Kruschtes Kisten­kabinett

Wunder­same Phäno­mene








Die Schwerkraft-Anomalie

Eine Anomalie?

Ein netter Arbeitskollege, der wohl einige Affinität zu Verschwörungstheorien und un­ver­stan­de­nen Phä­no­me­nen hat (wozu ich nicht neige), sprach vor einiger Zeit von Tischtennisbällen, die die Straße hoch rollen würden. Ja, wa­rum nicht? Da könnte sich ja im Hang eine große Höhle auf­tun oder ein dicker Uranbrocken ver­biegt das Schwerefeld ein wenig, oder nicht?

Ein schneller Blick in die Eingeweide des Internets zeigte, dass das Thema durchaus virulent ist und be­ken­nen­de Anhänger hat.

Ein paar einfache Zahlen und schlichte Überlegungen dazu ...

Sonnenmasse Ms = 1,983 1030; [kg]

Erdbeschleunigung  ge = 9,81; [m/s2]

Gravitationkonstante G = 6,67 10-11; [Nm2/kg2]

Erdmasse Me = 5,97 1024; [kg]

Erdradius Re = 6367,5; [km]

Mittlere Dichte der Erde ρe = 5,521 103; [kg/m3]

Dichte eines Neutronensterns ρn = 5,92 1016; [kg/m3 ]

Dichte von Uran ρu = 1,905 104; [kg/m3 ]

Mein Neigungswinkel α = 1; [°]


Ein Gedankenexperiment

Kräftespiel im Gleichgewicht

Eine Punktmasse m kann sich im komogenen Schwe­re­feld der Erde auf einer schiefen Ebene (in gelb) frei bewegen. Die Schwerkraft wirkt in der Vertikalen nach unten.

Die schiefe Ebene ist um den Winkel α gegen die Horizontale ge­neigt.

Links der Masse m soll sich nun in der Ent­fer­nung da eine Masse Ma be­fin­den, deren Schwer­kraft (in türkis) gerade die wirksame Be­schleu­ni­gungs­kom­po­nen­te (in magenta) der Erd­gra­vi­ta­tion kom­pen­sie­ren soll.

Die Frage ist, wie groß muss die Masse Ma sein und welche räum­li­chen Dimensionen hat sie dann?


Die Größenordnung nach Erdmaßstäben?

In einem homogenen Schwerefeld mit der Erd­be­schleu­ni­gung ge wirkt auf die Masse m die Kraft Kg nach unten, die be­schleu­ni­gen­de Kraft Kgw in Richtung der schiefen Ebene ist:

Ist der Neigungswinkel α=1°, so ist die effektive Be­schleu­ni­gung auf der schiefen Ebene knapp 2% der Erdbeschleuigung.

Ein Kugelkörper habe die Dichte ρ und den Ra­dius R. Auf sei­ner Ober­flä­che wirkt auf ein Pro­be­teil­chen der Masse m die Kraft K. Die­se Kraft ist proportional zum Radius der Kugel.

Eine Kugel aus Erdmaterial mit dem Radius (Re sin1°)=111 km erzeugt dann die gewünschte Kraft, die die Masse m im Gleich­ge­wicht hielte. Wenn ich da=111 km setze, hätte ich mit Erdmaßstäben ei­ne Lösung für das Gedankenexperiment gefunden. Wie das homogene Feld selbst er­zeugt wird? Et­wa durch einen nahezu unendlich weit entfernenten massiven Körper.

Wie wäre es mit einer Kugel aus Uran? Dann hätte die Kugel immer noch einen Radius von knapp unter 30 km. Die Erdkruste reicht von der Erd­ober­flä­che bis in eine Tiefe von 5 bis 80 Kilometern. Na denn ...

Bei diesen Dimensionen kann von einer nur lokalen Erscheinung – ‘In der Hangstraße rollt es schon nach oben, in der Dorfstraße eins weiter aber nicht’ - nicht mehr die Rede sein, wenn man von erd­ähn­li­chen Gegebenheiten ausgeht. Die Schlussfolgerung:

Das Phänomen kann keine nur lokal auftretende Erscheinung sein.


Neutronensterne oder Schwarze Löcher?

Ich nehme nun an, ich hätte Materie sehr hoher Dichte zur Verfügung, so dass ich mich um räum­li­che Ausmaße nicht weiter sche­ren müsste. Ich denke etwa an Masseportionen von einem Neu­tro­nen­stern - dieser hat etwa den Durchmesser von 20 km, besitzt aber die Masse der Sonne.

Ich könnte nun solche Materie in einem Experiment portionsweise in 1000 m Entfernung von meiner Mas­se m deponieren und sie solange er­hö­hen, bis die Masse m auf der schiefen Ebene im Gleich­ge­wicht ist und die Masse nicht mehr hinunter rollt oder rutscht ...

In meinem Szenario wirkt im Schwerefeld der Mas­se Ma auf die Masse m die Kraft Ka nach rechts und die beschleunigende Kraft Kaw in Rich­tung der schiefen Ebene ist:

Die Masse Ma bestimmt sich dann zu:

Das Ergebnis – es reicht hier ein Ta­schen­rech­ner, ich nehme oft «PhyxCalc» dazu:

Ma = 2,567 1015 kg

Schöpft man diese Masse aus einem Neutronenstern, hätte das Kugelgefäß einen hand­hab- und brauch­ba­ren Durchmesser von 18 cm - das würde prächtig hinhauen. Würde man aber Erdmaterial nehmen, hätte die entsprechende Ku­gel einen Radius von 4,8 km, was die Geometrie des Ex­pe­ri­ments ganz und gar nicht zuließe.

Der Abstand da müsste also größer sein, dann bräuchte ich aber wieder mehr Masse. Nein, schlicht lo­kal ist das Ganze nicht hin­zu­be­kom­men.

Ich bin für ein nanogroßes Schwarzes Loch - ohne weitere Rechnerei! Die Physiker bei CERN ha­ben mit ihrem Rie­sen­ding­be­schleu­ni­ger wohl doch ein Schwarzes Loch erzeugt

... und das va­ga­bun­diert nun Erde ver­schlin­gend durch die Erdkruste
und fabriziert Schwer­kraft­spä­ße für Spaß­vögel.




Der Kugelblitz

Ein Kugelblitz in Masuren

Meine Mutter hat von einem Kugelblitz berichtet. Sie wuchs in einem kleinen Dorf namens Klein Las­ken (heute Laski Male) in schönen Ma­su­ren (Ost­preu­ßen) auf einem Bauernhof auf.

Es gewitterte. Es donnerte. Plötzlich hüpft ein kleines leuchtendes Ding durchs Mäd­chen-Schlaf­zim­mer. Es tanzt übers Bettgestell und setzt hier und da etwas in Brand. Es verschwindet einfach durch die offene Türe.

Die Flämmchen waren schnell gelöscht. Der Schrecken steckte aber in den Knochen.

Grundriss - Das Bauernhaus in Klein Lasken


Was ist dran am Kugelblitz?

Die erwähnten Brandspuren haben mich darin bestärkt, den Bericht und die Kugelblitze für wahre Mün­ze zu nehmen. Über die Jah­re habe ich das Thema immer einmal wieder verfolgt.

Die Existenz der Erscheinung wird heute nicht mehr einfach nur bestritten und als Halluzination ab­ge­tan – ja, es könnte sie wirklich ge­ben, die ku­ge­li­gen Blitze, die Kinderbetten in Brand stecken, an­son­sten aber nicht unbedingt großes Unheil anrichten müssen.

Th. Neugebauer (↓) spricht zwar in seinem Papier von nur zwei Erscheinungsformen des Ku­gel­blit­zes, ei­ne schwebende, nicht-zün­deln­de und eine seltene heiße Variante, die aber nicht schwebt, son­dern aufsitzt. Die schwebene Form kann sich einfach auflösen oder aber auch mit ei­nem lau­ten Knall ex­plo­die­ren.

Vielleicht gibt es ja aber auch masurische Übergangsformen, sage ich mir.

Jedenfalls sind Kugelblitze wohl Plasmakugeln mit einer erstaunlichen Lebensdauer von einigen Se­kun­den, die beim Einschlag eines Blitzes doch eher selten erzeugt werden können.

Oder auch nicht - da geht die Welt nicht unter ...




Die Dunkle Macht im Universum

Die Epizyklen des Ptolemäus

Dem Astronomen Ptolemäus zufolge ruht die Erde im Zentrum des Universums, das aus ein­zel­nen kon­zen­tri­schen Sphären besteht, auf denen sich die Himmelskörper bewegen. Nur die idea­le Sphä­re konnte ein Baustein des Universums sein.

Aber die Bewegungen der Planeten waren gar nicht so einfach - sie konnten auch rückwärts lau­fen und voll­führ­ten dabei kleine Schlei­fen am Firmament. Um diese Bewegungen zu erkären, soll­ten sich die Planeten noch zusätzlich auf kleinen Kreisen (Epi­zyk­len ) bewegen, deren Mittelpunkte dann je­weils den gro­ßen Umlauf auf den Sphären machten.

Man tat einen Kunstgriff, um das Weltbild zu erhalten, nicht mehr, aber es war ja im­mer­hin nur ein Kreis­be­we­gung, die hinzugefügt wurde.

Es war ein Fortschritt, aber nur ein scheinbarer, denn das verbesserte Himmelsmodell mach­te etwas bes­se­re Vor­aus­sa­gen - so habe ich es dereinst einmal gelesen, aber im Grunde war der Kunstgriff schlicht der Anfang vom Ende dieser Welt­vor­stel­lung.

Die klassische griechische Kultur ging danieder, arabische Astronomen führten dann wei­te­re Epi­zyk­len ein, um weitere Ab­wei­chun­gen von den beobachteten Planetenbahnen zu deuten.

Es wurde Zeit für den Umbruch -
und der begann mit Tycho Brahe, Nikolaus Kopernikus und Johannes Kepler.


Der Äther des Newton

Schallwellen breiten sich in Luft oder Wasser aus, beide Elemente sind die tragenden Me­dien für die Aus­brei­tung dieser Wellen. Fährt nun das Feuerwehrauto an mir vorbei, verändert sich der Si­re­nen­ton - die Schall­wel­len verhalten sich, salopp formuliert, ir­gend­wie relativ zum Be­ob­ach­ter.

Licht breitet sich auch aus, man braucht also ein tragendes Medium - den Äther. Luft macht Win­de, Was­ser macht Wellen, der all­ge­gen­wär­ti­ge Äther ruht, er darf nichts machen, außer Licht zu tra­gen, denn an­son­sten würde er die Planeten bremsen, es gäbe kein Sonnensystem. Der Äther - ein Kunst­griff.

Der Äther ist der Anfang vom Ende der reinen Newton'schen Physik.
Aber der Umbruch brauchte seine Zeit.

Die Erde bewegt sich relativ zum ruhenden Äther. Wenn der Äther das Licht trägt, sollte Licht sich auch ir­gend­wie relativ zum Be­ob­ach­ter verhalten. Albert Michelson und Edward Morley zeigten in einem be­rühm­ten Experiment, das die Erdbwegung(*)Geschwindigkeit ≈ 29800 m/s keinen Ein­fluß auf die Lichtausbreitung hat.

Sie schickten dabei zwei Lichtstrahlen auf zwei Wege, den einen in die Richtung, in der sich die Erde auf ihrer Bahn um die Sonne bewegt, den anderen senkrecht dazu und ma­ßen letztlich die Aus­breitungs­geschwindigkeiten der Lichtstrahlen mit dem von Michelson er­fun­de­nen Interferometer: Die Geschwindigkeiten waren in beiden Fällen gleich, un­ab­hän­gig von der Erd­be­we­gung, die Lichtgeschwindigkeit ist konstant.

Das Licht verhält sich absolut zum Beobachter. Den Äther gibt es nicht. Ein Pau­ken­schlag. Und Einstein irrte nicht (↓).

Albert Einstein holte dann die absolute Zeit von ihrem Sockel und schuf mit der Spe­zi­el­len Re­la­ti­vi­täts­theo­rie und der vier­di­men­sio­na­len Raumzeit das eine Fundament der modernen Physik, das an­de­re wurden die Quantenmechanik und die relativistischen Quan­ten­feld­theo­ri­en (QFT) für die ver­schie­de­nen Wechselwirkungen der elementaren Teilchen, etwa der Quan­ten­elek­tro­dy­na­mik, mit dem Kür­zel QED, und der Quantenchromodynamik (QCD).

Diese Quantenfeldtheorien sind mit den Strukturen im Kleinen befasst. Die Strukturen im Großen wer­den vor allem durch die An­zie­hungs­kräf­te zwischen massiven Körpern bestimmt. Und die­se Gra­vi­ta­tions­kräf­te erfuhren durch Albert Einstein eine großartige Um­deu­tung in seiner All­ge­mei­nen Re­la­ti­vi­täts­theo­rie.

Massive Materie krümmt laut Einstein den sie umgebenen Raum. Und es ist dieser gekrümmte Raum, der zu den anziehenden Kräf­ten zwischen massiven Körpern führt. Gegenstand der All­ge­mei­nen Re­la­ti­vi­täts­theo­rie sind also auch die großen Strukturen und der Auf­bau des Universums.


Die Dunkle Materie der Kosmologen

Dunkle Materie ist zunächst einfach Materie, die nicht oder nur schwach leuchtet und sich so der ein­fa­chen di­rek­ten Beobachtung ent­zieht. Nicht alles muss leuchten, die Welt ist voller Neu­tri­nos, auch Physikern kommen sie nur äußerst selten zu Gesicht. Und Ko­me­ten sieht man nur in Son­nen­nä­he. Braune Zwerge glimmen nur ein wenig vor sich hin, bei ihnen zündet der Wasserstoff nicht zum Wasserstoffbrennen. Dunk­le Materie ist zunächst kein Mysterium.

Aus den beobachteten Bewegungen von kosmischen Objekten lässt sich auf die sie um­ge­be­nde Ma­te­rie schließen. Galaxien sind von leuchtenden Gaswolken umgeben, deren Ro­ta­tions­ge­schwin­dig­keit sich messen lässt. Den Mess-Ergebnissen zufolge sind nur rund 10% der sich so er­ge­benen Mas­se auch sichtbare Galaxienmasse. 90% der Galaxienmasse ist dunkel.

Baryonen bilden die Familie der schweren Elementarteilchen. Zu ihnen gehören die beiden Atom­kern-Bau­stei­ne Pro­ton und Neu­tron. Die Masse der ‘gewöhnlichen’ Materie im All rührt ganz über­wie­gend von Baryonen her - sie ist baryonische Materie. Die­se lässt sich auf un­ter­schied­li­che Wei­se abschätzen, nur als Stichworte seien hier genannt die kosmische Hinter­grund­strahlung(*)Ein sehr früher Gruß aus dem Urknallgeschehen. und die Nuk­leo­syn­the­se (↓) in der ersten Sekunde nach dem Urknall.

Diese Abschätzungen besagen, das nur ein kleiner Bruchteil der Dunklen Materie ge­wöhn­li­che ba­ryo­ni­sche Materie sein kann, oder um­ge­kehrt formuliert:

Die Natur des weitaus größtens Teils der Dunklen Materie liegt im Dunklen -
sie ist nicht Teil der physikalischen Welt, die wir zu verstehen glauben.

In den letzten 100 Jahren wurden Elementarteilchen gesucht und auch gefunden, an­ge­fan­gen vom Neu­tron und dem Neutrino bis hin zu den Quarks und dem Higgs-Boson(*)Es gibt den Teilchen die Masse. Dass ein großer Teil der Ma­te­rie des Universums unbekannter Natur sein soll, diese Fest­stel­lung hat für mich eine ganz neue, über­ra­schen­de Qualität, durchaus von der gleichen Art, wie wenn das Higgs-Boson nicht ge­fun­den wor­den wä­re.

Hypothetische Teilchen, die für die unbekannte Materie einspringen können, sind natürlich zur Hand, S. Carroll (↓) nennt zwei Kan­di­da­ten außerhalb des Standardmodells der Gro­ßen Ver­ei­ni­gung der Wech­sel­wir­kun­gen(*)Die schwache, die starke und die elektromagnetische - die Gravitation sträubt sich: Neu­tra­li­nos und Axi­ons ...

„ ... neutralinos :-(the lightest of the additional stable particles predicted by supersymmetry, with masses ≥ 100 GeV :-)"

„ ... axions :-(light pseudoscalar particles arising from spontaneous breakdown of a hypothetical Peccei-Quinn symmetry invoked to explain conservation of CP in the strong interactions, with masses ∼ 10-4 eV :-)"

Dunkle Materie meint nun immer nur den nicht-baryonischen Anteil. Welche Ei­gen­schaf­ten hat sie? Sie muss schon sehr lange kalt sein, andernfalls hätte sie sich übers Universum verteilt und un­ser Uni­ver­sum sä­he heu­te ganz anders aus, es gäbe wohl keine Ga­la­xien. Und die Wechselwirkung zwi­schen ge­wöhn­li­cher und Dunkler Matrie kann nur schwach sein, es wurde jedenfalls bisher nichts Der­ar­ti­ges be­ob­ach­tet.

In gewisser Weise ist die Dunkle Materie denn auch machtlos, nur für das große Schicksal des Uni­ver­sums nicht - aber das berührt die menschliche Spezies ja nicht.


Die Dunkle Energie der hellen Köpfe

‘Dunkle Energie’ ist eine Wortschöpfung aus der Marketingabteilung der hel­len Köp­fe, ein Griff in die Kunstkiste, der beschönigt, aber nur meint, wir haben doch noch verflucht viele Fragenzeichen und ei­nen Hau­fen Un­ver­stan­de­nes bei­ein­an­der

Und das Ganze ist hier im Zusammenhang zu sehen mit so schönen Dingen wie der Va­ku­um-Ener­gie des Universums und der Kos­mo­lo­gi­schen Konstante des Welt­mo­dells(*)Robertson-Walker-Metrik, Friedmann-Gleichung, ....


CERN - Ein Ring am See

Die Forschungseinrichtung CERN ist eine großartige Sache für die Physik, die Wissenschaft und die Ge­sell­schaft. Neulich sah ich im Fernsehprogramm von 3Sat einen kurzen Bericht über CERN, es hieß dort, man mache sich heute schon Gedanken über die näch­sten 20, 30 Jahre, ein 100km-Ring wer­de angedacht.

Ich denke, die Gesellschaft wird sich keinen noch größeren Teil­chen­be­schleu­ni­ger leisten wollen, der jet­zi­ge Be­schleu­ni­ger wird der letzte für CERN sein. Auch haben sich die Ge­wich­te ver­la­gert.


Wer etwa begeistert sich heute noch für die bemannte Raumfahrt?
Eine be­mann­te Mis­sion zum Mars? Columbus?
Was für ein Unfug!

Ein neuer Beschleuniger?
Aber die Erde hat doch ganz andere Probleme.

Es werden viele Fragen im Universum unbeantwortet bleiben.
Warum denn auch nicht?


Meine Frage am Ende: Wo ist nur die ganze Antimaterie hin? Ist da etwa noch eine spontane Sym­me­trie­bre­chung vonnöten?

Der Encarta-Autor (↓) hat das Geschehen miterlebt und genau mitgezählt:

„ ... während der Hadronen-Ära bildeten sich auch Antiteilchen (wie beispielsweise den Antiprotonen und Antineutronen). Durch einen geringen Überschuß an Materie zu Antimaterie blieb nach der Teilchen-Antiteilchen-Vernichtung Materie übrig. Es standen sich 1000 000 001 Materieteichen zu 1000 000 000 Antimaterieteilchen gegenüber."




Der Aufrechte Gang im Sternenstaub

Der aufrechte Gang

Der Mensch braucht nicht nur Wasser, er braucht auch Eisen für seine roten Blutkörperchen. Und er braucht auch Calcium für sei­ne Knochen und den aufrechten Gang.

Spurenelemente benötigt der Mensch in zum Teil nur winzigen Mengen, sie sind aber le­bens­not­wen­dig für ihn, weil sie in Enzymen, Vitaminen und Hormonen enthalten sind. Zu den Spu­ren­ele­men­ten ge­hö­ren auch weniger bekannte chemische Elemente: Arsen, Chrom, Cobalt, Eisen, Iod, Kupfer, Li­thi­um, Man­gan, Molybdän, Selen, Vanadium, Zink und Zinn.

Eisen und Calcium gibt es auf den blauen Planeten im Überfluss, Der Erdkern soll ja aus hei­ßem Ei­sen bestehen und Meeresböden wurden durch die tektonischen Kräfte zu Ge­birgs­ket­ten auf­ge­fal­tet, die so aus dem Muschelkalk des Meeresbodens bestehen. Kalk und Eisen im Überfluss.


Das beredte Sternenlicht

Isaac Newton zerlegte Sonnenlicht mit einem Prisma und zeigte so die spektrale Zu­sam­men­set­zung des Sonnenlichtes. Gustav Ro­bert Kirchhoff und Robert Wilhelm Bunsen entdeckten 1859, dass je­des che­mi­sche Element sein eigenes charakteristisches Spek­trum besitzt.

Die Spektralanalyse von Sternenlicht ermöglicht eine genaue Analyse der Bestandteile der Sterne. So gibt es Sterne mit sehr viel Was­ser­stoff, wie der weiße Sirius im Großen Hund. Oder Sterne mit ausgeprägten Linien des Calciums, wie der δ Aquilae im Stern­bild des Adler. Oder die Sonne, in kei­nem Stern­bild zu Hause, sie zeigt die Spektren vieler Metalle, Calcium und besonders Ei­sen sind auch dabei. Calcium und das Eisen schier im Überfluss.


Jm Anfang war die Finsternis

Da hat die Bibel wohl recht, das Universum wurde im Takt erschaffen und da hat sie nicht recht, es war kein Tagestakt, sondern zu­nächst ein Takt in Bruchteilen von Sekunden. Der Anfang des Evan­ge­li­ums des Johannes mit dem Worten Martin Luthers ...



 

JM ANFANG WAR DAS WORT / VND DAS WORT WAR
BEY GOTT  /  VND GOTT WAR DAS WORT. DAS
 SELBIGE WAR IM ANFANG BEY GOTT.
Alle ding sind
 durch dasselbige gemacht / vnd on dasselbige ist
 nichts gemacht / was gemacht ist. Jn jm war das
Leben / vnd das Leben war das Liecht der Men-
 schen / vnd das Liecht scheinet in der Finsternis /
 vnd die Finsternis habens nicht begriffen.

 EUANGELIUM S. JOHANNIS, Kapitel I. Vers 1 (↓)

 


 

„Was nicht ewig währt, hat einen Anfang, und im Anfang war die Große Finsternis. Gott sprach also, es werde knallen im Ururalter. Und es ward ein Großer Knall. Und Gott sah, dass es gut war und hatte ein Wohlgefallen an dem, was da geschah ...

Es war denn ein Tohuwabohu, woraus sich Quarks(*)Bausteine der Protonen und Neutronen und Gluonen(*)Klebstoff zwischen den Quarks schälten. Es fügten sich zusammen die Neutronen und Protonen. Elektronen und Photonen schwirrten, so dass es eine rei­ne Freu­de war.

Und die Zeit war endlich reif, nach einem Schlag der Wimpern, Protonen und Neutronen klumpten sich zu Kernen, auf dass im Universum lang­sam die Gestalt sich finde." (*)Man und frau sehe mir nach ...

 


Was sich denn da zusammen klumpte?
Vor allem Helium, etwas Deuterium, ein wenig Lithium. Und nackte Protonen flogen noch allein herum, bis sie sich ein Elektron einfingen, Brenn- und Wasserstoff gab das.

Calcium und das Eisen?
Mitnichten hier im Überfluss - einfach nicht vorhanden.


Die brütenden Sterneöfen

Was den Menschen nur für den Kriegsgebrauch und bisher nicht für den Hausgebrauch gelungen ist (und auch nicht gelingen wird(*)Die Kernenergie lässt grüßen), Sterne heizen in ihren Jugendjahren mit Wasserstoff, den sie zu Helium verbrennen, das Wassserstoffbrennen des Sterns.

Stark vereinfacht zu einer Kernreaktion verschmelzen dabei zwei schwere Wassserstoffkerne zu ei­nem He­lium-3-Kern, wobei ein Neu­tron und etwas Energie in Form von Gammastrahlung frei­ge­setzt wird. Die Menge macht es hier.

(*)Ich wollte ausprobieren, ob OpenOffice auch links hoch- und tiefstellen kann, es kann

Wie gesagt, die Menge macht es: In der Sonne verschmelzen in jeder Sekunde etliche Hundert Millionen Ton­nen Was­ser­stoff zu Helium.

Geht der Wasserstoff zu Neige, setzt unter hohem Druck und bei hohen Temperaturen das He­li­um­bren­nen ein, Helium verschmilzt zu Sauerstoff und Kohlenstoff.

Massive Sterne können durch starkem Gravitationsdruck in weiteren Kernreaktionen (↓) höhere che­mi­sche Ele­men­te bis hin zum Eisen erzeugen. Die Fusion zu noch schwereren Atomkernen würde Ener­gie ver­brau­chen und nicht mehr erzeugen.

Es braucht schon kosmische Katastrophen, um Elemente wie Jod und Kupfer zu erzeugen. Sind sehr mas­se­rei­che Sterne voll­stän­dig ausgebrannt, fallen sie in sich zusammmen, sie implodieren unter dem ungeheuren Gravitationsdruck, dem sich nichts mehr ent­ge­gen stemmt. Eine Supernova bildet sich, die es in wenigen Tagen in einer urgewaltigen Explosion auseinander reißt - das ist der Bau­stoff für neue Sterne, im kosmischen Kreislauf.

Was übrig bleibt? Eine sich ausdehnende Gashülle, im Zentrum ein Neutonenstern oder, wenn der Stern schwer genug war, ein Schwar­zes Loch.

Unter den extremen Ausnahmebedingungen einer Supernova bilden sich im In­nern die Atomkerne, die schwerer als Eisen sind, da­run­ter sind eben auch die Spurenelemente Arsen, Cobalt, Jod, Kupfer, Molybdän, Selen, Zink und Zinn.

Vor allem Neutronen sind an diesen vielfältigen Kernraktionen beteiligt, die im dichtgepackten Innern der Supernova freigesetzt und von den Atomkernen eingefangen werden, so dass sich Kerne mit einer erhöhten Protonenzahl bilden.


Ich bin beeindruckt

Die Brutstätte aller höheren chemischen Elemente sind die Sterne. Im heißen Innern der Sterne schmel­zen Kerne zusammen und bil­den auch Calcium und Eisen. Die Sterne fallen in sich zu­sam­men und explodieren in gewaltigen Supernovae. Neue Sterne ballen sich zusammen und ent­zün­den ihre Feuerglut, wieder und wieder.


So bildet sich auch die Sonne, in der vierten oder fünften Sternengeneration?
Vielleicht 10 Milliarden Jahre nach dem Großen Knall?
Und aus den Reststäuben formt sich eine Erde. Und Leben wird.
Aber all dies' Leben hat ihren Ursprung in der Kerne kochenden Feuerglut der Himmelssterne.

Ich bin tief beeindruckt.
Jn mir Sternenstaub und auch die Supernova.




Schrödingers Katze

Was macht die Katze in der Kiste?

Der fette Kater hockt in der Kiste. In der Kiste ist es dunkel, ein Deckel verschließt die Kiste. Die Katze ist nicht allein, ein paar Mäuse teilen sich die Kiste mit der Katze - und ab­ge­zählt ein Atom na­mens Thorium leistet der Katze eine brisante Gesellschaft!

Eine Apparatur befindet auch in der Kiste. Wenn dann das Atom namens Thorium zer­fällt, schickt es ein Elektron durch die Kiste, ein Geigerzähler fängt es auf und gibt dabei ein Ticken von sich, das Ticken lässt ein Hämmerchen auf eine Glasampulle knallen, ein giftiges Gas ent­weicht. Die Katze ist tot.


Wer ist nun Schrödinger?

Schrödinger ist kein Hund, Erwin Schrödinger hat sich ein Gedankenexperiment 1935 aus­ge­dacht, das die „Kopenhagener Deutung” der Quantenmechanik(*)des Nils Bohr, dem Vater des Bohrschen Atommodells auf die Schippe nehmen soll­te. Er­win Schrödinger ist der Namensgeber der „Schrödinger-Gleichung” - er ist neben Max Planck und Werner Heisenberg einer der Väter der Quantenmechanik. Nun in aller Schönheit sei­ne Glei­chung ...

Die eindimensionale Schrödinger-Gleichung
in Originalgestalt(*)laut Encarta • 'Schrödinger, Erwin'

Ich habe eine Schwäche für schöne Gleichungen, in ihnen steckt die Wahrheit, und nur in ihnen und nicht in den Worten. Das kleine griechische 'psi' (ψ) steht für die berühmte Wellenfunktion der Quantenmechanik, hier eingebracht in die Wellengleichung für ein eindimensionales Pro­blem, wo sich ein Teilchen der Masse m in einem ortsabhängigen Potential V(x) bewegt.

Die Wellenfunktion ψ(x,t) beschreibt den Zustand des Teilchen in der Zeit, sie hat (nicht nur) eine Wahrscheinlichkeitsinterpretation: |ψ(x,t)|2⋅dx gibt die Wahrscheinlichkeit an, dass sich das Teilchen zur Zeit t dicht am Orte x aufhält - wenn ich denn messen würde, nicht mehr und nicht we­ni­ger.

Wunderbar, aber wie überbrücke ich die gewaltige Kluft zwischen einem Probeteilchen der Mas­se m in einem Potential V und einem fetten Kater in einer dunklen Kiste? Die Antwort heißt „Ganz und gar nicht”.

Denn das Innenleben der Kiste unterliegt nicht der Schrödinger-Gleichung, nicht den Gesetzen der Quantenmechanik. Für das Thorium mit der Halbwertszeit tH=25 Tage gilt das statistische Zerfallsgesetz 2-t/tH, alles Andere geht seinen natürlichen Gang - jede philosophische Tie­fen­boh­rung ist überflüssig, denn sie bringt keinen Erkenntnisgewinn, es sei denn, man wolle ein auf­la­gen­star­kes Buch(↓) für ein größeres Publikum schreiben.

Und worum geht es nun eigentlich? Natürlich nicht um Erwin Schrödinger, denn ...

Die Geschichte handelt von Leben und Tod, von bewussten und neugierigen Beobachtern und nicht zuletzt von zusammenbrechenden Wellenfunktionen, letzteres geschieht mit schreck­li­chem Getöse ob des groben Unfuges, der da heute noch mit Sendungseifer und großem Wort­tam­tam angerührt wird.


Ist Schrödingers Katze für die Katz'?

Und weil dem so ist, dass das Innenleben der Kiste seinen natürlichen Gang ginge und von sich überlagernden und zusammenbrechenden Wellenfunktionen weit und breit nichts zu sehen sein würde, müssen 5000(*)naja, in etwa - für ein statistisch relevantes Experiment fette Kater nicht sterben. Es gäbe nicht den geringsten Er­kenn­tnis­ge­winn.

Schrödingers Katze ist gänzlich für die Katz'.

Also auf zu den «verschränkten Photonen», da gibt es wirklich einen Erkenntnisgewinn. Der fran­zö­si­sche Physiker Alain Aspect untersuchte 1982 mit seiner Arbeitsgruppe die Quan­ten­kor­re­la­ti­onen zwischen Photonen. Seine und nachfolgende Experimente zeigen, dass diese Kor­re­la­tio­nen auch über größere Entfernungen (zum Beispiel nahezu kosmische 11 km) er­hal­ten blei­ben. Es scheint, als gäbe es da so etwas wie augenblicklich wirkende Ferneinflüsse. Span­nend.

Die Messergebnisse der Physiker sind verträglich mit der Quantentheorie. Sie wi­­der­le­gen aber das Lokalitätsprinzip, dass man aus der Relativitätstheorie ableiten zu können glaubt. Albert Ein­stein hat dieses Lokalitätsprinzip sehr hoch gehalten. Für mich hat dieses Prinzip auch etwas sehr Mensch­li­ches.

Der Mensch hat die Natur wohl doch noch nicht so recht verstanden. Je­den­falls ist die Quan­ten­heo­rie dem 'gesunden' Menschenverstande nicht besonderns nahe, um nicht zu sagen, er tut sich sehr schwer mit dieser so erfolgreichen Theorie über die kleinen Dinge dieser Welt.

Ei­ne wirklich spannende Geschichte -
die Quantentheorie verletzt das Lokalitätsprinzip.




Anhang

Epizyklen

Alles muss ein Kreis sein. Wenn es noch nicht ganz passt, nimmt man noch einen kleinen Kreis hinzu und lässt ihn mit dem großen Kreis ab­rol­len. Die Abbildung habe ich mit dem nütz­li­chen Werk­zeug «GeoGebra» kon­stru­iert.

Ich finde, das hier ist ein schönes Beispiel für ein Be­schrei­bungs­mo­dell, das nahezu voll­stän­dig an der realen Welt vorbei geht, das aber den­noch den beobachteten Pla­ne­ten­be­we­gun­gen qua­li­ta­tiv nahe kommt und sogar in Grenzen quan­ti­ta­tiv brauch­bar gewesen sein soll.

Kleiner Kreis auf großem Kreis

Während der große Kreis eine Umdrehung macht, rollt der klei­ne Kreis neun Mal um sich selbst und erzeugt so einen Be­we­gungs­ab­lauf, bei dem der Planet rückwärts zu wan­dern scheint.

Mit SciLab ist es ein Vergnügen, derlei zu vi­sua­li­sie­ren, man benötigt keine einzige Schlei­fe und führt die kleine Rech­ne­rei einfach vek­to­ri­ell aus - den schön-schnöden Quell­code hat­te ich dem Leser eigentlich ersparen wol­len ...

Kleine Schleifen im großen Kreis

Nur ein wenig SciLab-Code(*)Was bin ich doch für ein Code-Klopfer! für die Visualisierung



Literatur

Ein 'preprint' noch aus uralten Physikertagen und bis heute aufbewahrt ...

Th. Neugebauer
(Institut für Theoretische Physik, Roland Eötvös Universität, Budapest)
Zu der Quantenmechanischen Theorie des Kugelblitzes
Acta Physica Academiae Scientiarum Hungaricae, Tomus 42 (1), pp. 27-47 (1977)


Sean M. Carroll
An Introduction to General Relativity - Spacetime and Geometry
Addison Wesley, 2004

D. Martin Luther
Die gantze Heilige Schrift Deudsch - Wittenberg 1545
Manfred Pawlak Verlagsgesellschaft, Herrsching, 1972

Wolfgang Blümel
Microsoft Encarta Professional 2002  • Urknall
Microsoft Corporation

Verschiedene Autoren
Wikipedia  • Nukleosynthese
Wikipedia


Es ist schon erstaunlich, sucht man im Internet nach Be­grif­fen zum The­ma, findet man zuerst drol­li­ge Artikel der Art «Das kann nicht sein - Ich weiß es bes­ser». Wie kann man denn nur für den Äther fech­ten? Das Äther-Kon­zept verletzt das Grund­prin­zip der Äs­the­tik der Wis­sen­schaft „Was wahr ist, ist auch schön". Und der Äther ist schlicht ein häß­li­ches Gebilde und kann nicht ‘wahr’ sein.

Einstein irrte nicht. Er hat ja auch Newton nicht vom Sockel ge­sto­ßen, die Newton'schen Ge­set­ze sind als Grenzfall Teil der Re­la­ti­vi­täts­theo­rien. Und um­fas­sen­de­re Theorien - wenn sie denn ge­fun­den und im Ex­pe­ri­ment (*)Schon heute hat man es mit winzigen Effekten zu tun bewiesen wer­den, wer­den die Re­la­ti­vi­täts­theo­rien auch als Grenz­fall enthalten.

Bernd Müller
IRRTE EINSTEIN?
(Ausgabe: 3/1998, Seite 42)

bild der wissenschaft online


Angelika hat mir das Buch 1996 ohne Arg zum Geburtstag geschenkt ...

John Gribbin
Schrödingers Kätzchen oder die Suche nach der Wirklichkeit
S. Fischer Verlag, 1996

Ein Buch auch für die Katz' - Gribbbin schwadroniert sich quer durch alle Feuchtgebiete der Quan­ten- und Re­la­ti­vi­täts­theo­rien. Ein fürchterliches Wort­ge­schwur­bel auf der Suche nach einer men­scheln­den Quantenwirklichkeit. Da kann man nur scheitern.

Seite 36 - Vom wissenden Elektron und der Hei­sen­berg­schen Unschärferelation:
„Innerhalb ge­wis­ser Gren­zen »weiß« das Elektron selbst nicht, wo es sich befindet und wohin es fliegt. Es ist kaum über­trie­ben zu sagen: Wenn das Elektron ge­nau weiß, wo es ist, dann weiß es nicht, wohin es geht, und wenn es genau weiß, wohin es geht, dann hat es keine Ah­nung, wo es sich befindet.”

Seite 52 - Vom Leben und Sterben und dem kra­chen­den Zu­sam­men­bruch der Wellenfunktion:
„Neugierig, was die Kapsel wohl enthalten mag, öffnen die in­tel­li­gen­ten Beobachter die Luke und spähen hin­ein. In die­sem Au­gen­blick bricht die Wellenfunktion für alles, was die Kapsel enthält, zusammen. Sie »ent­schei­det«, ob das ursprüngliche Elektron in die ge­ra­de inspizierte Kapsel eingedrungen ist. Trifft dies zu, stirbt die Katze - oder vielmehr, sobald die Be­ob­ach­tung erfolgt ist, war die Katze die ganze Zeit über tot, von dem Zeit­punkt an, wo das Elektron aus seiner Ki­ste entlassen wurde. In dem Moment, da die frem­den Ster­nen­be­woh­ner die to­te Katze erblicken, ist die an­de­re Katze aus ihrer Über­la­ge­rung von Zuständen befreit und »wird« le­ben­dig”.



© 2014 Bernd Ragutt
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 ... hier kann man hinschreiben letzte Änderung: 10. Juni 2015
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