Mit Wellen durch die Zeit
«Alles in der Welt geschieht, weil Energie sich von einem an einen anderen Ort bewegt.»
The Guardian, 2014Manchmal bewusst gesucht und gefunden, manchmal per Zufall entdeckt: Die Suche nach Erklärungen von Phänomenen, die wir um uns herum beobachten, führt nicht selten zu Wellen. Hier ist eine kleine Auswahl wichtiger Entdeckungen.
Schallwellen
Der griechische Philosoph Chrysipp erkennt, dass sich Schall wellenartig ausbreitet.
Licht: Welle oder Teilchen?
Sir Isaac Newton erklärt die Ausbreitung von Licht mit der Bewegung kleinster Teilchen. Zeitgleich argumentiert Christiaan Huygens, dass Licht sich ebenso wie Wasser in Wellen ausbreitet.
Wellen laufen um Ecken
Das Huygens’sche Prinzip besagt, dass jeder Punkt einer Wellenfront als Ausgangspunkt einer neuen Welle betrachtet werden kann. Dies erklärt u. a., warum Wellen um Hindernisse herumlaufen.
Erdbebenwellen
John Michell beschreibt Erdbeben als Wellenbewegungen, die in der Erde entstehen.
Infrarotstrahlung
Die Geschwister Caroline und Wilhelm Herschel entdecken, dass die Farben des Sonnenlichts unterschiedliche Temperaturen haben und es «jenseits» von Rot am wärmsten ist.
Licht: Welle!
1801: Thomas Young weist mit seinem Doppelspaltexperiment nach, dass sich Licht wie eine Welle verhält – wie von Huygens postuliert.
Licht: elektromagnetische Welle!
James Clerk Maxwell zeigt mathematisch, dass elektromagnetische Wellen existieren und sich genauso schnell ausbreiten wie Licht. Daraus folgert er, dass Licht eine elektromagnetische Welle ist.
Radiowellen
Heinrich Hertz bestätigt Maxwells Theorie, dass es elektromagnetische Wellen gibt, als er Radiowellen erzeugt und misst (langwellige elektromagnetische Wellen). Ihre Übertragung von Sender zu Empfänger ist der Beginn des Radios.
Röntgenstrahlung
Wilhelm Conrad Röntgen entdeckt per Zufall, dass kurzwellige elektromagnetische Wellen feste Stoffe durchleuchten können. Für die Entdeckung der Röntgenstrahlung erhält er 1901 den ersten Nobelpreis für Physik.
Gammastrahlung
Paul Villard entdeckt, dass bei radioaktivem Zerfall neben Alpha- und Betastrahlung auch eine elektromagnetische Strahlung entsteht.
Licht: Welle und Teilchen!
Albert Einstein postuliert, dass Licht
gleichzeitig Welle und Teilchen ist (Welle-
Teilchen-Dualismus).
1927 zeigen Clinton Davisson und Lester
Germer, dass Elektronen Wellencharakter
haben und somit der Welle-Teilchen-Dualismus
existiert.
Gravitationswellen
Die 1905 von Henri Poincaré vorgeschlagenen und 1916 von Einstein vorhergesagten Gravitationswellen werden zum ersten Mal gemessen. Dafür erhalten Rainer Weiss, Barry Barish und Kip Thorne 2017 den Nobelpreis für Physik.
Die Zukunft gestalten
Wellen sind zentral für unser Leben und auch für die Lösung vieler Herausforderungen, mit denen wir konfrontiert sind. Entsprechend sind Wellen ein wichtiges Werkzeug z.B. bei der Umsetzung nachhaltiger Prozesse. An der ETH Zürich bieten sich viele spannende Möglichkeiten, mit Wellen eine für Mensch und Umwelt positive Zukunft mitzugestalten.
Hilf mit bei der Verbesserung von Erdbeben- und Tsunamifrühwarnsystemen.
Entschlüssle die Geheimnisse des Universums mit Gravitationswellen.
Reduziere das Risiko von Erdbebenschäden durch Manipulation von Erdbebenwellen.
Baue Wasserkraftwerke im Meer und nutze die Energie der Wellen zur Stromerzeugung.
Gestalte selbstfahrende Autos und mache sie sicherer.
Verfeinere chirurgische Geräte, damit medizinische Eingriffe so wenig invasiv wie möglich sind.
Verbessere die medizinische Bildgebung für eine genauere Krankheitsdiagnose.
Trage dazu bei, dass CO2 sicher im Untergrund gespeichert werden kann.
Entwickle Methoden für eine effizientere Rohstoffsuche, welche die Umwelt so wenig wie möglich
beeinträchtigt.