Physik

Bin gerade auf einem Sprung von einer Experimentalvorlesung nach Hause gekommen und habe noch heute Abend den Hebräischkurs. In den heutigen Experimenten sollte nachgewiesen werden , dass es keinen Äther gibt, wie man mal angenommen hatte, sondern nur den leeren Raum. Das Licht hätte einen Dualcharakter, nämlich Welle und Teilchen zu sein. Die Wellennatur sollte anhand eines Laserstrahls nachgewiesen werden, der durch einen schmalen Spalt geschickt wurde und an der Wand Lichtflecken erzeugte. Dann wurde wild rumgerechnet mit dem Ergebnis einer bestimmten Welle. Das sah ganz plausibel aus. Hätte der Professor nicht von einer Welle gesprochen, hätte ich nur rote Flecken an der Wand erkannt. Da kamen mir Zweifel auf, ob die Physiker überhaupt natürliche Phänomene so beschreiben, wie sie sind, oder ob sie diese gemäß ihrer Imaginationskraft beschreiben und entsprechend mathematische Modelle wählen. Unbedarft wie ich bin, hätte ich gedacht, das Licht würde nur den Raum ausfüllen wie eine Flüssigkeit und entsprechende Materiemuster hinterlassen. Nun gut, lasse ich den Physikern ihr festgefahrenes Weltbild. Dabei musste ich an Albert Einstein denken, den oft zitierten Aphoristiker, der meinte, die Sprache der Natur wäre die Mathematik. Das ist völliger Blödsinn. Die Mathematiker haben ein Kunstgebilde geschaffen, das auf bestimmten Grundstrukturen beruht und darin bewegen sie sich und kommen innerhalb dieses Gedankensystems auf bestimmte Ergebnisse. Mit Wahrheit hat dies nichts zu tun. Die Mathematiker können nur beweisen, ob Schlussfolgerungen sich innerhalb dieses Systems bewegen oder nicht. Das nennen sie dann wahr oder falsch. Die Physiker nehmen sich aus dem vorhandenen mathematischen Strukturen diejenigen heraus, die ihren Experimenten am ehesten erscheinen, diese abzubilden, um damit Voraussagen machen zu können. Damit folgt aber die Natur nicht mathematischen Gesetzen, auch ist die Sprache der Natur nicht die Mathematik, sondern es wurde nur das passende mathematische Modul aus der Unmenge von anderen Modulen herausgenommen und für das betreffende physikalische Phänomen benutzt. Mit anderen Worten, wären die Grundstrukturen der heutigen Mathematik anders gesetzt worden, würden auch andere Formeln als heute in der Physik benutzt, die zu gleichen Resultaten führen würden. Während ich die Vorlesungen besuche, betrachte ich die Vorführungen der Professoren von einer Metaebene aus, um zu neuen Erkenntnissen zu kommen.

Momentan bin ich ich daran, meine physikalischen Kenntnisse zu erweitern. Ich habe ein erst in diesem Jahr 2019 erschienenes Buch von Jakob Schwichtenberg entdeckt, das meinen Wünschen nach Klarheit und Verständlichkeit entspricht. Nebenrechnungen werden grundsätzlich angeführt, so dass ich nicht rätseln muss, wie die Rechenergebnisse zustande gekommen sind. Ein großer Pluspunkt! Ich habe die Nase voll von den Büchern von Professoren, die alles voraussetzen und Belanglosigkeiten breittreten, bei den schwierigen Berechnungen aber nichts erklären. Dann bräuchte man ja nicht mehr studieren und könnte sich den Bachelor gleich abholen. Außerdem ist das eine Respektlosigkeit gegenüber den Lernwilligen. Om, warum rege ich mich überhaupt auf, lohnt nicht. Jetzt kann ich tiefer in die Physik einsteigen mit Lagrangian and Hamiltonian Mechanics. Es geht dann weiter mit Noether‘s Theorem and additional formulations of classical mechanics (statistical, Koopman-von Neumann Mechanics) alles, was über das Schulniveau weit hinaus geht. Ach, wie freue ich mich über diese angenehme und erhellende Lektüre.

Im Leben braucht man Ausdauer, auch beim Studieren, vor allem in der Physik und ihrer schwierigen Mathematik. Heute habe ich endlich verstanden, was zyklische Permutationsgruppen bezüglich des Vektorprodukts sind. Das sagt dem Laien gar nichts. Heute habe das verstanden dank Professor Altland, der ein Buch die Mathematik für Physiker geschrieben hat. Er erklärt die Mathematik nicht so abstrakt wie andere Professoren. Das hilft mir sehr. Es geht also langsam voran. Das Alter ist kein Hinderungsgrund, neue Welten zu entdecken, ganz ohne Hotelbuchung und Auslandsreisen. Ich bin sehr zufrieden.

Physik zu lernen heißt, eine neue Welt voller Wunder zu erleben, auch mithilfe mathematischer Formeln. Hierbei kommt es auf das richtige Analysieren des Problems und die adäquate Lösungsstrategie an, ein intellektueller Genuss.

Hurra, die ersten Vorlesungen per Zoom haben begonnen. Endlich habe ich wieder Gelegenheit, Neues zu erfahren. Die Presseberichte sind ja immer gleich und führen zu nichts. Ich hatte einige Fragen an Professor Jolie über seine Folien in Physik. Es gibt auch schöne Videos von ihm, die doch mehr Informationen bringen als das halbstaatliche Fernsehen (Terra X, Arte). Warum sich zu seiner Fragestunde nur wenige Studenten zugeschaltet waren, ist mir ein Rätsel. Dabei sollte man doch alles nutzen, was die Professoren freundlicherweise anbieten.

Nachher geht es weiter mit Griechisch für Philosophen. Ich bin mal gespannt, was ich Neues und mir noch Unbekanntes erfahren kann. Ja, die beste Zeit ist jetzt nach dem Berufsleben. Nur rumzuhängen wäre doch langweilig. Jetzt kann ich die Früchte ernten - eine Metapher passend zum Herbst.

Ich kann mich nicht mehr erinnern, was damals in der Vorlesung vorgestellt wurde. Solche abstrakten Themen sind sehr flüchtig. Sie haben mit dem täglichen Erleben so wenig zu tun. Momentan kämpfe ich mit der Physik für Mediziner. Sie ist nicht so abstrakt, zeigt dennoch deutliche didaktische Mängel in der Darstellung durch Professor Zilges vom Institut für Kernphysik, der diese Vorlesung auf Folien und als Video aufgezeichnet hat. Er hat eine angenehme Stimme und freundliche Art. Simple Themen werden jedoch breit dargestellt und YouTube-Videos gezeigt, wie zum Beispiel der Sprung von Entlein ins Wasser. Dieses Terra X-Niveau kann man sich sparen. Die Berechnung von Geschwindigkeit und Beschleunigungen wird durch solche naiven Filmvorführungen nicht gefördert. Das Denken dahinter ist völlig anders. Nur schaffen es die bürgerlichen Professoren nicht, das auch für Dummköpfe wie mich passend darzustellen. Ich habe mir die öffentlich einsehbaren Klausurergebnisse für die Experimentalphysik vor einem Jahr angeschaut, katastrophal schlecht. Das kann doch nicht nur an den Studenten liegen, die sich für ein sehr mathematisches Fach wie Physik eingeschrieben haben. Ich habe selbst erlebt, dass viele mathematisch besser waren als ich, dennoch gescheitert sind. Solche schlechten Klausurergebnisse wie in Physik, auch in höheren Semestern, sind ein Armutszeugnis einer Gesellschaft, die qualifizierte Leute braucht.

Mittlerweile habe ich selbstständig herausgefunden, wie die Gleichungen funktionieren und wie man mit ihnen umgehen sollte. Meine Erkenntnisse werde ich noch in eigenen Videos ohne dümmliche Versuchsanordnungen darstellen. Mir ist es wichtig, die Denkweise hinter den Formeln zu vermitteln und ein Gefühl für Rechenmethoden zu vermitteln und gerade da anzusetzen, wo es momentan an den bürgerlichen Universitäten hapert. Nur über eine neue Didaktik und das Erkennen von Zusammenhängen wird die heutige marode Gesellschaft in eine neue menschenfreundliche Gesellschaft umgewandelt, deren Elite nicht Corona-benebelt ist und das Volk in die Armut und Verelendung treibt.

Besser spät als nie. Nach 50 Jahre geistiger Umnachtung konnte ich den zweiten Test der Physik-Vorlesung bestehen. Es ging um Geschwindigkeiten und Beschleunigungen, ein Thema, das ich erfolgreich auf dem Gymnasium abwählen konnte. Dazu habe ich mich auch täglich mindestens sechs Stunden damit beschäftigt seit Beginn der Vorlesungen im November 2020. Andere hätten das bestimmt schneller geschafft, denn ich bin ein mathematisches Teelicht. Wofür ich das neu gewonnene Wissen brauchen könnte, ist auch mir unklar. Für eine weitere berufliche Laufbahn eher nicht. Bei manchen fällt der Groschen nur pfennigweise. Zumindest weiß ich nun, dass ein Mensch nur mit einer Maximalgeschwindigkeit von 220 km/h zur Erde rast, wenn er versehentlich die Flugzeugtür in 10 Kilometer Höhe aufmacht, ein eher seltenes Ereignis. Lustig ist das dritte Newtonsche Axiom mit der actio = reactio, was Boxer unmittelbar erleben, wenn sie sich gegenseitig ein blaues Auge schlagen. Ohne dieses Phänomen würden wir durch die Erde fallen, weil es keine Gegenkraft gäbe. Ja, die Physik klärt auf, woran man vorher noch nicht gedacht hat.

 

Faszinierend, so hätte es Mr. Spock kommentiert. Heute habe ich mich in meinen physikalischen Studien mit Energie beschäftigt. Es gibt ja zwei Energiearten, die potenzielle und die kinetische Energie. Während die erstere die Energie benennt, die jeder ruhende Körper hat, tritt letztere nur bei der Bewegung auf. Die Formeln für die beiden Energien sehen nicht so wüst aus. Details könnt ihr in einem Physikbuch nachschauen. Damit kann man sogar rechnen und zwar die Länge eines Gummiseils bestimmen, an dem sich ein todesmutiger Bungeespringer in die Tiefe stürzt. Ist das Seil zu lang, hätte das ernste Konsequenzen bei der Schädeldecke des Springers. Ist es zu kurz, macht es keinen echten Spaß zu springen. Also errechnet man die optimale Länge des Seils mit zwei Formeln aus. Und zwar braucht man nur die potenzielle Energie zu betrachten. Nur Irre würden richtig Schwung beim Absprung nehmen, um die Erde zu küssen. Jedenfalls gehorcht das Seil und der Springer den Gesetzen der Natur, die sich auf wenige Variablen reduzieren lassen, nämlich das Gewicht des Springers, der Länge des schlaffen Seils und einer bestimmten Energie-Konstanten, die in der Aufgabe angegeben war. In einem korpulenten Körper ist mehr Energie vorhanden als in einem Spargeltarzan, und das wirkt sich auf die Dehnung des Seils aus. Obwohl die beiden Formeln für die Anfangs- und finalen Energie nach dem Sprung einfach sind, habe ich mich doch erstmal verrechnet und das mit dem Taschenrechner. Ich war von der Schulzeit her gewohnt, mit kleinen glatten Zahlen zu rechnen und entsprechend erstaunt über die großen krummen Zahlen, die zudem in die p-q-Formel zur Lösung von quadratischen Gleichungen eingesetzt werden mussten. Was lange währt, wird endlich gut, und ich erreichte das vorgegebene Ergebnis. Da es beim Sprung nach unten geht, müsst ihr die negative Zahl nehmen, es sei denn, ihr hebt die Schwerkraft auf. Zur Verwirrung wurde in der Abbildung noch eine Entfernung vom Seilende bis zum Boden angegeben. Die kann man jedoch getrost vergessen.

Es ist immer wieder faszinierend zu erfahren, wie man mit mathematischen Formeln genaue Vorhersagen machen kann, auch wenn es nur um die Länge eines elastischen Seils geht.