Wie lange braucht ein Lichtsignal vom Objekt ins Gehirn?

12/25/24 • 2 min

Mit Lichtgeschwindigkeit vom Objekt aufs Auge

Erst mal muss das Licht vom Objekt auf die Netzhaut des Auges gelangen. Diese Zeit hängt von der Entfernung des Objekts ab. Da die Lichtgeschwindigkeit bekannt ist – 300.000 km pro Sekunde – kann man die Geschwindigkeit leicht ausrechnen. Wenn ich ein Buch lese, das 30 cm von meinem Auge weg ist, braucht das Licht den hundert millionsten Bruchteil einer Sekunde. Wenn ich einen Baum in 30 Metern Entfernung sehe, dann braucht es 100-mal länger.

Vom Auge ins Gehirn dauert's: Nerven arbeiten nicht in Lichtgeschwindigkeit

Das macht also einen Unterschied – aber dieser Unterschied ist eigentlich belanglos: Von besagtem Baum zu meinem Auge braucht das Licht immer noch nur eine Millionstel Sekunde und diese Zeit kann man vernachlässigen. Denn viel länger ist die Zeit, die das Signal auf dem weiteren Weg von der Netzhaut ins Gehirn braucht. Das sind nämlich 50 bis 80 Millisekunden, also nur noch etwa den zwanzigsten Teil einer Sekunde. Das heißt, die Übertragungsgeschwindigkeit in den Nerven ist viel langsamer als das Licht. Man kann das auch anders anschaulich machen: Die Zeit, die das Signal vom Objekt zum Auge braucht, fällt erst bei astronomischen Größenordnungen ins Gewicht. Ein guter Anhaltspunkt wäre ein Asteroid, der in knapp 30.000 km Entfernung an der Erde vorbei saust; das ist knapp ein Zehntel der Strecke Erde/Mond. Da kann man wirklich sagen: Das Licht braucht vom Asteroiden zum Auge ungefähr so lange wie auf den restlichen Zentimetern vom Auge zur Sehrinde im Gehirn. Wir haben nun zwei Etappen betrachtet:

Etappe: Der Lichtweg vom Objekt zur Netzhaut
Etappe: Die Nervenübertragung vom Auge ins Gehirn

Gehirn braucht "Rechenzeit", bis ein Bild entsteht

Es fehlt aber noch etwas. Denn was im Gehirn ankommt, sind unzählige elektrochemische Nervensignalen – die muss das Gehirn noch verarbeiten, um aus den vielen Signalen ein Gesamtbild zu konstruieren. Das ist also "Rechenzeit", und die dauert ungefähr nochmal so lange. Bis wir also ein Objekt wirklich erkennen, brauchen wir ungefähr 150 Millisekunden – also etwa eine Siebtel Sekunde. Und die allermeiste Zeit davon verbringt das Signal sozusagen "in unserem Kopf". Der Lichtweg vom Objekt zum Auge spielt erst eine Rolle, wenn wir zum Mond oder zu den Sternen gucken; auf der Erde ist er vernachlässigbar. Insgesamt kann man schon sagen: Unser Erleben, unsere Wahrnehmung hinkt der Wirklichkeit um mehr als eine Zehntelsekunde hinterher.

Mit Lichtgeschwindigkeit vom Objekt aufs Auge

Vom Auge ins Gehirn dauert's: Nerven arbeiten nicht in Lichtgeschwindigkeit

Etappe: Der Lichtweg vom Objekt zur Netzhaut
Etappe: Die Nervenübertragung vom Auge ins Gehirn

Gehirn braucht "Rechenzeit", bis ein Bild entsteht

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Warum werden Kartoffeln braun und knusprig, wenn man sie in Öl brät?

Maillard-Reaktion sorgt für schmackhafte Bräune

Da geht’s den Kartoffeln nicht anders als fast allen anderen Lebensmitteln, denn das gilt ja auch für Nudeln, Fleisch oder Gemüse und insbesondere Zwiebeln. Alles wird in der Pfanne oder im Ofen braun und häufig zumindest an der Oberfläche auch knusprig. Darüber denken wir meist gar nicht mehr nach, denn das ist schließlich der Inbegriff des Bratens und Backens: die leckere Bräune des Essens. Bei diesen Vorgängen läuft eine chemische Reaktion ab, die sogenannte Maillard-Reaktion. Für diese Reaktion braucht man zwei Zutaten, die in all den genannten Lebensmitteln – wenn auch in unterschiedlichen Mengenverhältnissen – enthalten sind:

Zuckermoleküle vor allem in Form von Glucose – also Traubenzucker und
Eiweiße bzw. Aminosäuren – also Eiweißbausteine

Wenn diese beiden Ausgangssubstanzen zusammenkommen und erhitzt werden, verbinden sie sich zu größeren Molekülen. Diese Endprodukte heißen Melanoide – in dem Namen steckt das griechische Wort Melas = schwarz. Womit schon gesagt ist, dass diese Reaktionsprodukte dunkel sind – daher die Bräunung.

Warum werden die Lebensmittel knusprig?

Aus zwei Gründen. Zum einen verbinden sich zwei Moleküle – Zucker und Aminosäure – zu jeweils einem besonders großen Molekül. In der Chemie gilt als Faustregel: Große Moleküle machen eine organische Substanz tendenziell härter oder zumindest „weniger geschmeidig" als kleine. Und im Mund fühlt sich das dann knusprig an.

Welche Rolle spielt das Öl in der Pfanne?

Für die chemische Reaktion selbst ist es eigentlich nicht wichtig – es dient vor allem dazu, die Hitze zu übertragen und damit den Vorgang überhaupt auszulösen. Das Öl ist außerdem ein Geschmacksträger. Und natürlich verhindert es in vielen Fällen, dass die Sachen anbrennen. Aber die Maillard-Reaktion funktioniert auch ohne Fett: Kartoffeln werden im Ofen auch ohne Fett braun, genauso der Toast im Toaster.

Frühjahrskartoffelchips enthalten mehr Acrylamid

Bei der Maillard-Reaktion entstehen unter bestimmten Bedingungen allerdings neben den genannten Melanoiden auch andere Substanzen, allen voran das berüchtigte Acrylamid. Das entsteht vor allem bei großer Hitze, wenn die Ausgangssubstanzen besonders trocken sind – bestes Beispiel ist die Herstellung von Kartoffelchips, aber auch im Brot oder im Kaffee ist Acrylamid enthalten. Interessant: Eine Studie besagt, dass Kartoffelchips, die man im Frühjahr kauft, mehr Acrylamid enthalten als die, die man im Herbst kauft. Der Grund: Die Kartoffeln, die im Frühjahr zu Chips verarbeitet werden, haben bereits mehrere Monate Lagerung hinter sich, und bei der Lagerung verwandelt sich ein Teil der Stärke in Glucose. Glucose ist, wie gesagt, eine wesentliche Ausgangssubstanz für die Maillard-Reaktion – und bei der Kartoffelchips-Herstellung bedeutet mehr Glucose eben auch: mehr Acrylamid. Allerdings hat die Studie auch ergeben, dass die Kartoffelchips heute im Schnitt weniger Acrylamid enthalten als noch vor zehn Jahren. Und dass Acrylamid überhaupt gesundheitsgefährdend oder gar krebserregend ist, ist bislang noch gar nicht bewiesen.

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Mit welchen Ziffern bzw. Zahlensystemen rechneten die Griechen?

Griechen – Meister der Geometrie

Die Griechen waren Meister der Geometrie und dabei spielen die Zahlen gar keine entscheidende Rolle. Ansonsten bewegten sie sich aber wie wir oder auch die Römer in einem Dezimalsystem.

Benutzten die Griechen wie die Römer zum Beispiel ein "X" für die Zahl 10?

Nein, die Griechen hatten zwei Zahlensysteme. Zunächst benutzten sie einfach Abkürzungen der Buchstaben. In dem Alphabet, das die Griechen im 5. Jahrhundert in Athen hatten, hieß "hekatón" (ἑκατόν) zum Beispiel 100. So stand "H" einfach für 100. Oder Pi (π), die Kreiszahl, war "pente", 5. Somit schrieb man die Zahl 500 mit einem großen H und einem kleinen π. Später nahm man einfach die Buchstaben, wie das noch in der orthodoxen Kirche üblich ist, entsprechend ihrer Reihenfolge. Da war Alpha (α) 1, Beta (β) 2 usw., einfach nach dem Alphabet. Die Griechen hatten also ein Dezimalsystem, wobei aber die Zahl 0 nicht vorkam.