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Folgendes: Ich habe darüber noch nirgendwo etwas in der Literatur gelesen, aber trotzdem sieht es so aus, als ob es derartige Gravitationsketten tatsächlich gäbe.

Fall 1: Wenn man nachts in einer Wiese liegt und den wunderbaren Sternenhimmel betrachtet, da sieht man häufig Sternkonstellationen, bei welchen man den Eindruck hat, hier hängen mehrere Sterne wie an einer Schnur aneinander. Das eindrucksvollste Beispiel mögen dabei diese drei Gürtelsterne x , e und d des Orions sein, welche auch als "Jakobsstab" bezeichnet werden. Ob die nun entfernungsmäßig alle gleich weit weg von uns stehen, ist von unserer terrestrischen Position aus schlecht zu beurteilen. Trotzdem schaut es von der Plattform Erde so aus, als ob diese Sterne gravitationsmäßig zusammenhängen würden.

Fall 2: Zwischen dem 16. und 22. Juli 1994 waren bekanntlich 21 Fragmente des Kometen P-Shoemaker-Levy 9 schön brav hintereinander mit etwa 60 km/s auf den Jupiter abgestürzt. Der betreffende Komet war dabei bereits 1992 sehr nah an dem Jupiter vorbeigeschrammt und bei dieser Gelegenheit in etwa 20 Fragmente zerbrochen, worauf diese Fragmente über zwei Jahre hinweg eine Formation bildeten, welche selbst in der Fachliteratur als "Perlenkette" bezeichnet worden ist. Dieses Phänomen verstehe ich nicht so ganz. Wenn mir nämlich ein Teller auf den Boden fällt, dann platzen die Fragmente in alle Richtungen auseinander. Dieser Komet Shoemaker-Levy zerbrach jedoch anscheinend wie ein Toblerone-Schokoriegel. Ich hab zwar nie einen Kometen von der Nähe gesehen, aber ich glaube nicht, daß Kometen wie Schweizer Schokolade aufgebaut sind.

Fall 3: Es gibt da eine sehr eindrucksvolle Balkengalaxie, die NGC 1360. Bei Vergrößerung hat dieselbe unten links eine komische Spur:

Diese Spur schaut ganz so aus, als ob eine "galaktische Schnecke" da entlanggekrochen wäre. Was ist das?

Zum Thema "Galaxienketten" läßt sich noch folgendes sagen: Wenn zwei Sterne mit jeweils einer Sonnenmasse in einem Abstand von etwa 10 Lichtjahren stehen, dann ziehen sich dieselben entsprechend dem Newtonschen Gravitationsgesetz mit einer Kraft an, welche der Festigkeit eines Stahlseiles von etwa 30 km Dicke entspricht. (Ich hoffe, ich habe mich nicht verrechnet!)

Angenommen, zwischen diesen beiden Sternen stehe nunmehr noch ein dritter Stern ebenfalls mit einer Sonnenmasse, dann ziehen sich der Stern 1 mit dem Stern 2 und der Stern 2 mit dem Stern 3 jeweils mit Kräften an, die einem Stahlseil mit einer Dicke von 60 km entsprechen. Anders ausgedrückt, eine Dreiergruppe von Sternen hat eine mindestens 4-fache Gravitationsbindung untereinander. Eine Sternkonstellation mit drei Sternen entlang einer Linie scheint somit mechanisch sehr viel robuster zu sein, als wenn allein zwei Sterne an den beiden Endpunkten vorhanden wären.

Möglicherweise ist dies auch der Mechanismus, wie die Spiralarme von Spiralgalaxien gebildet werden: Da hängt sich immer ein Stern gravitationsmäßig an den Vordermann dran und am Ende entstehen riesenlange Sternketten, welche von einem rotierenden Galaxienkern aus in der Art einer "Peitsche" durch den leeren Raum gewirbelt werden. (Quer zu einer derartigen Gravitationskette tut sich gravitationsmäßig relativ wenig, weil das vorhandene Gravitationsfeld nichts hat, an was es sich festbeißen kann!).

Ich habe keine Ahnung, ob an diesen Gedanken einer Gravitationskettenbildung etwas dran ist. Aber es gibt doch genug Astronomen, welche ein wenig darüber nachdenken könnten.

Noch etwas, die M 51 - hier im Bild:

scheint übrigens ein gutes Beispiel dafür zu sein - falls an einer durch den Weltraum gewirbelten "Angelrute" ein zu großer "Fisch" dranhängt, dann verbiegt sich anscheinend der Spiralarm in einer abnormalen Art und Weise (siehe Pfeil!).

Dazu hätte ich gerne die Meinung meiner Internetleser.

Falls dieser Schwanz etwa 10 Å lang sein sollte, dann wüßte ich nämlich eine relativ einfache Methode, wie man ziemlich robuste kugelförmige Elektronenschalen bauen kann.

Folgendes:

In der Quantenphysik heißt es immer, der Abstand zwischen dem Atomkern und den umkreisenden Elektronen werde durch die sich ergebenden elektrischen Anziehungskräfte zwischen den negativ geladenen Elektronen und dem positiv geladenen Atomkern eingestellt. Was nur hier in diesem Fall etwas stört - der liebe Gott hat sich ein so wundervolles System von elektrischen und magnetischen Anziehungskräften ausgedacht und dann kommen unsere Physiker daher und erzählen uns, daß beim Atombau nur die elektrische Komponente benutzt werde, während die magnetische Komponente weitgehend keine oder nur eine untergeordnete Bedeutung habe. So wie ich den lieben Gott kenne, müßte dies jedoch als ein ziemlicher Stilbruch angesehen werden.

In der Physik wird ganz allgemein von "Elektronenschalen" gesprochen, was natürlich nur ein dreidimensionales Gebilde sein kann. Was uns diese Herrn Quantenphysiker aber bisher auf den Tisch gesetzt haben, das ist jedoch keineswegs etwas, was den Namen "Elektronenschale" wirklich verdienen würde:

- Beim ollen Bohr, da ergaben sich absolut flache Atome, welche mit ihrem Durchmesser seitlich noch davonlaufen, so als ob die Atome Pfannekuchen wären, bei welchen man zu viel Wasser und Milch erwischt hat.

- Beim De Brogle und Schrödinger sind das im Grunde auch flache Atomscheiben wie beim Bohr, nur daß hier in die Umlaufbahnen Oberwellen gelegt wurden, obwohl es sich beim Wasserstoff entsprechend der Balmerschen Gleichung ganz eindeutig um Subharmonische und nicht um Oberwellen handelt. Dieser Ansatz muß natürlich auch falsch sein - ganz abgesehen von der Tatsache, daß auf diese Weise auch keine dreidimensionalen Elektronenschalen gebildet werden.

- Und beim Heisenberg mit Verbindung mit Max Born wurde dann nur noch von "Wahrscheinlichkeitswolken" gesprochen, was natürlich als ein Eingeständnis gewertet werden muß, daß diese Herren Heisenberg und Born auch nicht wußten, wie die Atome ihre dreidimensionalen Elektronenschalen bilden.

 

Diese Heisenberg-Bornschen Atome mit ihren Wahrscheinklichkeitswolken - Elektronenschalen haben natürlich noch einen ganz anderen Nachteil: Sie sind schwammig und nachgiebig wie Wattebällchen, mit denen sich die Frauen abends abschminken. Von der Praxis aber wissen wir, daß Atome harte Schalen haben müssen, denn erstens sind Flüssigkeiten weitgehend inkompressibel, was heutzutage bis zu Drücken im Bereich von 1 Mbar verifiziert werden kann, und zweitens herrschen im Inneren von Planeten ganz abenteuerlich hohe Drücke, ohne daß die Elektronenschalen von Atomen anscheinend dabei zerquetscht werden.

Das interessanteste Beispiel mag dabei der Saturn sein, welcher bei einem Radius von etwa 60 000 km einen Innendruck von 50 Mbar aufweist und das bei einer mittleren Dichte von nur 0,7 g/cm³, was eigentlich nur bedeuten kann, daß die Elektronenschalen von Atomen selbst einen Druck von 50 Mbar anstandslos standhalten.

Frage: Wie schaffen es die Atome, daß sie derart harte Elektronenschalen bilden?

Im Sinn von "cosmic engineering" - angenommen durch den leeren Raum fliegende Elektronen würden jeweils einen relativ langen Magnetfeldschwanz hinterherziehen, dann würde dies folgendes bedeuten: Wenn so ein Elektron auf einer kreisförmigen Bahn um den Atomkern herumsaust, dann träfe dasselbe auf den noch nicht ganz abgeklungenen Magnetfeldschwanz der letzten Runde, so daß das Elektron dadurch ein wenig zur Seite abgelenkt wird. Bei der nächsten Runde passiert dasselbe wieder und es ergibt sich etwas, was ich als "göttliche Wickeltechnik" bezeichnen möchte. Am Ende entstände so etwas wie das Cocon einer Seidenraupe, und daß eine derartige Elektronenschale mechanisch relativ robust wäre, brauche ich hier wohl nicht näher hervorzuheben.

Drum meine blöde Frage - wie lange ist der Magnetfeldschwanz, den ein Elektron bei seinem Flug durch den leeren Raum hinter sich herzieht?

Folgendes: Das einfachste Atom des periodischen Systems der Elemente ist bekanntlich das Wasserstoffatom mit einem Proton als Atomkern und einem einzigen Elektron, welches um dasselbe herumsaust. Die Spektrallinien des Wasserstoffatoms können dabei durch die Balmersche Gleichung beschrieben werden, welche in ihrer Frequenzform in etwa wie folgt geschrieben werden kann f = fo (1/m2-1/n2), wobei fo die sogenannte Rydbergfrequenz von etwa 3 x 1015 Hz und m und n ganzzahlige Zahlenwerte gleich und größer 1 sind.

Entsprechend dieser Gleichung handelt es sich dabei ganz eindeutig um

a) Frequenzdifferenzen und

b) quadratische Subharmonische.

Da das Wasserstoffatom derart einfach gebaut ist, vermute ich, daß diese Frequenzdifferenzen durch Kollisionen zwischen einzelnen Wasserstoffatomen oder gewissen Wasserstoffgruppierungen hervorgerufen werden, welche auf unterschiedliche Frequenzen schwingen.

Entsprechend der Balmerschen Gleichung kommen jedoch auch Subharmonische vor und anscheinend nur quadratische Subharmonische dieser Grundfrequenz fo. Hat irgend jemand einen guten Einfall, wo diese verfluchten quadratischen Subharmonischen herkommen könnten?

Dabei bitte ich noch folgendes zu beachten: Subharmonische sind gerade das Gegenteil von Harmonischen bzw. Oberwellen, welche in der Form von gewissen Vielfachen einer Grundfrequenz in der Natur relativ sehr häufig vorkommen. Subharmonische, d.h. ganzzeilige Teiler einer Ausgangsfrequenz kommen in der Natur jedoch sehr viel seltener vor. Zumindest im Fall der Spektrallinien vom Wasserstoffatom ist jedoch ganz eindeutig bewiesen, daß es derartige Subharmonische tatsächlich in der Natur gibt.

Unsere Quantenphysiker scheinen dies übrigens nie so ganz begriffen zu haben. Zumindest in der Anfangszeit mag dies dadurch bedingt gewesen sein, daß derselbe griechische Buchstabe n sowohl für Frequenz (Schwingungszahl gleich Schwingungen pro Sekunde) als auch Wellenlängenangaben (Wellenzahl gleich Schwingungen pro Zentimeter) verwendet wurde, und somit die ganze Thematik Wellenlänge versus Frequenz etwas großzügig gehandhabt wurde. Aus diesem Grunde ist es möglicherweise gar nicht so recht aufgefallen, ob nun bei den Spektrallinien des Wasserstoffs Oberwellen oder Subharmonische auftauchen. Über den Ausdruck "Subharmonische" bin ich übrigens in der ganzen Quantenphysik kein einziges Mal gestolpert.

Folgendes:

In seinem Buch "Sichtbare und unsichtbare Bewegungen" von 1902 hat Lorentz einmal folgendes gesagt: "Jedes Elektron erzeugt in dem umgebenden Äther eine gewisse Gleichgewichtsstörung... und diese Gleichgewichtsstörung ist etwas anders, wenn sich ein Elektronen bewegt als wenn es in Ruhe ist." Diese Aussage klingt dabei relativ vernünftig, vor allem, wenn man weiß, daß ein bewegtes Elektron im Sinn eines elektrischen Stroms ein Magnetfeld hervorruft, während dies bei einem stationären Elektron nicht der Fall ist.

Im Jahre 1902 hatte Kaufmann ferner Messungen an schnellen Elektronen durchgeführt und dabei festgestellt, daß der Wert des e/m-Verhältnisses von Elektronen mit zunehmender Geschwindigkeit abfällt. Die sich ergebenden Veränderungen des e/m-Verhältnisses sind in der Zwischenzeit sicherlich sehr genau ausgemessen worden. Derartige Messungen sagen jedoch letztlich nichts darüber aus, ob nun die Größe e, d.h. die Elementarladung des Elektrons mit der Geschwindigkeit abfällt, oder ob die Elektronenmasse me mit der Geschwindigkeit zunimmt. Möglicherweise ist dabei beides gleichzeitig der Fall.

Schließlich konnte Millikan in den Jahren 1906 bis 1911 bei seinen Öltröpfchenversuchen die Elementarladung e des Elektrons ziemlich genau zu 4,807 x 10-10 esu bestimmen. Dies ist jedoch der Wert von stationären Elektronen und sagt nichts darüber aus, wie sich dieser Wert mit der Geschwindigkeit verändert.

Wenn man neuere Bücher über Elektronen studiert, dann findet man zwar viele Gleichungen, in welchen irgendwelche Größen des Elektrons mathematisch angegeben werden. Es fehlen aber genaue Meßkurven. Jedenfalls bin ich anscheinend so blöd, daß ich in derartigen Büchern keine Meßkurven finden kann.

Frage an meine Internetleser, wer hat genaue Meßkurven

a) wie die Elektronenmasse me mit der Geschwindigkeit ansteigt,

b) wie die elektrische Elementarladung ee von Elektronen mit der Geschwindigkeit abfällt (dies wird von meiner Seite vermutet!) und

c) wie der magnetische Ladungswert em eines Elektrons (wie immer man denselben auch definieren mag!) mit der Geschwindigkeit ansteigt.

 

Es erscheint mir ziemlich utopisch, wenn man in der Quantenphysik irgendwelche Atommodelle bastelt und dabei beispielsweise mathematische Formeln für die sogenannte Rydbergkonstante angibt, in welche gewisse Größen des stationären Elektrons eingesetzt werden, wo man doch weiß, daß diese Größen des Elektrons geschwindigkeitsabhängige Funktionen sind und es zudem sehr wahrscheinlich erscheint, daß Elektronen mit relativ hohen Geschwindigkeiten um ihrer jeweiligen Atomkerne herumkreisen.

Niels Bohr hat übrigens selbst einmal zugegeben, daß er bei seinem Atommodell geschwindelt hatte. So erzählt J. C. Mac Lennan folgendes: "Einmal gratulierte ich Niels Bohr überschwenglich zu der bewundernswerten Übereinstimmung zwischen den Ergebnissen seiner Gleichungen und dem Wert der Konstante von Rydberg, worauf Niels mir erwiderte: 'Ich war es natürlich, Mc Lennan, der da ein bißchen nachgeholfen hat'". (Siehe F. Di Trocchio "Der große Schwindel. Betrug und Fälschung in der Wissenschaft", Frankfurt 1974, S. 31). So ein Ausdruck wie "ein bißchen nachhelfen" ist natürlich sehr dehnbar!

Vielen Dank!