Wissen und Engagement für Ihr Wohlbefinden
Warum sprechen wir von "Umwelt" wenn wir doch ein Teil davon sind - quasi "Mittendrin"
Erde, Wasser, Pflanzen und wir Menschen, befinden uns in einer Welt voller Strahlung. Ob Licht, ob Magnetfeld oder Elektrizität - wir befinden uns nicht in Isolation - wir sind ein Teil davon. Es wurde inzwischen eindeutig nachgewiesen, dass Bäume miteinander "kommunizieren", dass Pflanzen in der Lage sind auf "Kommunikation" zu reagieren. Die Sonne sorgt mit ihrer Strahlung aus 150 Millionen Kilometer Entfernung für Leben auf der Erde - geschütztes Leben durch das Magnetfeld der Erde. Ihre Strahlung reicht bis fast 1000 Meter tief ins Meer. Der Mond sorgt für Ebbe und Flut - er bewegt 1,33 Milliarden Kubikkilometer Wasser. Video und Audio können über die Luft beinahe um die ganze Welt übertragen werden. Wir Menschen denken immer noch wir seien von alle dem nicht betroffen - nicht beeinflusst? Physik ist nicht "Jedermanns" Favorit. Dabei kann sie faszinierend, spannend und schlicht überraschend sein. Auch wenn wir denken vieles zu wissen - es bleiben noch viele Geheimnisse. Hier und da werden sie entdeckt. Entdeckt, weil es Menschen gibt die bereit sind über die bisherigen Grenzen hinaus zu denken. Auf dieser Seite geben wir Einblicke in den Teil der Physik, der für uns zum festen Bestandteil unseres Lebens geworden ist.
Licht - ein Bündel von Strahlen
Die geballte Kraft der Photonen
Licht, das ist Energie und das, was wir als Licht der Sonne sehen, ist in Wahrheit nur ein kleiner Ausschnitt der Sonnenstrahlung. Treffender formuliert müsste man eigentlich sagen „Strahlung der Sonne“, denn die Sonne ist ein Reaktor von gigantischem Ausmaß. In den verschiedenen Schichten der Sonne wird durch Reaktion verschiedener Elemente bzw. Moleküle, Energie in Strahlung umgewandelt. Neben dem für uns sichtbaren Licht und der UV-Strahlung, sendet die Sonne Infrarot, Röntgenstrahlung und Radiowellen aus.
Das Thema Licht ist noch spannender, komplexer und wirkungsvoller, als es man es vermuten mag. UV-C-Strahlung eignet sich beispielsweise zur Desinfektion. Grünes Licht soll bei der Schmerzbehandlung helfen. In unseren Augen haben wir Photorezeptoren, die den Blauanteil im Licht messen und an den Hypothalamus Meldung darüber machen. Die Folge: die Melatoninausschüttung der Zirbeldrüse (Epiphyse) wird beeinflusst und dadurch unser Biorhythmus. Rotes Licht soll helfen im Alter die Sehkraft zu verbessern.
Thomas Young hat 1802 ebenfalls das Licht für ein, wie sich später herausstellte, spektakuläres Experiment ausgewählt, das Doppelspaltexperiment. Es wurde zu dem Schlüsselexperiment in der Physik.
Am Anfang fragten sich die Physiker, ob Licht einzelne Teilchen oder Wellen sind. Hätte man sich darüber nicht gestritten, gäbe es vielleicht das Doppelspaltexperiment gar nicht und man hätte nie erfahren, dass es sowohl Teilchen als auch Wellen sind. Warum das schon wieder wichtig ist? Nun – Teilchen und Wellen verhalten sich unterschiedlich, wenn sie auf Ablenkung durch Materie stoßen. Der Grund für den Schatten!
In Zusammenhang mit Licht wird auch häufig von Photonen gesprochen. Bildlich gesprochen sind Photonen das, woraus elektromagnetische Strahlung besteht. Manchmal wird auch von Lichtquant (Quant= kleinstmöglicher Wert einer physikalischen Größe) oder Lichtteilchen gesprochen. Für die Fortgeschrittenen unter Ihnen: Das Photon besitzt keine Masse, aber Energie und Impuls/ Drehimpuls. Sie sehen, auch hier begegnet uns wieder der Begriff „Teilchen“. Grund genug zurück zum Thema Licht zu kommen und – auch auf die Gefahr hin, dass Sie uns für ein wenig verrückt halten, die Frage: Sind es Teilchen oder Wellen? Denn das bringt uns zurück zum Doppelspaltexperiment von Thomas Young.
Frequenzen und Schwingungen
Die Natur kennt keinen schwingungslosen Zustand
Unsere Ohren können nur eine bestimmte Bandbreite an Frequenzen „Empfangen“ und für uns hörbar machen. Im Durchschnitt kann das menschliche Ohr 20 bis 20.000 Hz wahrnehmen. Als besonders angenehm werden Frequenzen im Bereich 500 bis 4.000 Hz empfunden. Zum menschlichen Hören gehört eine weitere Größe, die Lautstärke, sie wird in Dezibel (dB) angegeben. Fachlich richtig muss man die Lautstärke mit dem Begriff „Schalldruckpegel“ beschreiben. Dezibel ist die Maßeinheit, die aussagt mit welchem Druck der Schall am Trommelfell ankommt. Für uns übersetzen wir die Lautstärke in „Signalstärke“ der Strahlung. Unterschreitet oder überschreitet die Signalstärke und/oder die Frequenz einen bestimmten Bereich, kann unser Trommelfell/Ohr das Signal nicht verarbeiten bzw. empfindet Schmerzen.
Unsere Augen können zunächst die verschiedenen Wellenlängen und Frequenzen (Farben) des Sonnenlichts nicht unterscheiden. Erst durch die Reflektion erkennen wir Rot, Blau und Grün oder sehen den Regenbogen. Sonnenstrahlung setzt Prozesse in Gang, wie etwa bei der Photovoltaik, die Vitamin-D – Bildung in der Haut oder die Photosynthese in der Natur. Strahlung, gleich welche, wirkt! Die Eigenschaft des Senders, der Strahlung und letztendlich die Beschaffenheit/ Eigenschaft des Empfängers entscheiden welche Wirkung, wann, wie lange und wie stark auftritt und! Welche langfristige Wirkung sie hinterlässt.
Was beim Schall so einfach und plausibel, bereitet dem Verstand bei der Strahlung erhebliche Probleme: Wie sieht Strahlung aus? Wie stelle ich das Vorhandensein von Strahlung fest, wie schirme ich diese ab und was bewirkt sie in meinem Körper?
Wenn der Lärm auf der Straße zu laut oder das Geschrei der Nachbarn im Garten zu aufregend ist, dann schließen wir einfach die Tür oder das Fenster und der Schall hat weniger Chancen. Nicht jede Frequenz, nicht jeder Ton, lässt sich durch die gleichen Maßnahmen abschirmen. Schall ist eine Welle unterschiedlicher Druck- und Dichtewerte der Luft und als Bild entspricht dies durchaus dem, wenn wir einen Stein ins Wasser werfen – allerdings in 3D. Resonanzfrequenz ist eines der Stichworte – manche Frequenzen bringen das ein oder andere Material zum Schwingen – wenn es um das Filtern bzw. abschirmen des Schalls geht.
Während der Schall nur Resonanzphänomene erzeugt, kann Strahlung zusätzlich energetische Veränderungen im Körper herbeiführen. Was die Frequenz und die Lautstärke beim Schall, dass ist die Wellenlänge und die Intensität bei der Strahlung. Strahlung, das sind elektromagnetische Wellen – eine Kopplung von magnetischen und elektrischen Feldern. Auch Röntgenstrahlen sind elektromagnetische Wellen.
In der Biophysik wird mit der Schwingungseigenschaft der Zellen und deren Molekülen gearbeitet. Eine grundlegende Eigenschaft, ohne die das MRT nicht funktionieren würde. Wenn man sagt, die Zellen würden Schwingen ist das im Grunde nicht wirklich richtig. Aber in jeder Zelle stecken Moleküle die ihre Existenz einem sogenannten Drehimpuls zu verdanken haben. Insofern ist in der Tat jede Materie in Schwingung. Auch vermeintlich feste, starre Materie schwingt - im Inneren. Stein, Holz - einfach alles.
Quanten
Der Einstieg in ein Segment der Physik, das die menschliche Vorstellungskraft überfordert?
Wie eng Mathematik und Physik zusammenhängen, wurde von Newton und dem Deutschen, Gottfried Wilhelm Leibniz (zu Beginn des 18. Jahrhunderts) mit der Erfindung der „Infinitesimalrechnung“ bewiesen. Beide (unabhängig voneinander) konnten mit dieser Rechnung (Differential- und Integralrechnung) Funktionen in beliebigen Abschnitten beschreiben. Fortan wurden Naturgesetze in Form von Differentialgleichungen grundlegend beschrieben. Ein Bild, das wir heute vor Augen haben, wenn wir uns einen Physiker vorstellen – eine Tafel, über und über voll beschrieben mit Formeln. Alessandro Volta – Sie ahnen es aufgrund des Nachnamens – gilt als Erfinder der elektrischen Batterie und Begründer der Elektrizitätslehre.
Mit Max Planck und Albert Einstein wird Anfang es 20. Jahrhunderts die moderne Physik begründet. Max Planck entwickelt die Quantentheorie und Albert Einstein seine berühmte Relativitätstheorie. In dieser Phase werden viele Theorien entwickelt, die Grundlage unserer heutigen Arbeit bei "Brain-Y – Das Original", sind. Es ist die Zeit, in der viele bis dato fest verankerte Grenzen fallen und die Physik eigentlich zum zweiten Mal das Laufen lernt.
Wenn wir heute an Technologie denken, fallen uns Smartphones, Navigationssysteme oder künstliche Intelligenz ein. Doch im Hintergrund entsteht gerade eine neue technologische Revolution, die noch viel grundlegender ist: Quantentechnologie.
Unsere Alltagswelt folgt klaren Regeln: Ein Lichtschalter ist an oder aus. Eine Münze zeigt Kopf oder Zahl.
In der Welt der kleinsten Teilchen – Atome, Elektronen, Lichtteilchen – gelten jedoch andere Gesetze. Diese Welt beschreibt die sogenannte Quantenmechanik. Dort kann ein Teilchen nicht nur „entweder oder“ sein, sondern gewissermaßen „beides gleichzeitig“. Und Teilchen können auf geheimnisvolle Weise miteinander verbunden sein, selbst wenn sie weit voneinander entfernt sind.
Was lange wie reine Theorie klang, wird heute technisch nutzbar gemacht – und genau das nennt man Quantentechnologie.
Verschränkung ist eines der faszinierendsten Phänomene der Quantenwelt. Stell dir vor, du hast zwei Münzen. Normalerweise wirfst du sie – und jede zeigt unabhängig Kopf oder Zahl. In der Quantenwelt kann es anders sein: Zwei Teilchen können so miteinander verbunden sein, dass sie sich wie ein einziges System verhalten – selbst wenn sie weit voneinander entfernt sind.
In der Welt der Quanten ist grundsätzlich erst einmal alles möglich. Je tiefer man in diese Technologie einsteigt, sie erforscht und beobachtet, desto mehr können unglaubliche Beobachtungen gemacht werden. Wenn Sie bislang das Beamen als Transportmittel nur als Sciences Fiktion betrachtet haben und davon ausgehen, dass es so etwas niemals geben wird - dann steigen Sie etwas in die Quantentechnologie ein und Sie werden anfangen zu glauben, dass es machbar ist - irgendwann.