Licht nach Einstein und Bohr: Das Glossar

Jochen Stadler | aus HEUREKA 4/15 vom 14.10.2015

Absorbtionsspektrum

Von dunklen Linien durchzogenes Farbspektrum. Strahlt weißes Licht durch Materie, nimmt diese Materie Lichtquanten bestimmter Wellenlinien auf. Dort bleibt es finster.

Allgemeine Relativitätstheorie

Beschreibt die Wechselwirkungen der Raumzeit mit Materie. Führt unter anderem die Gravitation auf eine Raumzeit-Krümmung zurück und degradiert sie zur Scheinkraft.

Annus mirabilis

Wunderjahr, in dem jemand besonders einfallsreich war. Etwa Isaac Newton 1665/66, als er seine klassische Mechanik entwickelte, oder Albert Einstein im Jahr 1905, als er diese mit vier Arbeiten zum Photoeffekt, zur Brownschen Bewegung, zur Quantenhypothese und zur Relativitätstheorie zum Randgebiet degradierte.

Atommodelle

Veranschaulichen Atome als einfache Teilchen, Rosinenkuchen, Planetensysteme, Zwiebeln, Kerne mit Elektronenbahnen (Bohr'sches Atommodell) oder wahrscheinlichkeitsbestimmten Elektronenorbitalen. Endet bei der quantenmechanischen Beschreibung, die man sich bildlich nicht vorstellen kann.

Bohr, Niels

Dänischer Physiker, der sich um die Erforschung der Struktur der Atome und der von ihnen ausgehenden Strahlungen verdient machte. Entwickelte das nach ihm benannte Atommodell.

Brownsche Bewegung

Der schottische Botaniker Robert Brown entdeckte 1827 ruckartige, unkoordinierte Bewegungen von winzigen Teilchen in Flüssigkeiten und Gasen. Einstein erklärte sich und der Welt dies schließlich so, dass Moleküle durch Wärmebewegungen ständig und aus allen Richtungen gegen diese Teilchen stoßen und sie einmal hierhin, einmal dorthin bewegen.

E=m·c2

Der Star unter den physikalischen Formeln. Von Einstein aufgestellt bedeutet sie, dass Masse (m) und Energie (E) äquivalent sind. Ihr Proportionalitätsfaktor ist das Quadrat der Lichtgeschwindigkeit (c).

Einstein, Albert

Stellte die Physik auf den Kopf, indem er erklärte, dass alles relativ, Zeit nur die menschliche Wahrnehmungsform der vierten Raumdimension und Raumzeit krümmbar ist.

Elektromagnetische Wellen

Wellen aus elektrischen sowie magnetischen Feldern wie etwa Licht, Wärme und Röntgenstrahlen. Sie brauchen kein Medium, um sich fortzubewegen und breiten sich im Vakuum mit Lichtgeschwindigkeit aus.

Klassische Mechanik

Von der alles bestimmenden Physiktheorie Anfang des 20. Jahrhunderts zum Randgebiet der Relativitätstheorie und Quantenmechanik verkommen, weil sie manche Vorgänge nicht mehr zu erklären vermochte. Im Alltag besticht sie freilich immer noch mit Zweckmäßigkeit und Anschaulichkeit.

Korrespondenzprinzip

Bestimmt, dass bisherige Konzepte wie die klassische Mechanik nicht auf einmal ungültig sind, sondern als Spezialfall der neuen, umfassenderen Theorien wie Quantenmechanik und Relativität aufgefasst werden.

Laser

Eines der am verbreitetsten Produkte, welche die Relativitätstheorie möglich machte.

Licht

Sichtbarer Teil der elektromagnetischen Strahlung. Kommt portionsweise auf uns zu und ist Welle und Teilchen zugleich.

Lichtgeschwindigkeit

Naturkonstante, die im Vakuum sogar unabhängig von der Geschwindigkeit der Lichtquelle oder des Licht-messenden Empfängers ist.

Photoeffekt

Dabei stehen Quanten mit Materie in Wechselwirkung, wobei Materie ein Quant absorbiert und dafür ein Elektron verliert.

Planck, Max

Deutscher Physiker und als Entdecker, dass Licht portionsweise existiert, Begründer der Quantenphysik.

Quant/Photon

Ein massenloses Elementarteilchen. Daraus besteht elektromagnetische Strahlung.

Quantenhypothese

Mittlerweile zur Tatsache evolviert, besagt sie, dass Licht nicht in beliebigen Energiemengen, sondern nur in diskreten Portionen, also in Quanten existiert.

Quantenkryptografie

Mit Quantenmechanik kann man abhörsicher Codes übertragen, weil ein Zuhörer das Signal verändern und somit bemerken würde. So übermittelte man in Wien schon einen Scheck vom Rathaus zur Bank.

Quantenphysik

Beschreibt Effekte, bei denen physikalische Größen nicht beliebige, sondern nur diskrete, gequantelte Werte annehmen können. Aktuell neben der Relativitätstheorie das Nonplusultra in der Physik.

Quantensprung

Von Physikern für winzige, nicht direkt wahrnehmbare Zustandswechsel von Quanten eingeführter Begriff, der mittlerweile für etliche, vermeintlich weltbewegende Fortschritte missbraucht wurde.

Quantenteleportation

Übertragung des Quantenzustands durch Quantenverschränkung. Gelang Zeilinger und Kollegen erstmals außerhalb des Labors durch einen Abwasserkanal unter der Donau, später über 143 km von La Palma nach Teneriffa.

Quantenverschränkung

Verbindet Quanten so wie Liebespaare frei nach dem Motto: Wenn du weinst, wein' ich mit.

Quantenzustand

Momentaner Zustand eines Systems, der aber nur als Wahrscheinlichkeit bestimmt werden kann.

Rauch, Helmut

Österreichischer Kernphysiker, der einen Beweis lieferte, dass auch massive Partikel sowohl Materie als auch Wellen sein können.

Raumzeit

Vereinigung von Raum und Zeit als vier Dimensionen durch die Relativitätstheorie.

Relativitätsprinzip

Lässt man in einem gleichmäßig fahrenden Schiff unter Deck Wasser in ein Gefäß träufeln, muss man nicht die Fahrgeschwindigkeit berücksichtigen, um zu treffen, erklärte Galileo Galilei. Denn hier wirken nur die Bewegungen der Körper relativ zueinander, nicht aber zu einem äußeren Bezugssystem.

Relativitätstheorie

Mittlerweile vielfach bewiesenes mathematisches Konstrukt Einsteins, mit dem er die Physik und die Vorstellung von Raum, Zeit und Gravitation revolutionierte.

Spezielle Relativitätstheorie

Damit beschrieb Einstein das Verhalten von Raum und Zeit aus der Sicht verschiedener Beobachter, deren Uhren auf einmal ungleich schnell gehen und deren Meterstäbe unterschiedlich lang sein können. Vereinigt auch die beiden Größen zur Raumzeit und erklärt, dass Masse und Energie gleichwertig sind.

Teilchen

Kann im Gegensatz zu Wellen zu einer bestimmten Zeit nur an einem bestimmten Ort sein.

Weinfurter, Harald/Kurtsiefer, Christian

Österreichische Quantenphysiker, die mit der Übertragung einer Nachricht über 23,4 Kilometer von der Zugspitze zum Karwendel einen Quantenkryptografie-Rekord aufstellten.

Welle

Sich räumliche fortpflanzende Veränderung, die in Ausbreitungsrichtung oder senkrecht dazu schwingt. Transportiert Energie, aber keine Materie.

Wellen-Teilchen-Dualismus

Weil man das Verhalten von Quantenobjekten einmal als Wellen-,einmal als Teilchen veranschaulichen kann, schreibt man ihnen beide zu.

Weltformel

Versuch, alle bekannten physikalischen Phänomene präzise mit einer einzigen anstatt vieler uneinheitlicher Theorien zu erklären.

Zeilinger, Anton

Österreichisches Einstein-Äquivalent nicht nur im Aussehen und der Medienpräsenz. Entwickelte Techniken für die Quantenverschränkung und ist durch seine Quantenteleportationen als ,Mr. Beam' bekannt.

Zwillingsparadoxon

Gedankenexperiment zur Relativität der Zeit. Reist ein Zwilling mit fast Lichtgeschwindigkeit zu einem fernen Stern und wieder zurück, kommt er jünger an, als sein auf der Erde zurückgebliebener Doppelgänger.

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