7
Bergmann/Schaefer: Lehrbuch der Experimentalphysik Band 1: Mechanik, Relativität, Wärme Von T. Dorfmüller, W. Hering u. K. Stier- stadt. 11. völlig neubearb. Aufl., de Gruyter, Berlin 1998. XVI + 1354 S., 1031 Abb., 44 Tab., Geb.,DM 168,—. ISBN 3-11-012870-5 Band 2: Elektromagnetismus Von W. Raith. 8. völlig neubearb. Aufl., de Gruyter, Berlin 1999. XVI + 970 S., 573 Abb., 35 Tab., Geb.,DM 148,—. ISBN 3-11-016097-8 Der „Bergmann-Schaefer“ zählt zweifellos zu den Klassikern unter der deutschsprachi- gen physikalischen Lehrbuchliteratur. Vor über 50 Jahren erstmals erschienen und seit- dem von verschiedenen Autoren immer wie- der überarbeitet und fortgesetzt, ist das Werk inzwischen auf acht dickleibige Bände mit insgesamt 35 Autoren angewachsen. Vor kurzem ist eine gründlich revidierte Neuauflage der ersten beiden Bände des Bergmann-Schaefer mit den Themen Mecha- nik/Relativität/Wärme (11. Auflage) und Elek- tromagnetismus (8. Auflage) erschienen. Den größten Teil (circa 850 Seiten) des ersten Bandes nimmt der von K. Stierstadt und G. Fischer verfasste Teil Mechanik ein. Behandelt werden die Punktmechanik, die Mechanik fester Körper, die Mechanik der Fluide sowie Schwingungs- und Wellenvor- gänge. Hier ist auch ein Kapitel über Akustik und – nicht ganz selbstverständlich – über physikalische Aspekte der Musik eingeglie- dert. Dem schließt sich ein mit 100 Seiten vergleichsweise kurzer von W. Hering ge- schriebener Teil zur Speziellen Relativitäts- theorie an, der bei der Überarbeitung neu aufgenommen wurde. Den Abschluss des Buchs bildet der Teil zur Wärmelehre von T. Dorfmüller (330 Seiten). Er enthält eine gut verständliche Einführung in die makroskopi- sche Thermodynamik und die molekularkine- tische Theorie der Wärme. Hier werden nicht nur die Gleichgewichts-Thermodynamik und Phasenübergänge beschrieben, sondern auch Transportphänomene und Nichtgleichge- wichtsprozesse kommen zu ihrem Recht. Der annähernd 1000 Seiten starke zweite Band „Elektromagnetismus“ wurde von W. Reith bearbeitet. Er umfasst im ersten Teil die Beschreibung des „reinen“ elektromagne- tischen Felds. Die Optik wird nur kurz ge- streift, da ihr ein separater Band der Lehr- buchreiche gewidmet ist. In der zweiten Hälfte geht es um elektromagnetische Phä- nomene in Materie, wobei Metalle, Halbleiter, magnetische Materialien, Plasmen, Elektro- chemie und vieles mehr behandelt werden. Auch wenn sich die einzelnen Kapitel der beiden Bücher graduell unterscheiden, ist doch ein gemeinsamer roter Faden erkenn- bar. Wie man von einem Lehrbuch der Expe- rimentalphysik erwarten kann, stehen die be- obachtbaren physikalischen Phänomene im Vordergrund. Alle Begriffe und Naturgesetze werden durch reale oder teilweise auch Ge- dankenexperimente erläutert und durch Schema-Zeichnungen und zahlreiche Fotogra- fien illustriert. Besonderer Wert wird auf das Vermitteln eines Gefühls für Kosmologie ge- legt. Auch die theoretische Einordnung des Stoffs kommt nicht zu kurz. Die Behandlung ist weitgehend elementar, höhere mathemati- sche Kenntnisse werden nur an wenigen Stel- len erwartet und ggf. in Anhängen bereitge- stellt. Aufgrund ihrer Konzeption und ihres Um- fangs nehmen die Bände des Bergmann- Schaefer eine Zwischenstellung zwischen Lehrbuch und Handbuch ein. Die Darstellung ist sicher zu umfangreich, um als direkte Grundlage für die Physik-Anfängervorlesung zu dienen. Zur vertiefenden Lektüre, zur Prü- fungsvorbereitung und zur Auffrischung des physikalischen Grundwissens ist das Werk hingegen bestens geeignet. Die Autoren be- klagen im Vorwort den Trend zum „Schmal- spur-Lehrbuch“, das nur das nötigste Prü- fungswissen vermittelt, und wünschen sich den „mündigen Leser“, der in der Lage ist, ei- ne selbstständige Auswahl und Einordnung des Stoffs vorzunehmen. Es ist zu hoffen, dass sich, wie schon seit 50 Jahren, auch in der heutigen Studentengeneration viele sol- cher mündigen Leser des Bergmann-Schaefer finden werden. Walter Greiner Atom- und Quantenphysik. Einführung in die experimentellen und theoretischen Grundlagen Von H. Haken u. H. C. Wolf. 7., akt. u. erw. Aufl., Springer, Heidelberg 2000. XX + 513 S., 287 Abb. , 29 Tab., Geb., DM 89,—. ISBN 3- 540-67453-5 Das von vielen Studentengenerationen ge- schätzte Lehrbuch ist jetzt in der 7. Auflage erschienen, die außer einigen Korrekturen ei- ne Reihe neuer und interessanter Gebiete der Atom- und Quantenphysik aufgenommen hat. So wurden in einem Kapitel über „Moderne Methoden der optischen Spektroskopie“ außer der Quantum-beat-Spektroskopie, „Le- vel-Crossing“- und Sättigungs-Spektroskopie auch das optische Kühlen von Atomen und der zerstörungsfreie Nachweis eines Photons behandelt. Um die beeindruckenden experi- mentellen und theoretischen Fortschritte der letzten Jahre gebührend zu berücksichtigen, wurde ein neues Kapitel hinzugefügt, in dem z. B. das Einstein-Podolsky-Rosen-Paradoxon und seine experimentelle Verifizierung, die Bose-Einstein-Kondensation und der Atom- Laser vorgestellt werden. Auch so anspruchs- volle Gebiete wie der Quantencomputer wer- den so anschaulich wie möglich behandelt. Dies wird sicher die Motivation der Studen- ten erhöhen, sich mit neuesten Ergebnissen der Physik auseinanderzusetzen. Einer der Vorteile dieses Lehrbuchs be- ruht auf der Zusammenarbeit zwischen Expe- rimentalphysiker und Theoretiker als Auto- ren, wobei beide international bekannte und geschätzte Wissenschaftler sind. Dadurch kommen beide Aspekte der Quantenphysik, die entscheidenden Experimente und das ma- thematische Gerüst, zur Geltung, wobei die Darstellung sich immer um Klarheit und An- schaulichkeit bemüht. Etwas längere mathe- matische Herleitungen werden in einem An- hang zusammengefasst, um den physikali- schen Gedankengang der Darstellung im Text nicht zu unterbrechen. Die Stoffauswahl deckt die wichtigsten Aspekte der Atom- und Quantenphysik in ei- ner didaktisch geschickten Reihenfolge ab, wobei oft die klassische Betrachtung mit der quantenmechanischen Behandlung verglichen wird, um Gemeinsamkeiten und Unterschie- de zu verdeutlichen. Beispiele sind das Was- serstoffatom (Kap. 8 klassisch, Kap. 10 quan- tenmechanisch), der Zeeman-Effekt (Kap. 13 im Vektormodell, Kap. 14 mit quantenmecha- nischer Behandlung). Die Aufgaben am Ende jedes Kapitels regen zu aktiver Mitarbeit des Lesers an, der dann seine Lösungen mit den am Ende des Buches angegebenen verglei- chen kann. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass dieses bewährte Lehrbuch durch die Er- weiterung in der neuen Auflage weiter ge- wonnen hat. Man kann es allen Physik- und Chemiestudenten und auch allen Dozenten für ihre Vorlesungen wärmstens empfehlen. Wolfgang Demtröder Die Stabilität der Welt. Eine Wis- senschaftsphilosophie der Kosmo- logischen Konstante Von B. Suchan. mentis, Paderborn 1999. 192 S., kart., DM 68,—. ISBN 3-89785-031-1 Die Kosmologische Konstante gehört zu den geheimnisvollsten Größen der Physik. Wie kaum eine andere verknüpft sie Mikro- und Makrophysik: Ihr Ursprung liegt in den Vakuumenergien fundamentaler Quantenfel- der, doch ihre Wirkung lässt sich nur auf kos- mologischen Skalen erkennen. In der Tat las- sen neuere Beobachtungen der Rotverschie- bungen von gewissen Supernovae kaum einen anderen Schluss zu, als dass diese Vakuumenergie (beziehungsweise deren Ver- allgemeinerung als „dunkle Energie“ oder „Quintessenz“) in unserem Universum einen nichtverschwindenden Wert besitzt und sogar mit 70 % der gesamten Energiedichte zu Bu- che schlägt. Trotzdem liegt dieser Wert über hundert Größenordnungen unter den Vorher- sagen der Quantenfeldtheorie, weshalb man von dem Problem der Kosmologischen Kon- stante spricht. Das vorliegende Werk wurde kurz vor Bekanntgabe dieser Beobachtungs- ergebnisse abgeschlossen und konnte diese deshalb noch nicht berücksichtigen. Das ist aber kein Nachteil, da hier wissenschaftsphi- losophische und historische Gesichtspunkte im Vordergrund stehen. Die klassische Phase der Kosmologie be- ginnt 1687 mit Newtons Principia. Das Uni- versum als Ganzes wurde in dieser Zeit im- mer als statisch angenommen. Aus diesem Grund ergeben sich in der Newtonschen Kos- mologie Stabilitätsprobleme: Geht man von einem unendlich großen Universum aus, so führt das 1/r-Potential auf Kräfte, die in jeder Richtung unendlich groß werden, was nur ein extrem instabiles Gleichgewicht ermöglichen würde. Ein räumlich endliches, sogenanntes Insel-Universum hingegen besäße einen Mit- telpunkt und würde entweder zu einem Gra- vitationskollaps führen oder – bei großen Sterngeschwindigkeiten – zu einem Ausein- Physikalische Blätter 57 (2001) Nr. 9 Bücher/Software 67 Bücher und Software Prof. Dr. Dr. Walter Greiner, Institut für Theoretische Physik, Johann-Wolfgang- Goethe-Universität Frankfurt Prof. Dr. Wolfgang Demtröder, Fachbe- reich Physik, Univer- sität Kaiserslautern

Dorfmüller, Hering, Stierstadt: Bergmann/Schaefer: Lehrbuch der Experimentalphysik Band 1: Mechanik, Relativität, Wärme/Raith: Band 2: Elektromagnetismus/Haken, Wolf: Atom- und

  • Upload
    filip

  • View
    213

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Bergmann/Schaefer: Lehrbuch der ExperimentalphysikBand 1: Mechanik, Relativität,WärmeVon T. Dorfmüller, W. Hering u. K. Stier-

stadt. 11. völlig neubearb. Aufl., de Gruyter,Berlin 1998. XVI + 1354 S., 1031 Abb., 44Tab., Geb., DM 168,—. ISBN 3-11-012870-5

Band 2: ElektromagnetismusVon W. Raith. 8. völlig neubearb. Aufl., de

Gruyter, Berlin 1999. XVI + 970 S., 573 Abb. ,35 Tab., Geb., DM 148,—. ISBN 3-11-016097-8

Der „Bergmann-Schaefer“ zählt zweifelloszu den Klassikern unter der deutschsprachi-gen physikalischen Lehrbuchliteratur. Vorüber 50 Jahren erstmals erschienen und seit-dem von verschiedenen Autoren immer wie-der überarbeitet und fortgesetzt, ist das Werkinzwischen auf acht dickleibige Bände mitinsgesamt 35 Autoren angewachsen.

Vor kurzem ist eine gründlich revidierteNeuauflage der ersten beiden Bände desBergmann-Schaefer mit den Themen Mecha-nik/Relativität/Wärme (11. Auflage) und Elek-tromagnetismus (8. Auflage) erschienen.

Den größten Teil (circa 850 Seiten) desersten Bandes nimmt der von K. Stierstadtund G. Fischer verfasste Teil Mechanik ein.Behandelt werden die Punktmechanik, dieMechanik fester Körper, die Mechanik derFluide sowie Schwingungs- und Wellenvor-gänge. Hier ist auch ein Kapitel über Akustikund – nicht ganz selbstverständlich – überphysikalische Aspekte der Musik eingeglie-dert. Dem schließt sich ein mit 100 Seitenvergleichsweise kurzer von W. Hering ge-schriebener Teil zur Speziellen Relativitäts-theorie an, der bei der Überarbeitung neuaufgenommen wurde. Den Abschluss desBuchs bildet der Teil zur Wärmelehre von T.Dorfmüller (330 Seiten). Er enthält eine gutverständliche Einführung in die makroskopi-sche Thermodynamik und die molekularkine-tische Theorie der Wärme. Hier werden nichtnur die Gleichgewichts-Thermodynamik undPhasenübergänge beschrieben, sondern auchTransportphänomene und Nichtgleichge-wichtsprozesse kommen zu ihrem Recht.

Der annähernd 1000 Seiten starke zweiteBand „Elektromagnetismus“ wurde von W.Reith bearbeitet. Er umfasst im ersten Teildie Beschreibung des „reinen“ elektromagne-tischen Felds. Die Optik wird nur kurz ge-streift, da ihr ein separater Band der Lehr-buchreiche gewidmet ist. In der zweitenHälfte geht es um elektromagnetische Phä-nomene in Materie, wobei Metalle, Halbleiter,magnetische Materialien, Plasmen, Elektro-chemie und vieles mehr behandelt werden.

Auch wenn sich die einzelnen Kapitel derbeiden Bücher graduell unterscheiden, istdoch ein gemeinsamer roter Faden erkenn-bar. Wie man von einem Lehrbuch der Expe-rimentalphysik erwarten kann, stehen die be-obachtbaren physikalischen Phänomene imVordergrund. Alle Begriffe und Naturgesetzewerden durch reale oder teilweise auch Ge-dankenexperimente erläutert und durchSchema-Zeichnungen und zahlreiche Fotogra-fien illustriert. Besonderer Wert wird auf das

Vermitteln eines Gefühls für Kosmologie ge-legt. Auch die theoretische Einordnung desStoffs kommt nicht zu kurz. Die Behandlungist weitgehend elementar, höhere mathemati-sche Kenntnisse werden nur an wenigen Stel-len erwartet und ggf. in Anhängen bereitge-stellt.

Aufgrund ihrer Konzeption und ihres Um-fangs nehmen die Bände des Bergmann-Schaefer eine Zwischenstellung zwischenLehrbuch und Handbuch ein. Die Darstellungist sicher zu umfangreich, um als direkteGrundlage für die Physik-Anfängervorlesungzu dienen. Zur vertiefenden Lektüre, zur Prü-fungsvorbereitung und zur Auffrischung desphysikalischen Grundwissens ist das Werkhingegen bestens geeignet. Die Autoren be-klagen im Vorwort den Trend zum „Schmal-spur-Lehrbuch“, das nur das nötigste Prü-fungswissen vermittelt, und wünschen sichden „mündigen Leser“, der in der Lage ist, ei-ne selbstständige Auswahl und Einordnungdes Stoffs vorzunehmen. Es ist zu hoffen,dass sich, wie schon seit 50 Jahren, auch inder heutigen Studentengeneration viele sol-cher mündigen Leser des Bergmann-Schaeferfinden werden.

Walter Greiner

Atom- und Quantenphysik.Einführung in die experimentellenund theoretischen GrundlagenVon H. Haken u. H. C. Wolf. 7., akt. u. erw.

Aufl., Springer, Heidelberg 2000. XX + 513 S.,287 Abb. , 29 Tab., Geb., DM 89,—. ISBN 3-540-67453-5

Das von vielen Studentengenerationen ge-schätzte Lehrbuch ist jetzt in der 7. Auflageerschienen, die außer einigen Korrekturen ei-ne Reihe neuer und interessanter Gebiete derAtom- und Quantenphysik aufgenommen hat.So wurden in einem Kapitel über „ModerneMethoden der optischen Spektroskopie“außer der Quantum-beat-Spektroskopie, „Le-vel-Crossing“- und Sättigungs-Spektroskopieauch das optische Kühlen von Atomen undder zerstörungsfreie Nachweis eines Photonsbehandelt. Um die beeindruckenden experi-mentellen und theoretischen Fortschritte derletzten Jahre gebührend zu berücksichtigen,wurde ein neues Kapitel hinzugefügt, in demz. B. das Einstein-Podolsky-Rosen-Paradoxonund seine experimentelle Verifizierung, dieBose-Einstein-Kondensation und der Atom-Laser vorgestellt werden. Auch so anspruchs-volle Gebiete wie der Quantencomputer wer-den so anschaulich wie möglich behandelt.Dies wird sicher die Motivation der Studen-ten erhöhen, sich mit neuesten Ergebnissender Physik auseinanderzusetzen.

Einer der Vorteile dieses Lehrbuchs be-ruht auf der Zusammenarbeit zwischen Expe-rimentalphysiker und Theoretiker als Auto-ren, wobei beide international bekannte undgeschätzte Wissenschaftler sind. Dadurchkommen beide Aspekte der Quantenphysik,die entscheidenden Experimente und das ma-thematische Gerüst, zur Geltung, wobei dieDarstellung sich immer um Klarheit und An-

schaulichkeit bemüht. Etwas längere mathe-matische Herleitungen werden in einem An-hang zusammengefasst, um den physikali-schen Gedankengang der Darstellung imText nicht zu unterbrechen.

Die Stoffauswahl deckt die wichtigstenAspekte der Atom- und Quantenphysik in ei-ner didaktisch geschickten Reihenfolge ab,wobei oft die klassische Betrachtung mit derquantenmechanischen Behandlung verglichenwird, um Gemeinsamkeiten und Unterschie-de zu verdeutlichen. Beispiele sind das Was-serstoffatom (Kap. 8 klassisch, Kap. 10 quan-tenmechanisch), der Zeeman-Effekt (Kap. 13im Vektormodell, Kap. 14 mit quantenmecha-nischer Behandlung). Die Aufgaben am Endejedes Kapitels regen zu aktiver Mitarbeit desLesers an, der dann seine Lösungen mit denam Ende des Buches angegebenen verglei-chen kann.

Zusammenfassend kann gesagt werden,dass dieses bewährte Lehrbuch durch die Er-weiterung in der neuen Auflage weiter ge-wonnen hat. Man kann es allen Physik- undChemiestudenten und auch allen Dozentenfür ihre Vorlesungen wärmstens empfehlen.

Wolfgang Demtröder

Die Stabilität der Welt. Eine Wis-senschaftsphilosophie der Kosmo-logischen KonstanteVon B. Suchan. mentis, Paderborn 1999.

192 S., kart., DM 68,—. ISBN 3-89785-031-1Die Kosmologische Konstante gehört zu

den geheimnisvollsten Größen der Physik.Wie kaum eine andere verknüpft sie Mikro-und Makrophysik: Ihr Ursprung liegt in denVakuumenergien fundamentaler Quantenfel-der, doch ihre Wirkung lässt sich nur auf kos-mologischen Skalen erkennen. In der Tat las-sen neuere Beobachtungen der Rotverschie-bungen von gewissen Supernovae kaumeinen anderen Schluss zu, als dass dieseVakuumenergie (beziehungsweise deren Ver-allgemeinerung als „dunkle Energie“ oder„Quintessenz“) in unserem Universum einennichtverschwindenden Wert besitzt und sogarmit 70 % der gesamten Energiedichte zu Bu-che schlägt. Trotzdem liegt dieser Wert überhundert Größenordnungen unter den Vorher-sagen der Quantenfeldtheorie, weshalb manvon dem Problem der Kosmologischen Kon-stante spricht. Das vorliegende Werk wurdekurz vor Bekanntgabe dieser Beobachtungs-ergebnisse abgeschlossen und konnte diesedeshalb noch nicht berücksichtigen. Das istaber kein Nachteil, da hier wissenschaftsphi-losophische und historische Gesichtspunkteim Vordergrund stehen.

Die klassische Phase der Kosmologie be-ginnt 1687 mit Newtons Principia. Das Uni-versum als Ganzes wurde in dieser Zeit im-mer als statisch angenommen. Aus diesemGrund ergeben sich in der Newtonschen Kos-mologie Stabilitätsprobleme: Geht man voneinem unendlich großen Universum aus, soführt das 1/r-Potential auf Kräfte, die in jederRichtung unendlich groß werden, was nur einextrem instabiles Gleichgewicht ermöglichenwürde. Ein räumlich endliches, sogenanntesInsel-Universum hingegen besäße einen Mit-telpunkt und würde entweder zu einem Gra-vitationskollaps führen oder – bei großenSterngeschwindigkeiten – zu einem Ausein-

Physikalische Blätter57 (2001) Nr. 9

Bücher/Software

67

Bücher und Software

Prof. Dr. Dr. WalterGreiner, Institut fürTheoretische Physik,Johann-Wolfgang-Goethe-UniversitätFrankfurt

Prof. Dr. WolfgangDemtröder, Fachbe-reich Physik, Univer-sität Kaiserslautern

anderdriften der Objekte („Verödungsein-wand“). Allgemein stellt sich in diesem Falldie schwierige Frage nach den zu wählendenRandbedingungen. Für Newton selbst wardies kein Problem, da seiner Ansicht nach dieAllmacht Gottes die Stabilität garantiere. An-dere Physiker, im 19. Jahrhundert vor allemCarl Neumann und Hugo Seeliger, sorgtensich aber sehr wohl um dieses Problem. Sohat Seeliger das Newtonsche Gravitationsge-setz explizit abgeändert, um das Problem derdivergenten Kräfte beim unendlich großenUniversum zu beseitigen – womit er erstmalsdie Kosmologische Konstante ins Spiel brach-te.

Die Newtonsche Kosmologie wurde mitder Allgemeinen Relativitätstheorie obsolet,sodass mit Einsteins Kosmologischen Be-trachtungen zur allgemeinen Relativitäts-theorie von 1917 die moderne Phase der Kos-mologie beginnt. Zu jener Zeit war Einsteinsehr von dem Machschen Prinzip beeinflusst,welches in seinen Worten besagt, dass dieMetrik „restlos durch die Massen der Körperbestimmt“ sei. Da diese Aussage in einemunendlich großen, asymptotisch flachen Uni-versum ganz sicher unzutreffend ist, betrach-tete Einstein ein räumlich geschlossenes, aberunbegrenztes Universum. Jetzt waren keineRandbedingungen mehr zu stellen, da es kei-nen Rand gab. Weil die Feldgleichungen inihrer ursprünglichen Form kein statischesUniversum zuließen, Einstein an einem sol-chen aber unter keinen Umständen rüttelnwollte, sah er sich gezwungen, die Kosmolo-gische Konstante einzuführen. Damit hatte erein Modell für ein statisches Universum zurHand, dessen Radius vollständig durch dieMateriedichte bestimmt ist. Nachdem dieNotwendigkeit eines statischen Universumsdurch die Arbeiten von Willem de Sitter undAlexander Friedmann in Frage gestellt unddurch die Entdeckung der kosmologischenRotverschiebung vollends erschüttert wordenwar, wollte Einstein auf die KosmologischeKonstante verzichten – so schrieb er schon1923 (!) an Hermann Weyl: „Wenn schon kei-ne quasi-statische Welt, dann fort mit demkosmologischen Glied.“

Dass die ursprüngliche Motivation für dieEinführung der Kosmologischen Konstanteweggefallen ist, bedeutet aber noch langenicht, dass sie verschwinden muss. So lassendie Einsteinschen Feldgleichungen in ihrerallgemeinsten Form diese Konstante nebender Gravitationskonstante als freien, aus derBeobachtung zu bestimmenden Parameterexplizit zu, wobei Beobachtungen in der Tateinen positiven Wert nahelegen. Warum die-ser Wert aber so viel kleiner als der vonQuantenfeldtheorien vorhergesagte ist, bleibträtselhaft. Erklärungen im Rahmen vonQuantengravitation und Quantenkosmologieist bisher leider kein endgültiger Erfolg be-schieden worden. Wer sich für die Begriffsge-schichte der Kosmologischen Konstante inter-essiert, findet in diesem Werk eine flüssig ge-schriebene Darstellung eines faszinierendenThemas, das die Physiker auch in diesemJahrhundert bewegen wird. Seine Lektürekann unbedingt empfohlen werden.

Claus Kiefer

How the Laser Happened.Adventures of a ScientistVon C. H. Townes. Oxford University

Press, Oxford 1999. 200 S., hardback, £ 25.00.ISBN 0-19-512268-2

Der Titel des Buches ist großartig formu-liert: „How the laser happened“. Wie begab essich, dass der Laser, dieses Artefakt, in dieWelt kam (das Licht der Welt erblickte), derLaser, der doch nur ein weiteres Mitglied istin der großen Familie der künstlichen Licht-quellen, jedoch sich auszeichnet mit zwei be-sonderen Eigenschaften, nämlich im hohenMaße zeitlich und räumlich kohärent und da-bei bis zu Leistungen von extremer Größen-ordnung skalierbar zu sein?

Dieses Buch rankt sich vornehmlich umden Laser, eine Erfindung, die Wissenschaftund Technik extrem stimulierte, die die be-reits als abgeschlossen angesehene Optik zugroßen neuen Ufern brachte, die der Spektro-skopie eine unglaubliche Renaissance be-scherte und die mehrere technische Gebiete,wie z. B. die Datenübertragung revolutionier-te. Wohl für jeden, der im Umfeld der Laserarbeitet, ist es daher reizvoll, seine histori-schen Wurzeln zu erkennen und seine Erfin-dung noch einmal nachzuerleben.

Obwohl der Laser Zentralpunkt der Ab-handlung „How the laser happened“ ist, bie-tet das Buch viel mehr. Es vermittelt, wieWissenschaft lebt, wie sich große Entdeckun-gen und Erfindungen ereignen. Wissenschaftwächst am großen Wissenschaftsbaum, dervon vielen Wissenschaftlern genährt und ge-pflegt wird. Neue wissenschaftliche Früchtewachsen in den Spitzen des Baumes und nurdie überragenden Wissenschaftler sind großgenug, die reifenden Früchte zu pflücken.

Zu diesen überragenden Wissenschaftlerngehört Charles H. Townes, der im Buch vielüber sein Leben, seine Entwicklung schreibt,wie sich sein Leben in der Wissenschaft er-füllte und wie sich in der Kommunikationmit Kollegen Wissenschaft formte.

Townes schreibt in Ausschnitten sehrspannend Wissenschaftsgeschichte – so dieEvolution vom Maser zum Laser – und amRande erfahren wir auch vom allzu menschli-chen Geschehen um die Wissenschaft. Dazugehören die langwierigen Patentauseinander-setzungen und Townes bekennt seine damali-ge Unzufriedenheit, weil selbst Patentanwältevon Bell Telephone die technische Bedeutungdes Lasers nicht zu erahnen vermochten. Ent-schuldigend mag man heute festhalten, dassdie bei der Erfindung des Lasers von der ge-samten wissenschaftlichen Gemeinschaft be-flügelte Phantasie sehr blässlich im Lichteder heutigen Bedeutung des Lasers erscheint.

Das Buch gibt noch eine wesentlicheBotschaft. C. H. Townes ist ein engagierterWissenschaftler, auch interessiert an wirt-schaftlichen Anwendungen, und er war einbegehrter Berater in politischen Kreisen. Wis-senschaft hat eine größere Chance, wenn – sowie C. H. Townes es pflegte – auf eine höhereKohärenz zwischen Wissenschaft, Wirtschaftund Politik geachtet wird.

Das Buch von C. H. Townes hat viel In-halt. Es ist genüsslich zu lesen, für jeden derWissenschaft liebt.

Herbert Welling

Von Grashalmen und HochhäusernMechanische Schöpfungen in Naturund TechnikVon S. Vogel. Wiley-VCH, Weinheim 2000.

XI + 363 S., Broschur, DM 48,—. ISBN 3-527-40303-5

Die Natur hat eine Vielzahl physikalischerEffekte in den Dienst der Evolution gestellt,deren vorteilhafte Nutzung wesentlich zumErfolg der biologischen Arten beigetragenhat, sich im Kampf ums Dasein durchzuset-zen und zu behaupten. In diesem Buch er-kundet Steven Vogel kenntnisreich und sach-verständig die Technik der Natur im Spiegelder Physik und entdeckt für den Leser einegroße, kaum zu überblickende Vielfalt vonGemeinsamkeiten, aber auch von Unterschie-den der von der Natur verwirklichten undder von Menschen erdachten Technik. DerLeser erfährt, zum Beispiel, was der Tinten-fisch mit einem Strahlantrieb, der Wasserläu-

fer mit einem selbst-startenden Siphon zutun hat, und ob derKolibri seine Flügelähnlich wie ein Hub-schrauber benutzenkann. Auch die imBuchtitel genanntenGrashalme und mo-derne Hochhäuserlassen sich miteinan-der vergleichen:

schlanke mechanische Strukturen, die aufWindlasten oder Erdbebenstöße unterschied-lich mit elastischen Biegeschwingungen rea-gieren. Das Sachverzeichnis der studiertenPhänomene und Begriffe am Ende des Bu-ches nimmt allein 37 Seiten ein, weitere 26Seiten füllen die Anmerkungen des Verfas-sers, die den Weg zu den aktuellen und histo-rischen Quellen weisen sollen, aus denen ergeschöpft hat.

Der Autor entwickelt ein Beziehungsge-flecht, indem er seine Gedanken etwas selbst-verliebt von einem Phänomen zum anderenfliegen lässt. Das macht die Lektüre des Bu-ches unterhaltsam, aber die weitschweifen-den Erklärungen geben dem Leser kaum Ge-legenheit zum Verweilen bei einem Gegen-stand, um sachliche Einwände oder möglicheBedenken gegen die Folgerungen anzubrin-gen, die kritische Leser bei so weitreichendenSchlüssen gelegentlich haben müssen. Beidem bekannten Schiffswellenmuster(Abb. 10.8 auf Seite 212) erwartet der mitOberflächenwellen etwas vertraute Leser,zum Beispiel, dass die Wellenberge des trans-versalen Systems zum Schiff hin gekrümmtsind, um sich mit denen des radialen Systemsauf dem „Kelvinkeil“ in lauter Schnabelspit-zen zu treffen. Die Skizze im Buch zeigt – imWiderspruch zum Dispersionsgesetz der Wel-len – die entgegengesetzte Krümmung – han-delt es sich um einen Fehler, oder meint derAutor ein anderes Phänomen, das nicht er-klärt und vom Leser nicht verstanden wird?

Verunsichert durch begriffliche Unklarhei-ten hat der Rezensent die Übersetzung anzahlreichen Stellen mit dem amerikanischenOriginal („Cat’s Paws – Mechanical Worlds ofNature and People“. W. W. Norton & Com-pany, USA, 1998, und Penguin Books, Ltd.,Great Britain, 1999) verglichen. Die Recher-che ergab, dass der Übersetzer offenbar von

Physikalische Blätter57 (2001) Nr. 968

Bücher/Software

Prof. Dr. Claus Kie-fer, Institut fürTheoretische Physik,Universität zu Köln

Prof. Dr. HerbertWelling, Institut fürQuantenoptik, Uni-versität Hannover

Sie wollen online in Fachinformationsdatenbanken recherchieren, Sie rnochten lhre Literatur effizient verwalten, Sie rnochten

Bibliografien autornatisch erstellen und formatieren? Dann benutzen auch Sie die neue Version 5 von EndNote, denn durch die Integration dieser drei Funktionen in einern Prograrnrn

ist EndNote zu einer unersetzlichen ,,All-in-One"-Losung fur weltweit rnehr als 300.000 Wissehchaftler, Studenten und

Autoren geworden.

EndNom Demoversion unter

www.adeptscience.de/bibliographie herunterladen oder unter

069 970 841 14 anfordern. Repfarenlam in kutwhland CHEM Research GrnbH Harnbur er Allee 26-28 D-60486 Frankfurt. Deutxhland Fax: 069 970 841 4 i &Mail? infode9ad;ptscience.de

YIFMIFIC Webstore: www.adeptstore.de W www.adeptscience.de

af,$J-i ~ y & f ~ J j

t es mit der Entwicklunu des Modell 8800 aelunuen, ein cs Test-System auf den MaFkt zu bringen, das auf Ih; Bed

einfacher Handhabung und Flexibilitat optimal abgestimmt

dem Modell 8800 konnen Sie minutenschnell ein anwendungsbe tonics-Testsystem einrichten, das bis zu acht Einschub-Module be

Stabilisierte Lichtquellen 1 I

Optische Leistungsmessung * 1 Wellenlangen-Messung

Phgsikolisclie BIBttcr 57 (2001) Nr. 9 69

Springers Physik

21 ,VO1114

0-1 F.Scheck

Theoretische Physik

i , 4 , , I , , ' 1 !

Band 4 Quantisierte Felder, Von den Symmetrien zur I Quantenelektrodynamik

Inhalt: Symmetrien und Symmetriegruppen in der Quantenphysik.- Quantisierung von Fel-

dern und ihre Interpretation.- Streumatrix und Obser- vable in Streuung und 2erfallen.- T'eilchen mit Spin 112

und die Dirac-Gleichung.- Elemente der Quantenelektro- dynamik. 2002.Etwa 400 S.rnit 100 Abb.,zahlreichen Ubungen und vollstandigen Losungswegen. (Springer-Lehrbuch. Ed. 4) Erosch. DM 89,90; sFr 79.50 ISBN 3-540-42153-X

Weitere Bande: Band 1: Mechanik. 6.Aufl. 1999. ISBN 3-540-65877-7

Band 2: Nichtrelativistische Quantentheorie. 2000. ISBN 3-540-65936-6

Band 3: Klassische Feldtheorie. Von der Elektrodynamik zu den Eichtheorien. ISBN 3340-42276-5 (In Vorbereitung)

Springer - Kundenservice Haberstr. 7.69126 Heidelberg Tel.:(O 62 21) 345 - 217/-218 Fax: (0 62 21) 345 - 229 e-mail: [email protected]

Die E-Preise Idr Ubchrr sind gultig in I)cu!schlnnd und enthallrn 796 hlwSI. Preisdndcrungen und lrriiimcr uarbehalien. d&p . oo7906/hlNT/SI:

Lehrbuchforum htt p :// www.springer.de/phys-de/lehrbuch/

C.Gerthsen

Gerthsen Physik zuvor bearbei te t von H.Vogel

Herausgeber: D. Meschede

Fiihrt in die klassichen Gebiete der Physik - Mechanik und Elektrizitatslehre - ein und gibt einen Oberblick uber die mikroskopischen Eigenschaften der Materie. Der moderne Gerthsen wird nicht nur neue Themen der Physik irnmer wieder einordnen wie z. B. Nichtlineare Dynamik oder Astrophysik, e r wird auch neue Formen der Darstellung hinhziehen, zum Beispiel kunftige Erganzungen in elektronischer Form. 21.,vollig neu bearb.Aufl.2002.XXL 1272 S.mit 1251 Abb., 10 Farbtafeln.92Tab.. 110 durchgerechneten Beispielen und 1080 Aufgaben mit vollstandigen Losungs- wegen. (Springer-Lehrbuch) Geb. DM 139,90; sFr 120,50 ISBN 3-540-42024-X

LMiiller 3. k f l a g e Grundzuge der Thermodynamik mit historischen Anmerkungen

Geschrieben fur Studenten der Ingenieurwissenschaf- ten, der Chemie und der Physik werden in diesem Lehrbuch die thermodynamischen Grundlagen sau- ber hergeleitet; dazu reichen die Mathematikkennt- nisse des Grundstudiums. Die Neuauflage enthalt zahlreiche Verbesserungen, behalt aber das bewahrte pldagogische Gesamtkonzept bei.

3.Aufl.2002.XIX,464 S. 175 Abb. Erosch.DM 89.90;sFr 79,50 ISBN 3-540-42210-2

G.W. Prolss

Physik des erdnahen Weltraums Eine Einfuhrung

Fiihrt in die Gebiete, Methoden und Ergebnisse der Extraterrestrischen Physik ein. Vorausgesetzt werden lediglich Grundkenntnisse der Mathematik und Physik, wie sie in den ersten Semestern eines natur- oder ingenieurwissenschaftlichen Studi- urns erworben werden. 2OOl.Xtr. 523 S. 263 Abb.,4 in Farbe.Geb. DM 79,90; sFr 70.50 ISBN 3-540-42052-5

P.D. Ward; D. Brownlee

Unsere einsame Erde Auf der spannenden Suche nach Leben im Universum lernt der Leser, dass niedrig entwickeltes Leben vielleicht weiter verbreitet ist, als bisher angenommen, die Ent- stehung hoher entwickelten Lebens aber zu komplex ist, um augerhalb der Erde stattfinden zu konnen. Aus den Besprechungen: ,,... wird wahrscheinlich eine Revolution unserer Anschauungen auslosen."

2001.XVlll. 374 S.Geb. DM 49.90;sFr 45,-

The New York Times

ISEN 3-540-41365-0

Springer

seiner Aufgabe überfordert war. Ein paar Bei-spiele unter vielen: „A lumbering human“mag wohl ein plumper Mensch sein, aberkein vollgestopfter (S. 36). Ein Klettverschluss(„velcro“ oder, ausführlicher erklärt, „hook-and-loop fastener“) ist kein Haken-und-Ösen-Kleber (S. 256). Elastisches Material besitzt„stiffness“ (Steifigkeit), die Härte eines Mate-rials ist nicht das Gleiche (S. 72). Rätselhaftbleibt, wieso „shafts“ (Achsen, Achswellen)im Buch durch ein im Deutschen bisher un-bekanntes Wort, Schaften, übersetzt werden (S. 139).

Wolfgang Bürger

Managing Science. Management forR & D LaboratoriesVon C. Gelès, G. Lindecker, M. Month u.

C. Roche. John Wiley, Chichester 1999. XIX +359 S., hardcover, DM 195,—. ISBN 0-471-18508-6

Lässt sich das Management von großenwissenschaftlichen Zentren lehren und lernen?Die Antwort ist gleichzeitig „ja“ und „nein“.

Die Autoren C. Gelès, G. Lindecke, M.Month und C. Roche waren viele Jahre imManagement großer Forschungslabors tätig,drei von ihnen am Europäischen Labor fürTeilchenphysik CERN. Dieser Hintergrundprägt die Sichtweise, mit der sie die Fragendes Managements von Wissenschaft diskutie-ren und er prägt die Antworten, wobei dasBuch mehr Gewicht darauf legt, die wichti-gen Fragen herauszuarbeiten als fertige Ant-worten zu geben.

Das Buch ist in zwei Abschnitte geteilt,die Management-Strukturen und die mensch-lichen Aspekte. Der erste Abschnitt reichtvon Entscheidungsmechanismen über Orga-nisation, Kommunikation, Infrastruktur, biszur Ressourcen-Planung. Dieser Abschnitt istein Leitfaden, der den Leser mit den techni-schen Aspekten des Managements vertrautmacht. Er enthält eine Sammlung von nütz-lichen Fragen und interessanten Statistikenund Anhängen. Der zweite Abschnitt handeltvon den Menschen und davon, wie der Erfolgeiner Organisation und sein Gegenteil identi-fiziert und gemessen werden kann, wie es zurichtigen Entscheidungen kommt und was ei-ne Führungspersönlichkeit auszeichnet.

Die Autoren konzentrieren sich auf denAufbau und das Management großer For-schungslabors von der Art des CERN. Vordiesem Hintergrund diskutieren sie die Pla-nung von Labors, Fragen der Finanzverwal-tung, und den Umgang mit sich schnell ent-wickelnden Technologien. Was fehlt – undvon den Autoren auch nicht vorgesehen war– ist eine Diskussion des Managements vonKollaborationen und Forschungsgeräten, dieimmer größer und internationaler werden,und wo jede neue Generation ein Überden-ken des technischen und wissenschaftlichenManagements erfordert. Betrachtet man dieExperimente der Teilchenphysik an den Spei-cherringen LEP und HERA, die von interna-tionalen Kollaborationen von typischerweise300–500 Wissenschaftler betrieben werden,so stellt man fest, dass sie sich alle eine imGroben ähnliche, aber im Detail sehr unter-schiedliche Struktur gegeben haben. DieseStrukturen zu untersuchen, ihre Stärken undSchwächen zu analysieren, wäre eine Unter-

suchung wert, da sich bei den Experimentenam Large Hadron Collider mit bis zu 2000Mitarbeitern die Anforderungen an das Ma-nagement noch weiter verstärkt haben.

Alles in allem ist das Buch sehr nützlichzum Nachschlagen und als Checkliste für diemehr formalen Aspekten des Managements.Doch eine Reihe von Fragen, darunter auchdie, wie langfristige Strategien entwickelt,wissenschaftliche Prioritäten definiert und ih-re effektive Umsetzung sichergestellt werden,bleiben unbeantwortet. Die Antworten sindvermutlich auch nicht in Lehrbüchern zu fin-den.

Albrecht Wagner

After Popper, Kuhn and FeyerabendHrsg. von R. Nola und H. Sankey. Kluwer

Academic Publishers, Dordrecht 2000. XIX +256 S., Hardcover, NLG 295.—/$ 156.—. ISBN0-7923-6032-X

Popper, Kuhn und Feyerabend haben ent-scheidende Anstöße zu der aktuellen wissen-schaftstheoretischen Debatte um den Stellen-wert der wissenschaftlichen Methoden, denCharakter der wissenschaftlichen Entwick-lung und die Sicherheit wissenschaftlicherErkenntnisse gegeben. Der vorliegende Sam-melband gibt einen Einblick in wichtige Posi-tionen in diesen Auseinandersetzungen.

Zur Beurteilung dieser Diskussionen grei-fe ich exemplarisch zwei komplexe Schwer-punkte heraus: die Frage nach einem wissen-schaftlichen Realismus und die nach demWesen des wissenschaftlichen Fortschritts.

Kommt die Wissenschaft der Wahrheit im-mer näher und erlangt damit immer bessereErkenntnisse über die unabhängig von unsexistierende Natur? Mit guten Gründen hat-ten Kuhn und Feyerabend dies verneint – an-gesichts der Methodenvielfalt und der histo-risch unterschiedlichen Wahrnehmung vonUntersuchungsobjekten, Problemfeldern etc.Und deshalb kann auch Larry Laudan in vor-liegendem Band plausibel machen, dass dasErkenntnisziel „Wahrheit“ für den Fortgangder Wissenschaft bedeutungslos ist – viel-mehr käme es auf die Nützlichkeit des ge-wonnenen Wissens für Anwendung und wei-tere Forschung an. Howard Sankey versuchtdennoch, die Position eines Methodenplura-lismus mit einer realistischen Position zuvereinen. Sankeys Versuch scheitert meinesErachtens daran, dass er die durch die Quan-tenmechanik aufgeworfenen erkenntnistheo-retischen Probleme ausblendet. Die Annahmeunabhängig von uns existierender Objekte,deren Eigenschaften wir erkennen können,hat sich nämlich durch die Paradoxa derQuantenwelt als heikel erwiesen. Auch Nor-tons Versuch, den Elektronen einen solchenStatus zuzuschreiben, überzeugt daher nicht.

Viel einsichtiger sind dagegen die Versu-che, eine Neueinschätzung des wissenschaftli-chen Fortschritts und einer Rationalität derEntwicklung vorzunehmen. Hierbei wird zumTeil an den späten Kuhn angeknüpft, der da-von ausging, dass auch in wissenschaftlichenRevolutionen von einer rationalen Wahl zwi-schen konkurrierenden Theorien gesprochenwerden kann, bei der auf Werte wie Einfach-heit, Vorhersagekraft, Genauigkeit, Reichwei-te, Konsistenz, Fruchtbarkeit rekurriert wird(die Gewichtung dieser Werte kann freilich

kontrovers erfolgen). Andrew Pyle erläutertin seinem Beitrag, dass die chemische Revo-lution im späten 18. Jahrhundert in diesemSinne keinen irrationalen Wechsel zur Sauer-stoffchemie darstellte, sondern ein rationales,argumentatives Unternehmen war. DerartigeÜberlegungen halte ich für fruchtbar undweiterführend. Auch wenn große wissen-schaftliche Theoriegebäude („Paradigmen“)auf völlig unterschiedlichen Grundlagen be-ruhen und nicht ohne weiteres miteinandervergleichbar sind („inkommensurabel“), kön-nen doch auf diesem Weg die Begriffe des„wissenschaftlichen Fortschritts“ und der „ra-tionalen Entwicklung“ sinnvoll bleiben.

Werner Eisner

Keine Panik vor Mechanik!Erfolg und Spaß im klassischen„Loser-Fach“ des Ingenieurstudi-umsVon O. Romberg u. N. Hinrichs. 2., über-

arb. u. erw. Aufl., Vieweg, Braunschweig2000. VIII + 323 S., Broschur, DM 49,80.ISBN 3-528-03132-2

Die Autoren, die Lehrerfahrung im FachMaschinenbau besitzen, führen aus, dass eingroßer Anteil der Studenten an der Prüfung(Technische) Mechanik I scheitert. Sie sehenals Hauptursache die gewöhnlich „trockene“und nicht alltagsbezogene Darstellung desThemas an. Das vorliegende Buch, in einemlockeren Ton mit vielen Cartoons etc. ver-fasst, soll Abhilfe schaffen, indem es den Stu-denten den Widerstand gegen dieses Fachnimmt und sie besser für den gefordertenStoff animiert. Ob dies gelungen ist, d. h. obnun mehr Studenten das Prüfungsziel errei-chen, kann ich nicht sagen. Da das Buch abernunmehr in 2. Auflage erschienen ist, musseine Leserschaft existieren. Ich persönlichfinde die wenigsten der Cartoons komisch,einige rundheraus geschmacklos (aber überGeschmack lässt sich streiten) und die Mehr-zahl irrelevant. Übrigens, wenn man modernsein will, sollte man die Szenarien nicht reinin einer Männerwelt ansiedeln. Es gibt auchIngenieurstudentinnen! Sicher, der Text istlocker, nur ich finde ihn zum Teil konfus undverliere den Faden. Das Niveau ist sehr nied-rig, aber es reicht wohl aus, um durch diePrüfung zu kommen. Ob der Leser jedoch zueinem echten Verständnis der Mechanikkommt, bezweifle ich.

Ich denke, dass dem modernen Studentenmit einem Lehrbuch, das auf CD mit Anima-tionen die Situationen an praxisbezogenenBeispielen vor Augen führt, mehr gedient ist.Das Beste an dem vorliegenden Buch sinddie Aufgaben. Hier kann man die Einklei-dung in Firlefanz positiv bewerten, denn inder Praxis ist das Problem ja auch oft nichtgleich offenkundig. Die Fragestellungen sindvernünftig ausgewählt und decken den be-handelten Bereich gut ab. Wenn der Studentsich die Mühe macht, die Aufgaben zu lösenund nicht nur sofort die angegebenen klarenLösungen liest, dann kann ihm eigentlichnichts passieren. Um es deutlich zu sagen:Das Buch ist eventuell nützlich für den Inge-nieurstudenten, der Technische Mechanik Izu lernen hat. Selbst für den Ingenieur be-handelt das Buch nicht die gesamte Mecha-nik, die er kennen muss. Sicherlich ist heut-

Physikalische Blätter57 (2001) Nr. 9

Bücher/Software

71

Prof. Dr. WolfgangBürger, Institut fürTheoretische Mecha-nik, Universität Kar-lsruhe

Prof. Dr. AlbrechtWagner, DeutschesElektronen-Syn-chrotron DESY, Hamburg

Dr. Werner Eisner,Zentrale Einrichtungfür Wissenschafts-theorie und Wissen-schaftsethik, Univer-sität Hannover

zutage z. B. ein Einstieg in die Hydrodynamikund Gasdynamik erforderlich. Der Ingenieur-student sollte vor dem Kauf prüfen, ob er per-sönlich mit der Darstellungsweise zurechtkommt. Für den Physiker oder den Naturwis-senschaftler allgemein ist dieser Text nichtbrauchbar. Das ist zwar gar nicht die Absichtder Autoren, aber der Titel sagt es nicht, derUntertitel nur ungefähr und im Reklametext(Einband-Rückseite) sind Studenten der Na-turwissenschaften spezifisch als Zielgruppegenannt, was nicht korrekt ist.

Michael Kalvius

The Pursuit of Perfect PackingVon T. Aste u. D. Weaire. Institute of Phy-

sics Publishing, Bristol 2000. XI + 136 S., pa-perback, £ 17.99. ISBN 0-7503-0648-3

Wie lassen sich gleichförmige Kugelnmöglichst platzsparend anordnen? Bereits imJahre 1611 erkannte Johannes Kepler durchausprobieren, dass die Lösung für das Pro-blem eine fcc-Packung darstellt, sofern essich um eine periodische, d. h. kristalline An-ordnung von Kugeln handelt. Dies schließtallerdings nicht aus, dass andere, nicht-peri-odische Konfigurationen existieren, mit de-nen sich noch dichtere Packungen erzielenlassen. Obwohl Keppler stark vermutete, dassdie 74 % Raumerfüllung der fcc-Anordnungnicht zu übertreffen sei, ließ der mathemati-sche Beweis dafür nahezu 400 weitere Jahreauf sich warten, und widersetzte sich somitden Lösungsversuchen etlicher namhafterWissenschaftler, wie etwa Gauß, Newton, Kel-vin und Hilbert, um nur einige zu nennen.

Tomaso Aste und Denis Weaire zeichnenin ihrem Buch die faszinierende Geschichtedes Keppler-Problems, d. h. die Suche derdichtesten Packung von gleichförmigen Ob-jekten, nach. Ausgehend von Hartkugelsyste-men diskutieren sie zunächst einige grundle-gende Prinzipien von dichten Packungen undverschiedene Packungstypen. Dies vermitteltdem Leser einerseits ein Gefühl für diegrundlegende Bedeutung von Kugelpackun-gen – etwa für das Verständnis der Strukturvon Schäumen, atomarer Kristalle oder gra-nularer Medien –, andererseits wird dabeiauch die Komplexität der Frage nach derdichtesten Kugelpackung deutlich.

Wie anspruchsvoll ein mathematischerBeweis für die (anscheinend doch so offen-sichtliche) Tatsache ist, dass es sich bei derfcc-Packung tatsächlich um die dichteste allermöglichen Kugelpackungen handelt, erfahrenwir im vierten Kapitel, wo der Lösungsansatzvon Thomas Hales, dem schließlich 1998 derBeweis des Keppler-Problems gelang, in gro-ben Zügen erläutert wird. Dabei machen dieAutoren auch auf die prinzipiellen Problemevon Computer-gestützten Beweisen aufmerk-sam, ohne die derart komplexe Fragestellun-gen kaum lösbar sind.

Neben Hartkugelpackungen beschäftigtsich das Buch mit vielen weiteren Systemen,etwa Gasblasen, Bienenwaben oder Kernenin Granatäpfeln, wo ebenfalls interessantePackungseffekte auftreten. Dabei zeigen dieAutoren ein detailreiches Wissen um die Per-sonen bzw. deren wissenschaftliche Leistun-gen, und der Leser erfährt so manche Skurri-lität, etwa die Geschichte eines englischenPastors, der im Jahre 1727 die Packungseigen-

schaften deformierbarer Körper durch Kom-pression von Erbsen experimentell unter-suchte.

Fazit: Insgesamt ist das Buch ein unter-haltsam geschriebener Streifzug durch dieHistorie der Kugelpackungen. Da die Autorenweitgehend auf komplizierte mathematischeÜberlegungen verzichten und den Leser mitvielen anschaulichen Beispielen und Kurzbio-graphien durch mehrere hundert Jahre Wis-senschaftsgeschichte führen, ist das Buchauch für ein breiteres Publikum geeignet.

Clemens Bechinger

Principles of Equilibrium StatisticalMechanicsVon D. Chowdhury u. D. Stauffer. WILEY-

VCH, Weinheim 2000. XXXVI + 538 S., Hard-cover, DM 148,—. ISBN 3-527-40300-0

Dieses Lehrbuch ist eine moderne undklare Einführung in die statistische Physik.Es wendet sich an Studenten im Hauptstu-dium. Im ersten Teil werden die Grundbegrif-fe der Thermodynamik in pädagogischer Wei-se eingeführt und auf Phasenübergänge inMagneten und einfachen Flüssigkeiten ange-wandt. Beide Beispiele werden in den nach-folgenden Kapiteln aufgegriffen, um Grund-begriffe und Rechenmethoden zu illustrieren.Der zweite Teil ist der statistischen Mechanikgewidmet. Zunächst werden Konzepte wie

verschiedene statisti-sche Ensemble ein-geführt. Danach wer-den die Eigenschaf-ten idealer Gasesowohl klassisch alsauch quantenmecha-nisch dargestellt.Der dritte Teil desLehrbuchs handeltvon wechselwirken-den Systemen. Die

Autoren beschreiben qualitative Eigenschaf-ten von Phasenübergängen anhand einfacherModelle, diskutieren die Rolle der Wechsel-wirkungsreichweite und Raumdimension undgeben eine kurze Beschreibung, wie Singula-ritäten im thermodynamischen Limes entste-hen. Diese Konzepte werden anhand exaktlösbarer Modelle vertieft. Die Autoren erläu-tern Grundzüge der Monte-Carlo und Mole-kulardynamik-Simulation (inklusive einigerProgrammbeispiele). In drei ausgezeichnetenKapiteln werden die Molekularfeldnäherunganschaulich und detailliert dargestellt und ih-re Stärken und Limitierungen herausgearbei-tet. Das Lehrbuch endet mit einer Skizze derRenormierungsgruppentheorie von kritischenPhänomenen. Mathematisches Rüstzeug ist ineinem Anhang aufbereitet.

Jedes Kapitel endet mit einer Zusammen-fassung, gefolgt von historischen Anmerkun-gen und Anekdoten. Zu den einzelnen Kapi-teln wird eine Auswahl von Aufgaben ange-boten, auf welche im Text verwiesen wirdund an denen der Student sein Verständnisüberprüfen kann. Besonders hervorhebenmöchte ich die weiterführenden Bemerkun-gen am Schluss jedes Kapitels. Hier gebendie Autoren einen verständlichen Ausblickauf moderne Anwendungen und aktuelle For-schungsgebiete. Sorgfältig ausgewählte Lite-raturverweise ermöglichen eine Vertiefung

Physikalische Blätter57 (2001) Nr. 972

Bücher/Software

des Stoffes und machen dieses gelungeneWerk als Ausgangspunkt für eine breite phy-sikalische Leserschaft sehr empfehlenswert.

Das Lehrbuch deckt viele Teilgebiete derstatistischen Mechanik ab und bietet ver-schiedene komplementäre Zugänge zu Kon-zepten und Methoden. Die kluge Auswahlder Themen macht das Lesen zu einem lehr-reichen Vergnügen.

Marcus Müller

Selected Papers of Richard Feyn-man (With Commentary)Hrsg. von L. M. Brown. World Scientific

Series in 20th Century Physics, Vol. 27, WorldScientific, Singapore 2000. 1012 S., paper-back, $ 58.—. ISBN 981-02-4131-3

Diese Selecta umfassen Veröffentlichun-gen aus sieben Arbeitsgebieten des großenamerikanischen Naturforschers: I. Quanten-chemie; II. Klassische und Quantenelektrody-namik; III. Pfadintegarale und Operatorre-chung; IV. Flüssiges Helium; V. Theorie derElementarteilchen; VI. Quantengravitation;VII. Computer-Theorie. Der Herausgeber L. M. Brown, einer der ersten Schüler Feyn-mans, hat sehr sachkundig unter den über100 wissenschaftlichen Arbeiten seines Dok-torvaters ausgewählt, sodass dessen ganzeBandbreite überdeckt wird.

Nach einer Arbeit über molekulare Kräfteaus dem Jahre 1939, die das sog. Feynman-Hellmann-Theorem enthält, folgen neunBeiträge zur relativistischen klassischen undQuantenelektrodynamik. Ihnen verdanktFeynman neben seiner Pfadintegralmethodein der Quantenmechanik – vertreten mitsechs Arbeiten, darunter drei weniger be-kannten Anwendungen der Methode – dengrößten Ruhm. Sechs Arbeiten über flüssigesHelium schließen sich an, dann zehn überElementarteilchentheorie. Darin geht es umdie Feynmanschen Wirbel in Quantenflüssig-keiten, die schwache (V-A)-Wechselwirkungder Elementarteilchen (er nannte die mitMurray Gell-Mann gefundene Gleichung seineinziges physikalisches Gesetz) und das Par-tonenmodell. Diese Arbeiten hätten Feynmansicher genügt, um in die Physikgeschichteeinzugehen. Die zehnjährigen Bemühungenum die Quantengravitation lieferten eherpädagogische Erträge, während sein lebenslan-ges Interesse an Rechenmaschinen zukunfts-weisende Vorschläge wie die Idee eines Quan-tencomputers (1981) zur Diskussion stellte.

Feynmans Seleted Papers sollten nebeneiner zuverlässigen wissenschaftlichen Bio-graphie (etwa J. Mehras The Beat of a Diffe-rent Drum, Oxford 1994) und einigen seinerpopulären Schriften (etwa Feynman Lectureson Physics, Reading 1963-1965) die Erinne-rung an den wohl originellsten amerikani-schen Theoretiker des 20. Jahrhunderts wachhalten.

Helmut Rechenberg

MuPAD ProSciFace Software, Paderborn, www.

sciface.com. Akademische Edition/Windows95/98/NT, Version 1.4.2, Springer, Heidelberg2000. CD-ROM mit Handbuch, XII + 364S., DM 197,20. ISBN 3-540-14790-X; System-voraussetzung: mindestens 486 PC, 8MB RAM

Das MuPAD TutoriumVon W. Oevel et al. Deutsche Ausgabe,

Springer, Heidelberg 2000. XII + 364 S., Bro-schur, DM 59,00. ISBN 3-540-66145-X

„MuPAD Pro für Windows“ mit anderenComputer-Algebra-Programmen wie Mapleoder Mathematica zu vergleichen wäre sicherunfair. MuPAD verfügt bei weitem nicht überdie Vielzahl an Funktionen und Prozeduren,die man von Maple und Mathematica ge-wohnt ist. Die Software spielt in einer ande-ren Liga, auch preislich. Immerhin ist die Bi-bliothek für analytische Geometrie recht um-fangreich, und zusätzlich kann man noch einmit MuPAD bearbeitetes Mathematik-Abiturunter den Beispielen finden. Damit ist auchdie Zielgruppe umrissen: Schüler, Lehrer undPhysikstudenten in den ersten Semestern.Die Syntax von MuPAD ähnelt derjenigenvon Maple, sodass ein späterer Umstieg leichtfallen dürfte.

Sowohl der MuPAD-Kernel als auchsämtliche Funktionen liegen im Quellcodevor. Hieraus können Einsteiger viel für eige-ne Projekte lernen. Leider fehlen numerischeFunktionen in dem Softwarepaket. In der Li-nux-Version, die für Studenten frei erhältlichist, lassen sich immerhin mit selbst geschrie-benen dynamischen Modulen numerische Bi-bliotheken, wie zum Beispiel NAG, einbin-den. Dies geht mit „MuPAD PRO für Win-dows“ noch nicht, ist allerdings für dienächste Version vorgesehen. Auch den gra-phischen Debugger, den es unter Linux undUnix gibt, vermisst man unter Windows.

Die Dokumentation und das Hilfesystemsind vorbildlich. Hier verwendet MuPADDVI-Dokumente, die mit Hyperlinks versehensind. Diese werden auch dazu verwendet, dieMuPAD-Beispiele in der Dokumentation perMausklick auszuführen. Im MuPAD-Note-book können sowohl MuPAD-Ausdrücke alsauch normale Textinhalte oder Graphen wiemit „Word“ bearbeitet und geschrieben wer-den. Allerdings kann diese Funktion mit denAusgabemöglichkeiten von Mathematica undMaple nicht mithalten.

Insgesamt erinnert die Windows-Integrati-on an frühe Versionen von Maple. Vom Mu-PAD-Plot-Tableau können sich die beidengroßen Brüder Maple und Mathematica dage-gen etwas abgucken. Beschriftungen wie Titelund Untertitel können etwa per Maus an diegewünschte Stelle verschoben werden. DerExport aus dem MuPAD-Notebook nach TEX,HTML oder sogar MathML ist nicht möglich.Dieses Manko lässt sich umgehen, indemman MuPAD mit dem Windows-TeX-Pro-gramm „Scientific Workplace“ verknüpft.

Das MuPAD-Tutorium von W. Oevel et al.bietet eine sehr gute Einführung in MuPAD,aber auch allgemein in ein Computer-Alge-bra-System. Es setzt wenig voraus und istdeshalb auch hervorragend für Schüler geeig-net. In einem eigenen Abschnitt für Schülerder Oberstufe wird erklärt, wie man mit Mu-PAD seine Mathematik-Hausaufgaben macht.

Anhand von Beispielen in jedem Kapitelversucht das Tutorium, die Funktionsweisevon MuPAD zu erklären. Am Ende jedes Ka-pitels stehen Übungsaufgaben. Im Anhangwerden Lösungswege für die Aufgaben ange-boten, sodass diese auch als Beispiele fungie-ren können. Als Nachschlagewerk für Mu-PAD-Funktionen eignet sich das Tutorium

nur bedingt, auch wenn die in jedem Kapitelerwähnten Funktionen in Tabellen mit kurzerBeschreibung aufgelistet sind.

Der Aufbau des Buches ist typisch für einComputer-Algebra-Lehrbuch: zuerst folgtman den ersten Schritten in MuPAD, an-schließend erläutern die Autoren die Biblio-thek. Das vierte Kapitel bildet mit 100 Seitenden Schwerpunkt des Buches. Darin werdendie verschiedenen MuPAD-Objekte wie Zah-len, symbolische Ausdrücke, Felder etc. er-

klärt, um die Grundlagen für das Program-mieren von eigenen Funktionen zu schaffen.Außerdem bekommt der Leser in diesem Ka-pitel einen Einblick, wie MuPAD die Aus-drücke intern verarbeitet. In den folgendenKapiteln werden die praktischen Inhalte be-tont, etwa Vereinfachen, Substituieren, Inte-grieren, Lösen von Gleichungssystemen so-wie die Graphikausgabe. In den letzten Kapi-teln, die schon recht anspruchsvoll sind, gehtes um das Programmieren von eigenen Funk-tionen. Hier sollten die Autoren über eineFortsetzung nachdenken, da diese Kapitel soknapp gehalten sind, dass der Leser für an-spruchsvollere Aufgaben auf die mitgeliefer-ten elektronischen Bücher zurückgreifenmuss. Diese haben aber nicht den Anspruch,das notwendige Wissen auf didaktische Artund Weise zu vermitteln.

Software und Tutorium sind sicherlichnicht unbedingt für den Alltag eines Physi-kers zu empfehlen, dafür fehlen einfach zuviele Funktionen, die es in anderen Program-men gibt. „MuPAD PRO für Windows“ eignetsich vor allem für Lehrzwecke. Für Lehrerund Schüler ist es bestens geeignet.

Filip Floegel

Physikalische Blätter57 (2001) Nr. 9

Bücher/Software

73

Prof. Dr. G. MichaelKalvius, Physik-Department, TUMünchen, Garching

Priv.-Doz. Dr. Cle-mens Bechinger,Fachbereich Physik,Universität Kon-stanz

Dr. Marcus Müller,Institut für Physik,Universität Mainz

Dr. Helmut Rechen-berg, Werner-Hei-senberg-Institut,MPI für Physik,München

Dipl.-Phys. FilipFloegel, Institut fürTheoretische Physik,Universität Hanno-ver

Für die Schulphysik taugt MUPAD allemal. Im Studium wird man jedochnumerische Funktionen vermissen.

FieldLab berechnet FelderDie Windows-Software FieldLab berechnetund visualisiert elektrische und magneti-sche Felder, die durch eine beliebige An-ordnung aus Spulen, Kondensatorplattenund Metallkugeln erzeugt werden. AuchWirbelfelder und Supraleiter lassen sichsimulieren. Das von Michael Suleder ent-wickelte, kostenlose Programm ist für dieLehre an Schulen und Hochschulen ge-dacht. Download: www.physikdidak-tik.uni-karlsruhe.de/software/