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Jahrestage der Wissenschaft

282 Beiträge ▪ Schlüsselwörter: Wissenschaft, Wissenschaftler, Meilensteine ▪ Abonnieren: Feed E-Mail

Jahrestage der Wissenschaft

14.08.2020 um 14:46
14.08.1530

Am heutigen Jahrestag geht es mal um einen weit verbreiteten Irrtum, dem auch ich (bis heute) unterlag.

Ich hoffe mal, dass heutzutage fast jeder mit den Gesetzen des Freien Falls vertraut ist. Beim Freien Fall gilt noch die gute alte klassische Mechanik, d.h. den Quanten- und Relativitätskram brauchen wir dafür nicht. :D

Ein Körper ist im Freien Fall, wenn außer der Schwerkraft keine äußeren Kräfte auf ihn wirken, und dank Galileo Galilei wissen wir seit dem frühen 17. Jhd., dass dieser Fall unabhängig von der Form und der Masse des Körpers verläuft.

Auf diesem Grundprinzip baut auch das sog. Schwache Äquivalenzprinzip auf, was ca. 200 Jahre später von Albert Einstein genutzt wurde, um eine Theorie zur Gravitation zu entwickeln, aus der dann letztlich die Allgemeine Relativitätstheorie entstand.

So weit so gut ... und nun zum eigentlichen Jahrestag. Heute vor 490 Jahren erblickte in Venedig der kleine Giovanni Battista Benedetti das Licht der Welt. Sein Vater, der sich selbst für Philosophie und Naturwissenschaften interessierte, unterwies seinen Sohn später in den ersten vier Büchern der Elemente des Euklid.

Giovanni besuchte nie eine Universität, sein gesamtes Wissen eignete er sich im Laufe der Jahre autodidaktisch an. 1558 erhielt er eine Anstellung als Hofgelehrter und -mathematiker, wo er sich fortan auch mit der Astrologie und Astronomie befasste. Später hielt er in Rom Vorlesungen über Aristoteles, dessen Theorien zur Mechanik von ihm kritisiert wurden.

1553 veröffentlichte er zum ersten Mal seine Überlegungen zum Freien Fall von Körpern, in denen er die falsche Hypothese von Aristoteles widerlegte, nach der ein Körper umso schneller fallen muss je schwerer er ist. Ein Jahr später brachte er eine weitere Veröffentlichung heraus, in der er seine Gedanken noch ausführlicher darlegte. Er ging da bereits auf Reibungseffekte und Oberflächeneigenschaften ein, und kam zu dem Schluss, dass nur im Vakuum gleiche Fallgeschwindigkeiten erreicht werden können.

Es gilt als sicher, dass Galilei bereits 1590 von den Theorien Benedettis erfahren hat, zu diesem Zeitpunkt vertrat er jedoch noch die Ansichten von Aristoteles, was auch mit seiner Schrift De Motu ("Über die Bewegung") aus dem Jahre 1590 belegt wird.

Erst 1609 war Galilei durch seine Experimente an der schiefen Ebene in der Lage, den Freien Fall mathematisch korrekt zu beschreiben, womit er auch gleichzeitig Aristoteles widerlegte.

Benedettis Gedankenexperiment zum Freien Fall erwähnte Galilei im Jahre 1638, also 85 Jahre später, in seinem Werk "Discorsi", Benedetti selbst wird darin aber nicht erwähnt. Dieses Werk gilt auch als Grund dafür, dass man Benedettis Gedankenexperiment bis heute Galilei zuschreibt, zumindest in der Öffentlichen Wahrnehmung.

Ich finde, das musste am 490. Geburtstag Benedettis mal gesagt werden. :)


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Jahrestage der Wissenschaft

30.10.2020 um 00:01
30.10.1941

Heute soll es mal um einen Kamm gehen, aber nicht um irgendeinen Kamm, nein ... dieser Kamm ist schon etwas Besonderes, und im Jahr 2005 brachte er seinen Erfindern sogar den Nobelpreis für Physik ein.

Jetzt werdet ihr euch sicher fragen, um was für einen Kamm es sich wohl handeln könnte, der einen Nobelpreis wert wäre, und vor allem, was wird damit gekämmt? Schaut man bei Wiki unter "Kamm" nach, erfährt man, dass der Kamm das älteste noch in Benutzung stehende Werkzeug zur Körperpflege ist, und u.a. zur Entfernung von Schmutz und Ungeziefer dient. :)

Naja, ich denke mal so ein Kamm ist heute ganz sicher nicht gemeint. vielmehr geht es heute um einen Kamm, mit dem Licht gekämmt wird. :)

Hääh, ... Licht? Hat Licht etwa Haare? Schwarze Löcher haben jedenfalls keine, wie schon der Physiker John Archibald Wheeler herausfand. Und Licht hat natürlich auch keine, aber Licht hat Frequenzen, und es hat sich gezeigt, wenn man das Licht vorher kämmt, lassen sich die Frequenzen anschließend besser bestimmen.

Da muss man erst mal drauf kommen. Und drauf gekommen ist der deutscher Physiker, Hochschullehrer und heutige Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching, Prof. Dr. Theodor Hänsch.

German-Physicist-Haensch-Receives-Nobel-
Quelle

Der optische "Frequenzkamm-Synthesizer" den er entwickelte, funktioniert eher wie ein Lineal, mit dem sich nicht nur die Frequenzen und Wellenlängen im optischen Bereich genau bestimmen lassen, sondern die des gesamten elektromagnetischen Spektrums.

Als man in den 90er Jahren damit begann intensiver an der exakten Frequenzbestimmung zu arbeiten, benötigte man noch 4 große Hallen für die Labore. Basierend auf einer Idee, die Theodor Hänsch bereits 20 Jahre zuvor hatte, arbeitete er ab 1997 daran, all diese Aperaturen in einen einzigen Raum unterzubringen. Heute passen entsprechende Geräte in einen Schuhkarton und sind weltweit in Laboren im Einsatz.

Als "Lineal" diente ein Laser, dessen Strahl mit einem Prisma in die Regenbogenfarben zerlegt, und auf eine Leinwand projeziert wurde. Was man zu sehen bekommt, ähnelt einem Kamm aus unzähligen Farblinien. nun brauchte man nur noch die zu messende Frequenz darüberlegen, und vergleichen welche Farblinie am besten passt.

Naja, ganz so einfach war es dann auch wieder nicht, denn damit das Ganze auch gut funktionierte, musste man noch das Spektrum deutlich erweitern, um ein möglichst "langes" Linial zu erhalten. Zu diesem Zweck entwickelte man einen speziellen Glasfaser-Leiter, der genau dies bewirkte. Dann bestand auch noch das Problem, dass der Frequenzkamm nicht stabil war, er wanderte quasi unentwegt hin und her. Aber auch hier fand man eine Lösung in Form eines speziellen Kristalls, der Messabweichungen deutlich machen konnte.

1999 war es dann so weit, man hatte einen stabilen, hochpräziesen Frequenzmesser entwickelt, der in einem einzigen Laborraum Platz fand, und schon 6 Jahre später gab es für Hänsch und 2 seiner Mitarbeiter den Nobelpreis für Physik.

Das war aber bei Weitem nicht alles, woran Hänsch gearbeitet hat. Er hatte auch einen entscheidenden Anteil an der Entwicklung von Methoden zur Laserkühlung, und der Entwicklung des ersten stufenlos durchstimmbaren monochromatischen Farbstofflasers, sowie der Laserspektroskopie, insbesondere der dopplerfreien Laserspektroskopie.

Theodor Hänsch ist in vielerlei Hinsicht ein Ausnahmewissenschaftler. Während andere Professoren in Deutschland in der Regel nur bis zum vollendeten 65. Lebensjahr in Forschungseinrichtungen arbeiten dürfen (max. bis 67), hat man eigens für ihn eine Ausnahmeregelung geschaffen. Und so arbeitete er auch mit 75 Jahren immer noch 60 Stunden die Woche im Labor.

2016 beteiligte er sich noch an der Suche nach einer Lösung für das sog. Protonenrätsel. Lange Zeit ging man davon aus, das der Wert für den Protonenradius bei 0,88 Femtometern läge. Im Jahr 2010 ermittelten dann aber Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik in Garching mit einer anderen Messmethode einen Protonenradius von nur 0,84 Femtometer. In Physikerkreisen sorgte das für einigen Wirbel.

Gelöst wurde das "Rätsel", welches im Grunde gar keins war, im letzten Jahr von kanadischen Forschern, die mit noch genaueren Messungen einen Wert von 0,83 Femtometer ermittelten. Ob eine von Theodor Hänsch entwickelte Messmethode zur Lösung beitrug, kann ich leider nicht sagen, aber der Wert von 0,83 wurde inzwischen auch in den USA durch Streuexperimente von Protonen und Elektronen bestätigt.

Es gäbe noch so vieles über diesen außergewöhnlichen Mann zu berichten, aber das hebe ich mir für nächstes Jahr auf.

Heute möchte ich ihm nur noch ganz herzlich zum 79. Geburtstag gratulieren.

Happy Birthday Theodor Hänsch...


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