Ein Modell macht man, wenn man sich von etwas Unbekanntem eine Vorstellung, ein Bild machen will. Man benutzt Modelle (oder Bilder, Vergleiche, Analogien) auch, um anderen etwas zu erklären oder zu zeigen, das sie noch nicht kennen. Mit Modellen kann man anderen seine Gedanken oder Ideen vorstellen.

Einem modernen Menschen könnte man eine Pferdekutsche so erklären:
Das ist wie ein Auto ohne Motor, das von Pferden gezogen wird.

Einem Menschen des vorigen Jahrhunderts könnte man ein Auto so erklären:
Das ist wie eine Pferdekutsche, nur daß sie nicht von Pferden gezogen wird, sondern von einem Ding, das in der Kutsche steckt und so stark ist wie viele Pferde. So wie die Pferde ihre Muskelkraft auf die Kutsche übertragen, überträgt dieses Ding, Motor genannt, seine Kraft auf das Auto. Die Kraft bekommt es dadurch, daß es nicht Heu und Hafer frißt, sondern eine Art Öl, das in ihm verbrannt wird.

Im ersten Vergleich dient das Auto als Modell für die Pferdekutsche, im zweiten Vergleich dient die Pferdekutsche als Modell für das Auto.
Ein Modell hat den Zweck, unbekanntes Wissen mit Hilfe bekannten Wissens zu erwerben und zu vermitteln oder auch völlig neue Ideen anderen vorzuführen. Modelle sind denkbar nicht nur von Autos: auch von Atomen, von Häusern, von Kleidern oder von der Zukunft kann man sich eines machen.

Manchmal macht man auch „Modelle“, um „im kleinen“ etwas zu zeigen, das eigentlich so groß ist, daß man es „auf einmal“ gar nicht sehen kann: Stadtpläne, Modelleisenbahnen oder auch „Gottesbilder“.

Ein Modell versucht,
etwas in eine ganz bestimmte Form zu bringen,
so daß man es besser erkennen kann.

Auch von Dingen, die so klein sind, daß wir sie mit unseren Sinnen nicht mehr wahrnehmen können, machen wir uns gern Modelle, zum Beispiel von den „Atomen“. Ein Atom kann man sich beliebig vorstellen: z. B. als kleine durchsichtige Kugel, als schwarzen Würfel, Mini-Luftballon, Kreisel, als kleinen Wirbelwind, ....

Sicher haben Sie keine „eigene“ Vorstellung, sondern greifen auf das in der Schule vermittelte Modell zurück: Das „Mini-Planetensystem-Modell“.
Es war das erste brauchbare Modell eines Atoms, das anschaulich machen konnte, daß das Atom, das „kleinste Teilchen“ der Materie, nicht ein einfaches, in sich „gleiches“ Teilchen ist sondern selbst noch eine innere Struktur aufweist.

Das Modell sagt: negativ geladene Elektronen umkreisen den Atomkern, der aus positiv geladenen Protonen und elektrisch neutralen Neutronen besteht, so ähnlich wie die Planeten die Sonne umkreisen. Unterschiedliche Elemente unterscheiden sich durch die Anzahl der Protonen, Elektronen und Neutronen, die in einem Atom enthalten sind.

Das ist ein sehr anschauliches Modell. Es gibt eine Erklärung für die Existenz von verschiedenen Elementen, die chemischen Reaktionen werden schön vorstellbar damit, elektrische Ladungen haben ihren Platz bekommen.

Dieses Modell war eine wunderbare geistige Leistung, ein echter Fortschritt der Wissenschaft und des allgemeinen Bildungsniveaus der Menschen.

Das Interesse an naturwissenschaftlichen Erkenntnissen wuchs auch mit der Wirkung dieses Modells: es war spannend, sich die Welt so vorzustellen. Breite Teile der Öffentlichkeit begannen, sich für die Naturwissenschaften zu interessieren, sie wurden immer populärer:
Die Populärwissenschaft wurde Teil allgemeiner demokratischer Bestrebungen der Menschen.

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Dieses Modell hatte von Anfang an einen unschönen Nachteil:
eine Theorie, die auf diesen Anschauungen aufbaute, war nicht widerspruchsfrei. Ständig tauchten neue, offene Fragen auf, die in den Grenzen der Vorstellung dieses Modells nicht zu beantworten waren.
Das erste Problem war: eine bewegte Ladung müßte Energie abstrahlen, das Elektron müßte in den Kern stürzen. War dieses Abstrahlen von Energie bei Stabilität eines Atoms „unmöglich“? Es war vor allem eines: es war „unvorstellbar“. Deshalb erfand man schnell die sogenannten „strahlungsfreien Bahnen“ in der Hoffnung, so die Widersprüche wegzutheoretisieren - eine äußerst unbefriedigende Lösung.
Immer neue Probleme tauchten auf, immer komplizierter, immer unanschaulicher wurde das Modell, immer aufwendiger und unverständlicher die Theorien.
Heute sind diese Modelle und Theorien so umfangreich, kompliziert und abstrakt, daß sehr, sehr viel Zeit nötig ist, diese zu verstehen.

Mit dem anfänglichen Planetenmodell des Atoms haben sie nicht mehr viel gemeinsam. Im Gegenteil, wer sich ein Atom noch so vorstellt – in einem Vakuum kugeln die kleinen Elektronenkugeln um den aus Protonen- und Neutronenkugeln bestehenden Kern – der macht sich bei den Insidern der Wissenschaft ein bißchen lächerlich.

Aber außerhalb der hohen Wissenschaft ist dieses Bild nach wie vor weit verbreitet. Sehr gern bringen Lehrer es Schülern bei.

Wenn wir es so sehen wollen, haben wir zwei verschiedene Atommodelle :
- das „unwissenschaftliche“, primitive, anschauliche, aber „falsche“ Planetenmodell für das ungebildete Volk
und das
- moderne abstrakte, quantenphysikalische, kompliziert-umständliche für die wissenschaftliche Elite.

Allein die Vielzahl der Elementarteilchen (auch „Elementarteilchen-Zoo“  genannt – ein Begriff, der das Problem so schön doppeldeutig-anschaulich macht) in diesen hochwissenschaftlichen Theorien, was immer man sich darunter vorstellen soll, interessiert einen normalen Menschen überhaupt nicht mehr.   Die meisten Menschen „sehen“ ein Atom so :

Schon in den Anfängen zeigten sich Zweifel an der tatsächlichen Existenz von Atomkernen und Elektronen in dieser „klassischen“ Vorstellung von den kleinen Kugeln und dem großen Kern...

Der Physiker Sir Arthur Eddington formulierte diese Zweifel in dem hübschen Satz:

„Als uns der verstorbene Lord Rutherford den Atomkern zeigte,
hat er ihn da gefunden oder hat er ihn gemacht?“

Damit wies er auf ein Problem der Wissenschaft hin, das bis heute nicht geklärt ist: Spiegelt wissenschaftliche Erkenntnis die Wirklichkeit wirklich, „objektiv“ ab, oder haben wir es nur mit mehr oder weniger genauen Vorstellungen, Bildern, Modellen und Theorien von der Wirklichkeit zu tun, die aber letztlich nur (Ab-) Bilder unseres subjektiven Denkens sind? Ist unsere Erkenntnis letztlich unabhängig von der Art und Weise unserer Sinneswahrnehmungen und unseren gedanklichen Fähigkeiten oder ist sie daran gebunden?
Je länger man darüber nachdenkt, desto komplizierter, komplexer und „unvorstellbarer“ wird alles. Jede Antwort wirft viele neue Fragen auf.

Hat man die zur Zeit üblichen komplizierten Theorien in mühevoller Arbeit gelernt, weiß man nur eins: man weiß, daß man immer noch nicht weiß, wie „das Ganze“ wirklich aufgebaut ist und zusammenhängt.
Der Drang, „zu erkennen, was die Welt im Innersten zusammenhält“ und weiter zu fragen, weiter nachzudenken, wird aus Angst, Wissenslücken eingestehen zu müssen oder sich lächerlich zu machen, schnell unterdrückt.

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Nun gibt es eine Reihe von Fragen, die sicher auch einen Normalbürger ohne Physikstudium interessieren. Doch er hat nur das Planetenmodell als Anschauung. Deshalb habe ich einmal einige der möglichen Fragen aufgelistet  - ziemlich einfache Fragen, die kein Physiklehrer stellt und kein Lehrbuch beantwortet - natürlich mit dem Hintergedanken, diese Frage mit Hilfe meines Modells dann sehr einfach beantworten zu können:

- Wie stabil ist so ein Atom? Verändert es sich, bleibt es „sich ewig gleich“? Kann es altern?

- Wiese halten Atome zusammen? Warum mag es z. B. dieses Wasserstoffatom, als zweiatomiges Molekül zu existieren?

- Was macht das Atom, wenn es Gravitationskräfte gegenüber anderen Atomen entwickelt? Wie kann man sich das vorstellen?

- Was bedeuten die elektrischen Ladungen? Tragen Elektron und Proton sie „huckepack“ oder „sind“ sie diese „Ladung“?

- Positive und negative Ladung ziehen sich gegenseitig an, zwei gleiche Ladungen stoßen sich ab. Wie machen sie das?

- Wie soll man sich Wärme auf atomarer Ebene vorstellen?
( Modelle sagen: z. B. als Gitterschwingungen oder als Billardkugeln ähnlich sich bewegende und stoßende Gasmoleküle. Wenn die aneinander stoßen, geben die schnelleren ihre Bewegungsenergie, d. h. ihre Wärme, an die langsameren ab.)

- Die atomare Bewegung im Raum (Sichtweise des einen Modells) wird gleichzeitig eine Wärmestrahlung im Vakuum (Sichtweise des anderen Modells) ?

- Was ist Licht, wie entsteht und „vergeht“ es?

- Was machen die Atome, wenn sie das Licht absorbieren oder reflektieren oder einfach „durchlassen“? Wie soll man sich diese Wechselwirkungen des Lichtes mit den Atomen vorstellen?

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Unsere bisherigen Vorstellungen, Modelle, Theorien sind so aufgebaut, daß wir das „Teilchen“ und „seine Wechselwirkungen“ mit anderen Teilchen künstlich als zwei verschiedene Dinge sehen:

Das Elektron BESITZT eine elektrische Ladung. Die Erde BESITZT ein Gravitationsfeld. Die Billardkugel BESITZT kinetische Energie.

Alle diese Vorstellungen trennen zwischen den Begriffen wie Masse (Materie), (elektrische) Energie, Gravitation, Bewegung(s-Energie). Sie ignorieren die „Einheit aller Erscheinungen“, die „Ganzheit“.

Indem die Materie immer mehr „geteilt“ werden soll (siehe z. B. das Problemfeld „Hochenergiephysik“), hofft man zu erkennen, was sie „zusammenhält“. ...

Wie kann diese künstliche Teilung der Welt überwunden werden, wie kann ich „das Ganze“ erkennen“, wie begreifen, daß „alles eins“ ist?
Das Ganze ist viel zu groß, es als Ganzes zu erkennen. Mir bleibt nur, der Versuch, es aus der Beobachtung seiner Teile zu erkennen.
Wenn ich für diese Teile, Teilchen, Atome eine Vorstellung, ein Modell finde, das diese Einheit und Ganzheit in den Mittelpunkt stellt, vielleicht kann mir das weiterhelfen. Dazu muß zuerst die künstliche Trennung in „Teilchen“ und seine „Wechselwirkungen“ aufgehoben, überwunden werden.

Die „Teilchen“ und ihre „Wechselwirkungen“ müssen als „eins“ angesehen werden.
Denkbar wäre es in einem Modell, das für alle Energieformen – Gravitation, elektrische Ladungen, Masse, mechanische Energie, Wärme, Licht - ein einziges Bild findet, auf das alle diese beobachteten Phänomene zurückgeführt werden können.

Mit anderen Worten: alle makroskopisch beobachtbaren Phänomene, alle „Wirkungen“ müssen in einer einzigen Analogie, einem einzigen Modell dargestellt werden können, das bis ins „kleinste“ geht, bis in den atomaren Bereich.
In meinem Atommodell habe ich diesen Versuch unternommen.

Das „Mini-Planetensystem-Modell“ war ein erster Versuch, sich die innere Struktur eines Atoms vorzustellen. Es ist wie mit den Autos – das erste Modell sah noch wie ein Pferdekutsche aus. Erst nach und nach erhielt das Auto – von Modell zu Modell sich weiterentwickelnd - seine eigene, heutige Form: immer besser funktionierend, mit einer eigenen Ästhetik, immer sicherer.

Analog sollte das Atommodell in den vergangenen einhundert Jahren „funktionstüchtiger“ geworden sein. Hieße das nicht, es müßte vor allem anschaulicher und verständlicher geworden sein? Ein verbessertes Modell müßte  auch noch mehr können: es müßte die Widersprüche des alten „ins Nichts“ gehen lassen, so wie mit dem Kugelmodell der Erde die Frage nach dem Rand der Scheibe sinnlos und „gegenstandslos“ wurde, „ins Nichts“ ging.

Ein neues Modell muß natürlich mit den beobachteten Erscheinungen übereinstimmen. Diese Forderung erscheint trivial und simpel – wird jedoch in bisherigen Modellen oft übergangen: ein Beispiel sind die sogenannten „reversiblen Prozesse“, die es in Wirklichkeit überhaupt nicht gibt.

Dieses Modell muß bisherige Bilder und Modelle (vielleicht auch „vergessene“ wie das Kelvinsche Wirbelatom oder vor hundert Jahren als nicht passend erscheinende) in sich vereinen, sie "aufheben" im dialektischen Sinne: ihre brauchbaren Komponenten bewahren, ihre Schwächen überwinden,  das alte Modell in eine neue Qualität bringen.

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Diese  Herangehensweise beinhaltet auch, daß die verschiedenen Modelle zusammengeführt werden können und man letztlich von EINEM ATOMMODELL in seine Vielfalt und historischen Entwicklung wird sprechen können.

Um noch einmal auf Pferdekutsche und Auto zurückzukommen: in diesem dialektischen Sinne sind auch sie nicht wirklich unterschieden: sie sind auch nur zwei Variationen des einen: des Räderfahrzeuges für die Fortbewegung von Menschen und Gegenständen. An diesem Beispiel wird auch deutlich, wie Erkenntnis an die richtige Begriffswahl bzw. Definition gebunden ist.

Das „Atom“ muß auch in diesem neuen Modell eine relative Selbständigkeit und Abgegrenztheit gegenüber anderen Atomen haben, die elektrischen Ladungen müssen auf zwei „Pole“ verteilt sein, es muß an einer Stelle eine größere Massekonzentration aufweisen als an anderen Stellen (Rutherfordsche Streuversuch). 

Außerdem sollte dieses neue Modell das Atom und seine Wechselwirkungen mit anderen Atomen (Gravitation, elektromagnetische Felder), sowie die in ihm selbst wirkenden Kräfte nicht nur als „eins“ darstellen, sondern sie auch anschaulich machen, anschaulicher als in den bisherigen Modellen. So könnte es vielleicht endlich eine weiterführende Erklärung dafür geben, was man sich unter elektrischen Ladungen vorstellen kann.

 Der Welle-Teilchen-Dualismus muß in diesem Modell ein einfaches Bild finden. Analogien zu makroskopischen Erscheinungen (es müssen nicht Planeten sein) wären wünschenswert, ebenso die Berücksichtigung philosophischer Erkenntnisse über Evolution bzw. Schöpfung.

Sollte es vielleicht sogar denkbar sein, ein Atommodell zu finden, das grundlegendes mythologisches Wissen aufgreift und in moderner Sprache neu interpretiert?

Die wichtigste Eigenschaft eines neuen „Atommodells“ muß jedoch sein, unsere Erkenntnisüber das, was „die Welt im Innersten zusammenhält“ eine Stufe höher zu führen.

Bitte stellen Sie sich nun das Wasserstoff - Atom noch einmal vor, nun aber ganz anders als vorhin. Damit es vielleicht etwas leichter wird, das folgende denken zu können, vergessen Sie bitte alles, was Sie bisher über Atome gehört haben und stellen Sie sich vor, Sie wären noch Schüler oder Schülerin und Ihre Physiklehrerin würde Ihnen heute zum ersten Mal etwas von einem Atom und seiner inneren Struktur erzählen. Sie könnte z. B. nach einer Einführung des Begriff „Atom“ und dem Gedankenexperiment des Teilens eines Körpers bis zum „Unteilbaren“ sagen:

Diese Vorstellung ist ungewohnt. Ist sie deshalb „falsch“ ? Ist sie unangenehm oder macht sie neugierig, provoziert sie Fragen?

Hätten Sie darüber nachgedacht, ob diese Vorstellung „richtig“ ist, wenn Sie es schon als Kind in der Schule so und nicht anders gelernt hätten?

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Über das Wesen dieser „Energie“, dieser „Wirkkraft“ wissen wir mit dieser Sichtweise noch genauso wenig wie in den alten Vorstellungen. Wir wissen nicht, was sie ist. Wir erkennen sie nicht direkt, nur an ihren Wirkungen. Wo sie auch „herkommt“, wo sie auch „hingeht“ – darüber wissen wir nichts.

Vielleicht wissen wir es schon, haben es nur noch nicht „interpretiert“, noch nicht richtig verstanden? Vielleicht ist das, was wir über diese „andere Welt“, aus der die Energie kommt und wohin sie wieder verschwindet, wissen, nur wie ein anderes Puzzleteil unseres Wissens, das noch nicht „am richtigen Platz“ liegt? Anders ausgedrückt: wir haben die Zusammenhänge zwischen dem Nichts, dieser „nichtwirklichen Welt“ und unserer realen, materiellen, wirklichen Welt noch nicht erkannt? Ob Himmel, Hölle, Jenseits, Nirwana, transzendente Welt, Informationsebene, „Spiegelwelt“, höhere Dimensionen, – wer weiß, welche Namen wir dieser Welt schon gegeben haben oder noch geben werden?

Es gibt noch ein anders Modell, sich dieses Fließen von Energie vorzustellen: das, was wir in der WIRKLICHKEIT erleben, war vorher MÖGLICHKEIT, ZUKUNFT. Dann ist die Wirk-Kraft eine Kraft, die vorher „potentielle Kraft“, „potentielle Energie“ war, sie kommt aus der „Möglichkeitswelt“, fließt durch die wirkliche Welt, macht hier irgendetwas – Licht oder Gravitation, Elektrizität oder kleine Babys – und dann, husch, ist sie wieder verschwunden. Aber nicht ganz. Sie geht jetzt in eine Welt, die wir „ERINNERUNG“, „VERGANGENHEIT“ oder ähnlich nennen könnten. Denkbar ist es. Ist es auch möglich?

Bleiben wir jedoch lieber bei der in der Physik inzwischen eingebürgerten Annahme von „höheren Dimensionen“: die Energie , die Wirk-Kraft kommt aus „höheren Dimensionen“ und geht in „höhere Dimensionen“ als die der realen Welt zugeordneten „vierdimensionale Raumzeit“.

Die Übergangsbereiche zu diesen „höheren Dimensionen“ sind die in unserem dreidimensionalen Raum als Protonen und Elektronen erlebten Quellen und Senken.

 Proton und Elektron sind „für sich“ gesehen keine „ganzen“ Teilchen mehr, sondern nur noch Bestandteile eines Quelle-Senke-Komplexes, der aus den Quell- und Senke-Punkten und den Energieströmen (bzw. Feldern, Wechselwirkungen) als einer zusammengehörigen Einheit besteht.

In diesem Bild ist das Neutron dann als ein ähnlicher Quelle-Senke-Komplex anzusehen. Jedoch sind seine Energieströme nach außen kleiner als beim Proton-Elektron-Komplex: die als Ladung wahrgenommenen Energieströme verschwinden beim Neutron nach Austritt aus der Quelle auf kürzestem Weg wieder in der Senke. Elektron-Proton sind sozusagen aufgeklappte Quelle-Senke-Verbindungen, beim Neutron liegen Quelle und Senke direkt übereinander.

Auf den ersten Blick mag dieses Atommodell etwas verrückt erscheinen. Mir hat es in den vergangenen Jahren jedoch schon viele schöne Stunden des Erkennens und Fragens, des Suchens nach Antwort und des Neu–Interpretierens und Besser-Verstehens meines bisherigen Wissens gebracht. Wenn ich das alles aufschreiben wollte, käme mehr als ein dickes Buch zustande. Diese Broschüre ist deshalb nur als erste kleine Kostprobe anzusehen.

Vielleicht kann dieses Heftchen Sie anregen, sich selbst die Wirklichkeit im Bild dieses Modells zu denken, vielleicht entwickeln Sie dabei weiterführende, eigene Gedanken, die das Modell bereichern können?

Ich möchte im folgenden zeigen, daß dieses Modell wirklich in der Lage ist, unser bisheriges philosophisches und physikalisches Wissen neu zu interpretieren, es anschaulicher zu machen und daß es vor allem hilft, die verschiedenen Wissensbereiche miteinander zu verknüpfen.

Fortsetzung des Textes in "3. Philosophie"