Zu Recht: Links - Juli 2013 (1/2)

Dass ich das Internet einschalte und keine interessanten Artikel oder Videos finde, gibt's eigentlich nicht.

Hier findet ihr wieder eine kleine Auswahl meiner Internet-Fundstücke der letzten beiden Wochen.
Artikel bzw. Videos, die mit einem "≤" markiert sind, kann ich besonders empfehlen!

Na dann: Viel Vergnügen!

Ein oft vernachlässigtes Detail der Entropie

Das Konzept der Entropie in der Physik ist wohl für die meisten etwas unintuitiv und deshalb schwer nachvollziehbar, wenn sie sich zum ersten Mal damit beschäftigen.
Es gibt viele ganz gute Erklärungen, die man schnell in Büchern oder im Internet findet, welche dem Leser durch einfache Analogien ein Gefühl für Entropie vermitteln. Meist wird diese mit "Maß für Unordnung" in Verbindung gebracht, was ein durchaus hilfreiches Bild sein kann (...aber nicht die beste "Übersetzung" ist). Dabei wächst die Entropie mit zunehmender Unordnung. Jedes (abgeschlossene) System wird mit der Zeit "unordentlicher". In diesem Zusammenhang könnte man die "Richtung des Zeitpfeils" sogar als diejenige Richtung in der Zeit definieren, in die die Unordnung eines Systems zunimmt. Die Entropie nimmt also mit der Zeit stets zu!

Das waren nur ein paar knappe Worte zum Zusammenhang zwischen Entropie und Zeit. (Keine Angst - ich bringe gleich nette Beispiele und werde meine Gedanken detaillierter ausführen!) Besonders möchte ich mich jedoch auf ein Detail stürzen: Entropie nimmt mit der Zeit stets zu. Dieser letzte Satz des ersten Absatzes stimmt nicht prinzipiell! Zwar kann man für alle praktischen Zwecke davon sprechen, dass Entropie (in einem abgeschlossenen System = ohne äußere Einwirkung) immer zunimmt, doch da es theoretisch in der Tat möglich ist, dass die Entropie eines Systems spontan und von selbst abnimmt, entgeht einem leicht das grundlegende Konzept der Entropie durch das Aufstellen dieser "praxisorientierten Regel".

Warum ist es mir wichtig, auf diesen Punkt einzugehen? Ist dieser nicht völlig irrelevant, wenn man in der Natur immer Entropiezunahme beobachtet, egal wo man hinschaut? - Ich denke nicht. Denn dieses Detail verkörpert den grundlegenden, statistischen Charakter der Entropie.
(Abgesehen davon: Erst als dieses Detail, welches in vielen Quellen unerwähnt bleibt, in meinem Gehirn Platz gefunden hatte, konnte ich mit dem Begriff der "Entropie" wirklich etwas anfangen.)

Ein Physiker geht duschen...

...und macht sich Gedanken zu einem schwerwiegenden Problem: Der kalte Duschvorhang bewegt sich während des Duschens, wenn das angenehm warme Wasser von oben über den eigenen Körper plätschert, langsam ins Innere der Duschkabine, bis er sich im schlimmsten Fall auf den Duschenden klebt. Brrr!

Mir passiert dies zwar selten (weil kein Duschvorhang), doch zur Genüge kennen dürfte dieses Problem Prof. Dr. Harald Lesch. In einer Ausgabe von "Leschs Kosmos" erläutert er das "Mysterium des Duschvorhangs" auf sehr anschauliche und humorvolle Weise. Dieses Video werde ich später verlinken - es soll auch der Schwerpunkt dieses Artikels sein.

Harald Lesch erwähnt im folgenden Video mehrmals einen gewissen "Bernoulli-Effekt", welcher besagt, dass der statische Druck in einem Gebiet strömender Flüssigkeiten abnimmt, je schneller sich die Flüssigkeit bewegt. Dieser Effekt kann z. B. auch die Bananenflanke beim Fußball erklären, bei welcher der Ball in der Luft eine gekrümmte Bahn zurücklegt, nachdem er "mit Effet getreten" wurde. Über diesen Magnus-Effekt (im Zusammenhang mit "Fußball-Boomeranging") hab ich sogar schon einmal gebloggt.

Dieses Bernoulli-Gesetz stellt jedoch nur den Spezialfall einer viel umfangreicheren Gleichung dar, welche die Bewegung von Fluiden präzise zu beschreiben vermag - die Navier-Stokes-Gleichung (nach Claude Louis Marie Henri Navier und George Gabriel Stokes). Diese Gleichung berücksichtigt Effekte, wie z. B. die innere Reibung (Viskosität) von Flüssigkeiten oder die Kompressibilität etc.
Der Vollständigkeit halber führe ich diese Gleichung hier an - nicht unbedingt mit der Absicht, dass sie jeder zu analysieren und zu verstehen probiert, sondern eher deshalb, weil es sehr erstaunlich ist, dass die Kombination von ein paar Größen (Dichte ρ, Druck p, Geschwindigkeit eines Teilchens v, Volumenkraftdichte f) in Verbindung mit wenigen Konstanten (λ und μ) beispielsweise dazu führten, dass Passagierflugzeuge in der heutigen Zeit ein relativ sicheres Transportmittel geworden sind, Formel-1-Autos trotz hoher Geschwindigkeiten auf dem Boden bleiben, Leben gerettet werden, weil man den Blutfluss im Körper einigermaßen versteht oder das globale Klima (mit gewissen Wahrscheinlichkeiten verbunden) vorhergesagt werden kann. Nicht zuletzt führte diese Gleichung dazu, dass ein großer Teil der Menschen, wenn man über "die Erde" spricht, eher an unseren Heimatplaneten denkt als an den Bestandteil des natürlichen Bodens.

"Dunkle Welten" - Eine Empfehlung

Gerade habe ich es nachgeholt, die Artikelserie von Florian Freistetter über die Geschichte der Dunklen Materie in seinem Blog Astrodicticum Simplex nachzulesen.

Diese sieben Artikel geben einen schönen, besonders angenehm zu lesenden Überblick über die Entwicklung der Vorstellung, dass das Universum zu einem überraschend großen Teil mit etwas gefüllt sein muss, dass sich unseren Blicken bisher entzogen hat. Warum man trotzdem an die Existenz dieser ungewöhnlichen und völlig andersartigen Art von Materie glaubt, könnt ihr in Florian Freistetters Artikeln nachlesen. Danach findet ihr dieses Thema hoffentlich genau so spannend wie ich! ;-)


Ich werde die einzelnen Teile der Serie "Dunkle Welten" hier ganz komfortabel verlinken, da ich sie als sehr empfehlenswert ansehe:

• Teil I - Wer hat die dunkle Materie erfunden?
• Teil II - Im Universum ist mehr als man sehen kann
• Teil III - Rotierende Galaxien und dunkle Materie
• Teil IV - Dunkle Materie und Deuterium
• Teil V - Gibt es vielleicht doch keine dunkle Materie?
• Teil VI - Dunkle Materie und das erste Licht
• Teil VII - Die Suche nach der dunklen Materie nähert sich dem Ende

Übrigens: Heute ist außerdem eine neue Ausgabe meines automatisch erstellten Online-Magazins "the mug of science" herausgekommen.

Zu Recht: Links - Juni 2013

Während ich im Juni aus einfachen Zeitgründen nicht so viele Blogartikel schreiben konnte, stieß ich dennoch auf viele Seiten des Internets, die es wert sind, weiterverbreitet zu werden.

Im Anschluss findet ihr diese Links. Die besonders guten sind mit einem "≤" markiert.