und unbelebte Materie aus. Einige Naturwissenschaften sind durch einen mathematischen Zugang zu ihrem Forschungsgegenstand geprägt. Diese werden als exakte Wissenschaften bezeichnet. Die Mathematik ist ebenfalls eine exakte Wissenschaft, umfasst aber mit ihrer Untersuchung von abstrakten Strukturen sowohl Bereiche der Geisteswissenschaften als auch der Naturwissenschaften. Aus diesem Grund wird sie oft neben der Informatik den Strukturwissenschaften zugeordnet.


title: Naturwissenschaft

text: Naturwissenschaftliche Forschung beschäftigt sich vor allem mit Fragestellungen, die durch Untersuchung von gesetzmäßigen Zusammenhängen in der Natur beantwortet werden können. Dabei liegt der Schwerpunkt auf der Beschreibung des Vorgangs selbst und nicht etwa bei einer Sinnfindung. Vereinfacht kann es mit der Frage nach dem "Wie" anstatt des "Wozu" dargestellt werden. Die Fragestellung "Warum gibt es Regen?" findet nicht etwa mit "Damit Pflanzen wachsen können" ihre Erklärung, sondern wird objektiv beantwortet: "Weil Wasser verdunstet, aufsteigt, sich in Wolken sammelt und schließlich kondensiert, was zum Niederschlag führt." Die Naturwissenschaft beantwortet also in erster Linie keine teleologischen (nach dem Zweck oder Ziel ausgerichteten) Fragen, sondern führt die untersuchten Vorgänge auf Naturgesetze oder auf schon bekannte Sachverhalte zurück. Insoweit dies gelingt, wird der Naturwissenschaft nicht nur ein "beschreibender", sondern auch ein "erklärender" Charakter beigemessen.


title: Naturwissenschaft

text: Naturwissenschaftliche Erkenntnis nahm einerseits in der handwerklichen und technischen Betätigung und andererseits in der geistigen Überlieferung der gelehrten Tradition des Menschen ihren Anfang. Naturbeobachtungen altertümlicher Kulturen – insbesondere in der Astronomie – brachten oft zwar zutreffende quantitative und qualitative Aussagen hervor, wurden aber vorwiegend – wie etwa in der Astrologie – mythologisch gedeutet. Entscheidende Fortschritte brachte die griechische Naturphilosophie mit der Entwicklung einer Methodik, die sich an der Philosophie und der Mathematik orientierte. Die wahrnehmbare Welt dachte man sich wie etwa in der Vier-Elemente-Lehre als Zusammensetzung der „Elemente“ Feuer, Luft, Wasser und Erde und beschreibt verschiedene Umwandlungsprozesse. Auch die Vorstellung von kleinsten, unteilbaren Teilchen (Atomismus), aus denen die ganze Welt zusammengesetzt sei, wurde entwickelt. Schon lang bekannte periodische Bewegungen der Himmelskörper wurden geometrisch interpretiert und die Vorstellung eines Weltensystems entwickelt, in dem sich die Sonne, der Mond und die damals bekannten Planeten auf Kreisbahnen um die ruhende Erde in der Mitte bewegten (geozentrisches Weltbild). Die Kugelgestalt der Erde wurde vermutet und spätestens von Aristoteles stichhaltig begründet, das Zustandekommen von Sonnen- und Mondfinsternissen erklärt, relative Abstände von Erde, Sonne und Mond abgeschätzt und sogar durch eine Winkelmessung und geometrische Überlegungen der Erdumfang recht genau bestimmt.


title: Naturwissenschaft

text: Im Römischen Reich wurden die intellektuellen Errungenschaften der griechischen Kultur zum größten Teil übernommen und weiterentwickelt, mit einer Hochblüte in der Kaiserzeit, gingen aber mit dem Zerfall des Reiches im 5. Jahrhundert n. Chr. zum größten Teil verloren. Im mittelalterlichen Europa konnten sich die Naturwissenschaften unter dem Primat der Theologie und der Philosophie sowohl in der christlichen als auch in der islamischen Welt nur langsam und im Rahmen der weltanschaulichen Prämissen entwickeln.


title: Naturwissenschaft

text: Erst in der Renaissance trat wieder ein größeres Interesse an der Naturbeobachtung auf. Durch die Annäherung der Wissenschaft an die handwerkliche Tradition in der empirischen Methode wurden auf sämtlichen Gebieten neue Erkenntnisse gewonnen. Die Wechselwirkung von Alchemie und Medizin bereicherte beide Disziplinen in der Entwicklung zu empirischen Wissenschaften. Die Korrektur des alten Julianischen Kalenders und die Navigation in der ozeanweiten Schifffahrt erforderte eine intensive Beschäftigung mit der Astronomie. Nikolaus Kopernikus entwickelte ausgehend von einer Bewegung der Erde um die Sonne ein Weltsystem, das die von der Erde kompliziert erscheinenden Himmelsbahnen der Planeten einfacher erklärte und gegenüber dem ptolemäischen System eine leichtere, allerdings nicht genauere Berechnung der Positionen ermöglichte. Francis Bacon und Galileo Galilei forderten, Naturforschung müsse vom Experiment ausgehen, wobei Galilei mit besonderem Erfolg die mathematische Auswertung numerischer Messergebnisse vorantrieb. Das kopernikanische Weltsystem begann sich jedoch gegenüber dem geozentrischen Weltbild erst durchzusetzen, nachdem Johannes Kepler aus genauen Messungen von Tycho Brahe elliptische Umlaufbahnen der Erde und der anderen Planeten feststellte, Galileo Galilei die Jupitermonde und die Phasen des Planeten Venus beobachtet hatte und Isaac Newton dies alles im Rahmen der von ihm entwickelten Mechanik durch sein Gravitationsgesetz theoretisch bestätigen konnte. Für diese revolutionären Entdeckungen des 16. und 17. Jahrhunderts wurde der Begriff der "kopernikanischen Wende" geprägt. Diese naturwissenschaftliche Revolution setzen Wissenschaftshistoriker auch als Wegbereiterin der modernen Naturwissenschaft an.


title: Naturwissenschaft

text: Über eine präzise Definition und den zeitlichen Beginn der "modernen Naturwissenschaft" sind sich Fachleute nicht einig. Oft wird in Überschneidung mit der naturwissenschaftlichen Revolution als zeitlicher Rahmen etwa das 17. Jahrhundert für den Beginn der modernen Naturwissenschaft angegeben. Als wichtige Merkmale werden professionalisierter Wissenschaftsbetrieb, die Entwicklung und Anwendung naturwissenschaftlicher Methodik und später die Herausbildung von Fachbereichen durch Spezialisierung angesehen.


title: Naturwissenschaft

text: Mit der Gründung von naturwissenschaftlichen Gesellschaften, Akademien und neuen Universitäten begann die Etablierung einer eigenständigen wissenschaftlichen Tradition in Europa. In Frankreich widmeten sich Gelehrte – beeinflusst durch Descartes’ rationalistische Philosophie – der theoretischen Beschreibung von Naturphänomenen unter Betonung der deduktiven Methode. In England dagegen galt das Interesse aufgrund Bacons Einfluss der empirischen Methode, weshalb man sich durch das Experiment vermehrt technischen Herausforderungen stellte. Dies wird auch als einer der Gründe angesehen, warum die Industrielle Revolution in der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts ihren Anfang in England nahm. Zahlreiche bahnbrechende Entdeckungen und Erfindungen leiteten einen unverkennbaren gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Wandel ein, der sich in den folgenden Jahrzehnten auf das europäische Festland und Amerika ausbreitete.


title: Naturwissenschaft

text: Mit der starken Zunahme an Wissen seit dem 18. Jahrhundert konnte schrittweise ein Grundverständnis über den Aufbau der empirisch zugänglichen Welt erarbeitet werden, was eine Einteilung der Naturwissenschaften in Fachbereiche wie Biologie, Chemie, Geologie und Physik möglich machte. Obwohl sich Unterschiede in der Methodik der Fachrichtungen entwickelten, beeinflussten und ergänzten sie sich gegenseitig. Die in der Biologie untersuchten Stoffwechselprozesse konnten beispielsweise durch die organische Chemie erklärt und näher erforscht werden. Des Weiteren lieferten moderne Atomtheorien der Physik Erklärungen zum Aufbau der Atome und trugen so in der Chemie zu einem besseren Verständnis der Eigenschaften von Elementen und chemischen Bindungen bei. Darüber hinaus entwickelten sich Fachbereiche wie Medizin, Agrar- oder Ingenieurwissenschaften, die Anwendungsmöglichkeiten für das theoretische Wissen erarbeiteten.


title: Naturwissenschaft

text: In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts erlebte die Physik einen bemerkenswerten Umbruch, der gravierende Folgen für das Selbstverständnis der Naturwissenschaft haben sollte. Mit der Begründung der Quantenphysik stellten Max Planck und Albert Einstein fest, dass Energie – besonders auch in Lichtwellen – nur in diskreten Größen vorkommt, also gequantelt ist. Des Weiteren entwickelte Einstein die spezielle (1905) und die allgemeine Relativitätstheorie (1915), die zu einem neuen Verständnis von Raum, Zeit, Gravitation, Energie und Materie führte. Eine weitere Umwälzung markiert die in den 1920er und 30er Jahren begründete Quantenmechanik, die bei der Beschreibung von Objekten auf atomarer Ebene markante Unterschiede zur klassischen Vorstellung der Atome aufweist. Dort stellte man fest, dass bestimmte Eigenschaften von Teilchen nicht gleichzeitig beliebig genau gemessen werden können (Heisenbergsche Unschärferelation) und beispielsweise Elektronen eines Atoms nicht genau lokalisiert, sondern nur in gewissen Wahrscheinlichkeiten über ihren Aufenthaltsort beschrieben werden können. Diese Entdeckungen entziehen sich größtenteils der menschlichen Anschauung, entfalten aber ihre große Aussagekraft in ihrer mathematischen Formulierung und sind für zahlreiche Anwendungen der modernen Technik von großer Bedeutung.


title: Naturwissenschaft

text: Im Zweiten Weltkrieg und in der Zeit des Kalten Kriegs wurde naturwissenschaftliche Forschung – insbesondere die Nukleartechnik – stark forciert, weil sie Voraussetzung für eine technische und militärische Überlegenheit der Großmächte war. Seitdem hat sich für den massiven Ausbau von Forschungseinrichtungen der Begriff der "Großforschung" etabliert.


title: Naturwissenschaft

text: Die theoretischen Methoden der Naturwissenschaften sowie ihre Voraussetzungen und Ziele werden in der Wissenschaftstheorie beschrieben und diskutiert. Sie basieren hauptsächlich auf Mathematik, Logik und Erkenntnistheorie, aber auch auf kulturell geprägten methodischen und ontologischen Vorannahmen, die Gegenstand naturphilosophischer Reflexion sind.


title: Naturwissenschaft

text: Die Zielsetzung der Naturwissenschaften – die Erforschung der Natur – setzt als metaphysische Grundannahme voraus, dass die Natur existiert und dass natürliche Vorgänge gesetzmäßig ablaufen. Weiterhin gehen Naturwissenschaftler von der erkenntnistheoretischen Prämisse aus, dass die systematische Generierung von Wissen über die Natur innerhalb bestimmter Grenzen möglich ist. Zu der Frage, wo genau diese Grenzen liegen, gibt es verschiedene Standpunkte, deren gängigste Varianten grob in zwei Gruppen aufgeteilt werden können, die "empiristische" Position und die Position des "wissenschaftlichen Realismus". Empiristen gehen davon aus, dass sich die Möglichkeit wissenschaftlicher Erkenntnis auf empirische Beobachtungen beschränkt. Theorien bzw. Modelle ermöglichen hingegen dem Empirismus zufolge keine Aussagen über die Natur. Eine mit dieser Auffassung verbundene Schwierigkeit ist die Abgrenzung zwischen empirischer Beobachtung und theoretischen Aussagen, da die meisten Beobachtungen in den Naturwissenschaften indirekt sind. Beispielsweise sind elektrische Felder, Atome, Quasare oder DNA-Moleküle nicht direkt beobachtbar, vielmehr lassen sich die Eigenschaften dieser Objekte nur unter Anwendung komplexer experimenteller Hilfsmittel ableiten, wobei der theoretischen Interpretation der gemessenen Daten eine unverzichtbare Rolle zukommt.


title: Naturwissenschaft

text: Wissenschaftliche Realisten vertreten hingegen den Standpunkt, dass wissenschaftliche Theorien bzw. die aus Theorien abgeleiteten Modelle eine zwar idealisierte, aber doch näherungsweise zutreffende Beschreibung der Realität zulassen. Demnach existieren beispielsweise DNA-Moleküle wirklich, und die gegenwärtigen Theorien zur Vererbung sind näherungsweise korrekt, was jedoch zukünftige Erweiterungen oder auch partielle Änderungen dieser Theorien nicht ausschließt. Wissenschaftliche Realisten betrachten ihre Aussagen also als das am besten abgesicherte verfügbare Wissen über die Natur, erheben aber nicht den Anspruch auf die Formulierung uneingeschränkt gültiger und letzter Wahrheiten. Manche Kritiker des wissenschaftlichen Realismus – einflussreich war hier insbesondere die Positivismus-Bewegung des beginnenden 20. Jahrhunderts – lehnen jegliche Metaphysik als spekulativ ab. Andere Kritiker weisen auf spezifische erkenntnistheoretische Probleme des wissenschaftlichen Realismus hin, darunter insbesondere das Problem der Unterbestimmtheit von Theorien.


title: Naturwissenschaft

text: Um objektive Erkenntnisse über das Verhalten der Natur zu gewinnen, werden entweder Versuche durchgeführt oder schon stattfindende Prozesse in der Natur intensiv beobachtet und dokumentiert. Bei einem Experiment wird ein Vorgang oft unter künstlich erzeugten Bedingungen im Labor durchgeführt und mit Hilfe verschiedener Messvorrichtungen quantitativ analysiert. In der Feldforschung werden dagegen natürlich ablaufende Prozesse empirisch untersucht oder stichprobenartige Befragungen erhoben. Das Experiment oder die Naturbeobachtung kann überall auf der Welt ort- und zeitunabhängig – sofern sie unter gleichen, relevanten Bedingungen durchgeführt wird – wiederholt werden und muss im Rahmen der Messgenauigkeit zu gleichen Ergebnissen führen (Reproduzierbarkeit). Der empirische Ansatz ist vor allem seit seiner theoretischen Beschreibung durch Francis Bacon und der praktischen Anwendung durch Galileo Galilei ein wichtiger Pfeiler der Wissenschaftstheorie und garantiert, dass Forschungsergebnisse unabhängig überprüft werden können und so dem Anspruch auf Objektivität gerecht werden.


title: Naturwissenschaft

text: Oft widersprechen empirische Tatsachen der alltäglichen Erfahrung. Beispielsweise scheinen leichte Gegenstände wie ein Blatt Papier immer langsamer zu Boden zu fallen als schwere wie etwa ein Stück Metall. So vertrat Aristoteles die Auffassung, dass jeder physikalische Körper seinen natürlichen Ort habe, den er zu erreichen suche. Schwere Körper würden fallen, weil ihr natürlicher Platz unten sei. Er nahm an, dass jeder Körper mit gleichbleibender Geschwindigkeit fällt, die von seiner Masse abhängt. Galilei fragte jedoch nicht zuerst nach dem Grund des Falls, sondern untersuchte den Vorgang selbst, indem er die Fallzeit, die Fallhöhe und die Geschwindigkeit verschiedener Körper erfasste und ins Verhältnis setzte. So stelle er unter anderem fest, dass die Fallzeit nicht von der Masse des Körpers – wie früher vermutet –, sondern von seiner Form und damit von der auftretenden Luftreibung abhängt. Lässt man also einen Tischtennisball und eine genauso große Bleikugel aus derselben Höhe fallen, stellt man im Gegensatz zu einer intuitiven Vermutung fest, dass beide zur selben Zeit auf dem Boden ankommen.


title: Naturwissenschaft

text: Die Aussagekraft des Experiments hängt von verschiedenen Faktoren ab. Bei Verwendung eines Messgeräts muss seine Genauigkeit bekannt sein, um überhaupt einschätzen zu können, wie zuverlässig die damit gemessenen Daten sind (Reliabilität). Auch das ganze Experimentkonzept muss auf seine Validität geprüft und die Ergebnisse oft mit statistischen Verfahren ausgewertet werden, um zu entscheiden, ob das Ergebnis tatsächlich einen Sachverhalt rechtfertigen kann. Schon Galilei war sich der Ungenauigkeit seiner Instrumente und der damit verbundenen Messunsicherheit bewusst. Aus diesem Grund verbesserte er seine Messungen, indem er die zum freien Fall analoge Bewegung auf der schiefen Ebene untersuchte.


title: Naturwissenschaft

text: Bei Anwendung der Induktionsmethode wird aus der Untersuchung eines Phänomens auf eine allgemeine Erkenntnis geschlossen. Die empirischen Daten werden ausgewertet und auf allgemein beschreibbare Vorgänge untersucht. Liegen quantitative Messergebnisse vor, wird nach mathematischen Zusammenhängen der gemessenen Größen gesucht. Im obigen Beispiel des freien Falls fand Galilei eine lineare Beziehung zwischen der Zeit und der erreichten Geschwindigkeit des fallenden Körpers, die in der konstanten Erdbeschleunigung ihren Ausdruck findet.


title: Naturwissenschaft

text: Obwohl die induktive Folgerung in der Naturwissenschaft oft angewendet wird, ist sie in der Wissenschaftstheorie umstritten (Induktionsproblem). Schon Galileo waren Schwierigkeiten des Ansatzes bekannt. David Hume legte ausführlich dar, dass für die Rechtfertigung eines allgemeinen Gesetzes Erfahrung alleine nicht ausreiche. Es wäre beispielsweise fatal, aus der Wachstumsgeschwindigkeit eines Kindes auf dessen Größe im Erwachsenenalter schließen zu wollen. Deswegen wurden (etwa von Rudolf Carnap) Versuche unternommen, die Aussagekraft von induktiven Schlüssen abzuschwächen, indem man ihrer Gültigkeit einen Wahrscheinlichkeitswert beigemessen hat, der aufgrund empirischer Erfahrung bestehen soll. Auch solche Ansätze werden von Vertretern des kritischen Rationalismus wie Karl Popper abgelehnt, da sie sich entweder auf A-priori-Annahmen stützen oder in ihrer Argumentation zum unendlichen Regress führen und das ursprüngliche Induktionsproblem nicht lösen.


title: Naturwissenschaft

text: Die Methode der Deduktion bezeichnet eine logische Schlussfolgerung aus einer als wahr angenommenen Hypothese. Wird eine bestimmte Gesetzmäßigkeit in der Natur vermutet, können aus dieser deduktiv verschiedene Aussagen hergeleitet und wiederum empirisch überprüft werden. Wieder kann dieser Prozess am freien Fall veranschaulicht werden. Aus der Vermutung, dass die Geschwindigkeit des fallenden Körpers direkt proportional zu seiner Fallzeit ist, kann man mathematisch folgern, dass die zurückgelegte Strecke des Körpers quadratisch mit der Zeit zunimmt. Diese Schlussfolgerung kann nun experimentell überprüft werden und erweist sich als richtig, wobei sich die angenommene Hypothese bewährt. Anschaulich wird das Ergebnis in einer Reihe von periodisch erfolgten Momentaufnahmen eines fallenden Gegenstands. Der Körper legt mit jeder Aufnahme jeweils eine längere Strecke zurück, was die Hypothese einer konstanten Fallgeschwindigkeit von Aristoteles anschaulich widerlegt.


title: Naturwissenschaft

text: Eine weitere Beobachtung ist, dass leichte Körper mit einer großen Oberfläche wie etwa eine Feder viel langsamer fallen. Die Vermutung lässt sich aufstellen, dass diese Tatsache auf die Luftreibung zurückzuführen ist. Um dies deduktiv zu überprüfen, lässt sich ein Fallexperiment in einem evakuierten Glaszylinder durchführen, was Robert Boyle 1659 gelang. Er demonstrierte, dass beliebige Körper unterschiedlicher Masse, etwa eine Feder und ein Stein, im Vakuum beim Fall aus gleicher Höhe gleichzeitig den Boden erreichten.


title: Naturwissenschaft

text: Es gibt verschiedene Methoden, um Schlussfolgerungen deduktiv aus schon bekannten Daten oder Gesetzen zu ziehen. Wichtig sind auch Modelle, die angeben, wie zuverlässig diese sind. Wenn aus bestimmten Gründen das Verhalten eines Systems in einem Bereich nicht untersucht werden kann, aber trotzdem Aussagen für die Entwicklung des Systems mit Hilfe von bekannten Gesetzmäßigkeiten getroffen werden, wird von Extrapolation gesprochen. So lassen sich beispielsweise Wahlergebnisse schon vor der Wahl abschätzen (Hochrechnung), indem man aus stichprobenartigen Befragungen relativ repräsentative Werte erhält. Wird hingegen eine Aussage über den Zustand eines Systems getroffen, der nicht direkt untersucht wurde, aber im Bereich des schon bekannten Verhaltens des Systems liegt, spricht man von Interpolation. Gewinnt man deduktiv eine Aussage über ein Ereignis, das in der Zukunft stattfinden soll, so spricht man auch von der Vorhersagbarkeit. Ein solches Beispiel ist die Berechnung der Daten und Uhrzeiten von Mond- und Sonnenfinsternissen aus den Bewegungsgleichungen der Himmelskörper.


title: Naturwissenschaft

text: Im Gegensatz zur Mathematik können Aussagen, Gesetze oder Theorien in der Naturwissenschaft nicht endgültig bewiesen werden. Stattdessen spricht man im Falle eines positiven Tests von einem Nachweis. Wenn eine Aussage oder Theorie durch viele Befunde untermauert wird und keine Belege für das Gegenteil existieren, gilt sie als wahr. Sie kann jedoch jederzeit widerlegt (Falsifikation) oder in ihrem Gültigkeitsbereich eingeschränkt werden, wenn neue Forschungsergebnisse entsprechende Resultate vorweisen können. Ob eine Theorie verifizierbar d. h., endgültig als wahr befunden werden kann, wird in der Wissenschaftstheorie kontrovers diskutiert. Karl Popper führt in seinem Werk "Logik der Forschung" ein bekanntes Beispiel an, um die Möglichkeit der Verifizierung von Theorien kritisch zu veranschaulichen. Die Hypothese "Alle Schwäne sind weiß" soll verifiziert werden. Vertreter des logischen Empirismus würden die Richtigkeit der Aussage aus der empirischen Tatsache folgern, dass alle "ihnen" bekannten Schwäne weiß seien. Nun haben sie aber nicht alle existierenden Schwäne gesehen und kennen ihre Anzahl auch nicht. Deswegen können sie weder davon ausgehen, dass die Hypothese wahr sei, noch Aussagen über die Wahrscheinlichkeit ihrer Richtigkeit treffen. Die Ursache des Problems der Verifizierung liege also ursprünglich bereits in dem Induktionsschritt "Viele uns bekannte Schwäne sind weiß" → "Alle Schwäne sind weiß". Aus diesem Grund lehnt Popper die Verifizierbarkeit einer Theorie als unwissenschaftlich ab. Theorien sollen stattdessen nie als endgültig angesehen, sondern immer hinterfragt werden, wobei sie sich entweder bewährt halten oder zuletzt doch falsifiziert werden.


title: Naturwissenschaft

text: Sind mehrere Gesetzmäßigkeiten über Vorgänge in der Natur bekannt, kann angenommen werden, dass sie voneinander abhängig sind, beispielsweise eine gemeinsame Ursache haben und damit auf ein allgemeines Prinzip reduziert werden können. Durch dieses Vorgehen kann eine wachsende Anzahl an Sachverhalten auf einfache Mechanismen oder Gesetze zurückgeführt werden. Eine beeindruckende Reduktion gelang Isaac Newton mit der Formulierung seines Gravitationsgesetzes. Zwei Körper üben auf sich gegenseitig eine Kraft aus, die von ihren Massen und ihrem Abstand abhängt. Die Schwerkraft, die den Fall eines Steines auf den Boden bewirkt, kann also mit genau demselben Gesetz beschrieben werden, wie die Anziehungskraft zwischen Sonne und Erde. Viele andere Beobachtungen, wie etwa das von Newton als erstes richtig erklärte Phänomen der Gezeiten, sind ebenfalls auf das Gravitationsgesetz zurückzuführen. Seither hat sich die Reduktion bewährt und ist vor allem für die Physik von großer Bedeutung geworden. Bis zu welchen Grenzen und in welchen Wissenschaften diese Methode angewandt werden darf, ist allerdings umstritten.


title: Naturwissenschaft

text: In der Wissenschaftsphilosophie wird der Reduktionismus als Wissenschaftsprogramm kontrovers diskutiert. Vereinfacht dargestellt geht es um die Frage, ob sich schließlich alle Wissenschaften auf eine grundlegende Wissenschaft – etwa die Physik – reduzieren lassen. Befürworter des konsequenten Reduktionismus wie etwa viele Vertreter des Physikalismus argumentieren, dass sich das Bewusstsein des Menschen vollständig durch die Neurobiologie beschreiben lasse, die wiederum von der Biochemie erklärt werden könne. Die Biochemie lasse sich dann schließlich auf die Physik reduzieren, wobei im Endeffekt der Mensch als komplexes Lebewesen vollständig aus der Summe seiner Einzelteile und deren Wechselwirkung erklärt werden könne. Kritiker äußern ihre Bedenken auf verschiedenen Ebenen dieses logischen Konstrukts. Ein starker Einwand ist das Auftreten von Emergenz, d. h. die Entstehung von Eigenschaften eines Systems, die dessen Komponenten nicht aufweisen. Mit dieser und verwandten Fragestellungen beschäftigt sich die Philosophie des Geistes.


title: Naturwissenschaft

text: Trotz vorhandener mathematischer Kenntnisse wurden lange Zeit keine Gesetze in mathematischer Formulierung in der Natur erkannt, weil sich die systematische Untersuchung mit Hilfe des Experiments nicht durchsetzen konnte. Man war bis zum Ende des Mittelalters davon überzeugt, dass eine Grundbeobachtung ausreiche, um dann durch reines Nachdenken das Wesen der Natur zu verstehen. Mit dieser Denkweise konnte man aber kaum quantitative Aussagen über die Natur treffen. Man wusste beispielsweise, dass tendenziell leichte Materiale wie Holz auf dem Wasser schwimmen, wobei schwere Stoffe wie Metall sinken. Wieso aber konnte beispielsweise ein Goldbecher, der ja aus einem Schwermetall besteht, mit der Öffnung nach oben auf der Wasseroberfläche schwimmen? Schon Archimedes entdeckte das nach ihm benannte Archimedische Prinzip, das er mathematisch formulieren konnte, welches aber in Vergessenheit geriet. Es besagt, dass auf jeden Körper im Wasser eine Auftriebskraft wirkt, die genau so groß ist, wie die Gewichtskraft des vom Körper verdrängten Wassers. Solange also der Goldbecher eine Wassermenge verdrängt, die schwerer ist als der Becher selbst, schwimmt dieser an der Oberfläche. Dieses Prinzip lässt sich auf jede beliebige Flüssigkeit und jeden Stoff verallgemeinern und ermöglicht präzise Berechnungen in zahlreichen Anwendungsgebieten. So erklärt es, weshalb große Schiffe mit einer Masse von Tausenden von Tonnen nicht untergehen. Die "Queen Mary 2" beispielsweise verdrängt bei einer Tauchtiefe von nur knapp 10 Metern so viel Wasser, dass die resultierende Auftriebskraft ihre Gewichtskraft ihrer bis zu 150.000 Tonnen im beladenen Zustand kompensieren kann, was rein intuitiv unglaublich erscheint.


title: Naturwissenschaft

text: Vor allem seit dem 17. Jahrhundert hat sich die mathematische Beschreibung der Natur als exakteste Methode der Naturwissenschaft entwickelt. Manche mathematische Methoden wurden speziell für die Anwendung entwickelt, andere waren in der Mathematik schon lange bekannt, bevor sich ein Anwendungsgebiet erschloss. Immanuel Kant betrachtete die Mathematik in seinen Überlegungen zu den Naturwissenschaften als Grundstruktur und Inhalt der Naturlehre:


title: Naturwissenschaft

text: Obwohl die Mathematik nicht hauptsächlich den Naturwissenschaften, sondern den Struktur- und manchmal den Geisteswissenschaften zugeordnet wird, ist sie in den Ingenieur- und Naturwissenschaften das mächtigste Instrument zur Beschreibung der Natur und Bestandteil der meisten Modelle. Aus diesem Grund wird sie oft als "Sprache" der Naturwissenschaft bezeichnet.


title: Naturwissenschaft

text: Wenn einer Aussage über einen Naturprozess oder einer ihrer Eigenschaften Gültigkeit unterstellt wird, bezeichnet man diese als Hypothese, solange noch keine empirischen Belege für die Richtigkeit vorhanden sind. Hypothesen werden meist als Vermutungen aufgestellt und diskutiert, um ihre Plausibilität aus verschiedenen Betrachtungsweisen zu prüfen und gegebenenfalls eine empirische Untersuchung vorzuschlagen. Wird eine Hypothese schließlich experimentell überprüft und bewährt sich, so spricht man von einer bestätigten Hypothese.


title: Naturwissenschaft

text: Ein System aus vielen bestätigten, allgemein anerkannten und unter sich widerspruchsfreien Aussagen wird als Theorie bezeichnet. Jede Theorie baut auf bestimmten Forderungen oder Grundsätzen auf, die auch Postulate (z. B. Einsteinsche Postulate) oder Axiome (z. B. Newtonsche Axiome) genannt werden. Man geht davon aus, dass diese durch kein weiteres, allgemeineres Prinzip hergeleitet werden können. Eine aussagekräftige Theorie zeichnet sich vor allem durch die Beschreibung und Erklärung von möglichst vielen Naturbeobachtungen durch eine stark reduzierte Anzahl solcher fundamentalen Forderungen aus. Sehr gut belegte und zentrale Aussagen einer bewährten Theorie werden vor allem in der Physik als Naturgesetze bezeichnet. Diese sind größtenteils mathematisch formuliert und beinhalten sogenannte Naturkonstanten – wichtige Messwerte, die sich räumlich und zeitlich nicht verändern. Da die Theorie ein komplexes Konstrukt einerseits mathematisch-logischer Strukturen sowie andererseits empirisch verifizierter Sachverhalte ist und selbst aus mehreren, in sich konsistenten Theorien bestehen kann, spricht man oft von einem "Theoriegebäude".


title: Naturwissenschaft

text: Die Wissenschaftsgemeinde befindet sich in einem umfangreichen, dynamischen Prozess, in dem empirische Daten gesammelt, ausgewertet, diskutiert, interpretiert und aus gewonnenen Erkenntnissen Theorien entwickelt werden. Dabei werden bestehende Theorien immer wieder neu in Frage gestellt, durch neue experimentelle Befunde überprüft, angepasst oder bei großen Mängeln verworfen und schließlich durch bessere Theorien abgelöst.


title: Naturwissenschaft

text: Mechanismen in der Natur sind oft so komplex, dass ihre Untersuchung ein fächerübergreifendes Wissen erfordert. Mit zunehmender Spezialisierung gewinnt die Kompetenz, verschiedene Fachbereiche effektiv miteinander zu verbinden, mehr an Bedeutung. So entstehen interdisziplinäre Forschungsbereiche, für die mit der Zeit auch gesonderte Studiengänge angeboten werden. Neben dem klassischen, interdisziplinären Bereich der Biochemie haben sich in den letzten Jahrzehnten weitere fächerübergreifende Richtungen ausgebildet, die sich intensiv mit biologischen Prozessen auseinandersetzen. So werden in der Biophysik die Struktur und Funktion von Nervenzellen, Biomembranen sowie der Energiehaushalt der Zelle und viele andere Vorgänge untersucht, indem physikalische Verfahren und Nachweistechniken zum Einsatz kommen. Die Bioinformatik beschäftigt sich unter anderem mit der Aufbereitung und Speicherung von Information in biologischen Datenbanken, deren Analyse sowie der 3D-Simulation von biologischen Prozessen.


title: Naturwissenschaft

text: Ein weiteres interdisziplinäres Forschungsfeld wird in der Umweltwissenschaft erschlossen. Die Auswirkungen menschlicher Bewirtschaftung auf die Umwelt werden in einem breit gefächerten Kontext untersucht, der von der Umweltphysik und -chemie bis hin zur Umweltpsychologie und -soziologie reicht. In der Umweltmedizin werden Folgen für den physischen und geistigen Gesundheitszustand des Menschen im Zusammenhang mit der Umwelt erforscht, wobei nicht nur lokale Faktoren wie Wohn- und Arbeitsort, sondern auch globale Einflüsse wie Erderwärmung und Globalisierung berücksichtigt werden. Mit der Umweltbewegung hat das öffentliche Interesse dieser Studien zugenommen und fordert durch ihre politische Einflussnahme höhere Maßstäbe im Umweltrecht. Die Umweltingenieurwissenschaften entwickeln unter Berücksichtigung der Erkenntnisse dieser Teildisziplinen neue Konzepte zur Verbesserung der Infrastruktur bei gleichzeitiger Entlastung der Umwelt.


title: Naturwissenschaft

text: Von der reinen Erforschung der Natur bis zur wirtschaftlichen Nutzung der Erkenntnisse wird ein langer Weg beschritten, der mit viel Aufwand verbunden ist. Unternehmen haben oft nicht die finanziellen Mittel und Ressourcen, um neue Forschungsgebiete zu erkunden, insbesondere wenn sie nicht wissen können, ob sich in der Zukunft für ihren Fachbereich eine Anwendung findet. Um diese Entwicklung zu beschleunigen, widmen sich die angewandten Naturwissenschaften einer Überbrückung von Grundlagenforschung und wirtschaftlicher Umsetzung in der Praxis. Besonders die Fachhochschulen in Deutschland legen Wert auf eine anwendungsorientierte Ausbildung von Akademikern und tragen des Öfteren die Bezeichnungen "Hochschule für Angewandte Wissenschaften (HAW)" oder "University of Applied Sciences".


title: Naturwissenschaft

text: Eine weit reichende und an der Anwendung orientierte Wissenschaft ist die Medizin. Sie ist interdisziplinär und spezialisiert sich auf Diagnose und Therapie von Krankheiten, wobei sie Grundlagen von Physik, Chemie und Biologie verwendet. In der medizinischen Physik werden beispielsweise Geräte sowie Diagnose- und Therapietechniken wie Röntgendiagnostik, verschiedene Tomographieverfahren oder Strahlentherapien entwickelt. Starke Anwendung findet die Biochemie in der Pharmakologie und Pharmazie, die sich hauptsächlich mit der Entwicklung, Herstellung und Wirkung von Arzneimitteln auseinandersetzen. Die Agrarwissenschaften übertragen vor allem Kenntnisse der Geographie, Biologie und Chemie beim Anbau von Pflanzen und der Haltung von Tieren in die Praxis. In Überschneidung mit den Ingenieurwissenschaften gibt es zahlreiche Fachgebiete wie Materialwissenschaften, Halbleiter- und Energietechnik. Ein ungewöhnlicher Ansatz wird in der Bionik, einer Kombination von Biologie und Technik, verfolgt. Bei der Untersuchung von biologischen Strukturen und Prozessen wird dabei gezielt nach Möglichkeiten technischer Anwendung gesucht. So entdeckte man bei der Untersuchung der Lotospflanze, dass Wassertropfen auf ihrer Blattoberfläche abperlen und dabei zugleich Schmutzpartikel entfernen (Lotuseffekt). Durch Nachahmung der Oberflächenstruktur konnte man wasserabweisende und selbstreinigende Beschichtungen und Materiale herstellen.


title: Naturwissenschaft

text: Der naturwissenschaftliche Fortschritt hat sowohl auf die Weltanschauung als auch auf praktisch jeden Bereich des alltäglichen Lebens Einfluss genommen. Unterschiedliche Denkrichtungen führten zu positiven und auch kritischen Bewertungen der gesellschaftlichen Folgen dieses Fortschritts. Einige Konstruktivisten gehen davon aus, dass naturwissenschaftliche Erkenntnisse nur Abbildungen sozialer Prozesse sind und Hierarchie- und Machtbeziehungen widerspiegeln. Naturwissenschaftliche Forschung produziert demnach keine Erkenntnis, sondern nur Abbilder gesellschaftlicher Realitäten (→ Wissenschaftssoziologie).


title: Naturwissenschaft

text: C. P. Snow postulierte 1959 die These der Zwei Kulturen. Dabei stehen die Naturwissenschaften den Geisteswissenschaften und den Sozialwissenschaften gegenüber, die durch schwer überwindbare Hindernisse voneinander getrennt sind. Allerdings gilt diese These heute als überholt, da sich durch die Aufwertung der Interdisziplinarität und des Pluralismus viele Zwischenbereiche gebildet haben.


title: Naturwissenschaft

text: Die Vermittlung von naturwissenschaftlichen Kenntnissen in Schulen, Hochschulen und anderen Bildungsanstalten ist eine wichtige Voraussetzung für die Weiterentwicklung des Landes. In Deutschland wird schon in der Grundschule im Heimat- und Sachunterricht ein vereinfachtes Bild der Natur vermittelt und mit geschichtlichen und sozialen Inhalten in Verbindung gebracht. Nach dem gegliederten Schulsystem in der Sekundarstufe werden in Deutschland verschiedene Schulen besucht, deren Lehrpläne sich je nach Bundesland unterscheiden. In der Hauptschule wird neben der elementaren Mathematik meistens eine Synthese von Physik, Chemie und Biologie als ein Fach gelehrt (z. B. PCB in Bayern). Hier steht vor allem die praktische Anwendung im Ausbildungsberuf im Mittelpunkt. In weiterführenden Schulen wie den Gymnasien oder Realschulen werden Naturwissenschaften in eigenständigen Pflicht- und Wahlpflichtfächern wie Biologie, Chemie, Physik, Astronomie, Erdkunde und Informatik unterrichtet. Dazu werden im Fach Mathematik über das Grundwissen der Arithmetik und Geometrie hinaus Teilgebiete wie Trigonometrie, lineare Algebra, Stochastik sowie die Differential- und Integralrechnung behandelt, um den Schülern kreatives und problemlösendes Denken zu vermitteln und sie so auf das Studium einer Wissenschaft vorzubereiten.


title: Naturwissenschaft

text: Nach dem Erlangen der Hochschulreife (Abitur, Fachabitur) kann das Studium an der Universität oder Fachhochschule begonnen werden, wobei es je nach Studiengang weitere Voraussetzungen wie Numerus clausus, Motivationsschreiben oder Eignungstests gibt. Im Laufe des Studiums werden wesentliche Inhalte in Vorlesungen und Seminaren vermittelt, die dann in Tutorien und im Selbststudium vertieft und in verschiedenen Prüfungen abgefragt werden. Durch fachbezogene Praktika soll eine anwendungsorientierte Erfahrung vermittelt werden. Wird der Studiengang erfolgreich durchlaufen, erfolgt die Verleihung eines akademischen Grades (z. B. Bachelor, Master, Diplom, Staatsexamen für Lehramtsstudierende etc.) an den Absolventen. Das Studium kann nach einem guten Abschluss weiter durch eine Promotion vertieft werden. Durch die Habilitation wird dem Akademiker die Lehrbefähigung in seinem wissenschaftlichen Fach erteilt.


title: Naturwissenschaft

text: Von den 361.697 Absolventen im Jahr 2010 an 386 Hochschulen in Deutschland legten 63.497 (17,6 %) ihre Abschlussprüfungen im mathematisch-naturwissenschaftlichen Bereich ab. Weitere 59.249 (16,4 %) beendeten ihr Studium erfolgreich im Bereich der Ingenieurwissenschaften. Der Frauenanteil unter den Absolventen im Bereich Mathematik und Naturwissenschaft lag bei 41,0 % und in den Ingenieurwissenschaften bei 22,2 %.


title: Naturwissenschaft

text: Das Berufsfeld des Naturwissenschaftlers ist sehr vielseitig. Er arbeitet in der Lehre an Hochschulen und Schulen, an Forschungseinrichtungen, für Unternehmen bei der Entwicklung von Produkten und Verfahren und oft als Unternehmensberater. Für Naturwissenschaftler bietet Deutschland mit zahlreichen Einrichtungen, Gesellschaften und Stiftungen gute Standortfaktoren, die auch international wahrgenommen werden. Dazu zählen insbesondere die Helmholtz-Gemeinschaft, die Max-Planck-Gesellschaft, die Fraunhofer-Gesellschaft sowie die Leibniz-Gemeinschaft. Die Staatsausgaben für Forschung und Entwicklung in wissenschaftlichen Einrichtungen des öffentlichen Sektors betrugen im Jahr 2009 gerundet 12,7 Mrd. Euro. Davon wurden 4,67 Mrd. Euro (36,7 %) für den mathematisch-naturwissenschaftlichen Bereich und 3,20 Mrd. Euro (25,2 %) für das Ingenieurwesen ausgegeben.


title: Naturwissenschaft

text: Die Naturwissenschaften selbst treffen keine weltanschaulichen oder moralischen Aussagen. Jedoch wachsen mit der Zunahme an Wissen die Möglichkeiten, wissenschaftliche Erkenntnisse für ethisch fragwürdige Zwecke zu missbrauchen. An den beiden Weltkriegen ist zum ersten Mal das Ausmaß von verantwortungslosem Missbrauch des technischen Fortschritts klar geworden. Nach der Entdeckung der Kernenergie wurden verstärkt Massenvernichtungswaffen gebaut und am Ende des Zweiten Weltkriegs eingesetzt. Im Kontext des Wettrüstens ist besonders die Frage nach der Verantwortung des Wissenschaftlers für die Konsequenzen seiner Forschung in öffentliches Interesse getreten. Inwieweit darf die Naturwissenschaft der Menschheit Wissen in die Hände geben, mit dem sie nicht oder noch nicht umgehen kann? Dürfen Technologien genutzt werden, deren potentielle Risiken noch nicht gut bekannt sind und deswegen der Gesellschaft schaden könnten? Heute werden vor allem folgende Fragen in den Medien kontrovers diskutiert:


title: Naturwissenschaft

text: Mit dem Aufkommen der philosophischen Strömungen des Naturalismus, Materialismus und deren Einfluss auf die Wissenschaftstheorie entstanden immer mehr Konfliktfelder zwischen Naturwissenschaft und Religion. Beide beanspruchten für sich, "wahre" Aussagen über die Welt zu treffen, die Religion aus der Offenbarung und die Naturwissenschaften durch das Experiment. Eine wichtige Forderung des logischen Empirismus ist eine konsequente Ablehnung aller metaphysischen oder transzendenten Konzepte mit der Folgerung, dass die ganze existente Welt nur aus Materie und Energie bestehe. Dies impliziert im Zusammenhang mit dem Reduktionismus, dass auch der Mensch in seinem Individuum nur ein Produkt aus Atomen ist, dessen Bewusstsein, Gedanken, Gefühle und Handeln durch neuronale Prozesse in seinem Gehirn zustande kommen. Folglich sei sein Glaube an einen Gott nur eine Projektion seines Bewusstseins und sein freier Wille, an den die Religion appelliert, eine Illusion.


title: Naturwissenschaft

text: Andere Wissenschaftler und Theologen vertreten die Auffassung, dass Naturwissenschaft und Religion sich nicht in einem antagonistischen (widerstreitenden), sondern einem komplementären (ergänzenden) Sinn gegenüberstehen. Dabei wird ihr Gegensatz aufgehoben, indem beide Betrachtungsweisen verschiedenen Teilen der Realität zugeordnet werden, einer subjektiven von innen und einer objektiven von außen. Dabei finden beide ihre Berechtigung, und eine objektive Entscheidung, welche dieser Betrachtungsweisen nun die „wichtigere“ sei, ist grundsätzlich nicht möglich, weil jede Argumentation auf Fragen der Weltanschauung basiert.