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Albert Einstein: 1905 – das Wunderjahr auf dem Papier

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Wieder einmal ist ein Artikel von einem gewissen Albert Einstein aus Bern dabei. Er trägt den Titel: „Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt“. Es geht also um das Licht. Einstein räumt ein, dass die Ausbreitung des Lichtes und das gesamte Gebiet der Optik sehr gut mit Hilfe der elektromagnetischen Felder beschrieben werden kann, die von Faraday und Maxwell eingeführt worden waren. Einstein nennt diese Felder „kontinuierliche Raumfunktionen“. In einer solchen „Feldtheorie“ wird die Energie eines Lichtstrahls auf den ganzen Raum verteilt und damit auch verdünnt. Diese Verdünnung führt in großer Entfernung zur Lichtquelle dann auch zwangsläufig zu einer beliebig kleinen Energiedichte.

Logische Widersprüche treten aber auf, wenn man auch den Vorgang der Lichterzeugung beschreiben will. Dabei wird Energie in Licht verwandelt. Umgekehrt kann man durch Bestrahlung von Licht einem Körper auch Energie zuführen. Einstein erklärt in seinem Artikel nun, dass sich diese Vorgänge besser erklären lassen, wenn die „Energie des Lichtes diskontinuierlich im Raum verteilt ist“. D. h., die Energie des Lichtes ist im Raum klümpchenweise verteilt. Einstein weist diesen Energiepaketen den Namen „Energiequanten“ zu und gehört in diesem Moment zu den Gründungsvätern der „Quantenphysik“. Für diese Erfindung der „Photonen“ wie Einstein später seine Lichtquanten nennt, wird er 1921 den Nobelpreis erhalten.

Doch was ist Licht nun wirklich? Welle oder Teilchen? Einstein löst in seiner Arbeit zwar die logischen Widersprüche der Experimente, aber von nun an ist die Physik unanschaulich. Die Frage „Welle oder Teilchen?“, die schon von Newton und Huygens diskutiert worden war, ist wieder auf der Tagungsordnung. Die Antwort ist bis heute eine Zumutung für Nichtphysiker. Kein „entweder oder“ sondern ein „sowohl als auch“: Licht zeigt in manchen Experimenten eine Wellennatur, in anderen Experimenten verhält es sich wie ein Teilchenstrom. Seit 1905 ist die Wirklichkeit nicht immer einfach ...

Band 17, Seite 549 - mit dem Mikroskop in die Welt der Atome

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Dirk Soltau
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