Facetten der PhysikProfessor Dr. D. von der Linde

WS 2014/15

Was Natur- und Geisteswissenschaften voneinander lernen können

Von Ulla Unseld-Berkéwicz

In den letzten Jahrzehnten haben die Naturwissenschaften immer mehr die Deutungshoheit über das Wesen des Menschen undder Welt gewonnen. Das ist zu einer Herausforderung für die Geisteswissenschaften geworden, die sich an diesem Diskurs zubeteiligen haben. Die edition unseld will die Frage nach dem Für und Wider einer naturalistischen Weltsicht diskutieren, der durchNaturwissenschaft und Technologie bewirkte Wandel unseres Weltgefühls soll beschrieben, erklärt und vorausgedacht werden.Dies kann nur gelingen, wenn die Geistes- und Naturwissenschaften miteinander in Dialog treten.

Die edition unseld soll deshalb den Austausch zwischen den verschiedenenWissensbereichen, von der Physik, der Mathematik und der Neurowissenschaft bis zurPhilosophie, der Wissenssoziologie, der Technik- und Medienkritik, anregen, vertiefen undeinem breiten Leserkreis zugänglich machen. In der großen essayistischen Tradition vonSchrödinger, Heisenberg, Eddington, Bohr, Pauli und Dirac will die edition unseldBerührungspunkte zwischen den Disziplinen aufgreifen und zur genauen Wahrnehmungermutigen.

Dass Natur-, Kultur- und Geisteswissenschaften einander bedürfen, um sinnvoll betriebenwerden zu können, war für Universalgelehrte wie Goethe, Humboldt oder Helmholtzselbstverständlich. Die rasanten Fortschritte der Naturwissenschaften im letztenJahrhundert brachten jedoch eine Entfremdung zwischen den Disziplinen mit sich, die esnun dringend zu überwinden gilt. In einer Zeit, in der die jahrhundertealtenaturwissenschaftliche Erkenntnis, dass die Wahrheit die Übereinstimmung mit der Naturist, zur Disposition stehen könnte, müssen die Naturwissenschaften den Blick über ihrenForschungshorizont hinauslenken, müssen die Geisteswissenschaften diesen Blickerwidern.

Zuspitzende Essays, Interview- und Gesprächsbände und interpretierend kommentiertekanonische Texte sollen eine neue Auseinandersetzung zwischen den Disziplinen provozieren. Unterstützt wird das Vorhabendurch einen Beirat aus Wissenschaftlern und Medienvertretern und eine Partnerschaft mit dem Nachrichtenportal SPIEGELONLINE. Der Start der neuen Reihe wird begleitet von den unseld lectures an der Universität Tübingen, zu denen Autoren deredition unseld eingeladen werden.

Ulla Unseld-Berkéwicz ist seit 2003 Vorsitzende der Geschäftsführung der Suhrkamp Verlagsgruppe. Sie ist Autorin zahlreicherErzählungen, Romane und Dramen. In den siebziger Jahren war sie als Schauspielerin an Bühnen in München, Stuttgart, Köln,Hamburg, Bochum und West-Berlin tätig.

Verlegerin Ulla Unseld-Berkéwicz

Intention der Veranstaltung

Lernziele

● InteresseundVerständnisfördern

● Berührungsängsteabbauen

● Fragenstellenermutigen

● (Er-)Kenntnisseerwerben

Arbeitsweise

● PräsentationdesMaterialsaufdemBeamer

● DialogundDiskussion

● FragenSie!

● ZugriffaufMaterialundErgänzungenauf"Moodle"

Vorgesehene Themen

● WomitbeschäftigtsichPhysik?

● ArbeitundEnergie

● Wärme

● EnergiehungrigeWelt

● Bewegung

● RelativitätvonBewegungenundRelativitätvonRaumundZeit

● Ganzphilosophisch:WasistZeit?

● Ganzpraktisch:Uhren

● Ganzphilosophisch:WasistRaum?

● Ganzmathematisch:DieRäumederMathematiker

● GrundzügederAllgemeinenRelativitätstheorie

● Licht

● Quanten

● GibteseineobjektiveRealität?

Was wünschen Sie sich?

Leistungsnachweis

● Essaysvonca.5Seiten

● ListemitThemenvorschlägen

● ThemeneigenerWahlmöglich

Themen

1.Veranstaltung24.Oktober 2014

Welche "große" Fragen beschäftigen die Physik?

● Wie ist die Welt aufgebaut?

Struktur der Materie

Struktur von Raum und Zeit

● Welche Wechselwirkungen gibt es zwischen den Bestandteilender Materie?

● Wie ist die Welt entstanden und wie entwickelt sie sich?

Der CERN Physiker Rolf Landua

Weltbild-Revolution im Supertunnel

Der Teilchenbeschleuniger LHC bei Genf ist das komplexeste Hightech-Gerät

der Geschichte - und könnte unser Wissen über die Welt revolutionieren,

meint der Physiker Rolf Landua. Es geht um eine Antwort auf die großen

Fragen des Universums.........

Large Hadron Collider (LHC)

Wie sieht die Maschine aus ?

Luftbild des Beschleuniger-Rings

Im Ring-Tunnel

Was geschieht in der Maschine?

• Protonen werden auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt (fast Lichtgeschwindigkeit)

• Protonen zirkulieren im Ring in beiden Richtungen und kollidieren

• Hohe Kollisionsenergie: ≈ 7 TeV (Hochenergie-Physik)

Newton's unfinished business...What is mass?

An invisible problem...What is 96% of the universe made of?

Nature's favouritism...Why is there no more antimatter?

Secrets of the Big BangWhat was matter like within the first second of the Universe’s life?

Hidden worlds…Do extra dimensions of space really exist?

A few unanswered questions....

Why the LHC ?

Über das Higgs-TeilchenDas Higgs-Boson oder Higgs-Teilchen ist ein nach dem britischen Physiker Peter Higgs benanntes hypothetisches Elementarteilchen aus dem Standardmodell der Elementarteilchenphysik. .....

Das Higgs-Teilchen gehört zum Higgs-Mechanismus, einer schon in den 1960er Jahren vorgeschlagenen Theorie, nach der alle Elementarteilchen ihre Masse erst durch die Wechselwirkung mit dem allgegenwärtigen Higgs-Feld erhalten. Mit diesem Ansatz wurde es auch möglich, die schwache und die elektromagnetische Wechselwirkung als zwei verschieden starke Aspekte einer einzigen grundlegenden elektroschwachen Wechselwirkung zu deuten, was einen der wichtigsten Schritte zur Aufstellung des Standard-modells darstellt. Als einziges Teilchen dieses Modells ist das Higgs-Boson experimentell noch nicht gesichert. Jedoch wurde im Juli 2012 von der Ent-deckung eines neuen Teilchens am Large Hadron Collider berichtet, bei dem es sich vermutlich um das Higgs-Boson handelt.....

(Wikipedia)

Die Entdeckung des Higgs-Teilchens?

PR17.1204.07.20122CERN experiments observe particle consistent with

long-sought Higgs boson

Geneva, 4 July 2012. At a seminar held at CERN1 today as a curtain raiser to the year’s major particlephysics conference, ICHEP2012 in Melbourne, the ATLAS and CMS experiments presented their latestpreliminary results in the search for the long sought Higgs particle. Both experiments observe a newparticle in the mass region around 125-126 GeV.

“We observe in our data clear signs of a new particle, at the level of 5 sigma, in the mass region around126 GeV. The outstanding performance of the LHC and ATLAS and the huge efforts of many people havebrought us to this exciting stage,” said ATLAS experiment spokesperson Fabiola Gianotti, “but a little moretime is needed to prepare these results for publication.”

Nobelpreis für Physik 2013

François EnglertPeter W. Higgs

"for the theoretical discovery of a mechanism that contributes to our under-standing of the origin of mass of subatomic particles, and which recently was confirmed through the discovery of the predicted fundamental particle, by the ATLAS and CMS experiments at CERN's Large Hadron Collider"

Ziele der Physik

Welche Ziele verfolgen die Physiker?

● Erkennen von Gesetzmäßigkeiten und Zusammenhängen

● Widerspruchsfreiheit, keine Lücken

● Vereinheitlichung und Vereinfachung

Gesetzmäßigkeiten und Zusammenhänge

Beispiel: Wie hängen die elektrischen Kräfte vom Abstand ab?

Beispiel: Welcher Zusammenhang besteht zwischen elektrischen und magnetischen Kräften?

+

++

+

NordenSüden

kein el. Strom

KompaßnadelNordenSüden

el. Strom fließt

Kompaßnadel

Widersprüche und Lücken beseitigen

Beispiel: Gravitation und Quantenmechanik

Gravitation

(wichtig im kosmischen Maßstab)

Quantenmechanik

(wichtig im atomaren Bereich)

<-- ? -->

Vereinheitlichung und Vereinfachung

DiefundamentalenNaturkräfte:

• Schwerkraft (Gravitation)

• Elektromagnetische Kraft

• "Schwache Kraft"

• "Starke Kraft" (Kernkraft)

elektrische K.

magnetische K."GrandUnifiedTheory"("Weltformel")}

Welche Methoden werden verwendet?

Experimente

Apparate (LHC !!)

Messungen

Experimentelle Daten

Theorie

Mathematische Gesetze

Mathematische Modelle

Beschreibung der Beobachtungen durch theoretische Modelle

ÜberprüfenderVoraussagenderTheoriedurchExperimente

Das war's für heute

(Nicht vergessen: Bei Moodle anmelden)

Struktur der Materie

KleinsteTeilchen....>...................>................>...............Galaxien

Atom

Elektron

Nukleon

Atomkern

u

u d

Molekül

Proton

Quarks

Biologisches MaterialBiologie

Chemie

Physik

Struktur von Raum und Zeit

• Raum und Zeit sind nicht absolut, sondern "Mitspieler"(imGegensatzzuVorstellungenvonNewton,Kant,...)

NichtweitvonGenfliegendieAnlagendesKernforschungs-zentrumsCERN.AlsaneinemsonnigenAugusttageineBesuchergruppewiederansTageslichttritt,istEuropaineinenDornröschenschlafgefallen.DieBesucherbewegensichwieineiner"FotografiederWelt".StehtdieZeitstill?IndiesemfuriosenRomanschießtalleswieineinemTeil-chenbeschleuniger zusammen: eine beklemmende Idee, modernsteZeittheorien,existentielleDeutungenundeineberauschendeSprache.

Wechselwirkung der Bestandteile

• WelcheKräftewirkenzwischendenTeilchen?

Beispiel: Elektrische Anziehung und Abstoßung zwischen elektrischen Ladungen

++

+-

Anziehung Abstoßung

Entstehung und Entwicklung des Universums (1)

Entstehung und Entwicklung des Universums (2)

Nobelpreis für Physik 2011Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt, Adam G. Riess

"for the discovery of the accelerating expansion of the Universe through observations of distant super-novae".

Newton's unfinished business

What is the origin of mass? Why do tiny particles weigh the amount they do? Why do some particles have no mass at all?

At present, there are no established answers to these questions. The most likely explanation may be found in the Higgs boson, a key undis-covered particle that is essential for the Standard Model to work.

First hypothesised in 1964, it has yet to be observed.

What is "mass"?

SE E3 - IOS - Facetten der Physik - Cr. 3-3 Professor Dr. rer. nat. Dietrich von der Linde Fr 10:15-11:45 Essen / V15 S05 D16 Beginn: 24.10.2014

Umfang: 3 - 3 ECTS-Cr., 2 SWS Max. TN-Zahl: 35 E-Bereich / 35 gesamt

Angebotsart: E3-spezifisch Voraussetzungen: In E3 nicht geeignet für: Bio, Chemie, Physik; EIT, ISE, Masch.bau, NanoEng Inhalte: Dass Natur-, Kultur- und Geisteswissenschaften einander bedürfen, um sinnvoll betrieben werden zu können, war für Universalgelehrte wie Goethe, Humboldt oder Helmholtz selbstverständlich: „Die Na-turwissenschaften [müssen] den Blick über ihren Forschungshorizont hinauslenken, die Geisteswissen-schaften [müssen] diesen Blick erwidern“ (Ulla Unseld-Berkéwicz über die Reihe „edition unseld“). Darüber hinaus verträgt die bedeutende Rolle, die heute Naturwissenschaften und Technik in unserem Leben spielen, keine Berührungsängste. Kann man versuchen, die Hürden etwas abzubauen, damit sich diese scheinbar so vertrackte Wissenschaft etwas zugänglicher zeigt? Sicher nicht durch einen Crash-Kurs in Physik, aber vielleicht durch Beschäftigung mit Themen von aktuellem Interesse wie En-ergie und Klima, aber auch mit Fragen, die Philosophen schon seit langer Zeit beschäftigen und die sich neu stellen: Was ist Raum, was ist Zeit, gibt es objektive Realität? Was ist richtig, was ist wahr, wie sicher kann man sein? Wagen Sie den Versuch, Newton, Einstein, Planck, Heisenberg und Co. Einmal auf die Finger zu schauen. Hören Sie, was u.a. Aristoteles, Augustinus, Leibnitz, Mach und Lenin zu diesen Themen gesagt oder geschrieben haben. Lernen Sie, sich ein Urteil zu bilden, z.B. was die Energiewende von uns verlangt und welche Zukunft Elektroautomobile bieten können. Lernziele: Interesse und Verständnis fördern, Berührungsängste abbauen sowie Fragenstellen ermutigen und (Er-)Kenntnisse erwerben. Studienleistung zum Erwerb von ECTS-Credits: Regelmäßige Teilnahme und ein Aufsatz oder Abschlusskolloquium zur Vertiefung eines Unterthemas. In E3 ist regelmäßige, aktive Teilnahme mit Vor-/Nachbereitung neben dem erfolgreichen Bestehen Voraussetzung zum Scheinerwerb. Geduldet wird eine entschuldigte (!) Fehlzeit von 4 SWS bei regulären wöchentlichen Kursen. Weitere Informationen zur Veranstaltung: Online-Anmeldung ab dem 19.09.2014 über LSF (http://lsf.uni-due.de) Kontakt: studium-liberale@uni-due.de Das Seminar wurde speziell für Studierende des Studium liberale konzipiert!

WS 14/15 Modul E3, Studium liberale: Lehrauftragsseminare des IOS 38_________________________________________________________________________