Physik für Eierköpfe: Wissenschaft in 60 Sekunden [Taschenbuch]

Populärwissenschaftler bewegen sich auf einem schmalen Grat. Auf der einen Seite freuen sich die Massen an semiakademischen Vorführungen, sind dankbar für kleine Happen, die für den Otto-Normal-Verbraucher mundgerecht zubereitet werden und können mitreden, wenn es um die in unserer Zeit wichtigste Wertvariabel überhaupt geht: dem Wissen. Auf der anderen Seite aber warten die mahnenden Zeigefinger der Professoren, Dekane und schulmeisterlich, fachidiotisch ausgebildeten Experten, die den Populärwissenschaftlern Fahnenflüchtigkeit und Profitmacherei vorwerfen, während dabei die eigentlichen wissenschaftlichen Methodiken auf der Strecke bleiben.
Bei all dem sollte man eines nicht vergessen: der Erfolg gibt den Populärwissenschaftlern Recht und es ist ja zugegebenermaßen auch ein befremdliches Vorgehen der Spezialdisziplinen unserer Institute, die eigene Fachkenntnis als einzigartiges Merkmal des Wissens herauszustellen. Statt also uns alle dumm halten zu lassen, versuchen wir uns eben über den sprachlich einfacheren und methodisch geschickteren Zugang für Dinge zu interessieren, die uns ' Ja! Alle! ' etwas angehen. Die Physik als Königsmutter der Wissenschaften wird uns hier nun von demjenigen näher gebracht, der nicht nur diese Feststellung einleitend zu treffen weiß, sondern der auch an der Spitze amerikanischer Populärwissenschaft steht: Brian Clegg.
Der Dozent für Naturwissenschaften von der Universität in Cambridge gründete bereits 1994 ein im Kreativbereich angesiedeltes Beratungsunternehmen, mit dem er unter anderem so prominente Kunden wie die BBC, Sony oder die Royal Bank of Scotland berät. Seit jener Zeit hat er ein fast unzähliges Repertoire einfach aufgebauter Bücher verfasst, nebenher schreibt er Kolumnen, Reportagen und Rezensionen für zahlreiche Magazine und hält darüber hinaus Vorträge an großen Institution oder renommierten Universitäten. Sein modernstes und erfolgreichstes Steckenpferd ist die Website www.popularscience.co.uk, auf der täglich ein Podcast zum Herunterladen bereit steht, dessen Essenzen nun in gedruckter Form den Physiknovizen gebündelt angeboten werden.
Eingeteilt in die Kapitel Materie, Quantentheorie, Licht, Relativität, Kräfte und Energie bieten die einzelnen Abschnitte fundierte, humorvolle und äußerst prägnante Einführungen und Basiserklärungen für so alltäglich verwendete, aber selten richtig versandende Begriffe wie Isotope, Neutronen, Urknall, Linsen oder Reflexion. Die einzelnen Begriffe werden erklärt (Basics) und ihre Wissensbegrenzungen (Grenzen des Wissens) verständlich aufbereitet und das Ganze in einer sympathisch unaufgeregten Sprache vermittelt. Abschließend reizen die Fakten zum Angeben mit den Begebenheiten, die man gespeichert und für hochwertige Gesprächsessen als Bonmot im Revers stecken haben sollte.
Auch wenn dieses Wissen populär, also gesellschaftlich anerkannt und beliebt, vermittelt wird, ist es immer noch Faktenwissen, das eine gehörige Portion Bildungsinteresse und Motivation erfordert. Für alle diejenigen, die ohne komplizierte Umschreibungen der grundlegenden Basis moderner Naturwissenschaften näher kommen wollen, ist diese Buch vollständig geeignet ' alle wichtigen Aspekte werden aufbereitet und anwenderfreundlich und haushaltsgerecht serviert. Abschließend kann man zum Beispiel damit angeben, dass man anderen Menschen ganz einfach erklären kann, warum Astronauten, die in Satellitenkapseln um die Erde fliegen, weniger Zeit ihres Lebens verlieren als Menschen auf der Erde, obwohl sie aus irdischer Sicht genau so lange weg waren. Warum da so ist und weitere kuriose Fakten zum Weltverstehen in diesem kleinen Schmöker.

Ich habe mir das Buch gekauft, da mir die Idee Grundlegendes zur Physik einfach und knapp darzustellen sehr gut gefällt. Es ist meiner Meinung nach wirklich wichtig, dass Naturwissenschaft und Information so einfach und anschaulich wie möglich dargestellt und verbreitet wird. Nur allzu oft wollen die Autoren zeigen wie klug sie sind und die Dinge eher kompliziert und mit vielen Fachausdrücken darstellen.

Brian Clegg versucht die Dinge wirklich einfach darzustellen, dafür gebührt im Lob. Im ersten Abschnitt über Materie gelingt ihm dies auch recht gut. Im zweiten Abschnitt zur Quantentheorie sind aber einige Aussagen schlichtweg falsch! Da ich mich mit der Quantenphysik etwas näher beschäftigt habe, möchte ich etwas genauer darauf eingehen.

Die Unschärferelation (S 58): Es wird behauptet, dass man den absoluten Temperaturnullpunkt (das sind 0 Kelvin) nicht erreichen kann, da dies im Widerspruch dazu steht, dass "Quantenteilchen" nie zur Ruhe kommen können. - Dies stellt aber keinen Widerspruch dar. Teilchen würden sich bei T = 0 im niedrigstmöglichen Quantenzustand befinden und dabei sogenannte Nullpunktsschwingungen ausführen. Obwohl sich die Teilchen dann in einem Quantenzustand mit einem Bewegungsimpuls ungleich Null befinden, hätten sie trotzdem die Temperatur T = 0 Kelvin. Dies weiß man z.B. von Quantencomputation mittels Ionenfallen. Die Ionen werden auf unter Mikrokelvin abgekühlt und besitzen aber dennoch eine Bewegungsenergie im niedrigsten Schwingungszustand eines mechanischen Oszillators im Magnetfeld der Falls. Sobald man alle Energie entzogen hat, die man einem System entziehen kann, befindet man sich am absoluten Nullpunkt der Energie. Die Nullpunktsschwinungsenergie kann man eben nicht entziehen, darum heißt sie ja "Nullpunktsschwingung". --
Dass man den Temperaturnullpunkt nicht erreichen kann, liegt am zweiten Hauptsatz der Thermodynamik, wonach der Wirkungsgrad von Wärmekraftmaschinen nicht besser sein kann als der sogenannte Carnot-Prozess. Um Wärmeenergie von einer niedrigen Temperatur "wegzupumpen" um den absoluten Nullpunkt zu erreichen, würde man unendlich viel Energie benötigen, da der Wirkungsgrad jeder Wärmekraftmaschine zum Temperaturnullpunkt hin gegen Null geht. (In der deutschen Übersetzung im Buch von Brian Clegg wird nicht einmal das englische "momentum" in Impuls übersetzt sondern mangels Kenntnis des Übersetzers als Momentum stehen gelassen.)

Der Tunneleffekt (S 60): Es wird behauptet, dass die Teilchen nach dem quantenmechanischen Tunneleffekt keine Zeit benötigen würden um eine Barriere zu durchqueren -- das ist falsch! Wenn man die zeitunabhängige Lösung betrachte, was der Autor im ersten Absatz anscheinend macht, da er schreibt "... die Position eines Quantenteilchens irgendwo ... in den unendlichen Weiten des Weltalls liegt, ...", so kann man nichts über die zeitliche Veränderung aussagen uns schon gar nicht wie schnell ein Teilchen ist. --
Wenn man die zeitliche Entwicklung einer quantenmechanischen Welle betrachtet, so ergibt sich sehrwohl, dass die Wellenfunktion erst nach und nach in die Barriere eindringt, am anderen Ende teilweise reflektiert wird und nur ein Teil die Barriere verlässt. Da sich die Welle in einen durchgehenden und einen reflektierten Anteil aufteilt ist die Durchgangsgeschwindigkeit nicht so einfach anzugeben. Man muss zuerst genau definieren, auf welchen Teil der Welle man sich bezieht, da sich das Teilchen ja nicht an einem genau festgelegten Ort befindet, sondern im Raum "verschmiert" ist. (natürlich ist nur die Wahrscheinlichkeit das Teilchen zu finden verschmiert, das Teilchen wird bei einer Messung immer an einem bestimmten Ort gefunden.) Von dieser Definition hängt es ab, wie schnell "das Teilchen" durch die Barriere tunnelt. Die Zeit ist aber nicht null -- wie im Buch behauptet wird.

Zusammenfassend: Das Buch ist interessant und vermittelt viele Zusammenhänge, aber leider muss man die Aussagen mit Vorsicht genießen, nicht alles was behauptet wird stimmt auch. Man sollte also noch einen gewissen Zweifel behalten und woanders weiterlesen. Das ist natürlich unbefriedigend, dann gerade wenn über die Quantenmechanik starke und verblüffende Aussagen gemacht werden, kann man sich nicht sicher sein, ob diese Aussage auch wirklich richtig ist!

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