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Schule > Physik > Atom- und Kernphysik > Max Planck und der Wandel der Physik (physikalische Weltbilder)

Referat: Max Planck

Weltbild der klassischen Physik:
Das Weltbild der klassischen Physik baute auf dem Grundgedanken auf, dass es für jede ausreichend genau dargestellte Situation in der Realität Formeln zur Vorausberechnung der weiteren Entwicklung gäbe. Auch heute noch gibt es solche Formeln, die z.B. besagen, wie schnell ein aus einem Flugzeug geworfener Stein nach 2 Sekunden ist und welche Strecke er bis dahin zurückgelegt hat. Eine dieser bekannten Formeln ist z.B.

U = R * I

Sie gilt scheinbar immer. All diese Formeln gestatten kein wenn und aber, sie funktionieren einwandfrei. Jede Formel liefert stets ein exaktes Ergebnis und dies wird auch in der Realität eintreffen. Ansonsten waren entweder die Ausgangsdaten oder die Formel falsch. Ein freier Wille hätte hier also keinerlei Gestaltungsfreiraum. Man spricht von der sogenannten Kausalität:
Jedes Ereignis hat einen Grund und ist daher auch voraussehbar. Es ist die strikte Zuordnung von Ursache und Wirkung.
Ein Beispiel für die Naturgesetzlichkeit ist der Pendelstoß. Es befriedigt unser Gefühl von Gesetzmäßigkeit. Die Kugeln tun genau das, was man von ihnen erwartet.
Es gibt auch Bereiche in denen die physikalischen Formeln nicht allzu sehr weiterhelfen. Aber dies, so die klassische Physik, hat eher berechnungspraktische denn fundamentale Gründe.
Einer dieser Bereiche ist z.B. die Wettervorhersage. Laut klassischer Physik könnte man für beliebige Zeiträume das Wetter vorhersagen, es sei nur viel zu kompliziert alle Daten die man dafür braucht zusammenzutragen (schwankende Sonneneinstrahlung, Oberflächenform der Erde, etc.). Denn aus was sonst außer aus kleinsten Teilen die sich nach festen Gesetzen verhalten sollte unsere Welt bestehen?
Auch wir Menschen bestehen aus kleinsten Teilchen oder Energie und deshalb ist auch unser Verhalten nichts anderes als die Summe von naturgesetzlich geregelten Bewegungen dieser Teilchen.

Alles in Allem bestand die Welt aus Sicht der klassischen Physik aus den folgenden Grundüberzeugungen:
1.Die Welt besteht aus einzelnen Teilen.
2.Diese Teilchen wirken sich nach strikten Naturgesetzen gegenseitig aus.

3.Kausalität: Nichts passiert ohne Grund:
Jede Bewegung hat Ursachen. Es entsteht keine Energie oder Masse aus dem Nichts und jede Veränderung lässt sich aus verursachenden vorausgehenden Veränderungen erklären.
4.Raum und zeit wurden als kontinuierlich angenommen, alle Veränderungen verlaufen darin stetig, d.h. zwischen zwei Zuständen gab es immer noch Zwischenzustände.

Biographie des Max Planck:
Karl Ernst Ludwig Planck wurde am 23. April 1858 in Kiel geboren.
Seine Eltern waren der Professor der Rechtswissenschaften Johannes Julius Wilhelm von Planck und dessen zweite Ehefrau Emma, geborene Patzig.
Mit seinen 4 Geschwistern wuchs Planck in einer sehr angesehenen Familie auf, zu der Gelehrte, Pastoren und Juristen gehörten.
Im Jahre 1867 zog die Familie nach München um, da Plancks Vater nun an der Münchener Universität unterrichten musste.
Schon in der Schule fiel der hochbegabte Max Planck durch Fleiß und Pflichtbewusstsein auf; jedoch lagen seine Stärken eher im musischen Bereich. Mit 16 Jahren legte Planck ein sehr gutes Abitur ab. Trotzdem entschied er sich im Anschluss gegen ein Musikstudium und für ein Mathematik- und Physikstudium an der Universität in München.
Um seinen Horizont zu erweitern und auch andere Professoren zu hören, ging Planck nach Berlin um sein Studium zu beenden.
Mit 22 Jahren hatte Max Planck die höchsten Studienabschlüsse erlangt und lehrte 5 Jahre an der Universität als Privatdozent, bevor er an die Universität Kiel berufen wurde.
Dort heiratete er seine Jugendfreundin Marie Merck mit der er 4 Kinder zeugte.
Zu dieser Zeit lag das Zentrum der physikalischen und naturwissenschaftlichen Forschung in Berlin und so kam es, dass Planck 1892 den Lehrstuhl für theoretischer Physik in Berlin annahm.
Er befasste sich ausgehend von der Thermodynamik (Wärmelehre), ab Mitte der Neunziger Jahre mit der Wärmestrahlungstherorie. Er wandte sich der sogenannten Schwarzkörperstrahlung zu und fragte sich z.B. wie ein dunkler Hohlkörper etwa eine Heizung Wärme aufnehme oder abgebe.
Schon andere Physiker hatten versucht Physikalische Gesetze aufzustellen, jedoch zeigten Messungen, dass Abweichungen gab und die bis dahin aufgestellten Strahlungsgesetze nicht korrekt sein konnten.
Die veranlasste Planck erneut über die Problematik nachzudenken.
1900 gelang es Max Planck eine neue Formel aufzustellen. Er präsentierte seine Theorie am 14. Dezember 1900 in einem Vortrag bei der Deutschen Physikalischen Gesellschaft in Berlin. Es war die Geburtsstunde der Quantenphysik.
Die entscheidende Änderung zu den bisherigen Annahmen war die Hypothese, dass die Energie nicht kontinuierlich aufgenommen und abgenommen werde, sondern in kleinsten Energiepaketen, welche Planck Quanten nannte.
Die neue Formel lautete also

E = h * v
Diese Formel sagte nun aus, dass die Energie E nicht mehr kontinuierlich sei, sondern diskret (d.h. sprunghaft) zu ihrer Frequenz v proportionale Werte annehmen könne, d.h. sie hat keinen stetigen Fluss sondern macht kleine Sprünge.
Das h in dieser Gleichung brachte Max Planck 1918 den Nobelpreis für Physik.
Die Naturkonstante h, das planksche Wirkungsquantum, ist heute eine wichtige physikalische Konstante, zu der damaligen Zeit jedoch ein ärgerliches Ereignis. Die Menschen sahen es als Unerhörte, kühne und revolutionäre Behauptung an. Es wiedersprach dem damaligen Stand der Physik. Laut der damaligen Grundüberzeugung galt die Gleichmäßigkeit der Physik und danach konnte die Natur keine Sprünge machen.
Der Widerstand der damaligen Gesellschaft war groß und es wurde versucht die Größe h als Fiktion abzutun.
Es dauerte 5 Jahre bis der junge Albert Einstein den nächsten Schritt in der Quantentheorie wagte und so verging ein ganzes Jahrzehnt bis die Quantentheorie von der großen, wissenschaftlichen Öffentlichkeit akzeptiert wurde.
Inzwischen verstarb Plancks erste Frau Marie 1909. Jedoch heiratete er 1 Jahr später seine zweite Ehefrau Marga von Hoesslin.
Ab 1911 rückte die Quantentheorie in den Vordergrund der physikalischen Forschung. Es wurde langsam klar, dass die von Planck entdeckte Größe h der Schlüssel für das Verständnis atomarer Prozesse lieferte.
Planck nahm ab dieser Zeit nur noch indirekt an der Forschung der Quantenphysik teil.
Er zog sich aus der Forschung zurück, war jedoch immer noch bereit wissenschaftsorganisatorische Funktionen zu übernehmen.
So war er Vorsitzender der deutschen Physikalischen Gesellschaft von 1905 bis 1909 und zwischen 1915 und 1916.

Außer seinem Nobelpreis für die Begründung der Quantentheorie erhielt er zwei weiter Ausziechnungen:
Den Orden "Pour le Mérite" für Wissenschaften und Künste und das Adlerschild des Deutschen Reiches.
In den Jahren 1930 bis 1937, sowie im Jahre 1945, wurde er zum Präsidenten der Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften gewählt.
2 Jahre vor seinem Tod zog Planck nach Göttingen, wo er schließlich am 4. Oktober 1947 verstarb.

Das neue Physikalische Weltbild:
Die Grundlegende Änderung gegenüber der klassischen Physik war nun die Erkenntnis, dass die Welt abhängig von atomarer Prozesse sei.
Daher spricht man auch von der Mikrophysik (Quantenphysik), welche die Makrophysik (klassische Physik) abgelöst hat.
Die klassische Physik beschäftigte sich mit den Ereignissen und Verhalten von Steinen, Planeten oder anderen in unseren Sinnen größeren Dingen.
Die Mikrophysik, wie der Name schon sagt, beschäftigt sich hingegen mit dem Verhalten viel kleinerer Teilchen: Den Neutronen, Protonen, Elektronen und anderen Teilchen dieser Art. Durch Plancks Quantentheorie wurde nun das Prinzip der Kausalität aufgehoben. Heutzutage weiß man, dass es purer Zufall ist, wie Teilchen sich bewegen oder kollabieren. Man kann lediglich durch Statistiken eine Wahrscheinlichkeitsannahme vornehmen.

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