Naturwissenschaft - Rüstung - Frieden: Basiswissen für die Friedensforschung
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| adam_text | Titel: Naturwissenschaft - Rüstung - Frieden
Autor: Altmann, Jürgen
Jahr: 2017
Inhalt
Vorwort der Herausgeber der Reihe ...............................................................VII
Vorwort der Autorinnen und Autoren zur zweiten Auflage ............................IX
Vorwort der Autorinnen und Autoren zur ersten Auflage .......................... XIII
1 Einführung................................................................................................... 1
1.1 Vorbemerkungen zum Lehrbuch ......................................................... 1
1.1.1 Zur Relevanz naturwissenschaftlicher Kenntnisse
für die Friedensforschung ......................................................... 1
1.1.2 Ziele des Buches und Inhaltsübersicht .....................................2
1.1.3 Hinweise zur Bearbeitung ........................................................... 3
1.2 Was sind Naturwissenschaften? .............................................................4
2 Physik.....................................................................*....................................9
2.1 Grundlagen ............................................................................................ 9
2.1.1 Zahlen und ihre Schreibweise ......................................................9
2.1.2 Größen und Einheiten ............................................................. 11
2.1.3 Gleichungen und ihre Umformungen ................ 13
2.1.4 Weg, Geschwindigkeit, Beschleunigung....................................15
2.1.5 Funktion, Wertetabelle, graphische Darstellung.......................18
2.1.5 Ballistik................................................................ 24
2.1.6 Kraft und Beschleunigung, Schwerkraft und Trägheit...........28
2.1.7 Energie, Leistung..................................................... 31
2.1.9 Elektrizität ......................... 44
2.1.10 Elektromagnetische Wellen, Spektrum .....................................46
2.1.11 Radio, R adar............................................................................... 49
2.1.12 Moderne Physik................ 58
2.1.12.1 Spezielle Relativitätstheorie ...................................... 59
2.1.12.2 Allgemeine Relativitätstheorie .............. 59
2.1.12.3 Quantentheorie ............................................................. 59
2.2 Kernwaffen: Voraussetzungen, Funktionsweise und Wirkungen ... 61
2.2.1 Aufbau des Atomkerns, Spaltung, Kettenreaktion ...................61
2.2.2 Die Vorgänge im Kernreaktor....................................................66
2.2.3 Die Vorgänge in Kernwaffen ......................................................68
2.2.4 Wege zu Nuklearwaffen ................................................... 73
2.2.5 Wirkungen von Kernexplosionen .............................................76
2.3 Nuklearwaffen des Kalten Krieges........................................................88
2.3.1 Strategische Kernwaffen............................................................. 88
2.3.2 Taktische Kernwaffen .............................................. 94
2.4 Zielgenauigkeit, Zerstörungswahrscheinlichkeit, Abschreckung,
Stabilität ................................................................................................96
2.5 Militärtechnische Entwicklung und Kriegstote ................................105
2.6 Physik und Abrüstung ........................................................................ 106
2.6.1 Einige zentrale Begriffe ............................................................106
2.6.2 Vorschläge für Abrüstung und Nichtverbreitung ................. 113
2.6.3 Proliferationsresistenz ................................. 114
2.6.4 Vorschläge für die Verifikation und Entwicklung
neuer Techniken dafür ........................................................... 115
2.6.5 Rüstungstechnikfolgenabschätzung und vorbeugende
Rüstungskontrolle .................................................................. 117
2.6.6 Beseitigung von Altlasten .................... 119
2.6.7 Weitere Themen........................................................................ 120
2.7 Übersicht Größen, Beziehungen, Konstanten, W affen.......................120
2.8 Abkürzungsverzeichnis .............. 125
Literatur ..................................................................................................... 126
3 Chem ie....................................................................................................... 129
3.1 Chemie - Definitionen, Stoffe, Elemente, Verbindungen,
Eigenschaften, Nutzen und Gefahren ................................................ 129
3.2 Elemente und Verbindungen - Atombau, Periodensystem ............... 137
3.2.1 Die molaren Massen chemischer Elemente und
Verbindungen .......................................................................... 137
3.2.2 Der Aufbau der Atome ............................................................. 140
3.2.3 Das Periodensystem der chemischen Elemente .......................143
3.3 Die chemische Bindung. Der Aufbau der Stoffe ................................ 146
3.3.1 Metallbindung, metallische Bindung ......................................148
3.3.2 Atombindung, kovalente Bindung ...........................................148
3.3.3 Ionenbindung, ionische Bindung .......................................... 151
3.4 Chemische Reaktionen .......................................................... 153
3.4.1 Erhalt der Masse, konstante Proportionen und weitere
Charakteristika ........................................................................ 154
3.4.2 Oxidation und Reduktion ........................................................156
3.4.3 Säuren und Laugen ...................................................................157
3.4.4 Löslichkeit ......................... 161
3.5 Anorganische Chemie und Organische Chemie .............................. 161
3.5.1 Anorganische Chemie ...................... 162
3.5.2 Organische Chemie...................................................................164
3.5.3 Klassifizierung chemischer Reaktionen ..................................171
3.6 Risiken und Belastungen durch Chemikalien ....................................172
3.7 Explosivstoffe....................................................................................... 175
3.7.1 Definition, geschichtliche Entwicklung und Gefahr
im Terrorismus ................ 175
3.7.2 Beispiele für Explosivstoffe und Vorgänge bei
der Explosion ............................................................................178
3.7.3 Synthese und Vernichtung von Explosivstoffen.......................187
3.7.4 Brandwaffen .................................... 190
3.8 Chemische Kampfmittel ......................................................... 191
3.8.1 Definition und historische Entwicklung............................... 191
3.8.2 Beispiele chemischer Kampfmittel, Synthesen von
Kampfstoffen ............................................................................196
3.8.2.1 Chemische Kampfmittel ........... 196
3.5.2.2 Herstellung chemischer Kampfstoffe ........................204
3.8.3 Toxizität und biologische Wirkung .........................................208
3.8.4 Militärische Aspekte, Beständigkeit, Dekontamination,
Nachweis.................... 211
3.8.5 Analytik/Nachweis und Beseitigung vorhandener
Bestände .................................. 217
3.8.6 Übereinkommen zum Verbot chemischer Waffen .................222
3.8.7 Terrorismus und Schutzmöglichkeiten von Zivilpersonen .. 228
3.8.7.1 Gefahren durch terroristische oder kriminelle
Gruppen ......................................................................228
3.87.2 Schutzvorkehrungen von Zivilpersonen.....................233
3.9 Spaltstoffe Uran-235 und Plutonium-239 für Kernspaltungen ......... 234
3.9.1 Gewinnung und Wiederaufarbeitung vonUran-235 ............ 234
3.9.2 Missbrauch durch Staaten oder sub-staatliche Gruppen ___ 244
3.9.3 Radiologische Waffen - Missbrauch .......................................245
3.10 Risiko eines Anschlages mit chemischen Waffen bzw.
toxischen Chemikalien im Vergleich zu anderen
Massenvernichtungsmitteln ...............................................................249
3.11 Abkürzungsverzeichnis ...................................................................... 250
Literatur ....................................................................................................... 254
4 Biologie ....................................................................................................... 257
4.1 Grundlagen ...................................................................... . .............. 258
4.1.1 Zellformen der Prokaryonten und der Eukaryonten ............. 259
4.1.2 DNA-Biosynthese .................................................................... 262
4.1.3 Ablaufder Proteinbiosynthese ................................................ 263
4.1.4 Auswirkungen radioaktiver Strahlung ...................................264
4.2 Biologische Waffen ........................................................................ .. 267
4.2.1 Der Einsatz biologischer Waffen durch Staaten...................... 267
4.2.2 Die Bedrohung durch Terroristen ...........................................267
4.2.3 Einige potentielle biologische Waffen .....................................268
4.2.4 Die Eigenschaften biologischer Waffen ................................... 272
4.2.4.1 Bacillus anthracis (Milzbrand-Erreger).......................274
4.2.4.2 Variola major (Pockenvirus)......... ............................ 277
4.2.5 Herstellung biologischer Agenzien .........................................280
4.2.6 Sicherheit bei der Kultivierung von Mikroorganismen . .. .. 283
4.2.7 Die Ausbringung biologischer Waffen (Einsatzsysteme) ___ 285
4.3 DieB-Waffen-Konvention ............................................................ 286
4.4 Der geänderte Status biologischer Waffen .........................................288
4.5 Die Stärkung der Biologische-Waffen-Konvention ............................289
4.6 Die Relevanz der Biotechnologie für die BTWC ..............................292
4.6.1 Die Gentechnik ........................................................................293
4.6.1.1 Die Gentechnik mit Bakterien ................................... 293
4.6.1.2 Die Gentechnik mit V iren...........................................295
4.6.2 Relevante Technologien für die Verifikation von BW ........... 297
4.6.2.1 Fernerkundungssysteme .......................................... 297
4.6.2.2 Antikörper als diagnostische Reagenzien ...................297
4.6.2.3 Nukleinsäure-Nachweisverfahren ..............................300
4.6.2.4 Genomics .................................... 305
4.6.3 Das Dual-Use-Dilemma der Biotechnologie ...........................307
4.6.3.1 Modifikationen von Mikroorganismen .....................307
4.6.3.2 Dual-Use Research of Concern (DURC) ...................313
4.6.3.3 Bioinformatik, computationäl biology.........................317
4.6.3.4 Synthetische Biologie ...................................................318
4.6.3.5 Biohacking: Do It Yourself(DIY)-Biology ................. 319
4.6.3.6 Systems Biology........................................................... 320
4.6.37 Nanotechnologie..........................................................321
4.6.3.S Targeted delivery Systems ......................................... 322
4.6.3.9 Mögliche Anwendung der neuen Biotechnologien
durch Terroristen ........................................................323
4.7 Fazit ......................................................................................................325
4.8 Abkürzungsverzeichnis ...................................................................... 326
Literatur ..................................................................... 328
5 Informatik ................................................................................................. 337
5.1 Grundlagen .................................... 338
5.1.1 Informationstechnische Grundlagen.......................................338
5.1.2 Digitale elektronische Systeme ................................ 338
5.1.3 Maschinencode ist digital; binäres und hexadezimales
System .............................................................. 340
5.1.4 Bits, Bytes, Codes .....................................................................341
5.1.5 Syntax, Semantik, Pragmatik .................................................. 343
5.2 Aufbau von Computersystemen ......................................................... 344
5.2.1 Flüchtige und dauerhafte Speicher ...........................................344
5.2.2 Modell des universellen Computers.........................................344
5.2.3 Maschinencode wird maschinell erzeugt ................................345
5.2.4 Maschinencode, Betriebssystem, Anwendungsprogramme . 347
5.3 Vom Programm zum Software Engineering .....................................348
5.3.1 Algorithmen und Datenstrukturen ........... 348
5.3.2 Wichtigste Bausteine der Programmierung ............................350
5.3.3 Berechenbarkeit und Komplexität: Nicht jedes Problem
hat eine Lösung ........................................................................ 351
5.3.4 Programmierung als Problemdefinition zur Umgehung
von Grenzen ...................................... 353
5.3.5 Fehleranfalligkeit .....................................................................355
5.4 Computernetzwerke und Multimedia........................... 356
5.4.1 Datenkommunikation .................. 357
5.4.2 Das Internet als Computernetzwerk für Multimedia ......... 358
5.4.3 Multimedia und Datenkompression .................... 360
5.4.4 Verschlüsselung und andere Sicherheitsverfahren .................361
5.5 Militärische Nutzung der Informationstechnologie..........................363
5.5.1 Militärische Führung und Kontrolle ...................................... 364
5.5.1.1 C3I-Systeme für die nuklearstrategische Kontrolle .. 364
5.5.1.2 Computerentwicklung für C3I-Systeme .....................366
5.5.1.3 Vorläufer des Internets: Das World Wide Military
Command and Control System ..................................368
5.5.1.4 Elektronischer Z aun....................................................370
5.5.1.5 Softwareenwicklung als Hemmnis der technischen
Entwicklung.................................................................371
5.5.1.6 Bedeutung computergestützter Führung und
Kontrolle.................... 372
5.5.1.7 Zusammenfassung ......................................................374
5.5.2 Anfänge von IT in Waffensystemen........................................374
5.5.2.1 Flugzeugentwicklung als Vorreiter ............................376
5.5.2.2 Autonome Luftfahrzeuge.............................................379
5.5.2.3 Autonome Gefechtsfeldwaffen ....................................381
5.5.2.4 Intelligente Munition .................................... 383
5.5.2.5 Verbesserung der Mensch-Maschine-Interaktion .. 386
5.5.2.6 Zusammenfassung ..................... 388
5.5.3 Von militärischen Systemverbünden zum Information
Warfare ....................................................................... 388
5.5.3.1 Wandel der Doktrin - AirLand Battle ...................... 390
5.5.3.2 Vergleichbare Systeme bei NATO und
Bundeswehr ......................... 394
5.5.3.3 C3I-bezogene militärische Operationen .....................397
5.5.3.4 Elektronische Kriegsführung ..................................... 397
5.5.4 Information Warfare ................................. 403
5.5.4.1 Ursprünge und Definition von Information
Warfare ........................................................................403
5.5.4.2 Vernetzung und telekommunikative Anbindung
des Soldaten .................................................................410
5.5.4.3 Technische Rahmenbedingungen für Information
W arfare....................................................... 412
5.5.4.4 Sicherheitspolitische Bedeutung von Information
Warfare 2 .0 ............................... 416
5.5.4.5 Hacker, Terroristen, Militärs: Die Attribuierung
der Angreifer und ihre Ziele .......................................422
5.5.5 Information Warfare 3.0 als Baustein hybrider
Kriegsführung ..........................................................................426
5.5.6 Informatik für Abrüstung und Rüstungskontrolle .................433
5.5.6.1 Datenerhebung unter ungleichen
Voraussetzungen................................... 435
5.5.6.2 Frei verfügbare Daten für friedliche Zwecke .............436
5.5.6.3 Schutz von Computersystemen gegen
Information Warfare ..................................................438
5.6 Abkürzungsverzeichnis ..................................................................... 443
Literatur ....................................................................................................... 447
6 Militärische Forschung und Entwicklung ..............................................449
6.1 Steigende Einbeziehung von Wissenschaft und Technik in
den Krieg ............................................................................................449
6.2 Umfang militärischer Forschung und Entwicklung..........................453
6.3 Aktuelle militärische FuE in den USA ..............................................460
6.4 Militärische FuE in Deutschland ....................................................... 464
6.5 Militärische FuE: Motive, Funktionen und Bewertung .....................470
6.6 Abkürzungsverzeichnis ...................................................................... 476
Literatur .................................................................. 477
7 Grundsatzfragen der Bewertung und Gestaltung von
Naturwissenschaft und Technik ...............................................................481
7.1 Zum Wissenschaftsverständnis der Naturwissenschaften ...............481
7.2 Naturwissenschaft, Technik, Gesellschaft .........................................492
7.3 Nutzung von Naturwissenschaft und Technik für Krieg oder
Frieden ................................................................................................497
Literatur ....................................................................................................... 501
Lösungen / Hinweise zu den Übungsaufgaben ..............................................505
Physik ................................................................................................... 505
Chemie ..................................................................................................... 530
Biologie .......................................... 534
Informatik................................................................................................. 543
Militärische Forschung und Entwicklung................................................560
Grundsatzfragen der Bewertung und Gestaltung von
Naturwissenschaft und Technik ...............................................................561
Stichwortverzeichnis ........................................................................................ 563
Autorinnen und Autoren 573
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