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Socioeconomic inequalities are functions not only of intrinsic differences between persons or groups, but also of the dynamics of their interactions. Inequalities can arise and become stabilized if there are advantages (such as generalized wealth including “human capital”) which are self-enhancing, whereas depletion of limiting resources is widely distributed. A recent theory of biological pattern formation has been generalized, adapted and applied to deal with this process. Applications include models for the non-Gaussian distribution of personal income and wealth, for overall economic growth in relation to inequalities and for effects of uncoupling strategies between developing and developed countries. Note added after publication: The equations (14) for the model of the income distribution, with its characteristic non-Gaussian extension towards higher incomes (fig.4), are closely related to the Fokker-Planck equation that is widely applied in many fields of physics.
The introductory personal remarks refer to my motivations for choosing research projects, and for moving from physics to molecular biology and then to development, with Hydra as a model system. Historically, Trembley’s discovery of Hydra regeneration in 1744 was the begin¬ning of developmental biology as we understand it, with passionate debates about preformation versus de novo generation, mechanisms versus organisms. In fact, seemingly conflicting bottom-up and top-down concepts are both required in combination to understand development. In modern terms, this means analysing the molecules involved, as well as searching for physical principles underlying development within systems of molecules, cells and tissues. During the last decade, molecular biology has provided surprising and impressive evidence that the same types of mol¬ecules and molecular systems are involved in pattern formation in a wide range of organisms, including coelenterates like Hydra, and thus appear to have been “invented” early in evolution. Likewise, the features of certain systems, especially those of developmental regulation, are found in many different organisms. This includes the generation of spatial structures by the interplay of self-enhancing activation and “lateral” inhibitory effects of wider range, which is a main topic of my essay. Hydra regeneration is a particularly clear model for the formation of defined patterns within initially near-uniform tissues. In conclusion, this essay emphasizes the analysis of development in terms of physical laws, including the application of mathematics, and insists that Hydra was, and will continue to be, a rewarding model for understanding general features of embryogenesis and regeneration.
Abstract (ger): Reichweite und Grenzen naturwissenschaftlicher Erklärungen ergeben sich zum einen aus der universellen Gültigkeit physikalischer Gesetze, zum anderen aus intrinsischen Grenzen, zumal bei selbstbezüglichen Fragestellungen. In diesem Essay geht es um deutungsoffene Grundfragen in Zusammenhang mit der Beziehung von Wissenschaft und Religion: Der Unterscheidung von Tier und Mensch, der Entstehung der mentalen Fähigkeiten der biologischen Spezies „Mensch“, den naturgesetzlichen Voraussetzungen eines „lebensfreundlichen“ physikalischen Universums, und den Grenzen einer naturwissenschaftlichen Erklärung von menschlichem Bewusstsein. Naturwissenschaft kann auf der philosophischen, kulturellen und religiösen Ebene die Mehrdeutigkeit der Welt nicht auflösen. Agnostische und religiöse Grundauffassungen werden auf Dauer ko-existieren, und die Wahl ist nicht nur eine Frage des Wissens, sondern besonders auch der Weisheit und der Lebenskunst.
Die Beziehung moderner Naturwissenschaft zu aufgeklärten, liberalen Formen religiöser Ideen ist Thema dieses Buches. Die Erklärungen der Wissenschaft führen erstaunlich weit, und doch gibt es für sie prinzipielle, erkenntnistheoretisch robuste Grenzen, auch in Bezug auf die Evolution des Menschen, die Fähigkeiten seines Gehirns, und die Rätsel des menschlichen Bewusstseins. Dies ist ja nicht nur Gegenstand, sondern schon Voraussetzung des wissenschaftlichen Denkens. Im Mittelalter hat Meister Eckhart den Urgrund menschlichen Bewusstseins als göttlich angesehen. Unter den modernen Naturwissenschaftlern betonte besonders Wolfgang Pauli die psychischen Voraussetzungen wissenschaftlicher Entdeckungen. Eine systematische Analyse zeigt Aspekte moderner Biologie, die verschiedene, sowohl agnostische wie auch pro-religiöse Deutungen ermöglichen. Auf der philosophischen, kulturellen und religiösen Ebene bleibt für uns die Welt mehrdeutig; wir dürfen und können wählen. Nach Ansicht des Autors sprechen dabei Weisheit und Lebenskunst für eine pro-religiöse Einstellung, für „metaphysischen Optimismus“; verbindlich kann und soll dies aber nicht sein.
Die moderne Naturwissenschaft hat auch ihre prinzipiellen, intrinsischen Grenzen zum Thema gemacht; auf der „metatheoretischen“, nämlich der philosophischen und kulturellen Ebene erweist sie sich als offen für unterschiedliche, wissenschaftlich und logisch konsistente Deutungen - sowohl religiöse als auch agnostische. Die Wahl ist nicht nur eine Frage des Wissens, sondern der Weisheit und der Lebenskunst, und die wiederum spricht für anthropologischen und metaphysischen Optimismus. In diesem Essay geht es dabei um ein religionsfreundliches Selbst- und Weltverständnis, das die Reichweite der menschlichen Vernunft ebenso wie deren intrinsische Grenzen achtet. Es ergänzt und erweitert die Thematik der Schrift „Wissenschaft, Religion und die deutungsoffenen Grundfragen der Biologie“ (2009), (http://www.mpiwg-berlin.mpg.de/Preprints/P388.PDF). Es konzentriert sich nicht nur auf Biologie, es berührt auch den Vergleich immanenter und transzendenter Auffassungen im Allgemeinen und verweist auf einige zentrale theologische Aspekte, was die gegenwärtige Situation und das Verständnis des Christentums angeht. Es steht in Zusammenhang mit Schriften des Autors, die im BBAW edoc Server online verfügbar sind und in denen auch Literaturhinweise zur Thematik zu finden sind. Dazu gehören eine Monographie über Eriugena, al-Kindi, Nikolaus von Kues; Artikel zur Arbeitsgruppe „Humanprojekt“ der BBAW über „Bewusstsein – Reichweite und Grenzen naturwissenschaftlicher Erklärung“ und zum Band „Was ist der Mensch?“; sowie Beiträge zur Arbeitsgruppe „Gemeinsinn und Gemeinwohl“ und zum Thema der „Debatte 1“ der BBAW „Freiheit des menschlichen Willens“.
The short paper introduces the concept of possible branches of double-stranded DNA (later sometimes called palindromes): Certain sequences of nucleotides may be followed, after a short unpaired stretch, by a complementary sequence in reversed order, such that each DNA strand can fold back on itself, and the DNA assumes a cruciform or tree-like structure. This is postulated to interact with regulatory proteins.
Die moderne Naturwissenschaft hat auch ihre prinzipiellen, intrinsischen Grenzen zum Thema gemacht; auf der „metatheoretischen“, nämlich der philosophischen und kulturellen Ebene erweist sie sich als offen für verschiedene, wissenschaftlich und logisch konsistente Deutungen – sowohl religiöse als auch agnostische. Die Wahl ist nicht nur eine Frage des Wissens, sondern der Weisheit und der Lebenskunst, und die wiederum spricht für anthropologischen und metaphysischen Optimismus. Diese Zusammenfassung des letzten der hier wiedergegeben Texte kann auch über der ganzen Reihe stehen. Die Arbeiten entstanden von 1985 bis 2014, und sie betreffen und betonen recht verschiedene Aspekte, wenn sich auch eine gewisse Redundanz nicht vermeiden lässt. Es geht um ein religionsfreundliches Selbst- und Weltverständnis, das die Reichweite der menschlichen Vernunft ebenso wie deren intrinsische Grenzen achtet.
We expose analogies between turbulence in a fluid heated from below (Rayleigh-Bénard (RB) flow) and shear flows: The unifying theory for RB flow (S.Grossmann and D.Lohse, J.Fluid Mech. 407, 27-56 (2000) and subsequent refinements) can be extended to the flow between rotating cylinders (Taylor-Couette flow) and pipe flow. We identify wind dissipation rates and momentum fluxes that are analogous to the dissipation rate and heat flux in RB flow. The proposed unifying description for the three cases is consistent with the experimental data.
Psychology's territories - historical and contemporary perspective from different disciplines
(2007)
What determines the territories of psychology? How have the boundaries of psychological research and practice been developed in history, and how might or should they be changed nowadays? This volume presents new approaches to these questions, resulting from a three-year collaboration among internationally known psychologists, neuroscientists, social scientists and historians and philosophers of science from Germany and the United States under the auspices of the Berlin-Brandenburg Academy of Sciences and Humanities. The authors reflect critically on traditional and current views of psychology on the basis of focused historical and contemporary case studies of three broad topic areas: How have psychological concepts been used in disciplines such as psychology, philosophy, or neuroscience, as well as in daily life? Has the use of instruments in psychological research expanded or restricted the discipline’s reach? And how have applications of psychological thinking and research worked in practical contexts? The volume thus presents essays that investigate the separations as well as the interactions between psychology and its neighboring disciplines and, moreover, essays that try to overcome disciplinary distinctions in exemplary ways. The contributions aim to make historical and philosophical studies of psychology relevant to contemporary concerns, and to show how psychology can profit from better interdisciplinary cooperation, thus improving mutual understanding between different scientific cultures.
Non-Oberbeck-Boussinesq (NOB) effects on the Nusselt number Nu and Reynolds number Re in strongly turbulent Rayleigh-Benard convection in liquids were investigated both experimentally and theoretically. In the experiment, the heat current, the temperature difference, and the temperature at the horizontal mid-plane were measured. Three cells of different heights L, all filled with water and all with aspect ratio T close to 1 were used. For each L, about 1.5 decades in Ra were covered, together spanning the ränge 108 < Ra < 1011. For the largest temperature difference between the bottom and top plates of ? = 40K the kinematic viscosity and the thermal expansion coefficient, due to their temperature dependence, varied by more than a factor of two. The Oberbeck-Boussinesq (OB) approximation of temperature independent material parameters thus was no longer valid. The ratio Ï? of the temperature drops across the bottom and top thermal boundary layers became as small as Ï? = 0.83, as compared to the ratio Ï? = 1 in the OB case. Nevertheless, the Nusselt number Nu was found to be only slightly smaller (at most 1.4%) than in the next larger cell with the same Rayleigh number, where the material parameters were still nearly height-independent. The Reynolds numbers in the OB and NOB case agreed with each other within the experimental resolution of about 2%, showing that NOB effects for this parameter were small as well. Thus Nu and Re are rather insensitive against even significant deviations from OB conditions. Theoretically, we first account for the robustness of Nu with respect to NOB corrections: the NOB effects in the top boundary layer cancel those which arise in the bottom boundary layer as long as they are linear in the temperature difference ?. The net effects on Nu are proportional to ?2 and thus increase only slowly and still remain minor despite drastic material parameter changes. We then extend the Prandtl-Blasius boundary-layer theory to NOB Rayleigh-Benard flow with temperature dependent viscosity and thermal diffusivity. This allows the calculation of the shift of the bulk temperature, the temperature drops across the boundary layers, and the ratio Ï? without introducing any fitting parameter. The calculated quantities are in very good agreement with experiment. When in addition we use the experimental finding that for water the sum of the top and bottom thermal boundary-layer widths (based on the slopes of the temperature profiles at the plates) remains unchanged under NOB effects within experimental resolution, the theory also gives the measured small Nusseltnumber reduction for the NOB case. In addition, it predicts an increase by about 0.5% of the Reynolds number, which is also consistent with the experimental data. By theoretically studying hypothetical liquids with only one of the material parameters being temperature dependent, we shed further light on the origin of NOB corrections in water: While the NOB deviation of x from its OB value Ï? = 1 mainly originates from the temperature dependence of the viscosity, the NOB correction of the Nusselt number primarily originates from the temperature dependence of the thermal diffusivity. Finally, we give the predictions from our theory for the NOB corrections if glycerol is used as operating liquid.