Okay, jetzt wird es wirklich schrill.
Hast du dich schonmal gefragt, warum du einen Tisch als massiv und fest wahrnimmst, obwohl doch alles aus Atomen besteht ?
Schliesslich sind Atome ja ständig in Bewegung, bzw Elektronen, die sich um den Atomkern aus Neutronen und Protonen bewegen.
Mich beschäftigt diese Frage seit Kindheitszeiten.
Wenn alles nur aus Atomen besteht, warum nehme ich dann die Dinge wahr und nicht nur einen Nebel aus Atomen ?
Demokrit fragte sich das 400 Jahre vor Christus bereits und entwicklete seine Atomphilosophie als Mittelweg zwischen zwei gegensätzlichen Theorien über die Realität und die Illusion der Veränderung. Er argumentierte, dass Materie in unteilbare und unveränderliche Teilchen unterteilt sei, die den Anschein einer Veränderung erweckten, wenn sie sich miteinander verbanden oder voneinander trennten .
Viele Wissenschaftler und Philosophen folgten – Albert Einstein oder Stephen Hawkins sind dir sicher ein Begriff.
Und so landete ich irgendwann in der Quantenmechanik oder auch Quantenphysik. Mega spannend sag ich dir !
Komm ich nehm dich mal mit !
Atome bestehen wie gesagt aus einem dichten Kern (Protonen und Neutronen) und einer Wolke von Elektronen, die darum herumschwirrt. Das Verrückte ist: Zwischen diesen Bestandteilen ist fast nur leerer Raum! Wenn du die Atome eines Menschen zusammendrücken würdest, um die gesamte “Leere” zu entfernen, könnte seine Masse in einen Stecknadelkopf passen. Und doch fühlt sich dein Körper solide an. Warum ist das so ?
Es liegt an der elektrischen Abstoßung.
Die Elektronen in den Atomen deines Körpers stoßen die Elektronen in anderen Atomen ab. Diese Abstoßung ist so stark, dass sie verhindert, dass Atome jemals wirklich miteinander in Kontakt kommen. Was du als “Festigkeit” wahrnimmst, ist also eigentlich der Widerstand zwischen Elektronenwolken. Mit anderen Worten: Du berührst Dinge nie wirklich – deine Elektronen drücken nur dagegen. Klingt irre, oder ?
Und warum hat ein Tisch dann ein Gewicht ?
Ein Großteil der Masse eines Atoms steckt im Atomkern. Protonen und Neutronen sind etwa 2.000-mal schwerer als Elektronen und machen fast die gesamte Atommasse aus. Diese Bestandteile haben Masse, weil sie aus noch kleineren Teilchen bestehen, den Quarks. Und Quarks verdanken ihre Masse – tadaaa! – dem Higgs-Boson, das durch das sogenannte Higgs-Feld Masse „verleiht“. Dieses Feld ist wie eine unsichtbare kosmische Melasse, durch die sich Teilchen bewegen müssen. Manche gleiten leicht hindurch (geringe Masse), andere kämpfen sich schwer durch (große Masse). Kannst du mir noch folgen ??
Ein Teil der Masse von Protonen und Neutronen entsteht durch die Energie, die ihre Quarks zusammenhält (E=mc², hallo Einstein!). Das bedeutet, dass Masse nicht nur “Zeug” ist, sondern auch Energie, die sich in Masse ausdrückt. Deine Wahrnehmung von Masse ist also auch ein bisschen Quantenmagie!
Masse allein wäre aber ziemlich langweilig, wenn es nicht die Gravitation gäbe. Die Gravitationskraft ist das, was uns das Gewicht von Dingen spüren lässt. Die Erdanziehungskraft zieht dich und alles andere mit Masse zum Zentrum der Erde. Ohne Gravitation wäre deine Masse immer noch da – aber du würdest frei herumschweben und keinen Unterschied merken.
Was du als Masse und Festigkeit wahrnimmst, ist in Wirklichkeit das Ergebnis von Quantenphysik, Energie und ein bisschen kosmischer Eleganz. Dein Körper, dein Handy, der Stuhl, auf dem du sitzt – all das ist eine beeindruckende Illusion aus Atomen, die sich weigern, zu nah aneinanderzukommen. Die Natur ist eben ein kleiner Physik-Trickser!
A pro pos Einstein. Weißt du eigentlich was seine Relativitätstheorie aussagt ? Lass mich mal versuchen dir das zu erklären :
Albert Einstein brachte uns mit seiner Relativitätstheorie bei, dass das Universum nicht so “normal” tickt, wie wir es uns vorstellen.
Er sagte: „Raum und Zeit sind keine festen Größen, sondern ein flexibles Netz, das sich krümmt, wenn Masse ins Spiel kommt.“
Stell dir vor, das Universum ist ein riesiges Trampolin. Wenn du einen schweren Bowlingball (z. B. die Sonne) darauf legst, entsteht eine Delle. Diese Delle ist die “Krümmung der Raumzeit”. Jetzt rollen Murmeln (Planeten) auf dem Trampolin herum und folgen den gekrümmten Bahnen. Voilà, Gravitation!
Die Schwerkraft ist kein unsichtbarer Magnet, sondern eine Folge davon, dass große Massen wie die Sonne die Raumzeit krümmen. Und ja, auch du krümmst die Raumzeit – aber vermutlich nur ganz leicht. Sorry.
Jetzt kommt der verrückte Teil: Die Zeit läuft nicht überall gleich schnell.
Einstein hat uns gelehrt, dass Zeit abhängig davon ist, wie schnell du dich bewegst und wie stark die Gravitation um dich herum ist.
• Wenn du dich schnell bewegst, vergeht die Zeit für dich langsamer. Ein Astronaut, der mit nahezu Lichtgeschwindigkeit reist, altert langsamer als seine Freunde auf der Erde. Das nennt man “Zeitdilatation”. Es ist wie ein kosmisches Fitnessstudio für die Jugend – schneller bewegen, langsamer altern!
• Gravitation kann die Zeit ebenfalls dehnen. Je näher du an einer massiven Masse bist (z. B. einem Schwarzen Loch), desto langsamer vergeht die Zeit für dich. Auf der Erde passiert das in Miniformat: Die Uhr an deinem Fuß geht langsamer als die auf deinem Kopf. Es ist winzig, aber Messgeräte zeigen es tatsächlich. Kopf hoch – buchstäblich!
Wenn du also mal zu spät bist, sag einfach: „Die Zeit läuft relativ, Chef.“ Wird dir besonders auffallen, wenn du auf der falschen Seite der Toilettentür stehst 😉
Einstein’s berühmte Formel E=mc² sagt: Energie (E) und Masse (m) sind im Grunde dasselbe, nur anders verpackt. Masse ist extrem komprimierte Energie, und umgekehrt. Ein kleines Stück Materie kann – theoretisch – eine unglaubliche Menge Energie freisetzen. (Das Prinzip hinter Atomkraft.)
Stell dir Masse wie Schokolade und Energie wie Kalorien vor. Beides hängt zusammen. Ein winziger Schokoriegel (m) hat die Energie, dir den Tag zu retten (E), wenn du ihn isst. Oder deine Diät zu ruinieren – je nachdem.
Einstein fand heraus, dass die Lichtgeschwindigkeit (c, ca. 300.000 km/s) die kosmische Geschwindigkeitsgrenze ist. Nichts mit Masse kann schneller sein. Punkt. Versuche, dich mit Lichtgeschwindigkeit zu bewegen, und du würdest unendlich schwer werden – nicht gerade das, was du im Fitnessstudio willst – auch nicht in der Massephase 😉
Er hat uns gezeigt, dass das Universum nicht nur eine Ansammlung von Kugeln im leeren Raum ist, sondern eine bizarre Tanzfläche, auf der Zeit, Raum und Gravitation in ständiger Bewegung sind. Und das Beste: Du bist mittendrin! Also, schnall dich an und genieße den Ritt auf dem kosmischen Trampolin.