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<blockquote data-quote="H2SO4" data-source="post: 91622" data-attributes="member: 2506"><p>Die Nanotechnologie hat uns inzwischen völlig neue Welten und Möglichkeiten eröffnet. Nicht nur die Beschichtung von Waschbecken oder Glasscheiben mit Nanopulvern zur Wasser- und Schmutzabweisung ist Ziel dieses Forschungsgebietes. Man erhofft sich beispielsweise, eines Tages winzig kleine Mikroroboter als medizinische Helfer in den menschlichen Körper einbringen zu können, welche dann an Ort und Stelle die erforderlichen "Reparaturen" durchführen. Hier sehen wir als nur ein Beispiel ein Mikrogetriebe, nur wenige [µm] groß. Es handelt sich dabei um ein Sechsgang- Getriebe, jedes einzelne Zahnrad kann sequentiell durch in der oberen Bildmitte zu sehende Schaltung angesteuert werden. Solche Getriebe wurden schon bis</p><p>250 000 Umdrehungen pro Minute belastet. Viele weitere Aufnahmen und Informationen zu dieser Technik der Zukunft unter nachstehendem Link.</p><p></p><p>Noch sind wir längst nicht am Ende unserer Stippvisite in die Welt des Kleinsten angelangt. Vor uns liegt jetzt das Reich der Moleküle und Atome. Moleküle, die Zusammenlagerung mehrerer oder vieler, gleicher oder unterschiedlicher Atome, können in ihren Abmessungen sehr unterschiedlich sein. Das uns allen bekannte Wassermolekül - H2O - weist einen Durchmesser von nur einem Zehnmillionstel Millimeter auf, währenddessen man organische Riesenmoleküle kennt, in denen Millionen von Atomen lange Ketten oder Netze bis in den Millimeterbereich ausbilden.</p><p></p><p>WasserstoffatomDaher ignorieren wir jetzt die fast unübersehbare Welt der Moleküle und wenden uns gleich den Atomen zu. Das kleinste von ihnen ist das Wasserstoffatom mit einem Durchmesser von etwa 8 × 10-11 [m]. Wasserstoff ist dasjenige Element, welches man am häufigsten im ganzen Universum antrifft. Es besteht aus nur einem Proton, welches von einem Elektron umgeben ist. Das Proton ist dabei fast der alleinige Masseträger, es "wiegt" 1.672648 × 10-27 [Kg] bei einem Durchmesser von nur 2 × 10-15 [m] und ist damit rund zehntausendfach kleiner als das Atom.</p><p></p><p>Das elektrisch negativ geladene Elektron (e-) "umkreist" dabei das positive Proton (p+) in relativ großem Abstand, so dass das Atom nach außen hin elektrisch neutral erscheint. Würde man ein solches Atom auf einen Durchmesser von 100 [m] "aufblasen", so wäre der Atomkern nur 1 [cm] groß, kaum sichtbar. Das Elektron, rund 2000- fach leichter als das Proton, umgibt den Atomkern in Form einer Wolke. Wir könnten niemals aufgrund der Unschärferelation sagen, wo gerade sich das Elektron aufhält. An diesem einfachen Beispiel sehen wir jedoch leicht, dass der größte Teil eines Atoms aus - Nichts besteht! Ein kleiner, aber relativ schwerer Kern, der fast allein für die Masse des Atoms verantwortlich ist, ist umgeben von einem Vakuum, und erst in großem Abstand sehen wir eine Elektronenwolke, Orbitale genannt, in der sich irgendwo mit großer Wahrscheinlichkeit das Elektron aufhält.</p><p></p><p>Siliziumatome Nun ist Wasserstoff das einfachste chemische Element, die anderen der bisher 118 bekannten Elemente werden aufgebaut, indem sich immer mehr Protonen im Kern ansiedeln (und dabei von neutralen Neutronen "stabilisiert" werden), die in der Atomhülle von einer äquivalenten Anzahl Elektronen zum Ladungsausgleich umgeben sind. In nebenstehender TEM- Aufnahme (Transmissionselektronenmikroskop) sehen wir Siliziumatome in einem Kristall dieses Elements. Ein Kreis entspricht dabei je zwei Atomen. </p><p></p><p>Sie haben richtig geraten, wenn Sie meinen, dass wir immer noch nicht in die allerkleinsten Bereiche der Natur vorgestoßen sind! Als der griechische Philosoph Demokrit das Atom benannte (á-tomo, das Unteilbare), war dies für die damalige Zeit eine herausragende Leistung menschlichen Geistes. Auch heute noch gilt, dass ein Atom durch chemische Methoden nicht weiter geteilt werden kann.</p><p></p><p>Die Physiker haben jedoch eine Art "Messer" erfunden, mit dem man auch Atome teilen kann. Man wusste z.B., dass bestimmte schwere Elemente wie Uran oder Plutonium durch Beschuss mit einem Neutron in zwei Atom"hälften" zerfielen. Dabei wurden dann wiederum Neutronen freigesetzt. Bringt man genügend Material eines solchen Elementes zusammen (kritische Masse), so verläuft der Prozess autark, wir haben es mit einer Kettenreaktion zu tun. Weil dabei große Energiemengen freigesetzt werden, will der Experimentator nicht gerne selbst in der Nähe sein, deshalb teilt er die kritische Masse in zwei Hälften auf, die dann irgendwo mittels einer chemischen Sprengladung zusammengeführt werden. Der Beschuss mit nur einem Neutron ist dann ausreichend, um der Natur gewaltig ins Handwerk zu pfuschen - erstmalig geschehen durch die Hiroshima- Bombe! </p><p></p><p>Es gibt allerdings auch friedlichere Lösungen dieses Prinzips, verwirklicht in unseren nicht sehr geliebten Atomkraftwerken. Indem man darauf achtet, die freigesetzten Neutronen alsbald einzufangen und die entstehende Wärme abzuführen ist eine sanfte Spaltung der Atomkerne durchaus nutzbringend.</p><p></p><p>Aber wir wollen ja nicht nur Atome zertrümmern, sondern möglichst noch ihre "Bauteilchen". Ist das überhaupt noch möglich? Im Falle des Elektrons wohl nicht mehr, es wird heute allgemein als fundamentales Teilchen betrachtet. Protonen und Neutronen dagegen können wir durchaus noch auf den Pelz rücken! </p><p></p><p>Protonen und Neutronen sind nicht elementar, sondern theoretisch noch weiter teilbar. Schon 1964 vorausgesagt, konnten die Hochenergiephysiker in ihren Teilchenbeschleunigern die wirkliche Existenz der so genannten Quarks nachweisen, aus denen Protonen und Neutronen bestehen. Der Name hat nichts mit Milchprodukten zu tun, sondern ist eher zufällig.</p><p></p><p>Man kennt 6 verschiedene Quarks mit den seltsam anmutenden Namen up, down, charme, strange, bottom und top, von den Physikern humorvoll als Geschmack (flavour) bezeichnet (wahrscheinlich dachten sie dabei doch an Erdbeer- oder Vanillequark). Sie unterscheiden sich nicht nur durch ihre elektrische, sondern auch durch eine "Farbladung" (rot, grün, blau). Zu jedem Quark existiert auch ein Antiquark, welches dann antirot, antigrün oder antiblau ist.</p><p></p><p>Leider sind Quarks keine freien Teilchen, sie kommen niemals einzeln vor. Vielmehr werden sie von so genannten Gluonen (engl. glue= Klebstoff) derart zusammen gehalten, dass es nicht möglich ist, ein einzelnes Quark isoliert zu beobachten.</p><p></p><p>Aufbau des ProtonsIhre Existenz lässt sich nur nachweisen, indem man z.B. ein Proton immer wieder mit Elektronen beschießt und dann je nach Aufprallstelle unterschiedliche Reaktionen ausgelöst werden, die durch die verschiedenen Eigenschaften der Quarks bedingt sind. Ein Proton besteht aus 2 up- und einem down- Quark, beim Neutron ist es umgekehrt. Tatsächlich ist der Aufbau z.B. des Protons noch weitaus komplizierter, können doch die Gluonen ihrerseits kurzfristig zu Quark- Antiquarkpaaren werden, weshalb ein Proton eigentlich eine brodelnde "Suppe" aus Quarks, Quark- Antiquarkpaaren und Gluonen darstellt.</p><p></p><p>Wie "groß" ist eigentlich solch ein Quark? Nun, es ist noch tausendmal kleiner als das Proton, misst also rund 10-18 [m] im Durchmesser. In derselben Größenordnung treffen wir wieder auf ein uns schon geläufiges Teilchen, das Elektron. Würden wir ein Quark auf 1 [mm] Größe bringen, hätte das Proton einen Durchmesser von 1 [m] und ein Atom wäre bereits 100 [Km] groß!</p><p></p><p>Bis heute geht man davon aus, dass die Quarks und Elektronen die fundamentalen Bauteilchen der Materie sind, sie lassen sich nicht weiter zertrümmern. Ganz sicher ist man sich allerdings noch nicht, eventuell sind Quarks aus noch kleineren Subteilchen zusammengesetzt, die bisher unbekannt sind. Die Zukunft wird es zeigen!</p><p></p><p>Ja verflixt, dürfte mancher sagen, jetzt muss aber langsam Schluss sein mit der Reise in immer kleinere Welten. Gerade deshalb, weil doch vielleicht Quarks nicht weiter teilbar sind? Leider haben wir aber das Ende der Skala noch nicht erreicht!</p><p></p><p>Zum Schluss unseres Ausflugs in die Welt des Kleinsten müssen wir jetzt nämlich den gewaltigsten Sprung überhaupt vornehmen: In die Quantenwelt. Wir stoßen an die unterste Grenze der Physik, die durch die so genannte Plancklänge definiert ist, einer "Strecke" von nur noch 10-35 [m]. Etwas sinnvoll Kleineres gibt es nun nicht mehr. Doch was könnten wir überhaupt erwarten, auf diesen Skalen sehen zu können (wirklich sehen kann man hier nun in der Tat nichts mehr, hier versagt selbst die ausgefeilteste Technik)?</p><p></p><p>Wir aber besitzen ein imaginäres Supermikroskop und betrachten den "leeren" Raum zwischen den uns nun schon bekannten Teilchen. Dieses Vakuum ist nicht einfach leerer Raum, uns fallen sofort ungezählte Teilchen auf, die plötzlich aus dem Nichts entstehen! Es sind virtuelle Teilchenpaare, bestehend z.B. aus je einem Elektron und Positron oder einem Photon und Antiphoton. Um zu existieren, leihen sich diese Teilchen die zu ihrer Entstehung notwendige Energie quasi vom Vakuum und geben sie alsbald wieder zurück, indem sie sich gegenseitig wieder vernichten. Die Zeichnung verdeutlicht den Vorgang:</p><p></p><p>Wir sehen hier keinen "glatten", leeren Raum, sondern vielmehr eine Art brodelnden "See", in dem ständig Teilchenpaare entstehen und wieder vergehen. Virtuelle Teilchen, und seien sie auch noch so groß, kann man im Gegensatz zu reellen nicht sehen oder "vermessen". Denn bei einem solchen Vorgang würden sie allein durch die Beobachtung so viel an Energie gewinnen, dass sie sofort zu einem reellen Teilchen und entfliehen würden. Diesen brodelnden See nennen wir auch Quantenschaum und können uns diesen auch als ein ständigen Fluktuationen ausgesetztes Vakuum vorstellen. Dem Vakuum wohnt eine gewisse Energie inne, die an einer Stelle in einem Moment positiv, im nächsten Augenblick aber schon wieder auf negative Werte abgerutscht sein kann - dargestellt durch die virtuellen Teilchenpaare. Aus diesem ständigen Auf und Ab, Kommen und Gehen ergibt sich eine schaumartige Struktur.</p><p></p><p>Wenn wir schon so "tief abgerutscht" sind auf die Ebene der Plancklänge, dann müssen hier auch noch kurz die Strings angesprochen werden. Trifft diese Theorie zu, dann bestehen nämlich alle Teilchen aus feinsten Fädchen.</p><p>Offener StringHoch gespannt schwingen sie hin und her wie eine angezupfte Gitarrensaite, daher auch ihr Name. Je nachdem, wie schnell und in welcher Art sie schwingen, stellen sie die verschiedenen Teilchen dar wie wir sie schon kennen: Elektronen oder Quarks, Gluonen und alle anderen Teilchen.</p><p></p><p>StringschleifeStrings können als offene Fädchen auftreten, jedoch auch als geschlossene Schleifen. Korrekterweise spricht man nicht von der, sondern von den Stringtheorien, denn es gibt davon mehrere Unterarten. Zusammengefasst werden sie in der so genannten M- Theorie, wonach wir es nicht mehr mit schwingenden Saiten, sondern mit branes, auch Brane genannt (abgeleitet von Membran) zu tun haben. Nachteil all dieser Theorien ist, dass zu ihrer Beschreibung mindestens 7 zusätzliche Dimensionen, die völlig unsichtbar winzig klein aufgerollt sein sollen, benötigt werden. Noch eklatanter ist, dass diese Theorien keine nachprüfbaren Vorraussagen machen können. Am Ende könnte dennoch daraus eine Theorie der Quantengravitation resultieren, mit deren Hilfe wir z.B. Schwarze Löcher viel besser verstehen könnten.</p><p></p><p>Kehren wir nun zunächst einmal kurz zum Anfang des ersten Teils zurück. Dort wollten wir mit dem Auto zum Polarstern fahren, einem ziemlich sinnlosen Unterfangen von 5 649 068 Jahren. Doch diese bereits beeindruckende Zahl soll uns den Weg in die richtig großen Dimensionen unserer Heimat weisen - unserem Universum.</p><p></p><p>Unser Auto Bleiben wir zunächst im Auto sitzen und nehmen uns eine übersichtliche Strecke vor - eine Umrundung der Erde. Der Umfang unseres Planeten von rund 40 000 [Km] stellt kosmisch gesehen eine Winzigkeit dar, auch wenn es bereits sehr schwer fallen dürfte, sich diese Distanz vor dem geistigen Auge vorzustellen! Mit unserem Auto bewältigen wir diese Umrundung in "nur" rund 308 Stunden, das sind knapp 13 Tage Nonstop und natürlich ohne Berücksichtigung von Hindernissen wie Gebirgen oder Meeren. Im Düsenjet geht's schon schneller: Bei etwa 900 [Km/h] schafft er eine Runde in nur noch 44 Stunden. Wehe aber, wir wollten die Erde erwandern. Bei gutem Schritt erkämpfen wir 5 [Km] in der Stunde und müssen ganze 333 Tage und Nächte ohne jede Pause laufen. Blasen und Hühneraugen dürften die Folgen solcher Vorhaben sein...</p></blockquote><p></p>
[QUOTE="H2SO4, post: 91622, member: 2506"] Die Nanotechnologie hat uns inzwischen völlig neue Welten und Möglichkeiten eröffnet. Nicht nur die Beschichtung von Waschbecken oder Glasscheiben mit Nanopulvern zur Wasser- und Schmutzabweisung ist Ziel dieses Forschungsgebietes. Man erhofft sich beispielsweise, eines Tages winzig kleine Mikroroboter als medizinische Helfer in den menschlichen Körper einbringen zu können, welche dann an Ort und Stelle die erforderlichen "Reparaturen" durchführen. Hier sehen wir als nur ein Beispiel ein Mikrogetriebe, nur wenige [µm] groß. Es handelt sich dabei um ein Sechsgang- Getriebe, jedes einzelne Zahnrad kann sequentiell durch in der oberen Bildmitte zu sehende Schaltung angesteuert werden. Solche Getriebe wurden schon bis 250 000 Umdrehungen pro Minute belastet. Viele weitere Aufnahmen und Informationen zu dieser Technik der Zukunft unter nachstehendem Link. Noch sind wir längst nicht am Ende unserer Stippvisite in die Welt des Kleinsten angelangt. Vor uns liegt jetzt das Reich der Moleküle und Atome. Moleküle, die Zusammenlagerung mehrerer oder vieler, gleicher oder unterschiedlicher Atome, können in ihren Abmessungen sehr unterschiedlich sein. Das uns allen bekannte Wassermolekül - H2O - weist einen Durchmesser von nur einem Zehnmillionstel Millimeter auf, währenddessen man organische Riesenmoleküle kennt, in denen Millionen von Atomen lange Ketten oder Netze bis in den Millimeterbereich ausbilden. WasserstoffatomDaher ignorieren wir jetzt die fast unübersehbare Welt der Moleküle und wenden uns gleich den Atomen zu. Das kleinste von ihnen ist das Wasserstoffatom mit einem Durchmesser von etwa 8 × 10-11 [m]. Wasserstoff ist dasjenige Element, welches man am häufigsten im ganzen Universum antrifft. Es besteht aus nur einem Proton, welches von einem Elektron umgeben ist. Das Proton ist dabei fast der alleinige Masseträger, es "wiegt" 1.672648 × 10-27 [Kg] bei einem Durchmesser von nur 2 × 10-15 [m] und ist damit rund zehntausendfach kleiner als das Atom. Das elektrisch negativ geladene Elektron (e-) "umkreist" dabei das positive Proton (p+) in relativ großem Abstand, so dass das Atom nach außen hin elektrisch neutral erscheint. Würde man ein solches Atom auf einen Durchmesser von 100 [m] "aufblasen", so wäre der Atomkern nur 1 [cm] groß, kaum sichtbar. Das Elektron, rund 2000- fach leichter als das Proton, umgibt den Atomkern in Form einer Wolke. Wir könnten niemals aufgrund der Unschärferelation sagen, wo gerade sich das Elektron aufhält. An diesem einfachen Beispiel sehen wir jedoch leicht, dass der größte Teil eines Atoms aus - Nichts besteht! Ein kleiner, aber relativ schwerer Kern, der fast allein für die Masse des Atoms verantwortlich ist, ist umgeben von einem Vakuum, und erst in großem Abstand sehen wir eine Elektronenwolke, Orbitale genannt, in der sich irgendwo mit großer Wahrscheinlichkeit das Elektron aufhält. Siliziumatome Nun ist Wasserstoff das einfachste chemische Element, die anderen der bisher 118 bekannten Elemente werden aufgebaut, indem sich immer mehr Protonen im Kern ansiedeln (und dabei von neutralen Neutronen "stabilisiert" werden), die in der Atomhülle von einer äquivalenten Anzahl Elektronen zum Ladungsausgleich umgeben sind. In nebenstehender TEM- Aufnahme (Transmissionselektronenmikroskop) sehen wir Siliziumatome in einem Kristall dieses Elements. Ein Kreis entspricht dabei je zwei Atomen. Sie haben richtig geraten, wenn Sie meinen, dass wir immer noch nicht in die allerkleinsten Bereiche der Natur vorgestoßen sind! Als der griechische Philosoph Demokrit das Atom benannte (á-tomo, das Unteilbare), war dies für die damalige Zeit eine herausragende Leistung menschlichen Geistes. Auch heute noch gilt, dass ein Atom durch chemische Methoden nicht weiter geteilt werden kann. Die Physiker haben jedoch eine Art "Messer" erfunden, mit dem man auch Atome teilen kann. Man wusste z.B., dass bestimmte schwere Elemente wie Uran oder Plutonium durch Beschuss mit einem Neutron in zwei Atom"hälften" zerfielen. Dabei wurden dann wiederum Neutronen freigesetzt. Bringt man genügend Material eines solchen Elementes zusammen (kritische Masse), so verläuft der Prozess autark, wir haben es mit einer Kettenreaktion zu tun. Weil dabei große Energiemengen freigesetzt werden, will der Experimentator nicht gerne selbst in der Nähe sein, deshalb teilt er die kritische Masse in zwei Hälften auf, die dann irgendwo mittels einer chemischen Sprengladung zusammengeführt werden. Der Beschuss mit nur einem Neutron ist dann ausreichend, um der Natur gewaltig ins Handwerk zu pfuschen - erstmalig geschehen durch die Hiroshima- Bombe! Es gibt allerdings auch friedlichere Lösungen dieses Prinzips, verwirklicht in unseren nicht sehr geliebten Atomkraftwerken. Indem man darauf achtet, die freigesetzten Neutronen alsbald einzufangen und die entstehende Wärme abzuführen ist eine sanfte Spaltung der Atomkerne durchaus nutzbringend. Aber wir wollen ja nicht nur Atome zertrümmern, sondern möglichst noch ihre "Bauteilchen". Ist das überhaupt noch möglich? Im Falle des Elektrons wohl nicht mehr, es wird heute allgemein als fundamentales Teilchen betrachtet. Protonen und Neutronen dagegen können wir durchaus noch auf den Pelz rücken! Protonen und Neutronen sind nicht elementar, sondern theoretisch noch weiter teilbar. Schon 1964 vorausgesagt, konnten die Hochenergiephysiker in ihren Teilchenbeschleunigern die wirkliche Existenz der so genannten Quarks nachweisen, aus denen Protonen und Neutronen bestehen. Der Name hat nichts mit Milchprodukten zu tun, sondern ist eher zufällig. Man kennt 6 verschiedene Quarks mit den seltsam anmutenden Namen up, down, charme, strange, bottom und top, von den Physikern humorvoll als Geschmack (flavour) bezeichnet (wahrscheinlich dachten sie dabei doch an Erdbeer- oder Vanillequark). Sie unterscheiden sich nicht nur durch ihre elektrische, sondern auch durch eine "Farbladung" (rot, grün, blau). Zu jedem Quark existiert auch ein Antiquark, welches dann antirot, antigrün oder antiblau ist. Leider sind Quarks keine freien Teilchen, sie kommen niemals einzeln vor. Vielmehr werden sie von so genannten Gluonen (engl. glue= Klebstoff) derart zusammen gehalten, dass es nicht möglich ist, ein einzelnes Quark isoliert zu beobachten. Aufbau des ProtonsIhre Existenz lässt sich nur nachweisen, indem man z.B. ein Proton immer wieder mit Elektronen beschießt und dann je nach Aufprallstelle unterschiedliche Reaktionen ausgelöst werden, die durch die verschiedenen Eigenschaften der Quarks bedingt sind. Ein Proton besteht aus 2 up- und einem down- Quark, beim Neutron ist es umgekehrt. Tatsächlich ist der Aufbau z.B. des Protons noch weitaus komplizierter, können doch die Gluonen ihrerseits kurzfristig zu Quark- Antiquarkpaaren werden, weshalb ein Proton eigentlich eine brodelnde "Suppe" aus Quarks, Quark- Antiquarkpaaren und Gluonen darstellt. Wie "groß" ist eigentlich solch ein Quark? Nun, es ist noch tausendmal kleiner als das Proton, misst also rund 10-18 [m] im Durchmesser. In derselben Größenordnung treffen wir wieder auf ein uns schon geläufiges Teilchen, das Elektron. Würden wir ein Quark auf 1 [mm] Größe bringen, hätte das Proton einen Durchmesser von 1 [m] und ein Atom wäre bereits 100 [Km] groß! Bis heute geht man davon aus, dass die Quarks und Elektronen die fundamentalen Bauteilchen der Materie sind, sie lassen sich nicht weiter zertrümmern. Ganz sicher ist man sich allerdings noch nicht, eventuell sind Quarks aus noch kleineren Subteilchen zusammengesetzt, die bisher unbekannt sind. Die Zukunft wird es zeigen! Ja verflixt, dürfte mancher sagen, jetzt muss aber langsam Schluss sein mit der Reise in immer kleinere Welten. Gerade deshalb, weil doch vielleicht Quarks nicht weiter teilbar sind? Leider haben wir aber das Ende der Skala noch nicht erreicht! Zum Schluss unseres Ausflugs in die Welt des Kleinsten müssen wir jetzt nämlich den gewaltigsten Sprung überhaupt vornehmen: In die Quantenwelt. Wir stoßen an die unterste Grenze der Physik, die durch die so genannte Plancklänge definiert ist, einer "Strecke" von nur noch 10-35 [m]. Etwas sinnvoll Kleineres gibt es nun nicht mehr. Doch was könnten wir überhaupt erwarten, auf diesen Skalen sehen zu können (wirklich sehen kann man hier nun in der Tat nichts mehr, hier versagt selbst die ausgefeilteste Technik)? Wir aber besitzen ein imaginäres Supermikroskop und betrachten den "leeren" Raum zwischen den uns nun schon bekannten Teilchen. Dieses Vakuum ist nicht einfach leerer Raum, uns fallen sofort ungezählte Teilchen auf, die plötzlich aus dem Nichts entstehen! Es sind virtuelle Teilchenpaare, bestehend z.B. aus je einem Elektron und Positron oder einem Photon und Antiphoton. Um zu existieren, leihen sich diese Teilchen die zu ihrer Entstehung notwendige Energie quasi vom Vakuum und geben sie alsbald wieder zurück, indem sie sich gegenseitig wieder vernichten. Die Zeichnung verdeutlicht den Vorgang: Wir sehen hier keinen "glatten", leeren Raum, sondern vielmehr eine Art brodelnden "See", in dem ständig Teilchenpaare entstehen und wieder vergehen. Virtuelle Teilchen, und seien sie auch noch so groß, kann man im Gegensatz zu reellen nicht sehen oder "vermessen". Denn bei einem solchen Vorgang würden sie allein durch die Beobachtung so viel an Energie gewinnen, dass sie sofort zu einem reellen Teilchen und entfliehen würden. Diesen brodelnden See nennen wir auch Quantenschaum und können uns diesen auch als ein ständigen Fluktuationen ausgesetztes Vakuum vorstellen. Dem Vakuum wohnt eine gewisse Energie inne, die an einer Stelle in einem Moment positiv, im nächsten Augenblick aber schon wieder auf negative Werte abgerutscht sein kann - dargestellt durch die virtuellen Teilchenpaare. Aus diesem ständigen Auf und Ab, Kommen und Gehen ergibt sich eine schaumartige Struktur. Wenn wir schon so "tief abgerutscht" sind auf die Ebene der Plancklänge, dann müssen hier auch noch kurz die Strings angesprochen werden. Trifft diese Theorie zu, dann bestehen nämlich alle Teilchen aus feinsten Fädchen. Offener StringHoch gespannt schwingen sie hin und her wie eine angezupfte Gitarrensaite, daher auch ihr Name. Je nachdem, wie schnell und in welcher Art sie schwingen, stellen sie die verschiedenen Teilchen dar wie wir sie schon kennen: Elektronen oder Quarks, Gluonen und alle anderen Teilchen. StringschleifeStrings können als offene Fädchen auftreten, jedoch auch als geschlossene Schleifen. Korrekterweise spricht man nicht von der, sondern von den Stringtheorien, denn es gibt davon mehrere Unterarten. Zusammengefasst werden sie in der so genannten M- Theorie, wonach wir es nicht mehr mit schwingenden Saiten, sondern mit branes, auch Brane genannt (abgeleitet von Membran) zu tun haben. Nachteil all dieser Theorien ist, dass zu ihrer Beschreibung mindestens 7 zusätzliche Dimensionen, die völlig unsichtbar winzig klein aufgerollt sein sollen, benötigt werden. Noch eklatanter ist, dass diese Theorien keine nachprüfbaren Vorraussagen machen können. Am Ende könnte dennoch daraus eine Theorie der Quantengravitation resultieren, mit deren Hilfe wir z.B. Schwarze Löcher viel besser verstehen könnten. Kehren wir nun zunächst einmal kurz zum Anfang des ersten Teils zurück. Dort wollten wir mit dem Auto zum Polarstern fahren, einem ziemlich sinnlosen Unterfangen von 5 649 068 Jahren. Doch diese bereits beeindruckende Zahl soll uns den Weg in die richtig großen Dimensionen unserer Heimat weisen - unserem Universum. Unser Auto Bleiben wir zunächst im Auto sitzen und nehmen uns eine übersichtliche Strecke vor - eine Umrundung der Erde. Der Umfang unseres Planeten von rund 40 000 [Km] stellt kosmisch gesehen eine Winzigkeit dar, auch wenn es bereits sehr schwer fallen dürfte, sich diese Distanz vor dem geistigen Auge vorzustellen! Mit unserem Auto bewältigen wir diese Umrundung in "nur" rund 308 Stunden, das sind knapp 13 Tage Nonstop und natürlich ohne Berücksichtigung von Hindernissen wie Gebirgen oder Meeren. Im Düsenjet geht's schon schneller: Bei etwa 900 [Km/h] schafft er eine Runde in nur noch 44 Stunden. Wehe aber, wir wollten die Erde erwandern. Bei gutem Schritt erkämpfen wir 5 [Km] in der Stunde und müssen ganze 333 Tage und Nächte ohne jede Pause laufen. Blasen und Hühneraugen dürften die Folgen solcher Vorhaben sein... [/QUOTE]
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