Materie

materie schmeckt gut oder schlecht, kann ketchup ähneln oder einem klumpen lehm. mein kühlschrank ist voll davon. mein zimmer auch. manchmal kommen andere vorbei und bringen eigene materie mit. das ist meist sehr lustig, bis dann in der küche irgendetwas explodiert und es wieder keiner gewesen sein will. dann muss ich alles alleine aufräumen und gehe frustriert ins bett, wo dann wiederum meist chipskrümelförmige materie herumliegt. ich bin dann allein und muss mich ständig kratzen. scheiß materie. scheiß andere.

Der Materiebegriff stammt von dem Griechen Leukipp von Demokrit, der im 5. Jahrhundert v.Chr. die Anschauung vertrat, daß die Materie aus kleinsten Teilchen, den Atomen, aufgebaut ist. Diese Art von Korpuskulartherorie hielt sich bis in unser Jahrhundert.Rutherford wies mit seinen Experimenten eine Feinstruktur des Atoms nach, wobei sich um den aus Protonen und Neutronen bestehenden Atomkern die negativ geladenen Elektronen auf einer kreisförmigen Bahn bewegen.

Ein solches Atom wäre jedoch energetisch instabil. Max Planck erkannte im Jahr 1900, daß die Strahlung von rotglühendem Eisen oder die eine weißglühenden Sterns wie etwa der Sonne nur zu verstehen ist, wenn diese Strahlung bloß portionsweise erzeugt und von einem Träger an den anderen (etwa von Atom zu Atom) portionsweise weitergegeben wird. Bei dieser Strahlung handelt es sich um Energie. Daß Energie gequantelt ist, war ein höchst merkwürdiges Phänomen.

Fünf Jahre später zeigte Albert Einstein, daß Energie und Masse äquivalent sind, daß also Energie Masse hat und Masse Energie ist. Daraus folgte, daß Atome, Teilchen und Partikel Plancksche Energiequanten sind; eine fundamentale Erkenntnis.

Im Jahre 1913 lernte uns Niels Bohr durch eine Verallgemeinerung des Planckschen Ansatzes die Linienspektren der Atome und Moleküle zu verstehen. Demnach konnte jedes Atom oder Molekül nur ganz bestimmte, seiner Natur oder seinem Aufbau entsprechende diskrete Energiemengen beherbergen. Beim Übergang von einem höheren zu einem tieferen Energieniveau wird der Überschuß an Energie als ein Strahlungsquant von ganz bestimmter Wellenlänge emittiert.

Das Quant manifestiert sich in einem periodischen Vorgang von Frequenz. Diese Frequenz ist gleich dem Energiequant, dividiert durch die Plancksche Konstante h. Louis de Broglie zog 1925 den Schluß, daß mit einer Partikelmasse m, die nach Einstein eine Energie von mc2 hat, ein Wellenvorgang von der Frequenz mc2/ h assoziiert. Später wurden die von Broglie theoretisch geforderten »Elektronenwellen« experimentell nachgewiesen.

Dies war der Ausgangspunkt zu der Erkenntnis, daß Alles zugleich Partikel und Wellenfeld ist. Ein Partikel der Masse M ist mit einem Wellenfeld mit von der Frequenz M x c2/ h verbunden.

Es zeigte sich fortan, daß der Bohrsche Ansatz, daß sich Elektronen auf wohldefinierten Bahnen um den Atomkern bewegten und gelegentlich den Sprung von einer Bahn in die andere machen, allenfalls eine Hilfskonstruktion war. Gemäß dem Broglieschen Wellenphänomen ist das Elektron nicht eine Punktmasse, sondern eine stehende Welle im Atom. Bestimmte Schwingungsmoden sind möglich, andere nicht; die Moden der Schwingungen entsprechen den berechneten Energieniveaus. Von entscheidender Bedeutung sind die Eigenfrequenzen dieser stehenden Schwingungen.

Die Energieniveaus sind nichts weiter als die Frequenzen von Eigenschwingungen. Man kann so auf die Annahme sprunghafter Übergänge verzichten, weil zwei oder mehr Eigenschwingungen sehr wohl gleichzeitig angeregt sein können. Die Idee des Austauschs der Energie in abgezirkelten Paketen wird ersetzt durch die Resonanz zwischen Schwingungsfrequenzen.

Durch Kernfusion

im Inneren der Sonne »verschmelzen«

jeweils zwei Protonen miteinander, wobei

sie Energie abgeben. Allein, bis diese Energie

bis zur Oberfläche der Sonne dringt, vergehen

bereits mehrere Millionen Jahre. Dort

angelangt, wird die Energie in Form

von Hitze und Licht freigegeben.

Das

Licht

bewegt

sich 93

Millionen

Meilen

w e i t

durch

den

Weltraum,

um nach nur

8 Minuten den

Planeten Erde

zu erreichen.

Nur etwa

zwei

Milliardstel

der abgestrahlten

Energie treffen

direkt auf

die Erde.

Ein Teil des Lichtes wird dort von

den grünen Blättern der Pflanzen aufgenommen.

Die Energie wird dort nun in Form von Kohlenhydraten

gespeichert. Ein Falter kommt vorbeigeflogen und setzt sich

auf die Blüte der Pflanze, wo er den Nektar trinkt. Die darin

enthaltene Energie braucht er, um weiterzufliegen, um sich zu

vermehren. Nach seinem kurzen Leben wird der Falter von

Ameisen abtransportiert. Der Transport dieses

Energiepacketes benötigt mehr Zeit, als der

Weg der Energie von der Sonne.









Wiegt man zwei einzelne Protonen, und vergleicht die Summe der beiden einzelnen Gewichte mit dem Gewicht, nachdem sie sich durch die Fusion zusammengeschlossen haben, so fällt eine minimale Abweichung um etwa nur 1 Prozent auf. Multipliziert man dieses verschwindend geringe Gewicht nun mit dem Quadrat der Lichtgeschwindigkeit, so erhält man die Energie die frei wird, wenn Masse in Energie umgewandelt wird. Denn genau das passiert seit 4 Milliarden Jahren ständig im Inneren der Sonne. Diese unvorstellbar kleine Menge von Materie entspricht einem ebenso unvorstellbar gewaltigem Betrag an reiner Energie. In dieser Zeit hat die Sonne weniger als ein tausendstel ihrer Masse verbraucht. In jeder einzelnen Sekunde werden im Zentrum der Sonne durch Druck der eigenen Masse etwa 700 Millionen Tonnen Wasserstoffprotonen fusioniert. Damit verschwinden in jeder Sekunde 5 Millionen Tonnen Protonenmasse aus dem Universum, ersetzt durch einen Energiebetrag, der der verschwundenen Masse entspricht, mulltipliziert mit dem Quadrat der Lichtgeschwindgkeit.

Das Gegenteil von Materie ist Antimaterie. Auch wenn ich immer noch nicht so recht verstanden habe, was das ist. Materie mit der entgegengesetzten Ladung(?). Zumindest kann man den Urknall in ganz ganz klein »nachsimulieren«, indem man Atome »auseinandernimmt«, die Teilchen beschleunigt und dann auf Anti-Teilchen knallen lässt. Oder so ähnlich.