Sentinel: Polemik der Wissenschaft

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1.21 GW! Meteorologie, Physik

Autor: Sentinel

Wer den Film "Zurück in die Zukunft" kennt, dürfte bereits wissen, was diese Zahl bedeutet. Nun wollen wir keinen Flux-Kompensator zum Laufen bringen, sondern schlicht und ergreifend uns mit der typischen Erscheinung eines Gewitters: dem Blitz!

In der Wikipedia ist natürlich, wie im Informatinszeitalter nicht anders zu erwarten, eine Fülle an Informationen zu nahezu jedem Thema, dass irgendwie diesen Begriff tangiert, enthalten.

Beginnen wir also mit den Grundlagen: Ein Blitz ist zunächst einmal ein Lichtbogen, ein etwas größerer Funkensprung. Nichts anderes. Wirklich nicht?

Er springt gewöhnlich aus der Wolkendecke zu Boden...

[wird fortgesetzt]

Auf der Spur des Unendlichen Mathematik, Physik

Autor: Sentinel

Endlich melde ich mich mal nach langer zeit wieder zurück, diesmal mit einem bombastischen Feuerwerk synapsenverknotender Gedankenspiele.

Wir wollen uns heute etwas kognitiv autoimplizieren, das sich gar nicht in der kompletten Tragweite vorstellen lässt:

Die Unendlichkeit!

Nachdem ich diesen (zugegebenermaßen nicht ganz wissenschaftlich ausgedrückten) Beitrag zum renommierten Online-Lexikon "Stupidedia" gelesen habe, kam mir der Gedanke, es sei an der Zeit, meine Fertigkeiten in Sachen theoretischer Physik unter beweis zu stellen. Wer sich beschwert, ich würde mich aufblasen und rumschwallen, ist nicht verpflichtet meinen Ausführungen zu folgen.

http://www.stupidedia.org/stupi/Astronomie

Wenn wir nun unsererseits (wohlgemerkt vollkommen unabhängig vom Lexikografen) die Tatsache in Erwägung ziehen, dass nach mathematischen Axiomen "Parallelen sich in der Unendlichkeit schneiden", so muss man sich ins Gedächtnis rufen, unter welchen Bedingungen dies überhaupt zutreffen kann.

1. Ansatz: Die Ebene
Wir gehen vom einfachen zweidimensionalen Koordinatensystem aus, in der Form, wie es seit Generationen in der Schule unterrichtet wird. Nach der Metrik eines solchen Koordinatensystems müsste also eine "positive" Unendlichkeit und eine "negative" Unendlichkeit existieren. Der Nachteil dieses Gedanken wird uns bewusst, sobald wir zu dem Schluss kommen, dass zwei parallele Geraden sich nicht schneiden können, so lange es Abstände zwischen Koordinatenpunkten gibt.

Wie umgeht man diese also? Betrachten wir mal unsere Erde, so finden wir den

2. Ansatz: Die Kugel
Das Koordinatensystem einer Kugel eliminiert an exakt zwei Stellen sämtliche Abstände zwischen Punkten, nämlich an den Polen. Zumindest, so fern man die Kugel einteilt wie die Erde, mit Äquatoren und Meridianen. Dann nämlich entspricht der "Nordpol" der positiven Unendlichkeit und der "Südpol" der negativen. Damit lässt sich zum einen der Schnitt zweier Parallelen erklären als auch plausibel beweisen. Wer nämlich (analog dazu) vom (geografischen) nordpol aus 100 kilometer nach süden, dann 100 km nach osten und dann wieder 100km nach norden geht, befindet sich wieder am Nordpol.
Gleichzeitig kann man auf diese Weise eine Art mathematischer Antiwelt erfassen, die sich (bei Geraden und Graphen) durch eine Punktspiegelung im Raum durch den Kugelmittelpunkt symmetrisch anordnet. Nachteil dieser Methode wäre allerdings die Halbgerade. Dieser nämlich würde rund um die gesamte Kugel führen und letztlich am Ausgangspunkt auftreffen. Logische Konsequenz daraus wäre, dass dieses Element nicht existiert. Weiterhin ist damit die x-Achse nicht beschränkt, das heißt, dass eine Gerade, die wir mit der Formel y = 1 an der x-Achse entlang führen, ewig im positiven Bereich ist, während sie gleichzeitig auf der negativen Seite auftaucht. Wobei dieser Punkt sich allerdings durch die Quantenmechanik erübrigt, da dort ohnehin nichts bestimmt ist, aber das ist ein anderes Thema.

3. (und wohl letzter) Ansatz: Die Kugel - oder doch die Ebene?
Also erweitern wir die Kugel um ein besser ausgetüfteltes Koordinatensystem. Ab sofort existieren bei uns im Raum neben der positiven und negativen Unendlichkeit der y-Achse noch die positive und negative Unendlichkeit der x-Achse. Geografisch entspräche dies zwei neuen Polen, einem West- und einem Ostpol. Diese würden sich rechnerisch zum einen unweit nördlich vom Galápagos-Archipel (auf dem Schnittpunkt einer gedachten Linie von der Insel Marchena zur Nordspitze von San Cristóbal und einer gedachten Linie von der Stadt Villamil auf der Insel Isabela und der Stadt Colón am Panamakanal) und 1584 km Südöstlich von Jaffna auf Sri Lanka (Alternativ 3132 km Südlich von Thimpu, der Hauptstadt Bhutans) befinden. Allerdings - Auf diese Weise ist die Form einer Kugel nicht mehr notwendig. Für diese Einteilung würde eine einfache Kreisfläche ebenfalls reichen.

Abschließend kann gesagt werden: Keines der genannten Systeme kann als richtig bezeichnet werden, da es unwahrscheinlich ist, dass tausenden von Mathematikern und Physikern etwas verborgen bleibt, das einem (ab 06.03.2008) 18-Jährigen Gymnasiasten einfach so zufällt.

Nachtrag: Auch die Kreisflche hat den Nachteil, dass man keine Punkte zwischen (0|Inf) und (Inf|0) definieren kann. Der Punkt (Inf|Inf) mutiert so zu einem Viertel Kreisumfang des I. Quardanten.

Bilder der Vergangenheit Physik

Autor: Sentinel

Heute habe ich mich mit einem geradezu surrealistischen Part der Physik befasst, der euch vielleicht über kurze Zeit in den Bann zieht.

Unser Institut hat sich mit einem Problem beschäftigt, das besonders Blitzjägern sehr an die Nerven geht, nämlich, dass man kein Bild machen kann von einem Raum der im Sucher steht, bevor es zu spät ist.

Soll heißen: Wir machen es möglich, dass man ein Bild aus der Vergangenheit machen kann.

Wie machen wir es möglich?

Wir haben uns dazu zwei Verfahren erdacht: Das Bekloppte und das ganz Bekloppte.

Das Bekloppte funktioniert so, dass man bei einer Digitalkamera das System so umprogrammiert, dass sie stetig die Lichtsignale empfängt und temporär abspeichert. So kann man also ein Bild aus dem Zeitraum innerhalb des Speichers machen, indem man den Timer der Kamera negativ eingibt.

Das ganz Bekloppte ermöglicht es dagegen jeder Kamera, ein Bild von der Vergangenheit zu schießen. Dazu haben wir uns einige Fakten zu Grunde gelegt: Die Lichtgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Dichte des Mediums. Im Vakuum beträgt sie 300000km/s, in der Luft ein kleines bisschen weniger, im Wasser noch weniger. Wenn die Lichtgechwindigkeit herabgesetzt wird, kann man also ein Bild von der Vergangenheit schießen, etwa wie bei einem explodierenden Stern, dessen Licht ein Jahr zu uns benötigt. Die Nova ereignet sich, aber den Stern sehen wir noch ein Jahr lang, dann kommt das Licht der Nova auch bei uns an. Dann sehen wir, dass der Stern explodiert, obwohl er schon ein Jahr lang tot ist. Wie setzen wir die Lichtgeschwindigkeit nun herab? Wir konstruieren zunächst eine Plexiglaskugel, damit sie
1. durchsichtig und
2. druckunempfindlich ist.
Diese füllen wir mit einem schweren Gas und fügen Neutronen hinzu, um die Masse des Gases zu erhöhen. Diese sorgt für den höheren Druck in der Kugel. Dadurch erhöht sich die Temperatur in der Kugel, um die Dichte des Gases beizubehalten. Also müssen wir die Kugel zusätzlich abkühlen, um die Dichte zu erhöhen. Durch die höhere Dichte wird die Lichtgeschwindigkeit herabgesetzt, und das Bild der Kamera im Inneren stellt die Vergangenheit dar.

Amplituden auf Subatomarem Niveau Physik

Autor: Sentinel

Hallo liebe Empiriker, auch heute bin ich wieder bereit, einige Geheimnisse der modernen Wissenschaft zu verraten.

Die Theorie, die die Erklärung nahezu sämtlicher Phänomene darstellen soll, eine große Hoffnung - die Stringtheorie

"Die Stringtheorie" gibt es nicht, es existieren so viele Abarten, dass man sie auf -grob zusammengefasst- fünf Exemplare notieren kann.

Sie alle gehen davon aus, dass die gesamte Materie aus "Strings" besteht, die der Materie ihre Eigenschaften durch ihre Schwingung geben. Deshalb soll diese Theorie auch in der Lage sein, zu erklären, warum selbst Zwillinge verschiedene Charakterzüge haben - man sagt einfach, ihre Strings schwingen geringfügig anders, so dass ihre Gedankengänge andere Reaktionen hervorrufen. Man hofft, dass diese Theorie sich - wenn sie sich schon nicht beweisen lässt - wenigstens als Mehrheitsfähig bewährt. Warum lässt sie sich nicht beweisen? Weil man nicht einmal ein einzelnes Atom "sehen" kann. Wenn diese Strings aber noch kleiner sein sollen als Neutrinos oder sonst irgendein Teil der Materie, kann man sie erst Recht nicht sehen. Wahrscheinlich wird sich das "Bild" der Strings mindestens ebenso oft wandeln wie das der Atome (von massiven Kugeln mit einer festen Hülle, in der die Elektronen frei herumfliegen nach Rutherford, über Atomkerne ohne weitere Hülle, um die Elektronen in bestimmten Abständen [->"Schalen"] herumfliegen nach Bohr, bis zum Atomkern ohne bestimmte Positionen der Elektronen nach der Quantenmechanik), und ob sich diese Theorie jemals wirklich durchsetzt ist fraglich, angesichts der starken Opposition.

Eis ist explosiv! Physik

Autor: Sentinel

Was haben wir wieder für Sie?

Hier ist schon unser Thema: Physik!

In diesem Beitrag behandeln wir die Sublimation von Eis unter Einwirkung von Thermit.

Thermit ist ein Gemisch aus Aluminium und Eisenoxyd (Rost), das nach Entzündung durch Magnesium sehr heiß brennt. Unter diesen Temperaturen Schmilzt das Eis nicht etwa, sondern sublimiert umgehend in den gasförmigen Zustand.

Bei einem größeren Eisblock breitet sich die Temperatur aber nicht gleichmäßig im Block aus, sondern sucht sich seinen Weg in unregelmäßigen Linien durch den Block. Die schnelle Ausdehnung des Eises ruft eine Explosionsartige Reaktion im Block hervor: Der Block zerspringt in einige grobe Stücke und schleudert brennende Thermit- und Eisstücke durch die Luft.

Mit dieser Reaktion ließe sich durchaus ein schönes Schauspiel durchführen...

Das so weit dazu, demnächst kommt etwas wirklich interessantes.