Ideengeschichte der Physik (eBook)

Prof. Dr. Wilfried Kuhn hat an der Universität Gießen gelehrt und geforscht. Schwerpunkt seiner Arbeit war die wissenschaftliche Analyse physikalischer Begriffs- und Theorienbildung im historischen Kontext und die daraus resultierenden didaktischen Implikationen, die in seinen bekannten Lehrbüchern der Physik ihren Niederschlag gefunden haben. Dafür wurde ihm 1982 von der Deutschen Physikalischen Gesellschaft der Robert-Wichard-Pohl-Preis verliehen.      

Vorwort zur zweiten Auflage 5
Eine Ideengeschichte der Physik – aber wozu? 5
Literatur 12
Vorwort 13
Inhaltsverzeichnis 16
1 Das Weltbild der Antike 19
1.1 Die Vorsokratiker 19
1.1.1 Thales von Milet (ca. 620-546 v. Chr.) 20
1.1.2 Anaximander (611-545 v. Chr.) 21
1.1.3 Anaximenes (585-525 v. Chr.) 21
1.1.4 Heraklit (ca. 544-483 v. Chr.) 22
1.1.5 Parmenides (ca. 520-470 v. Chr.) 23
1.1.6 Empedokles (ca. 500-430 v. Chr.) 24
1.1.7 Anaxagoras (ca. 500-428 v. Chr.) 25
1.1.8 Leukipp und Demokrit (Anf. 5. Jahrh. v. Chrs., ca. 460-400 v. Chr.) 26
1.2 Platons Welt der Ideen 30
1.3 Das aristotelische Erbe 34
1.4 Ideen der Stoiker 43
1.5 Weltmodell des Ptolemäus 45
Zusammenfassung 55
2 Naturwissenschaften im Mittelalter 58
2.1 Rezeption des Platonismus und Aristotelismus durch das Christentum 58
2.2 Der Islam als Hüter und Vermittler des Wissens der Antike 60
2.3 Neue Denkrichtungen in der Scholastik 62
2.4 Eine reformierte aristotelische Dynamik 63
2.5 Fortschritte naturwissenschaftlichen Denkens in der Übergangszeit 69
3 Astronomie der Neuzeit 72
3.1 Die „kopernikanische Wende" 72
3.1.1 Die heliozentrische Hypothese 72
3.1.2 Der persönliche und wissenschaftliche Werdegang von Kopernikus 73
3.1.3 Das astronomische Werk des Kopernikus 76
3.1.4 Die „Wahrheit" des kopernikanischen Systems 87
3.1.5 Die Aufnahme von Kopernikus' astronomischem Werk 89
3.1.6 Tycho Brahes Zweifel 95
3.1.7 ldeengeschichtliche Morphologie der „kopernikanischen Revolution" 100
3.2 Keplers „Harmonischer Kosmos" und „Astronomia nova" 103
3.2.1 Wissenschaftliche Umwälzungen in der Zeit politischer Wirren und Glaubenskämpfe 103
3.2.2 Die wichtigsten Stationen auf Keplers Lebensweg 104
3.2.3 Das wissenschaftliche Werk Keplers 107
3.2.4 Astronomia Nova 113
3.2.5 Harmonices Mundi 119
3.2.6 Tabulae Rudolphinae 127
3.2.7 Keplers Beiträge zur Entwicklung der Methode der Physik 129
4 Die Genesis der klassischen Physik 134
4.1 Das mechanistische Konzept Descartes' 134
4.1.1 Methodischer Zweifel und Gewißheitspostulat 137
4.1.2 Descartes' Beiträge zur Entwicklung einer neuen Physik 139
4.1.3 Eine „hydrodynamische" Kosmogonie 144
4.2 Galileis „Scienza nuova" 150
4.2.1 Der Paradigmawechsel 150
4.2.2 Das „bewegte" Leben des wissenschaftlichen Revolutionärs 151
4.2.3 Eine neue Bewegungslehre 153
4.2.4 Auf dem Weg zum Trägheits- und Relativitätsprinzip 154
4.2.5 Fall und Wurf 163
4.2.6 Bemerkenswerte Ideen auf verschiedenen Gebieten 177
4.2.7 Bedeutende Himmelsbeobachtungen 180
4.2.8 Das methodische Konzept Galileis 186
4.2.9 Der Inquisitionsprozeß gegen Galilei 192
4.3 Huygens mathematisiert die Mechanik 199
4.3.1 Huygens' wissenschaftlicher Werdegang 199
4.3.2 Dynamische Theorie der Kreisbewegung bei Huygens 202
4.3.3 Schwerpunktsatz und Pendelgesetze 206
4.3.4 Die Gesetze des elastischen Stoßes 213
4.3.5 Die Relativität des Bewegungsbegriffes 217
4.3.6 Die mechanistischen Äthertheorien von Huygens 225
4.4 Newtons „Philosophiae naturalis principia mathematica" 230
4.4.1 Newton blickt weiter als seine Vorgänger 230
4.4.2 Wer war dieser geniale Physiker? 231
4.4.3 Axiomatisierung der Mechanik 232
4.4.4 Machs Kritik 238
4.4.5 Die neue Himmelsmechanik 239
4.4.6 Newtons Weg zum Gravitationsgesetz 248
4.4.7 Newtons Mondrechnung 251
4.4.8 Newtons „Regulae philosophandi" und die metaphysischen Elemente seiner Naturphilosophie 254
4.4.9 Hypothesenbildung und Gravitation 256
4.4.10 Aufnahme und Verbreitung von Newtons Physik 262
5 Analytische Mechanik 268
5.1 Siecle des Lumieres 268
5.2 Eulers Variationsrechnung 269
5.3 Extremalprinzipien von Fermat und Maupertuis 273
5.4 Die Bewegungsgleichungen von Lagrange und Hamilton 278
5.5 Triumph des Determinismus, "deterministisches Chaos" – Stabilität 281
6 Entwicklungslinien der Optik 286
6.1 Die Vorgeschichte 286
6.2 Die Vorstellungen Newtons von der Natur des Lichtes 288
6.3 Die Huygenssche Lichttheorie 292
6.4 Wellentheorie des Lichtes bei Young und Fresnel 296
7 Ladungen und Ströme 305
7.1 Geheimnisvolle magnetische Wirkungen 305
7.2 Reibungselektrizität 308
7.3 Der „Homo electrificatus" 312
7.4 Das Coulombsche Gesetz 314
7.5 Entdeckungen von Galvani und Volta 317
7.6 Oersteds „Elektrischer Konflikt" 321
7.7 Amperes Kraftgesetz 324
7.8 Ohms Gesetz der Stromleitung 334
8 Das elektromagnetische Feld 340
8.1 Die Ausgangssituation 340
8.2 Michael Faraday 342
8.3 Die Entdeckung der elektromagnetischen Induktion 344
8.4 James Clerk Maxwell 349
8.5 Die Maxwell-Theorie 351
8.5.1 Strömungsanalogien und Ätherkonzept 351
8.6 Die Experimente von Hertz 359
8.7 Die erkenntnisleitende Funktion von Analogien 361
9 Die Entwicklung der Thermodynamik 365
9.1 Was ist Wärme? 365
9.2 Der Wirkungsgrad von Dampfmaschinen 366
9.3 Das Wärmeäquivalent 369
9.4 Helmholtz: Prinzip der „Erhaltung der Kraft" 371
9.5 Die beiden Hauptsätze 373
9.6 Boltzmann: Entropie und Wahrscheinlichkeit 375
9.7 Philosophische Aspekte der Statistischen Thermodynamik 379
10 Relativität und Raumzeit-Struktur 383
10.1 Die Suche nach dem „Äther" 383
10.2 Die Beiträge von Lorentz und Poincare 386
10.3 Einsteins Lösung des Relativitätsproblems 389
10.4 Relativistische Elektrodynamik und Mechanik 394
10.5 Minkowskis vierdimensionale „Welt" 398
10.6 Einsteins Weg zur Allgemeinen Relativitätstheorie 404
10.7 Philosophische Implikationen 414
11 Quanten und Atome 418
11.1 Die Geburt der Quantenphysik 418
11.2 Atommodelle der klassischen Physik 427
11.3 De Broglies Idee einer Wellennatur der Materie 439
12 Quantentheoretische Umdeutung der mechanischen Prinzipien 446
12.1 Werner Heisenberg – Schüler von A. Sommerfeld, N. Bohr und M. Born 446
12.2 Virtuelle Oszillatoren und Korrespondenzprinzip 449
12.3 Der mühsame Weg zur Matrizenmechanik 451
12.4 Heisenbergs Unschärferelation 454
13 Quantisierung als Eigenwertproblem 458
13.1 Erwin Schrödinger – rastloser Wanderer 458
13.2 Von de Broglies Phasenwelle zu Schrödingers Wellengleichung 460
13.3 Die opto-mechanische Analogie 462
13.4 Die physikalische Deutung der ?-Funktion 465
13.5 Relativistische Wellengleichungen 468
14 Deutungsprobleme der Quantenmechanik 471
14.1 Die Matrix-Welle – Kontroverse 471
14.2 Die Kopenhagener Interpretation der Quantenmechanik 474
14.3 Kritik an der Kopenhagener Interpretation 476
14.3.1 Erkenntnistheoretische Einwände 476
14.3.2 Die Bohr-Einstein-Debatte 476
14.3.3 Schrödingers Katze 481
14.4 Quantenphysik und Wirklichkeit 483
15 Kosmologie 487
15.1 Historische Wurzeln der Kosmologie 487
15.2 Galaxienflucht – Hubble-Gesetz – „Urknall" 490
15.3 Kosmische Hintergrundstrahlung – „Echo des Urknalls" 493
15.4 Gravitation bestimmt die Entwicklung des Kosmos 495
15.5 „Inflationäres" Szenarium 503
15.6 Epochen in der Entwicklung des Universums 507
15.7 Epilog 510
Quellenverzeichnis 516
Kapitel 1 516
Kapitel 2 516
Kapitel 3.1 516
Kapitel 3.2 517
Kapitel 4.1 518
Kapitel 4.2 518
Kapitel 4.3 519
Kapitel 4.4 519
Kapitel 5 519
Kapitel 6 520
Kapitel 7 520
Kapitel 8 520
Kapitel 9 521
Kapitel 10 521
Kapitel 11 522
Kapitel 12 522
Kapitel 13 522
Kapitel 14 523
Bildquellenverzeichnis 524
Sachwort- und Personenverzeichnis 525