Wissenschaft
Grosse Physiker der Neuzeit-Teil 1

BEKANNTE UND BERÜHMTE WISSENSCHAFTLER DER NEUZEIT

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Einstein,Albert

1879-1955

Nobelpreis 1921

Er war wohl der berühmteste Wissenschaftler des 20.Jahrhunderts und

einer der bedeutesten Physiker aller Zeiten.Innerhalb weniger

Monate schuf der bis dahin vollkommen unbekannte Patentamtsangestellte

u.a.die Spezielle Relativitätstheorie und legte den Grundstein für

die Quantentheorie.

1909 wurde er Proffessor in Zürich und 1913 holte ihn Max Planck nach

Berlin,wo er die physikalische Fakultät leitete.Dort vollendete er die

allgemeine Relativitätstheorie,die unser Denken von Raum und Zeit

grundlegend veränderte.

Nahezu im Alleingang und oft gegen den Trend der aktuellen Physik

entwickelte Einstein seine Theorien.Aus der speziellen Relativitätstheorie

ergab sich die berühmte Formel E=mc²,die die Äquivalenz zwischen

Energie und Masse beschreibt.

Den Nobelpreis erhielt Einstein zwar auch für seine beiden Theorien der

Relativität,vor allen aber für seine Deutung des photoelektrischen

Effekts.Und das nicht etwa wegen eines Versehens der Schwedischen

Akademie der Wissenschaften.Einstein selbst betrachtete seine Arbeiten

über die "Quantenphysik"als seinen einzigen wirklich "revolutionären"

Beitrag zu den Naturwissenschaften.In diesem Punkt stimmten die Mitglieder

der Akademie völlig mit ihm überein.Als dann auch noch 1918 der

englische Astronom Eddington bei einer Sonnenfinsternis die Ablenkung

des Lichts eines Sterns durch die Masse der Sonne bestätigte,die Einstein

in seinen Theorien vorausgesagt

hatte,war der Triumph perfekt.

Von da an war er ein Superstar der Physik und galt als neuer

Newton,aber in Deutschland sah er sich aufgrund seiner jüdischen

Herkunft bald nationalistischen Anfeindungen ausgesetzt,die ihn

1933 schließlich in die Emigration trieben.Von nun an arbeitete

er in den USA in Princeton.

Er setzte sich stark für politisch verfolgte sowie für Humanität

und Pazifismus ein und eckte mit seiner Meinung auch in den USA

an.Damit avancierte er zum Archteypus des Naturwissenschaftlers

mit moralischer Verantwortung.Dennoch

wies er zusammen mit anderen Physikern

den US-Präsidenten auf die Möglichkeit einer Atombombe hin-was zu

ihrer Entwicklung führte.An der Realisierung war er jedoch nicht

beteidigt.

So wurde der alte Mann mit den wirren,grauen Haaren zum Symbol

des genialen Wissenschaftlers schlechthin.Bis zu seinem Tod 1955 arbeitete

er an einer allgemeinen Feldtheorie aller bekannten Kräfte.

Feynman,Richard P.

1918-1988

Nobelpreis 1965

Der in New York geborene Feynman galt schon in frühen Jahren als

naturwissenschaftliches Wunderkind mit ausgeprägter mathematischer

Begabung.Mit 17 begann er sein Physikstudium am MIT und besuchte

schon ab seinem zweiten Semester Vorlesungen für Doktoranden.

1939 schuf er die Grunlagen einer Quantentheorie zum Verhalten

von Elektromagnetismus und Licht,der Quantenelektrdynamik.

Nachdem er 1942 in Princeton bei John Wheeler promoviert hatte,

wurde er für das Manhatten-Projekt angeheuert.Dort in Los Alamos war

er das 25 Jahre alte "Wunderkind",das

sich weder von Geistesgrößen

wie Fermi,Bethe und Bohr noch von der Dringlichkeit dieses Projekts

mit höchster Geheimhaltung einschüchtern ließ.

Dort zeigte er seine begeisterung für Safeknacken und die Umgehung

von Sicherheitssperren im System des damals für sicher gehaltenen

Projekts.

Nach dem Krieg beschäftigte er sich mit Kernphysik.Sein größter

Geniestreich war jedoch eine Rechenmethode,für die er 1965 mit dem

Physiknobelpreis ausgezeichnet wurde.Es handelt sich hierbei um die

sogenannte Pfadintegrale sowie die heute

nach ihm benannte

Feynman-Diagramme.Mit diesem Verfahren können die extrem komplizierten

Gleichungen der QED gelöst werden.

1950 wechselte Feynman ans Caltech in Pasadena,wo er sich ausgesprochen

wohl fühlte,denn die Umgebung Südkaliforniens entsprach seinem Naturell.

Seine Veröffentlichung-The Feynman Lectures on Physics-werden in allen

Collges als Lehrbücher verwendet.

Feynman gilt unter anderem auch als Vater der Nanotechnologie,des

Quantencomputers und er prägte den Begriff "Cargo-Kult" für Projekte

und Pseudowissenschaften,die so sinnlos sind wie das Anbeten von

Flugplätzen,auf denen nie ein Flugzeug landet, durch un-informierte

Ureinwohner.(Salomonen-Inseln nördlich von Australien.)*

Kurz vor seinem Tod nahm Feynman noch an der Untersuchung des

Challenger-Unglücks 1986 teil,wo er durch seine unverwechselbare Logik

die Ursache aufklärte,was zu Konstruktionsänderungen der Raumfähren führte.

Feynman starb 1988 an Krebs.

*1945 besetzten die Amerikaner die Salomonen-Inseln nordöstlich von Australien

und versorgten die Ureinwohner als Ausgleich mit Lebensmittel durch Transport-

flugzeuge,die regelmäßig landeten.Nach Kriegsende zogen die USA ab und die

Flüge blieben aus.Daraufhin bauten die Einwohner der Inseln Landebahnen und

Tower sowie Flugzeuge und Antennen aus Holz,in der Hoffnung,die Amerikaner

würden zurückkommen,was aber nicht geschah.

Stephen W.Hawking

1942

Er wurde 1942 auf den Tag genau 300

Jahre nach Galileis Tod geboren und ist

heute Inhaber des Lukasischen Lehrstuhls.

Schon mit 17 Jahren studierte er Physik und Chemie in Oxford und ging danach an

die Universität Cambridge.

Dort hatte er gehofft,den damals berühmten Fred Hoyle als seinen Doktorvater

zu bekommen.Daß Hawking stattdessen der Astronom Dennis Sciama zugewiesen wurde,

war für ihn anfänglich eine Enttäuschung,stellte sich aber im nachhinein als

Glücksgriff heraus.

Mit 21 Jahren hatte man bei ihm ALS(amyotropher Lateralsklerose)diagnostiziert,

was seine mobilität stark einschränkte,ihn aber nicht davon abhielt,ein Thema

seiner Doktorarbeit auszuwählen,was viel Zeit in Anspruch nahm,wovon man ihm

anfangs abriet.

In Cambridge lernte er auch Roger Penrose kennen,zu dem ihm eine tiefe

Freundschaft verband.

Im Anschluss an seine Promotion widmete sich Hawking der Weiterentwicklung

der Singularitätstheoreme.Die damals

vorherrschende Meinung vertrat die

Stady-State Theorie,die besagt,das Sterne und Galaxien immer neu entstehen

und den leeren Raum auffüllen,der durch Explosionen entsteht,ohne das

sich das Universum ausdehnt.

Dem wiedersprach Hawking und konnte es zusammen mit Penrose beweisen.

Die Urknalltheorie war geboren.

Später wandte er sich den Schwarzen Löchern zu und bewies auch hier sein

Genie,indem er nachwies,das Schwarze Löcher zerstrahlen;-die sogenannte

Hawking-Strahlung,die besagt,das schwarze Löcher virtuelle Teilchen

emmitieren und somit verdampfen.Information geht nicht

verloren.

Auch seine Veröffentlichungen(Eine kurze Geschichte der Zeit,usw.)

machten ihn populär.Bis heute lehrt er in Cambridge als Professor.

Planck,Max

1858-1947

Nobelpreis 1918

Bei der Erarbeitung einer Theorie der Wärmestrahlung(Hohlraumstrahlung)

entdeckte er im Jahr 1900,daß ebenso wie die Materie sich aus Atomen

zusammensetzt,die Energie der elektromagnetischen Wellen aus

Teilchen,

aus lokalisierbaren und auch berechenbaren Energiequanten besteht.

Er glaubte,das Atome aufgrund besonderer Eigenschaften Energie in

Quanten abstrahlen und aufnehmen und hielt ansonsten daran fest,daß

Licht ausschließlich Wellennatur besitze.Damit war er der Begründer

der Quantentheorie.

Einstein war neben Bohr und Heisenberg der,der zuerst die volle

Tragweite dieser Theorie erkannte.Sie arbeiteten dann erfolgreich mit

der Planckschen Quantenhypothese weiter,während Planck selbst sich

bemühte,die neuen Erkenntnisse,die sich

aus seiner Entdeckung ergaben,

in die bis dahin gültige,sogenannte klassische Physik einzuordnen.

Ihm zu Ehren wurde 1948 die Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft zur

Förderung der Wissenschaften in Max-Planck-Gesellschaft umbenannt.

Max Planck war es,der das Genie Einstein erkannte und ihn nach Berlin

an das Kaiser-Wilhelm-Institut holte,dessen Direktor er war.Auch er

war ein entschiedener Gegner des Nationalsozialismus aber im

Gegensatz zu Einstein und einigen anderen Wissenschaftlern blieb er in

Deutschland.Bis zu seinem Tod 1947 war er mit seiner Hypothese

nicht so recht glücklich.

Ernest Rutherford

1871-1937

Nobelpreis 1908

Ernest Rutherford,geboren in Nelson,Neuseeland,war der eigentliche

Begründer der Kernphysik und der erste,dem ein alter Traum der Alchimisten

in Erfüllung ging,nämlich die Umwandlung eines Elements in ein anderes,

des Stickstoffs in Sauerstoff,durch Manipulation des Atomkerns.

Dem war die Theorie der Radioaktivität durch Becquerel(Nobelpreis 1903)

und den Curies(1903,1911-Chemie)vorausgegangen.

Dafür erhielt er 1908 den Nobelpreis für Chemie.

An der McGill Universität in Montreal arbeitete er mit Otto Hahn und

an der Universität von Manchester mit Niels Bohr zusammen.

Der Atomkern wurde 1919 von ihm,sowie von dem deutschen Physiker

Hans Geiger und dem Studenten Ernest Marsden entdeckt.

In einem der berühmtesten Experimente der Wissenschaftsgeschichte

bombardierten sie eine dünne Goldfolie

mit einem geschossartigen Strahl

geladener Teilchen.Ihre wichtigsten Beobachtungen waren:

1)Die meisten der ankommenden Teilchen gingen glatt,mit nur minimaler

Ablenkung durch die Folie hindurch.

2)Einige der Teilchen prallten in großen Winkeln ab,eine schockierende

Entdeckung,die Rutherford verglich mit "einer Vierzig-Zentimeter-Granate,

die von einem Seidenpapaier abprallt".*

Aus Rutherfords interpretation des Experiments entstand das Sonnensystemmodell

des Atoms,das erste passable Bild eines Systems,das später quantenmechanisch

beschrieben werden sollte.Das Atom

nach Rutherford enthält im Mittelpunkt einen

harten positiv geladenen Kern.Umgeben ist er von einem Meer negativ geladener

Elektronen.Der Kern macht fast die gesammte des Atoms aus,während die

Elektronen dem Atom fast das gesammte Volumen verleihen.

Im Jahre 1931 wurde er Baron Rutherford of Nelson and Cambridge,wo er auch

starb.

*siehe(Rutherford-Experiment)-Wechseldatenträger G/DVD-RW  

Wheeler,John Archibald

1911-2001

Er wurde in Jacksonville,Florida geboren und promovierte an der John Hopkins

Universität mit einer Arbeit über die Lichtstreuung durch Heliumatome.

1939 entwickelte er zusammen mit dem dänischen Physiker Niels Bohr die

Theorie der Kernspaltung.Danach konzentrierte sich Wheeler zusammen mit seinem

Doktoranden Richard Feynman auf die Elektrodynamik.Doch kurz nach dem

Eintritt der USA in den zweiten Weltkrieg beteiligten sich beide am

Manhatten Projekt.

Unter dem Einfluß einer 1939 veröffentlichten Arbeit von Robert Oppenheimer

über den Gravitationskollaps eines massereichen Sterns begann sich Wheeler

Anfang der fünfziger Jahre mit Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie

zu beschäftigen.

Damals arbeiteten die meisten Physiker auf dem Gebiet der Kernphysik und

maßen der allgem.Relativitätstheorie keine besondere Bedeutung bei.Fast im

Alleingang veränderte Wheeler diese Situation,teils durch seine Forschung,

teils durch den ersten Kurs über Relativitätstheorie an der Princeton

Universität.

Sehr viel später,im Jahr 1969,prägte er den Begriff"Schwarzes Loch"für

diese extremen Gebilde,an deren Realität damals noch kaum jemand glaubte.

Angeregt von Werner Israels Arbeit äußerte Wheeler die Hypothese,

Schwarze Löcher hätten keine Haare,womit gemeint ist,daß sich jedes

Schwarze Loch,das aus dem Kollaps eines nichtrotierenden,massereichen

Sterns hervorgegangen ist,tatsächlich durch die Schwarzschild-Lösung

beschreiben läßt.

Danach setzte eine wahre Springflut von Publikationen über dieses Thema

ein.

John Wheeler drückte es mal so aus:"Die Masse sagt der Raumzeit,wie sie

sich zu krümmen hat,und die gekrümmte Raumzeit sagt der Masse,wie sie

sich zu bewegen hat.

Gell-Mann,Murray

1929-

Nobelpreis 1969

Schon als Kleinkind war er sehr begabt,konnte lesen und große Zahlen im

Kopf multiplizieren.Mit 14 Jahren erhielt er ein Studienstipendium der

Yale Universität,doch was sollte er

studieren?

Gell-Mann bevorzugte Archäologie und Linguistik,sein Vater dagegen plädierte

für Ingenieurwissenschaften.Sie einigten sich auf Physik.

Eine bahnbrechende Entscheidung für die Wissenschaft,wie sich später heraus-

stellte.

In diesem Fach war Murray in der Schule am schlechtesten,weil ihn der Stoff

langweilte.Die Aussicht,die Relativitätstheorie und die Quantenmechanik

zu verstehen,ließen ihn jedoch einlenken.

Im Studium ließ er sich mehr Zeit,um seinen Neigungen nachzugehen,denn

Gell-Mann war sehr vielseitig.

Sein Biograph schreibt:"Der Physiker Richard Feynman wußte alles über Physik

und nicht so viel über anderes.Wenn er keine Physik machte,spielte er Bongo,

knackte Safes und hing in Bars herum.Gell-Mann dagegen wußte alles über alles.

In seiner Freizeit beobachtete er exotische Vögel,sammelte archäologische

Raritäten oder lernte noch eine weitere Fremdsprache dazu."

Nach dem Abschluß des Studiums in Yale ging er zur Promotion an das MIT

(Massachusetts Institute of Technology).Bereits mit 21 Jahren

erhielt er

den Doktortitel.Nach einigen Jahren Assistenzzeit an verschiedenen Orten wurde

er Professor am CALTEC (California Institute of Technologie)in Pasadena,

wo er die Theorie der Quarks entwickelte.Hier traf er auch den damals

bereits berühmten Wissenschaftlerkollegen Richard P.Feynman.

Gell-Manns erster großer Geniestreich war die Einführung einer damals neuen

Quantengröße,die er "Strangeness"(Seltsamkeit)nannte.Mit ihr ließ sich das

Verhalten vieler Teilchen erklären und es gelang ihm,ein Ordnungsschema für

die Elementarteilchen zu finden.Er schaffte Ordnung im Teilchenzoo,denn in

der Elementarteilchenphysik der damaligen Zeit entstanden durch immer bessere

Beschleuniger immer neuartigere Teilchen und Datenmengen,die ihrerseits nur

für einen verschwindenden Bruchteil einer Sekunde Bestand haben.

Gell-Mann führte das Quark als fundamentalen Baustein der Natur ein.Demnach

wurden drei Quarks benötigt,um sowohl ein Proton als auch ein Neutron zu

konstruieren.Weiterhin sagte seine Theorie voraus,daß Quarks in drei unter-

schiedlichen Arten vorkämen,die heute als Flavors(Farben)bekannt sind,von

denen es eigentlich sechs gibt.Dafür erhielt er den Nobelpreis.

Eine Passage aus James Joyce Roman"Finnegans Wake" soll Gell-Mann nach

eigenen Angaben bei der Wahl des Namens "Quarks" inspiriert haben.

               "Three quarks for Muster Mark!

               Sure he hasn´t got much of a bark

               And sure any he has it´s all beside the mark"

Noch mit 64 Jahren wechselte Gell-Mann an das Santa Fe Institue in New Mexico,

an dessen Gründung er maßgeblich beieiligt war.Mit diesem Schritt wandte

er sich ab von der Elementarteilchenforschung und startete interdisziplinäre

Forschungsprojekte.

Gamov,George

1904-1968

Lange bevor die Hintergrundstrahlung entdeckt wurde,haben Physiker ihre Existenz

schon vorausgesagt.Das geschah zwischen 1948 und 1950 in den USA an der

Johns-Hopkins University in Baltimore.

Damals dachte George Gamov,der bei Alexander Friedmann in Leningrad studiert

und 1928 als erster den radioaktiven Alpha-Zerfall durch einen Quantentunnel-

effekt erklärt hatte,über die Entstehung der Chemischen Elemente im frühen

Universum nach.Er mutmaßte mit Ralph Alpher und Robert Hermann,daß aus der heißen

Urzeit eine Strahlung übriggeblieben sein müsse.Die Temperatur dieser

Strahlung

wurde auf 5 Grad über dem absoluten Nullpunkt geschätzt.Die Rechnungen waren noch

fehlerhaft,kamen jedoch schon sehr nahe an die heutigen Werte heran und die

Idee,die dem ganzen zugrunde lag,war richtig.

Daß Forscher durchaus eine humorvolle Ader besitzen,zeigte die am 1.April(!)

1948 in der Fachzeitschrift Physical Review veröffentlichte Arbeit,die als

Alpha-Beta-Gamma-Theorie in die Forschungsgeschichte einging-die ersten drei

Buchstaben des griechischen Alphabets als Symbol für den Anfang aller Dinge.

Denn als Autoren zeichneten Alpher,Bethe und Gamov.Hermann sollte unter dem

Pseudonym Delter,für Delta,auch noch als Autor firmieren,lehnte dies aber ab.

Diese Vorhersage bestätigte sich,als im Jahr 1965 die beiden Physiker

Arno Pensias und Robert Wilson die Kosmische Hintergrundstrahlung entdeckten.

David Deutsch

1952

Er wurde 1952 als Spross einer österreichisch-jüdischen Familie in

Israel geboren

und kam im Alter von drei Jahren nach England.Er wollte schon als Kind Physiker

werden und bastelte sich mit 13 Jahren eine elektronische Addiermaschine.Mit

32 Jahren beschrieb er in einer bahnbrechenden Arbeit die Quantenverallgemeinerung

der sogenannten universellen Turing-Maschine*.Der zerbrechlich wirkende Mann ist

von geisterhafter Blässe,denn er denkt ausschließlich nachts,tagsüber schläft er,wie fast

alle Physiker(Eine Marotte dieser Spezies).Sein Haus verläßt er nur,wenn

die Gesetze

des Alltags ihn dazu zwingen.

Mit seiner Grundsatzarbeit lieferte Deutsch die zentrale Idee für den Quantencomputer

und legte den Grundstein für die Quanteninformatik.Er bewies darin,daß im Prinzip

jeder physikalische Vorgang perfekt von einem Quantencomputer simuliert werden kann.

Ihn leitete nicht die Absicht,neue und bessere Computer zu erfinden,sondern Deutsch

will erforschen,was die Quantentheorie bedeutet und was sie uns über die Struktur der

Wirklichkeit sagt.

Und dabei erkannte er,daß die Struktur des Universums oder auch der physikalischen

Realität auf dem Informationsfluß beruht.So bewies er,daß man einen universellen

Quantencomputer aus einer einzigen Art von Schaltelementen bauen kann.

Der "Zeit" Autor Thomas Vasek hat den Professor in Oxford besucht und berichtet darüber:

"Deutsch... arbeitet nicht etwa an einem Universitätsinstitut,sondern in einem kleinen

Eckhaus am Rande von Oxford.Im Vorgarten,verdüstert von einem morschen

Baum,

wuchert Unkraut,vor der Eingangstür liegen vom Regen aufgeweichte Werbeprospekte.

Häufchen aus Büchern,Zeitschriften und Notizzetteln bahnen den Weg ins Arbeits-

zimmer.Auf einer Tafel stehen Gleichungen,auf einer meterlangen Schreibtischplatte

drei Computer.Über einem hängt ein Einstein-Poster der Firma Apple:"Think different".

*Alan Turing-Ein genialer Mathematiker,der den Algorithmus für die ersten fuktionsfähigen Computer

enrwickelte,

die während des zweiten Weltkrieges mithalfen,die Codes feindlicher Verschlüsselungmaschinen(ENIGMA)

zu entschlüsseln.Außerdem entwarf und baute er insgesamt 10 Maschinen dieser zweiten Generation,die"Colossus" hießen.

Bohm,David Joseph

1917-1992

Der Schöpfer einer anderen Quantenwelt

Bohm wurde 1917 in Wilkes-Barre(Pennsylvania)geboren.Nach dem Physik-Grundstudium am State-College von

Pennsylvania absolvierte er das Hauptstudium an der Universität von Kalifornien in Berkeley.Währed des zweiten

Weltkrieges untersuchte er dort bei Robert Oppenheimer(1904-1967,leitete 1939-1945 das Atombombenprojekt

in Los Alamos)die Streuung von Kernteilchen.Nach der Promotion in Berkeley wurde Bohm 1946 Ass.-Professor

an der Universität Princeton(New Jersey),wo auch Albert Einstein tätig war.

In dieser Zeit verfaßte Bohm eine klassische Verteidigungsschrift der Kopenhagener Interpretation.Doch

gleichzeitig

wuchsen seine Zweifel an der herrschenden Lehre,und schon 1952 veröffentlichte er seine eigene Theorie der

Quantenphysik.

Unterdessen war er von der Fakultät der Princeton-Universität verstoßen worden,weil in der McCarthy-Ära die

berüchtigte Verfolgung(Judenhetze)von angeblichen Kommunisten und subversiven Elementen in unamerikanischen

Aktivitäten betrieben wurde.Man zitierte Bohm und andere Mitarbeiter am Strahlungslabor in Berkeley vor den

Ausschuß für Unamerikanische

Aktivitäten.

Schon während des zweiten Weltkrieges hatte Oppenheimer begonnen,dem FBI Freunde und Bekannte zu verraten,

die er für feindliche Agenten hielt.Später geriet Oppenheimer selbst unter Verdacht und wurde beobachtet,-auch

Einstein und andere waren darunter.Es war ein Klima von Mißtrauen und Furcht,völlig unproduktiv.Dadurch stagnierte

teiweise die Forschungsarbeit im ganzen Land,bis McCarthy 1957 endlich starb.Das Land atmete auf.Oppenheimer

bereute diese Diffamierung seiner Kollegen später sehr .

Bohm verweigerte die Aussage als Verfechter der Gedankenfreiheit und wurde schuldig gesprochen.Damit blieb

ihm keine Chance mehr für eine wissenschaftliche Karriere in den USA.Die Princeton-Universität weigerte sich,

ihn wieder einzustellen und verbot ihm,den Campus zu betreten.Da er auch an keiner anderen amerikanischen Hochschule

Arbeit fand,ging er 1951 nach Sao Paulo(Brasilien).Dort entzogen US-Beamte ihm seinen Pass und damit praktisch die

amerikanische Staatsbürgerschaft.

Von Brasilien ging Bohm nach Haifa an

das Technion,das Israelitische Institut für Technologie und dann an die

Universität Bristol in England.Obwohl er rehahabilitiert wurde,-völlig unsinnig,denn er war ja unschuldig,-blieb er

von 1961 an am Birkbeck-College in London.

Außer seiner Interpretation der Quantenmechanik leistete Bohm Beiträge zur Physik der Plasmaphase,der Metalle und

des flüssigen Heliums.

Im Jahr 1959 entdeckten er und sein Student Aharonov den sogenannten Bohm-Aharonov Effekt:Sie leiteten aus den

quantenmechanischen Gesetzen her,daß die Bewegung geladener Teilchen selbst dann von räumlich begrenzten Magnet-

feldern beeinflußt werden kann,wenn die Teilchen niemals in den Bereich der Felder eindringen.Dieser Effekt ist

seitdem experimentell gesichert.

In seiner Theorie legte Bohm dar,das es sehr wohl möglich sei,die Beobachtung eines Systems deterministisch zu

betrachten,entgegen der Kopenhagener-Interpretation.Bedeutet die Feststellung,daß jedes Teilchen der Welt mit

Sicherheit an einem bestimmten Ort zu finden sei,auch wirklich,daß jede vorstellbare Messung ein determiniertes

Ereignis hat und das alles,was wir für determiniert halten,auch wirklich determiniert ist?

Solch Fragen werden zur Zeit heftig diskutiert.

Vor allem muß betont werden,daß das bisher gesagte nur für die nicht-relativistische Physik gilt.Wenn die Bemühungen

um eine relativistische Erweiterung prinzipiell fehlschlagen,muß man die Bohm´sche Theorie endgültig verwerfen.

Allerding stehen auch die anderen Lösungsversuche des Meßproblems vor dem gleichen Dilemma-ausgenommen

die Viele-Welten-Interpretation.

Im Alter wandte sich Bohm

allgemeineren Fragen zu und schrieb mehrere Bücher über Physik,Philosophie und das

Wesen des Bewußtseins.Er sah das Universum als Verbundenheit aller Dinge und prägte dafür den Begriff "implicate

order" etwa Ordnungsgeflecht.Im Oktober 1992 starb er mitten bei der Arbeit an einem neuen Werk zur

Quantenmechanik.Seinen Freunden und auch der Nachwelt bleibt Bohm nicht nur als glänzender und mutiger Wissen-

schaftler in Erinnerung,sondern auch als außerordentlich aufrichtiger,freundlicher und großzügiger Mensch.

Dirac,Paul Adrien Maurice

1902-1984

Nobelpreis 1933

Allein der Name könnte von einem Maler oder Bildhauer stammen.Er verkörperte das Schöne in der Physik.

Als zweites von drei Kindern am 8.August 1902 in Bristol (England) geboren und wuchs in Familienverhältnisse auf,

die man heute als gestört bezeichnen würde.Belastend wirkte sein Vater.

Der war um 1890 aus der Schweiz nach England ausgewandert und hatte dort Florence Holten,eine Tochter eines

Kapitäns

geheiratet.Er arbeitete als Französischlehrer in Bristol,wo er als disziplinbesessen verschrien war.Auch seine Familie litt

unter seinem Regiment und mit seinem Sohn sprach er nur,wenn dieser sich auf Französisch an ihn wandte.

Diese unglücklichen Jahre zeichneten Paul für das Leben.Als der Vater 1936 starb,empfand er keine Trauer."Ich fühle

mich jetzt freier viel freier",schrieb er seiner späteren Frau.

Schon früh zeigte er eine Begabung für Mathematik und wechselte mit 12 an das Technikum.Nach Abschluß besuchte

er eine weitere Lehranstalt,die

Ingenieursschule der Universität Bristol.Dort begeisterte sich Dirac für Einsteins

neuer Vorstellung von Raum und Zeit,der Speziellen und Allgemeinen Relativitätstheorie und schon bald hatte er sich

eingearbeitet.

Als Dirac 1921 das Studium mit Auszeichnung abschloß,drohte ihm wegen der wirtschaftlichen Depression die

Arbeitslosigkeit,aber er hatte Glück und bekam ein Stipendium.1923 konnte er an das St.John´s College der Univer-

sität Cambridge wechseln,wo er angewandte Mathematik und theoretische

Physik betrieb.An der Traditionshochschule

arbeiteten damals so berühmte Köpfe wie Lamor,Thomson und Rutherford,sowie Eddington,Fowler,Hartree und

Kapitza,die fast alle mit Nobelpreisen geehrt wurden.

Die acht fruchtbarsten Jahre Diracs begannen 1925.Als er 1926 promovierte,hatte er bereits eine eigenständige For-

mulierung der Quantenmechanik entwickelt und die erste an der Universität Cambridge angebotene Vorlesung über

dieses Thema gehalten.

Viele Physiker ahnten schon damals,daß es sich bei den Darstellungen von Born, Heisenberg und Jordan um

verschiedene Darstellungen der von Heisenberg entwickelten Matrizenmachanik handelte.

Dirac erfasste sofort,das die Heisenbergsche Arbeit,die er von seinem Mentor Fowler bekam,die Welt des

Allerkleinsten auf eine völlig neue Art beschrieb.

Während eines sechsmonatigen Aufenthaltes an dem von Bohr geleiteten Institutes in Kopenhagen fand Dirac schließlich

diese allgemeine Theorie,auf die alle anderen Physiker so gehofft hatten,einen

Rahmen,der alle Spezialfälle vereinigt

und in dem die Regeln für den Übergang von einer Darstellungsform in eine andere festgelegt wurde.

Diese Diracsche Transformationtheorie bildete die Grundlage für alle späteren Entwickelung in der Quantenmechanik.

Dafür bekam er zusammen mit Erwin Schrödinger 1933 den Nobelpreis für Physik.

Außerdem postulierte Dirac das vorhandensein von Positronen,den Antiteilchen.

Bei all seinen Tätigkeiten vergaß er nie,die Schönheit der Theorien hervorzuheben.Auch andere Physiker wie Heisen-

berg und Schrödinger maßen der Schönheit in der Physik eine hohe Bedeutung bei.Im Jahr 1977 schrieb Dirac:"Von

allen Physikern,die ich kennengelernt habe,war wohl Schrödinger derjenige,der mir am ähnlichsten war.Mit ihm

erreichte ich leichter einen Konsens als mit allen anderen.Ich glaube,der Grund dafür ist,daß wir beide die mathe-

matische Schönheit zu würdigen wußten...Es war eine Art Glaubensgrundsatz von uns beiden,daß jede Gleichung,die

ein grundlegendes Naturgesetz beschreibt,von tiefer mathematischer

Schönheit sein muß."

Auch ansonsten war er ein introvertierter Einzelgänger.

1969 emritierte Dirac vom Lukasischen Lehrstuhl in Cambridge,den er seit 37 Jahren belegte(vor ihm Newton und viele

andere große Wissenschaftler und heute Stephen Hawking).Im folgenden Jahr siedelte er und seine Frau ins warme

Florida über,wo er ab 1971 an der Universität in Tallahasse eine Professur emeritus bekleidete.Er blieb auch

weiterhin aktiv,bis sich sein Gesundheitszustand verschlechterte.Paul Dirac starb am 20.Oktober 1984 in Tallahasse.

Heisenberg,Werner

1901-1976

Nobelpreis 1932

Die Heisenbergs waren eine hochgebildete,strebsame Familie,die in die obere Mittelklasse der deutschen Gesellschaft

aufstieg.Sowohl sein Vater als auch sein Großvater,Nikolaus Wecklein(Rektor des Münchner-Maximilian-Gymnasiums)

waren durch akademische Verdienste in den höheren Bürgerstand aufgestiegen.Das erklärt den unbändigen Willen

und den Übereifer,den Heisenberg in seinem späteren Leben zutage treten

ließ.Ein nahezu unersättliches  Streben nach

der Auszeichnung,bei allem,was er unternahm,stets der erste zu sein.Damit soll nicht behauptet werden,die Kopen-

hagener Interpretation sei allein aus seinen persönlichen Zügen und Motiven heraus entstanden:sie haben aber wesent-

lich dazu beigetragen.

Er hatte sich bereits 1924 an der Universität Göttingen habilitiert und war somit für eine ordentliche Professur qualifiziert.

Heisenberg und seine Mitarbeiter hatten 1925 einen quantenmechanischen Formalismus vorgeschlagen,der auf der

abstrakten Mathematik des

Matritzenkalküls beruhte.Die sogenannte Matritzenmechanik hatte nach Ansicht ihrer

Urheber den Vorzug,nur auf im Labor messbare Größen-sogenannten Observablen-zu beruhen.Heisenberg hielt die

Existenz von Quantensprüngen und Diskontinuitäten in Atomen für eine grundlegende Tatsache;er lehnte die Idee ab,

es müsse anschauliche Atommodelle im Sinne der klassischen Mechanik geben.

Kurz gesagt besagt das Unbestimmtheitsprinzip folgendes:

Die gleichzeitige Messung zweier Variablen-etwa Ort und Impuls eines

bewegten Teilchens-läßt sich unweigerlich

nur mit begrenzter Genauigkeit durchführen.Je genauer man den Ort mißt,desto ungenauer wird die Messung des

Impulses und umgekehrt.Im Extremfall,bei vollständig genauer Festlegung der einenVariablen,bleibt die andere völlig

unbestimmt.Diesen Zustand nennt man Komplementär.

Doch Erwin Schrödinger,damals in Zürich,näherte sich den Problemen der Atomphysik aus einer ganz anderen Richtung

und mit ganz anderer Absicht.

Das führte zu einem erbitterten jahrelangen Streit zwischen den beiden,der so auch nicht beigelegt wurde.

Schrödinger trug keineswegs zur Versöhnung bei.In einer berühmt gewordenen Fußnote seiner Artikel stellte er fest:

"Eines genetischen Zusammenhanges mit Heisenberg bin ich mir durchaus nicht bewußt.Ich hatte von seiner Theorie

natürlich Kenntnis,fühlte mich aber durch die mir sehr schwierig scheinenden Methoden der transzendenten Algebra

und durch den Mangel an Anschaulichkeit abgeschreckt,um nicht

zu sagen,abgestoßen."

Heisenberg antwortete darauf ähnlich deutlich in einem Brief an seinen Busenfreund Pauli:"Je mehr ich über den

physikalischen Teil der Schrödingerschen Theorie nachdenke,desto abscheulicher finde ich ihn..."mit anderen Worten,

er fand dieses Mist.

Heisenberg erhob seine sogenannte Unschärferelation zum Dogma und arbeitete sie in die Kopenhagener Deutung mit

ein,selbst dann,als ihm sein Mentor Bohr auf Fehler hinwies.Dieser Streit entartete im Früjahr 1927 in schwere

persönliche Mißverständnisse aus.Der

anschließende Kampf mit Bohr wurde so heftig,daß Heisenberg bei einer

Begegnung in Tränen ausbrach und es sogar fertigbrachte,den sonst unerschütterlichen Bohr mit scharfen Bemerkungen

zu verletzen.

Offentsichtlich stand für den 25 jährigen Forscher viel auf dem Spiel:seine neuen Erkenntnisse,seine Pläne für die

akademische Karriere und vielleicht auch der Wunsch,mit seinen Lehrern intellektuell gleichzuziehen.

Ungefähr vier Monate später hatte Heisenberg sich beruhigt und den Ton gewechselt,wohl weil er erleichtert war über

den bevorstehenden Ruf an die Universität Leipzig.

Die Jahre des Dritten Reiches brachten Heisenberg viele Schwierigkeiten:den Verlust engster Mitarbeiter und

Schüler sowie Angriffe auf seine Person und seine Physik.Trotz mehrerer lukrativer Angebote aus dem Ausland blieb

er in Deutschland.Dies und die Teilnahme am deutschen Uran-Projekt,obwohl Deutschland Meilenweit von der

Atombombe entfernt war,hatten bis heute anhaltende Verdächtigungen und Zweifel an seiner Person,auch von seinen

Kollegen in aller Welt zur Folge,die

seinen moralischen Ruf in Zweifel zogen.

Aber viele Physiker und andere Wissenschaftler dieser Zeit sollten nicht mit dem Finger auf Personen zeigen;

viele andere waren selbst an Projekten beteiligt,die jeder Moral widersprachen.Zu tausenden waren Wissenschaftler

im zweiten Weltkrieg an Entwicklungen von Waffen beteiligt,die Millionen von Menschen töteten.

Heisenberg kümmerte sich nach dem zweiten Weltkrieg enrgisch um den Wiederaufbau der physikalischen

Forschung in Deutschland.Zusammen mit Niels Bohr und anderen half er

mit,eine umfangreiche wissenschaftliche

Zusammenarbeit in Europa und darüber hinaus einzurichten.Die Fachwelt räumte ihm trotz allem eine unangefochtene

Spitzenstellung ein.Als krönende Anerkennung erhielt Heisenberg 1932 den Physik-Nobelpreis.

Er starb 1976 an Krebs.

Niels Bohr

1885-1962

Nobelpreis 1922

Im September 1911 traf ein junger Däne in Cambridge (England) ein,um bei J.J.Thomson Elektronenphysik zu

studieren.

Niels Bohr,der Sohn eines Physiologieprofessors an der Universität Kopenhagen,entstammt einer Familie,die schon seit

drei Genrationen Lehrer,Professoren und Geistliche hervorgebracht hatte.Seine Doktorarbeit hatte er über die Leitung

von elektrischen Strom in Metallen geschrieben,wobei er annahm,daß Elektronen als Ladungsträger fungierten,die im Inneren

mehr oder weniger frei herumschwirrten.

Das Modell funktionierte nicht sehr gut und Bohr vermutete bereits,daß etwas nicht stimmte,denn in der Tradition des

19.Jahrhunderts nahm man an,daß die

Teilchen sich wie Billardkugeln  verhielten.

Wenn Bohr untätig dasaß,wirkte seine Miene oft traurig.Die Augen wurden von schweren Brauen überschattet und die Winkel

seines noch schwereren Mundes hingen leicht nach unten.Dachte er über etwas konzentriert nach,die Gesichtzüge erschlafft,

die Arme herabhängend,konnte er,nach Äußerung seiner Kollegen,fast wie ein Idiot wirken.

In seinen späteren Jahren war er berühmt für seine langsame und bedächtige Art zu reden-eine Eigenschaft,die seine

Zuhörer teils verzauberte,teils Verzweifeln ließ.Auf jeden Fall war umgab ihn durch seine Art ein mystischer Nymbus.

Im November lernte Bohr in Manchester Ernest Rutherford kennen und später trafen sie in Cambridge erneut zusammen.

Offenkundig gewann Bohr dabei den Eindruck,daß die wichtigsten physikalischen Forschungen nicht in Cambridge,

sondern in Manchester unter Rutherford gemacht wurden.

Als Bohr in Manchester eintraf,arbeitete er sofort an einem neuen Atommodell und stellte zu seiner eigenen

Verwunderung

fest,daß die Elektronen nicht mit beliebiger Energie schwingen konnten,sondern nur in vielfachen eines bestimmten

"Quantums".Außerdem ließ sich die Abbremsung der Alpha-Teilchen so viel besser erklären.Zufrieden brachte er seine

skizzenhafte Theorie zu Papier und reiste zurück nach Kopenhagen,um seine spätere Frau,Margrethe Noerlund zu heiraten.

Bis heute ist nicht klar,was Bohr auf diese merkwürdige Vermutung brachte.

Bohr lieferte das theoretische Verständnis der Rutherfordschen

experimentellen Erforschung und schuf das Fundament der

Quantenmechanik.Und er bemühte sich-auch in Korrespondenz mit Einstein-um einen Ausgleich zwischen der klassischen

Physik,die ja im Bereich der Atome versagt,und der neuen Quantenphysik.

Bohr stellte sich vor,daß die Elektronen den Kern umkreisen wie die Planeten die Sonne.So wie das Sonnensystem durch die

Gravitation zusammengehalten werde,sorge beim Atom die Anziehumgskraft zwischen negativ geladenen Elektronen und

positiv geladenem Atomkern für

Ordnung.

Aber nun führte Bohr die entscheidene Quantenbedingung ein:Die den Kern umschwirrenden Elektronen können nicht

beliebige,sondern nur ganz bestimmte Energiewerte annehmen.Und nun erkannte er,wie sein Modell die Spektroskopie

erklärte.Wenn ein Atom Energie absorbiert,springt ein Elektron von einer niedrigeren Umlaufbahn auf eine höhere; kehrt

das Elektron auf seine alte Umlaufbahn zurück,strahlt das Atom genau diesen Energiebetrag wieder ab.

Atome können also Energie nur in bestimmten Paketen (Quanten)

absorbieren oder emittieren.

Bohrs Verdienst bestand darin,das er erklärte,warum es überhaupt eine Wissenschaft der Spektroskopie gibt.

Nach dem verlorenen ersten Weltkrieg wurde Deutschland von der Weltgemeinschaft geächtet,und auch die Wissenschaft

hatte darunter zu leiden.Niels Bohr war der erste,der sich wieder mit den deutschen Physikern austauschte.Im Jahre 1920

war er einer Einladung von Planck und Einstein nach Berlin gefolgt.Es war das erste Zusammentreffen dieser Geistesgrößen,

und alle waren angetan.Zwischen Bohr

und Einstein entspann sich ein herzlicher Briefwechsel,der später auch in heftigsten

Auseinandersetzungen ausartete (die berühmten Dialoge Einstein-Bohr).

Bohr setzte sich 1933 für die Wissenschaftler ein,die Deutschland verlassen mußten und er mußte 1943 selbst emigrieren

und wurde vorübergehend Koordinator der englischen-amerikanischen Atomenrgieprojekte.

In Kopenhagen gründete er 1924 nach langem Kampf sein Institut,an dem hauptsächlich über die Quantentheorie geforscht werden

sollte.Zu dem Institut stießen berühmte

Wissenschaftler wie Heisenberg,mit dem er später die Kopenhagener Deutung

entwickelte.

Nachdem Arthur Compton 1922 seine Compton-Streuung* experimentell nachgewiesen hatte,die als entscheidener Beweis

für die Realität der Lichtquanten gilt,reagierte Bohr mit Skepsis,ja sogar mit Feindseligkeit,die an Verbohrtheit grenzte.

Für eine Größe der Physik war Bohr mathematisch nicht sehr bewandert,denn meistens ließ er seine Assistenten die Formeln

für sich ausarbeiten.

Bohrs Abneigung gegen die

Compton-Streuung beruhte nicht allein auf wissenschaftlichem Urteil,denn er hatte diesselbe Idee

schon Monate zuvor von seinem Assistenten Kramer,ein begabter junger Mann aus den Niederlanden,gehört und abgelehnt.

Als Kramer ihm diese Idee vorlegte,bearbeitete Bohr seinen Assistenten,dermaß,das dieser seine Theorie verwarf und

wohl desshalb Depressionen bekam.Diese Theorie wurde als BKS-Hypothese (nach Bohr,Kramer,Slater) bekannt,die wenig

später von der gesammten Wissenschaftsgemeinschaft zerrissen

wurde,weil sie so nicht haltbar war.

Bohr gestand später seinen Fehler ein und widerrief seine Behauptung.

"Bohr ist Allah und Kramer ist sein Prophet",witzelte Pauli später.

Bohrs Unnachgiebigkeit in diesem Punkt ist und bleibt rätselhaft.Für ihn schien festzustehen,daß die Anerkennung der Existenz

von Lichtquanten unweigerlich den Untergang der Wellentheorie des klassischen Elektromagnetismus nach sich ziehen

würde.

Das Bohrsche Atommodell,wie er es entwickelt und ausgearbeitet hatte,war sowieso zu der Zeit veraltet.Auch Bohr

mußte sich

den neuen Ansichten und Fortschritten in der Quantenphysik unterwerfen.Es gaben Physiker der neuen Generation,die

mit den Hufen scharrten und in den Startlöchern saßen,den Ton an.

Das schmälert aber nicht die Verdienste,die Bohr für die Wissenschaft leistete.

Heisenbergs katastrophaler Besuch bei Bohr im Jahr 1941,der alle verbliebenen freundschaftlichen Gefühle zwischen den

beiden Männern zerstörte,steht im Mittelpunkt des Theaterstüchs "Kopenhagen".In Deutschland gab es ein Projekt zur

Nutzbarmachung der Kernenergie und

Heisenberg arbeitete daran mit.

Horchte er Bohr zu einigen Aspekten der dazu erforderlichen Physik aus?

Bohrs Frau hatte das Gefühl,Heisenbergs soziale Beziehungen seien stets durch eine gewisse Zurückhaltung oder Distanz

geprägt gewesen.Ihr Mann habe einige schwierige Momente mit Heisenberg erlebt,sagte sie,aber " ansonsten war er ein

angenehmer Mensch...Aber es gab auch Schwierigkeiten."

Schüchtern,zurückhaltend und förmlich,schien er sich anderen nie ganz zu öffnen.Dirac,selbst keineswegs besonders gesellig,

kam gut mit Bohr aus,den streitbaren

Pauli fand er ausgesprochen liebenswürdig,nur Heisenberg gegenüber fühlte er sich stets

ein wenig unbehaglich,was dann auch mehr an der Person Heisenberg lag.

Niels Bohr starb 1962 in Kopenhagen.

*An der Washington-Universität in St.Louis war es Arthur Compton (1892-1962) gelungen,Röntgenstrahlen an Elektronen

zu streuen,und seine Beobachtungen stimmten exakt mit den Vorhersagen des Quantenmodells überein.Wenn ein

Strahlungsquant mit einem Elektron zusammentrifft,prallt es mit weniger Energie von ihm ab.

"Aufgrund der bemerkenswerten

Übereinstimmung zwischen unseren Formeln und den Experimenten können kaum

Zweifel daran bestehen,daß die Streuung von Röntgenstrahlen ein Quantenphänomen ist."