Who is who in Big Bang-Langfassung

Zeitreise mit Big Bang-Kurzfassung

Who is Who in Big Bang-Kurzfassung

Who is who in Big Bang (Stand 2010)

Hier findet man alle Wissenschaftler und großen Denker nach ihrem Geburtsjahr chronologisch geordnet, die in Big Bang namentlich erwähnt sind. In diesem Who is who erfährt man, welche Menschen Zeitgenossen waren.
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Thales von Milet
624 -546 v. Chr.

Kap. 23.1, BB6

Schon vor etwa 2600 Jahren entdeckte der griechische Mathematiker THALES VON MILET angeblich, dass man mit einem Bernstein kleine Objekte anziehen kann, wenn man ihn vorher mit einem Tuch gerieben hat. Das war wohl eines der ersten Experimente mit Elektrizität. Bernstein wurde von den Römern electrum und von den Griechen elektron genannt und somit zum Namensgeber für die Elektrizität und das Elementarteilchen Elektron.

Demokrit
460-371 v. Chr.

Kap. 3.1, BB5

Bereits der griechische Philosoph DEMOKRIT meinte, dass alle Stoffe aus kleinsten, nicht mehr trennbaren Teilchen aufgebaut sein müssten. Weil unteilbar auf Griechisch atomos heißt, nennt man diese kleinsten Teilchen Atome, also die „Unteilbaren“. Man stellte sich damals die Atome wie feste Kugeln vor.

Aristoteles
384-323

Kap. 1.1, BB5

ARISTOTELES behauptete um etwa 350 v. Chr., dass schwere Gegenstände schneller fallen als leichte. Es dauerte etwa 2000 Jahre, bis GALILEO GALILEI experimentell nachweisen konnte, dass alle Gegenstände gleich schnell fallen, wenn man den Luftwiderstand vernachlässigt.

Kap. 12.1, BB6

Etwa 340 v. Chr. festigte ARISTOTELES die damaligen Vorstellungen vom Universum. In seinem Weltbild hatte die Erde bereits Kugelgestalt und befand sich ruhend im Mittelpunkt des Weltalls. Man nennt dieses Weltbild daher geozentrisch (gr. geo = Erde; lat. centrum = Mitte). Die Erde war von kristallenen Himmelssphären umgeben, die alle Himmelskörper trugen. Diese sollten perfekte Kugelform haben und sich auf Kreisbahnen bewegen. Die Himmelssphären bestanden aus einem besonders leichten und durchsichtigen Material, dem Äther. Neben Feuer, Wasser, Erde und Luft war dieser Äther das berühmte 5. Element, also die Quintessenz (lat. quintus = der Fünfte).

Erathostenes
282-202 v. Chr.

Kap. 12.1, BB6

ERATHOSTENES war ein bedeutender Mathematiker und Astronom seiner Zeit und wahrscheinlich der Erste, der um 250 v. Chr den Erdumfang berechnet hat. Seine Methode war bestechend einfach. An einem bestimmten Tag spiegelte sich im heutigen Assuan in Ägypten die Sonne in einem tiefen Brunnen-sie stand also genau senkrecht. ERATHOSTENES maß am selben Tag in Alexandria, das am selben Längenkreis im Norden liegt, den Einfallswinkel des Sonnenlichts und kam auf 7,2°. Das ist etwa 1/50 eines Kreisumfanges. Deshalb muss zwischen Assuan und Alexandria 1/50 des Erdumfanges liegen. Den Abstand zwischen den beiden Städten maß er mit 5.000 Stadien, was für den Erdumfang 250.000 Stadien ergibt. Man weiß heute nicht, wie lang die Einheit Stadion tatsächlich war. Der berechnete Wert für den Erdumfang dürfte aber umgerechnet zwischen 35.000 und 45.000 km gelegen und somit dem heute bekannten Wert von etwa 40.000 km sehr nahe gekommen sein.

Abb. 12.3: Methode zur Bestimmung des Erdumfangs nach Erathostenes. Der Winkel ist übertrieben groß dargestellt.

Claudius Ptolemäus
100-150

Kap. 12.1, BB6

Das Weltbild des ARISTOTELES hatte Schwächen, denn Planeten beschreiben manchmal Schleifen oder Kurven. Diese kann man mit einer einfachen Kreisbahn nicht erklären. Der griechische Astronom CLAUDIUS PTOLEMÄUS verfeinerte das aristotelische Weltbild um etwa 150 n. Chr. Unter dem arabischen Titel Almagest ging sein Handbuch der mathematischen Astronomie in die Weltgeschichte ein. Um die Kreisform zu bewahren und trotzdem die Bewegungen der Planeten erklären zu können, führte Ptolemäus die Epizyklen ein.

Abb. 12.5: „Normaler“ Epizyklus (a) und „Doppelepizyklus“ mit exzentrischer Erde (b).

Ibn Al-Haitham
965-1039

Kap. 26.1, BB6

IBN AL-HAITHAM war ein bedeutender arabischer Mathematiker, Optiker und Astronom. Er scheint um das Jahr 1000 klargestellt zu haben, dass sichtbare Dinge Licht aussenden, also selbst leuchten oder fremdes Licht zurückwerfen.

Leonardo da Vinci
1452-1519

Kap. 8.4.2, BB5

Schon das Renaissance-Genie LEONARDO DA VINCI bemerkte, dass die Reibung eines Gegenstandes nicht von der Auflagefläche abhängt.

Kap. 9, BB5

Die Welt sähe anders aus, wenn es eine Energie erzeugende Maschine gäbe. Doch die Erfindung eines solchen Perpetuum mobile („das sich ewig Bewegende“) ist seit mehr als 800 Jahren ein Traum geblieben. Sämtliche Konstruktionsversuche, auch von klügsten Köpfen wie LEONARDO DA VINCI, sind gescheitert.

Abb. 9.14: Riesenarmbrust in einer Darstellung von LEONARDO DA VINCI

Nikolaus Kopernikus
1473-1543

Kap. 12.2, BB6
Kap. 39.1, BB8

Um das Jahr 1500 verbrachte NIKOLAUS KOPERNIKUS seine Zeit mit astronomischen Entdeckungen. Und obwohl er ein kirchliches Amt bekleidete, brachte er die Kühnheit auf zu behaupten, nicht die Erde, sondern die Sonne sei der Mittelpunkt des Universums. Dieses Weltbild nennt man daher heliozentrisch (gr. helios = Sonne). Alle Planeten drehen sich demnach um die Sonne. Kopernikus vertrat aber nach wie vor die Ansicht, dass die Himmelskörper Kreisbahnen beschreiben. Daher war das heliozentrische Weltbild dem geozentrischen an Genauigkeit nicht überlegen.

Tycho de Brahe
1546-1601

Kap. 12.3, BB6

Galileo Galilei
1564-1642

Kap. 1.1, BB5

ARISTOTELES behauptete vor beinahe 2400 Jahren, dass schwere Gegenstände schneller fallen als leichte. Es dauerte etwa 2000 Jahre, bis GALILEO GALILEI experimentell nachweisen konnte, dass alle Gegenstände gleich schnell fallen, wenn man den Luftwiderstand vernachlässigt.
GALILEI ist für die Physik deshalb ein so wichtiger Mann, weil er wesentlich dazu beigetragen hat, dass diese zu einer exakten Naturwissenschaft wurde. Er war der Auffassung, dass alle Hypothesen durch Experimente überprüfbar sein müssen. Diese Experimente sollten möglichst einfach sein, damit man ganz spezielle Fragen gezielt untersuchen kann.
Von Galilei stammt der Ausspruch: „Alles, was messbar ist, messen, alles was nicht messbar ist, messbar machen.“ Galilei konnte durch seine Messungen zeigen, dass leichte und schwere Kugeln gleich schnell rollen und bestätigte somit seine eigene Hypothese (und widerlegte damit natürlich die des Aristoteles).

Kap. 6.1, BB5

Die Geschwindigkeit ist relativ. Das hat bereits GALILEO GALILEI mehr als 300 Jahre vor Albert Einstein entdeckt. Galilei soll auf einem Schiff gleichmäßig dahingefahren sein, als er ein Glas mit Fischen betrachtet hat. Man könnte ja annehmen, dass sich die Fische auf der Seite des Glases befinden, die gegen die Fahrtrichtung zeigt, weil dieses ja unter ihnen wegfährt. Wenn das Schiff aber nicht beschleunigt, dann merken die Fische gar nichts davon. Galilei kam daher zu dem Schluss, dass man mit keinem mechanischen Experiment eine unbeschleunigte Bewegung feststellen kann. Das nennt man den „Satz von Galilei“ oder auch das klassische Relativitätsprinzip.

Abb. 6.4: Galilei und das Fischglas

Kap. 12.2, BB6

Einige Jahrzehnte nach KOPERNIKUS war GALILEI einer der eifrigsten Verfechter des heliozentrischen Weltbildes. Er verbesserte das um 1600 erfundene Fernrohr und war wohl einer der Ersten, der damit den Himmel beobachtete. Er entdeckte unter anderem, dass sich vier Monde um den Jupiter bewegen. Diese heißen daher heute Galilei’sche Monde. Diese Entdeckung stand im Gegensatz zum geozentrischen Weltbild, in dem sich alle Himmelskörper um die Erde bewegen. Galilei hatte sozusagen ein Kopernikanisches System in Miniatur gefunden. Außerdem entdeckte er, dass der Mond keineswegs eine perfekte Kugel war.

Kap. 7.2, BB5

Führt ein Gegenstand mehrere Bewegungen gleichzeitig aus, so beeinflussen diese einander nicht. Das nennt man auch das Unabhängigkeitsprinzip der Bewegungen. Mit „mehreren Bewegungen“ ist gemeint, dass man die Geschwindigkeit als Vektor in ihre Komponenten zerlegen und wieder zusammensetzen kann. Und diese Komponenten werden durch das Addieren nicht beeinflusst. Das Unabhängigkeitsprinzip wurde um 1605 von GALILEO GALILEI formuliert.

Abb. 7.8: Originalskizze von Galilei zur Konstruktion eines horizontalen Wurfs um das Jahr 1605.

Johannes Kepler
1571-1630

Kap. 12.4, BB6

Der Däne TYCHO DE BRAHE hatte jahrzehntelang die Planeten beobachtet und deren Positionsbestimmung noch ohne Fernrohr bis zu einer unglaublichen Genauigkeit verbessert. Er war ein exzellenter Experimentator, aber die Theorie war nicht so seine Stärke. Nach seinem Tod 1601 hatte der Astronom JOHANNES KEPLER die Möglichkeit, diese sehr genauen Daten auszuwerten. Mit dem heliozentrischen Weltbild konnte etwas nicht stimmen, denn die tatsächlichen Planetenpositionen stimmten nicht exakt mit der Vorhersage überein. Für seine Berechnungen verwendete er die Daten der Marsbahn. Kepler konnte mit deren Hilfe belegen, dass Erde und Mars eine Ellipsenbahn beschreiben. Kepler war somit der Erste, der die vollkommenen Kreisbahnen des ARISTOTELES verwarf. Später erweiterte er die Theorie der Ellipsenbahnen auf alle Planeten und veröffentlichte im Jahr 1609 seine ersten beiden Gesetze. 1619 entdeckte Kepler noch ein drittes Gesetz. Bei diesem geht es um die zeitliche und räumliche Beziehung der Planeten zueinander.

Abb. 12.15: Zuerst bestimmt Kepler die Erdbahn, indem er den Mars alle 687 Tage anpeilte.

Abb. 12.21: Abstand und Umlaufzeit aller Planeten und von Pluto, dem 2006 der Planetenstatus aberkannt wurde (siehe Kap. 12.4). Die x-Achse ist logarithmisch aufgetragen-von Markierung zu Markierung verzehnfacht sich der Wert. Fur jedes beliebige, die Sonne umkreisende Objekt (also auch fur Pluto oder Kometen) gilt, dass die Werte für T und a auf dieser Geraden liegen müssen.

Willebrord Snell van Rojen
1580-1626

Kap. 16.2.2, BB6

Einer der ersten, der das Brechungsgesetz formuliert hat, war der Niederländer WILLEBRORD SNELL VAN ROJEN (kurz SNELLIUS) um etwa 1620. Es gilt für alle Wellen und gibt einen Zusammenhang zwischen den Winkeln und den Geschwindigkeiten an.

Brechungsgesetz von Snellius
sin α/ sin β = v₁/v₂
α und β … Winkel des einfallenden und des gebrochenen Strahls zum Lot
v₁ und v₂ … Geschwindigkeiten der Wellen in Medium 1 und 2

Abb. 16.15: Alte Wellenfront (schwarz) und neue Wellenfront (rot), nachdem die Zeit t vergangen ist.

Pierre de Fermat
1608-1665

Kap. 16.1, BB6

Ein Prinzip zur Ausbreitung von Wellen stammt von einem Zeitgenossen HUYGENS, dem französischen Mathematiker PIERRE DE FERMAT. Das Fermat-Prinzip lautet: Eine Welle läuft zwischen zwei Punkten auf jenem Weg, für den es am wenigsten Zeit benötigt.

Abb. 16.6: Wenn sich das Medium ändert, dann ändert sich auch die Ausbreitungsgeschwindigkeit und dann knicken die Strahlen. D ist unmöglich, weil es ein zeitlich längerer Weg ist.

Christian Huygens
1629-1695

Kap. 2.4, BB5

Um etwa 1660 gelang es dem Holländer CHRISTIAN HUYGENS, die Zeitmessung entscheidend zu verbessern. Er nutzte Galileis Idee, ein Pendel als Taktgeber für Uhren einzusetzen und konnte die Ganggenauigkeit auf etwa eine Sekunde pro Tag steigern. Pendeluhren wurden damit zu einer unentbehrlichen Hilfe bei astronomischen Beobachtungen.

Abb. 14.5: Das Prinzip einer Pendeluhr: Das 1-m-Pendel liefert den genauen Takt, das Gewicht liefert die Energie für die fortlaufende Schwingung. Nach 60 „Zahnen“ ist eine Minute vergangen, nach 3600 eine Stunde.

Kap. 16.1, BB6

Der niederländische Physiker CHRISTIAN HUYGENS formulierte um 1680 ein nach ihm benanntes Prinzip, das für alle Arten von Wellen gilt. Jeder Punkt, der gerade von einer Welle erfasst wird, sendet eine neue Elementarwelle aus. Die Überlagerung all dieser Wellen ergibt die sichtbare Welle.

Abb. 16.2: Simulation der Entstehung einer Elementarwelle an einem Loch. Es spielt dabei keine Rolle, ob die ursprüngliche Welle eine Kreiswelle (links) oder eine ebene Welle ist.

Thomas Newcomen
1633-1729

Kap. 22.4, BB6

Die erste einsetzbare Dampfmaschine wurde 1712 von THOMAS NEWCOMEN konstruiert und diente zum Abpumpen des Wassers in einem Bergwerk. Der Wirkungsgrad lag bei gerade mal 0,5 %.

Robert Hook
1635-1703

Kap. 8.4.3, BB5
Kap. 14.2, BB6

ROBERT HOOK war einer der vielseitigsten Gelehrten des 17. Jahrhunderts und mit seinem Zeitgenossen NEWTON ziemlich zerstritten. Er interessierte sich vor allem für praktische Dinge und entdeckte, dass die Kraft, die man zur Dehnung einer Spiralfeder benötigt, proportional zur Dehnung ist. Um eine Feder doppelt so stark zu dehnen, ist auch eine doppelt so große Kraft notwendig. Das nennt man das Hook’sche Gesetz.

Abb. 8.30: Spannungs-Dehnungs-Diagramm einer Schraubenfeder

Sir Isaac Newton
1643-1727

Kap. 1.1, BB5

Früher glaubte man, dass am Himmel ganz andere Gesetze herrschen als auf der Erde. Wie konnte man sonst erklären, dass auf der Erde alles zu Boden fällt, während der Mond unablässig um die Erde kreist? SIR ISAAC NEWTON hatte aber eine geniale Idee. Er beobachtete angeblich unter einem Apfelbaum liegend den Mond am Himmel, als ihm ein Apfel auf den Kopf fiel. Er empfand in diesem Augenblick die Bewegung des Mondes als ein „Fallen um die Erde“ und kam zu dem Schluss, dass die Umlaufbahn des Mondes und der Fall des Apfels auf dieselben Gesetzmäßigkeiten zurückzuführen sind. Diese Erkenntnis hatte er so um das Jahr 1660.

Abb. 1.7

Daniel Fahrenheit
1686-1736

Kap. 18.2, BB6

DANIEL FAHRENHEIT erfindet um 1720 die nach ihm benannte Temperaturskala.

Abb. 18.5: Einige gerundete Vergleichswerte der einzelnen Temperaturskalen . Zu den exakten Werten siehe Tab. 18.3. Die Werte gelten bei Normaldruck. Die Temperaturdifferenzen 1 K und 1 °C sind gleich groß!

Anders Celsius
1701-1744

Kap. 18.2, BB6

ANDERS CELSIUS erfindet 1742 die nach ihm benannte Temperaturskala.

Fahrenheit in Celsius	°C = (°F-32) / 1,8
Kelvin in Celsius	°C = K-273
Celsius in Kelvin	K = C° + 273
Celsius in Fahrenheit	°F = °C × 1,8 + 32

Tab. 18.3: Die wichtigsten Umrechnungsformeln.

David Hume
1711-1776

Kap. 1.1, BB5

Man kann immer nur eine endliche Anzahl von Experimenten durchführen. Irgendwann muss schließlich einmal Schluss sein. Und dann kommt man an einer Sache nicht vorbei: Man muss verallgemeinern und in diesem Beispiel von 99 Experimenten auf „es ist immer so“ schließen. In der Wissenschaft nennt man eine solche Verallgemeinerung Induktion. Und sie bereitet das Problem, dass man sich eben niemals zu 100 % sicher sein kann, ob die Theorie wirklich stimmt. Darauf hat bereits der englische Philosoph DAVID HUME (1711-1776) im 18. Jh. hingewiesen. Dass es niemals völlig sicheres Wissen von der Welt geben kann heißt aber nicht, dass wir gar nichts wissen. Die Sicherheit, dass der Stein auch beim 100sten Versuch zu Boden fällt, ist auf jeden Fall beruhigend groß! Aber der springende Punkt ist: Wir können uns niemals völlig sicher sein!

Charles Augustin de Coulomb
1736-1806

Kap. 23.1.3, BB6

Obwohl es mehreren Forschern gelang, ein Gesetz für die elektrische Kraft aufzustellen, wird dieses dem Franzosen CHARLES AUGUSTE DE COULOMB zugeschrieben, nach dem auch die Einheit der Ladung benannt ist. Er hat es um etwa 1776 formuliert, und es gilt zwischen zwei punktförmigen oder kugelförmigen Ladungen.

James Watt
1736-1819

Kap. 9.5
Kap. 22.4, BB6

Die Leistung wird in Watt angegeben. Ein Watt ist 1 Joule pro Sekunde. Die alte Einheit für die Leistung ist die Pferdestärke (PS). Die Definition der Pferdestärke stammt von JAMES WATT, dessen Dampfmaschinen ab 1780 die Pferde ersetzten.
JAMES WATT ist zwar nicht wie oft behauptet der Erfinder der Dampfmaschinen, aber er verbesserte die Konstruktion von THOMAS NEWCOMEN auf einen Wirkungsgrad von rund 3 %. 1769 lässt er seine Dampfmaschine patentieren. Diese gilt als eine der bedeutendsten Erfindungen der Technikgeschichte. Moderne Dampfkraftwerke funktionieren immer noch nach diesem Prinzip.

Abb. 22.11: Arbeitsweise einer Dampfmaschine.
Der Frischdampf strömt abwechselnd in die linke und rechte Kammer des Zylinders und drückt den Kolben hin und her. Dabei öffnen und schließen sich die Ein- und Auslassventile gegengleich.

Luigi Galvani
1737-1798

Kap. 23.3, BB6

LUIGI GALVANI war Professor für Anatomie in Bologna und machte um 1790 beim Sezieren von Fröschen eine sehr sonderbare Entdeckung. Wenn er einen Froschschenkel gleichzeitig mit zwei verschiedenen zusammenhängenden Metallen berührte, begann dieser heftig zu zucken. Man verstand diesen Effekt damals noch nicht, aber im Prinzip hatte Galvani durch Zufall eine Batterie erfunden.

Abb. 23.19: Ein Froschschenkel zuckt, wenn man ihn mit zwei verschiedenen Metallen berührt.

Alessandro Volta
1745-1827

Kap. 23.3, BB6

Der Italiener ALESSANDRO VOLTA hörte von den Experimenten von LUIGI GALVANI und stellte eigene Versuche an. Er entdeckte, dass man zur Erzeugung von Spannung nur zwei verschieden elektrische Leiter und einen Elektrolyten benötigt. Darunter versteht man einen meist flüssigen Leiter, in dem der Ladungstransport durch Ionen erfolgt. Volta kombinierte verschiedene Metalle und erstellte eine Spannungsreihe-und zwar anhand der Intensität der Geschmacksempfindung, die die Metallkombinationen an seiner Zunge hervorriefen. Um 1800 stellt er seine bedeutendste Erfindung vor: die Voltasäule, die Mutter aller Batterien! Bis heute nennt man Batterien „galvanische Elemente“, und die Einheit der Spannung wurde das Volt!

Abb. 23.19: Nachbau einer Volta-Säule. Sie besteht aus vielen übereinander geschichteten Kupfer- und Zinkplättchen mit elektrolytgetränkten Lederstücken dazwischen.

Pierre de Laplace
1749-1827

Kap. 38.1, BB7

Der Philosoph PIERRE DE LAPLACE vertrat 1814 folgende Ansicht: Gäbe es eine Super-Intelligenz (man nannte diese später den Dämon), die alle Naturgesetze kennt und den exakten momentanen Zustand des Universums, könnte diese Intelligenz Zukunft und Vergangenheit exakt berechnen. Heute weiß man, dass Quantenmechanik und Relativitätstheorie dies jedoch verhindern.

Jean Baptiste Joseph Fourier
1768-1830

Kap. 14.7, BB6

Praktisch jede Schwingung lässt sich durch die Überlagerung von Sinusschwingungen erzeugen. Dieses Prinzip entdeckte bereits vor fast 200 Jahren der französischen Mathematiker FOURIER. Es gibt dabei nur eine einzige Einschränkung: Zu jedem Zeitwert darf es auch nur einen Wert für die Auslenkung geben.

Abb. 14.54: Damit die Erzeugung einer Schwingung durch die Überlagerung von Sinusschwingungen möglich ist, muss diese einwertig sein. Wenn du eine senkrechte Linie ziehst, dann darf diese die Schwingung nur einmal schneiden. Das ist bei a der Fall, nicht aber bei b und c.

Robert Brown
1773-1858

Kap. 18.1, BB6

Als Brown’sche Bewegung (bzw. Brown’sche Molekularbewegung) wird die vom schottischen Botaniker ROBERT BROWN im Jahr 1827 wiederentdeckte Wärmebewegung von Teilchen bezeichnet. Die Erklärung für dieses Phänomen liefert 1905, also fast 80 Jahre später, kein geringerer als ALBERT EINSTEIN.

Abb. 18.1: Bahn eines kleinen Teilchens in einem Wassertropfen

Thomas Young
1773-1829

Kap. 26.2, BB7

1801 stellte THOMAS YOUNG ein Experiment vor, mit dem er eindeutig zeigen konnte, dass Licht Welleneigenschaften besitzt. Das von ihm erfundene Doppelspalt-Experiment ist ein absoluter Klassiker und wird bis heute durchgeführt.

Abb. 26.10: Durch die Überlagerung der beiden Kreiswellen kommt es zur Interferenz. Bei einer Lichtwelle wurdest du dann am Schirm in diesem Fall mehrere helle Streifen bekommen
(Anm.: Das Experiment ist von oben betrachtet, aber der Schirm zur besseren Übersicht gedreht dargestellt).

Christian Ørsted
1777-1851

Kap. 24.2, BB6

Um das Jahr 1820 machte der dänische Physiker CHRISTIAN ØRSTED eine enorm wichtige Entdeckung, die zu Anwendungen wie Elektromotoren oder Strommessgeräten führte. Er entdeckte nämlich, dass eine Magnetnadel abgelenkt wird, wenn in der Nähe Strom durch einen Leiter fließt. Diese Entdeckung schlug in der wissenschaftlichen Welt wie eine Bombe ein, denn sie belegte, was man schon lange vermutet hatte: Elektrizität und Magnetismus hängen irgendwie zusammen.

Abb. 24.8: Die Richtung der magnetischen Feldlinien kann man mit der rechten Hand bestimmen (b). Wenn du den Leiter so umgreifst, dass der Daumen in (technische) Stromrichtung zeigt, dann geben dir die Finger die Richtung des magnetischen Feldes an. In diese Richtung zeigt dann der Nordpol der Nadel (rot).

Josef von Fraunhofer
1787-1826

Kap. 28.2, BB7

JOSEF VON FRAUNHOFER entdeckte 1815 im Spektrum der Sonne dunkle Linien, deren Ursprung man damals aber noch nicht verstand. Erst um 1860 fand GUSTAV KIRCHHOFF die Erklärung dafür: Die fehlenden Linien werden von Gasen verursacht, die sich in der Sonnen- und Erdatmosphäre befinden.

Abb. 28.10: a) Kontinuierliches Spektrum, wie es von einem Festkörper oder sehr dichtem Gas ausgesendet wird. b) Linienspektrum von Helium. c) Ein Absorptionsspektrum ist ein kontinuierliches Spektrum, dem einige Linien fehlen (in diesem Beispiel die von Helium).

Georg Simon Ohm
1789-1854

Kap. 24.4, BB6

Den genauen Zusammenhang zwischen Spannung, Stromstärke und Widerstand entdeckte der deutsche Physiker GEORG SIMON OHM im Jahr 1826, und man nennt diesen daher das Ohm’sche Gesetz. Das Verhältnis von Spannung und Strom ist für einen Widerstand immer gleich groß. Anders gesagt: I ist proportional zu U. Wird die Spannung verdoppelt, so verdoppelt sich auch die Stromstärke.

Ohmsches Gesetz
R = U/I → I = U/R → U = R·I
R … Ohm’scher Widerstand [Ω]
U … Spannung [V]
I… Stromstärke [A]

Michael Faraday
1791-1867

Kap. 31.4, BB7
Kap. 32.3, BB7

Strom erzeugt ein Magnetfeld! Das entdeckte Christian Ørsted 1820. Es wäre nur allzu logisch, dass auch umgekehrt Magnetismus Strom erzeugt. Das ist aber nicht so. Viele Physiker zerbrachen sich über diese scheinbare Paradoxie den Kopf, unter anderem auch MICHAEL FARADAY. 1831 konnte er das Rätsel aber lösen: Man kann schon Strom in der Spule erzeugen, aber nur dann, wenn sich dabei das Magnetfeld im Inneren verändert, etwa wenn man den Magneten bewegt. Kurz gesagt: Ein veränderliches Magnetfeld erzeugt Strom. Die Entdeckung der Induktion ist auch gleichzeitig die Grundlage zur Entwicklung des Transformators.

Abb. 31.25: Messung der Induktionsspannung

Christian Doppler
1803-1853

Kap. 16.3, BB6

Der nach seinem Entdecker benannte Doppler-Effekt besagt:
Bewegen sich Quelle und Beobachter aufeinander zu, dann erhöht sich die Wellenfrequenz im Vergleich zur Ruhe, bewegen sie sich voneinander weg, dann sinkt sie.
Dieser qualitative Zusammenhang gilt auch, wenn sich der Beobachter bewegt, und er gilt für alle Wellen.

Abb. 16.26: Welleneffekte bei bewegter Quelle.

Heinrich Lenz
1804-1865

Kap. 31.5, BB6

Die Lenz’sche Regel (nach HEINRICH LENZ) besagt, dass das induzierte Magnetfeld immer so gerichtet ist, dass es seiner Ursache entgegenwirkt.

Pierre-François Verhulst
1804-1849

Kap. 38.5, BB7

Der belgische Mathematiker PIERRE-FRANÇOIS VERHULST entwickelte 1845 eine realistische Gleichung für die Berechnung der Entwicklung der Populationsgröße: P_n+1 = k·P_n·(1-P_n). Die Angabe der Populationsgröße erfolgt relativ, wobei 1 der größtmögliche Wert ist. Der gegenläufige Term (1- P_n) entspricht dem eingeschränkten Nahrungsangebot bei steigender Zahl der Population. Bereits diese simple Gleichung führt bei starkem Wachstum ins Chaos.

Abb. 38.19: Oben und unten betragen die Startwerte 0,1 und 0,101. Sie liegen nur 1 % auseinander, also zum Beispiel 100 und 101 Raupen. Bei k = 3,4 sind die Kurven praktisch deckungsgleich, bei k = 4 laufen sie nach 6 Jahren völlig auseinander (vergleiche mit Abb. 38.7). Eine einzige Raupe mehr zu Beginn führt dazu, dass die Population nach 13 Jahren fast völlig ausgerottet ist.

Robert Mayer
1814-1878

Kap. 9.6, BB5

In diesem Jahr formulierte ROBERT MAYER den Energiesatz: In einem abgeschlossenen System ist die Gesamtenergie konstant. Energie kann weder erzeugt oder vernichtet, sondern nur in eine andere Form umgewandelt werden.

Werner von Siemens
1816-1892

Kap. 32.1, BB7

Das dynamoelektrische Prinzip wurde erstmals 1851 von Søren Hjorth entdeckt. Dabei werden in Hochleistungsgeneratoren Elektromagnete verwendet, die durch den Strom betrieben werden, den der Generator selbst erzeugt. Diese Entdeckung blieb aber weitgehend unbeachtet. WERNER VON SIEMENS wiederentdeckt das elektrodynamische Prinzip 1866.

Abb. 32.7: Modell eines dynamo-elektrischen Großgenerators.
Im Gegensatz zu Abb. 32.3 rotiert hier der Magnet. Dieser wird mit dem Strom versorgt, den der Generator selbst erzeugt. Dazu muss der Wechselstrom allerdings vorher gleichgerichtet, also in Gleichstrom umgewandelt werden.

Léon Foucault
1819-1868

Kap. 12.2, BB6

Eine der Annahmen des heliozentrischen Weltbildes war, dass die scheinbare Drehung der Sterne durch die Eigendrehung der Erde zustande kommt. Diese konnte man sehr lange Zeit nicht nachweisen, weil sich die Erde zu langsam dreht. Erst im Jahr 1851 konnte LÉON FOUCAULT mit Hilfe eines langen Pendels diese Drehung belegen und somit auch, dass die Erde kein Inertialsystem ist.

Abb. 12.11: Schwingendes Pendel und Erde aus der Sicht von außen (a) und einer Person am Pol (b).

Lord Kelvin
1707-1824

Kap. 18.2, BB6

William Thomson alias LORD KELVIN erfindet die nach ihm benannte Temperaturskala.

Fahrenheit in Celsius °C = (°F-32) / 1,8

Kelvin in Celsius °C = K-273

Celsius in Kelvin K = C° + 273

Celsius in Fahrenheit °F = °C × 1,8 + 32

Tab. 18.3: Die wichtigsten Umrechnungsformeln.

Gustav Robert Kirchhoff
1824-1887

Kap. 24.5, BB6
Kap. 28.2, BB7

Die zwei kirchhoffschen Regeln, wurden 1845 von GUSTAV ROBERT KIRCHHOFF formuliert. Sie beschreiben jeweils den Zusammenhang zwischen mehreren elektrischen Strömen und zwischen mehreren elektrischen Spannungen in elektrischen Netzwerken.
JOSEF VON FRAUNHOFER entdeckte 1815 im Spektrum der Sonne dunkle Linien, deren Ursprung man damals aber noch nicht verstand. Erst um 1860 fand GUSTAV KIRCHHOFF die Erklärung dafür: Die fehlenden Linien werden von Gasen verursacht, die sich in der Sonnen- und Erdatmosphäre befinden.

Lothar Meyer
1830-1895

Kap. 3.3, BB5

Schon Anfang des 19. Jahrhunderts kannte man eine große Zahl an Elementen, aber erst 1869 fassten der Russe DIMITRIJ MENDELEJEW und der Deutsche LOTHAR MEYER unabhängig voneinander deren Eigenschaften zu einem Periodensystem zusammen. Dieses System hatte bereits große Ähnlichkeit mit dem, das wir heute verwenden.

Abb. 3.11: Die Elemente des Periodensystems. Alle Elemente ab dem Plutonium sind künstlich hergestellt. Momentan (2007) ist man bereits bei Z = 118.

James Clerk Maxwell
1831-1879

Kap. 21.1, BB6

Der Druck in einem Behälter hängt von der ungeordneten Bewegungsenergie der Teilchen ab. Du siehst, dass sich auch hier das Teilchenkonzept bestens bewährt. Die einzelnen Moleküle sind aber nicht gleich schnell. Das hat bereits JAMES CLERK MAXWELL 1860 auf theoretischem Wege vorausgesagt.

Abb. 21.5: Maxwell-Geschwindigkeitsverteilung der N2-Moleküle bei verschiedenen Temperaturen. Weil die Verteilung nicht symmetrisch ist, ist die durchschnittliche Geschwindigkeit immer etwas höher als die wahrscheinlichste.

Kap. 26.3, BB7
Kap. 33, BB7

Im Jahr 1856 entdeckte der geniale Physiker JAMES CLERK MAXWELL auf theoretischem Weg, dass sichtbares Licht eine Welle aus elektrischen und magnetischen Feldern ist, also eine elektromagnetische Welle (EM-Welle). Zu seiner Zeit waren nur sichtbares, infrarotes und ultraviolettes Licht als EM-Wellen bekannt.

In den Jahren 1861 bis 1864 entwickelte MAXWELL die vier Maxwell’schen Gleichungen. Diese beschreiben die Erzeugung von elektrischen und magnetischen Feldern durch Ladungen und Ströme und die Wechselwirkung zwischen diesen Feldern. Maxwell fasste die zu seiner Zeit bekannten Gesetzmäßigkeiten zusammen und komplettierte sie.

Abb. 33.12: Bei EM-Wellen schwingen sowohl das elektrische als auch das magnetische Feld quer zur Ausbreitungsrichtung. Sie sind daher Transversalwellen.

Louis Paul Cailletet
1832-1913

Kap. 22.3, BB6

LOUIS PAUL CAILLETET verflüssigt 1877 Sauerstoff bei -183 °C (90 K).

Nikolaus Otto
1832-1891

Kap. 22.4, BB6

1862 begann NIKOLAUS OTTO erste Experimente mit Viertaktmotoren, welche ab 1876 zum Einsatz kamen.

Tab. 22.3: Arbeitsweise und p-V-Diagramm des Ottomotors.
OT = oberer Totpunkt, UT = unterer Totpunkt. Weil die Kurve im p-V-Diagramm geschlossen ist, spricht man von einem Kreisprozess.

Dimitrij Mendelejew
1834-1907

Kap. 3.3, BB5

Abb. 3.11: Die Elemente des Periodensystems. Alle Elemente ab dem Plutonium sind künstlich hergestellt. Momentan (2007) ist man bereits bei Z = 118.

Josef Stefan
1835-1893

Kap. 35.3, BB7

Das Stefan-Boltzmann-Gesetz wurde im Jahr 1879 von JOSEF STEFAN experimentell entdeckt und 1884 von LUDWIG BOLTZMANN theoretisch durch thermodynamische Überlegungen aus der klassischen elektromagnetischen Theorie der Strahlung hergeleitet. Im Jahre 1900, also 21 Jahre nach dem Stefan-Boltzmann-Gesetz, entdeckte MAX PLANCK das nach ihm benannte Planck’sche Strahlungsgesetz, aus dem das Stefan-Boltzmann-Gesetz einfach durch Integration über alle Richtungen und Wellenlängen folgt.

James Dewar
1842-1923

Kap. 22.3, BB6

JAMES DEWAR verflüssigt 1898 Wasserstoff bei -253 °C (20 K).

Carl von Linde
1842-1934

Kap. 22.3, BB6

Der Deutsche CARL VON LINDE entwickelte 1895 ein nach ihm benanntes Verfahren, das bis heute zur Luftverflüssigung verwendet wird. Dabei wird Luft zuerst stark komprimiert (200 bar) und dann wieder „entspannt“, indem das Gas durch eine poröse Membran muss.

Abb. 22.6: Linde-Verfahren zur Luftverflüssigung

Ludwig Boltzmann
1844-1906

Kap. 35.3, BB7

Das Stefan-Boltzmann-Gesetz wurde im Jahr 1879 von JOSEF STEFAN experimentell entdeckt und 1884 von LUDWIG BOLTZMANN theoretisch durch thermodynamische Überlegungen aus der klassischen elektromagnetischen Theorie der Strahlung hergeleitet. Im Jahre 1900, also 21 Jahre nach dem Stefan-Boltzmann-Gesetz, entdeckte MAX PLANCK das nach ihm benannte Plancksche Strahlungsgesetz, aus dem das Stefan-Boltzmann-Gesetz einfach durch Integration über alle Richtungen und Wellenlängen folgt.

Wilhelm Conrad Röntgen
1845-1923

Kap. 35.4, BB7

WILHELM CONRAD RÖNTGEN entdeckte die nach ihm benannten Strahlen 1895 zufällig, als er mit energiereichen Elektronen einer Kathodenstrahlröhre arbeitete. Dabei bemerkte er, dass einige Meter entfernt ein speziell beschichtetes Papier fluoreszierte. Nach umfangreichen Experimenten kam er zum Schluss, dass das Leuchten durch eine neue Art von Strahlen verursacht wurde, die von der Röhre ausgingen. Er nannte sie X-Strahlen. Diese waren in der Lage, die meisten Substanzen mühelos zu durchdringen. Mit ihnen durch den eigenen Körper schauen zu können (Abb. 35.17), machte Röntgenstrahlen zur populärsten physikalischen Entdeckung ihrer Zeit. 1901 bekam Röntgen den ersten Physiknobelpreis verliehen.

Abb. 35.16: Links: Aufbau einer Röntgenröhre und wie man damit fotografiert. Rechts: Eine der ersten Röntgenaufnahmen der Welt

Thomas Alva Edison
1847-1931

Kap. 32.3, BB7

Das erste E-Werk der Welt arbeitete mit Gleichstrom. Der berühmte THOMAS EDISON, der unter anderem die Glühbirne verbessert hatte, setzte auf diese Technik. Dagegen stand die Wechselstromtechnik, deren bekanntester Verfechter NIKOLA TESLA war. Weil es hier nicht nur ums Prestige, sondern auch um unglaublich viel Geld ging, entbrannte ein Streit, der vor allem von Edison brutal geführt wurde. Um die Gefährlichkeit von Wechselstrom zu zeigen, erfand er quasi nebenbei den elektrischen Stuhl. Letztlich setzte sich der Wechselstrom durch, weil er transformierbar ist. Besonders wichtig ist das zum Minimieren der Verluste in den Hochspannungsleitungen.

Antoine Henri Becquerel
1852-1908

Kap. 46, BB8

Der Franzose HENRI BECQUEREL entdeckte 1897 zufällig, dass man mit dem Erz Uranpechblende lichtdicht verpackte Fotoplatten schwärzen kann.

Hendrik Antoon Lorentz
1853-1928

Kap. 31.2, BB7

Wenn Strom fließt, dann bewegt sich die Schaukel bei dieser Anordnung nach außen. Die Kraft, die das bewirkt, nennt man nach dem holländischen Physiker HENDRIK ANTOON LORENTZ die Lorentz-Kraft. Sie steht immer normal zur Bewegungsrichtung der Ladungen und normal zum Magnetfeld. Ihre Richtung kann man mit der Drei-Finger-Regel bestimmen.

Abb. 31.7: a) Auf eine stromdurchflossene Leiterschleife im Magnetfeld wirkt eine Kraft. b) Drei-Finger-Regel: Der Daumen zeigt in technische Stromrichtung. Der Zeigefinger zeigt in Richtung des Magnetfeldes, also von N nach S. In diese Richtung wurde der Nordpol einer Kompassnadel zeigen. Der Mittelfinger gibt nun die Richtung der Lorentz-Kraft an. F_L entspricht dem Kreuzprodukt von I und B.

Heike Kamerlingh Onnes
1853-1926

Kap. 22.3, BB6

HEIKE KAMERLINGH-ONNES verflüssigt 1908 Helium bei -269 °C (4,2 K) und entdeckt 1911, dass Quecksilber unter 4,2 K supraleitend wird.

Henry Poincaré
1854-1912

Kap. 38.4, BB7

Die Bahnen von zwei umeinander rotierenden Massen sind tatsächlich elliptisch, aber bereits bei drei Körpern können sie völlig unregelmäßig und chaotisch werden. Das konnte bereits 1890 der große Mathematiker HENRY POINCARÉ zeigen. Simulationen zeigen, dass in Doppelsternsystemen kaum stabile Planetenbahnen möglich sind und somit auch kein Leben entstehen kann.

Abb. 38.16: Simulation von Planetenbahnen im Schwerefeld von wie etwa einem Doppelsternsystem.
Eine kleine Änderung der Ausgangssituation erzeugt eine völlig andere Bahn.

Nikola Tesla
1856-1943
Kap. 31.2, BB7
Kap. 32.1, BB7

Die Einheit der magnetischen Induktion ist nach dem kroatischen Physiker NICOLA TESLA benannt.
Die grundlegenden Entdeckungen zum Elektromagnetismus, die die Basis für die gesamte Elektrotechnik sind, wurden zwischen 1820 und 1835 gemacht, also in bloß 15 Jahren. Dann dauerte es aber noch fast 50 Jahre, bis 1882 in New York das erste öffentliche Elektrizitätswerk in Betrieb ging. Es erzeugte Gleichstrom, und im Zuge dessen entbrannte ein erbitterter Streit zwischen den Wechselstrom- und Gleichstromanhängern.
Das erste E-Werk der Welt arbeitete mit Gleichstrom. Der berühmte THOMAS EDISON, der unter anderem die Glühbirne verbessert hatte, setzte auf diese Technik. Dagegen stand die Wechselstromtechnik, deren bekanntester Verfechter NIKOLA TESLA war. Weil es hier nicht nur ums Prestige, sondern auch um unglaublich viel Geld ging, entbrannte ein Streit, der vor allem von Edison brutal geführt wurde. Um die Gefährlichkeit von Wechselstrom zu zeigen, erfand er quasi nebenbei den elektrischen Stuhl. Letztlich setzte sich der Wechselstrom durch, weil er transformierbar ist. Besonders wichtig ist das zum Minimieren der Verluste in den Hochspannungsleitungen.

Joseph J. Thomson
1856-1940

Kap. 3.1, BB5
Kap. 27.1, BB7

1897 konnte der britische Physiker JOSEPH J. THOMSON die Existenz von Elektronen nachweisen. Er vermutete, dass das Atom aus einer gleichmäßig verteilten positiven Ladung und den negativ geladenen Elektronen besteht, die sich darin wie Rosinen in einem Kuchen befinden. Deshalb nannte man das Modell auch Rosinenkuchenmodell.

Abb. 27.2: Wichtige Stationen in der Entwicklung des Atommodells (siehe auch Tab. 27.1). Du siehst, der Weg von den harten Kugeln bis zum modernen Modell dauerte nur etwa 30 Jahre!

Heinrich Hertz
1857-1894

Kap. 26.3, BB7
Kap. 33.2, BB7
Kap. 36.1, BB7

MAXWELLS theoretische Vorhersagen über die elektromagnetischen Wellen konnten erst 1886 experimentell belegt werden, als es HEINRICH HERTZ gelang, EM-Wellen auf künstlichem Weg herzustellen und deren Eigenschaften zu testen. Er ist quasi der Vater der Telekommunikation. Hertz verwendete aber nicht die heute üblichen rückgekoppelten Schwingkreise, sondern regte die EM-Wellen mit Hilfe eines Funkens an.

Der 1839 von ALEXANDRE EDMONDE BECQUEREL entdeckte Fotoeffekt wird 1887 von HEINRICH HERTZ und seinem Assistenten WILHELM HALLWACHS genauer untersucht.

Abb. 36.2: Prinzip des Versuchs von Heinrich Hertz. Mit einer Art Zündspule wird ein Funken erzeugt. Dieser löst in den Antennen Ladungsschwingungen aus-EM-Wellen entstehen. Wenn die Empfangsstation in Resonanz gerät, dann springt zwischen den Metallkugeln ebenfalls ein Funke über.

Nikolaus Diesel
1858-1913

Kap. 22.4, BB6

Ab 1893 entwickelte RUDOLF DIESEL in der Maschinenfabrik MAN AG Augsburg den Dieselmotor. 1897 war das erste funktionstüchtige Modell dieses Motors fertig.

Richard Dixon Oldham
1858-1936

Kap. 15.2, BB6

Nach einem Erdbeben gibt es auf der gegenüberliegenden Seite der Erde einen sehr großen Bereich, in dem keine Transversalwellen auftreten, die so genannte Schattenzone. Man wusste aber früher nicht, warum das so ist. Dann kam aber RICHARD D. OLDHAM 1906 auf die richtige Idee, dass der Erdkern flüssig sein muss, weil sich in Flüssigkeiten keine Transversalwellen ausbreiten können.

Abb. 15.14: Vereinfachte Darstellung, wie Bebenwellen durch die Erde laufen. Weil durch den flüssigen Bereich keine S-Wellen laufen können, liegt dahinter eine riesige Schattenzone für S-Wellen.

Max Planck
1858-1947

Kap. 26.3, BB6
Kap. 35.1, BB6

MAX PLANCK kann die Schwarzkörperstrahlung theoretisch herleiten. Dazu muss er die Konstante h einführen, die später nach ihm Planck’sches Wirkungsquantum genannt wird. Schon im 19. Jahrhundert konnte man die Strahlung von Hohlräumen (also von schwarzen Strahlern) im Labor messen. Die gemessenen Werte waren aber mit klassischer Physik nicht zu erklären. Max Planck fand 1900 ein Strahlungsgesetz, das mit den gemessenen Werten übereinstimmte. Er musste dazu aber, wie er selber sagte, in einem „Akt der Verzweiflung“ annehmen, dass die Energie nur in Form von „Portionen“ aufgenommen bzw. abgegeben wird.
Diese Portionen nennen wir heute Quanten bzw. beim Licht Photonen.
Um diese Energieportionen zu beschreiben führte Planck bei der Entwicklung seines Strahlungsgesetzes die Gleichung E = h·f ein, wobei h das nach ihm benannte Wirkungsquantum ist. Planck hatte in seiner „Verzweiflung“ die Quantenmechanik ins Rollen gebracht und dafür später den Nobelpreis bekommen. Einstein konnte 1905 mit Hilfe der Gleichung E = h·f den Fotoeffekt erklären.

Abb. Abb. 35.5: Intensitätsmessung eines schwarzen Strahlers (rechts oben). Das klassische Modell versagt bei kurzen Wellenlangen völlig. Die Strahlungsverteilung ist nur mit Hilfe der Quantenmechanik zu erklären.

Wilhelm Hallwachs
1859-1922

Kap. 26.3, BB7

Der 1839 von ALEXANDRE EDMONDE BECQUEREL (dieser Physiker darf nicht mit HENRI BECQUEREL verwechselt werden, der 1897 die Radioaktivität entdeckt) entdeckte Fotoeffekt wird in diesem Jahr von HEINRICH HERTZ und seinem Assistenten WILHELM HALLWACHS genauer untersucht.

Wilhelm Wien
1864-1928
Kap. 35.1, BB7

Den Zusammenhang zwischen Temperatur und Strahlungsmaximum eines Schwarzen Strahlers kann man z. B. mit dem Wien’schen Verschiebungsgesetz beschreiben, das 1893/94 vom WILHELM WIEN entdeckt wurde.

Abb. 35.6: Strahlung von idealen schwarzen Strahlern und die reale Strahlung der Sonne. Die Maxima (strichlierte Linie) verschieben sich mit zunehmender Temperatur nach links und somit die sichtbare Farbe von rot uber orange und gelb bis blau (siehe auch Abb. 28.14, Kap. 28.2).

Pieter Zeeman
1865-1943

Kap. 27.4, BB7

Bereits 1896 beobachtete der Holländer PIETER ZEEMAN, dass sich die Linien eines Spektrums noch weiter aufspalten lassen, wenn sich die Atome in einem Magnetfeld befinden. Deshalb wusste man auch schon vor 1900, dass die Sonne ein Magnetfeld haben muss: weil Spektrallinien aufgespalten sind!

Manche dieser Aufspaltungen konnte man lange Zeit nicht erklären. Erst WOLFGANG PAULI zeigt 1925 auf theoretischem Weg, dass man alle Fälle von Aufspaltungen erklären kann, wenn man annimmt, dass Elektronen eine Eigendrehung, also einen Spin besitzen. Dadurch werden sie salopp gesagt zu kleinen Stabmagneten, die vom äußeren Magnetfeld beeinflusst werden.

Abb. 27.21: Schematische Darstellung der Aufspaltung einer einzelnen Linie durch das Anlegen eines äußeren Magnetfeldes.

Marie Curie
1867-1934

Kap. 46, BB8

Dem Ehepaar MARIE und PIERRE CURIE gelang es ab 1898, aus Uranpechblende Beimischungen zu isolieren, die Millionen Mal stärker strahlen als Uran, nämlich Polonium und Radium.

Abb. 46.1: Das Ehepaar Curie in ihrem Labor

Robert Millikan
1868-1953

Kap. 23.1.2, BB6

Jede in der Natur vorkommende Ladung ist ein ganzzahliges Vielfaches von e. Diesen Wert kann man nicht berechnen, sondern nur im Experiment bestimmen. Der erste, dem das gelang, war der Amerikaner ROBERT MILLIKAN 1907, der dafür 1923 den Nobelpreis für Physik bekam.

Abb. 23.9: Versuchsprotokoll: Die Ladung der Öltröpfchen ist immer ein Vielfaches der Elementarladung.

Ernest Rutherford
1871-1937

Kap. 3.1, BB5
Kap. 27.1, BB6

ERNEST RUTHERFORD konnte 1902 mit Hilfe eines Magnetfeldes drei Arten von Strahlung unterscheiden. Er nannte sie nach den ersten Buchstaben des griechischen Alphabets α-, β- und γ-Strahlung.

ERNEST RUTHERFORD konnte 1911 zeigen, dass die Masse im Atom keineswegs gleichmäßig verteilt, sondern auf einen überaus winzigen Kern konzentriert ist. Rund um den Kern kreisten nach diesem Modell die Elektronen, ähnlich wie Planeten um die Sonne.

1919 entdeckt Rutherford das Proton.

Abb. 46.2: So kann man Arten der radioaktiven Strahlung erkennen. γ-Strahlung wird nicht abgelenkt.

Abb. 27.5: Links: Je naher das positive α?-Teilchen dem ebenfalls positiven Kern kommt, desto starker wird es abgelenkt-im Extremfall sogar zurück. Rechts: Veranschaulichung der Teilchenstreuung mit Hilfe eines „Hügelmodells“. Die Höhe steht dabei für die Starke der Abstoßung.

Orville Wright
1871-1948

Kap. 52.1, BB8

Im Dezember 1903 fliegt ORVILLE WRIGHT mit dem "(Wright) Flyer" in Kitty Hawk (North Carolina) als erster Mensch mit einem Gerät, das schwerer ist als Luft und legt dabei eine Strecke von 37 m zurück. Den Vortrieb liefern zwei Propeller.

Abb. 52.4

Karl Schwarzschild
1873-1916

Kap. 44.8, BB8

Der Astronom KARL SCHWARZSCHILD hat bereits 1916 herausgefunden, dass es eine Grenze um Schwarze Löcher gibt. Alles, was sich einmal innerhalb dieser Grenze befindet, kann nie wieder heraus, nicht einmal das Licht. Man nennt diese Grenze Schwarzschildradius.

Abb. 44.38: So klein ist der Schwarzschildradius der Erde! Darin hatten 6·10²⁴ kg Masse Platz!!!

Guglielmo Marconi
1874-1937

Kap. 36.1, BB7

Der Italiener GUGLIELMO MARCONI setzte die Hertz’schen Versuche fort. Er baute in den Senderstromkreis einen Taster ein und konnte so Morsesignale übertragen, ohne auf Telegrafenleitungen angewiesen zu sein. 1901 überbrückte er mit einer Funkverbindung eine Strecke von 3400 km von Europa über den Atlantik nach Kanada. 1909 erhielt er für seine Erfindung den Nobelpreis.

Abb. 36.3: Marconi mit seiner Erfindung. Links unten kann man gut die beiden Kugelkondensatoren der Sendeantenne erkennen (siehe auch Abb. 36.2).

Lise Meitner
1878-1968

Kap. 47.1, BB8

Das schwerste natürliche Element ist Uran. Im Jahr 1938 wollten die Physiker OTTO HAHN und FRITZ STRASSMANN auf künstlichem Weg schwerere Kerne erzeugen, so genannte Transurane. Dazu bestrahlten sie Uran mit Neutronen. Zu ihrer Überraschung entstanden dabei neue Elemente mit mittelschweren Kernen. Man konnte diese Entdeckung allerdings nicht erklären.
Hahns Mitarbeiter LISE MEITNER und OTTO FRISCH lieferten 1939 die richtige Erklärung: Durch den Neutronenbeschuss waren die Urankerne in zwei Teile zerfallen. Die Kernspaltung war entdeckt!

Albert Einstein
1879-1955

Kap. 39.1, BB8

MICHELSON und MORLEY machten sich im Jahr 1887 daran, den Ätherwind zu messen. Da wir heute wissen, dass es keinen Äther gibt, ist auch klar, dass das Experiment scheitern musste, obwohl es öfters und mit steigender Präzision wiederholt wurde. Der Ausgang des Michelson-Morley-Experiments gilt als berühmtestes Nullresultat unter den physikalischen Versuchen. Es gab heftige Diskussionen und verschiedene Ansichten darüber, wieso man nichts messen konnte. 1905 erklärte ein bis dahin unbekannter Beamter des Patentamts in Bern in einem berühmten Aufsatz, dass man den Äther nicht messen kann, weil er gar nicht existiert. Der Beamte war ALBERT EINSTEIN, und besagter Aufsatz wird heute als Spezielle Relativitätstheorie bezeichnet. Er löste eine physikalische Revolution aus.

Abb. 39.19: Das Michelson-Interferometer. Gäbe es einen Ätherwind, dann müsste sich das Interferenzmuster bei Drehung des Geräts irgendwie ändern, wie hier schematisch dargestellt.

Kap. 1.5
Kap. 26.3, BB6

ALBERT EINSTEIN veröffentlich neben seiner Speziellen Relativitätstheorie 1905 eine Arbeit, in der er ein gewichtiges Argument für die Teilchentheorie des Lichts lieferte. Er war damit in der Lage, den seltsamen Fotoeffekt erklären zu können. Dafür bekam er 1921 den Nobelpreis für Physik.

Abb. 26.15: Wenn man eine Zinkplatte negativ auflädt (Abb. 26.15 a) und sie dann mit UV-Licht bestrahlt, verliert sie wieder ihre Ladung (b). Wenn man aber vor die UV-Lampe eine Glasplatte gibt, dann bleibt die Zinkplatte negativ geladen (c). Was besonders verblüffend ist. Wenn man die Platte mit einer normalen, sehr starken Lampe bestrahlt (d), kann man sie ebenfalls nicht zum Entladen bringen. Das kann man mit dem Wellenmodell nicht erklären. Nach diesem würde es nämlich nur auf die Intensität der Lampe ankommen, also auf die Watt die sie abstrahlt. Die Art des Lichts, also UV oder sichtbar, dürfte keine Rolle spielen. Der Fotoeffekt belegt aber, dass gerade die Lichtart eine Rolle spielt, nicht aber die Intensität der Welle.

Kap. 18.1, BB6

EINSTEIN löste 1905 auch das Phänomen der Brownschen Molekularbewegung, die vom schottischen Botaniker ROBERT BROWN im Jahr 1827 wiederentdeckte wurde.

Abb. 18.1: Bahn eines kleinen Teilchens in einem Wassertropfen

Kap. 44, BB8

Einstein brauchte nach der Veröffentlichung seiner Speziellen Relativitätstheorie zehn Jahre, um daraus sein Meisterwerk zu entwickeln, die Allgemeine Relativitätstheorie (ART), die er 1916 veröffentlichte. Einige Jahre vorher soll er einem Freund geschrieben haben, dass er noch nie in seinem Leben so hart gearbeitet habe, und dass die Spezielle im Vergleich zur Allgemeinen Relativitätstheorie ein Kinderspiel gewesen sei.

Kap. 29.3, BB7

EINSTEIN ersann gemeinsam mit zwei seiner Studenten 1935 ein Gedankenexperiment, das unter dem Namen Einstein-Podolsky-Rosen-Paradoxon (kurz EPR-Paradoxon) bekannt geworden ist. Es ist neben Schrödingers Katze das bekannteste Gedankenexperiment der Quantenmechanik.

Otto Hahn
1879-1968

Kap. 47.1, BB8

Das schwerste natürliche Element ist Uran. Im Jahr 1938 wollten die Physiker OTTO HAHN> und FRITZ STRASSMANN auf künstlichem Weg schwerere Kerne erzeugen, so genannte Transurane. Dazu bestrahlten sie Uran mit Neutronen. Zu ihrer Überraschung entstanden dabei neue Elemente mit mittelschweren Kernen. Man konnte diese Entdeckung allerdings nicht erklären.
Hahns Mitarbeiter LISE MEITNER und OTTO FRISCH lieferten 1939 die richtige Erklärung: Durch den Neutronenbeschuss waren die Urankerne in zwei Teile zerfallen. Die Kernspaltung war entdeckt!

Clinton Joseph Davisson
1881-1958

Kap. 26.4, BB7

1927 konnten DAVISSON mit seinem Kollegen GERMER die Welleneigenschaften der Elektronen belegen und auch die Richtigkeit der Gleichung für die Materiewellen, die LOUIS DE BROGLIE 1924 aufgestellt hatte, belegen.

Niels Bohr
1885-1962

Kap. 3.1, BB5
Kap. 27.1, BB7

NIELS BOHR verbesserte 1913 das Atommodell von RUTHERFORD, indem er annahm, dass die Elektronen nur auf bestimmten Bahnen um den Kern laufen können. Man nennt sein Modell deshalb auch das Schalenmodell. Es galt wissenschaftlich als fraglich, aber man konnte damit gewisse Beobachtungen sehr anschaulich erklären.

Kap. 48.2.1, BB8

Bei den radioaktiven β-Teilchen ist die gemessene Geschwindigkeit fast immer geringer als die erwartete. Aber wo gehen Impuls und somit auch Energie „verloren“? Das erschien lange Zeit so rätselhaft, dass der große NIELS BOHR sogar am Energiesatz zu zweifeln begann. WOLFGANG PAULI hatte aber 1930 eine Idee. Er sagte voraus, dass beim β-Zerfall ein unbekanntes Teilchen entstehen muss, das den fehlenden Impuls besitzt. Und so ist es auch! Dieses Teilchen nennt man heute Neutrino.

Abb. 48.7: Geschwindigkeit von α- und β-Teilchen. Die β-Teilchen verletzen scheinbar den Energiesatz.

Kap. 29.1, BB7

Ende der 1920er entstand unter Federführung von NILS BOHR eine Interpretation, die heute als Kopenhagener Deutung bekannt und verbreitet ist. Vereinfacht besagt sie: Solange brogli man an einem Quant keine Messung vornimmt, befindet es sich in allen möglichen Zuständen. Diese werden durch seine Wellenfunktion beschrieben. In dem Moment, in dem man aber eine Messung durchführt, kollabiert die Wellenfunktion und man findet das Teilchen in einem bestimmten Zustand.

Erwin Schrödinger
1887-1961

Kap. 3.1, BB5

Die Quantenmechanik lieferte in den 1920ern das Atommodell, das heute immer noch gültig ist. WERNER HEISENBERG und der Österreicher ERWIN SCHRÖDINGER haben maßgeblich zur Entwicklung dieses Modells beigetragen. Dabei wird den Elektronen keine bestimmte Bahn zugeordnet, sondern eine so genannte Aufenthaltswahrscheinlichkeit, die man auch Orbital nennt. In diesem Modell hat das Atom keine festen Grenzen mehr.

Kap. 27.3, BB7

Jedes Quant weist Welleneigenschaften auf, die man mit einer Wellenfunktion (Ψ) beschreiben kann. Hat man diese, dann kann man auf die Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Teilchens schließen. Der österreichische Physiknobelpreisträger ERWIN SCHRÖDINGER stellte 1926 eine Gleichung auf, mit der man eben diese Wellenfunktion eines Quants berechnen kann.

Kap. 29.1, BB7

ERWIN SCHRÖDINGER hat 1935 ein Gedankenexperiment vorgeschlagen, mit dem er darauf hinweisen wollte, dass der Übergang von der Quantenmechanik zur klassischen Physik Probleme aufwirft. Dieses Gedankenexperiment ist als Schrödinger’sche Katze bekannt geworden.

Abb. 29.1: Schrödingers arme Katze

Hans Thirring
1888-1976

Kap. 1.5, BB5
Kap. 44.7, BB8

Die ART sagt vereinfacht gesagt voraus, dass der Raum um einen Planeten wie die Erde sich wie klebriger Sirup verhält und mit der Drehung mitgezogen wird. Dieser Effekt ist eine Ableitung (also eine Deduktion) aus der ART. Er wurde von den Österreichischen Physikern HANS THIRRING und JOSEF LENSE bereits 1918 vorhergesagt. Manchmal muss man sehr viel Geduld haben, bis eine Vorhersage tatsächlich auch im Experiment belegt werden kann. Denn in diesem Fall gelang das erst 86 Jahre später, nämlich 2004.

Abb. 44.37: Durch den Thirring-Lense-Effekt zieht die rotierende Erde den Raum mit sich herum und Satellitenbahnen sind nicht geschlossen.

Edwin Hubble
1889-1953

Kap. 50.1, BB8

Der Astronom EDWIN HUBBLE machte 1929 eine Entdeckung, mit der er die Vorstellung vom Universum radikal veränderte. Hubble entdeckte mit Hilfe der Rotverschiebung der Galaxien, dass das Universum nicht statisch ist, sondern expandiert. Denkt man sich die Bewegung rückwärts, bedeutet das, dass der Kosmos salopp gesagt irgendwann als explodierender Punkt begonnen haben muss. Man spricht heute vom Big Bang, vom Urknall.

Abb. 50.5: Aus der Beziehung zwischen Geschwindigkeit und Abstand der Galaxien kann man das Hubble-Gesetz und die Hubble-Konstante ableiten.

Josef Lense
1890-1985

Kap. 1.5, BB5
Kap. 44.7, BB8

James Chadwick
1891-1974

Kap. 45.2, BB8

JAMES CHADWICK kann 1932 erstmals das Neutron nachweisen, das schon lange vorher vom Ehepaar Curie vermutet wurde.

Victor Louis de Broglie
1892-1987

Kap. 26.4, BB7

Im Jahr 1924 stellte der französische Physiker LOUIS DE BROGLIE (sprich „de Broi“) eine gewagte Hypothese auf. Warum sollte diese Doppelnatur nur für Photonen und nicht auch für andere Quanten gelten? Wieso sollten zum Beispiel Elektronen neben ihren Teilcheneigenschaften nicht auch Welleneigenschaften aufweisen, quasi auch eine Materiewelle sein? DE BROGLIE stellte einen Zusammenhang zwischen Teilchen-Impuls und Wellenlänge her. Obwohl er später selbst an seinen Überlegungen zweifelte, weiß man heute, dass er richtig lag. So kann man etwa mit Röntgenlicht und mit Elektronen vergleichbarer Wellenlänge dieselben Beugungsmuster erzeugen.

Abb. 26.20: Beugungsmuster des Röntgenlichts (links) und eines Elektronenstrahls nach dem Durchqueren von Aluminiumpulver. Weil die Wellenlangen vergleichbar sind (siehe Tab. 26.2), sind auch die Beugungsmuster praktisch gleich.

Lester Halbert Germer
1896-1971

Kap. 26.4, BB7

1927 konnten GERMER mit seinem Kollegen DAVISSON die Welleneigenschaften der Elektronen belegen und auch die Richtigkeit der Gleichung für die Materiewellen, die LOUIS DE BROGLIE 1924 aufgestellt hatte, belegen.

Abb. 26.20: Beugungsmuster des Rontgenlichts (links) und eines Elektronenstrahls nach dem Durchqueren von Aluminiumpulver. Weil die Wellenlangen vergleichbar sind (siehe Tab. 26.2), sind auch die Beugungsmuster praktisch gleich.

Wolfgang Pauli
1900-1958

Kap. 27.4, BB7
Kap. 47.2.1, BB8

Es gibt eine Eigenschaft der Quanten, die WOLFGANG PAULI 1925 bei Elektronen entdeckte und die man sich nicht bildlich vorstellen kann: den Spin! Leider lässt sich der Begriff schwer in einem Satz erklären. Etwas allgemein, aber nicht sehr befriedigend kann man so sagen:
Der Spin ist eine grundlegende Eigenschaft jedes Quants, ähnlich wie seine Masse oder seine Ladung. Alle drei Eigenschaften können wir messen und belegen. Aber es kann niemand sagen, was Ladung, Masse oder Spin „wirklich“ sind.
Damit formulierte er auch sein berühmtes Prinzip, für das er 1945 den Nobelpreis erhielt.
Das Ausschließungsprinzip, auch Pauli-Verbot genannt, lautet: Zwei Elektronen im selben Orbital dürfen nicht den gleichen Spin besitzen.

Bei β-Teilchen ist die gemessene Geschwindigkeit fast immer geringer als die erwartete. Aber wo gehen Impuls und somit auch Energie „verloren“? Das erschien lange Zeit so rätselhaft, dass NIELS BOHR sogar am Energiesatz zu zweifeln begann. WOLFGANG PAULI hatte aber 1930 eine Idee. Er sagte voraus, dass beim β-Zerfall ein unbekanntes Teilchen entstehen muss, das den fehlenden Impuls besitzt. Und so ist es auch! Dieses Teilchen nennt man heute Neutrino.

Abb. 27.22: Bei makroskopischen Objekten kann man die Richtung des Spinvektors mit der rechten Hand bestimmen. Wenn die Finger in Drehrichtung zeigen, dann zeigt der Daumen in Richtung des Drehimpulsvektors. Auch Quanten kann man einen Spin zuordnen. Aber Achtung: Quanten sind keine rotierenden Kugeln. Quanten „sehen nicht aus“.

Abb. 48.7: Geschwindigkeit von α- und β-Teilchen. Die β-Teilchen verletzen scheinbar den Energiesatz.

Werner Heisenberg
1901-1976

Kap. 3.1, BB5

Abb. 27.2: Wichtige Stationen in der Entwicklung des Atommodells (siehe auch Tab. 27.1). Du siehst, der Weg von den harten Kugeln bis zum modernen Modell dauerte nur etwa 30 Jahre!

Otto Frisch
1902-1979

Kap. 47.1, BB8

Sir Karl Popper
1902-1994

Kap. 1.3, BB5

Experimente können eine Theorie nicht beweisen, sondern nur widerlegen. Diese Argumentation geht auf den in Österreich geborenen Philosophen SIR KARL POPPER zurück. Auf Popper geht auch noch eine andere, ganz wichtige Auffassung zurück: Eine Hypothese ist nur dann sinnvoll, wenn sie sich widerlegen lässt. Man spricht dann von Falsifizieren, also für falsch befinden.

Fritz Strassmann
1902-1980

Kap. 47.1, BB8

Robert Oppenheimer
1904-1967

Kap. 42.3, BB8
Kap. 47.3, BB8

Als Vater der Atombombe gilt der Physiker JULIUS ROBERT OPPENHEIMER. Am 6. und 9. August 1945 wurde über Hiroshima und Nagasaki je eine Bombe abgeworfen und dabei 260.000 Menschen getötet.

Abb. 42.13: Einstein und Oppenheimer

Abb. 47.1: Im August 1945 explodierten in Hiroshima und Nagasaki (Bild) Atombomben, bei denen in Summe Hunderttausende Menschen starben.

Edward Lorenz
1917-2008

Kap. 38.2, BB7

Chaotische Phänomene sind eigentlich schon seit langem bekannt, etwa das Dreikörperproblem oder Turbulenzen. Lange Zeit dachten die Physiker aber, dass es sich dabei bloß um einige Spezialfälle handelt. Die Geburtsstunde einer eigenen Forschungsrichtung, der Chaosforschung, lag in den 1960ern, als der Meteorologe EDWARD LORENZ die chaotische Natur des Wetters entdeckte. Lorenz hatte auf einem der ersten Großrechner eine einfache Wettersimulation erschaffen. Als er den Computer eines Tages eine Sequenz noch einmal durchrechnen ließ, ergab sich aber nach einer Zeit ein völlig anderes Ergebnis. Beim ersten Mal hatte Lorenz eine Zahl mit 6 Kommastellen aus dem Computer übernommen, beim zweiten Mal gab er aber nur 3 Stellen ein. Eine winzige Änderung in der Ausgangssituation führte also nach einiger Zeit zu einer völlig anderen Entwicklung. Lorenz erfand dafür den Begriff Schmetterlingseffekt.

Abb. 38.7: Entwicklung einer Variablen, deren Startwert beim ersten Mal 0,506127 und beim zweiten Mal 0,506 betrug. Die Abweichung betrug also bloß 1:5000! Zu Beginn ist der Verlauf noch sehr ähnlich. Ab dem roten Pfeil ergibt sich aber eine sehr starke Abweichung.

Richard Feynman
1918-1988

Kap.3.1, BB5
Kap. 26.2, BB7
Kap. 48, BB8
Kap. 51.4, BB8

Die Effekte in der Quantenwelt sind oft sehr absurd, und kein Mensch kann sie sich bildlich vorstellen. RICHARD FEYNMAN, der den Physik-Nobelpreis für seine Arbeiten im Bereich der Quantenmechanik bekommen hat, soll einmal gesagt haben: „Ich gehe davon aus, dass niemand die Quantenmechanik versteht“.

Um die Aussagekraft des Experiments zu verstehen, muss man sich zuerst überlegen, was das Licht hinter einem Doppelspalt macht, je nachdem, ob es sich wie ein Teilchen oder eine Welle verhält. Nehmen wir zunächst an, Licht verhält sich wie ein Schauer von Teilchen. Auf einem Schirm hinter dem Doppelspalt müssten dann zwei helle Streifen entstehen, von jedem Spalt einer. Richard Feynman hat dazu gerne den Vergleich mit einem Maschinengewehr gebraucht, mit dem man durch zwei Spalte schießt.

Der amerikanische Physiker Richard Feynman hatte die Idee, die Prozesse beim Teilchenaustausch zu verbildlichen. Man nennt diese Darstellungen Feynman-Diagramme. Die drei durch das Standardmodell erklärten Wechselwirkungen siehst du in Abb. 48.18 zusammengefasst.

Der Gründungsmythos der Nanotechnologie geht auf einen Vortrag von RICHARD FEYNMAN aus dem Jahr 1959 zurück. Er trug den Titel „There is plenty of room at the bottom“ (ganz unten ist eine Menge Platz). Mit „ganz unten“ meinte Feynman kleinste Strukturen. Feynman ahnte damals bereits die Möglichkeit, Atome und Moleküle gezielt zu manipulieren.

Abb. 26.8: Wenn du mit einem Maschinengewehr durch einen „Doppelspalt“ schiest, bekommst du dahinter zwei Streifen mit den Einschlagstellen der Geschosse.

Abb. 48.18: Je ein Beispiel für die drei Wechselwirkungen des Standard-Modells als Feynman-Diagramme (siehe auch Tab. 48.7). a) Abstoßung zweier Elektronen; b) Zusammenhalt der Quarks im Proton; c) β-Zerfall eines Neutrons. Anti-Teilchen zeichnet man in der Zeit zurücklaufend ein.

Benoît Mandelbrot
1924-2010

Kap. 38.5, BB7

Wenn von chaotischen Systemen die Rede ist, dann darf die wunderschöne Mandelbrotmenge nicht fehlen, die erstmals 1980 von BENOÎT MANDELBROT computergrafisch dargestellt und untersucht wurde. Sie ist zwar eher eine mathematische Spielerei, aber nichts zeigt den Zusammenhang zwischen Ordnung und Chaos prachtvoller als sie.

Abb. 38.21: Ein Ausschnitt aus der Mandelbrotmenge

Theodore Maiman
1927-2007

Kap. 28.4, BB7

Der Laser ist eine Entwicklung, die auf den Erkenntnissen der Quantenmechanik beruht. Er wurde um 1960 von THEODORE MAIMAN entwickelt. Auch beim Laser werden die Photonen durch Quantensprünge erzeugt. Im Gegensatz zu allen anderen Lichtquellen agieren dabei die Elektronen aber als Kollektiv und erzeugen Licht, das aus völlig identischen Photonen besteht. Man sagt dazu kohärentes Licht, das bedeutet so viel wie „zusammenhängend“.

Abb. 28.19: Theodore Maiman und sein von ihm erfundener Rubinlaser.

Murry Gell-Mann
1929-

Kap. 48.2.2, BB8

Bereits um 1950 versuchte man in Teilchenbeschleunigern Protonen und Neutronen in eventuell noch kleinere Teilchen zu „zerschlagen“. Das Ergebnis war aber sehr verwirrend. Man fand nämlich über 300 neue, teilweise sehr schwere Teilchen, die keine Leptonen waren und die man scherzhaft als Teilchenzoo bezeichnete. Statt auf elementare Teilchen zu stoßen, wurde die Sache also immer komplexer. Der Amerikaner MURRAY GELL-MANN fand aber 1964 ein Ordnungsprinzip, das mit einigen Verbesserungen noch heute die Vielfalt dieser neuen Teilchen erklärt und mit nur 6 Bausteinen auskommt. Diese Bausteine sind die Quarks.

Irwin Shapiro
1929-

Kap. 44.5, BB8

Der amerikanische Physiker IRWIN SHAPIRO hatte 1965 >eine sehr gute Idee, die von der Sonne verursachte Raumkrümmung zu messen. Er ließ einen Radarstrahl an der Venus reflektieren und bestimmte so ihren Abstand. Schickt man das Signal haarscharf an der Sonne vorbei, dann ist der Weg durch die Raumkrümmung 36 km länger, als man in einem flachen Raum erwarten könnte. Der Radarstrahl wird dabei auch leicht abgelenkt.

Abb. 44.24: Je näher die Venus von der Erde aus gesehen bei der Sonne steht, desto stärker macht sich die Raumkrümmung und somit die Signalverzögerung bemerkbar.

Abb. 44.25: Im Extremfall, wenn die Venus genau am Sonnenrand steht, macht die Zeitverzögerung 240 μs aus.

Arno Penzias
1933-

Kap. 50.1, BB8

Dass es die Hintergrundstrahlung geben muss, wenn es den Urknall gegeben hat, vermutete bereits GEORGE GAMOW> in den 1920ern. Auf Grund ihrer geringen Intensität konnte man sie damals aber nicht nachweisen. Entdeckt wurde sie durch Zufall 1965 von ROBERT WILSON und ARNO PENZIAS. Die Physiker wollten eigentlich mit einer Antenne Radioquellen in unserer Galaxis untersuchen. Dabei fingen sie ein eigenartiges Rauschen ein, das aus allen Richtungen kam und sich trotz großer Bemühungen nicht beseitigen ließ. Erst später verstand man, dass man mit dem Rauschen per Zufall die Hintergrundstrahlung entdeckt hatte.

Abb. 50.7: Wilson und Penzias vor der Antenne, mit der sie zufällig die Hintergrundstrahlung entdeckten.

Robert Woodrow Wilson
1938-

Kap. 50.1, BB8

Dass es die Hintergrundstrahlung geben muss, wenn es den Urknall gegeben hat, vermutete bereits GEORGE GAMOW in den 1920ern. Auf Grund ihrer geringen Intensität konnte man sie damals aber nicht nachweisen. Entdeckt wurde sie durch Zufall 1965 von ROBERT WILSON und ARNO PENZIAS. Die Physiker wollten eigentlich mit einer Antenne Radioquellen in unserer Galaxis untersuchen. Dabei fingen sie ein eigenartiges Rauschen ein, das aus allen Richtungen kam und sich trotz großer Bemühungen nicht beseitigen ließ. Erst später verstand man, dass man mit dem Rauschen per Zufall die Hintergrundstrahlung entdeckt hatte.

Abb. 50.7: Wilson und Penzias vor der Antenne, mit der sie zufällig die Hintergrundstrahlung entdeckten.

Anton Zeilinger
1945-

Kap.3.1, BB5

Der österreichische Physiker ANTON ZEILINGER ist einer der Pioniere des Teleportierens von Quanten. Er hat aber auch immer wieder betont, dass diese Technologie wohl niemals für große Objekte wie etwa Menschen technisch möglich sein wird. Eines der Probleme ist, dass die Datenmengen einfach zu groß wären.

Kap. 29.4, BB7

Im Jahre 1997 führte der österreichische Physiker ANTON ZEILINGER als erster ein Experiment durch, das man als Quantenteleportation und später auch als „Beamen“ bezeichnet hat. Dabei nutzte er Quanten-Verschränkungen aus, um die Polarisation von einem Photon auf ein anderes zu übertragen. Das „Quantenbeamen“ unterscheidet sich aber wesentlich von der Phantasietechnik in Star Trek!

Abb. 29.26: Schematischer Aufbau des Zeilinger-Experiments:
S … Spiegel
HS … halbdurchlässiger Spiegel
D … Detektoren
PST … polarisierender Strahlteiler

Alain Aspect
1947-

Kap. 29.3, BB7

Es dauerte bis 1982, also fast 50 Jahre, bis ALAIN ASPECT die EPR-Paradoxie im Experiment überprüfen konnte. Dabei wurden verschränkte Photonen verwendet, deren Polarisationsrichtung immer normal aufeinander steht.

Abb. 29.21: Schematischer Aufbau des Experiments von Aspect. Auf jeder Seite befinden sich ein vertikal und ein horizontal eingestellter Polfilter.

Wolfgang Ketterle
1957-

Kap. 22.3, BB6

WOLFGANG KETTERLE et al. erzeugen weniger als 1 Nanokelvin (10^-9 K).

Eric Cornell
1965-

Kap. 22.3, BB6

ERIC CORNELL u. a. erzeugen ein Bose-Einstein-Kondensat bei weniger als 10^-6 K.

Abb. 22.8: Entstehung eines Bose-Einstein-Kondensats

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