Microwaves and behavior, Justesen, D.R.. In: American Psychologist 30: 391-401 (1975).

Mikrowellen und Verhalten

Der Mechanismus der Erhitzung biologischer Materialien durch Mikrowellen ist relativ gut bekannt und die Folge zweier elektrophysikalischer Eigenschaften von Wasser. Zuerst sind die Wassermoleküle polarisiert, das heißt die Oberflächenladung ist nicht an allen Punkten gleich. Es handelt sich also um einen elektrischen Dipol, ein Molekül, das sich neu orientiert wenn ein äußeres elektrisches Feld auf dieses Molekül einwirkt, so wie Papierschnitzel von einem elektrostatisch geladenen Stab angezogen oder abgestoßen werden. Die zweite Eigenschaft des Wassers ist seine hohe molekulare Viskosität, das was man auch als lange Entspannungszeit (relaxation time ) bezeichnet. Wenn seine Entspannungszeit kurz ist, kann ein polarisiertes Molekül sich in einem oszillierenden elektrischen Feld schnell an diesem Feld neu ausrichten. Wassermoleküle sind nicht in der Lage sich in einem schnelloszillierenden elektrischen Feld vollständig neu zu orientieren, so dass ihre hohe Viskosität zu einer "molekularen Reibung" führt. Ein großer Teil der Mikrowellenenergie die auf ein biologisches Gewebe fällt wird so in Wärme umgewandelt. (...)

Es gibt eine Möglichkeit die absorbierte Radiofrequenzstrahlung ungefähr abzuschätzen, wenn die Dimensionen des biologischen Ziels im Verhältnis zu der Wellenlänge der auf sie einwirkenden Radiofrequenzstrahlung groß sind: Ungefähr die Hälfte der Energie wird absorbiert und die andere Hälfte wird gestreut. Wenn die Dimensionen des biologischen Ziels viel kleiner sind als die Wellenlänge der einfallenden Strahlung gilt: Das Ziel wird für die Strahlung durchscheinend oder transparent und wenig oder keine Energie wird absorbiert. Wenn die Dimensionen des biologischen Körpers und die Wellenlänge der Radiofrequenzstrahlung sich annähern, kommt es zu einer sehr komplizierten Streuung, eine Folge von Tälern und Spitzen der Intensität, und es wird entweder sehr wenig oder sehr viel Energie absorbiert. Maximale Absorption findet bei Resonanz statt und ist auch die Definition für die Resonanz. Bei Resonanz kann die aufgenommene Energie die des den reinen Körper bestrahlende Energie übersteigen. Bei Resonanz kann die effektive elektrische Oberfläche eines verlustbehafteten Ziels niedriger elektrischer Leitfähigkeit um eine Größenordnung größer sein als ihre physikalische Fläche ( Anmerkung: das heißt die Schattenfläche ). (...)

(S.394) Die amerikanische Botschaft in Moskau wurde heimlich für mehrere Jahre von den Sowjets abgehört, die dem Botschafter Averell Harriman 1945 ein geschnitztes Wappen der Vereinigten Staaten geschenkt hatten. In dem Wappen befand sich eine Abhöranlage und das Wappen befand sich in einem Raum in dem geheime Gespräche zwischen amerikanischen Beamten stattfinden sollten. Diese Gespräche wurden von den Sowjets während der nächsten sieben Jahre mitgehört. Bei einer Überprüfung durch amerikanische Sicherheitsexperten im Jahre 1952 wurde die Abhöranlage entdeckt, und daraufhin wurden zusätzliche Sicherheitsexperten nach Moskau entsandt um regelmäßig nach weiteren elektronischen Abhörgeräten zu suchen. Während einer solchen Suche in Moskau Anfang der 60er Jahre wurde festgestellt, dass die Sowjets Bündel von Mikrowellenstrahlen auf die amerikanische Botschaft richteten.

Amerikanische Geheimdienstagenten waren verständlicherweise neugierig, aber sie wollten nicht, dass ihre sowjetischen Gegner wussten, dass die Mikrowellenbestrahlung entdeckt worden war. Nun kam die Advanced Research Projekts Agency ( ARPA ) ins Spiel, eine Abteilung des Executive Office das darauf spezialisiert ist, schnelle Antworten auf außergewöhnliche Fragen zu finden, die die nationale Sicherheit betreffen könnten. Mitarbeiter der ARPA traten mit Joseph C. Sharp, ehemaliger Forschungsdirektor für experimentelle Psychologie am Walter Reed Army Institute of Research und einem Elektronikingenieur, Mark Grove in Kontakt, die am Walter Reed Institut begannen, ein Labor aufzubauen, das heute eines der am besten ausgerüsteten Laboratorien zur Erforschung biopsychologischer Effekte von Mikrowellenstrahlung ist. Zusätzlich wurden Verhaltensforscher, Ingenieure und Mediziner in den ganzen USA durch Forschungsverträge an der Forschung beteiligt. Anfang der 70er Jahre war die finanzielle Unterstützung der Mikrowellenforschung durch die ARPA fast vollständig beendet, angeblich wegen des Mansfield-Gesetzes. Die Finanzierung wurde seitdem von den drei Teilstreitkräften, dem Bureau of Radiological Health der Food and Drug Administration und der Environmental Protection Agency übernommen. Trotz vieler von diesen Behörden unterstützten Forschungsarbeiten und mehrerer internationaler Kongresse über Mikrowellen (...) wurden die Motive der Sowjets für die Bestrahlung der amerikanischen Botschaft nie geklärt.

Eine Vermutung ist, dass die Russen die Vereinigten Staaten "abhören" wollten, allerdings nicht im Sinne einer heimlichen Überwachung, sondern um die Neugier des amerikanischen Militärs zu erregen und sie zu beschäftigen. Jack Anderson hat vorgeschlagen, dass die Sowjets versucht haben, das Neurasthenische Syndrom bei dem amerikanischen Botschaftspersonal hervorzurufen ( Anmerkung 1: Jack Anderson erwähnte, dass die Mikrowellenbestrahlung der amerikanischen Botschaft in Moskau ein Thema bei dem Treffen von Präsident Lyndon Johnson mit dem sowjetischen Premierminister Aleksei Kossygin auf dem Glassboroer Gipfeltreffen im Juni 1967 war. Ein Informant erzählte Anderson, dass Johnson persönlich Kossygin darum bat, die Bestrahlung der Botschaft einzustellen. ). Ich glaube nicht an diese Möglichkeit. Aber es sollte bedacht werden, dass die Sowjets den Verdacht geäußert haben, dass Anhänger von Bobby Fischer Boris Spassky mit Mikrowellen bombardiert haben könnten und dadurch für den Verlust der Weltmeisterschaft durch Boris Spassky in deren bekannter Schachpartie verantwortlich sind. In letzter Zeit veröffentlichte Untersuchungen durch sowjetische Wissenschaftler haben mich davon überzeugt, dass sie tatsächlich an das neurasthenische Syndrom glauben, aber die Grundlagen für die unterschiedlichen Überzeugungen von russischen und amerikanischen Wissenschaftlern betreffend das Syndrom und andere angebliche Gefahren von Mikrowellen niedriger Energie müssen noch erforscht werden. (...)

Einer der amerikanischen Pioniere der Mikrowellenforschung ist Allen Frey (...), ein freischaffender Biophysiker, Ingenieur und Psychologe. Freys wichtigste Leistung war die Entdeckung oder zumindest Bestätigung und Verbreitung von den interessanteren Forschungsarbeiten, die Mikrowellen und Verhalten miteinander verbinden. Menschen können Mikrowellen "hören". Die durchschnittliche Leistungsdichte, die benötigt wird um das Pfeifen, Klicken und Knallen zu hören, von dem es scheint, dass es innerhalb des Kopfes entsteht, ist ziemlich klein, zumindest um eine Größenordnung unter dem zur Zeit in den USA gültigen Grenzwert für die Bestrahlung mit Mikrowellen, der bei 10 mW pro Quadratzentimetern liegt. Um Mikrowellenenergie hören zu können, muß diese zuerst als ein Puls oder als eine Reihe von Pulsen hoher Amplitude moduliert sein, damit sie beim "Zuhörer" eine entsprechende Wirkung hat. Zuerst von den meisten Mikrowellenforschern in den USA zurückgewiesen wurde Radiofrequenzhören oder der Frey-Effekt wiederholt als Artifakt angesehen ( Anmerkung: also auf Fehlmessungen zurückgeführt ) bis die Beeinflussung des Verhaltens von Ratten durch Mikrowellenenergie niedriger Leistung in einer sehr gut kontrollierten Studie von Nancy King nachgewiesen wurde.

(...) Kurz nach dem Beenden dieser Studie und ihrem inoffiziellen Verbreiten durch die virtuelle Hochschule begannen die Skeptiker in entsprechend ausgerüsteten Mikrowellenlaboratorien in den USA zu erscheinen um "die Mikrowellen zu hören". Eine Mehrzahl war in der Lage die gepulste Mikrowelleenergie zu "hören" und endlich die Angaben zu bestätigen, die Frey seit fast einem Jahrzehnt gemacht hatte. ( Anmerkung 2: Dazu drängt sich ein ironischer Kommentar auf. Denken sie an die Unterart des Menschen, den experimentellen Psychologen, der aus eigener Erfahrung erlangten Daten so tief misstraut, dass er eine darauf aufgebaute Annahme als sehr verdächtig ansieht bis bestätigende Daten bei tieferstehenden Tieren beobachtet worden sind. Der Witz an diesem speziellen Fall ist, dass der Nachweis der Beeinflussung des Verhaltens durch Mikrowellen bei einem dummen Tier nicht nachweist, dass das Tier eine "Hörerfahrung" macht. Ich hatte Zweifel am Frey-Effekt bis ich sah, dass Ratten auf gepulste Strahlung niedriger Intensität reagierten. Ich wurde bekehrt, obwohl ich zu der nicht zu kleinen Minderheit der Bevölkerung gehöre, die direkte Mikrowellenbestrahlung nicht hören können.

Die andere Seite dieser paradoxen Situation wird durch einen Kollegen, der bestätigtermaßen ein Zyniker ist, repräsentiert. Er sagte in meiner Gegenwart während er mit Mikrowellen bestrahlt wurde: "Gut, ich kann die verdammten Mikrowellen hören, aber ich glaub immer noch nicht daran!" ) Neuere Arbeiten von Foster und Finch ( 1974 ) legen nahe, dass der Frey-Effekt ein thermohydraulisches Phänomen ist. Die Forscher hängten ein Mikrophon in einen Behälter mit Wasser der mit gepulsten Mikrowellen niedriger durchschnittlicher Leistung bestrahlt wurde. Das Mikrophon lieferte Signale an den Verstärker, die sich als Audiosignal nicht unähnlich denen anhörten, die von direkt bestrahlten Versuchspersonen "gehört" wurden. Da sich die Dichte von Wasser mit der Temperatur ändert, genügten die winzigen darin durch die Absorption der gepulsten Mikrowellenstrahlung produzierten Temperatursteigerungen um kleine aber messbare Veränderungen des Wasserdrucks hervorzurufen. Schallproduktion durch gepulste Mikrowellen niedriger Intensität in wasserfreien Materialien, zum Beispiel kohlenstoffhaltigem Plastik und zerknüllter Aluminiumfolie wurde von Sharp, Grove und Gandhi nachgewiesen. Auch Personen, die Mikrowellen nicht hören können, wenn sie direkt bestrahlt werden, können klickende Geräusche hören, wenn ein Stück energieabsorbierenden Materials zwischen den Kopf und den Strahler der gepulsten Mikrowellenenergie gebracht wird. Merkwürdigerweise scheint die Menge des benutzten Materials kaum von Bedeutung zu sein. Ich habe nach und nach immer kleinere Stücke als Schallwandler benutzt bis es nötig war, die winzigen Stücke auf einen Zahnstocher zu spießen. Trotzdem konnte ich die in dem Material durch Mikrowellenpulse hervorgerufenen klickenden Geräusche deutlich hören.

Der Nachweis der Umwandlung von Mikrowellenenergie in Schall durch wasserloses Material verringert die Wahrscheinlichkeit, dass ein thermohydraulischer Effekt an der Hörbarkeit der Mikrowellenenergie durch Menschen beteiligt ist. Trotzdem ist wahrscheinlich irgendeine Form thermoakustischer Umwandlung an der Hörbarkeit beteiligt. Wenn dem so ist, ist offensichtlich, dass einfache Erwärmung alleine keine hinreichende Grundlage für die Erklärung des Frey-Effekts ist. Die Notwendigkeit, die Strahlung zu pulsen, scheint auf einen thermodynamischen Vorgang hinzuweisen. Frey und Messenger haben gezeigt und Guy, Chou, Lin und Christensen haben bestätigt, dass ein Mikrowellenimpuls mit einer langsamen Anstiegszeit keinen Höreffekt hervorruft. Nur wenn die Anstiegszeit kurz ist, so dass die Anstiegsflanke des Radiofrequenzimpulses einem Rechteckimpuls entspricht, erhält man den Höreffekt. Also ist die Rate der Änderung der Wellenform des Impulses ein kritischer Faktor bei der Hörbarkeit. Bei einer thermodynamischen Interpretation würde sich ergeben, dass Information in der Energie kodiert werden und dem "Hörer" "mitgeteilt" werden kann.

Kommunikation ist tatsächlich vorgeführt worden. A. Guy (...), ein guter Morsefunker, ließ seinen Vater, einen pensionierten Eisenbahntelegrafisten, einen Morseschalter betätigen, wodurch jeweils ein Mikrowellenenergiepuls verursacht wurde. Indem er den Strahl auf seinen Kopf richtete, konnte er komplexe Nachrichten im Morsecode empfangen. Sharp und Grove (...) fanden heraus, dass durch entsprechende Modulation von Mikrowellenenergie diese zur direkten "drahtlosen" und "empfängerlosen" Sprachkommunikation benutzt werden kann. Sie nahmen die Sprache für die einsilbigen Wörter der Zahlen von 1 - 10 auf Tonband auf. Die der Sinuswelle entsprechende Aufzeichnung für jedes Word wurde dann so verarbeitet, dass jedes Mal, wenn die Welle in Richtung des negativen Wertes durch den Nullpunkt ging, ein kurzer Mikrowelleimpuls ausgelöst wurde. Indem sie sich selber mit diesen "sprachmodulierten" Mikrowellen bestrahlten, konnten Sharp und Grove die neun Worte leicht hören, identifizieren und unterscheiden. Sie hörten sich ähnlich der Sprache von Personen mit künstlichem Kehlkopf an. Die Übermittlung von komplexeren Worten und von Sätzen wurde nicht versucht, weil die für die Übertragung von längeren Nachrichten benötigte durchschnittliche Leistung in der Nähe des zur Zeit gültigen Sicherheitsgrenzwertes von 10 mW/cm2 gelegen hätte. Die Möglichkeit der direkten Kommunikation mit Menschen durch "empfängerloses Radio" hat offensichtliche medizinische und nichtmedizinische Anwendungsmöglichkeiten. Aber die heiß debattierte und ungelöste Frage mit wie viel Mikrowellenstrahlung ein Mensch ohne Gefährdung bestrahlt werden kann, wird wahrscheinlich die Anwendung in der nahen Zukunft verhindern. (...)

Die für die Entwicklung der zur Zeit gültigen amerikanischen Grenzwerte benutzten Daten wurden zum großen Teil unter gut kontrollierten Laborbedingungen mit simulierten biologischen Zielen gesammelt. Mit einer Flüssigkeitsmischung, die die durchschnittliche elektrische Charakteristik des menschlichen Kopfes simuliert gefüllte hohle Glaskugeln wurden im "freien Feld", also unter Bedingungen bestrahlt, in denen nur direkt von der Quelle ausgehende aber keine reflektierte Energie auf das Ziel fiel. Unter Bedingungen, in denen relativ starke Mikrowellenstrahlung auf Menschen trifft, beispielsweise auf Schiffen, in Flugzeugen oder in deren Nähe oder bei Radargeräten auf der Erde finden sich fast immer reflektierende Oberflächen, die zusätzliche Energie auf das biologische Ziel lenken können. Unglücklicherweise können zusätzliche reflektierte Energien wegen deren gerichteter Empfindlichkeit nicht durch Densitometer gemessen werden. Ein Radiofrequenzfeld das bei der Messung eine niedrige Energiedichte zeigt, kann tatsächlich beträchtliche Energiemengen enthalten. (...)

Guy und Korbel (...) haben Modelle von Ratten mit einem 500 MHz Mikrowellenfeld bestrahlt, das nach einer genauen Messung mit verschiedenen Densitometern eine Leistungsdichte von ungefähr 1 mW/cm2 zu haben schien. Es hatte sich vorher gezeigt, dass sich die Aktivität von mit dieser niedrigen Energiedichte bestrahlten Ratten verlässlich von der Unbestrahlter unterschied. (...) Guy und Korbel waren sich darüber im klaren, dass die Bestrahlung in einem elektrisch abgeschirmten Kasten stattfand. Da die Abschirmung dazu führen konnte, dass unentdeckte Reflektionen und dadurch Energiekonzentrationen in diesem Kasten auftreten konnten, wurden thermografische Untersuchungen an bestrahlten Modellen durchgeführt. Sehr hohe Konzentrationen von in Wärme umgewandelter Energie wurden gefunden, teilweise so hoch, dass sie bei lebenden Tieren zu kleinen örtlichen Verbrennungen in Kopf und Extremitäten führen würden. Die in den Modellen beobachteten heißen Punkte wären bei lebenden Tieren wegen des Wärmeausgleichs durch die Blutzirkulation weniger stark ausgeprägt. Von besonderem Interesse ist, dass die von den Modellen aufgenommene Gesamtenergie oft viel höher ist, als man auf Grund der gemessenen Energiedichte des Mikrowellenfeldes annehmen konnte. Die Daten von Guy und Korbel sind eine klare Bestätigung der Vermutung anderer Forscher, dass die alleinige Verwendung der gemessenen Feldstärke als unabhängiger Variable bei biologischen Forschungen eine bedeutende Fehlerquelle ist. (...)

Die wichtigste Eigenschaft psychologisch wirkender Stimulation ist deren zeitliche oder räumlich Änderung. Ohne diese Änderung oder bei einer zu langsamen Änderung kann es vorkommen, dass selbst große Energiemengen zu keiner Beeinflussung des Verhaltens führen. Scripture ( Scripture, E.W., The New Psychology, New York 1899, Seite 300 ) schreibt, daß ein Frosch nicht einmal zuckte, als man das Wasser in dem er sich befand langsam von der Körpertemperatur zum Kochen brachte. King gibt ein ähnliches Erlebnis mit Ratten, die über eine lange Zeit hinweg an die Bestrahlung mit gering erwärmender Strahlung in einem abgeschirmten Gehäuse gewöhnt waren. Während der Bestrahlung reduzierten die Tiere ihre Bewegung und es schien als ob sie einschlafen wollten. Ich dachte, ihre Tiere würden das neurasthenische Syndrom zeigen, bis sie die Körpertemperatur maß und herausfand, dass sie unter einer Art Hitzeerschöpfung litten. (...) Für die sowjetischen Wissenschaftler bedeutet ESP "elektrosensory" ( nicht extrasensory ) perception.

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