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Atomtheorie

Atomtheorie

Ein Atommodell ist ein Modell, das auf der Grundlage beobachtbarer Eigenschaften der Materie und experimentell ermittelter Daten den Aufbau der Atome beschreibt. Die Modelle der Atomphysik konnten im Laufe der Zeit immer mehr Beobachtungen erklären, wurden aber auch komplizierter. Heute ist man in der Lage, Atome mit Hilfe der Quantenmechanik zu beschreiben. Auf die Frage, wie man sich denn ein Atom nun vorzustellen habe, antwortete der Physiker Werner Heisenberg: "Versuchen Sie es gar nicht erst!" Dies ist heute aktueller denn je, da neuere Atommodelle nur noch mit mathematischen Formeln darzustellen sind.

Voraussetzungen

Voraussetzung für die Entwicklung von Atommodellen war die Entdeckung der Atome und die Entdeckung, dass auch diese aus kleineren Teilchen aufgebaut sind.
- Leukipp, Demokrit (ca. 500 v.Chr.): Alle Stoffe bestehen aus definierten kleinsten Teilchen den Atomen von Atomos Teilchen des Unteilbaren
- Daniel Sennert (1618): Gesetz der Erhaltung der Elemente. Bei einer chemischen Reaktion gehen Elemente weder verloren, noch werden Elemente neu geschaffen.
- Robert Boyle (1661): Elemente sind bestimmte primitive und einfache, völlig unvermischte Körper, sie enthalten keine anderen Körper, sie sind Zutaten, aus denen alle perfekt gemischten Körper zusammengesetzt sind und in welche diese letzlich zerlegt werden.
- Antoine Laurent de Lavoisier (1785): Gesetz der Erhaltung der Masse. Die Summe der Massen der Edukte ist stets gleich der Summe der Massen der Produkte.
- Jeremias Benjamin Richter (1791/92): Gesetz der äquivalenten Proportionen. Erste experimentelle Hinweise auf Atome gibt es erst Ende des 18. Jahrhunderts, als John Dalton sein Gesetz der multiplen Proportionen findet. Aufgrund seiner Atomhypothese sagt er das Gesetz der konstanten Proportionen voraus, welches von Joseph-Louis Proust 1799 formuliert wird. Siehe auch: Atomphysik

Daltons Atomhypothese (1808)

#Materie besteht aus kleinsten kugelförmigen Teilchen oder Atomen. #Diese Atome sind unteilbar und können weder geschaffen noch zerstört werden. #Alle Atome eines chemischen Elements sind untereinander gleich, sie unterscheiden sich jedoch nur in der Masse von denen anderer. #Diese Atome können chemische Bindungen eingehen und aus diesen auch wieder gelöst werden. #Das Teilchen einer Verbindung wird aus einer bestimmten, stets gleichen Anzahl von Atomen der Elemente gebildet, aus denen die Verbindung besteht. Meist wurden Atome als feste Kugeln angenommen. Dies änderte sich erst, als Joseph John Thomson 1897 das Elektron entdeckte, dieses wurde 1874 erstmals von George Johnstone Stoney vorausgesagt und 1891 namentlich benannt.

Atommodelle

Dynamidenmodell (1903)

1903] Nach dem Dynamidenmodell bestehen Atome zum größten Teil aus leerem Raum zwischen kleinen, rotierenden elektrischen Dipolen, den Dynamiden. Die atomare Massezahl ist gleich der Zahl der Dynamiden in dem Atom. Das Modell blieb weitgehend unbekannt.

Thomsonsches Atommodell (1903)

Nach dem Thomsonschen Atommodell besteht das Atom aus einer gleichmäßig verteilten positiven Ladung und negativ geladenen Elektronen, die sich darin bewegen. Dieses Modell wird auch als Plumpudding-Modell oder zu deutsch Rosinenkuchenmodell bezeichnet.

Rutherfordsches Atommodell (1911)

1911] Nach dem Rutherfordschen Atommodell (nach Ernest Rutherford) besteht das Atom aus einem positiv geladenen Atomkern, der nahezu die gesamte Masse des Atoms beinhaltet und einer Atomhülle, in der die Elektronen um den Kern kreisen. Dieses Modell wurde entworfen, weil geladene Teilchen Atome weitgehend störungsfrei passieren können.

Bohrsches Atommodell (1913)

1913] Nach dem Bohrschen Atommodell (nach Niels Bohr) besteht das Atom aus einem positiv geladenen Kern und Elektronen, die diesen auf diskreten konzentrischen Bahnen umkreisen.

diskret]

Bohr-Sommerfeldsches Atommodell (1916)

Das Bohr-Sommerfeldsche Atommodell ist eine Erweiterung des bohrschen Atommodells durch Arnold Sommerfeld. In ihm sind auch bestimmte Ellipsenbahnen um den Atomkern zugelassen.

Orbitalmodell (1928)

Nach dem Orbitalmodell besteht das Atom aus einem Kern, der von Orbitalen umgeben ist. Die Form der Orbitale ist durch die räumliche Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Elektronen gegeben. Im strengen Sinn ist ein Orbital eine Lösung der Schrödingergleichung.




Didaktische Modelle

Schalenmodell

Im Schalenmodell wird ein positiv geladener Atomkern von Kugelschalen umgeben, in denen sich die Elektronen befinden. Nur die jeweils äußerste Schale ist für die chemischen Eigenschaften des Elements verantwortlich. Über die Bewegung der Elektronen wird keine Aussage gemacht. Das Schalenmodell ist
- eine Erweiterung des Bohrschen Atommodells: Elektronen kreisen um den Atomkern wie die Planeten um die Sonne und
- eine Vereinfachung des Orbitalmodells: der Aufenthaltsort der Elektronen kann nur durch eine Wahrscheinlichkeitsfunktion - die sog. Wellenfunktion als Lösung der Schrödingergleichung - bestimmt werden. Die Wellenfunktion kann durch sog. Wahrscheinlichkeitswolken oder -schalen visualisiert werden. Schrödingergleichung

Kugelwolkenmodell

Das Kugelwolkenmodell (Kimballsches Atommodell) ist ein in der Schule häufig verwendetes Atommodell, mit dem sich viele Phänomene (Atombindung, Molekülbau) erklären lassen. Es stellt einer Erweiterung des Schalenmodells dar und ist eine Vereinfachung gegenüber dem genaueren Orbitalmodell.

Punktteilchen und inkompressible Kugeln

In einigen Fällen können Atome als Punkte ohne Ausdehnung genähert werden (z. B. ideales Gas), in anderen als Kugeln mit bestimmtem Volumen (z. B. Van-der-Waals-Gas).

Kern und Hülle

Der Radius des Atomkerns ist etwa um den Faktor 10.000 kleiner als der Radius der Atomhülle. Wenn man also vom Radius eines Atoms spricht, dann ist immer der Außen-Radius der Atomhülle gemeint (im anderen Falle spricht man vom Kernradius). Der Atomradius schwankt zwischen 0,3·10-10 m und 2,62·10-10 m. Der Atomkern wird aus Protonen und Neutronen gebildet. Er enthält fast die gesamte Masse des Atoms (mehr als 99,9%) und ist positiv geladen. Die Anzahl der Protonen bestimmt die Zugehörigkeit zu einem bestimmten Element. Sein Radius beträgt ungefähr 10-14 m
Bei Atomen mit der gleichen Anzahl Protonen, aber unterschiedlich vielen Neutronen im Kern spricht man von Isotopen des jeweiligen Elements. Die Atomhülle wird von den Elektronen gebildet. Sie kompensiert durch ihre negative Ladung, die Ladung des positiven Atomkerns, sodass das Atom nach außen neutral ist. Enthält die Hülle mehr oder weniger Elektronen als der Kern Protonen, so spricht man von einem Ion.

Modelle des Atomkerns

Es gibt auch Modelle, die sich ausschließlich mit dem Atomkern beschäftigen.

Tröpfchenmodell (1936)

Das Tröpfchenmodell beschreibt den Atomkern als Tröpfchen einer geladenen Flüssigkeit. Mit diesem klassischen Modell kann etwa die Kernspaltung gut erklärt werden.

Schalenmodell (1949)

Das Schalenmodell des Atomkerns wurde synchron von Eugene Paul Wigner, Maria Goeppert-Mayer und J. Hans D. Jensen im Jahre 1949 postuliert. Es führt den Aufbau der Atomkerne auf quantenmechanische Gesetzmäßigkeiten (Pauli-Prinzip, ) zurück. Im Gegensatz zu dem Tröpfchenmodell ist das Schalenmodell ein Modell, das Nukleonen eine relative Bewegungsunabhängigkeit zugesteht.

Weblinks


- [http://stshome.de/elektronik/atom-modell/ Einfach erklärtes Atom Modell zum Thema Elektronik]
- [http://www.chemieseite.de/allgemein/node4.php Übersicht über die Atommodelle] Planetenmodell, Schalenmodell, Wellenmechanisches Modell, Schrödingergleichung und Ansichten der Orbitale
- [http://home.germany.net/101-92989/atom/atom.htm Geschichte der kleinsten "unteilbaren" Teilchen] Erstaunlich gute Einführung des Leistungskurses der 12. Klasse des Georg-Forster-Gymnasiums.
- [http://www.csmate.colostate.edu/cltw/cohortpages/viney/atomhistory.html Sehr einfache Übersicht der Entwicklung des Atommodells auf Englisch]
- [http://netchemie.de/netchemie/index.php?c=peri Animierte Darstellung aller Atome nach dem Bohrmodell]
- [http://www.physics.uc.edu/~sitko/CollegePhysicsIII/28-AtomicPhysics/AtomicPhysics.htm Atomic Physics - eine englische Einleitung] Kategorie:Atomphysik

Modell

Ein Modell ist ein Vorbild, das der Nachahmung dient, oder die – meist verkleinerte – Nachahmung eines Vorbilds (Modellbau). In der Modelltheorie wird hingegen mit Modell ein vereinfachendes Abbild bezeichnet. Das Wort Modell entstand im Italien der Renaissance aus ital. modello, hervorgegangen aus modulo, einem Maßstab in der Architektur, und gehörte bis ins 18. Jahrhundert der Fachsprache der bildenden Künstler an. Um 1800 verdrängte Modell im Deutschen das ältere, direkt vom lat. modulus entlehnte Wort Model (Muster, Form, z.B. Kuchenform), das noch im Verb ummodeln und einigen Fachsprachen fortlebt. Praktisch wird mindestens seit der Antike in „Modellen“ gedacht, auch wenn der Begriff nicht explizit verwendet wurde.

Konkrete Modelle

Kunst

In Kunst und Kunstgewerbe ist Modell – abgesehen von der Grundbedeutung – eine Person, die dem Künstler (Maler, Bildhauer, Fotograf, Designer) zu Diensten steht, indem sie eine bestimmte Haltung einnimmt ("Modell steht" oder "sitzt") oder eine Bewegung ausführt. Da diese Tätigkeit zum Gelderwerb ausgeübt werden kann, ist Modell ein Beruf. Allerdings wird das Wort Modell, wenn ohne Erläuterung oder Kontext genannt, im Zweifel als Aktmodell, wenn nicht als Euphemismus für Prostituierte verstanden; zur Unterscheidung davon werden spezifischere Bezeichnungen wie insbesondere Fotomodell oder/und die englische Version und Aussprache Model (Betonung auf der ersten Silbe) bevorzugt.

Versuchsmodell

In den Ingenieurwissenschaften versteht man unter einem Modell die Nachbildung eines technischen Erzeugnisses in verkleinertem Maßstab, jedoch nicht unbedingt mit denselben geometrischen Details wie die Großausführung, sondern mit denselben dimensionslosen Kennzahlen. Beispiel: als Modell eines Stahlrohres, das in tiefem Wasser verlegt wird und dabei durchhängt, kann ein dünner Blechstreifen dienen, der mit Plexiglas-Rohrstücken zusätzliche hydrodynamische Masse und mit Bleigewichten zusätzliches Gewicht bekommt, ohne die Biegesteifigkeit zu verfälschen. Versuchsmodelle dienen dem Zweck, daran Messungen durchzuführen und die Ergebnisse in die Großausführung umzurechnen, weshalb das Aussehen der Modelle irrelevant ist. Zum Einsatz kommen Modelle beispielsweise in Windkanälen und Schiffbau-Versuchsanstalten. Aber auch in der Zahnmedizin fertigt man Modelle des Gebisses vor der Versorgung mit Zahnersatz an.

Muster

Davon abgelöst hat sich die Wortbedeutung: Ausprägung eines industriellen Produktes (Auto, Kleidung, ...) ("Modellreihe", "Modellpflege", ...). Der früher gleichbedeutende Ausdruck Muster ist hier, wahrscheinlich unter dem Einfluss des Englischen, verdrängt worden und lebt nur noch in Termini wie Geschmacksmuster fort.

Model

Das ursprünglichere Wort Model bezeichnet heutzutage noch:
- Eine Form, in die gegossenen oder geknetet wird, zum Beispiel Backwaren, Butter oder Wachsprodukte.
- Einen Holzstempel, mit dem Ornamente auf Stoffe oder Tapeten übertragen werden. siehe Modeldruck.

Allgemeine Modelltheorie

Eine von breiten Kreisen der Forschung aufgenommene allgemeine Modelltheorie wurde 1973 von Herbert Stachowiak vorgeschlagen. Der in dieser Modelltheorie entwickelte Modellbegriff ist nicht auf eine Fachdisziplin festgelegt. Er will vielmehr domänenübergreifend, also allgemein anwendbar sein. Nach Stachowiak ist der Begriff Modell durch drei Merkmale gekennzeichnet: # Abbildung. Ein Modell ist immer ein Abbild von etwas, eine Repräsentation natürlicher oder künstlicher Originale, die selbst wieder Modelle sein können. # Verkürzung. Ein Modell erfasst nicht alle Attribute des Originals, sondern nur diejenigen, die dem Modellschaffer bzw. Modellnutzer relevant erscheinen. # Pragmatismus. Pragmatismus bedeutet soviel wie Orientierung am Nützlichen. Ein Modell ist einem Original nicht von sich aus zugeordnet. Die Zuordnung wird durch die Fragen Für wen?, Warum? und Wozu? relativiert. Ein Modell wird vom Modellschaffer bzw. Modellnutzer innerhalb einer bestimmten Zeitspanne und zu einem bestimmten Zweck für ein Original eingesetzt. Das Modell wird somit interpretiert. Ein Modell zeichnet sich also durch Abstraktion aus, also die bewusste Vernachlässigung bestimmter Merkmale, um die für den Modellierer oder den Modellierungszweck wesentlichen Modelleigenschaften hervorzuheben.

Wissenschaftstheorie

In der Methodologie und Wissenschaftstheorie wird der Begriff zur Bezeichnung einer theoretischen Annahme zum Unterschied von der hypothetischen Annahme (Hypothese) verwendet. Dem Modell kommt im wissenschaftlichen Erkenntnisprozess eine große Bedeutung zu. Unter bestimmten Bedingungen und Zwecksetzungen besitzen Modelle bei der Untersuchung realer Gegenstände und Prozesse in unterschiedlichen Wirklichkeitsbereichen und beim Aufbau wissenschaftlicher Theorien eine wichtige Erkenntnisfunktion. Fiktive Modelle sind Mittel zur tieferen und umfassenderen Erkenntnis der Wirklichkeit. Im Prozess der Abstraktion mit Methoden der Idealisierung bzw. der Konstruktion entstanden, helfen sie, reale Eigenschaften, Beziehungen und Zusammenhänge aufzudecken, bestimmte reale Eigenschaften erfassbar und praktisch beherrschbar werden zu lassen. Sie werden zumeist gebildet, um auf real existierende Objekte die Mittel der theoretischen, besonders der mathematischen Analyse anwenden zu können. Beispiele: ideales Gas, absolut schwarzer Körper, Massenpunkt, vollkommener Markt u. a. (siehe ideales Objekt) Die erkenntnistheoretische und logische Möglichkeit und Rechtfertigung der Zulässigkeit von Modellen ist nur eine Seite. Wesentlich ist letztlich die Rechtfertigung der Zulässigkeit der Fiktion durch die tätige Praxis, das heißt der praktische Nachweis, dass die mit Hilfe des Modells aufgebaute Theorie auf reale Objekte effektiv angewendet werden kann.

Abstrakte Modelle

Heute unterscheidet man insbesondere drei Definitionen von Arten von Modellen:
- In der klassischen Definition wird ein Modell als vereinfachtes Abbild der Realität angesehen.
- Bei Konstruktionsorientierte Definition wird ein Modell als das Ergebnis einer Konstruktion eines Modellierers angesehen, der für Modellnutzer des Originals zu einer Zeit als relevant mithilfe einer Sprache deklariert. Schütte, R. (1998)
- Neuerdings verbreitet sich jedoch mehr und mehr eine Definition, die ein Modell als Objekt von Konstruktionsprozessen ansieht. vom Brocke, J. (2002) Als Qualitätsmaßstäbe dienen hier Wirtschaftlichkeit, Inhaltsadäquanz, Vergleichbarkeit, Darstellungsadäquanz und ein systematischer Aufbau (Grundsätze ordnungsgemäßen Modellierens) Eine zusammenfassende allgemeine Definition des Begriffs Modell hat der Philosoph Klaus Dieter Wüsteneck in den 60er Jahren formuliert: Ein Modell ist ein System, das als Repräsentant eines komplizierten Originals auf Grund mit diesem gemeinsamer, für eine bestimmte Aufgabe wesentlicher Eigenschaften von einem dritten System benutzt, ausgewählt oder geschaffen wird, um letzterem die Erfassung oder Beherrschung des Originals zu ermöglichen oder zu erleichtern, beziehungsweise um es zu ersetzen.

Modellarten

Häufig werden folgende Modellarten unterschieden:
- implizites Modell
- explizites Modell
  - natürlichsprachliches Modell
    - Beschreibungsmodell
  - formalsprachliches Modell
    - Beschreibungsmodell
    - Analysemodell
      - Prognosemodell
      - Erklärungsmodell
      - Entscheidungsmodell

Modellplatonismus

nach Karl Popper u.a.: Verwendung eindrucksvoller, aber praktisch bedeutungsloser Modelle und Hypothesen - auch in der Wirtschaftstheorie. Beispielsweise in "Das kleine Wirtschaftslexikon" von Reinhard von Normann können Sie etwas mehr darüber lesen.

Verwendung des Modellbegriffs in verschiedenen Wissenschaften

Gemeint sind in Wirtschafts- und Naturwissenschaften in der Regel mathematische Modelle von natürlichen Phänomenen. Siehe dazu Hauptartikel mathematisches Modell. Der inflationäre Gebrauch des Wortes Modell in wissenschaftlichen Arbeiten kann als eine intellektuelle Mode angesehen werden. In medizinischen Publikationen ist es zum Beispiel gängige Praxis, nicht "fünfzig Mäuse", sondern "das Mausmodell" (bzw. ein beliebiges Tiermodell oder einen Modellorganismus) zu untersuchen; dieser Sprachgebrauch drückt die Hoffnung aus, an der Maus erzielte Ergebnisse auf andere Lebewesen, insbesondere den Menschen, übertragen zu können.

Sozialwissenschaften

Auch in den Sozialwissenschaften wird der Begriff des Modells gern verwendet. Zum Beispiel wird ein Theoriegebäude zur Analyse und Planung von Unterricht als ein "didaktisches Modell" bezeichnet. Dieser modische Sprachgebrauch beruht wahrscheinlich auf der Analogie, die darin besteht, dass auch in der Entwicklung einer Handlungsanleitung die methodischen Schritte Formulierung, Erprobung, Validierung aufeinander folgen. Max Weber sprach vom Idealtypus in der sozialwissenschaftlichen Forschung und meinte damit nichts Anderes als ein abstraktes, idealisiertes Modell der Realität. Ein Idealtypus kann sowohl gesellschaftliche Strukturen (Demokratie oder mittelalterliche Stadt) als auch zeitliche Verläufe (Revolutionen oder Konjunkturmodelle) beschreiben.

Informatik

In der Informatik bildet man Auszüge der Wirklichkeit in einem Datenmodell ab. Dieses lediglich an der Fach- bzw. Sachlogik orientierte Modell wird semantisches Datenmodell oder auch konzeptionelles Datenmodell genannt. Es ist frei von jeglicher Technik und daher für die Kommunikation zwischen Entwicklern und Anwendern geeignet. Weiter ist es die Grundlage für den Entwurf von Datenbanken.
Der datenbankspezifische Entwurf wird durch das so genannte logische Datenmodell beschrieben; die tatsächlich durchgeführte Implementierung der Datenbank hingegen durch das physische Datenmodell.
Die oben genannten Modelle werden üblicherweise mittels Entity-Relationship-Diagrammen beschrieben.
Weitere Beispiele für Modelle sind in Informatik Schichtenmodelle wie zum Beispiel das OSI-Schichtenmodell in der Telekommunikationstechnik .

Wirtschaftsinformatik

Als Beschreibungsmittel für Prozesse dienen Prozessmodelle. In vielen Informationssystemen spielen Simulationen eine Rolle. Daher werden in der Wirtschaftsinformatik häufig Simulationsmodelle genutzt.

Mathematische Logik

In der Modelltheorie der mathematischen Logik geht es nicht um eine Abbildung der Wirklichkeit in Mathematik. Hier versteht man unter einem Modell eines Axiomensystems eine mit gewissen Strukturen versehene Menge, auf die die Axiome des Systems zutreffen. Die Existenz eines Modells beweist, dass sich die Axiome nicht widersprechen; existieren sowohl Modelle mit einer gewissen Eigenschaft als auch solche, die diese Eigenschaft nicht haben, so ist damit die logische Unabhängigkeit der Eigenschaft von den Axiomen bewiesen. Im Historischen Wörterbuch der Philosophie heißt es: "Modell heisst in der Logik ein System aus Bereichen und Begriffen, insofern es die Axiome einer passend formulierten Theorie erfüllt." Siehe auch: Formale Sprache.

Biologie

Siehe dazu den Artikel Modellorganismus.

Literatur


- vom Brocke, J.; Referenzmodellierung : Gestaltung und Verteilung von Konstruktionsprozessen, Logos Berlin 2003; ISBN 3-832-50179-7
- Schütte R.; Grundsätze ordnungsmäßiger Referenzmodellierung, Dr. Th. Gabler Verlag 2001. ISBN 3-409-12843-3
- Stachowiak, Herbert; Allgemeine Modelltheorie, Wien 1973. ISBN 3-211-81106-0
- Kastens, Kleine Büning; Modellierung, Hanser 2005, ISBN 3-446-40460-0

Siehe auch:


- Ceteris paribus
- V-Modell
- Idealisierung
- Abstraktion
- Ideales Objekt
- Modellbau
- Mechatronik

Weblinks


- [http://www.muellerscience.com/MODELL/Begriffsgeschichte/ModellgeschichteistKulturgeschichte.htm Chronik von Modellgebrauch und Modellbegriff auf Muellerscience.com]
- [http://www.math.tu-dresden.de/modellsammlung/files/modelle.php Sammlung Mathematisch-geometrischer Modelle] Kategorie:Modellbau Kategorie:Wissenschaftstheorie ja:モデル simple:Models of nature

Experiment

Ein Experiment (lateinisch: experimentum = Versuch, Beweis, Prüfung, Probe) im Sinne der Wissenschaft ist ein methodisch aufgebauter Versuch zur zielgerichteten Untersuchung einer unter definierten Bedingungen reproduzierbar hervorgerufenen Erscheinung. Das Experiment ist neben der genauen Beobachtung die wichtigste wissenschaftliche Methode, um etwas über die Realität zu erfahren. Neben der Funktion in der Wissenschaft, in der es auf Galileo Galilei zurück geht, sind Experimente eine didaktische Methode. In den Sozialwissenschaften werfen Experimente besondere Probleme der "angewandten Ethik" auf.

Beobachtung und Experiment

Das Experiment unterscheidet sich von der reinen Beobachtung dadurch, dass zunächst eine genau definierte Situation präpariert wird. Anschließend wird das Verhalten des präparierten Systems beobachtet beziehungsweise gemessen. Es dient der Überprüfung einer Behauptung (These/Hypothese) und kann diese stützen oder widerlegen. Das Experiment hängt mit der Beobachtung zusammen, ist mit ihr aber nicht identisch. Das Experiment erlaubt nicht nur das zu studieren, was sofort ins Auge fällt, sondern auch das, was oft in der Tiefe der Erscheinung nicht offensichtlich zum Ausdruck kommt. Das Experiment hat eine ganze Reihe von Vorzügen gegenüber der reinen Beobachtung. Karl Marx äußerte sich zu Beobachtung und Experiment wie folgt: "Der Physiker beobachtet Naturprozesse entweder dort, wo sie in der prägnantesten Form und von störenden Einflüssen mindest ungetrübt erscheinen, oder, wo möglich, macht er Experimente unter Bedingungen, welche den reinen Vorgang des Prozesses sichern". Folgt man Karl Poppers kritischem Rationalismus, lassen sich (Hypo-)Thesen grundsätzlich nicht beweisen (verifizieren), sondern nur widerlegen (falsifizieren). Widerlegt das Experiment die Hypothese nicht, kann dies jedoch als Stützung der Hypothese aufgefasst werden. Siehe auch: Falsifizierbarkeit. Von einem Experiment wird gefordert, dass es quantifizierbare Ergebnisse liefert, und dass es wiederholbar ("reproduzierbar") und objektiv ist, das heißt, dass dasselbe Ergebnis resultiert, wenn es von verschiedenen Personen, an verschiedenen Orten und/oder zu verschiedenen Zeiten wiederholt wird. Dabei ist auszuschließen (was oft nicht genügend beachtet wird), dass die Erwartungen des Experimentators einen Einfluss auf das Ergebnis des Experiments haben. Erforderlich ist für die Reproduzierbarkeit das Versuchsprotokoll, das meist in einem Laborjournal geführt wird. Das biologische Experiment gestattet beispielsweise durch variieren der Versuchsbedingungen nicht nur, nahezu exakt den Charakter der determinierenden Einwirkungen auf einen zu untersuchenden Prozess zu bestimmen, sondern auch diejenigen Prozesse zu beschleunigen oder zu verlangsamen und damit der Untersuchung zugänglich werden zu lassen, die im natürlichen Verlauf entweder extrem langsam oder zu schnell für die Auswertung des Experiments ablaufen, um hinreichend genau und vollständig fixiert zu werden. Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Produktionsinstrumenten erlangte das Experiment nicht nur immer größere Bedeutung für die Gesellschaft, sondern es änderte damit auch seinen Charakter. Unterschiede gibt es zwischen Experimenten in den Naturwissenschaften und der Technik. Die Experimente in der Naturwissenschaft sind kausal orientiert und betrachten somit die Beziehung zwischen Ursache und Wirkung. Experimente in der Technik sind finalorientiert und betrachten somit die Beziehung zwischen Zweck und Mittel. Gedankenexperimente sind Experimente, die nicht wirklich ausgeführt werden, sondern nur zur Klärung eines Sachverhaltes dienen. Zuweilen wird es später möglich, das Gedankenexperiment als reales Experiment zu überprüfen. Siehe auch: Experimentum Crucis

Berühmte Experimente


- Galileo Galilei - Versuche zum freien Fall.
- Otto von Guericke (1663) Magdeburger Halbkugeln (Effekte des Luftdrucks.)
- Millikan-Versuch zur Messung der Elementarladung von Robert Andrews Millikan
- Cavendish - Experiment zur Messung der Gravitationskonstante
- Michael Faraday - Versuchsreihe zu Elektrizität und Magnetismus
- Michelson - Morley-Experiment zur Messung der Unabhängigkeit der Lichtgeschwindigkeit von der Bewegung der Erde
- Uranspaltung von Otto Hahn und Lise Meitner
- Schwärzung eine Films durch Radioaktivität (Becquerel)
- Kreuzungsversuche mit Erbsen von Gregor Mendel
- Iwan Pawlows Experiment der Konditionierung von Hunden (bedingter Reflex)
- Miller-Urey-Experiment Urzeugung von Leben, Aminosäuren aus Uratmosphäre
- Stanford-Prison-Experiment Experiment zur Untersuchung menschlichen Verhaltens durch Zimbardo
- Stanley Milgrams Experiment der Manipulierbarkeit und Aggressionsbereitschaft (Milgram-Experiment)
- Psychologisches Experiment zu Inattentional Blindness (Blindheit wegen Unaufmerksamkeit) von Simons und Chabris Siehe auch: Naturwissenschaft

Ohne Experimente


- Eine Naturwissenschaft, die weitgehend auf Experimente verzichten muss, wenn man von Experimenten zur Verbesserung der Beobachtung absieht, ist die Astronomie.
- Lange Zeit war die Biologie eine rein beschreibende Wissenschaft. Das gilt für die heutige Biologie nicht mehr.
- Auch in den Geistes- und Sozialwissenschaften gibt es Experimente, zum Beispiel in der Psychologie, Beispiel: das Milgram-Experiment. Die Mehrzahl der Geisteswissenschaft ist allerdings typischerweise nichtexperimentell begründet, beispielsweise die Geschichtswissenschaft. In der Archäologie werden auch experimentelle Methoden eingesetzt, zum Beispiel um das frühe Transportwesen zu überprüfen (Thor Heyerdahl) oder den Bau bestimmter Gegenstände nachzubilden.

Das Experiment in der Kunst

Auch in verschiedenen Gattungen der Kunst spielt das Experiment teils eine wichtige Rolle, mit ähnlichen Zielsetzungen wie in der Wissenschaft. Teilweise gibt es sogar Überschneidungen: So stellten die fotografischen Untersuchungen von Bewegungen, die Eadweard Muybridge anstellte, sowohl ein wissenschaftliches als auch ein künstlerisches Experiment dar. Ähnlich verhielt es sich zuvor schon mit Erfindungen von Leonardo da Vinci. Im Gegensatz zum wissenschaftlichen Experiment ist das künstlerische nicht unbedingt reproduzierbar. Es soll dazu dienen, neue Möglichkeiten des Ausdrucks, des Mediums zu finden, Dinge auf eine Weise zu sehen oder zu tun, wie sie zuvor nicht gesehen oder getan wurden. Die Kreativität ermöglicht, neue Formen, Kombinationen, Perspektiven zu entwickeln. Es stellt also in ähnlicher Weise Grundlagenforschung dar. Das künstlerische Experiment kann dabei auch scheitern, etwa an eigenen Ansprüchen oder Ablehnung des Publikums (Kunstbegriff). Beispiele finden sich im Experimentalfilm, in Teilen der zeitgenössischen Kunst, in der avantgardistischen oder Neuen Musik, aber auch in der Literatur. In der Postmoderne tragen auch Teile des Mainstreams experimentelle Elemente in sich (etwa im Musikvideo). Gleichzeitig werden dezidiert experimentelle Werke von einem Grossteil des Publikums zurückgewiesen (Kulturindustrie) und kämpfen mit finanziellen Schwierigkeiten, Ausnahmen wie Kubricks Film 2001: Odyssee im Weltraum sind selten.

Literatur


- Manfred Achilles: Historische Versuche der Physik. Funktionsfähig nachgebaut. ISBN 3-925831-14-2
- Steven Schwartz: Wie Pawlow auf den Hund kam. Die 15 klassischen Experimente der Psychologie. ISBN 3407851022 (ist gleichzeitig eine sehr gute praxisbezogene Einführung in die Psychologie)
- Klaus Hentschel: Mythen um berühmte Experimente und Experimentatoren: Das Märchen vom Zauberer im weißen Kittel. Physik in unserer Zeit 34(5), S. 225 - 231 (2003), ISSN 0031-9252

Siehe auch

Messung, Test, Laborjournal, Quasi-Experiment, Experimentierkasten

Weblinks


- [http://www.bio-faqs.de/ts_downl/CH-AB-Versuchsprotokoll.pdf Inhalte eines einfachen Versuchsprotokolls]
- [http://www.netchemie.de Einfache Chemie Experimente für zu Hause]
- [http://www.hunkinsexperiments.com/ Hunkin`s Experiments Homepage]
- [http://testexperiment.stangl-taller.at/dasexperiment.html Hypertext zum Experiment in der Psychologie]
- [http://www.experimentalpsychologie.de Einführung in die Experimentalpsychologie und Testentwicklung] Kategorie:Empirie ja:実験 simple:Experiment

Atom

en umkreisen einen Kern aus zwei Protonen und zwei Neutronen.]] Das Atom (von griechisch άτομος, átomos - unteilbar, [unteilbare] Person) ist der kleinste chemisch nicht weiter teilbare Baustein der Materie. Im Laufe der Wissenschaftsgeschichte wurden unterschiedliche Atommodelle vorgeschlagen. Atome sind elektrisch neutral, jedoch werden oft auch Ionen unter dem Begriff Atom gefasst. Atome bestehen aus einem Atomkern mit positiv geladenen Protonen und elektrisch neutralen Neutronen und einer Atomhülle aus negativ geladenen Elektronen. Atome gleicher Anzahl der Protonen, der Kernladungszahl, gehören zu demselben Element. Bei neutralen Atomen ist die Anzahl von Protonen und Elektronen gleich. Die physikalischen Eigenschaften der Atomhülle bestimmen das chemische Verhalten eines Atoms. Atome gleicher Kernladungszahl besitzen dieselbe Atomhülle und sind damit chemisch nicht unterscheidbar. Nahezu die gesamte von uns wahrnehmbare, unbelebte und belebte Materie in unserer irdischen Umgebung besteht aus Atomen oder Ionen. Kosmologisch betrachtet stellt diese Materieform jedoch nur einen gewissen Anteil neben Plasma, aus dem die Sterne bestehen, der Neutronenmaterie von Neutronensternen und evtl. einer noch hypothetischen Dunklen Materie bislang unbekannter Natur.

Aufbau

Dunklen Materie Ein Atom besteht aus einer Hülle und einem im Vergleich zu seinem Gesamtvolumen winzigen Kern. Die Atomhülle (Elektronenhülle) hat mit einem Radius von etwa 10-10 m einen ungefähr zehntausendfach größeren Radius als der Atomkern (r = 10-14 m). Zur Veranschaulichung: würde man ein Atom auf die Größe einer Kathedrale aufblähen, so entspräche der Kern der Größe einer Fliege (allerdings wäre eine solche Fliege vieltausendfach schwerer als die Kathedrale selbst). Der Atomkern nimmt nur etwa ein Billiardstel des Gesamtvolumens eines Atoms ein. Der Atomkern besteht aus den sogenannten Nukleonen, Protonen und – außer beim Wasserstoff-Isotop 11H – aus Neutronen. Die Atomhülle besteht aus Elektronen. Im Atomkern konzentriert sich fast die gesamte Masse des Atoms. Die Elektronen tragen eine negative elektrische Ladung und die Protonen eine positive, wodurch sie sich gegenseitig anziehen. Die Neutronen sind elektrisch neutral und haben eine geringfügig größere Masse als die Protonen.

Kenndaten

Atome sind in erster Näherung kugelförmig und haben eine Größe von 0,1 bis 0,5 nm, also 0,0000000001 m bis 0,0000000005 m. Innerhalb des Periodensystems nehmen die Atomradien von links nach rechts ab und von oben nach unten zu. Allerdings besteht kein linearer Zusammenhang zwischen der Protonenzahl (und damit der Ordnungszahl) und dem Atomradius. Ihre Masse beträgt abhängig von der Massenzahl zwischen 10-24 und 10-22 g. Siehe auch: Mol, Periodensystem Siehe auch: Atommodell

Kategorisierung und Ordnung

Die Anzahl der Protonen in einem Atom ist die Kernladungszahl oder auch Ordnungszahl (Stellung des Elements im Periodensystem der chemischen Elemente), die Summe der Protonen und Neutronen die Massenzahl. Atome mit der gleichen Anzahl an Protonen werden dem gleichen chemischen Element zugeordnet. Atome mit der gleichen Protonenzahl aber unterschiedlichen Neutronenzahlen nennt man Isotope, sie gehören dem gleichen chemischen Element an. Bei den meisten chemischen Reaktionen spielt die Anzahl der Neutronen keine Rolle. Wichtig ist die Anzahl der Neutronen im Bereich der Strahlungslehre. In der Kernphysik unterscheidet man Atomsorten nach der Zahl der Protonen und Neutronen, da diese eine unterschiedliche Radioaktivität aufweisen. Meist sind nur ein oder zwei Isotope eines Elements stabil, die anderen zerfallen radioaktiv. Von einigen Elementen gibt es auch überhaupt kein stabiles Isotop. Atom(kern)e mit untereinander gleicher Zahl an Protonen bzw. Neutronen bezeichnet man als Nuklide. Das kleinste Atom ist das Wasserstoffatom mit nur einem Proton im Atomkern. Eines der schwersten Atome ist das Uran-Atom mit 92 Protonen im Atomkern (siehe Periodensystem). Das schwerste Atom, dessen Herstellung in entsprechenden Experimenten bisher gelungen ist, ist das Ununoctium-Atom mit 118 Protonen im Atomkern (Stand Aug.2004). Es ist jedoch extrem kurzlebig.

Allgemeines

Die Chemie beschäftigt sich mit den Atomen und ihren Verbindungen, den Molekülen. Dies setzt auch genaue Kenntnisse über die Struktur der Atomhülle voraus. Die Physik beschäftigt sich unter anderem mit dem Aufbau der Atomhülle (Atomphysik), dem Aufbau der Atomkerne aus Elementarteilchen (Kernphysik) und weiter mit den Eigenschaften der Elementarteilchen (Elementarteilchenphysik).

Geschichte

Siehe auch: Atomismus und Atommodell Die Geschichte der Idee des Atoms beginnt im antiken Griechenland um 400 vor Christus.
- um 400 vor Christus - Demokrit und das Teilchenmodell ::Demokrit, ein altgriechischer Gelehrter, äußerte als erster die Vermutung, dass die Welt aus unteilbaren Teilchen - (griechisch a-tomos = unteilbar) Atomen - bestände. Daneben gäbe es nur leeren Raum. Alle Eigenschaften der Stoffe ließen sich, nach Meinung Demokrits, auf die Abstoßung und Anziehung dieser kleinen Teilchen erklären. Diese Idee wurde von den Zeitgenossen Demokrits abgelehnt, da man damals die Welt als etwas Göttliches ansah. Demokrits philosophischer Kontrahent war vor allem Empedokles, der die Lehre von den vier Elementen Feuer, Erde, Luft und Wasser begründete. Demokrits Vorschlag blieb fast 2 Jahrtausende unbeachtet.
- um 1400 - Die Alchemisten - Gold kann nicht hergestellt werden ::Auch wenn die Alchemisten in ihren Versuchen, aus niederen Stoffen (wie etwa Blei) Gold herzustellen, scheiterten, leisteten sie Vorarbeit für die spätere experimentelle Physik und Chemie.
- 1803 - John Dalton - Atomtheorie der Elemente ::Der englische Chemiker John Dalton griff als erster wieder die Idee von Demokrit auf. Aus konstanten Mengenverhältnissen bei chemischen Reaktionen schließt Dalton darauf, dass immer eine bestimmte Anzahl von Atomen miteinander reagiert.
- 1896 entdeckt Henri Becquerel die Radioaktivität, und stellt fest, dass sich Atome umwandeln können.
- 1897 - Joseph John Thomson - Entdeckung des Elektrons ::Bei einem Versuch mit Strom stellte der britische Physiker Thomson fest, dass Strahlen in Vakuumröhren aus kleinen Teilchen bestehen. Damit war ein erster Bestandteil der Atome gefunden, obwohl man von der Existenz der Atome immer noch nicht überzeugt war. Eine Besonderheit war die Entdeckung vor allem deshalb, weil man dachte, Strom wäre eine Flüssigkeit.
- 1898 - Marie und Pierre Curie - Radioaktivität ::Immer mehr Forscher beschäftigten sich mit den kleinsten Teilchen. Die Curies untersuchten unter anderem Uran, das sie aus Pechblende gewannen. Die Uran-Atome zerfallen unter Abgabe von Wärme und Strahlen, die man als Radioaktivität (von radius = Strahl) bezeichnet. Marie Curie erkannte, dass sich Elemente bei diesem Zerfall verwandeln. (Die Radioaktivität wurde 1896 von Henri Becquerel entdeckt.)
- 1900 - Ludwig Boltzmann - Atomtheorie ::Boltzmann war ein theoretischer Physiker, der die Ideen von Demokrit umsetzte. Er berechnete aus der Idee der Atom-Existenz einige Eigenschaften von Gasen und Kristallen. Da er allerdings keinen experimentelle Beweis lieferte, waren damals seine Ideen umstritten.
- 1900 - Max Planck - Quanten ::Der Berliner Physiker Planck untersuchte die Schwarzkörperstrahlung. Bei der theoretischen, thermodynamischen Begründung seiner Formel führte er die sog. Quanten ein und wurde somit zum Begründer der Quantenphysik.
- 1905 - Albert Einstein - Erklärung der Brownschen Bewegung ::In der dritten Arbeit des „annus mirabilis“ erklärte der Physiker Albert Einstein die Brownsche Bewegung mit Hilfe der Atomhypothese. Damit wurde zum ersten Mal ein beobachtbares physikalisches Phänomen direkt aus Boltzmanns Theorie hergeleitet.
- 1906 - Ernest Rutherford - Experimente ::Der Physiker Ernest Rutherford ging im Gegensatz zu Boltzmann und Planck experimentell auf die Suche nach den Atomen. 1906 entdeckte er mit dem rutherfordschen Experiment, dass Atome nicht massiv sind, ja sogar im Grunde fast gar keine Substanz besitzen. (Damit ist das Wort "Atom" für das, was es bezeichnet, im Grunde falsch. Es wurde aber beibehalten.) Aus dem Experiment leitete Rutherford bis 1911 die genaue Größe eines Atoms, also der Atomhülle und der Größe des Atomkerns ab. Ferner konnte er ermitteln, dass der Atomkern die positive Ladung, die Atomhülle eine entsprechende negative Ladung trägt. So entdeckte er das Proton.
- 1913 - Niels Bohr - Schalenmodell ::Aus dem rutherfordschem Atommodell entwickelte der dänische Physiker Niels Bohr ein planetenartiges Atommodell. Danach bewegen sich die Elektronen auf bestimmten Bahnen um den Kern, wie Planeten die Sonne umkreisen. Die Bahnen werden auch als Schalen bezeichnet. Das besondere daran war, dass die Abstände der Elektronen-Bahnen streng-mathematischen Gesetzmäßigkeiten folgen. Die Bahnen besitzen verschiedene Radien, und jede Bahn besitzt eine maximale Kapazität für Elektronen. Atome streben Bohr zufolge an, dass alle Bahnen komplett besetzt sind. Damit haben sich sowohl viele chemische Reaktionen erklären lassen als auch die Spektrallinien des Wasserstoffs. Da sich das Modell für komplexere Atome als unzureichend erwies, wurde es 1916 von Bohr und dem deutschen Physiker Arnold Sommerfeld insofern verbessert, als man nun für bestimmte Elektronen exzentrische, elliptische Bahnen annahm. Das bohr-sommerfeldsche Atommodell erklärt viele chemische und physikalische Eigenschaften von Atomen.
- 1929 - Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg und andere - Das Orbitalmodell ::Aufbauend auf Schrödingers Wellenmechanik und Heisenbergs Matrizenmechanik wurde ein weiteres, bis heute modernes Atommodell entwickelt, das weitere Unklarheiten beseitigen konnte.
- 1929 - Ernest O. Lawrence - Der erste Teilchenbeschleuniger, das Zyklotron ::Um Informationen über den Aufbau der Atomkerne zu bekommen, wurden die Kerne mit Strahlen beschossen. Um nicht auf die schwache natürliche Strahlung angewiesen zu sein, entwickelte Lawrence das Zyklotron. Geladene Teilchen wurden auf kreisförmigen Bahnen beschleunigt.
- 1932 - Paul Dirac und David Anderson - Antimaterie ::Der theoretische Physiker Paul Dirac fand eine Formel, mit der sich die Beobachtungen der Atomphysik beschreiben lassen. Allerdings setzte diese Formel die Existenz von Anti-Teilchen voraus. Diese Idee stieß auf heftige Kritik, bis der amerikanische Physiker Anderson in der kosmischen Strahlung das Positron nachweisen konnte. Dieses Anti-Teilchen zum Elektron hat eine positiver Ladung aber die gleiche Masse wie ein Elektron. Treffen ein Teilchen und sein Anti-Teilchen zusammen, zerstrahlen sie sofort als Energie gemäß der Formel E = m
- c2. 1932 wurde dann noch das Neutron von dem englischen Physiker James Chadwick entdeckt.
- 1933 - Irène und Frédéric Joliot-Curie - Materie aus dem Nichts ::Eher zufällig beobachten die Eheleute Curie, dass sich nicht nur Masse in Energie umwandeln lässt. In einem Experiment verwandelte sich ein Lichtstrahl in ein Elektron und ein Positron (vgl. Paarbildung).
- 1938 - Otto Hahn und Lise Meitner - Die erste Kernspaltung ::Der deutsche Chemiker Hahn, ein Schüler Rutherfords, untersuchte weiter die Atomkerne. Dazu beschoß er Uran-Atome mit Neutronen und erhielt Cäsium und Rubidium oder Strontium und Xenon. Was eigentlich passierte, konnte er nicht erklären. Dies gelang jedoch seiner Mitarbeiterin Lise Meitner, die aufgrund ihrer jüdischen Religion vor den Nazis nach Schweden geflohen war. Sie stellte fest, dass die Summe der Kernteilchen (Protonen und Neutronen) bei den Produkten der des Urans entspricht. Hahn erhielt dafür den Nobelpreis, erwähnte seine Mitarbeiterin aber mit keinem Wort.
- 1938 - Hans Bethe - Kernfusion in der Sonne ::Neben zahlreichen Beiträgen zum Aufbau der Atome erforschte der in Straßburg geborene Bethe die Energieproduktion in Sternen. Er stellte fest, dass in unserer Sonne zwei Wasserstoff-Atomkerne miteinander verschmelzen, während in größeren und helleren Sternen Kohlenstoff-Kerne in die schwereren Stickstoff-Kerne verwandelt werden. Bethe arbeitete auch in Los Alamos mit, wurde aber nach dem Krieg ein engagierter Gegner von Massenvernichtungswaffen.
- 1942 - Enrico Fermi - Der erste Kernreaktor ::Der italienische Physiker Fermi erkannte die Möglichkeit, die Kernspaltung für eine Kettenreaktion zu nutzen. Die bei der Spaltung von Uran freiwerdenden Neutronen, konnten für die Spaltung weiterer Kerne verwendet werden. Damit legte Fermi die Grundlagen sowohl für die kriegerische Nutzung der Kernenergie in Atombomben, als auch friedliche Nutzung in Kernreaktoren. Fermi baute den ersten funktionierenden Kernreaktor.
- 1942 - Werner Heisenberg - Atomforschung für die Nazis ::Die Nazis beauftragten den Physiker Heisenberg, eine Atombombe zu entwickeln. Durch einen Rechenfehler misslang ihm dies aber. Bei der Berechnung der kritischen Masse verrechnete er sich um den Faktor 1000.
- 1942 - Albert Einstein und Leo Szilard - Roosevelt soll die Atombombe bauen ::Eigentlich hat Einstein selber nicht zum Bau der Atombombe beigetragen. Er unterstützte aber einen Brief an den amerikanischen Präsidenten Roosevelt, dass die Atombombe unbedingt vor den Nazis entwickelt werden solle. Auch der ungarische Universalgelehrte Szilard erkannte die Gefahr, die von einer deutschen Atombombe ausging. Er lieferte zwar wichtige Ideen für den Bau der Atombombe, war aber an deren Entwicklung in Los Alamos nicht beteiligt. Auch später warnte Szilard noch vor dem Gebrauch der Atombombe.
- 1945 - J. Robert Oppenheimer - Die erste Atombombe ::Oppenheimer war der Organisator, der in Los Alamos die besten Physiker und Ingenieure versammelte. So gelang es innerhalb kürzester Zeit der Bau einer Atombombe, das Manhattan-Projekt. Nach dem Einsatz der Atombombe in Hiroshima wurde Oppenheimer zum Gegner von Atombomben.
- 1951 - Erwin Müler – das Feldionenmikroskop ::Müller gelingt mit der Konstruktion eines Feldionenmikroskopes erstmals die direkte Abbildung von Atomen auf einer Wolfram-Spitze.
- 1952 - Edward Teller - Die Wasserstoffbombe ::Der ungarische Physiker Teller war Mitarbeiter von Oppenheimer. Allerdings hatte er eine weitergehende Idee. Er wollte eine Bombe auf der Basis der Kernfusion bauen, die Bethe in der Sonne nachgewiesen hat. Aus Angst vor dem Kommunismus wurde Teller zu einem Rüstungsfanatiker und entwickelte die Wasserstoffbombe.
- 1960 - Donald A. Glaser - Die Blasenkammer ::Nach dem Ende des zweiten Weltkrieges konzentrierte sich die Forschung auf den Aufbau der Elementarteilchen. Mit der Entwicklung der Blasenkammer hatte man nun eine Möglichkeit, die kleinsten Teilchen, die in Teilchenbeschleunigern entstanden, zu "sehen".
- 1964 - Murray Gell-Mann - Die Quarks ::Mit Hilfe der Blasenkammer konnte auf einmal eine riesige Anzahl an bisher unsichtbaren Teilchen sichtbar gemacht werden, die Widersprüche zu der bisherigen Physik darstellte. Um dies zu erklären, postulierte der Physiker Gell-Mann Grundbausteine, aus denen die Kernbausteine aufgebaut sein sollen. Mittlerweile gibt es sehr viele Indizien für die Existenz der Quarks, auch wenn sie einzeln nicht zu beobachten sind.
- 1978 - Der Fusionreaktor ::Um die riesigen Mengen an Energie zu nutzen, die bei einer Kernverschmelzung (Kernfusion) frei werden, versuchte man, die Fusionsenergie gezielt zu nutzen. Die Kernverschmelzung (Kernfusion) gelang erstmals mit Teilchenbeschleunigern. Derzeit laufen Versuche, Kernfusionsreaktoren herzustellen, bislang konnte aber nur für sehr kurze Zeit mehr Energie gewonnen werden, als in den Prozess hineingesteckt wurde
- 1995 - Eric Cornell, Wolfgang Ketterle und Carl Wiemann - Das Bose-Einstein-Kondensat ::In einem ultrakalten Gas aus Rubidium-Atomen wird erstmals ein Bose-Einstein-Kondensat hergestellt, ein bereits von Einstein vorhergesagter Zustand der Materie.
- 2000 - CERN - Das Higgs-Boson ::Das Kernforschunngszentrum CERN in Genf forscht in ihrem Beschleuniger nach dem Higgs-Boson, das als Erlöser-Teilchen bezeichnet wird und dessen Existenz die bestehenden Theorien zur Elementarteilchenphysik bestätigen soll. Bisher gibt es keine eindeutigen experimentellen Belege für die Existenz des Higgs-Bosons.
- 2002 - Brookhaven - seltsame Materie ::Im Schwerionenbeschleunigerring RHIC im amerikanischen Brookhaven prallen Goldionen hoher Energie aufeinander. Dabei sollen sie für extrem kurze Zeit und in einem sehr kleinen Raumbereich ein Quark-Gluonen-Plasma erzeugen. Dies ist ein Zustand der Materie, der heute in der Natur nicht mehr vorkommt, aber vermutlich unmittelbar nach dem Urknall existierte.

Zitate


- Nur scheinbar hat ein Ding eine Farbe, nur scheinbar ist es süß oder bitter; in Wirklichkeit gibt es nur Atome und den leeren Raum. – Demokrit (5. Jh. v. Chr.)
- Richard Feynman hat einmal gesagt, müsste er das wichtigste Ergebnis der modernen Naturwissenschaft in einem Satz zum Ausdruck bringen, entschiede er sich für: "Die Welt besteht aus Atomen." – Brian Greene (Der Stoff, aus dem der Kosmos ist, ISBN 388680738X, S. 255)

Literatur


- Bernhard Bröcker u.a.: dtv Atlas Atomphysik: Tafeln und Texte. 6. Aufl. 1997. ISBN 3-423-03009-7.

Siehe auch


- Atomabsorption
- Atombombe
- Atomkraft
- Atomwaffe
- Atomgewicht
- Elementarteilchen
- Heisenbergsche Unschärferelation
- Kernmodell
- Kernreaktionen
- Liste von Mineralen
- Molekül
- Nebelkammer
- Quantenmechanik
- Quantenphysik
- Strahlenschutz
- Superatome
- Teilchenbeschleuniger
- Teilchendetektor
- Teilchenquelle
- Wechselwirkung

Weblinks

Animationen


- Animationen der Atome aller Elemente: http://www.physik.rwth-aachen.de/~harm/aixphysik/atom/Periodic/index.html
- Animation eines Heliumatoms: http://www.purchon.com/chemistry/helium.htm

Sonstiges


- [http://www.pm-magazin.de/de/wissensnews/wn_id878.htm "Kraftmikroskopie zeigt einzelne Atome"] von Peter Rösch (P.M.)
- [http://www.chemieseite.de/allgemein/node4.php Übersicht über die verschiedenen Atommodelle] Kategorie:Atomphysik ja:原子 ko:원자 ms:Atom simple:Atom th:อะตอม

Atomphysik

Die Atomphysik beschreibt den Aufbau der Atom aus Atomkern und Elektronenhülle und die Wechselwirkung der Atome untereinander, mit Licht, elektrischen und Magnetfeldern. Sie untersucht die Verteilung der Elektronen auf die quantenmechanischen Energieniveaus und beschreibt damit die beobachteten Spektrallinien der Atome, den Aufbau des Periodensystems der Elemente und die Grundlagen für das Verständnis der chemischen Bindung. Häufig wird die Atomphysik mit der Kernphysik verwechselt, die sich mit der Struktur des Atomkerns beschäftigt. Die bekanntesten Beispiele hierfür sind die im Alltagssprachgebrauch üblichen Bezeichnungen Atomenergie, Atomkraftwerk und Atombombe. Die Idee, dass alle Materie aus kleinsten Teilchen, den Atomen, zusammengesetzt sei, ist bereits in der Naturphilosophie der Antike zu finden. Empirisch untermauert wurde sie aber erst im 19. Jahrhundert durch Untersuchungen von Dalton, Gay-Lussac und Boltzmann. Mit der Entwicklung der Spektroskopie kam die Frage nach einer inneren Struktur und Dynamik der Atome auf. Diese führte schließlich zur Entwicklung der Quantenmechanik, da die klassische Physik hier vollständig versagte. Die moderne Atomphysik beschäftigt sich unter anderem mit Präzisionsmessungen atomarer Energieniveaus, woraus sich Naturkonstanten mit hoher Genauigkeit bestimmen und fundamentale Theorien testen lassen. Durch Untersuchungen an exotischen Atomen lassen sich Fragestellungen der Kern- und Elementarteilchenphysik mit Methoden der Atomphysik angehen. Mit ultrakurzen Lichtpulsen versucht man die dynamischen Vorgänge in der Elektronenhülle direkt zu beobachten. In Ionenfallen können einzelne ionisierte Atome über lange Zeit gefangen und mit höchster Präzision untersucht werden. Die Entwicklung der Laserkühlung und der Magneto-optischen Falle haben Untersuchungen an ultrakalten Gasen und Bose-Einstein-Kondensaten, aber auch an extrem seltenen Isotopen möglich gemacht. Die Atomphysik hat eine Vielzahl von Anwendungen hervorgebracht, darunter den Laser oder die Atomuhr. Untersuchungsmethoden, die unsprünglich für atomphysikalische Experimente entwickelt wurden, haben heute einen weit darüber hinaus gehenden Anwendungsbereich gefunden, wie beispielsweise die Kernspinresonanz in der medizinischen Bildgebung, die Absorptions- und Emissionsspektroskopie in der chemischen Analytik, oder die Photoelektronenspektroskopie in der Materialwissenschaft.

Siehe auch


- Frühere Geschichte der Atom- und Kernphysik
- Portal:Physik
- Kernphysik
- Quantenmechanik
- Spektroskopie
- Elektronenhülle

Literatur


- Bröcker (Herausgeber), dtv-Atlas Atomphysik, ISBN 3-423-03009-7
- Haken, Wolf, Atom- und Quantenphysik., Springer-Lehrbuch, ISBN 3-540-67453-5

Weblinks


- [http://www.physik.uni-muenchen.de/leifiphysik/web_ph12/materialseiten/m10_atom.htm Versuche und Aufgaben zur Atomphysik] Kategorie:Physik Kategorie:Physikalische Chemie ja:原子物理学

Physiker

Physiker ist eine Berufsbezeichnung für Wissenschaftler, die in der Physik tätig sind.

Berufsfeld

Physiker (Diplom-Physiker) besetzen ein sehr vielfältiges Berufsfeld: sie lösen Aufgaben in der Grundlagen- und Industrieforschung, Entwicklung, Produktion, Beratung, Organisation und Verwaltung, im Marketing, im Öffentlichen Dienst und in der Lehre an Schulen und Hochschulen. Dabei wenden sie Methoden der theoretischen, experimentellen und angewandten Physik an. In der Regel sind sie auf ein Spezialgebiet orientiert, wie zum Beispiel Kernphysik und Elementarteilchenphysik, Atom- und Molekularphysik, Festkörperphysik, Hydrodynamik, Aerodynamik, Strömungslehre, Thermodynamik, Optik, Akustik, Elektrodynamik, Hoch- und Tieftemperaturphysik, Astrophysik, Weltraumphysik. Diplom-Physiker arbeiten in der Forschung und Lehre an Hochschulen. Sie sind in Forschungs- und Entwicklungsabteilungen von Unternehmen fast aller Branchen tätig, zum Beispiel im Maschinen- oder Fahrzeugbau, der Rundfunk-, Fernseh- und Nachrichtentechnik, der Medizin-, Mess-, Steuer- und Regelungstechnik, der Energieerzeugung und -verteilung oder der Chemischen Industrie. Nach Aussage der [http://www.arbeitsagentur.de/vam/vamController/CMSConversation/anzeigeContent?docId=63094 Bundesagentur für Arbeit] wurden 2004 nach einigen Jahren der erhöhten Arbeitslosigkeit unter Physikern wieder etwas mehr Physiker gesucht (457 Offerten für 2.620 arbeitslose Physiker Jan-Okt 2004).(Stand 12/2004)

Ausbildung

Der Beruf des Diplom-Physikers setzt ein Studium an einer Universität voraus, dessen Abschluss als erster berufsqualifizierender Abschluss dient. Im Moment werden an vielen deutschen Universitäten die Diplom-Studiengänge durch die neuen internationalen Bachelor/Master-Studiengänge ersetzt. Physik kann man auch im Rahmen von Ingenieurstudiengängen an Hochschulen oder Fachhochschulen und im Rahmen von Lehramtsstudiengängen und Magisterstudiengängen studieren. Dabei kann Physik mit Abschlussziel Magister an fast allen Hochschulen jedoch nur als Nebenfach gewählt werden. Die Regelstudienzeit beträgt 10 Semester, jedoch ist die tatsächliche Studiendauer mit durchschnittlich 12,9 Fachsemestern höher.

Siehe auch

Portal:Physik - Nobelpreis für Physik - Liste von Physikern

Literatur


- Die großen Physiker, 2 Bde.: Von Aristoteles bis Kelvin; Von Maxwell bis Gell-Mann. Hrsg. v. Karl von Meyenn. 1997, ISBN 3-406-41151-7

Weblinks


- Berühmte Physiker: [http://www.bingo-ev.de/~kg666/verschie/physiker/physiker.htm], [http://www.minic.ac.at/ut/Physik/namen.html]
- [http://www.nobel.se/physics/index.html „The Nobel Prize in Physics“ von nobel.se]
- [http://www.th.physik.uni-frankfurt.de/~jr/portraits.html Bilder berühmter Physiker] ! Kategorie:Beruf Kategorie:Physik ja:物理学者 th:นักฟิสิกส์

Werner Heisenberg

Werner Karl Heisenberg (
- 5. Dezember 1901 in Würzburg; † 1. Februar 1976 in München) war einer der bedeutendsten Physiker des 20. Jahrhunderts und Nobelpreisträger.

Leben

Werner Heisenberg wurde 1901 in Würzburg in einer Professorenfamilie geboren. Sein Vater war der Byzantinist August Heisenberg. Heisenberg war Neupfadfinder. Sein Studium der Physik in München unter Arnold Sommerfeld schloss er in der Mindeststudienzeit von drei Jahren ab, promovierte "Über Stabilität und Turbulenz von Flüssigkeitsströmen", wurde 1924 Assistent von Max Born in Göttingen und arbeitete mit Niels Bohr in Kopenhagen. In den folgenden Jahren begründete er mit Max Born und Pascual Jordan die Quantenmechanik. Mit nur 26 Jahren wurde Heisenberg 1927 als Professor an die Universität Leipzig berufen, 1932 Nobelpreis für Physik. Von 1942 bis 1945 leitete Heisenberg das Kaiser-Wilhelm-Institut für Physik in Dahlem und lehrte zudem als Professor an der Berliner Universität, wo er am Uranprojekt des Heereswaffenamtes beteiligt war. Von 1945 bis 1946 kurze Internierung in England, danach Direktor des Max-Planck-Instituts für Physik in Göttingen von 1946 bis 1958, zuletzt von 1958 bis 1970 war er Direktor des Max-Planck-Instituts für Physik und Terrestrische Physik in München. Mit seiner Frau Elisabeth (geb. Schumacher), die er 1936 heiratete, hatte Heisenberg sieben Kinder, darunter den Genetik-Professor Martin Heisenberg.

Werk

Heisenberg hat die Physik des 20. Jahrhunderts wesentlich mitbestimmt. Indem er messbare Größen als nichtvertauschbare Operatoren beschrieb, vollzog er einen entscheidenden Bruch mit der klassischen Physik und legte die Grundlage für eine konsistente Formulierung der Quantenmechanik. Mit der Unschärferelation gab er seinen Erkenntnissen eine anschauliche, wenn auch oft missverstandene Interpretation. Weitere wichtige Beiträge leistete er zur Kernphysik (Einführung des Isospins) und zur Elementarteilchenphysik. In der Nachkriegszeit gelang ihm trotz respektabler Einzelleistungen nicht mehr, den Anschluss an das internationale Forschungsgeschehen zu finden; insbesondere war sein Versuch einer Einheitlichen Feldtheorie den experimentellen Fakten nicht gewachsen und muss als auf der ganzen Linie gescheitert gelten. Für seine Arbeiten zur Quantenmechanik, namentlich für die quantitative Erklärung des Wasserstoffspektrums, wurde er 1932 mit dem Nobelpreis in Physik ausgezeichnet. 1933 wurde ihm die Max-Planck-Medaille verliehen. Zu Beginn des Zweiten Weltkriegs wurden er und andere Physiker (z.B. Otto Hahn und Carl Friedrich von Weizsäcker) in das Heereswaffenamt berufen. Ihre Aufgabe im Rahmen des so genannten Uranprojektes sollte sein, Einsatzmöglichkeiten der Kernspaltung zu finden. Heisenberg geriet während der NS-Zeit mit seiner Ansicht zur Quantentheorie in Konflikt mit den sog. "arischen Physikern", allen voran Johannes Stark. Sie verwarfen seine Theorien mit dem Hinweis, er sei ein theoretischer Formalist und der "Geist von Einsteins Geist". Stark veröffentlichte 1937 in der SS-Zeitung "Das schwarze Korps" einen Artikel "Weiße Juden in der Wissenschaft", in dem er vor allem Heisenberg angriff. 1941 reiste Heisenberg mit Carl Friedrich von Weizsäcker nach Kopenhagen, um Niels Bohr für den Bau einer deutschen Atombombe zu gewinnen, was dieser jedoch aus moralischen Gründen ablehnte. Nach dem Krieg stellte Heisenberg sein Treffen mit Bohr als Versuch dar, die Entwicklung der Atombombe quasi auf globaler Ebene zu verhindern. Die Entdeckung eines von Niels Bohr verfassten Briefes machte der Wissenschaft erst sehr spät die wahren Motive Heisenbergs zugänglich. Dieses Gespräch wurde von Michael Frayn unter dem Titel Copenhagen (1998) als Theaterstück dramatisiert. Verschiedene Spekulationen zum Gesprächsinhalt werden aus der Sichtweise der Beteiligten (Heisenberg, Bohr, Bohrs Frau) durchgesprochen und mögliche Motive analysiert. Heisenberg und mehrere seiner Kollegen wurden nach dem Krieg arrestiert und verbrachten einige Monate in Kriegsgefangenschaft in England. Später wurde er zum Direktor der Max-Planck-Gesellschaft für Physik und Atomphysik ernannt und war sehr aktiv als Berater der Wissenschaftspolitik der Regierung der Bundesrepublik Deutschland. Heisenberg war Mitglied der Sächsischen Akademie der Wissenschaften in Leipzig. Im April 1957 sprach sich Heisenberg mit 17 Kernphysikern in Deutschland gegen die Ausrüstung der Bundeswehr mit Atomwaffen aus (Göttinger Achtzehn). Unter seinen nichtfachwissenschaftlichen Schriften ragt seine Autobiographie hervor: „Der Teil und das Ganze. Gespräche im Umkreis der Atomphysik“ (1969). Aus über vier Jahrzehnten Abstand rekonstruiert Heisenberg Dialoge, die veranschaulichen, wie seine Beiträge zur Quantenmechanik in engem Austausch mit befreundeten Mitforschern (Arnold Sommerfeld, Niels Bohr, Wolfgang Pauli u.v.a.) erarbeitet wurden. Bekannte Schüler Heisenbergs sind unter anderem der Physiker und Philosoph Carl Friedrich von Weizsäcker, der sog. "Vater der Wasserstoffbombe" Eduard Teller, der spätere Nobelpreisträger Felix Bloch, der heutige ödp-Bundesvorsitzende Klaus Buchner und der physikalische Chemiker Friedrich Hund.

Zitate

:„Der erste Trunk aus dem Becher der Naturwissenschaften macht atheistisch, aber auf dem Grund des Bechers wartet Gott.“ :„Nur wenige wissen, wie viel man wissen muss, um zu wissen, wie wenig man weiß.“ :„Physik entsteht im Gespräch.“

Literatur


- David C. Cassidy: Werner Heisenberg. Leben und Werk. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 1995, ISBN 3-86025-315-8
- Werner Heisenberg: Der Teil und das Ganze. Piper Verlag, 2001, ISBN 3492222978
- Werner Heisenberg: Ordnung der Wirklichkeit. Piper Verlag, 1989, ISBN 3492109454
- Paul Lawrence Rose: Heisenberg and the Nazi Atomic Bomb Project, 1939-1945: A Study in German Culture. University of California Press, 1998, ISBN 0520210778

Weblinks


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- [http://www.dhm.de/lemo/html/biografien/HeisenbergWerner/ www.dhm.de/] Lebenslauf Heisenberg, Werner Heisenberg, Werner Heisenberg, Werner Heisenberg, Werner Heisenberg, Werner Heisenberg, Werner ja:ヴェルナー・ハイゼンベルク ko:베르너 하이젠베르크

Formel

Der Begriff Formel (v. lat. formula; dim. v. forma = Form) bezeichnet #eine feste Art sprachlichen Ausdrucks (Grußformel, die Formel des Eides, eine liturgische Formel, eine magische Formel) #eine Folge von Buchstaben, Zahlen, Strichen oder Worten zur verkürzten Bezeichnung eines mathematischen, physikalischen oder chemischen Sachverhalts. Dabei wird vorausgesetzt, dass sich die sie verwendende Fachgruppe vorab über die Bedeutung der einzelnen Formelelemente und über die richtige Grammatik verständigt hat. Eine Formel ist dann eine präzise Art, Informationen oder eine allgemeine Mengenbeziehung auszudrücken, zum Beispiel eine mathematische Formel, chemische Formel, logische Formel, empirische Formel (siehe auch Gleichung). Einzelbeispiele: Binomische Formel, Stirling-Formel, Rydberg-Formel #ein kurzgefasster Satz oder Ausdruck, in dem sich ein gedanklicher Zusammenhang erhellend fassen lässt (auf eine feste Formel bringen) #im Motorsport eine auf eine Formel festgelegte Rennwagenklasse (vgl. Formelsport, Formel 1, Formel GP2). #im Segelsport eine auf eine Formel festgelegte Konstruktionsklasse ja:公式

Leukipp

Der griechische Philosoph Leukipp (5. Jahrhundert v. Chr.) gilt zusammen mit dem Philosophen Demokrit als Begründer des Atomismus.
Demnach besteht die Welt aus leerem Raum und Materie. Dies ist denknotwendig, da sich die Materie ohne den leeren Raum niemals bewegen könnte. Durch ein Neuordnen der kleinsten Teilchen Atome oder "atomoi" (unteilbar das kleinste) entsteht Veränderung. Alles Stoffliche setzt sich somit aus unendlich vielen Bauteilen, den Atomen zusammen, durch deren Umordnungen Werden und Vergehen erklärt werden kann. In manchen Historiker-Kreisen wird behauptet, dass Leukipp nie existiert hat, sondern dass Demokrit diesen Namen als Pseudonym benützte, die heutige wissenschaftliche Lehre unterstützt jedoch diese Meinung nicht. Schüler:
Demokrit
Epikur

Weblinks


- [http://www.pinselpark.org/philosophie/l/leuki/texte/leer.html Textauszug]: Leere
- [http://www.pinselpark.org/philosophie/l/leuki/texte/ur.html Textauszug]: Bewegung der Atome (Urbewegung)
- [http://www.pinselpark.org/philosophie/l/leuki/texte/mensch.html Textauszug]: Der Mensch
- [http://www.pinselpark.org/philosophie/l/leuki/texte/welt.html Textauszug]: Weltbildung
- [http://www.pinselpark.org/philosophie/l/leuki/texte/atome.html Textauszug]: Entstehung der Atomlehre Kategorie:Mann Kategorie:Atomist Kategorie:Vorsokratiker

Demokrit

, Louvre, Paris/Frankreich]] Der griechische Philosoph Demokrit oder auch Demokritos (
- 460 v. Chr. in Abdera, Thrakien; † 371 v. Chr.), Schüler des Leukippos, lebte und lehrte in der Stadt Abdera. Er gehörte zu den Vorsokratikern und gilt als letzter großer Naturphilosoph.

Leben

Demokrit war ein griechischer Philosoph aus Abdera, einer ionischen Kolonie in Thrakien, geboren wahrscheinlich um 460 v. Chr. Er war der Sohn reicher Eltern, verwendete sein Vermögen für ausgedehnte Reisen, auf denen er, wie er selbst von sich rühmte, von allen Menschen seiner Zeit das meiste Land durchirrt und die meisten unterrichteten Männer unter den Lebenden gehört habe. Seine Kenntnisse erstreckten sich, wie das erhaltene Verzeichnis seiner überaus zahlreichen Schriften zeigt, über den ganzen Umfang des damaligen Wissens (sogar über die Kriegskunst), sodass ihn darin unter den folgenden Philosophen der Antike nur Aristoteles übertroffen zu haben scheint. Von den Schriften selbst sind nur Fragmente erhalten. Seine Zeitgenossen nannten ihn den „lachenden“ Philosophen, wohl nicht nur deshalb, weil ihm seine abderitischen Mitbürger, die Lalenburger des griechischen Altertums, Stoff genug zum Spotte darbieten mochten, sondern hauptsächlich aus dem Grund, weil seine theoretische Lehre von dem Wesen der Dinge eine heitere, d. h. gleichmütige, von Affekten der Furcht wie der Hoffnung ungestörte, Gemütsstimmung zur praktischen Folge hatte, die er Wohlgemutheit (Euthymia) nannte und als das höchste Gut bezeichnete. Er hatte großen Einfluss unter anderem auf Aristoteles. Er ist der Held in Wielands fulminantem Roman Die Abderiten.

Atomistischer Materialismus

Wieland Als Materialist postulierte er wie Leukippos und Anaxagoras, dass die Materie aus kleinsten, unteilbaren Teilchen, den Atomen, zusammengesetzt sei. Jedes dieser Atome sollte fest und massiv, aber nicht gleich sein. Es gäbe unendlich viele Atome: runde, glatte, unregelmäßige und krumme. Wenn diese sich einander näherten, zusammenfielen, sich miteinander verflochteten, dann erschienen die einen als Wasser, andere als Feuer, als Pflanze oder als Mensch. Seiner Meinung nach lassen sich auch Sinneswahrnehmung und Seelenexistenz auf atomistische Prinzipien zurückführen, indem die Seele aus Seelenatomen bestehe. Stirbt ein Mensch, so streuen diese Seelenatome davon und können sich einer neuen Seele, die gerade gebildet wird, anschließen. Jene Lehre ist ein konsequenter und zwar atomistischer Materialismus, dessen wesentliche Grundzüge sich bei den materialistisch gesinnten Naturforschern späterer Tage beinahe unverändert wiederfanden. Demokrit verwirft die Annahme eines vom körperlichen Stoffe verschiedenen geistigen Prinzips (wie es der Nous seines Vorgängers Anaxagoras war), welches die Dinge seinem Endzweck gemäß gestalte, und führte das Werden der Dinge auf die den unteilbaren Elementen der Materie, den gleichfalls körperlichen Atomen, von Anbeginn innewohnende Bewegung im Leeren, d. h. auf (mechanisch) wirkende Ursachen, zurück. Jene sind voneinander nicht der Beschaffenheit (wie bei Anaxagoras), sondern bloß der Gestalt nach verschieden (indem jedes Atom die Form je eines der regelmäßigen geometrischen Körper: Kugel, Zylinder, Pyramide, Würfel etc. hat). Folgerichtig können auch die aus Atomen zusammengesetzten Körper nicht qualitativ, sondern nur quantitativ, d. h. der Gestalt, der Ordnung und Lage ihrer Elemente nach, unterschieden sein, wobei die Größe der Körper der Menge und ihre Schwere dem Vielfachen der Schwere der letztern entspricht. Aus den genannten Verschiedenheiten lassen sich alle Mannigfaltigkeiten der Erscheinungswelt erklären. Weder bei den Atomen noch bei deren Eigenschaften, ebensowenig wie bei deren Bewegung, darf man nach einer Ursache fragen; sie sind sämtlich ewig. Doch liegt es in der Natur der Schwere, daß die größeren (also auch schwereren) Atome eine raschere Bewegung und zwar nach unten annahmen, wodurch die kleineren (und folglich leichteren) verdrängt und nach oben getrieben, auch durch den Zusammenstoß der bei dieser Gelegenheit zusammenstoßenden Atome Seitenbewegungen bewirkt wurden, aus welchen ein sich allmählich immer weiter ausbreitender Wirbel entstand, der die Weltbildung herbeiführte. Wie sich beim Worfeln des Getreides von selbst Spreu zur Spreu und Korn zum Korn findet, so musste durch die wirbelnde Bewegung durch Naturnotwendigkeit das Leichtere zum Leichten, das Schwerere zum Schweren gelangen und durch dauernde Verflechtung der Atome der Grund zur Bildung größerer Atomenaggregate (Körper) und ganzer Körperwelten gelegt werden. Einer der auf diesem Wege gewordenen Körper ist die ursprünglich wie alles übrige in Bewegung befindlich gewesene, allmählich zur Ruhe gelangte Erde, aus deren feuchtem Zustand die organischen Wesen hervorgegangen sind. Auch die Seele ist ein Atomenaggregat, d. h. ein Körper, aber ein solcher, dessen Bestandteile die vollkommensten, d. h. feinsten, glatten und kugelförmigen, diejenigen Atome sind, welche der Erscheinung des Feurigen entsprechen. Teile derselben werden, solange das Leben währt, durch Ausatmen an die Luft abgegeben, durch das Einatmen aus derselben als Ersatz aufgenommen. Ebenso lösen sich von den uns umgebenden Dingen unaufhörlich feine Ausflüsse ab, welche durch die Öffnungen unsers Leibes (die Sinnesorgane) an die im Innern desselben befindliche Seele gelangen und dort durch Eindruck ihnen ähnliche Bilder erzeugen, welches die Sinneswahrnehmungen sind. Letztere bilden die einzige, aber, da jene Ausflüsse auf dem Weg zur Seele mehr oder weniger störende Umbildungen erfahren können, nichts weniger als unbedingt zuverlässige Quelle unserer Erkenntnis, die sich daher nicht über die Stufe der Wahrscheinlichkeit erhebt. Zu der Seele, die von Natur die Erkenntnis möglich macht, verhält sich der übrige Mensch (sein Leib) nur wie deren „Zelt“; wer die Gaben der ersteren liebt, liebt das Göttliche, wer die des Leibes liebt, das Menschliche. Erkenntnis aber, indem sie Einsicht gewährt in das Ansich der Dinge, d. h. die Atome und das Leere, während alle Unterschiede nur für uns (in der sinnlichen Erscheinung) sind, und in die gesetzliche Notwendigkeit des Verlaufs der Dinge, der weder einer Leitung durch außenstehende Mächte bedürftig noch einer Störung durch solche zugänglich ist, befreit von törichter Furcht wie von eitler Hoffnung und bewirkt jene Gelassenheit (Ataraxie), welche das höchste Gut und zugleich die wahre Glückseligkeit ist. Demokrit soll bei dieser Weltbetrachtung das 100. Lebensjahr erreicht haben; inwiefern dieselbe ausschließlich sein eigenes Werk oder von seinem gewöhnlich mit ihm zugleich genannten, aber noch weniger gekannten Landsmann Leukippos entlehnt war, lässt sich aus Mangel genauer Nachrichten nicht mehr entscheiden.

Werke

Die Fragmente seiner Schriften wurden am vollständigsten von Mullach herausgegeben (Berl. 1843).

Literatur


- H. Ritter: D., in Ersch' und Grubers Encyklopädie; Liard, De Democrito philosopho (Par. 1873); auch Wielands „ziemlich getreue“ (Krug) Darstellung des Demokritos in dessen Abderiten. Nach Demkoritos hat. E. Jul. Weber sein Buch Demokritos, oder hinterlassene Papiere eines lachenden Philosophen (das sonst mit Demokritos nichts gemein hat) betitelt.

Weblinks


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- [http://www.pinselpark.org/philosophie/d/demokr/texte/sprueche1.html Fragment]: Sprüche I
- [http://www.pinselpark.org/philosophie/d/demokr/texte/sprueche2.html Fragment]: Sprüche II
- [http://www.pinselpark.org/philosophie/d/demokr/texte/ethisch.html Fragment]: Ethische Schriften
- [http://www.pinselpark.org/philosophie/d/demokr/texte/unbest.html Fragment]: Aus unbestimmten Schriften
- [http://www.pinselpark.org/philosophie/d/demokr/texte/techn.html Fragment]: Technische Schriften
- http://www.philosophenlexikon.de/demokrit.htm
- [http://www.anderegg-web.ch/phil/demokrit.htm Demokrit Leben und Grundgedanken] Kategorie:Mann Kategorie:Atomist Kategorie:Physiker Kategorie:Vorsokratiker Erkenntnistheoretiker ja:デモクリトス ko:데모크리토스

Daniel Sennert

Daniel Sennert (
- 25. November 1572 in Breslau; † 21. Juli 1637 in Wittenberg) war ein deutscher Arzt. Sennert setzte sich für die Einführung der Chemie in die Medizin (Iatrochemie) ein und genoß als Arzt hohes Ansehen. Er gehörte zu den Einern der verschiedenen Stofflehren im frühen 17. Jahrhundert und setzte sich für die Verbreitung der Atomistik ein. Joachim Jungius und Robert Boyle entwickelten die von ihm publizierten Ideen weiter.

Leben

Der Sohn eines Schuhmachers verlor seinen Vater schon mit 13 Jahren. Seine Mutter wandte für die Erziehung die gesamten Ersparnisse auf. Sie ermöglichte ihm ein Studium an der philosophischen Fakultät der Universität Wittenberg. Am 5. April 1598 erwarb Sennert den Magister. Statt wie geplant in den Schuldienst einzutreten, wandte er sich medizinischen Studien zu und besuchte 3 Jahre lang die Universitäten Leipzig, Jena und Frankfurt an der Oder. Um sich in die Praxis einführen zu lassen, ging er nach Berlin und schloss sich dem Arzt Johann Georg Magnus an. Auf dessen Rat hin promovierte er nicht in Basel sondern in Wittenberg und wurde am 8. September 1601 zum Doktor der Medizin ernannt. Am 15. September 1602 wurde er zum Nachfolger von Jan Jessenius, der nach Prag wechseln wollte, als Professor für Medizin ernannt. 1628 wurde er auch Leibarzt des Kurfürsten Johann Georg I. von Sachsen. Nach dem Tod seiner ersten Frau, mit der er fünf Söhne und zwei Töchter hatte, heiratete er 1626 und 1633 noch zweimal. Von seinen Kindern überlebten ihn nur eine Tochter und zwei Söhne, darunter Andreas Sennert, der später als Professor für orientalische Sprachen an der Universität Wittenberg lehren sollte. Zeit seines Lebens verblieb Sennert lehrend, heilend und literarisch wirkend bis zu seinem Tod in Wittenberg. Nach sechs Pestepidemien verstarb er selbst an dieser Krankheit. Als Lehrer, Arzt und Schriftsteller erwarb sich Sennert hohes Ansehen. Auch wenn seine Schriften mehr compilatorischer (zusammenfassender) Art waren und ihm den Verwurf des Plagiats eintrugen, so erschienen sie auch nach seinem Tod in neuen Auflagen. Sennert versuchte, verschiedene naturwissenschaftliche Lehren miteinander zu verbinden, was ihm viel Kritik einbrachte. Seine Hinwendung zur Atomistik und der Lehren von D. Basso führte 1635/35 zu einer Anklage wegen Ketzerei. Da es letztendlich nicht "seine" Ideen waren, fielen die "Gutachten" theologischer Fakultäten günstig für ihn aus, ein Schicksal wie es andere Zeitgenossen wie Giordano Bruno, Galileo Galilei und andere traf, blieb ihm erspart.

Leistungen


- Sennert beschrieb als erster die Infektionskrankheit Scharlach.
- Neben Pierre Gassendi ist er als der bedeudenste Verfechter der Atomistik im 17. Jahrhundert anzusehen. In seinen naturwissenschaftlich-philosophischen Werken "verschmolz" Sennert verschiedene kontroverse Ideen und führte Stoffe auf Körper zurück. Wobei Elemente aus einfachen Körpern und Verbindungen aus zusammengesetzten Körpern bestehen sollen. Unter einfache Körper sind hier die kleinsten physikalisch nicht teilbaren Körper zu verstehen. Eine unendliche Teilung (mathematische) Teilung lehnt er ab, wenn er schreibt, dass ... die Natur bei der Auflösung und Erzeugung der Körper bei bestimmten kleinsten Teilchen haltmacht. Unter Elemente verstand Sennert noch keine neuzeutliche Definition, sondern griff auf die Vier-Elemente-Lehre (Feuer, Wasser, Luft und Erde) des Aristoteles zurück.

Werke


- Epitome scientae naturalis , 1618
- De Chymicorum cum Aristtotelicis et Galenicis consensu et dissensu, 1619
- Hypomnenta Physica, 1636 Sennert, Daniel Sennert, Daniel Sennert, Daniel Sennert, Daniel Sennert, Daniel

Robert Boyle

Robert Boyle (
- 25. Januar 1627 auf Schloss Lismore, Irland, † 30. Dezember 1691 in London) war ein englischer Naturforscher. Er war Mitbegründer des modernen Elementbegriffs, der modernen Physik und Chemie, sowie der auf detailliert veröffentlichten Experimenten beruhenden Naturwissenschaften allgemein. Er entdeckte den nach ihm benannten Zusammenhang zwischen Druck und Volumen eines Gases.

Lebenslauf

Robert Boyle wurde am 25. Januar 1627 auf Schloss Lismore im County Waterford im Süden Irlands geboren. Mit acht Jahren wurde er zur Schule in das Eton College geschickt. Als Zwölfjähriger ging er nach Genf, später nach Florenz. Dort studierte er Werke Galileo Galileis, der 1642 bei Florenz gestorben war. Nach dem Tod seines Vaters lebte er nach 1644 in seinem Landsitz in Stalbridge, 1655 ließ er sich in Oxford nieder, 1668 in London. Da Boyle vermögend war, musste er keinem Broterwerb nachgehen, sondern konnte sich ganz naturwissenschaftlichen Studien widmen. Robert Boyle starb am 30. Dezember 1691 in London. Auf seinem Grabstein soll er als "Vater der Chemie und Onkel des Earl of Cork" bezeichnet worden sein. Robert Boyle war ein Bruder des englischen Staatsmannes Roger Boyle.

Persönliches

Boyle war groß und schlank. Er hatte keine robuste körperliche Verfassung, sondern litt eher an seiner schwachen Gesundheit, und ab etwa einem Alter von 62 Jahren musste er sich zunehmend aus dem öffentlichen Leben zurückziehen. Er war nie verheiratet und lebte ab 1668 mit einer seiner Schwestern zusammen.

Forschergemeinschaften

Boyle war Mitglied in der Gruppe "Invisible College" in Oxford, aus der die Royal Society in London hervorging, in der er auch Gründungsmitglied war.

Bedeutende Leistungen

Gesetz von Boyle und Mariotte und andere Gaseigenschaften

Robert Boyle verbesserte zusammen mit Robert Hooke die Luftpumpe, und nach ihrer Vollendung 1659 begann er eine Reihe von Experimenten über die Eigenschaften der Luft. Dabei entdeckte er, dass - bei konstanter Temperatur (isotherm) - Druck und Volumen umgekehrt proportional zueinander sind: V = const
- 1/p oder p
- V = const (mit p = Druck, V = Volumen). Dieses Gesetz, das Boyle 1662 veröffentlichte und das 1676 unabhängig auch von Edme Mariotte gefunden wurde, gilt für alle idealen Gase. Es ist ein Spezialfall des allgemeinen Gasgesetzes. Boyle zeigte auch, dass Schall sich im Vakuum nicht ausbreiten kann.

Fallgesetz

Indem er mithilfe seiner Pumpe ein Vakuum herstellte, konnte Robert Bolye 1659 das von Galileo Galilei aufgestellte Gesetz bestätigen, dass alle Körper mit derselben Geschwindigkeit zu Boden fallen, wenn man den Luftwiderstand vernachlässigen kann (siehe freier Fall).

Elementbegriff und Analytische Chemie, Naturphilosophie

Für Boyle war Chemie die Wissenschaft der Zusammensetzung der Substanzen und er trug zum heutigen Verständnis der chemischen Elemente als die (chemisch) unzerlegbaren Bausteine der Materie bei. Da er den Unterschied zwischen Gemisch und Verbindung erkannte, konnte er beträchtliche Fortschritte in der Bestimmung der Bestandteile machen, ein Prozess, den er "Analyse" nannte, so dass er als Mitbegründer der Analytischen Chemie gelten kann. 1660 konnte er zeigen, dass eine Maus in einer geschlossenen Kammer, in der eine Kerze brennt, in dem selben Augenblick stirbt, wie die Kerze erlischt. Dem dafür verantwortlichen Sauerstoff(mangel) kam man allerdings erst um 1770 auf die Spur. Der experimentell arbeitende Boyle lehnte die auf Aristoteles zurückgehende Lehre der vier Elemente - Erde, Luft, Feuer und Wasser - ab, ebenso die Lehre des Paracelsus über die drei Prinzipien (Salz, Schwefel, Quecksilber). So wurde der auch als Naturphilosoph bezeichnete Boyle mit zum Wegbereiter der modernen Chemie, auch wenn er selbst noch alchimistische Bestrebungen der Elementumwandlung verfolgte. Sein Hauptwerk "The Sceptical Chymist" (als Der skeptische Chemiker auch auf Deutsch erschienen) wurde 1661 veröffentlicht. Boyle war ein tief religiöser Mann, er vertrat die Meinung, dass Wissenschaft und Glaube sich nicht ausschließen.

Werke


- The Sceptical Chymist (1661, dt. Der skeptische Chemiker, ISBN 3-8171-3229-8)

Weblinks


- Boyle, Robert Boyle, Robert Boyle, Robert Boyle, Robert Boyle, Robert Boyle, Robert ja:ロバート・ボイル

Antoine Laurent de Lavoisier

] Antoine Laurent de Lavoisier (
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