Lektion 27

Max Planck und Albert Einstein - die Quanten- und Relativitätstheorie

Um das Jahr 1875 war es der Physik gelungen, fast alle bis dahin bekannten Effekte und Phänomene in zwei großen mathematisch ausformulierten Theorieblöcken zu erklären:
• Die klassischen Mechanik, von Newton formuliert, die alle Bewegungen im gesamten Universum beschreibt und
• die Elektrodynamik, die alle elektrischen, magnetischen und optischen Phänomene darlegt.

Dann kamen aber einige experimentelle Befunde dazu, die sich nicht stimmig einbauen ließen:
• Die Entdeckung der elektrischen Wirkung des Lichts: Licht kann unter Umständen einen elektrisch geladenen Körper entladen,
• dann die Entdeckung der Röntgenstrahlen und
• die Entdeckung der radioaktiven Strahlen.

Aufregung in der Physik deutete sich im Jahre 1900 an, als Max Planck zum ersten Mal seine so genannte Quantenhypothese vortrug. Planck hatte sich um die Wärmestrahlung gekümmert: Jeder Körper strahlt Wärme ab und je wärmer der Körper, desto stärker die Strahlung.

Die Abgabe der Wärme kann nur in Portionen, Quanten, erfolgen – und - was für Planck selbst erschütternd war: Das Verhalten eines einzelnen Quants lässt sich prinzipiell nicht vorhersagen, weil es keine Ursache gibt, es sind nur statistische Wahrscheinlichkeitsaussagen möglich.

Das gilt auch für alle Vorgänge im atomaren Bereich, z. B. auch für den radioaktiven Zerfall von Atomen: Wir können nur statistisch angeben, wie viele Atome eines Stückes Radium in einem bestimmten Zeitraum zerfallen, wir können aber nicht sagen, welche das tun und warum die anderen nicht.

Albert Einstein wollte die prinzipielle Zufälligkeit physikalischer Vorgänge nicht hinnehmen: „Gott würfelt nicht“. Er war davon überzeugt, dass eine Theorie gefunden werden kann, die auch mikrophysikalische Vorgänge vollständig und eindeutig erklärt.

Im Jahr 1905 veröffentlichte Einstein die Spezielle Relativitätstheorie. Durch Experimente war nachgewiesen worden, dass die Lichtgeschwindigkeit eine Naturkonstante ist, dass also das Licht sich für alle Beobachter gleich schnell ausbreitet…

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