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EINSTEINS PHOTONEN

Albert Einstein, der wahrscheinlich prominenteste Wissenschaftler des 20. Jahrhunderts, veröffentlichte in den „Annalen der Physik“ am 30. Juni 1905 seinen ersten Aufsatz zur Relativitätstheorie. Anlässlich der 100. Wiederkehr seines „annus mirabilis“ (das wunderbare Jahr) und der 50. Wiederkehr seines Todestages am 18. April erschienen weltweit unzählige Aufsätze, und weitere werden folgen.

Bei diesen Jubiläen sollte aber nicht übersehen werden, dass Einstein in seinem Aufsatz vom 17. März 1905 eine Abhandlung präsentierte, die einen enormen Einfluss auf die Wissenschaft ausübte.

Der Artikel mit dem eigenartig klingenden Titel „Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt“ enthielt eine neue Theorie über die Eigenschaft des Lichtes. Einstein vermutete, dass man das Licht unter bestimmten Umständen so betrachten könne, als ob es aus Teilchen bestehe. Das war revolutionär, denn in der Wissenschaft war es eine ausgemachte Sache, dass alle elektromagnetischen Strahlen - somit auch Licht - Wellen sind. Einstein behauptete, dass die Energie der Lichtteilchen, die man heute auch „Photonen“ oder „Quanten“ nennt, der Frequenz der Strahlung entspricht. Die Formel dafür lautet: Strahlungsenergie = h mal Frequenz, wobei h eine Naturkonstante (das so genannte Planck’sche Wirkungsquantum) ist. Die in Kilohertz oder Megahertz gemessene Frequenz steht für die Schwingungsfrequenz der Strahlung. Röntgenstrahlen haben eine höhere Frequenz als Funkwellen, die entsprechenden Röntgenphotonen sind demnach energiereicher als diejenigen aus einem Funkgerät.

Die Annahme, dass die in einem Lichtstrahl enthaltene Energie als Photonen - also in bestimmten Energiepaketen - übertragen wird, stand so sehr im Widerspruch zu der bestätigten Wellentheorie, dass Einsteins Arbeit auf allgemeine Ablehnung stieß. Die Überraschung war daher groß, als der amerikanische Physiker Robert Millikan Einsteins Theorie einige Jahre später experimentell bestätigte. Heute wissen wir: Licht kann sowohl Wellen- als auch Teilchennatur haben. „Eventus magister stultorum“ wussten schon die Römer „Das Ergebnis ist der Lehrmeister der Dummen“. Eine leistungsfähige Theorie siegt stets über jeden noch so einfältigen Einwand.

Anlässlich des Weltjahres der Physik 2005 wird sich die diesjährige Sommerserie des VN-Scheinwerfers mit der Geschichte der Physik beschäftigen. Dabei wird auch Einstein nochmals zur Sprache kommen. Produkte der Physik wie Mikroskope, Elektromotoren, Computerchips und - leider auch - Atombomben haben den Gang der Geschichte schließlich stärker beeinflusst als die Politik der Mächtigen.

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© 2005 Rudolf Öller, Bregenz