Wissenschaft und Kritik - Physik
Die Elektrodynamik
23.05.2000
Die Elektrodynamik bestimmt weitgehend unser alltägliches Leben. Ohne Strom läuft (fast) nichts. Und ohne elektromagnetische Wellen gäbe es weder Rundfunk noch Fernsehen. Das Licht ist das
für uns wohl wichtigste Phänomen, uns in unserer Welt zurechtzufinden. Wesentlicher Bestandteil der physikalischen Forschung des 19. Jahrhunderts war die Untersuchung elektrischer und magnetischer
Erscheinungen. Auch die Optik erfuhr große Aufmerksamkeit, zumal die Wellentheorie des Lichtes sich endgültig durchsetzen konnte. Die Arbeiten von Thomas Young
(englischer Arzt, 1773 - 1829) und Augustin Jean Fresnel (französischer Physiker, 1788 - 1827) sollen in diesem Kontext besonders hervorgehoben werden:
- 1801, Young: Wiederentdeckung der Interferenzerscheinungen des Lichtes
- 1802, Young: Arbeit zur Wellentheorie des Lichtes
- 1816, Fresnel: Erklärung der Polarisation des Lichtes
- 1817, Young und Fresnel: Lichtwellen sind Transversalwellen
- 1818, Fresnel: Abhandlung über die Beugung des Lichtes
Ohne auf Einzelheiten näher einzugehen, sei angemerkt, dass all die genannten Erscheinungen (Interferenz, Polarisation, Beugung) eindeutig nur Wellen-Phänomenen angehören. Und für Wellen bedurfte es -
analog zu den Schallwellen z.B. - eines Trägers, in welchem diese Wellen sich ausbreiten können. Beim Schall ist es beispielsweise die Luft. Und die Lichtwellen benötigten somit ebenfalls ein Medium,
welches Äther genannt wurde.
Unabhängig davon stellte man Untersuchungen über elektrische und magnetische Erscheinungen an. Auch hier seien einige wichtige Namen genannt: Hans Christian Oerstedt
(dänischer Physiker, 1777 - 1851), André Marie Ampere (französischer Physiker,1775 - 1836), Michael Faraday
(englischer Physiker, 1791 - 1867). All diese Forscher beschäftigten sich u.a. damit, die Zusammenhänge zwischen Magnetismus und Elektrizität herauszufinden. Den mathematischen Rahmen bildete - als Krönung gewissermaßen - die Arbeit von James Clerk
Maxwell (schottischer Physiker, 1831 - 1879). Maxwell
gelang es, in seinem berühmt gewordenen Gleichungssystem alle elektromagnetischen in ein einheitliches Bild einzufügen. Letztlich gehörte, wie Maxwell
ebenfalls vermutete, auch das Licht zu den elektromagnetischen Erscheinungen. Und als dann (1988) Heinrich Hertz (deutscher Physiker, 1857 - 1894) den Nachweis der durch die Maxwell
sche Theorie vorhergesagten (langwelligen) elektrischen Wellen bekannt gab, schienen (fast) alle Probleme gelöst.
Man beachte: Den Physikern des 19. Jahrhunderts gelang es, wichtige Teile des physikalischen Wissens ihrer Zeit zusammenzufassen.
Heinrich Hertz machte sich also um die Maxwellsche Elektrodynamik verdient. Das einzige noch offene Problem sah er vielleicht in der Klärung der "Ätherfrage". Die
Elektrodynamik jedenfalls befasst sich damit, dass im Raum irgend etwas physikalisch Reales geschah. Sprach man im 19. Jahrhundert noch vom Äther, so etablierte sich in der Folgezeit der Feldbegriff
(hier leistete bereits Faraday wichtige Vorarbeit) als Beschreibung einer eigenständigen physikalischen Wesenheit. Das elektrische oder das magnetische Feld
sind auch jedem Laien bekannt. Jedenfalls wird dem Raum-Kontinumm (ob nun mit oder ohne Äther) in jedem Punkt ein physikalischer Zustand zugeordnet, der sich durch bestimmteFeldgrößen
beschreiben lässt. Und eben jenes Maxwellsche Gleichungssystem repräsentierte das mathematische Hilfsmittel, dieses Feld quantitativ beschreiben zu können. Wichtige Erkenntnis: Die
Maxwellsche Elektrodynamik konnte sich unwiderruflich und "absolut endgültig" etablieren.
Und "nebenbei" entdeckten Hertz 1887 und Wilhelm Hallwachs (1859-1922) schließlich einen völlig anderen Effekt, der lichtelektrischer oder photoelektrischer Effekt genannt wurde. Genauer untersuchte diesen Effekt Philipp
Lenard (1862-1947) im Jahr 1900. Und Albert Einstein veröffentlichte 1905 eine Arbeit, die sich um die theoretische Erklärung dieses Effektes erfolgreich bemühte.
Und damit wären wir "unversehens" bei der Quantenphysik angekommen.
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