Auch Physiker kochen nur mit Wasser (eBook)

Wo die Wissenschaft an ihre Grenzen gerät. Eine Entdeckungsreise

Rolf Heilmann (Autor)

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2015 | 1. Auflage
240 Seiten
Herbig (Verlag)
978-3-7766-8208-3 (ISBN)

Infos

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.

Prof. Dr. Rolf Heilmann, Jahrgang 1960, studierte Physik in Leipzig. Er forschte an der dortigen Universität über die Wechselwirkung von Licht mit Kristallen und entwickelte Lasersysteme am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt. Heute lehrt er an der Hochschule für angewandte Wissenschaften München Physik und Photonik und hält populärwissenschaftliche Vorträge sowie Vorlesungen im Rahmen der Kinder-Uni. Er lebt mit seiner Familie in der Nähe von München.

Textauszug

Und sie bewegt sich doch! – Das Wunder der Erkenntnis

Nüchternheit und die wunderbare Erde

Die Sonne geht auf. Ein neuer Tag beginnt. Das ist gar nichts Besonderes. Doch ist es so selbstverständlich, dass es jeden Morgen hell wird? Können wir sicher sein, dass das, was seit Jahrtausenden geschieht, morgen wieder geschehen wird?

In den alten Riten wurde der Sonnenaufgang gefeiert. Die Sonne und das Licht nehmen in vielen Religionen auch heute noch eine zentrale Stellung ein. Ex oriente lux – aus dem Osten kommt das Licht, meinten die alten Lateiner. Da jeden Tag die Sonne im Osten aufgeht, war diese Himmelrichtung lange Zeit mit der Erwartung von etwas Außergewöhnlichem, mit einem alltäglich wiederkehrenden Wunder, verbunden. Denn ohne den Wechsel von Nacht und Tag, das ahnten die Menschen seit Jahrtausenden, gäbe es kein Leben auf der Erde. Doch wie Licht und Wärme entstehen oder wie sich Sonne und Erde bewegen, wussten sie lange Zeit nicht.

Seien Sie ehrlich: Wann haben Sie das letzte Mal in Ruhe einen Sonnenaufgang erlebt? Nehmen Sie sich die Zeit! Heutzutage wird dieser alltägliche Vorgang kaum noch als etwas Bemerkenswertes beachtet. Es war so, es ist so, es wird immer so sein. Von Wundern, geheimnisvollen Lichtern oder Göttern des Lichts lesen wir nur noch in alten Büchern. Wir meinen, wir wüssten fast alles, was es über das Licht und die Sonne zu wissen gibt. Schließlich steht ja darüber genug in den Lehrbüchern. Die Sonne erzeugt ihre Energie durch Kernfusion und gibt sie als Strom von Lichtquanten ab. Wer Abitur machen will, muss das wissen – und kann dazu auch eine ganze Menge Aufgaben rechnen. Es ist also alles klar.

Gibt es heute noch ein Rätsel in der Natur, so ist es offenbar nur eine Frage der Zeit und des Geldes, bis es gelöst wird. Manche Wissenschaftler meinen gar, die Grundlagenwissenschaft komme in absehbarer Zeit zu einem gewissen Abschluss, weil die großen Fragen prinzipiell geklärt seien.

Auch die modernste Technik mit ihren wunderbaren Möglichkeiten ist für uns eine Selbstverständlichkeit geworden. Nichts überrascht uns mehr. Wir können möglicherweise alles wissen und alles tun – wenn wir nur wollen. Der Weg zu Besserwisserei, Arroganz und Größenwahn ist vorgezeichnet. Wir bemerken nicht, dass wir einen neuen Turm zu Babel bauen, von dem aus wir die Welt beobachten und beurteilen. Doch wir kennen seine Fundamente nicht!

Wir wissen heute, dass beim Sonnenaufgang das Licht nicht nur aus dem Osten zu uns kommt (wie die Lateiner scheinbar so naiv formulierten), sondern dass wir uns auch auf der Erde zu ihm hindrehen. Das ist seit Jahrhunderten bekannt. Doch ist es nicht merkwürdig und wunderbar zugleich, dass wir Menschen auf einer riesigen, sich drehenden Kugel leben, die sich mit rasender Geschwindigkeit durch ein leeres, kaltes Weltall bewegt? Wir spüren nichts von dieser gewaltig-ruhigen Rotation, aber wir lernen in den Schulen, dass es so ist. Irgendwann glauben wir es, denken nicht weiter darüber nach und gewöhnen uns an das Unglaubliche. Dabei bewegen wir uns in unseren Breiten mit 1000 Kilometern in der Stunde um eine gedachte, schief stehende Erdachse, die nirgendwo festen Halt findet und quasi im Nichts endet. Und die Erde selbst fliegt mit über sagenhaften 100 000 Kilometern in der Stunde um die Sonne! Und die Leute, die in Australien scheinbar gar mit dem Kopf nach unten ins Weltall hängen, lehren uns, dass es im Universum gar kein Oben oder Unten gibt. Das sind im Prinzip alles Ungeheuerlichkeiten. Doch für uns ist das alles ganz normal geworden. Wir hinterfragen es im Alltag nicht weiter, denn man hat uns beigebracht, dass es dazu irgendwelche abstrakte Theorien gibt. Wir haben es völlig verlernt, über diese Tatsachen wirklich bis zum Grund nachzudenken. Wenn wir dies tun würden, kämen wir nämlich gar nicht aus dem Staunen heraus.

In diesem Zusammenhang stoßen wir auf noch etwas grundlegend Merkwürdiges: Woher wissen wir eigentlich, dass die Erde rund ist und sich um eine unsichtbare Achse dreht? Wenn wir aus dem Fenster schauen, sehen wir alles Mögliche – nur keine runde Erde. Bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts hatte niemand unseren rotierenden und um die Sonne fliegenden Planeten als Ganzes gesehen. Trotzdem hegte kaum jemand mehr ernsthaften Zweifel an seiner wahren Gestalt. Bis dahin gab es nur den Globus als Modell, als vereinfachtes Abbild der Wirklichkeit. Mit ihm ließen sich unsere alltäglichen und astronomischen Beobachtungen und Erkenntnisse erklären. Natürlich hatten seit den Zeiten des Magellan (1480–1521) mutige Männer in schwankenden Schiffen die Erde umrundet, doch wirklich als Kugel gesehen hatte sie noch niemand.

Die Menschen konnten also ein Bild von etwas entwickeln, das sie nur in kleinen und trügerischen Ausschnitten wahrgenommen hatten. Erst die Weltraumfahrer erblickten in den 1960er-Jahren unseren Planeten von außen als bläulich schimmernde Kugel und »bestätigten« quasi als erste »Augenzeugen« die alten Theorien.

Warum wundern wir uns nicht mehr über die unglaubliche Tatsache, dass die Menschen trotz ihres buchstäblich beschränkten Horizonts eine Menge über die Welt und den Kosmos wissen können?

Abb. 2: Wunder der Erkenntnis: Warum können wir Dinge erkennen, die hinter unserem Erfahrungshorizont liegen?

Wir haben Phantasie! Wir können uns Dinge vorstellen und dann in der Realität nachprüfen, ob es sich tatsächlich so verhält. Sowohl beim ersten als auch beim zweiten Schritt bedarf es der Kreativität. Gesunder Menschenverstand allein reicht da bei Weitem nicht.

Schauen wir uns die Erde an. Einer der ersten, der sie vor seinem inneren Auge als Kugel sah und auch ihren Umfang ziemlich genau berechnete, war Eratosthenes (um 200 v. Chr.). Er hatte festgestellt, dass die Sonne in Syene, dem heutigen Assuan, an einem bestimmten Tag zu Mittag direkt senkrecht über den Beobachtern steht, während sie zur gleichen Zeit im nördlicher liegenden Alexandria um einen bestimmten Winkel versetzt weiter im Süden zu finden ist. Wir können das heute ohne Weiteres im Urlaub nachprüfen: Je weiter wir bis zum Äquator nach Süden kommen, desto höher steht die Sonne. Dieser Sachverhalt lässt sich erklären, wenn man annimmt, dass die Erdoberfläche gekrümmt ist. Mit einfacher Geometrie können so der Krümmungsradius und der Umfang der Erdkugel berechnet werden.

Dem Ergebnis dieser Überlegungen ist vom mathematischen Standpunkt aus nicht zu widersprechen. Die Beobachtungen und Berechnungen lassen sich immer wiederholen. Doch die Vorstellung, auf einer Kugel zu leben, hatte für die Leute im Altertum doch etwas gar zu Merkwürdiges. So redeten sich viele auch in späteren Jahrhunderten doch lieber ein, sie würden auf einer mehr oder weniger eingedellten Scheibe leben. Eine Kugel? – Was für ein Unsinn! Was soll denn dann unten auf der Erde geschehen? Da müsste doch alles herunterfallen… Zu fremd waren für die meisten die »weltfremden« Vorstellungen der Gelehrten.

Abgesehen von der einfachen Erkenntnis, dass zu Ungewohntes die Leute eher abschreckt als anzieht, hat diese Geschichte doch auch etwas Bemerkenswertes: Wir Menschen können mit unseren Gedanken in Bereiche vorstoßen, die uns mit unseren Sinnen nicht unmittelbar zugänglich sind. Wir kommen weit über unseren alltäglichen Erfahrungshorizont hinaus, wenn wir beobachten, messen und durch Kreativität Beziehungen herstellen. Erst so kann sich Naturwissenschaft entwickeln.

Doch dieses Vorgehen birgt auch Gefahren, wenn wir es zu einseitig betreiben. Da heute alle Geheimnisse der Natur rational erklärbar, messbar und nutzbar scheinen, sind uns Neugier und Begeisterung abhandengekommen: Unsere grandiose Erde schrumpft im Modell zu einer simplen Kugel, deren Querschnitt jeder Schüler mit einem Zirkel zeichnen kann. Wer kann sich daran noch erfreuen? Die Kräfte, die unsere Erde in der Bahn um die Sonne halten, werden in den Erklärungen der Wissenschaft zu abstrakten Formeln. Auch hier hält sich die Begeisterung für die meisten in Grenzen. Ähnliches gilt im Übrigen für die gesamte Physik: So verwandelt sich farbiges Licht zu grauen Linien in geometrischen Konstruktionen. Der schönste Klang lässt sich als Spektrum in abstrakten Diagrammen darstellen. Unseren Sinnen trauen wir nicht mehr, sondern wir bauen auf das, was von technischen Sensoren als elektrische Signale in Computer eingespeist und dort verarbeitet wird. Die Aufzählung ließe sich beliebig fortsetzen.

So ziehen wir zwar Nutzen aus der Wissenschaft, aber reicht uns das? Wo bleibt das Sinnliche? Unser Bild von der Welt wird zwar vielfältiger und erklärbarer durch die Wissenschaft – aber auch gleichzeitig ärmer. Aus sinnlich erfahrbarer Schönheit wird allerorten Nüchternheit. Was wir über die Vorgänge und Phänomene in der Natur zu denken haben, ist in Axiomen und Naturgesetzen geregelt. Man operiert in der Wissenschaft mit merkwürdig-fremd anmutenden Begriffen, Modellen, mathematischen Symbolen und Algorithmen. Diese Erklärungen sagen vielen nichts, da sie wenig mit unseren Erfahrungen und demzufolge auch kaum etwas mit den Gefühlen »normaler« Menschen zu tun haben.

Der Naturwissenschaftler und Philosoph Carl Friedrich von Weizsäcker (1912–2007) bemerkte in diesem Zusammenhang, dass die moderne Naturwissenschaft es wage, »die Welt so zu beschreiben, wie wir sie tatsächlich nicht erleben«. Physik (abgeleitet vom griechischen physikē = Naturforschung) ist daher nicht einfach »schwer«, sie ist regelrecht »unnatürlich«. Ein Widerspruch in sich?

Mit ihren merkwürdigen...

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 5.3.2015
• Verlagsort: München
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Sachbuch/Ratgeber ► Natur / Technik ► Naturwissenschaft
• Themenwelt: Technik
• Schlagworte: allgemein verständlich • für den Alltag • Geheimnisse • Photonik • Physik • Physikalische Phänomene • Physiker • Populärwissenschaftlich • Professor • Sachbuch • Schulwissen • Unerklärliches • Wissen
• ISBN-10: 3-7766-8208-6 / 3776682086
• ISBN-13: 978-3-7766-8208-3 / 9783776682083