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31. 10. 2007 
Grundfragen der Physik,
neu gestellt und beantwortet von einer Frau
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Struktur Atommodell Mathematik
Struktur
Kelvin
 
Das Kelvinsche Atommodell
Eine  komplexe, dynamische Sicht auf das Atom

Einleitung
Noch suche ich nach einer Erklärung, warum die Modelle des Kraftzentrums und des Wirbels in der aufkommenden Atomistik untergingen. Gab es aus erkenntnistheoretisch-physikalischer Sicht Gründe, sie abzulehnen und nicht mehr zu verfolgen, oder waren hier auch nicht-physikalische Überlegungen  beteiligt?  

Die Übersicht  
 
1. Wirbel im Kontinuum - Eines der zum Atom alternativen Konzepte von der Struktur der Materie: Wirbel in einem strukturlosen Äther
 
2. Informations-Problem - Nach wie vor ist es schwierig, an Informationen über diese Wirbelvorstellungen zu gelangen. 
 
3. Kelvins Wirbel-Atom - Eine kurze Vorstellung des Kelvinschen Atommodells
 
4. Der Kampf gegen "König Wirbel" - drei Beispiele, wie das  "Wirbel-Denken" unterschätzt wird
5. Das Wirbeldenken:
- Wirbel und Spirale gelten i. a. als "weibliche" Symbole  -  Ist die "Wirbelphysik" also eine "weibliche" Physik?
- Wirbel und Selbst-Bewegtheit  - ein Anfangsverdacht von mir
- Das Wirbel-Denken ist nicht totzukriegen
1. Wirbel im Kontinuum
 
“The discovery in 1858 by the German scientist and philosopher Hermann von Helmholtz of the permanence of vortex motions in perfectly inviscid fluids encouraged the invention — throughout the latter half of the 19th century and especially in Great Britain — of models in which vortices in a structureless ether played the part otherwise assigned to atoms.”

übersetzt:
"Die Entdeckung durch den deutschen Wissenschaftler und Philosophen Hermann von Helmholtz im Jahr 1858 über die Stabilität von Wirbelbewegungen in vollkommenen Flüssigkeiten  förderte während der zweiten Hälfte des 19. Jh. und speziell in Großbritannien
  die Entwicklung von Modellen, in denen Wirbel in einem strukturlosen Äther die Rolle spielten, die woanders die Atome innehatten."
gefunden in der CD " Encyclopaedia Britannica 2002"

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2. Das Informations-Problem
 
Nur zufällig erfuhr ich von Kelvins und Helmholtz´ ganz anderen Atomvorstellungen. Der Rauchring und seine überraschende Stabilität hatten beide inspiriert,  daraus eine Analogie zur Mikrostruktur der Materie zu erstellen.
Nach wie vor ist es schwierig, an Informationen über diese Wirbelvorstellungen zu gelangen.  Auch Google-Recherchen zu "Wirbelatom" bringen fast nichts an Einträgen. Zu Universitätsbibliotheken habe ich keinen Zugang.  Deshalb  kann ich mich nur auf Informationen aus "nichtwissenschaftlichen" Quellen beziehen.
 
3. Kelvins Wirbelatom
 
Die einzige etwas ausführlichere Darstellung des Kelvinschen Wirbelatoms fand ich in einem  nicht gerade seriös wirkendem Buch. Doch lassen mich die Art und Weise der Darstellung des Wirbelatom vermuten, daß diese  Informationen ausreichend sachlich sind. Zumindest gaben sie mir eine sehr gute Grundlage, mich weiter mit diesem Thema zu beschäftigen.
Die wichtigsten Aussagen über Kelvins Wirbelatom aus diesem Buch habe ich in den Fremdtexten zusammengestellt.
Hier will ich nur die Quintessenz darstellen:
Rauchringversuche haben erstaunliche Ergebnisse gezeigt: sie waren stabil, vermischten sich nicht untereinander, prallten voneinander ab, kurz: sie  verhielten sich wie feste Materie, zeigten Eigenschaften, die auch den Atomen zugeschrieben wurden. Die Stabilität ergab sich aus der Rotation.
Diese Beobachtungen brachten Kelvin auf die Idee des Wirbel-Atoms.  Doch es gab zwei Probleme:
Zum einen war es die Beständigkeit der Wirbel. In der realen Welt lösen sich alle Wirbel (z. B.Wirbelstürme) nach einer gewissen Zeit wieder auf.
siehe  in
Quellen  Ash / Hewitt "Wissenschaft der Götter"

Einen ausführlichen Textauszug gibt es in Fremdtexte »
Ash & Hewitt

 
Zum anderen mußte geklärt werden, worin diese Wirbel den wirbelten: "Worin ist das Atom ein Wirbel?"
Helmholtz und Kelvin waren befreundet, so konnte Kelvin die Erkenntnisse von Helmholtz über  Wirbelbewegungen in idealen Flüssigkeiten  aus erster Hand übernehmen.
Das wichtigste war jedoch, daß diese Annahme von Wirbeln eine einheitliche Theorie der Materie ermöglichte:

  Licht = Wellenbewegung im Äther
„Materie“ = Wirbelbewegung im Äther

Die Einsteinsche Masse-Energie-Äquivalenz-Formel bestätigt diesen Gedanken (Modell, Hypothese, Theorie) geradezu hervorragend. ...
Zum "Materie"-Begriff gibt es einiges aus erkenntnis-theoretischer Sicht zu sagen: er ist "zu eng" gefaßt und führt deshalb zu vielen Problemen... - siehe in
"Physik" »  Materie

4. Der Kampf gegen "König Wirbel" - drei Beispiele
 
Nachdem ich von Kelvins Wirbelatom gehört hatte, wurde ich beim Thema "Wirbel" hellhörig. Da fiel mir plötzlich etwas eigenartiges auf: Es schien, als hätten Philosophen und Physiker große Probleme mit dem Wirbel. Ich will auf drei Beispiele eingehen, die sich finden :
- in der "Geschichte der Philosophie" von Johannes Hirschberger;
- in einem philosophischen Wörterbuch vom Anfang des 20. Jh ("Mauthner")
und
-   in dem Buch des ehemaligen wissenschaftlichen Assistenten Einsteins, Banesh Hoffmann "Einsteins Ideen  - Das Relativitätsprinzip und seine historischen Wurzeln"
siehe auch
in "Physik", im  Thema
"Bewegung" »  Wirbel u. a. zur Formulierung
"König Wirbel"

siehe:
Quellen
die "schlichte" Beobachtung
J. Hirschberger schreibt z. B. :
"Dem hier wie bei Empedokles schon auftauchenden Wirbelbegriff liegt eine ganz schlichte Beobachtung zugrunde ....
Wie schlicht auch die Beobachtung ist, der Wirbelbegriff hat sich gehalten bis in die kosmogonischen Theorien der Neuzeit.“

Da zwischen diesen beiden Sätzen nur ein einziger Satz als Zwischentext steht und bei dem   Wort "schlicht" gerade in seiner Doppelung ein gewisser abwertender Unterton  nicht zu überhören war, wurde ich sehr aufmerksam. Wirklich, die vorgetäuschte Objektivität fiel einem oberflächlichen Leser nicht auf, er konnte jedoch vermuten - wenn er nicht genauer nachfragte - daß Hirschberger damit andeuten wollte, daß das Wirbel-Konzept "falsch" oder eben "schlicht" resp. "primitiv" war.

ausführlicher in Fremdtexte » Hirschberger
die "verzweifelte" Wirbeltheorie
"Der Vorwurf also, der gegen Descartes zu erheben ist, betrifft nicht die Aufstellung der verzweifelten Wirbeltheorie, sondern vielmehr  die  Inkonsequenz in der Behandlung der Erde und  der übrigen Planeten. ..."
Hervorhebung im Text von mir. - B. K.
Das ausführliche Zitat siehe Mauthner, F.
der "Verzicht" auf das "hoffnungslos bizarre" Modell des Wirbels
Bei B. Hoffmann findet sich eine ausführliche Darstellung der Gedanken Maxwells zur Herleitung seiner Gleichungen. Dabei ging er von Äther-Wirbeln aus und suchte durch Analogien im mechanischen Bereich  (Zahnräder), sich die vermutete  Reibung zwischen den Ätherwirbeln anschaulich zu machen. B. Hoffmann schreibt nun:
"Maxwells Modell - so hoffnungslos bizarr es zunächst erschien - führte ihn auf wunderbare Weise zu seinen Gleichungen für das elektromagnetische Feld, mit denen er alle damals bekannten Gesetzmäßigkeiten bis ins Detail mathematisch beschreiben konnte.... Nachdem Maxwell seine Feldgleichungen aufgestellt hatte, machte er sie zum Fundament  seiner Theorie. Auf die Wirbel und Zwischenräder konnte er nun verzichten - sie hatten ihren Zweck erfüllt."
Wieder stutzte ich: warum mußte das so betont werden, daß Maxwell "nun" auf die Wirbel "verzichteten konnte"? Irgendetwas schien faul zu sein ...
Erst später wurde mir bei Maxwells Modell noch etwas ganz anderes klar, das offenbar Herrn Hoffmann gar nicht aufgefallen war:
siehe
Hoffmann. B.


Warum wohl schreibt Einsein-Schüler Banesh Hoffmann "so hoffnungslos bizarr  es zunächst erschien"? Ist das die Art und Weise, "objektiv" zu bleiben?
Wie "bizarr" ist demgegenüber beispielweise der Einsteinsche Gedankenansatz?
 
Lange vor der Entdeckung des Elektrons hatte Maxwell ein mechanisches (!) Modell entwickelt, in dem den kleinen Rädchen de facto die Rolle zukam, die in den späteren Modellen ab Rutherford die Elektronen spielten!
Das kann man nur mit einem Wort beschreiben: genial!
 
5. Das Wirbeldenken  
Wirbel und Spirale sind "weibliche" Symbole.
 
Hier wäre also schon ein erster Ansatz gefunden, von einer "weiblichen Physik" zu reden, in dem Sinne, daß alle Modelle und Theorien, die ein Wirbelmodell verwenden, irgendwie mit der Spezifik weiblichen Denkens zusammenhängen.
Sieht man dann noch, daß es immer wieder ausgegrenzt und zurückgedrängt, in der Modell- und Theoriebildung hintenan gestellt wurde, dann wird meine  Aussage vielleicht verständlicher: daß es im "weiblichen Denken" etwas gibt, das die Physik erweitern, vervollkommnen kann. Berücksichtigt man diese, wird auch deutlich, warum die bisherige Physik ohne diese auf weiblichen Symbolen beruhenden Gedanken nur eine "halbe Physik" war.
siehe hierzu auch Stein + Wasser eine Übersicht über philosophische und physikalische Denkansätze, die eher dem weiblichen Denkprinzip zuzuordnen sind.
Wirbel und Selbst-Bewegtheit - ...
 
... ein Anfangsverdacht von mir:
Im Wirbelbegriff ist der Zustand der "Selbstbewegtheit" der normale. Damit steht die Wirbellehre der Vorstellung von der "fremdbewegten" Materie gegenüber.  
Übrigens weist bereits das Rutherfordsche Atommodell diese "Selbstbewegtheit" (allerdings mit inneren Widersprüchen) auf: die Elektronen bewegen sich um den Kern. Sein Problem war  nur, daß er sie sich nur als Kreisbewegung, nicht aber als Wirbelbewegung oder spiralige Bewegung denken konnte...
siehe auch Rutherford
Das Wirbel-Denken ist nicht totzukriegen ...
 
Sehr spannend ist, daß der Wirbelgedanke offenbar so anschaulich und allgemein ist, daß bis heute immer wieder versucht wird, ihn in verschiedene Modelle und Theorien über die Struktur der Materie einzubauen. In den  Gedankenansätzen von beispielsweise Günther Baer (latente Materie) und Gabi Müller (Torkado-Modell) spiegelt er sich wunderbar wider.
siehe auch:
Neue Modelle 
darin: Günter Baer und Gabi Müller
Eine "weibliche" Physik /Struktur der Materie/Kelvins Wirbelatom