Science-Fiction und Realität

Die Realität ist alles was wirklich ist. Wenn man ein Buch darüber schreibt, dann nennt man das Sachbuch. Dann gibt es die erfundenen Geschichten – das wird auf Englisch “Fiction” genannt. Romane, Erzählungen etwa. Keine Sachbücher über Hunde und Städte. Oder Wissenschaft (englisch sagt man “Science”). Wenn man nun so ein Buch erfindet, in der auch die Wissenschaft verändert und neu erfunden wird, die Naturgesetze anders sind, die Welten, die Menschen, wie sie zusammenleben, wo vielleicht auch Außerirdische auf fremden Planeten mitspielen, die wir uns vorstellen, dass es sie gibt – dann sprechen wir von Science-Fiction. Klar, es gibt dann auch die Science-Fiction-Filme.

Oft werden Science-Fiction-Romane auch als “Zukunftsromane” bezeichnet. Obwohl sie gar nicht in der Zukunft spielen müssen.

Science-Fiction Autor:innen sind superschlaue Leute.

Link: https://de.wikipedia.org/wiki/Science-Fiction


Diese Texte sind Starthilfen zum Lernen. Sie geben Ihnen einen Einblick, worum es bei dem Thema geht. Die Idee. Achtung: Es ist möglicherweise nicht unbedingt genau das, was Ihr:e Prüfer:in darüber hören möchte. Es ist auch nicht der ganze Stoff. Machen Sie sich nach dem Lesen des Textes ein eigenes Bild mit Ihren Büchern und den anderen Quellen. Ein freies Online-Schulbuch aus Österreich: https://physikbuch.schule, aus Deutschland: https://www.leifiphysik.de/. Weitere empfehlenswerte Schulbuchreihen der Oberstufe aus Österreich: Big Bang, Sexl, Physik kompakt.

Marsexpedition

Marsexpedition

Expeditionen helfen, Wissen über andere Welten zu gewinnen. Der Mars ist unser Nachbarplanet, weiter draußen im Sonnensystem. Mit einer unbemannten Mission wurde zum Mars bereits ein Fahrzeug gebracht, das herumfahren und Proben sammeln kann. Es gibt bei solchen Missionen immer auch Teams, die untersuchen, ob man dabei nicht Schaden anrichtet, weil etwa Krankheitskeime von der Erde auf einen anderen Planeten gebracht werden.

Man möchte nun durchaus eine bemannte Mission zum Mars schicken. Problem ist die lange Reisedauer, die Versorgung des Teams, psychologische Aspekte, und natürlich viele technische Herausforderungen, die es zu bewältigen gilt. Entwicklungen für eine Mission sind aber auch immer Technologietreiber, das was man dabei lernt, kann für viele Prozesse auf der Erde verwendet werden. Etwa geschlossene Systeme für die Produktion von Lebensmitteln.

Link: https://de.wikipedia.org/wiki/Bemannter_Marsflug und Podcast “Raumzeit/Bodenerkundung auf dem Mars”: https://raumzeit-podcast.de/2019/12/20/rz082-bodenerkundung-auf-dem-mars/ sowie über den Mars selbst: https://raumzeit-podcast.de/2012/11/09/rz049-der-mars/

Photo: NASA/JPL-Caltech


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Neue Erkenntnisse in der Kosmologie

Neue Erkenntnisse in der Kosmologie

Kosmologie ist die “Lehre von der Welt”. Sie versucht zu beschreiben, wie das Universum entstanden ist. Wie Sterne entstehen und vergehen. Wie Galaxien entstehen. Was Schwarze Löcher sind. Ihre Informationen nimmt sie aus dem Bereich der Astrophysik, die elektromagnetische Wellen aus dem Universum sammeln (Licht, Infrarotstrahlen, UV-Strahlen, Mikrowellen, Radiowellen, Gammastrahlen). Dazu kommt ein hoher “theoretischer Apparat”, also einerseits Rechnungen, die auf Papier durchgeführt werden, und andererseits Computersimulationen.

Das Bild über das Universum ändert sich, je nachdem auf welchem Gebiete Fortschritte gemacht werden. So hat zum Beispiel der Nachweis von Gravitationswellen einen Boost gebracht, was das Verständnis der Gravitation im Zusammenhang mit der Raum-Zeit betrifft.

Link: Kosmologie https://de.wikipedia.org/wiki/Kosmologie

Photo by Jeremy Thomas on Unsplash


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Neutrinos

Neutrinos sind Elementarteilchen, die zum Beispiel in der Sonne entstehen. Sie erreichen genauso wie die Lichtstrahlen die Erde – nur reisen sie weitgehend ungehindert durch sie durch. Neutrinos sind nämlich schwer zu “fangen”, sie sind nicht “klebrig”, weil sie nur “schwach wechselwirken”, also nicht elektrisch oder magnetisch angezogen werden können. Neutrinos entstehen aber auch in anderen Prozessen, auch auf der Erde. Beim Beta-Zerfall von radioaktiven Atomen etwa.

Es gibt viele Arten von Neutrinos, und es gibt ihre Antiteilchen, die Antineutrinos.

Link: https://de.wikipedia.org/wiki/Neutrino


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Gravitationswellen

Stellen wir uns doch eine Wasseroberfläche vor. Ein See. Ein Fluss. Du wirfst einen Stein hinein, und es gibt Wellen, die sich gleichförmig ausbreiten. Der Stein war ein Auslöser für die Wellen. Ähnliches bei Gravitationswellen. Hier geht es nicht um eine Wasseroberfläche, sondern um das Raum-Zeit-Gefüge des Universums selbst. Wenn sich dort etwas abspielt – ein Stein hineingeworfen wird, dann breiten sich Gravitationswellen aus. Es ist nur kein Stein, der hineingeworfen wird, sondern das Verschmelzen von zwei Schwarzen Löchern, die so eine Welle auslösen. Raum- und Zeit wird auseinandergezogen und wieder gestaucht. Das kann man messen, mit Interferenz. Ein Laserstrahl wird vor- und zurückgeschickt, er löscht sich aus, oder verstärkt sich, und wenn sich an dem Ganzen etwas ändert, kann man die Änderung in der Helligkeit des Lichts bemerken. Mittlerweile wurden schon mehrere Gravitationswellen gemessen.

Link zu Gravitationswellen bei Wikipedia und zu einem Gespräch über Gravitationswellen im Raumzeit-Podcast


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Nanotechnologie (Graphen, Nanomaschinen)

Milli … Mykro … Nano. Ein Tausendstel, ein Millionstel, ein Milliardstel. Wenn wir von Nanotechnologie sprechen, bewegen wir uns auf der Größenordnung von Milliardstel Meter. Das ist richtig wenig. Es gibt dort Phänomene, die in höheren Größenordnungen nicht auftreten. Im Nanometerbereich sind die (äußeren) Oberflächeneigenschaften wichtiger, als die (inneren) Eigenschaften des Volumens einer bestimmten Menge.

Beispielsweise können sich Kohlenstoffatome im Nanobereich zu einer bestimmten Form zusammenlagern, die Graphen genannt wird. Ein Material mit interessanten elektrischen und quantenphysikalischen Eigenschaften.

Links:

  1. Graphen: https://de.wikipedia.org/wiki/Graphen
  2. Nanotechnologie: https://de.wikipedia.org/wiki/Nanotechnologie
  3. Molekulare Naontechnologie: https://de.wikipedia.org/wiki/Molekulare_Nanotechnologie

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Higgs-Teilchen (Englert/Higgs)

Das Higgs-Teilchen ist ein Elementarteilchen, nach dem lange gesucht wurde. Bei Experimenten in einem Elementarteilchenbeschleuniger (CERN) wurde es gefunden. Man sagt: Higgs-Teilchen sind Elementarteilchen, die der Materie Masse verleihen. Das ist eine recht schnelle Formulierung. Warum war es schwierig, das Higgs-Teilchen zu finden? Es sind bei den Experimenten hohe Energien nötig, das Higgs-Teilchen zerfällt rasch, und man kann es nicht einfach so “sehen”, man kann es finden, indem man Daten statistisch analysiert.

Link: https://de.wikipedia.org/wiki/Higgs-Boson


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LHC (Suche nach dem Higgs-Boson)

LHC (Suche nach dem Higgs-Boson)

Ein Elementarteilchenbschleuniger bringt kleine Teilchen auf hohe Geschwindigkeiten, bevor sie aufeinander stoßen. Es entstehen neue Teilchen und Hinweise auf Kräfte.

LHC ist eine Abkürzung natürlich, und zwar für “Large Hadron Collider”. Large – groß. Riesig sogar. Collider: es geht um Kollisionen, und Hadron, das ist eine Art von Elementarteilchen, Protonen sind gemeint. Die werden im LHC aufeinander geschossen, so, dass sie kollidieren. Zusammenstoßen. Dabei entstehen Trümmer, neue Teilchen, und an der Häufigkeit dieser Ereignisse kann man auf Kräfte und Zutaten der Materie schließen. Die ganze Anlage heißt LHC, sie befindet sich im CERN, im Zentrum für Elementarteilchenforschung in der Schweiz. Es wird im LHC nach einem ganz bestimmten Teilchen gesucht, dem sogenannten Higgs-Boson. Wenn es existiert, kann man gut erklären, wie alle anderen Teilchen dieses Universums zu ihrer Masse kommen. Und wie es aussieht, hat man dieses Higgs-Boson tatsächlich gefunden.

Link: Zum Weiterlesen über LHC und die Suche nach dem Higgs-Boson empfiehlt sich dieser Artikel von Leo Ludick (PDF)

Link zum Wikipedia-Artikel


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