Bedeutende Theorien des 20. Jahrhunderts (eBook)

Vorwort 5
1 Einleitung 13
2 Die klassische Physik oder das sichere Wissen 15
2.1 Die Ausgangslage – Scholastik und griechische Philosophie 15
2.2 Der Beginn naturanalytischen Denkens – Kopernikus, Kepler, Galilei 18
2.3 Der Begründung neuzeitlichen Denkens – René Descartes 20
2.4 Die neue Mechanik – Isaac Newton 22
Newton und sein Weltbild in der Folgezeit 24
Die Probleme mit dem Licht 25
2.5 Elektrische Erscheinungen – Faraday und Maxwell 27
2.6 Determinismus 29
2.7 Zufall und Wahrscheinlichkeit 31
2.8 Das Ende der klassischen Physik 33
3 Die Spezielle Relativitätstheorie oder das Ende der absoluten Zeit 35
3.1 Der Äther 35
3.2 Die Lichtgeschwindigkeit ist konstant 36
3.3 Nicht alle Uhren gehen gleich 38
3.4 Wer reist, altert langsamer 38
3.5 Myonen – messbar und doch nicht vorhanden? 39
3.6 Das Zwillingsparadoxon 40
3.7 Größer als Lichtgeschwindigkeit? 40
3.8 Gleichzeitig ist nicht gleichzeitig 42
3.9 Kausalität 43
3.10 Massen sind nicht unveränderlich 45
3.11 Masse und Energie 46
3.12 Die Längenkontraktion 47
3.13 Relativitätstheorie und Elektrizität 48
3.14 Maxwells Gleichungen und die Relativitätstheorie 50
4 Die Allgemeine Relativitätstheorie oder der gekrümmte Raum 53
4.1 Schwere und träge Masse 53
4.2 Gekrümmte Lichtstrahlen 55
4.3 Uhren im Gravitationsfeld 56
4.4 Längen im Gravitationsfeld 57
4.5 Planetenbahnen werden vermessen 58
4.6 Ist der Weltraum gekrümmt ? 60
4.7 Die Welt der Flächenmenschen 61
4.8 Die Raumkrümmung 63
5 Kosmologie oder die Unermesslichkeit des Raumes 67
5.1 Das kosmologische Prinzip und die Geometrie des Alls 67
5.2 Astronomisches 69
5.3 Der Doppler-Effekt 71
5.4 Das All dehnt sich aus 72
5.5 Die Einsteinschen Gleichungen 74
5.6 Die Raum-Zeit-Struktur des Alls 74
5.7 Moleküle, Atome, Elementarteilchen 77
5.8 Die Hintergrundstrahlung 78
5.9 Was geschah nach dem Urknall? 79
5.10 Löcher im All? 82
5.11 Die Grenzen des Alls 83
5.12 Dunkle Materie und dunkle Energie 84
6 Die Quantenmechanik oder das Ende der Objektivität 85
6.1 Die Anfänge 86
Max Planck und die Quantisierung 86
Das Doppelspaltexperiment 88
Atome 90
Materiewellen 93
Die Schrödinger-Gleichung 95
Die Lösung der Schrödinger-Gleichung 97
Die Unschärferelation 99
6.2 Fakten und Aussagen 101
? (x,t) und Messungen 101
Niels Bohr versus Albert Einstein 103
Das EPR-Paradoxon 106
Das Bellsche Theorem 108
Experimente zur Bestätigung der Quantenmechanik 109
6.3 Folgerungen 110
Mikroskopische Realität 110
Makroskopische Realität 111
Ganzheit und Einheit 113
Quantentheorie und Philosophie 115
Quantentheorie, Gehirn und Bewusstsein 117
Quantentheorie und Erkenntnis 119
Quantentheorie und Psychologie 120
Quantentheorie und Evolution 121
6.4 Dekohärenz 122
7 Chaostheorie oder das Ende der Berechenbarkeit 125
7.1 Zukunft und Berechenbarkeit 125
Die Berechenbarkeit von Ereignissen 126
Ist das Sonnensystem stabil? 127
Der Schmetterlingseffekt 129
Das Ende der Kausalität? 131
Attraktoren und Stabilität 133
Seltsame Attraktoren 140
Turbulenzen und Attraktoren 142
7.2 Von der Ordnung zum Chaos 142
Die logistische Gleichung 143
Naturkonstanten der Chaostheorie 148
7.3 Die Geometrie der Natur 149
Die fraktale Geometrie 149
Gebrochene Dimensionen 153
Fraktale 155
Wie entstehen Julia-Mengen? 156
Die Mandelbrot-Menge 162
Fraktale und Chaos 166
Fraktale und die Formen der Natur 167
7.4 Folgerungen aus der Chaostheorie 168
Ordnung und Chaos 168
Chaos in der Medizin 169
Der Reduktionismus 171
Holismus und Reduktionismus 172
Chaos, überall Chaos 173
7.5 Bilder 176
8 Ordnung aus dem Chaos oder die Frage nach dem Leben 183
8.1 Ordnung aus dem Chaos 183
Chaos und Ordnung 183
Die Entropie 184
Evolution und Entropie 186
Konservative und dissipative Systeme 186
Ordnung aus dem Chaos 188
8.2 Vom Ursprung des Lebens 190
Die DNS – Baustein des Lebens 190
Die Anfänge 194
Die erste Zelle 195
Evolution als Selbstorganisation 197
9 Grenzen mathematischer Logik oder unentscheidbare Sätze 201
9.1 Kalkül und Beweise 201
Was ist Wahrheit? 201
Der Kalkül am Beispiel der Geometrie 202
Die Unabhängigkeit der Axiome und die Nichteuklidische Geometrie 204
Kann ein Computer denken? 205
Begreifbarkeit und Erkennbarkeit 207
Der Gödelsche Satz 210
9.2 Grenzen der Mathematik 211
Modell und Wirklichkeit 211
Der Begriff Unendlich 213
Wie real sind mathematische Objekte? 214
Anhang 217
Literatur 221
Personenverzeichnis 225
Sachverzeichnis 227

" [...] unterhaltsam zu lesen. [...] allgemeinverständlicher Überblick über wichtige Errungenschaften in der modernen Physik und Kosmologie [...]." Prof. Dr. C. Grupen, Universität Siegen "Ein ganz hervorragendes Buch, das die verschiedenen Bereiche von klassischer Physik bis Chaostheorie und mathematische Grenzen behandelt." Prof. Dr.-Ing. Winfried Drexler, Universität Duisburg-Essen "Ich werde das Werk immer empfehlen, als eine wertvolle Ergänzung zu allen Vorlesungen l!" Prof. Dr. W. Treimer, Technische Fachhochschule Berlin "'Bedeutende Theorien des 20. Jahrhunderts' schließt die Lücke zwischen reinen Sachbüchern und populärwissenschaftlicher Literatur. Die einprägsamen Abbildungen fördern das Verständnis für Mathematik und Physik. Viele Beispiele und Zitate machen das Studium zum Lesevergnügen." Prof. em Dr. Heinrich Loele