Opa, was macht ein Physiker? (eBook)

sIegfried Hess studierte Mathematik und Physik an der Universität Erlangen- Nürnberg, schloss das Studium mit dem Diplom in Physik 1964 ab, danach war er ein Jahr in den USA, die Promotion erfolgte 1967 in Erlangen, anschließend war er als Post doc In Leiden, Holland, um sich 1970 in Erlangen für Physik zu habilitieren. Er war Professor für Theoretische Physik in Erlangen und von 1984 bis 2007 Inhaber des Lehrstuhls für Statistische Physik und Transporttheorie amInstitut für Theoretische Physik der Technischen Universität Berlin. Siegfried Hess war zu Forschungsaufenthalten und als Gastprofessor an Forschungsinstituten und Universitäten in den USA, Kanada, Holland, Frankreich und Australien. Im Kurs Theoretischer Physik hielt er in Erlangen und Berlin die Vorlesungen »Mechanik«, »Quanten-Mechanik«, »Elektrodynamik und Optik«, »Thermodynamik und Statistische Physik«. Daneben bot er forschungsorientierte Vorlesungen an, die engen Bezug zu aktuellen theoretischen und experimentellen Untersuchungen der Physik der Kondensierten Materie hatten. Über seine Forschungen zur Erklärung der Materialeigenschaften von Gasen, Flüssigkeiten, Flüssigkristallen und Festkörpern aus den Eigenschaften der Atome und Moleküle und ihrer Wechselwirkung untereinander sind mehr als 250 Publikationen erschienen. Diese Forschungsarbeiten, Rechnungen mit Bleistift und Papier, numerische Berechnungen und Computer-Simulationen, sowie Experimente zur Licht- und Neutronen-Streuung, zu Optik und Nicht- Gleichgewichts-Phänomenen sind meistens gemeinsam mit Diplomanden, oktoranden, wissenschaftlichen Mitarbeitern und Kollegen durchgeführt worden. Auf den daraus resultierenden Veröffentlichungen stehen die Namen vonmehr als 100 Koautoren aus 20 Ländern. Siegfried Hess hat sowohl als Projektleiter, als auch als Gutachter bei nationalen und internationalen Forschungs-Kooperationen mitgewirkt. Daran waren neben Physikern auch Chemiker, Mathematiker und Ingenieure beteiligt. Er erlebte, wie wichtig es ist, bei der Behandlung wissenschaftlicher Probleme eine über die Fachgrenzen hinweg reichende, gemeinsame Sprache zu finden. Mit seinen Kindern und Enkelkindern sprach und spricht er gerne über Physik. Seine Geschichten zur Mechanik und Quanten-Mechanik sind hier zu finden.

ÜBER DEN AUTOR
VORWORT

PHYSIK ? WAS IST DAS?

MECHANIK
Hebel
Auftrieb
Stabilität, Schwerpunkt
Fallgesetze
Pendel
Kurven, Graphen und Funktionen
Steigung, zeitliche Änderung, Ableitung*
Formeln für Funktionen*
Energie
Arbeit, Leistung
Masse, Trägheit, Impuls
Kraft, Bewegungsgleichung
Sonne und Planeten
Newton, Mond und Erde
Formeln für Newton und die Gravitation*
Energie bei der Planetenbewegung
Kraft und Potential*
Drehimpuls
Laplace-Runge-Lenz-Vektor und Perihel-Drehung*
Rechnen mit Vektoren*
Vorhersage und Chaos
Ein Streit über Chaos*
Zwangskräfte, d?Alembert, Lagrange I und Gauß*
Verallgemeinerte Koordinaten, Lagrange II*
Pendelbewegungen
Hamilton-Prinzip und Hamilton-Gleichungen*
Phasenraum, Liouville*
Bewegung in beschleunigten Bezugssystemen*
Kreisel, Euler*
Berechnung von Bewegungen*
Grenzen der Mechanik
Einheiten und Dimensionen*
Quadrat und Potenzen, große und kleine Zahlen

QUANTEN-MECHANIK
Warum Quanten-Mechanik?
Planck, Einstein und die Quanten
Bohr, Sommerfeld: Atombau und Spektrallinien
Heisenbergs Unschärfe-Relation
Form und Stabilität desWasserstoff-Atoms imGrundzustand
de Broglie, Schrödinger und Wellenfunktionen
Beugung am Spalt und am Doppel-Spalt
Tunnel-Effekt
Drehimpuls und Spin, Stern-Gerlach-Experiment
Pauli, Atome und Periodensystem
Helium-Atom und Wasserstoff-Molekül
Wasserstoff-Isotope und Helium-Isotope
Fermionen und Bosonen
Strahlung und Auswahlregeln*
Dirac und das relativistische Elektron*
Erzeugung und Vernichtung von Teilchen*
Was wäre, wenn an der Planck-Konstanten gedreht wird?

ERHALTUNGSSÄTZE UND SYMMETRIEN
Der vermisste Autoschlüssel
Wann gelten Erhaltungssätze?
Das Noether-Theorem
Translations-Invarianz
Rotations-Invarianz
Verschiebung des Zeit-Nullpunktes
Paritäts-Operation und Paritäts-Invarianz
Verletzung der Paritäts-Invarianz und Pauli
Verletzt der Antrieb eines Schiffes mit einer Schraube die Parität?
Zeitumkehr-Invarianz

VERSTEHEN

ANHANG

BILDNACHWEIS

NACHWORT

DANK

STICHWORTVERZEICHNIS

"Das Buch ist lehrreich, humorvoll und mit Liebe zu Kindern geschrieben. Sehr empfehlenswert. Außerdem: Der Autor hat Recht: Kinder verstehen weit mehr, als ihnen im Allgemeinen zugetraut wird!"
Junge Wissenschaft (107/2015)


"Ein tolles Buch für naturwissenschaftlich interessierte Kinder ab zehn und alle Erwachsenen, die Physik endlich auch verstehen möchten."
ELTERN Family (Juni 2015)

"Ein mitreißendes Buch, nicht nur für Kinder."
Preußische Allgemeine Zeitung (14.03.2015)

"Ein mitreißendes Buch (...) auch für die Großen, die endlich verstehen wollen, was die Welt im Innersten zusammenhält."
Schwarzwälder Bote (10.01.2015) / Die Oberbadische (10.01.2015)