Bücher der Reihe Kleine Naturwissenschaftliche Bibliothek

In diesem Buch wird der Versuch unternommen, Schülern der oberen Klassen und allen, die sich für Physik inter­ essieren, etwas über die Gravitation zu vermitteln. Durch die gravitative Wechselwirkung-die schwächste aller in der Natur bekannten Wechselwirkungen-wird die Bewegung der Himmelskörper, der Planeten, Sterne und Galaxien, sowie die Entwicklung des Universums als Ganzes bestimmt. Unter Laborbedingungen sind die gra­ vitativen Effekte jedoch so klein, daß es keine leichte Aufgabe ist, sie zu messen. Als die Autoren dieses Buch über die gravitative Wechselwirkung schrieben, bemühten sie sich, dem Aus­ spruch des sowjetischen Physikers I. Je. Tamm zu folgen: "Ein Student ist keine Gans, die man füllen, sondern eine Fackel, die man anzünden muß." Offensichtlich gilt das auch für Schüler (von denen ja einige später Studenten werden). Daher haben sich die Autoren folgende Aufgabe gestellt: Erstens wollen sie den Leser mit den modernen Vorstellungen über die gravitative Wechselwirkung be­ kannt machen. Zweitens wollen sie ihn empfinden lassen, wie die erstaunlichen Besonderheiten der Gravitation im Experiment zutage treten. In diesem Buch wird auch ein wenig über die histori­ sche Entwicklung der Ideen und Experimente berichtet.

Jeder von uns wird tagtäglich mit physikalischen Erscheinungen konfrontiert. Ob er in der anfahrenden StraBenbahn nach hinten gedrückt wird, ob er beim Wandern mit Hilfe eines Kompasses die Richtung bestimmt oder ob er sich beim Schwimmen vom Wasser tragen läBt, immer sind physikalische GesetzmäBig­ keiten die Grundlage. Meistens werden wir uns dieser Tatsache überhaupt nicht bewuBt. Das mag daran liegen, daB es sich um alltägliche und damit selbstverständliche Erscheinungen handelt, über die nachzudenken scheinbar keine Veranlassung besteht. Spätestens in dem Moment jedoch, in dem Freunde oder Kinder die be­ rühmte Frage nach dem .. Warum" stellen, bemerken wir, daB selbst die Erklärung altbekannter Vorgänge Schwierigkeiten bereiten kann. Dieses Büchlein will zum tieferen Nachdenken über die Ur­ sachen physikalischer Erscheinungen anregen, die alle auf die eine oder andere Weise mit dem Wasser zusammenhängen. Die Art der Darstellung, die i. allg. auf tiefergehende theoreti­ sche Begründungen verzichtet, 5011 dem Leser die physikali­ schen Zusammenhänge auf unterhaltsame Weise näherbringen. Sie soli ihn anregen, sich mit Hilfe weiterführender Literatur umfassendere Kenntnisse anzueignen. Das Buch wendet sich an einen breiten Kreis naturwissen­ schaftlich interessierter Leser. Es setzt keine speziellen Kennt­ nisse voraus. Der Umfang des Buches machte ei ne Beschränkung auf physi­ kalische Erscheinungen notwendig. Umweltfragen und Fragen der Beziehungen des Wassers zu anderen Wissenschaftsgebieten muBten deshalb weitgehend unberücksichtigt blei ben.

Wer kennt ihn nicht, den Namen Ozon? Mehr als ein Jahrhun­ dert lang war dieses Wort für viele Menschen verbunden mit dem Gedanken an gesunde Waldluft_ In der jüngsten Vergan­ genheit ist diese wohl nicht gerechtfertigte Assoziation durch das Stichwort "Spraydosen" verdrängt worden, weil deren Treibgase zu einer Gefahr für den Ozongehalt der Atmosphäre geworden sind. Inzwischen ist die Rolle des Ozons als Luftbe­ standteil längst nicht mehr nur Gegenstand wissenschaftlicher Diskussionen unter Experten, sondern sie fand zunehmend öf­ fentliches Interesse. Die menschliche Gesellschaft verfügt heute über das wissenschaftliche und technische Potential, nachhaltig und entscheidend in den globalen Spurengashaushalt der At­ mosphäre einzugreifen und so ungewollt nachteilige Konsequen­ zen für die Existenz des Menschen zu erzeugen. Die Kenntnisse über die Zusammenhänge zwischen Ozonhaushalt der At~ mosphäre und Umwelt sind inzwischen so weit vorangeschrit­ ten, daß die Maßnahmen zur weiteren Erforschung des Ozon­ haushaltes und zur Erhaltung des natürlichen Gleichgewichts zwischen Ozonbildung und -zerstörung Gegenstand internatio­ naler staatlicher Vereinbarungen geworden sind. Das kann auch nicht anders sein, denn die in der Atmosphäre vor sich gehen­ den physikalischen und chemischen Prozesse machen an den Staatsgrenzen nicht halt, ihre Beschreibung und Beeinflussung durch uns erfordern eine internationale wissenschaftliche und technische Kooperation. Zahlreiche Anfragen an die Redaktionen von Zeitungen und Zeit­ schriften zeigen, daß das allgemeine Interesse an dem Spuren­ gas Ozon, seiner Rolle als Atmosphärenbestandteil und Umwelt­ faktor gewachsen ist.

Einer der grundlegenden und altesten Gedanken in der Ge­ schichte der Physik besteht in der Vermutung, daB die unuber­ sehbare Vielfalt der physikalischen Erscheinungen letzten Endes auf einige wenige Grundbausteine und Krafte reduziert werden .kanne. Heute bildet diese Annahme die Motivation fUr einen Zweig der Physik, der als "Elementarteilchenphysik" bezeichnet wird. Der Laie denkt bei diesem Stichwort im allgemeinen nur an den ersten Aspekt der genannten Idee: an die Reduktion der Materie­ formen auf immer weniger und immer kleinere Grundbausteine. Er erinnert sich, daB aile natlirlich vorkommenden chemischen Verbindungen auf kaum 100 chemische Elemente zuruckzufUh­ ren sind, deren kleinste Einheiten die Atome sind. Die Atome sind durchaus nicht unteilbar und strukturlos, sondern setzen sich aus Kern und Hullenelektronen zusammen. Der Kern seiner­ seits ist aus noch kleineren Bausteinen gefugt, aus Proton en und Neutronen. Elektronen, Protonen und Neutronen sind die gelaufigsten Ver­ treter der Gruppe der Elementarteilchen. Die Elementarteilchen tragen ihren Namen nicht ganz zu recht. Seit etwa zwei Jahr­ zehnten weiB man namlich, daB die meisten von ihnen aus noch kleineren Objekten, den sag. Quarks, aufgebaut sind. Mit den Quarks ist allerdings die vorerst tiefste Strukturschicht der Mate­ rie erreicht. Auch an den graBten Beschleunigeranlagen, den "Mikroskopen" der Elementarteilchenphysik, stellen sich die Quarks bis heute als punktfarmige Teilchen dar, ohne innere Struktur und raumliche Ausdehnung.