- 14 - 3. Was ist Materie? Alle Objekte, alles, was wir anfassen können, besteht aus Molekülverbindungen. Moleküle sind Gruppen von Atomen, wobei ein Atom jeweils das kleinste Teilchen eines der rund 100 bekannten Grundelemente dieser Erde ist. 1937 wurde mit dem Feldelektronenmikroskop von Erwin Müller der atomare Aufbau der Materie beschrieben. 1957 entwickelte er ein Feldelektronenmikroskop, welches Atome in 10.000.000-facher Vergrößerung sichtbar macht. Der amerikanische Nobelpreisträger Richard Feynman nannte diese Erkenntnis vom Aufbau der Materie als die bisher wichtigste, wenn er sagt: "Alle Körper sind aus Atomen aufgebaut, aus kleinen sich ständig bewegenden Teilchen. Wenn Atome einander zu nahe kommen, wirken zwischen ihnen abstoßende Kräfte. Entfernen sie sich etwas voneinander, treten anziehende Kräfte auf." [8] Dabei ist wesentlich, daß es sich bei den Atomen nicht um eine Art ruhender "Knetkügelchen" handelt, die zusammengeklebt die Materie bilden, sondern um sich bewegende Teilchen mit einem gewissen Bewegungsfreiraum, die durch elektrische Kräfte miteinander gekoppelt sind. Ein Stein besteht also aus einer sich hin und her bewegenden Menge von Atomen, die nicht starr miteinander verbunden sind, sondern nur durch elektrische Kräfte zusammengehalten werden. Wenn man sich einmal einige Tropfen Milch unter dem Mikroskop anschaut, so wird man feststellen, daß Milch aus quirligen, sich spontan bewegenden Fetteilchen besteht, was seinen Grund darin hat, daß die schwingenden Atomgruppen, die Moleküle des Wassers, die Fetteilchen anstoßen, was ein Nachweis der sogenannten "Brownschen Molekularbewegung", nämlich der lebhaften Bewegung dieser Kleinstteilchen, ist. Alles ist in Bewegung in einem Tropfen Milch, alles ist in Bewegung in einem Stein, alles ist in Bewegung in jedem Stückchen Materie. Es gibt in unserem gesamten Universum nichts Ruhendes. Welche ungeheuere Bewegungsenergie erfüllt die gesamte Materie! Wahrscheinlich können wir uns alle keine Vorstellung davon machen, weil dieses Maß an Energie bei weitem unsere Vorstellungsgabe übersteigt. Ernest Rutherford (Nobelpreis 1908) fand zu Beginn unseres Jahrhunderts heraus, daß Atome keineswegs harte, feste Teilchen sind, sondern das Atom erwies sich zum größten Teil als weiter Raum, in dem sich extrem kleine Teilchen – die Elektronen – um den Kern bewegen. Man erhält eine Vorstellung von der Weite dieses Raumes, wenn man sich das Atom z. B: so groß vorstellt wie den Petersdom in Rom. Der Atomkern hätte dann die Größe eines Salzkörnchens. Ein Salzkörnchen in der Mitte des Petersdoms und Staubteilchen, die durch den weiten Raum des Domes wirbeln – so können wir uns Kern und Elektronen eines Atoms vorstellen. Nur, daß in Wirklichkeit ein Atom lediglich die Größe von einem hundertmillionstel Zentimeter hat, und Elektronen und Atomkern noch viel unvorstellbar kleiner sind. Wenn aber alle Materie – jeder Stein – aus sich bewegenden Atomen besteht, und diese Atome fast nur weiter Raum sind mit einem kaum erfaßbaren bißchen Etwas (Elektronen und Atomkern) – warum erscheint uns dann Materie so fest? Warum Greifen wir nicht ins Leere? Dazu ein Beispiel: Bei einem stillstehenden Flugzeugpropeller befinden sich zwischen den Propellerblättern Hohlräume, und würden wir zwischen zwei Blätter greifen, griffen wir tatsächlich ins Leere. Wird dieser Propeller jedoch ganz schnell gedreht, wird man jetzt statt der einzelnen Blätter eine Scheibe wahrnehmen, das heißt ein sich drehender Propeller erscheint uns als Scheibe, obwohl er keine Scheibe ist. Falls wir versuchen wollten, diese Scheibe zu berühren, würden wir sehr wohl merken, daß wir an jeder Stelle der Scheibe einen Widerstand fühlen. Einen leeren Raum könnten wir jetzt durch Anfassen nicht mehr ausfindig machen. Übertragen wir dieses Beispiel auf die Atome. Die Elektronen wirbeln mit einer ungeheuer großen Geschwindigkeit um den Atomkern. Es ergeben sich Geschwindigkeiten von ca. 900 km/sek.! Nur dadurch erscheinen uns die Atome fest und geben der Materie das vertraute, feste Aussehen.
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