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- Herausgeber: Herbig, F A
- Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
- Sprache: Deutsch
- Veröffentlichungsjahr: 2015
Wer neugierig ist, sieht mehr! Vom Big Bang bis zum Beamen - die Physik ist ein spannendes und sehr weites Feld. Alles scheint messbar, berechenbar, beweisbar. Doch stimmt das wirklich? Gibt es überhaupt noch Geheimnisvolles, Unerklärliches, Verwunderliches? Rolf Heilmann nimmt uns mit auf eine Reise zu alltäglichen Wundern und Phänomenen, die direkt an die Grenzen unserer naturwissenschaftlichen Weltbilder führen. Was ist Licht? Wie funktionieren Magnete? Wieso vergeht die Zeit? Abschließende Antworten gibt es nicht. Aber mit etwas Neugier können wir die Welt um uns voller Geheimnisse sehen. Faszination und Überraschungen garantiert! Von der Winzigkeit der Atome über den Alltag bis zur Unendlichkeit des Universums - Wunder sind einfach überall.
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Seitenzahl: 283
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Bildnachweis
Die Abbildungen stammen vom Autor. Abbildung 3 wurde unter Verwendung eines lizenzfreien Fotos der NASA erstellt.
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© für die Originalausgabe und das eBook: 2015 F. A. Herbig Verlagsbuchhandlung
GmbH, München
Alle Rechte vorbehalten
Schutzumschlag: Wolfgang Heinzel
Umschlagmotiv: grafikcafé Jürgen Gawron, München
eBook-Produktion: VerlagsService Dietmar Schmitz GmbH, Heimstetten
ISBN 978-3-7766-8208-3
Für Kristina, die Gefährtin
Inhalt
Vorwort – Wunder gibt es immer wieder
Und sie bewegt sich doch! – Das Wunder der Erkenntnis
Nüchternheit und die wunderbare Erde
Sitzen wir alle auf einem riesigen Kreisel?
Maß für Maß – Das Wunder des Experiments
Maß und Zahl
Messen, was messbar ist
Ordnung muss sein – Das Wunder der Naturgesetze
Gibt es überhaupt einfache Erklärungen?
Hat Gott einen Plan?
Natur und Technik
Der Mond, die Sonne und die Planeten
Eine Göttin stellt sich quer
Der Verlust der Mitte
Die Kraft und die Herrlichkeit – Das Wunder der Theorie
Das Universum und wir
Kräfte in leeren Räumen
Was haben Äpfel und Monde gemeinsam?
Ein Gesetz für das Universum
Knallt der Mond auf die Erde?
Von Schwerelosigkeit und Theorie
Die Unbegreiflichkeit der großen Theorien
Vom Himmel durch die Welt zur Hölle – Das Wunder der Energie
Der Treibstoff aus dem Nichts
Woher wissen wir, dass es Atome gibt?
Was hat kalter Kaffee mit dem Universum zu tun?
Schier unbegreifliche Bilder
Was die Welt im Innersten zusammenhält – Das Wunder der Kräfte
Gewimmel im Festen
Die unheimliche Kraft
Farbladungen und andere Abstrakta
Gegen den Strom – Das Wunder der Begriffe
Fluss ohne Wiederkehr
Quantisierung als Normalzustand
Die Fähigkeit zur Stromleitung
Extreme Verhältnisse in einfachen Drähten
Warum keinen Kaffee in Metallbechern?
Blitze als Himmelsmacht
Magie und Magnetismus – Das Wunder der Vorhersagbarkeit
Ein halber Magnet für den Nobelpreis
Strom, Magnetismus und Pfeile
Magnete und Atome
Unmengen an Strom
Wunderwellen
Unfassbar! – Das Wunder des Lichts
Dunkelheit im Licht
Licht-Bilder
Das Unvorstellbare
Der würfelnde Gott
Gibt es die Ewigkeit?
Wem nützt es?
Quantensprünge – Das Wunder des Unsinns
Die Grenzen unserer Vorstellung
Unschärfe und die Grenze unserer Begriffe
Das Ende der Welt
Teilchen gehen durch Wände
Der Stoff, aus dem die Träume sind – Das Wunder der Strukturen
Die Magie der Kristalle
Kristallisation gegen Organisation
Selbstorganisation
Emergenz oder: Warum sind die Dinge anders als ihre Bestandteile?
Alles aus nichts?
Voll abgehoben – Das Wunder der Übersinnlichkeit
Der Mensch – das Maß aller Dinge?
Künstliche Sinne
Künstliche Bilder
Von der Faszination zum anonymen Gigantismus
Völker, hört die Signale! – Das Wunder der Information
Wann werden aus Daten Informationen?
Wege ins Komplizierte und Ungewisse: Jede Menge Platz für Wunder?
It from bit
Die Mauer muss weg! – Das Wunder von Zeit und Raum
Was ist Zeit?
Auf der Insel der Seligen
Der Anfang aller Dinge – und die Mauern drum herum
Sind Zeit und Raum gar nicht fundamental?
Denn sie wissen nicht, was sie tun – Das Wunder der Entdeckungen
Wo bleiben die großen Ideen?
Große und kleine Ideen
Die Nachtseite der Wissenschaft
Revolutionen, die niemand bemerkt
Das Wunder der Überraschung
Naht das Ende der Theorie?
Ende der Wunder, Ende der Menschheit?
Danksagung
Quellenangaben
Bücher
Artikel
Internetadressen
Register
Sachverzeichnis
Personenverzeichnis
»Das Schönste und Tiefste, was der Mensch erleben kann, ist das Gefühl des Geheimnisvollen. Es liegt der Religion sowie allem tieferen Streben in Kunst und Wissenschaft zugrunde. Wer dies nicht erlebt hat, erscheint mir, wenn nicht wie ein Toter, so doch wie ein Blinder.« Albert Einstein
»Wir müssen nicht glauben, dass alle Wunder der Natur nur in anderen Ländern und Weltteilen seien. Sie sind überall. Aber diejenigen, die uns umgeben, achten wir nicht, weil wir sie von Kindheit an täglich sehen.« Johann Peter Hebel
»Ein Wunder wäre es zum Beispiel, wenn der Stein, den ich loslasse, in die Höhe schwebte. Und dass er zur Erde fällt, ist keines?« Alfred Polgar
»Wer nicht an Wunder glaubt, ist kein Realist.« David Ben-Gurion
Vorwort – Wunder gibt es immer wieder
Wird die Wissenschaft irgendwann alles erklären können? Es scheint so zu sein. Schauen wir auf die Geistesgeschichte, so wurde das einst Dunkle, Spukhafte, Unerklärliche nach und nach durch die Naturwissenschaft aufgehellt. Heute wird mehr geforscht denn je. Wenn etwas unverstanden ist, dann ist es offenbar nur eine Frage der Zeit, bis das Problem gelöst sein wird. Gibt es also bald prinzipiell nichts mehr, worüber wir ungläubig staunen können?
Ich kann Sie beruhigen: Physiker, die ja die Welt in ihren Grundstrukturen verstehen wollen, können zwar tolle Theorien aufbauen. Doch viele einfache Fragen können sie gar nicht beantworten. Ein Beispiel: Stellen Sie sich vor, Sie wären Kandidat bei »Wer wird Millionär«, und Günther Jauch würde Ihnen folgende Frage stellen: Warum fallen Gegenstände nach unten? Liegt es an der
A) Gravitationskraft
B) Magnetkraft
C) Elektrokraft
D) Vitalkraft?
Die meisten würden wohl A als richtige Antwort wählen, hätten damit gleich ein paar Hundert oder Tausend Euro gewonnen und könnten zur nächsten Frage übergehen. So einfach kann Physik sein. Doch das scheint nur so.
Fragt uns ein Kind, warum alles nach unten fällt, würden wir vielleicht die genannten Fremdwörter vermeiden und von Erdanziehung oder Schwerkraft sprechen. Das ist eine Antwort, mit der unser Nachwuchs selbstbewusst in der Schule punkten kann.
Doch was passiert, wenn das Kind das so sicher vorgetragene Wissen noch einmal hinterfragt? Zum Beispiel: Warum gibt es denn die Schwerkraft? Bei dieser simplen Frage käme nicht nur Herr Jauch in Erklärungsnöte. Auch gestandene Physiker müssten antworten: Wir wissen es nicht.
Die Wissenschaftler könnten natürlich noch etwas von der Krümmung des Raumes oder Eichbosonen erzählen und Formeln vorweisen, mit denen man das alles berechnen kann. Doch daraus ergäbe sich gleich die nächste Warum-Frage. Schließlich merken wir es: Eine endgültige, alles erklärende Antwort, bei der Kinder nicht weiterbohren könnten, gibt es gar nicht. Dabei geht es noch nicht einmal um die Frage nach dem Sinn des Ganzen (die ist von der Naturwissenschaft sowieso nicht zu beantworten), sondern um eine Gewissheit über die ersten bzw. letzten Ursachen. Doch da werden wir von den Wissenschaftlern allein gelassen.
Etwas altertümlich ausgedrückt könnte man sagen: Das Wirken der Schwerkraft ist ein Wunder, das uns vor unlösbare Rätsel stellt. Wir können nur noch darüber staunen – wenn wir diese Fähigkeit nicht schon verlernt haben.
Dabei ist die Gravitation nur ein Beispiel unter vielen. Im Prinzip können alle Warum-Frageketten von den Naturwissenschaften gar nicht abschließend beantwortet werden. Schon nach zwei, drei Fragen stoßen wir an Grenzen des Verstehbaren.
Trotz dieses Mankos, das gerne ignoriert, verschwiegen oder mit Fachsprache kaschiert wird, ist die Naturwissenschaft seit Jahrhunderten außerordentlich produktiv. Unsere heutige Technik baut ganz auf diesen Erkenntnissen auf. Doch wie kann es sein, dass etwas, das gar keine abschließenden und zufriedenstellenden Antworten gibt, so erfolgreich wirkt? Das ist, kurz gesagt, ebenfalls ein Wunder.
Abb. 1: Selbst kurze Frageketten können durch die Wissenschaft nicht befriedigend beantwortet werden!
Im Lauf dieses Buches werden wir es mit einer Reihe offener Probleme und Fragen tun bekommen, über die man nur staunen kann. Dabei werden Sie sehen, dass das viele, in den Lehrbüchern gespeicherte Wissen auf recht unbekannten Fundamenten ruht. Selbst die Begriffe, mit denen Wissenschaftler arbeiten, sind mitunter für sie selbst nur schwer zu fassen. Es bleiben immer unauflösbare Geheimnisse. Die Welt lässt sich also letztendlich gar nicht richtig erklären. Auch Physiker sind nicht allwissend.
Wozu aber dann dieses Buch, das voller wissenschaftlicher Erklärungsversuche steckt? Ich möchte Ihnen zeigen, wie wir das Wundern und Staunen wieder lernen können – wenn wir uns auf das Geheimnisvolle in der Welt und der Wissenschaft besinnen. Dazu werde ich Sie auf eine Reise mitnehmen, die zu den Anfängen und Grenzen unserer naturwissenschaftlichen Weltbilder führt.
Damit unsere Tour persönlicher und erlebnisreicher wird, zerre ich Sie nicht sofort auf die abstrakten und unverständlichen Höhen der aktuellen Physik. Sondern wir wenden uns den fundamentalen Unglaublichkeiten und Unbegreiflichkeiten langsam zu. Dabei nähern wir uns dem Unbekannten ausgehend von unseren alltäglichen Beobachtungen und Erfahrungen und den Überlegungen unserer Vorfahren. Wir begeben uns, wie bei einer Expedition, in die Physik hinein und verfolgen konkrete Wege, die uns in neue Welten und an das Ende oder den Anfang des Wissbaren bringen.
Wir tun das mit möglichst einfacher »Ausrüstung«. Benötigt werden unsere wachen Sinne und Phantasie, und wir verzichten auf die von Physikern so hoch gehaltene Mathematik. (Dabei ist das Funktionieren der Mathematik in der Natur auch so etwas Unerklärbares.) Schon mit diesem leichten Gepäck kann jeder zumindest erahnen, wo die Grenzen der Wissenschaft liegen und von welcher Art sie sind.
Gemäß einer alten Pastorenweisheit, wonach ein gutes Beispiel die beste Predigt sei, lernen Sie durch das Konkrete das allgemein Gültige kennen. Auf diese Art gelangen wir gemeinsam schrittweise dorthin, wo wir nichts mehr wissen und nur noch staunend vor den unerklärlichen, geheimnisvollen Phänomenen stehen. So weit der Plan. Wollen Sie das Wundern wieder lernen? – Dann kommen Sie mit!
