Welt der Naturwissenschaften
(Scientific Medley)

 Jahresübersicht 2010

Die Gedankenfreiheit ist die einzig wahre und die größte Freiheit, die der Mensch erreichen kann.
(Maxim Gorki)

21. November 2024

Kaum ein Philosoph der Antike musste posthum so viele Niederlagen einstecken wie Aristoteles. Das Herz sei das Zentrum der Gefühle, meinte Aristoteles. Heute wissen wir, dass das Herz eine Pumpe ist, die auf hormonelle Signale reagiert. Die Sonne sei makellos, meinte Aristoteles, doch dann entdeckte Galileo Galilei die Sonnenflecken. Aristoteles glaubte, dass sich die Himmelskörper auf Kreisbahnen bewegten, doch Johannes Kepler wies nach, dass es sich um Ellipsen handelt. Ganz schlimm erwischte es Aristoteles mit seiner Himmelskunde. Er betonte, dass sich alle Himmelskörper um die Erde bewegen, doch Kopernikus, Galilei und alle späteren Astronomen berichtigten diesen Irrtum. Aristoteles war überzeugt, dass es keine Atome gibt, doch die Physiker und Chemiker des 19. Jahrhunderts korrigierten auch diese Fehleinschätzung.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts tauchten zwei Giganten auf, Max Planck (1858-1947) und Niels Bohr (1885-1962). Planck beschäftigte sich unter anderem mit der Schwarzkörperstrahlung. Die Strahlung von schwarzen Körpern – es handelt sich dabei um dunkle röhrenförmige Gebilde aus Keramik oder Metall - erweckte damals die Neugier der Physiker. Die Wellenlänge der Schwarzkörperstrahlung hing nicht vom Material, sondern nur von der Temperatur ab. Oberhalb von 600 Grad Celsius beginnt ein schwarzer Körper rot, später weiß zu glühen. Als Planck die Strahlungsdichte eines schwarzen Körpers mit einer Differenzialgleichung näher untersuchte, erlebte er eine Überraschung. Er bekam als Lösung statt einer glatten Kurve eine kleine „Treppe“. Der schwarze Körper gab Energie nicht kontinuierlich ab, sondern in kleinen Energiepaketen, die man heute „Lichtquanten“ nennt. Planck hatte damit das Fundament der Quantenphysik gelegt, auf dem der dänische Nobelpreisträger Niels Bohr ein mächtiges Gebäude errichtete.

Niels Bohr war ein Schüler von Ernest Rutherford, der den Atomkern entdeckt hatte. Bohr hatte mit dem Atommodell von Rutherford ein Problem. Er glaubte nicht, dass die Elektronen im Atom um den Kern kreisen, denn kreisende Elektronen verlieren rasch Energie. Das Atom würde in diesem Fall spontan in sich zusammenbrechen. Bohr war daher nach Analysen von Spektralfarben zur Erkenntnis gelangt, dass die Elektronen fest definierte Stufen besetzen, zwischen denen sie im Atom mit bestimmten Frequenzen auf- und abschwingen und dabei Lichtquanten schlucken oder abgeben.

Auch Aristoteles’ geheiligtes Prinzip, wonach die Natur keine Sprünge macht („natura non facit saltus“) war damit von Planck und Bohr beerdigt worden. Die Natur macht sehr wohl Quantensprünge. Winzig klein zwar, aber es sind Sprünge.

Niels Bohr

Helden der Wissenschaft:
Roger Penrose
(* 1931) berechnete gemeinsam mit Stephen Hawking die Verteilung von Masse und Energie im Universum und bewies die Existenz von Schwarzen Löchern.