Mr. Tompkins’ seltsame Reisen durch Kosmos und Mikrokosmos: Mit Anmerkungen „Was der Professor noch nicht wußte“ von Roman U. Sexl

197 Pages·1980·7.769 MB·German

by  George Gamov (auth.)

George Gamov
Mr. Tompkins'
seltsame Reisen durch
Kosmos und Mikrokosmos
Facetten cler Physik
Physik hat viele
Facetten: historische, technische,
soziale, kulturelle, philosophische und
amiisante. Sie konnen wesentliche und
bestimmende Motive fur die Beschaftigung
mit den aturwissenschaften sein. Viele
Lehrbiicher lassen diese "Facetten der
Physik" nur erahnen. Daher soil
unsere Buchreihe ihnen
gewidmet sein.
Prof. Dr. Roman Sexl
Herausgeber
Einc Liste der erschienenen Bande
finden Sie auf den Sciten 183 bis 184
George Gamov
Mr. Tompkins'
seltsame Reisen durch
Kosmos und Mikrokosmos
Mit Anmerkungen "Was der Professor noch nicht wuRte"
von Roman U. Sexl
und mit 43 Bildern
II
Vleweg
CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek
Gamov, George.
[Sammlung <dt.»)
M[iste)r Tompkins seltsame Reisen durch Kosmos
und Mikrokosmos/George Gamov. [Obers.: Helga
Stadler). Mit Anm. "Was der Professor noch nicht
wuBte"/von Roman U. Sex!. - Braunschweig,
Wiesbaden: Vieweg, 1980.
(Facetten der Physik)
Einheitssacht.: Mister Tompkins in paperback
<dt.)
ISBN-13: 978-3-528-08419-6
Dieses Buch ist die deutsche Obersetzung von George Gamov
Mr. Tompkins in Paperback
(Containing Mr. Tompkins in Wonderland
and Mr. Tompkins Explores the Atom)
© Cambridge University Press 1965
Obersetzung: Mag. Helga Stadler, Wien
1. Auflage 1980
Nachdruck 1981, 1982, 198~ 1986, 1987, 1989, 1993
Aile Rechte an der deutschen Ausgabe vorbehalten
© Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden, 1980
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Satz: Vieweg, Braunschweig
Abbildungen: John Hookham and George Gamov
Druck und buchbinderische Verarbeitung: W. Langeliiddecke, Braunschweig
Gedruckt auf saurefreiem Papier
ISBN-13: 978-3-528-08419-6 e-ISBN-13: 978-3-322-86510-6
001: 10.1007/978-3-322-86510-6
Inhal tsverzeichnis
Vorwort zur deutschen Au~abe (von Roman U. Sex!) VII
Vorwort X
Einleitung 1
1 (jrtliche Geschwindigkeitsbegrenzung .................... 3
2 Der Vortrag des Professors fiber Relativitat, der Mr. Tompkins zum
Traumen brachte ................................. 10
3 Mr. Tompkins macht Urlaub .......................... 21
4 Der Vortrag des Professors fiber den gekriimmten Raum, die
Gravitation und das Universum ........................ 33
5 Das pulsierende Weltall ............................. 46
6 Eine kosmische Oper ............................... 56
7 Quantenbillard . . . . . . . . . . . . ....................... 66
8 1m Quantendschungel .............................. 84
9 Der Maxwellsche Damon ............................ 95
10 Das heitere Yolk der Elektronen ....................... 111
t
10 Ein Kapitel aus dem vorangegangenen Vortrag, das Mr. Tompkins
verschlief ...................................... 126
121m Inneren des Kerns .............................. 133
13 Der Holzschnitzer ................................. 145
14 Locher im Nichts ................................. 161
15 Mr. Tompkins speist japanisch ......................... 171
Erganzende Literatur 180
V
Ein bunter Abend in einem Leningrader Restaurant im Jabr
1927. George Gamov spielt den Gast, Yevgenia Kanegiesser
- die spatere Gattin von Sir R. Peierls - die Hostess. Der
Musiker ist der Nobelpreistrager Lev Landau. (Aus George
Gamov, My World Line, New York 1970)
VI
Vorwort zur deutschen Ausgabe
Wer war George Gamov? Ein Oberst der roten Armee, der an der Entwicklung
der amerikanischen Wasserstoffbombe mitarbeitete. Ein Physiker, der eine
der ersten Theorien des Alpha-Zerfalls gab. Ein Wissenschaftler, der auf der
Titelseite der Prawda mit einem Gedicht gefeiert wurde. Ein Forscher, der
einen wesentlichen Beitrag zur Theorie des Beta-ZerfaUs lieferte. Ein Russe,
der versuchte, aus der Sowjetunion mit einem Paddelboot tiber das Schwarze
Meer zu fliehen. Ein Astrophysiker, der erstmals die Vorgange unmittelbar
nach dem UrknaU studierte und die kosmische Hintergrundstrahlung vorher
sagte. Ein Naturforscher, der als erster postulierte, dag jeweils drei Nukleo
tide der Desoxyribonukleinsaure eine Aminosaure in einem Protein festlegen.
Ein Erfolgsautor, dessen populiire Bticher auch heute, vierzig Jahre nach
ihrer ersten VerOffentlichung noch aktueU sind.
George Gamov wurde am 4. Marz 1904 in Odessa geboren, wo er auch
seine Jugend verbrachte und im Jahre 1922 seine Studien begann. Bereits
ein Jahr spiiter unterrichtete Gamov Physik an der ArtiUerieschule der roten
Armee und wurde im Alter von zwanzig Jahren zum Oberst ernannt. Dies
war, wie er in seiner Autobiographie "My World Line" schreibt, eine reine
Gehaltsfrage, die nichts mit militarischer Erfahrung zu tun hatte. Nur ein
einziges Mal durfte er den Kommandanten einer Trigonometriegruppe der
ArtiUerie vertreten. Es galt die Koordinaten von Zielen zu vermessen, die
als zweidimensionale "Potjemkinsche Kirchen" aufgebaut worden waren.
Irrtiimlich fiihrte Gamov auch eine der noch existierenden Dorfkirchen in
der ZieUiste - und nur in letzter Minute konnten die dort betenden Bauern
gerettet werden. Dies verkiirzte seine Armeekarriere und machte noch 1949
Schwierigkeiten, als er die "Security Clearance" fur die Arbeit an der Ent
wicklung der Wasserstoffbombe in den USA erhalten soUte.
Nach Absolvierung seiner Studien hatte Gamov Gelegenheit einige
Monate in Gottingen zu arbeiten, der damaligen Hochburg der deutschen
theoretischen Physik. Die Quantentheorie war damals erst zwei Jahre alt
und wurde in aller Welt mit grogtem Eifer und ebensolchem Erfolg auf
zahlreiche Atome und Molekiile angewendet. Konnte man damit auch Atom
kerne studieren? VieUeicht wurde Gamov zu dieser Frage durch das Studium
VII
eines Artikels von Ernest Rutherford angeregt, der 1927 die Streuung von
Alpha-Teilchen an Atomkernen nochmals genau untersucht hatte. Dabei
zeigte sich, daB die Coulomb-Abstogung zumindest bis zu einer Entfernung
von 3,2.10-14 m yom Kernmittelpunkt wirksam ist. Wie konnten dann
Alpha-Teilchen mit relativ geringer Energie von Uran und anderen radio
aktiven Elementen emittiert werden? Diese Frage fiihrte Gamov zur Er
kHi.rung des Alpha-Zerfalls durch den Tunneleffekt, der etwa zur gleichen Zeit
unabhangig auch von R. Gurney und E. Condon gefunden wurde.
Das folgende akademische Jahr verbrachte Gamov bei Nils Bohr in
Kopenhagen. Er entwickelte das Tropfchenmodell des Atomkerns und begann
sich fiir Elementumwandlungen im Inneren von Sternen zu interessieren, ein
Thema, das ihn in den folgenden Jahrzehnten immer wieder beschaftigen
sollte.
1m Sommer 1929 kehrte Gamov nach Rugland zuriick. Die "Prawda"
feierte ihn mit einem Gedicht auf der Titelseite und andere Zeitungen berich
teten "Ein Sohn der Arbeiterklasse hat die kleinste Maschinerie der Welt
erklart: den Atom kern. Ein Sowjetbiirger hat dem Westen gezeigt, dag der
russische Boden seine eigenen Platos und scharfsinnigen Newtons hervor
bringen kann. "
Bereits im Herbst verlieg Gamov aber Rugland wieder. Zwei arbeits
reiche Jahre in Cambridge und Kopenhagen folgten, und erst 1931 kehrte
er nach Rugland zuriick. Dort hatte sich die Atmosphare wesentlich gewan
delt. Die Wissenschaft hatte nunmehr der offiziellen Staatsphilosophie des
dialektischen Materialismus zu dienen und vor allem den Imperialismus zu
beklimpfen. Idealistische Theorien, wie die Relativitatstheorie und die Quan
tentheorie sollten eliminiert werden, und die Sowjetenzyklopadie predigte
die Riickkehr zum Atherbegriff. Wenig spater erhielt der verantwortliche
Redakteur folgendes Telegramm:
"Durch Ihren Artikel tiber den Lichtather inspiriert, arbeiten wir en
thusiastisch am Beweis seiner materiellen Existenz. Der alte Albert ist em
idealistischer Idiot!
Wir erwarten Ihre Fiihrung auch in der Suche nach dem Caloricum,
dem Phlogiston und den elektrischen Fliissigkeiten. Gezeichnet: G. Gamov,
L. Landau, A. Bronstein, Z. Genazvali, S. Grilokishnikov."
Das Telegramm war der offiziellen Stellung seiner Unterzeichner nicht
fOrderlich, und bald beschlog Gamov, die Sowjetunion zusammen mit seiner
Frau "Rho", die er 1931 geheiratet hatte, zu verlassen. Legal war dies nicht
moglich. Das Studium der Grenzen schien nur einen Weg offen zu lassen:
Mit dem Paddelboot die 220 km entfernte Ttirkei auf dem Weg tiber das
VIII
Schwarze Meer zu erreichen. Diese Reise wurde aber bereits nach einem Tag
durch einen aufkommenden Sturm jlih beendet und die beiden Paddler waren
gliicklich, wieder heil in die Sowjetunion zuriickzukehren. Erst zwei Jahre
spliter durfte Gamov zu einer Tagung nach Briissel ausreisen. Er kehrte
nie mehr zuriick, sondern nahm eine Stelle an der George Washington Univer
sity in Washington D.C. an. Dort arbeitete er gemeinsam mit E. Teller an
einer Theorie des Beta-Zerfalls. Vor allem aber setzte er seine Studien der
thermonuklearen Reaktionen und der Elementumwandlung im Inneren von
Sternen fort. Gemeinsam mit E. Teller entstand eine Theorie der Energie
erzeugung in roten Riesen.
Die Elementumwandlung in Sternen war zumindest ein Weg, die Ent
stehung und Verteilung der chemischen Elemente zu verstehen. "The Origin
of Chemical Elements" von R. Alpher, H. Bethe und G. Gamov erschien am
1. April 1948 in The Physical Review. Tatslichlich hatte Bethe keinen Anteil
an diesem Artikel, Gamov hatte ihn nur hinzugefUgt urn das Griechische
Alphabet in der Liste der Autoren (Alpha, Beta, Gamma) zu vervollstlindigen.
War die Entstehung der chemischen Elemente aber tatslichlich nur im
Inneren der Sterne erfolgt? Gamov wandte sich bald einer anderen Theorie
zu. Er postulierte, d:ill das Universum kurz nach dem Urknall sehr dicht und
heig gewesen sein miisse, und d:ill in dieser Zeit die Kemreaktionen statt
gefunden hatten, die zu den heute bekannten Elementen gefUhrt haben.
Seine Theorie, die er zusammen mit R. Alpher und R. Herman ausarbeitete,
lieg vermuten, d:ill ein Relikt der heigen Anfangsphase des Universums auch
heute noch vorhanden sein sollte, nlimlich die "kosmische Hintergrundstrah
lung". Die Temperatur dieser Strahlung schlitzten die Autoren einmal auf
5 K, wenig spliter auf 7 K. Sie nahmen ihre Vorhersage aber selbst nicht sehr
ernst, und sie wurde in der Folge vergessen. Erst mehr als zehn Jahre spliter
beschliftigte sich R. Dicke in Princeton wieder mit der Theorie dieser Strah
lung. Wlihrend er noch an den Pllinen fUr ihre Messung arbeitete, war es
Penzias und Wilson bei ihrer Suche nach Signalen von Satelliten durch Zufall
gegliickt, diese Strahlung nachzuweisen. Ihre Temperatur betrug 2,7 K,
stimmte also relativ genau mit Gamovs urspriinglichen Vorhersagen iiberein,
was allerdings als Zufall betrachtet werden mug. Fiir ihre Entdeckung erhiel
ten Penzias und Wilson im Jahre 1978 den Nobelpreis fUr Physik.
Gamovs Beitrlige zur Wissenschaft beschrlinkten sich aber nicht nur
auf die Kernphysik und die Kosmologie. 1m Jahre 1953 las er in "Nature"
iiber die Entdeckung von James Watson und Francis Crick. Sie hatten die
Struktur der Desoxyribonukleinsliure ermittelt, die die genetische Informa
tion aller lebenden Organismen enthlilt. Gamovs Reaktion beschreibt F. Crick
folgenderm:illen:
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