Opa, was macht ein Physiker?
Physik für Jung und Alt
Erlebnis Wissenschaft
1. Auflage September 2014
270 Seiten, Hardcover
100 Abbildungen
9 Tabellen
Sachbuch
Kurzbeschreibung
Die Idee zu diesem Buch entstand vor ein Paar Jahren, als die Enkelkinder des Autors fragten: "Opa, was erzählst du eigentlich den Studenten in deinen Vorlesungen?" Die Intention ist, die "richtige" Physik so zu vermitteln, dass sie auch Kindern erzählt werden kann.
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Was für eine schöne Idee! Siegfried Hess erklärt allen Menschen ab 12 Jahren, was die Welt im Innersten zusammenhält und was die Physik damit zu tun hat. Die Grundlagen dafür beginnen mit der Mechanik. Wussten Sie, dass es eine himmlische, eine irdische und eine höllische Mechanik gibt? Die himmlische Mechanik erklärt die Bewegung der Erde um die Sonne und die des Mondes um die Erde. Die irdische beschäftigt sich mit der Mechanik auf der Erde ? u. a. mit Rädern, Hebeln, dem Fliegen oder Reibung und Bewegungen, und die höllische
Mechanik schließlich behandelt den Flug und die Wirkung von Kanonenkugeln und anderen Geschossen.
Forscher und ihre Entdeckungen: von Heinrich Hertz bis zu Max Planck Was die klassische Mechanik nicht erklären kann ? die Physik der Atome und Moleküle und ihre Wechselwirkung mit Licht ?, das erklärt die Quantenmechanik. Hess stellt? wie auch schon zuvor ? Forscher und Entdecker vor und bringt den Lesern so das Gebiet der Quantenmechanik nahe.
Wer eine Auflockerung dazwischen braucht, der kann sich mit dem »Teekesselspiel « vergnügen oder die Fantasiegeschichte »Was wäre, wenn an der Planck- Konstanten gedreht wird?« lesen. Mitwirkende: Albert Einstein, Max Planck und Max von Laue und viele andere ? frei erfunden von Siegfried Hess.
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
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)
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.
