Opa, was macht ein Physiker?

Siegfried Hess

Physik für alle – fast kinderleicht

Mechanik und Quantenmechanik für Leser ab 14 Jahren

Die Idee zu diesem Buch entstand vor ein paar Jahren, als Siegfried Hess‘ Enkelkinder fragten: „Opa, was erzählst Du eigentlich den Studenten in Deinen Vorlesungen?“ Ja, was macht eigentlich ein Physiker so, womit beschäftigt er sich, worüber denkt er nach, was erforscht er? In „Opa, was macht ein Physiker?“ gibt Siegfried Hess nun Antwort darauf und hat mit dem Titel einen unterhaltsamen Einstieg für Gymnasiasten, Studenten und alle interessierten Nicht-Physiker in das Fach Physik geschaffen. Die witzigen Zeichnungen und Skizzen darin stammen übrigens von seiner Enkelin Rita.

Siegfried Hess erklärt uns die Welt

Was für eine schöne Idee! Siegfried Hess erklärt allen Menschen ab 14 Jahren, was die Welt im Innersten zusammenhält und was die Physik damit zu tun hat. Die Grundlagen dafür beginnen mit der Mechanik. Wussten Sie, dass es eine himmlische, eine irdische und eine höllische Mechanik gibt? Die himmlische Mechanik erklärt die Bewegung der Erde um die Sonne und die des Mondes um die Erde. Die irdische beschäftigt sich mit der Mechanik auf der Erde – u. a. mit Rädern, Hebeln, dem Fliegen oder Reibung und Bewegungen, und die höllische Mechanik schließlich behandelt den Flug und die Wirkung von Kanonenkugeln und anderen Geschossen.

Die physikalischen Gesetze und Begriffe der Mechanik – zum Beispiel Auftrieb, Schwerpunkt, Fallgesetze, Masseträgheit, Gravitation, Drehimpuls, Vorhersage und Chaos – stellt Hess anfängergerecht mit praktischen Beispielen vor und schlägt zahlreiche Experimente vor, um das Gelernte auszuprobieren und zu verinnerlichen.

Forscher und ihre Entdeckungen: von Heinrich Hertz bis zu Max Planck

Was die klassische Mechanik nicht erklären kann – die Physik der Atome und Moleküle und ihre Wechselwirkung mit Licht –, das erklärt die Quantenmechanik. Hess stellt in diesem Kapitel – wie auch schon zuvor – Forscher und Entdecker vor und bringt den Lesern so das Gebiet der Quantenmechanik nahe: ob Heinrich Hertz, der vor mehr als 100 Jahren gezeigt hat, wie elektromagnetische Strahlung erzeugt und empfangen werden kann, oder Max Planck, der 1899 eine Formel zur Bestimmung der Temperatur eines strahlenden Körpers entwickelte. So gelingt es Siegfried Hess, dass man als Leser „bei der Stange bleibt“, auch bei komplizierteren Sachverhalten wie dem nach der Quantenmechanik folgenden Kapitel „Erhaltungssätze und Symmetrien“. Wer eine Auflockerung dazwischen braucht, der kann sich mit dem „Teekesselspiel“ vergnügen oder die Fantasiegeschichte „Was wäre, wenn an der Planck-Konstanten gedreht wird?“ lesen. Mitwirkende: Albert Einstein, Max Planck und Max von Laue und viele andere… frei erfunden von Siegfried Hess.

Siegfried Hess
Opa, was macht ein Physiker?
Physik für Jung und Alt

2014. 270 Seiten, ca. 100 Abbildungen, 9 Tabellen. Gebunden.
€ 24,90
ISBN: 978-3-527-41263-1 (WILEY-VCH, Weinheim)

„Das Buch ist lehrreich, humorvoll und mit Liebe zu Kindern geschrieben. Sehr empfehlenswert. Außerdem: Der Autor hat Recht: Kinder verstehen weit mehr, als ihnen im Allgemeinen zugetraut wird!“
Junge Wissenschaft (107/2015)

„Ein tolles Buch für naturwissenschaftlich interessierte Kinder ab zehn und alle Erwachsenen, die Physik endlich auch verstehen möchten.“
ELTERN Family (Juni 2015)

„Ein mitreißendes Buch, nicht nur für Kinder.“
Preußische Allgemeine Zeitung (14.03.2015)

„Ein mitreißendes Buch (…) auch für die Großen, die endlich verstehen wollen, was die Welt im Innersten zusammenhält.“
Schwarzwälder Bote (10.01.2015) / Die Oberbadische (10.01.2015)

ÜBER DEN AUTOR
VORWORT

PHYSIK ? WAS IST DAS?

MECHANIK
Hebel
Auftrieb
Stabilität, Schwerpunkt
Fallgesetze
Pendel
Kurven, Graphen und Funktionen
Steigung, zeitliche Änderung, Ableitung*
Formeln für Funktionen*
Energie
Arbeit, Leistung
Masse, Trägheit, Impuls
Kraft, Bewegungsgleichung
Sonne und Planeten
Newton, Mond und Erde
Formeln für Newton und die Gravitation*
Energie bei der Planetenbewegung
Kraft und Potential*
Drehimpuls
Laplace-Runge-Lenz-Vektor und Perihel-Drehung*
Rechnen mit Vektoren*
Vorhersage und Chaos
Ein Streit über Chaos*
Zwangskräfte, d?Alembert, Lagrange I und Gauß*
Verallgemeinerte Koordinaten, Lagrange II*
Pendelbewegungen
Hamilton-Prinzip und Hamilton-Gleichungen*
Phasenraum, Liouville*
Bewegung in beschleunigten Bezugssystemen*
Kreisel, Euler*
Berechnung von Bewegungen*
Grenzen der Mechanik
Einheiten und Dimensionen*
Quadrat und Potenzen, große und kleine Zahlen

QUANTEN-MECHANIK
Warum Quanten-Mechanik?
Planck, Einstein und die Quanten
Bohr, Sommerfeld: Atombau und Spektrallinien
Heisenbergs Unschärfe-Relation
Form und Stabilität desWasserstoff-Atoms imGrundzustand
de Broglie, Schrödinger und Wellenfunktionen
Beugung am Spalt und am Doppel-Spalt
Tunnel-Effekt
Drehimpuls und Spin, Stern-Gerlach-Experiment
Pauli, Atome und Periodensystem
Helium-Atom und Wasserstoff-Molekül
Wasserstoff-Isotope und Helium-Isotope
Fermionen und Bosonen
Strahlung und Auswahlregeln*
Dirac und das relativistische Elektron*
Erzeugung und Vernichtung von Teilchen*
Was wäre, wenn an der Planck-Konstanten gedreht wird?

ERHALTUNGSSÄTZE UND SYMMETRIEN
Der vermisste Autoschlüssel
Wann gelten Erhaltungssätze?
Das Noether-Theorem
Translations-Invarianz
Rotations-Invarianz
Verschiebung des Zeit-Nullpunktes
Paritäts-Operation und Paritäts-Invarianz
Verletzung der Paritäts-Invarianz und Pauli
Verletzt der Antrieb eines Schiffes mit einer Schraube die Parität?
Zeitumkehr-Invarianz

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Siegfried Hess

Siegfried Hess studierte Mathematik und Physik an der Universität Erlangen-Nürnberg und verbrachte währenddessen längere Zeit in den USA und Holland. Stationen nach seiner Habilitation waren der Lehrstuhl für Theoretische Physik in Erlangen und der Lehrstuhl für Statistische Physik und Transporttheorie am Institut für Theoretische Physik der Technischen Universität Berlin. Hess wirkte sowohl als Projektleiter als auch als Gutachter bei nationalen und internationalen Forschungskooperationen mit und erlebte dabei die Wichtigkeit der fachübergreifenden Wissensvermittlung hautnah.

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