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Die geheimnisvollen Visionen des Herrn S. Ein physikalisches Märchen nach Charles Dickens.

Aus dem Englischen von Jürgen Koch.
Birkhäuser, Basel 1996.
260 Seiten, DM 49,80.

"Es genügt, wenn sich ein Mann auf seine eigenen Angelegenheiten versteht und seinen Vorteil im Auge hat." Ebenezer Scrooge glaubt fest an diese Lebensmaxime. Sicher hat der selbstbewußte Londoner Unternehmer seine eigenen Geschäfte im Griff – bis zu jenem Abend, an dem ihm der Geist seines verunglückten Geschäftspartners Kevin Marley erscheint. Aber anders als in dem klassischen Weihnachtsmärchen von Charles Dickens bekommt der hartherzige Scrooge diesmal nicht seine Sünden vorgehalten, sondern seine grobe Ignoranz gegenüber den Geheimnissen der ihn umgebenden Welt. Noch in derselben Nacht erscheinen ihm drei weitere Geister und entführen ihn auf eine phantastische Reise in das Abenteuer Physik.

Robert Gilmore, Physiker und Dozent an der Universität Bristol, wendet sich mit diesem Märchen an den Laien. Ohne Mathematik und schwierige Fachausdrücke läßt er die Geister Bilder entwerfen: zum Beispiel von der Relativitätstheorie, vom Wärmetod und von der Unschärferelation. Zwischendurch protestiert Scrooge immer wieder lautstark, wenn er nichts versteht, eine Theorie für zu verrückt hält oder glaubt, einen Widerspruch entdeckt zu haben. Es ergibt sich ein rasantes Wechselspiel zwischen den geisterhaften Wesen und dem unwilligen Nörgler. Und bevor der Leser es merkt, spielt er bereits selbst mit physikalischen Ideen und Theorien.

Am Anfang der Reise erscheinen die Geister der klassischen Physik. Die "Herrin der Welt", die personifizierte Energie, erzählt Scrooge von den fundamentalen Größen und Erhaltungssätzen. Sie erläutert ihr Wesen durch Vergleich mit dem, was dem Geschäftsmann am vertrautesten ist – Geld: "Energie ist die Währung der Welt." Bei jeder Schwingung eines Pendels wird potentielle gegen kinetische Energie hin und her getauscht; einleuchtend, daß dabei eine Wechselgebühr in Form von Reibungswärme fällig wird, die am Ende das gesamte Energiekapital des Pendels aufgezehrt hat. In einer Zukunftsvision erlebt Scrooge, wie das ganze Universum das Schicksal des Pendels erleidet: den berüchtigten Wärmetod durch Verwandlung aller Energie in Wärme und Verschwinden aller Temperaturunterschiede.

Im zweiten Teil der Reise ist es der Geist der Zeit, der Scrooge nach vielen Diskussionen von den Ideen der speziellen Relativitätstheorie überzeugt: Ort, Zeit und Geschwindigkeit sind relative Größen, die Lichtgeschwindigkeit ist jedoch für alle Beobachter gleich – auch wenn sich die Entfernung zwischen ihnen und der Lichtquelle verändert. In einem Raumschiff, das nahezu mit Lichtgeschwindigkeit fliegt, erlebt Scrooge die erstaunliche Konsequenz, daß sich der Weltraum in Bewegungsrichtung zusammenzieht. Dieses Phänomen der Längenkontraktion ist dem Geist Anlaß, seinem widerspenstigen Schüler klarzumachen, daß die Natur ist, wie sie ist, und eben nicht seinen intuitiven Vorstellungen entspricht.

Zu guter Letzt tritt der Geist der Quantenwelt in Erscheinung. Nur widerwillig sieht Scrooge ein, welch eigene Gesetze in dieser Welt gelten, etwa daß Teilchen dank der Unschärferelation dem Universum Energie stehlen können – wenn auch nur für kurze Zeit. Am Ende behält doch die "Herrin der Welt" die Oberhand.

Die Folgen solchen Diebstahls demonstriert der Geist der Quantenwelt mit einem Planschbecken, zwischen dessen Wänden Elektronen eingesperrt sind. Klassisch betrachtet, fehlt ihnen die nötige Energie, um herauszuklettern. Aber quantenmechanische Planschbecken sind undicht: Teilchen können sich durch die Wände bohren. Solche Tunneleffekte sind verantwortlich für radioaktive Zerfallsprozesse. So erklären die seltsamen Theorien letztlich auch makrokosmisch beobachtbare Ereignisse.

In nur einer Nacht lernt Scrooge zahlreiche Phänomene der klassischen und modernen Physik kennen. Die genannten Beispiele zeigen nur einige Stationen einer spannenden Reise. Sie nimmt, wie es sich für ein Märchen gehört, ein gutes Ende.

Gilmores Scrooge besitzt Kreditkarte und Mobiltelephon, aber in Starrköpfigkeit und Ignoranz unterscheidet er sich kaum von seinem viktorianischen Vorfahren. All jene, die Physik in der Schule nie mochten, weil sie stets mit viel Mathematik kombiniert war, werden dieses Buch gerne lesen, denn dieses Märchen kommt ohne Formeln aus. Die wenigen elementaren physikalischen Gleichungen werden in markierten Absätzen in sachlicher Sprache erklärt, können jedoch ohne Schaden für das Verständnis der Geschichte überlesen werden. Das Besondere an diesem Buch ist aber seine äußerst plastische Sprache. Geschickt macht der Autor mit Bildern und Analogien aus dem Alltag die zum Teil sehr abstrakten physikalischen Theorien für Laien durchschaubar.



Aus: Spektrum der Wissenschaft 5 / 1997, Seite 124
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH

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