Albert Einstein
Als sie wieder zu sich kamen, blickten die beiden in den klaren Himmel eines
schönen Sommertages. Segel flatterten im Wind. Gischt spritzte über die
Bordwand.
,,Ich dachte schon, ihr würdet überhaupt nicht mehr aufwachen``,
rief eine vertraute Stimme ihnen zu.
Verwundert blickten sie auf. Alberto stand
am Steuerrad. Er trug ein T-Shirt mit der Aufschrift: 
auf dem Rücken.
Als er sich umdrehte, schaute sie von seiner Brust ein selbstzufriedener
alter Mann mit weißer Haarpracht
an. Darunter stand: Albert Einstein.
,,Ihr habt fünf Tage geschlafen``, hörten sie Alberto
sagen, ,,Wie fühlt Ihr Euch?``
Die Mädels hatten das Gefühl, in einer neuen Welt zu erwachen. Fasziniert
glitt ihr Blick über die weite See. Die Gesichter Einsteins und Albertos
verschmolzen im Antlitz des Weisen.
,,Ich fühle mich wie neu geboren``, freute sich Hilde.
,,Wie sind wir denn an Bord gekommen und wo fahren wir hin?`` wollte Sofie
wissen.
Die kühlen Spritzer der schäumenden See erinnerten sie daran, daß sie nackt waren.
Verschmitzt lächelten sie sich zu. Sie lagen in Hängematten, die sie leicht
in der Dühnung wiegten. Der Wind blähte die Segel. Ihre Schatten kühlten
die erhitzte Haut.
,,Wir beginnen mit dem Studium Einsteins``, vernahmen sie Alberto. ,,Einstein
war begeisterter Segler. Ich dachte mir eine Segeltour als Auftakt. Wie wart Ihr denn
in den Sogne-Fjord gelangt? Ihr schient mir in den Schlaf Dornröschens gefallen zu
sein.``
,,Uns überraschte ein Wolkenbruch im Boot. Meiner letzten Erinnerung nach,
drohten wir in den Fluten zu versinken``, sagte Hilde.
,,Da habt Ihr noch `mal Glück gehabt``, erwiderte Alberto und fuhr fort: ,,Wir sind auf dem Weg nach Hamburg. Bei DESY treffen wir Sagredo, Salviati und Simplicio.
Diese Route nahmen schon die Wikinger als sie im Mittelalter
Hamburg plünderten und den Bischoff Ansgar nach Bremen vertrieben.``
,,Werden auch Donald, Tick, Trick und Track bei Daisy zu Besuch sein?``
fragte Sofie lachend.
,,Wir segeln nicht nach Entenhausen. Ich nehme Kurs auf die Elbmündung``,
entgegnete Alberto betont ernst. ,,Mit DESY meinte ich das Deutsche Elektronen
Synchrotron. Dort werden wir aber DORIS, PETRA und HERA kennen lernen. In ihnen
wird Energie in Materie verwandelt. Ganz so wie Einsteins Formel es ausdrückt:
. Energie E und Masse m sind proportional. c steht für die
Lichtgeschwindigkeit.``
,,Dann handelt es sich um Teilchenbeschleuniger`` sagte Hilde bestimmt.
,,Ganz recht``, bestätigte Alberto. ,,Die Teilchenbeschleuniger dienen
den Physikern als Riesenmikroskope. Ihre Auflösung reicht bis zu 
hinab! Die Auflösung eines Lichtmikroskops beträgt höchstens 
.
Die auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigten Teilchen (Protonen und
Elektronen) zerstrahlen bei ihrem Zusammenprall in einem Energieblitz. Wie
beim Abkühlen des Wassers Eiskristalle wachsen, kristallisieren aus der
Energie die verschiedensten Elementarteilchen heraus. Faszinierend daran ist, daß die
beobachtbaren Elementarvorgänge eine Rekonstruktion der Entstehungsbedingungen
des Universums ermöglichen! Damit ordnet die Physik Geistesgeschichte und biologische
Evolution in eine umfassende Naturgeschichte ein.
Neben der Erweiterung des Denkhorizonts sind es folgende philosophische Fragen, die in der physikalischen Grundlagenforschung diskutiert werden:
- Raum
- Welche Geometrie bildet den Rahmen mikro- und makrophysikalischer Vorgänge? Warum ist der Raum dreidimensional?
- Zeit
- Wie hängen psychologische, thermodynamische und kosmologische Zeit zusammen?
- Endlichkeit
- Hat das Universum eine endliche Raum-Zeit-Struktur?
- Atomismus
- Bestehen alle Stoffe aus kleinsten, unveränderlichen Teilchen?
- Objektivität
- Zeigen sich in den physikalischen Größen die Dinge wie sie an sich sind?
- Vollständigkeit
- Entsprechen allen Eigenschaften der Realität physikalische Größen der Theorie?
- Kausalität
- Gehen die Ursachen den Wirkungen stets voran? Bestimmen Anfangsbedingungen und Gesetze vollständig den zukünftigen Wirkungsverlauf?
- Chaos
- Haben ähnliche Ursachen ähnliche Wirkungen zur Folge?
- Logik
- Ist eine Meßtheorie innerhalb der klassischen Logik formulierbar?
- Wahrheit
- Welche Kriterien garantieren die Wahrheit physikalischer Sätze?
- Vereinheitlichung
- Wie lassen sich die physikalischen Theorien
vereinheitlichen?``
,,Da hast Du aber `ne Menge schwerwiegender Fragen aufgeworfen``, stöhnte Sofie.
,,Verweist die Frage nach der Logik der Meßtheorie auf eine nichtklassische
Logik?`` wollte Hilde wissen und ergänzte nachdenklich: ,,Logik,
Wahrheits- und Erkenntnistheorie scheinen zu Themen der Physik geworden zu sein.``
,,Mag auch die Metaphysik in die Physik fallen``, entgegnete Sofie. ,,Die
Sprachanalyse bleibt Domäne der Philosophie.``
,,Auch auf die Reflexion ihrer eigenen Sprache haben die Physiker ihre
Untersuchungen inzwischen ausgedehnt``, erwiderte Alberto. ,,Aber eins nach
dem ander'n. Zunächst solltet Ihr `mal das Steuer übernehmen. Zeug findet Ihr
unter Deck.``
Kurze Zeit später tauchten die Mädels mit Sonnenbrillen in T-Shirts und Shorts
wieder auf und gesellten sich zu Alberto ans Steuer. ,,Was ist denn das für
`ne abgefah'ne Brille``, wunderte sich Hilde. ,,Je nach Kopfhaltung wird es
dunkler oder heller.``
,,Vor allem beim Schiefhalten des Kopfes``, ergänzte Sofie.
,,Die Brillen enthalten polarisierende Gläser``, klärte Alberto die
beiden auf. ,,Die Helligkeitschwankungen entstehen aus dem Abweichen der
Polarisationsachsen des Lichtes und der Gläser. Sie liefern den Beweis,
daß Licht sich als transversale Welle ausbreitet.``
,,Wie bitte?`` fragte Sofie.
,,Bei den longitudinalen Schallwellen verlaufen die periodischen
Dichteschwankungen des Mediums in Ausbreitungsrichtung des Schalls.
Demgegenüber schwingen die elektromagnetischen Feldstärken der
transversalen Lichtwellen im rechten Winkel zur Fortpflanzungsrichtung
des Lichtes. Das Licht ist linear polarisiert, wenn die Feldstärken
nur in einer bestimmten Richtung seitlich schwingen. Stimmen die
Polarisationsrichtungen des Lichtes und der Gläser überein, ist es hell;
stehen sie senkrecht aufeinander, ist es dunkel. Bei zirkular
polarisiertem Licht dreht sich die Schwingungsebene der Feldstärken
um die Richtung der Lichtausbreitung.``
,,Ich sehe aber nur wechselnde Helligkeitsschwankungen. Es wird weder
ganz hell noch völlig dunkel``, bemerkte Sofie.
,,Das natürliche Sonnenlicht ist nur wenig polarisiert. Besser polarisiertes Licht
könnt ihr ausmachen, wenn Ihr auf das Streulicht aus den Wolken
oder auf das reflektierte Licht von der Wasseroberfläche schaut. Bereits die
Wikinger nutzten mit Hilfe des Kalkspats den Polarisationseffekt durch Brechung
und Reflexion aus, um bei wolkenverhangenem Himmel nach der Sonne zu navigieren ...
Vergeßt beim Spiel mit den Brillen aber nicht,
auf den Kurs zu achten``, beendete Alberto seine Erläuterungen und wollte
den Mädels das Steuer überlassen.
,,Wie sollen wir denn den Kurs halten?`` fragte Hilde entrüstet.
,,Und was machen wir, wenn Sturm aufkommt?`` ergänzte Sofie verunsichert.
,,Dieses Schiff wird computergesteuert; es fährt fast von allein``, entgegnete
Alberto unbekümmert und ergänzte vorwegnehmend: ,,Den Strom für die Armaturen,
den Rechner und die Steuerelektronik liefern Photozellen in den Segeln und
Akkumulatoren im Schiffsrumpf. Ich habe bereits den Kurs bis in den
Hamburger Hafen programmiert.``
Alberto blickte in die staunenden Gesichter der beiden. ,,Warum stehen wir
denn überhaupt am Steuer?`` wollte Sofie wissen.
,,Schaut `mal auf die Armaturen``, erwiderte Alberto und verschwand unter Deck.
Neben einem Kompaß, der die Fahrtrichtung anzeigte, gab es Anzeigen für die
Schiffsgeschwindigkeit, Richtung und Schnelle der Meeresströmung und des Windes.
Sogar die Meerestiefe und die Entfernung zum nächstgelegenen Ufer konnte den
Geräten entnommen werden. Zudem stellten sie Wasser- und Lufttemperatur,
Luftdruck und -feuchte dar. Der Radarschirm informierte über Objekte in
weiterem Umkreis.
Verblüfft schauten die Mädels auf die vielen Anzeigen. ,,Wie soll man denn
da den Überblick behalten?`` wunderte sich Sofie.
,,Glücklicherweise macht das ja der Computer``, entgegnete Hilde. ,,Vielleicht
wird das Schiff ähnlich den Flugzeugen durch ein Leitsystem gesteuert``, fuhr sie
fort und deutete auf ein Instrument mit der Aufschrift: Satelite Control.
,,Schau `mal da!`` rief Sofie aufgeregt und wies auf den Radarschirm. Es hob
sich deutlich ein heller Punkt vom dunklen Untergrund ab, der sich stetig fortbewegte.
Hilde drückte die Taste: view. Es erschienen einige Schriftzüge auf dem
Bildschirm: Distance 17.52 km, Crossing Time 10.5 min., Relative Velocity
100 km/h .... ,,Wir sind 40 km/h schnell``, bemerkte Hilde und folgerte:
,,Dann hat das entgegenkommende Schiff 60 km/h drauf.``
Sofie wollte `was sagen; doch plötzlich erschien Albertos Gesicht auf dem Display: ,,Würden wir uns mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, könnte uns keine schnellere Jacht entgegenkommen``, vernahmen sie seine Stimme. ,,Sogar die Relativgeschwindigkeit zweier sich aufeinander zubewegender Lichtstrahlen ist nicht größer als die Lichtgeschwindigkeit der einzelnen Strahlen``, ergänzte Alberto seine Erläuterung und schrieb folgende Formel auf den Bildschirm:
,,Die Geschwindigkeiten v von Autos oder Schiffen sind viel kleiner als c,
so daß die Relativgeschwindigkeit 
nahezu gleich 
wird. Mit 
folgt aber 
.``
Verblüfft folgte Hilde Albertos Ausführungen. ,,Kannst Du uns den Beweis
der Formel vorführen?``, fragte sie drängend.
,,Die Formel leitete Albert Einstein 1905 aus seinem Relativitätsprinzip
ab. Danach müssen physikalische Sätze (grob gesprochen) unabhängig vom Bewegungszustand
der Meßgeräte sein. Albert beschäftigte schon in seiner Jugend der Gedanke, wie es
wohl sei, einem Lichtstrahl mit Lichtgeschwindigkeit nachzueilen. Die Relativitätstheorie
beinhaltet noch weitere Kuriositäten. Etwa die Verkürzung bewegter Maßstäbe oder die
Verlangsamung bewegter Uhren. Auch die Äquivalenz von Masse und Energie:
sowie die Existenz magnetischer Kräfte folgen aus dem Relativitätsprinzip!
Ich werde darauf zurückkommen.``
,,Faszinierend!`` entfuhr es Hilde. Das entgegenkommende Schiff war unterdessen
deutlich auszumachen. Sie schienen geradewegs auf die schäumende Bugwelle einer
Motorjacht draufzuhalten. Gebannt blickten sie dem herannahenden Bug entgegen,
hinter dem flache Aufbauten hervortraten. Staunend verfolgten beide den schlanken
Rumpf der nahe vorbeipreschenden Jacht.
Sofie schaute noch einige Zeit suchend über's Meer. Als ob sie weitere
entgegenkommende Schiffe erwartete. Mit dem Blick zur Küste fragte sie
gedankenverloren: ,,Wo sind wir hier eigentlich? Könnten wir nicht `mal
an Land geh'n?``
,,Wir haben die dänische Küste bereits hinter uns gelassen``, entgegnete
Alberto, der noch immer unter Deck weilte. ,,Das dort drüben ist der
Strand von Sylt. Eine langgestreckte Insel, die durch einen Bahndamm mit dem
Festland verbunden ist. Warum sollten wir dort nicht ein paar Tage rasten?``
Nachdem auch Hilde Sofies Vorschlag zugestimmt hatte, wechselte Alberto den Kurs,
fuhr die Segel ein und ließ das Schiff geradewegs aufs Land zu treiben. Auch ohne
Windantrieb bewegte sich der Rumpf noch mit nahezu unverminderter Fahrt weiter.
,,Die Trägheit unseres Schiffes wird uns noch nahe genug an den Strand bringen``,
kommentierte er die eingefahrenen Segel. Die Mädels blickten ihn fragend an.
,,Das Trägheitsprinzip war schon Galilei bekannt: Ein Körper
verharrt im Zustand der Ruhe oder gleichförmig geradlinigen Bewegung,
sofern ihn keine Krafteinwirkung daran hindert. Daran
anknüpfend definierte Newton die Kraft F als Produkt aus Masse m und
Geschwindigkeitsänderung bzw. Beschleunigung a: F = ma Auch ohne
Windkraft bewegt sich das Schiff aufgrund seiner Trägheit noch solange weiter,
bis die Gegenkraft des Wassers es zur Ruhe bringt.``
,,Wo kann sich denn ein Körper träge gleichförmig und geradlinig vor sich hin
bewegen?`` fragte Sofie mit ironischem Unterton.
,,Das ist genaugenommen nirgendwo wirklich möglich``, erwiderte Alberto und fuhr
fort: ,,Newton hat sich in Analogie zur Geometrie die gleichförmig geradlinige
Bewegung als Idealform kräftefreier Bewegung vorgestellt. Seinem
Forschungsprogramm nach, ist es Aufgabe der Physiker, jede Abweichung vom idealen
Bewegungszustand durch Erfindung geeigneter Kräfte zu erklären ...``
,,Das klingt aber schwer nach Platonismus``, widersprach Hilde und empörte
sich, indem sie auf das langsamer werdende Schiff verwies: ,,Kräfte werden doch
nicht im Ideenhimmel erschaut, geschweige denn erfunden! Wir sind ihnen doch
wirklich ausgesetzt! Kräfte werden entdeckt!`` schloß sie bestimmt ihren
Einwand.
Sofie hatte unterdessen gespannt zur Küste geschaut: ,,Das sind ja tolle
Dünen``, freute sie sich und deutete auf hoch aufragende Sandgebirge.
Während das Schiff weiter an Fahrt verlor, rief Alberto den Mädchen zu:
,,Ihr könnt schon das Beiboot ins Wasser lassen.
Dazu braucht Ihr nur den Knopf an der Winde zu drücken; der
Rest verläuft automatisch.`` Gesagt, getan! Sofie betätigte die Winde und ließ
das Boot ins Wasser. ,,Rudert schon an Land``, vernahmen sie Alberto.
,,Ich werde den Anker `runter lassen und später nachkommen.``
Mühelos erreichten die Mädels bei mittlerer Brandung den Strand. Ratschend bohrte sich der Bug in den Sand. Sie sprangen heraus, schleiften angestrengt das Boot auf den Strand und liefen los. Außer Atem kamen sie oben an. Vor ihnen erstreckte sich eine ausgedehnte Dünenlandschaft. Steile Sandhänge wechselten mit spärlich bewachsenen Gipfeln. Sie wandten sich um. Glutrot näherte sich die Sonne der Wasserlinie. Mit lautem Ja-Schrei stürzte Sofie sich in die Tiefe. Hilde hinterher. Rutschend, sich überschlagend, rollend im weichen Sand kamen sie unten an - und erklommen aufs Neue die Düne. Nach einigen Wiederholungen der fröhlichen Stürze blieben sie erschöpft im Sand liegen.
An den Sonnenuntergang erinnerte nur noch ein schwach rötlicher Schimmer über dem Wasser. Vor ihm zeichnete sich deutlich die Silhouette ihres Schiffes ab. Beim Blick auf die Ankerkette fiel Hilde die Bemerkung Albertos über das Erfinden von Kräften wieder ein. Die Schwere des Ankers führte ihn auf den Grund und hindert das Schiff am Abtreiben. Ebenso hatten sie sich beim Springen von der Düne der Schwere ihrer Körper überlassen. Schwere und Trägheit waren keine Erfindung der Physiker. Ihre Wirkung war allgegenwärtig. Aber offensichtlich änderten sie sich mit dem Bewegungszustand. Trägheitskräfte treten nur bei Bewegungsänderung auf. Der Schwerkraft sind wir immer ausgesetzt. Ist vielleicht ein Bewegungszustand denkbar, indem wir auch die Schwere nicht spüren? So etwas mußte es geben; denn im Raumschiff herrscht Schwerelosigkeit. Waren Trägheit und Schwere womöglich nur zwei Seiten einer Medaille ... ,,Darüber muß ich mit Alberto reden``, rief Hilde hochfahrend aus. Unterdessen war es Nacht geworden. Der klare Himmel war bedeckt von Sternen. Kein Mondlicht trübte ihr Leuchten. Verwundert blickte Hilde sich um. Alberto war offenbar auf dem Schiff geblieben. Sofie lag neben ihr und atmete in ruhigem Schlaf.
Ihre Gedanken glitten unmerklich ins Reich der Träume und schwerelosen Leichtigkeit hinüber. Gleich einem Sternenkind schwebte sie im All. Hilde sah sich um. Im hellen Schein der Sonne erstrahlte der blaue Planet. Verwundert bemerkte sie, daß er rasch größer wurde. Befand sie sich in der gläsernen Umhüllung eines frei fallenden Fahrstuhls? Das würde ihr Gefühl der Schwerelosigkeit erklären, kam es ihr in den Sinn. Wer träumte hier eigentlich? Inzwischen wuchs die blaue Wand der Erde ins Riesenhafte. Ein heftiger Aufprall drohte! Entsetzt hielt sie sich die Hände vors Gesicht. Mit einem Ruck wurde sie herumgeschleudert. Wie in der Kurvenfahrt einer Achterbahn. Ehe sie sich recht besann, verschmolz alles in hellem Licht ... ,,In der Hadron-Elektron-Ring-Anlage (HERA) beschleunigen wir Elektronen und Protonen in gegenläufiger Richtung und lassen sie aufeinanderprallen``, hörte Hilde eine vertraute Männerstimme sagen. ,,Beim Zusammenprall der Elektronen und Protonen fungieren die 1000 mal leichteren Elektronen gleichsam als Sonden zur Aufklärung der Feinstruktur im Proton.`` Hilde sah eine große Kammer vor sich. ,,Durch Bremsschichten und starke Magnetfelder werden die abgelenkten und verwandelten Teilchen registriert. Computer erlauben das Rückrechnen auf die Bedingungen ihres Ursprungs ...``