Physik des 19. Jahrhunderts

Transkript

1 Physik des 19. Jahrhunderts EPGII: Physik und Gesellschaft in Europa Frieder Ernst

2 Gliederung 1. Das Weltbild vor dem 19. Jahrhundert 2. Physik des 19. Jahrhunderts a. Mechanik b. Thermodynamik c. Elektrodynamik 3. Auswirkung auf die Gesellschaft a. Bild des Naturwissenschaftlers b. Weltbild c. Wissenschaftlicher Fortschritt

3 Das Weltbild vor dem 19. Jh. Früher geozentrisches Weltbild Erde Mittelpunkt des Universums Himmelskörper bewegen sich auf Kreisbahnen

4 Das Weltbild vor dem 19. Jh. Zweifel an dieser Theorie im 16. Jh. von Galilei und Kopernikus Verklagung Galileis der Häresie durch die Kirche Verbot des Drucks von Dokumenten über das heliozentrische Weltbild 18. Jh.: Kirche weicht Standpunkt auf Vitalismus vorherrschend Atomismus unterdrückt

5 Entwicklung der Physik - Mechanik Mechanik bereits weitgehend abgeschlossen Entstand aus Himmelsmechanik Gravitation Newtonsche Axiome Infinitesimalrechnung Mathematisierung (Lagrange, Euler, Hamilton, D Alembert)

6 Thermodynamik Entdeckung der Energieerhaltung von Robert Mayer Endgültige Ausformulierung: Helmholtz 1847

7 Thermodynamik Hermann von Helmholtz *1821 in Potsdam Sohn eines Gymnasiallehrers Stipendium für Medizinstudium Nach Abschluss Dienst in der preußischen Armee 1847: Über die Erhaltung der Kraft

8 Thermodynamik Hermann von Helmholtz 1849: Professur für Physiologie und Pathologie in Königsberg 1857: Lehrstuhl für Physiologie in Heidelberg 1870: Lehrstuhl für Physik in Berlin 1894: Tod in Folge eines Schlaganfalles in Berlin

9 Thermodynamik Entdeckung der Energieerhaltung von Julius Robert von Meyer Endgültige Ausformulierung: Helmholtz 1847 Lange Zeit sehr umstritten Umwandlung von Bewegungsenergie in Wärme möglich Reibungswärme Umkehrung des Prozesses nicht möglich Carnot Prozess Entwicklung des Konzeptes der Entropie

10 Thermodynamik Bisher nur makroskopische Betrachtung der Thermodynamik Mikroskopische Betrachtung durch Kinetische Gastheorie Gase bestehen aus Atomen/Molekülen Temperatur als Geschwindigkeit der Teilchen Druck durch Stöße mit der Umgebung Berechnung durch statistische Verteilungen (Wahrscheinlichkeit)

11 Thermodynamik Ludwig Boltzmann *1844 in Wien Sohn eines Finanzbeamten Studium der Mathematik und Physik in Wien 1869 Professor für Physik in Graz Häufige Ortswechsel: Heidelberg, Berlin, Graz, Wien

12 Thermodynamik Ludwig Boltzmann Häufige Ortswechsel auf Depressionen zurück zu führen 1901: Dozent für Physik und philosophische Probleme der Physik 1906: Selbstmord während eines Sommerurlaubes

13 Elektrodynamik Newtons Konzept der Kraft unbefriedigend Blick auf wesentliches durch Mathematisierung verloren gegangen

14 Elektrodynamik Michael Faraday *1791 in einem Londoner Vorort Sohn eines Schmieds Lehre zum Buchbinder mit 14 Interesse an Naturwissenschaften Anschließend Ausbildung zum Chemielaborant bei Humphry Davy Mit 25 Jahren erste Publikation

15 Elektrodynamik Michael Faraday 1831: Entdeckung der elektromagnetischen Induktion Aufnahme in die Royal Society Anstellung als Direktor des Laboratoriums der Royal Institution Insgesamt ca Experimente Tod mit 76 Jahren

16 Elektrodynamik Newtons Konzept der Kraft unbefriedigend Blick auf wesentliches durch Mathematisierung verloren gegangen Neue Erkenntnisse durch Faraday 1820 Nachbau des Oerstedt-Versuchs 1831 Entdeckung der Induktion Prägung des Begriffs der Feldwirkung

17 Elektrodynamik Formulierungen von Faraday qualitativ Quantitative Beschreibung durch James Clerk Maxwell

18 Elektrodynamik James Clerk Maxwell * 1831 in einem Edinburgher Vorort Sohn eines Richters Unterricht bei Privatlehrern Viele Besuche der Royal Society und Society of Arts Studium der Mathematik und Physik 1850 Wechsel von Edinburgh nach Cambridge

19 Elektrodynamik James Clerk Maxwell Stipendium am Trinity College Studium der Werke von Faraday 1856 Professor für Naturphilosophie in Aberdeen, später in London Rückzug auf seinen Landsitz in Schottland

20 Elektrodynamik James Clerk Maxwell 1873 Abhandlung über Elektrizität und Magnetismus Berufung an den Cavendish Lehrstuhl in Cambridge 1879: Tod durch Krebs

21 Elektrodynamik Formulierungen von Faraday qualitativ Quantitative Beschreibung durch James Clerk Maxwell Einführung des Feldes als physikalische Größe Formulierung sehr kompliziert Umformulierung durch Heinrich Hertz

22 Elektrodynamik 1890 Abhandlung: Die Grundgleichungen der Elektrodynamik für ruhende Körper Elektromaterie und elektr. Felder nun gleichwertig Allerdings Theorie nur mit Äther erklärbar

23 Auswirkungen der Physik Bild des Naturwissenschaftlers Bedeutung der Naturwissenschaften nimmt zu Physiker als angesehene Leute Royal Society, Society of Arts Akzeptanz durch die Kirche Philosophie wird durch Mathematik ersetzt

24 Auswirkungen der Physik Weltbild Ich glaube das geistige Leben der gesamten westlichen Welt spaltet sich immer mehr in zwei diametrale Gruppen auf. ( ) Literarisch Gebildete auf der einen Seite auf der anderen Naturwissenschaftler, als deren repräsentativste Gruppe die Physiker gelten. Zwischen beiden eine Kluft gegenseitigen Nichtverstehens, manchmal und zwar vor allem bei der jungen Generation Feindseligkeit und Antipathie, in erster Linie aber Mangelndes Verständnis. Man hat ein seltsam verzerrtes Bild voneinander (C.P. Snow: Die zwei Kulturen)

25 Auswirkungen der Physik Weltbild Abspaltung von den Vitalisten Widerlegung der Theorie durch mikroskopische Beschreibungen Lebenskraft oder ein Schöpfer sind durch die Mechanisch- Kausale Erklärung der Welt nicht mehr notwendig Der 2000 Jahre alte Atomismus von Demokrit wird endlich anerkannt

26 Auswirkungen der Physik Wissenschaftlicher Fortschritt Verbesserung der Effizienz von Wärmekraftmaschinen Elektrodynamik als Grundlage der heutigen Technologie Grundlagen der Funktechnik durch Hertz Ich glaube nicht, dass die von mir entdeckten drahtlosen Wellen irgendeine praktische Anwendung finden werden. (Heinrich Hertz) Atomimus als Grundlage für Atomphysik