Ein Rätsel

Es schwingt hin, es schwingt her. Worum es sich wohl handeln mag? Dreht sich um sich selbst an einem Tag.  Die Frage ist nicht schwer- Es schwingt hin, es schwingt her.

Die Antwort ist eine Erkenntnis, die mich immer wieder flasht. Sie beweist die Drehung unseres kleinen, blauen Planeten. Denn das Objekt dreht sich gar nicht selbst, wie jetzt?  Das ist eigentlich gar nicht so schwer zu verstehen.

Vielleicht erinnerst du dich an den gleichnamigen Roman von Umberto Eco, auch bei ihm geht es genau um dieses Experiment. Eine Revolution damals, noch heute hallt täglich ihr Echo nach. Schlüsselelement zum Verständnis der modernen Welt, ein wichtiger Moment.

Es schwingt hin, es schwingt her. Worum es sich wohl handeln mag? Dreht sich um sich selbst an einem Tag./ Die Frage ist nicht schwer. Es schwingt hin, es schwingt her. 

Benannt wurde es nach einem Franzosen, in unserem Physikgebäude befindet sich eines von diesen Objekten, es hängt dort vom zweiten Stock bis zum Boden und bewegt sich ruhig hin und her- manchmal möchte ich mich einfach daneben setzen.

Die Richtung der Schwingung bleibt unverändert, auf einer Geraden. Doch die Erde dreht sich langsam unter dem Objekt drunter hinweg. Das Rätsel ist jetzt somit endlich komplett: Kannst du die Lösung erraten?

Es schwingt hin, es schwingt her. Worum es sich wohl handeln mag? Dreht sich um sich selbst an einem Tag. Die Frage ist nicht schwer. Es schwingt hin, es schwingt her.

 

Die Materie

Woraus besteht Materie?

Fragen sich die Menschen schon seit langem,

Wenn das doch nicht so schwierig wäre!

Noch immer ist es nicht vollkommen verstanden.

 

Für die westliche Art der modernen Naturwissenschaft,

Haben ja bekanntlich die Griechen die Basis geschafft:

In diesem Fall fragten sich einst Leukipp,

Und dessen Schüler, der Gelehrte Demokrit,

Woraus die Materie dieser Erde wohl sei, wie sie beschaffen ist?

 

Demokrit dachte sich: ‚‚Mache ich mal ein kleines Gedankenexperiment-

Was passiert, wenn man einen Apfel in immer kleinere Stücke zertrennt? ‘‘

Das kann doch irgendwie nicht immer so weiter gehen,

Das muss es anscheinend allerkleinste, völlig unteilbare Teilchen geben.

Eine ähnliche Theorie entstand auch in Indien,

Die war sicher auch gut, aber ich kann leider kein Hindi.

Er nannte sie atomos- d.h. unteilbar; mit der Ansicht war er nicht alleine,

Doch die Teilchen, die wir Atome nennen, teilt man inzwischen weiter.

Die kannte Demokrit jedoch noch nicht, sie sind ja auch nur ganz kleine.

 

Die Atomisten hatten etwas ganz Wesentliches begriffen,

Es gibt kleine Teilchen mit viel leerem Raum dazwischen.

Feynmann meinte einmal, es sei in den Naturwissenschaften

besonders wichtig, gerade dieses Konzept unseren Nachkommen

zu Vermitteln.

 

Eine weitere alte Idee ist die von der Existenz der Elemente,

Doch die sind viel mehr, als viele Kulturen traditionell denken.

Viele kennen die sogenannten Elemente Feuer, Wasser, Erde, Luft

Doch dann kam Robert Boyle und sagte: ‚‚Damit ist jetzt Schluss! ‘‘

Der wandelte sich in seiner Zeit als Forscher vom Alchimisten

Zu einem der ersten Physiker und Chemiker der Geschichte.

Auf den Ergebnissen von Boyle folgerte Bernoulli bald,

Dass Atome sich auswirken auf die makroskopische Gestalt-

Der Mechanik.

 

Ein weiterer Fortschritt diesbezüglich folgte später dann schon,

Mit John Daltons Gesetz der multiplen Proportionen.

Das bedeutet, dass den Reaktanden jeder chemischen Reaktion,

Ganz einfache, ganzzahlige Verhältnisse zueinander innewohnen.

 

Das bewies, dass der Demokrit doch recht gehabt hat,

Teilchen sich trennen können und auch wieder verbinden,

Und wenn letzten Endes die Reaktion dann klappt,

Kann dabei auch keine Masse entstehen oder verschwinden.

 

Der Nachweis für Atome gelang jedoch erst im 20. Jhdt. durch Albert Einstein

Der anführte, ohne Atome dürfte im Mikroskop auch keine Brown´sche

Molekularbewegung  zu erkennen sein. Damit hatte er einen guten Punkt gemacht, wozu diese chaotische Bewegung, wenn es nicht gegen irgendwelche Teilchen kracht?

 

Davor aber bereits wurde dem Italiener Amadeo Avogrado klar,

Bei gleichen Bedingungen von Gasen- Druck, Volumen und Temperatur

sind von Elementen auch nur immer gleich viele Teilchen da.

Joseph Thomson dagegen wollte mehr wissen über den Aufbau des Atoms-

Und entdeckte auf diese Weise das mehr als 1000-mal kleinere Elektron.

Sein Modell vom Rosinenkuchen war eigentlich im Rückblick ganz putzig:

– Aber das Elektronen das gesamte Atomgewicht enthalten ist verkehrt,

Insofern ist das für die moderne Forschung doch etwas nichtsnutzig.

Und uns bleibt als Anschauungsbeispiel ein Rosinenkuchen verwehrt.

 

Bald daraufhin stellten Rutherford und Soddy gemeinsam fest,

dass Radioaktivität Atome in andere Atome umwandeln lässt.

Eigentlich ja der Traum der Alchimisten, aber sie wollten ja

Gold und nicht Blei besitzen.

 

Derselbe Rutherford experimentierte dann auch mit der Goldfolie,

Und mit radioaktiver Strahlung, genauer gesagt Helium-2+-Ionen

Er stelle fest, dass die positive Ladung in der Mitte konzentriert ist,

Und nicht wie Thompson einen Kuchen, der mit Rosinen verziert ist.

 

Soddy hatte inzwischen etwas aus seinen Beobachtungen geschlossen,

Nämlich hatten dieselben Elemente doch oft unterschiedliche Massen,

Das konnte also nicht mit der positiven Ladung zusammen passen.

Ab da hieß das dann Isotope, doch Fragen blieben zunächst noch offen.

 

Aston zeigte, dass das mit den Isotopen nicht nur für radioaktive Präparate gilt,

Sondern für alle Elemente, die in der Natur, den Pflanzen und den Menschen.

 

Mit einem damals jungen Mann aus Kopenhagen, Niels Bohr mit Namen,

Nahm die Suche nach dem Aufbau von Materie eine ganz neue Wendung

Er stellte fest, dass reine Elemente nur in ganz bestimmten Farben brennen.

Weil die Energie quantisiert ist, d.h. man kann bestimmte Zahlen nennen.

Damit brachte er die Arbeiten von Bunsen und Kirchhoff  zur Vollendung.

 

Seine Theorie war eine mit Schalen und verbotenen Zonen,

In denen auf keinen Fall irgendwelche Elektronen wohnen.

Doch die Elektronen können dann mit der richtigen Energie

Mit einem Quantensprung in eine andere Schale ziehen-

Geht der Sprung nach innen, lässt sich dabei Energie gewinnen,

Diese wird dann in Form von Photonen, also Strahlung, frei,

Kommt hingegen von außen die genau passende Energie hinein,

Geht der Sprung nach außen, wo die Energie verbleibt.

 

DeBroglie wollte dann Quantenphysiker und Klassische wieder vereinen,

Die einen meinten, dass Lichtstrahlen wie die Atome aus Teilchen seien,

Die anderen wollten es mathematisch wie eine Welle im Meer beschreiben.

Er sagte, das kommt darauf an, was man denn jetzt genau betrachten will,

Beides passt teilweise, darum braucht es eben auch wirklich beide Theorien.

Anscheinend schließt  sich das gegenseitig nicht aus, auch wenn unsere Intuition sich beschwert, dass sie das nicht glaubt.

 

Heisenberg stieß später auf ein ernstes Problem: Es ist unmöglich, gleichzeitig Ort und Impuls eines Teilchens völlig richtig anzugeben. Denn um den Ort festzustellen, wird der Impuls durch die Detektion verfälscht. Und kennt man den Impuls, werden wir mit der Ungewissheit des genauen Aufenthaltsortes gequält.

Wie man in Bayern zu so etwas gerne sagt: ‚‚Nix Gwiss woaß ma ned‘‘

Denn irgendeine wichtige Information fällt irgendwie immer weg.

 

Daher werden in der Quantenmechanik nur mit Wahrscheinlichkeiten gerechnet, daher muss man in seltenen Fällen auch mit dem Unmöglichen rechnen. Die größte Wahrscheinlichkeit, Elektronen zu finden, ist in den Orbitalen, 9 von 10 wirst du im Durchschnitt da zusammentragen.

Diese Orbitale haben interessante Formen, sie werden durch die

Mathematik bestimmt- wo Knoten sind, kein Elektron seine Zeit verbringt.

Knoten sind einfach Nullstellen der Funktion der Aufenthaltswahrscheinlichkeit- wo keine Wahrscheinlichkeit, da verbringen Elektronen auch keine Zeit.

Die Knoten werden tendenziell immer mehr mit zunehmender Größe des Atoms,

Daher werden die Formen auch immer komplexer, das sieht man schon.

Es fängt einfach mit einer Kugel an, die nächste Stufe erinnert an eine

Hantel, die wohl jeder stemmen kann (bei dem Gewicht!).

Dann fängt dazu ein Torus  an – und dann habe ich selbst keinen Plan.

In diesem Fall ist es noch wichtig, die Schrödingerfunktion zu erwähnen,

Richtig, die hat uns ein Herr Schrödinger gegeben.

Sie zu erläutern würde hier etwas zu kompliziert, aber wen es interessiert…

 

Also fassen wir nochmal zusammen: Mit leerem Raum und Atomen hat die Vorstellung von Materie angefangen. Diese Teilchen sind aber nicht die kleinsten. Die meisten der kleineren können sich auch noch Ladungen leisten. Heutzutage ist das Verständnis der Materie ziemlich abstrakt- doch noch immer ist es die alte Frage, die ihren Reiz ausmacht und ihn nie verlieren wird. Nie verlieren wird. Nukleare Magnetresonanz Spektroskopie folgt vielleicht im zweiten Teil hier 😀

Universum

P1070496

Geschichte einer blauen Murmel,

Sie rollt Milliarden Jahre lang,

Bereits ihre starre Bahn im All entlang,

Leises Grummeln, vertrautes Murmeln,

Hört man, lauscht man ihr mal dann.

Sie folgt nüchtern ihren Wegen, ohne Ausflüchte,

Durch Dunkelheit, durch die eisige Wüste.

Unbewegt von Vulkanausbrüchen und Erdbeben,

Wir existierten nicht, wenn nicht ihretwegen,

Könnten nicht erst leben und lesen das eben,

Wenn sie uns nicht durch die große Leere führte.

Sie ist von der Sonne gefesselt,

Doch wäre sie der Sonne am nächsten.

Brennten wir alle lichterloh,

Wären wir weiter weg womöglich,

Wären nicht nur alle Dichter tot.

Es wäre mehr Energie nötig,

Also, auf das Glück einen Toast!

Anfangs war hier zwar wirklich die Hölle los,

Doch keiner nahm Notiz vom Show-Angebot

Langsam wurde daraufhin belebtes Leben groß.

Angefangen mit ein bisschen Öl im Urmeer,

Wurde es dann immer nur mehr und mehr.

Durch Blitze entstanden dann, zick- zack!

Aminosäuren unter anderem aus Ammoniak,

Das haben Müller und Urey gut nachgemacht,

Doch dann wurde die Sache vertrackt.

Und jetzt sind wir hier, kennen unseren Platz

nicht recht zunächst, als Darwin ihn uns sagte,

antwortete man: Das ist nicht gerecht!

Affen und Menschen stammen aus

demselben Geschlecht?

Aber wir sind uns unserer selbst bewusst.

Vielleicht ist das ja das Problem:

Wir Menschen sind zu selbstbewusst.

Wir streben hier unten nach so viel,

In unserer Philosophie auf dieser Erden,

Und bleiben dennoch alle mesophil,

Das wird auch niemals anders werden.

Weil wir keine Extreme vertragen,

Schlagen diese uns doch auf den Magen.

pH von 3, mit uns ist es aus und vorbei,

Von Sauerstoff sind wir auch nicht frei.

Ist es kalt, zerspringt unser rotes Blut,

Lodernde Feuersglut tut uns auch nicht gut.

Genauso führt Trockenheit zu großem Leid.

Weil keiner ohne Wasser zu überleben weiß.

Also alles in allem zusammengefasst,

Wenig ist es, was der Mensch schafft.

Wir sind vollkommen unbedeutend,

Es sind Sterne, die da oben leuchten.

Und wenn wir die Natur hier meucheln?

Wenn können wir da noch enttäuschen?

Schaufeln uns doch nur unser eigenes Grab,

Politiker ratifizieren einen Bestattungsvertrag,

Darum tragen sie zu hohen Anlässen schwarz,

Das ist die Wahrheit, die Wahrheit ist hart.

Wenn du das zu verstehen versuchst

Weißt du, warum ist Demut gesucht.

Warum wir Respekt zollen sollten,

Den Sterne und Planeten. Sie folgen

Ihren Lauf auch die nächsten Jahrmillionen,

Wenn wir längst wieder zu Staub zerfallen,

Dem Tod mit Haut und Haaren verfallen,

Und doch soll sich das Leben lohnen.

Wir haben diesen Drang zum Infiniten,

Jahre kommen, Jahre gehen, Krisen

auch, drehen wir uns im Kreis herum?

Es tut mir leid, weiß nicht Bescheid,

Vielleicht hilft ja eine Art Reinigung,

Nennen wir sie einfach mal Katharsis,

Vielleicht hilft sie, weil Blut warm ist.

Und der Rest des Universums dehnt sich wie eine Seifenblase,

die fast leer im Inneren.

Kann sie auch verschwinden, zerspringen oder zerplatzen?

Fragen, die uns keine Antworten erbringen.

Irgendwann wird wahrscheinlich nur noch Energie Raum und Zeit durchstreifen,

Das Nirwana ein ganz neues Level erreichen, das sagen uns die Weisen unserer

Zeit.

Vielleicht ist die Prognose falsch, vielleicht ist sie schlecht.

Denk dir selber was aus, vielleicht hast du recht

Die Zeit

Gedanken zur Zeit

Was ist Zeit?

Einfache Frage – schwierige Antwort. Wenn wir mal die überregionale deutsche Wochenzeitung (DIE ZEIT) aus unserer Definition rauslassen, könnten wir doch mal Wikipedia fragen: Die Zeit ist eine physikalische Größenart. Das Formelzeichen der Zeit ist t, ihre SI-Einheit ist die Sekunde s.

Diese Formulierung klingt wiederum ziemlich kalt und abweisend.  Das soll schon alles gewesen sein? Was bedeutet das?  Wie verläuft Zeit? Kann sie vergehen? Kann sie aufblühen?

Grundsätzlich gibt es ja, philosophisch gesehen, zwei Konzepte von Zeit-                   Zeit im Sinne von linearer Abfolge von Dingen (auf unserem westlichen Zeitstrahl von links nach rechts verlaufend) oder zyklische Zeit (bspw. im Budhismus, Hinduismus etc.). Während Geschichtsbücher bei uns meistens eher im ersten Stil geschrieben sind (753 Rom schlüpft aus dem Ei-> 333 Bei Isssos Keilerei->476 Rom ist wieder weg) wird dies in Fernost eher anders betrachtet. Das kann natürlich neue Perspektiven eröffnen, wenn Sunzis Kunst des Krieges für heutige Manager z.B. eine neue Bedeutung gewinnt. Diese im Westen eher ungewöhnliche Idee zyklischer Zeit ist eigentlich gar nicht so abwegig, denn viele zeitliche Verläufe sind  ja zumindest annähernd zyklisch: Temperaturschwankungen (lange Zeiträume), Marktschwankungen (Kondratjew-Zyklen), Wechsel der Ausrichtung des Erdmagnetfelds (300.000-500.000 Jahre). Noch offensichtlicher wird es bei kosmischen Ereignissen: Die Umdrehung der Erde um ihre Drehachse [24 h] , ihre Präzession [25.700 Jahre], der Vorbeigang des Kometen Halley an der Erde [76 Jahre]. Auch die Umrundung der Sonne [365,24 Tage] mit den Jahreszeiten, die des Mondes um die Erde [siderische Rotation  27,3 Tage] und die dadurch verursachten Gezeiten, die Bewegung der Sonne um das Zentrum der Milchstraße [ca. 220,000,000 Jahre] und die elfjährige Häufung von Sonnenflecken gehören da dazu. Ein anderes, biologisches Beispiel, ist der durch Hormone (Östradiol, Progesteron etc.) gesteuerte Fruchtbarkeitszyklus bei der Frau, und z.B. die Trächtigkeitszyklen bei verschiedenen Tieren.

Dies steht aber natürlich auch der christlich/jüdische Tradition entgegen, die von der Schöpfung der Welt (Genesis) bis zu ihrer Endzeit erzählt (Offenbarung des Johannes). Und wer hat jetzt recht? Die moderne Wissenschaft geht derzeit eher von der linearen Zeit aus, weil der thermodynamische Zeitpfeil (außer in schwarzen Löchern vielleicht, aber wahrscheinlich selbst da nicht) nicht umkehrbar ist.

Wann hat Zeit angefangen?

Mit dem Urknall. Erstaunlicherweise quantisiert Zeit bei sehr, sehr kurzen Abständen, das bedeutet sie läuft in diskreten Sprüngen ab. Das ist so ähnlich wie bei dem Schalen (oder besser Orbitalmodell) der Atome mit verschiedenen konkreten Energieniveaus. Es ist übrigens nicht ausgeschlossen, dass Zeit (kurzfristig) nicht auch mal rückwärts laufen könnte. Quantenphysik ist ein sehr komisches Fachgebiet. Warum die Zeit mit dem Urknall angefangen hat (und der Raum auch), kann dadurch natürlich nicht erklärt werden. Man geht eben davon aus, dass da eine Singularität herrschte (das ist wie 1/0=? es gibt ein Kuchen, aber keinen um ihn zu essen. Wie viel bekommt jeder?).

Was ist die kürzeste Zeitspanne?  

Ein Wimpernschlag, ein Augenblick, das ist doch kurz, oder? Ein Foto, ein Blitz? Weit gefehlt! Das kürzeste Zeitintervall in unserem Verständnis ist nämlich die Planck-Zeit. Sie ergibt sich aus der Zeit, die Licht benötigt, um eine Planck-Länge (die kurzmöglichste Strecke) zurückzulegen. Sie ist so ungefähr 0,000000000000000000000000000000000000000000054 s lang bzw. kurz.

Wann hört sie wieder auf?

Hab ne Idee dazu, die kommt aber wo anders hin 😛

Was ist ein Wurmloch?

Eigentlich ist das Konzept eines Wurmloches gar nicht so schwer zu erklären. Ein Wurm sitzt auf einem Apfel und möchte auf die andere Seite. Was macht er da?

Er kriecht entweder über die Apfeloberfläche oder er frisst ein Loch durch und nimmt quasi den inneren Weg. Auf dem ist er schneller, weil der Weg kürzer ist.

Die zweidimensionale Oberfläche des Apfels, die ja gewölbt ist, wir damit dreidimensional. Das hat einen Einfluss auf die vierte Dimension: Die Zeit. Ein Wurmloch ist also eine höherdimensionale Abkürzung durch die Zeit.

Danke für das Zeitnehmen für das Durchlesen diese Artikels 🙂

Citrat-Zyklus

Keine Ahnung von Citrat-Zyklus?

Well, Mr. Wilson Lam representet echten

Biochemist Hip Hop und covert Macklemores

Thrift Shop für euch

Complete Lyrics (from Lam’s post on YouTube, January, 2013):

[Hook] I’m gonna pop some carbs Only got a lil‘ glucose in my pathway I – I – I’m lazy, lookin‘ for some CoA This is frigging awesome

[Verse 1] Now I got some glucose; hell yeah, I’m in that prep phase I’m so pumped; doin‘ work with hexokinase Glucose to the glucose with a number six phosphate PGI to that fructose 6-phosphate (dayum) ATP, ADP, phosphofructokinase E, 1,6-bis, FBP, adolase, two GAP; GAPDH with some PGK & PGM, 3-P to the 2-Phosphoglycerate, and then (Enolaaaaaaaassseeee) PEP to Pyruvate! (glycolysis)

[Verse 2] FAD, NAD bout to go and grab some hydroG Pumpin‘ out all those substrates for some work yeah that’s that energy shuttlin‘ through that mito-C like nobody’s business what you know about oxidation? biz-NITCH I’mma do it TCA, I’mma do it TCA No for real – movin‘ on – can I have some A-CoA? (thank-you) Citrate synthase from that CoA to that citrate Aconitase, step two; isocitrate I had some NAD+ (plus), I used some NAD+ (plus) I made some NADH (Hhhhhhhh), and alpha-ketogluterate (oh snap) dehydrogenase complex, plus some CoA CO2, NADH out; succinyl CoA then I take that GDP, add a P (GTP), hold on wait CoAs gone, people be like „Aw, he got the succinate“

[Hook x2]

[Verse 3] What you know about intermediary metabolism? (not much) What you knowin‘ about what’s goin‘ on in your skin? (uhhhhh) I’m diggin, I’m diggin, I’m lookin‘ for some FAD Step 6, succinate dehydrogenase, that’s the key (zing) Movin‘ on, reducin‘ that FAD up to FADH2 fumarate, fumarase that’s the enzyme now go shift your gaze to malate (okay); step 8, malate dehydrogenase finish off; NADH, oxaloacetate (ahhhhh)

[Hook x2]

[Bridge x2] That’s how Kreb’s cycle goes If you didn’t doze now you know This is how TCA flows BCH actually doesn’t blow

[Hook]

(alpha-ketogluteraaaaaaaaaate)