Die Autorin beginnt mit einem Gedankenexperiment zur Quantenphysik („Schrödingers Katze“), bevor sie die historische Entwicklung von der klassischen Physik zur Quantentheorie vorstellt (unter anderem die wissenschaftlichen Beiträge von Isaac Newton, Clerk Maxwell, Max Planck, Albert Einstein, Werner Heisenberg und Niels Bohr).
• Max Planck und das elementare Wirkungsquantum
• Unschärferelation Werner Heisenbergs
• Kopenhagener Deutung (Heisenberg und Bohr)
• Einstein versus Heisenberg
• Kopenhagener Deutung versus Multiwelt-Theorie

Röhlein vergleicht die Aussagen von Quantenphysik und klassischer Physik:
Wahrscheinlichkeit und Zufall treten an die Stelle strenger Kausalität mit ihrem Ursache-Wirkung-Prinzip.
• Wenn statistische Wahrscheinlichkeiten die Gewissheiten ersetzen, bedeutet dies eine Abkehr von der Kausalität als Wirkprinzip?
• Wie lassen sich die unterschiedliche Wirkprinzipien der (quantenphsikalischen) Mikrowelt und der vom Kausalitätsprinzip bestimmten Makrowelt in Einklang bringen?
• Wie durch Beobachtung und Messung aus Wahrscheinlichkeit Realität wird.

Ferner werden auch folgende Themen behandelt:
• die Schnittpunkte der Quantenphysik zu klassischer Physik und zur Chemie
Eigenschaften des Lichts, Spektrallinien, Absorptionslinien und Emissionslinien und was sich aus Struktur und Besonderheiten von Spektrallinien folgern lässt
• das Phänomen Licht als Welle und Teilchen: Wellentheorie versus Teilchentheorie, Doppelspalt-Experimente
• die Bedeutung der Quanten
Photonen als Energiemengen oder Lichtquanten
Quantenzahlen: Bahndrehimpuls, magnetische Quantenzahl, Spin und Spinquantenzahl
• die Bahnen von Elektronen: die möglichen Energieniveaus von Elektronen
• das Pauli-Prinzip: atomar gebundene Elektronen verfügen niemals über identische Quantenzahlen
• der Wechsel von Elektronen zwischen verschiedenen Atom-Schalen
• die Polarisation von Lichtwellen im Raum: die Richtung des Lichts im Raum, Polarisationsfilter
• Tunnel-Effekt
• Ionen-Fallen
• Quantentheorie und die Theorie der chaotischen Inflation

Das Schlusskapitel enthält eine ausführliche Darstellung praktischer Anwendungsbeispiele der Quantenphysik wie beispielsweise Lasertechnologie, Supraleiter, Medizintechnik (Kernspintomografie), Mikroelektronik und Quantencomputer.

Empfehlung: Natürlich ist auf knapp 120 Textseiten nur ein erster Überblick über die Quantenphysik möglich. Geeignet ist dieses Buch für alle, die einen leicht verständlichen und anschaulichen Einstieg in ein Wissensgebiet suchen, dass gleichermaßen für Mikro- und Astrophysik von zentraler Bedeutung ist.

 

Gut strukturierte und auch für Laien gut verständliche Darstellung der Gravitationswellen und der von Albert Einstein im Jahr 1915 veröffentlichten Allgemeinen Relativitätstheorie, deren bisherige Ergebnisse Einsteins geniale Annahmen bislang bestätigt haben.

Anlass und Ausgangspunkt des Gravitationswellen-Buches von Günter Spanner ist der erstmalige direkte Nachweis einer Gravitationswelle durch zwei US-amerikanische Interferometer im September 2015. Die Gravitationswelle stammte von zwei Schwarzen Löchern, die vor 1,3 Milliarden Jahren zusammenstürzten und über insgesamt 65 Sonnenmassen verfügten. Von dieser Gesamtmasse wurden in einem gewaltigen kosmischen Ereignis drei Sonnenmassen in Gravitationsenergie umgewandelt und abgestrahlt.

Der Autor erläutert sehr anschaulich und detailliert, wie die dem Gravitationswellen-Nachweis dienenden Interferometer-Großanlagen funktionieren und welche Informationen aus den den verschiedenen Bestandteilen der Gravitationswellen abgeleitet werden können.

Günter Spanner zeigt die potenzielle Bedeutung der Gravitationswellenforschung für ein besseres Verständnis des Universums auf – nicht zuletzt auch bei der Erforschung der Dunklen Materie. Als mögliche Quellen einer Gravitationswelle beschreibt der Autor unter anderem Schwarze Löcher, Supernovae und Neutronensterne insbesondere auch Magnetare und Pulsare, die sich zudem als „kosmische Messstationen“ für Gravitationswellen nutzen lassen.

In einem Ausblick erläutert der Günter Spanner die absehbar nächsten Schritte der internationalen Gravitationsforschung. Dabei handelt es sich sowohl um erdgebundene Interferometer-Projekte als auch um gewaltige Weltraum-gestützte Vorhaben. Zu den terrestrischen Entwicklungen zum verbesserten Gravitationswellen-Nachweis zählt der Aufbau eines weltweiten Netzes von Interferometern in den USA, Deutschland, Italien, Indien und Japan.

Abschließend gibt der Autor einen Überblick über die aktuelle Theorie-Diskussion in Astrophysik und Kosmologie.

Aufgrund der fachkundigen und verständlichen Darstellung empfehlenswert.

Eventuelle Vorkenntnisse: Grundkenntnisse der Speziellen Relativitätstheorie erleichtern das Verständnis der Allgemeinen Relativitätstheorie und der Gravitation als einer der vier physikalischen Grundkräfte.

 

 

In seinem 2017 erschienenen Buch „Nächste Ausfahrt Zukunft“ beschreibt der Diplomphysiker und Wissenschaftsjournalist Ranga Yogeshwar sehr fachkundig und zugleich unterhaltsam verschiedenste Facetten unserer Lebensweise – in einer historischen Übergangsphase, die von gesellschaftlichen Umwälzungen gekennzeichnet ist.

Der Autor vermittelt seinen Lesern zahlreiche Gedankenanstöße, die beim Reflektieren des „Fortschritts“ helfen. Yogeshwar beleuchtet die Symptome besorgniserregender Entwicklungen und zeigt die dahinterliegenden Ursachen auf, die mit einem zwar grundsätzlich unvermeidlichen, gegenwärtig aber all zu oft fragwürdigen Wandel verbunden sind.

Der „rote Faden“ des Buches erschließt sich erst während der gründlichen Lektüre. Wer zunächst nur das Inhaltsverzeichnis durchsieht, der erkennt den inhaltlichen Gesamtrahmen des Buches allenfalls fragmentarisch: Zu sehr wird in den Zwischenüberschriften mit bunten Sprachbildern gearbeitet, die zunächst mehr Fragen aufwerfen als Antworten geben und auf ein bloßes Sammelsurium von „Geschichten“ (Buch-Untertitel) schließen lassen.

Doch in den darauf folgenden elf Kapiteln beschreibt Yogeshwar sehr fachkompetent und überzeugend aktuelle Entwicklungen in Themenbereichen wie Digitalisierung und Automatisierung, Internet und Medien, Risiken der Atomtechnologie, Gentechnik, Verhältnis von Mensch und Maschine, Gefahren einer Totalüberwachung, Umwelt und Ressourcenverbrauch, natürliche und von Menschen beeinflusste Evolution, Zusammenleben von Inländern und Ausländern, Bedeutung von Bildung sowie eine sich verstärkende Ungleichheit der Verteilung von Einkommen und Vermögen.

Yogeshwar hinterfragt kritisch ein vorrangig am ökonomischen Fortschritt orientiertes Wirtschaftssystem, prangert einen verantwortungslosen Umgang mit den Ressourcen des Planeten Erde an und fordert neue Prioritäten für das Zusammenleben.

Mit großem Engagement plädiert Yogeshwar insbesondere für ein Überdenken unserer Lebensweise, die die Ressourcen unserer Planeten raubbauartig zulasten nachfolgender Generationen verzehrt. Nach Überzeugung von Ranga Yogeshwar sind die Regeln der Marktwirtschaft als alleinige Mittel zur Verantwortungsbewussten Gestaltung von Gegenwart und Zukunft nicht geeignet. Wir haben, so Yogeshwar, die Freiheit, aufkommende Entwicklungen mit gesundem Menschenverstandauch einmal abzulehnen und nicht einer überbordenden Werbemaschinerie, die den Konsumenten Bedürfnisse einredet, gedankenlos zu folgen.

Ziel des Autors ist nicht die Darstellung einer in sich geschlossenen Zukunftsvision, sondern vorrangig die Beschreibung der gegenwärtig wesentlichen Entwicklungsrichtungen. Yogeshwars Buch ist jedoch nicht nur eine Zusammenstellung von leicht verständlichen „Geschichten“, wie er im Untertitel bescheiden sagt. Als Wissenschaftsjournalist nimmt Yogeshwar auch engagiert und prononciert Stellung zu etlichen Unwuchten, die die westliche Lebensweise zulasten anderer Kulturkreise und nachfolgender Generationen kennzeichnet.

Yogeshwar warnt vor irrationalen Zukunftsängsten und plädiert stattdessen für einen offenen Umgang mit der Gestaltung von Gegenwart und Zukunft – für eine „Welt, in der niemand auf Kosten anderer lebt – in der nicht die einen erwarten und die anderen erfüllen.“

 

Ausgezeichnete Einführung vor allem in die Spezielle Relativitätstheorie Albert Einsteins. Sehr verständlich geschrieben. Starkes Bemühen der Autoren erkennbar, Leser ohne wesentliche Vorkenntnisse punktgenau „abzuholen“ und schrittweise „heranzuführen“. Dies erspart allerdings nicht eine sorgfältige und zuweilen auch nachdenkliche Lektüre.

Behandelt werden unter anderem die Bedeutung und Verbindung von Masse, Energie, Geschwindigkeit und Zeit, die Dimension Raumzeit, euklidische und Raumzeit-Geometrie, Raumzeit-Krümmung, „Weltformel“, Gravitation sowie die aktuellen Forschungsergebnisse zu den zwölf fundamentalen Elementarteilchen. Sehr klar wird auch dargestellt, worin sich Newtons und Einsteins Weltverständnis unterscheiden und wie es zu einer Weiterentwicklung von Newtons Denkmodellen zur Relativitätstheorie Einsteins kam.

Entscheidend für das Verständnis des Buches ist wohl, sich vom gewohnten „absoluten“ Alltagsverständnis von Raumdimensionen, Zeit und Geschwindigkeit zu „verabschieden“ und sich auf eine „relative“ Weltsicht einzulassen.

Als hilfreich erweist sich das ausführliche Register, das ein rasches Nachschlagen von Kernbegriffen bzw. zentralen Aussagen erleichtert. Die eindrucksvollste und überzeugendste Heranführung an die Relativitätstheorie, die ich (als Physik-Laie) bisher gelesen habe.