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Physik und Kultur

Diese Kategorie enthält 254 Beiträge

Bildwelt und Bildwirkungen

Bilder und Geschichten können den Menschen helfen, jenseits aller Begrifflichkeit in der Dichte ihrer Befindlichkeiten und Gefühle eine Ordnung zu finden, die ihnen Orientierung und Halt im Leben geben kann.
Verbale Erklärungen sind dabei oft ungeeignet, weil Gefühlsmäßiges und Atmosphärisches kaum ohne entscheidende Gehaltseinbußen auf Begriffe gebracht oder in Worte gefasst werden können. Auch wenn Worte fehlen, muss es möglich sein, die Menschen jenseits aller Intellektualität anzusprechen und zu berühren.

Wer sich für das hier zur Illustration genutzte Phänomen physikalisch verstehen möchte, kann sich hier informieren.

Der Mond eine glasige Lichtlache

Nach dem gestrigen nahezu Sommertag ist es kaum noch vorstellbar, dass vor gut einem Monat noch Schnee und Kälte herrschten. Indem ich nunmehr feststelle, dass der Vollmond vom Palmsonntag allmählich angeknappert wird, also abnimmt, werde ich an die runde Eisscholle erinnert (siehe Foto), die ich aus der Vogeltränke herausgelöst und dann spielerisch in den Schnee gesteckt hatte, wo sie von der tiefstehenden Sonne lichterloh entflammt wurde. Mir stand sofort das Bild des Vollmonds vor Augen, der durch eine Wolkenschicht hindurchtauchte. Einiges stimmt an dieser Assoziation: das Runde, das im Sonnenlicht leuchtende, die Strukturierung der Oberfläche, das Eisige… Dass diese glasige Lichtlache* eine flache, transparente Scheibe ist und zudem kein Licht reflektiert, sondern bricht und einen Schatten hervorruft, stört dabei nur wenig. Weiterlesen

Magnetismus und Zentrifugalkraft als Metapher

Wenn man den aus Magnetkugeln gefertigten Kreisel (unteres Foto) in sehr schnelle Rotation versetzt (oberes Foto), müsste der schließlich zerreißen, indem sich die äußeren Kugeln tangential entfernten. Die Fachtermini, die von Laien bei der Beschreibung eines solchen Vorgangs bemüht werden, sind neben Magnetismus Zentrifugalkraft.
Diese Termini tauchen auch in der Belletristik immer wieder auf, auch wenn es nicht um physikalische Sachverhalte geht. Hier ein Beispiel:
Mir war, als entwickelte sie einen zu geringen Magnetismus für die Dinge, die ihr gehörten. Es gab da keinen Sog, der die Sachen rund um ihre Person zusammenhielt, sondern eher im Gegenteil eine Zentrifugalkraft, die alles ihr bestimmte und ihr Gehörige weit von ihr wegfliegen ließ.*
Das klingt sehr ähnlich, obwohl es hier um eine Veranschaulichung des Verhaltens eines Menschen geht. Hier wird Magnetismus nicht als physikalische Eigenschaft von Objekten verstanden, sondern ganz allgemein als Anziehungskraft. Vermutlich will der Autor aber mehr sagen als das; vielleicht will er etwas mit Worten nicht Erfassbares durch etwas Geheimnisvolles zum Ausdruck bringen, das im Alltagsverständnis auch dem Magnetismus anhaftet.
Der zweite verwendete physikalische Terminus ist die Zentrifugalkraft. In der Physik handelt es sich um eine Scheinkraft, also keine wirkliche Kraft, sondern nur eine solche, die dadurch zustande kommt, dass sich die/der Beobachter* selbst bewegt. Dazu ein Beispiel: Wenn bei einer scharfen Linkskurve im PKW die Person auf dem Beifahrersitz sich gegen die Tür gedrückt fühlt, erfährt sie eine Zentrifugalkraft. Vom nicht bewegten Straßenrand betrachtet sieht die Situation ganz anders aus. Die Person tendiert lediglich dazu, aus Trägheit ihren Bewegungszustand beizubehalten, und sich weiterhin gleichförmig geradeaus zu bewegen. Aber das Auto beschleunigt nach links und durch diese Bewegungsänderung wird sie gezwungen mitzumachen – was in Bezug auf das Auto gesehen wie eine Kraft wirkt.
Auch in diesem Fall scheint es mir, als wollte der Autor diesen weitgehend ungeklärten Aspekts der Zentrifugalkraft anklingen lassen. Obwohl beide Begriffe aus einer exakten Wissenschaft stammen und eine eindeutige Definition besitzen, werden sie hier paradoxerweise gerade dazu genutzt, etwas Ungefähres, Schwebendes, nicht adäquat in Worte zu Fassendes zu beschreiben.


* Martin Mosebach,: Das Beben. Dtv: München 2007, S. 93

Die niemals ruhende Wandlung

Kein Ding, kein Ich, keine Form, kein Grundsatz sind sicher, alles ist in einer unsichtbaren, aber niemals ruhenden Wandlung begriffen, im Unfesten liegt mehr von der Zukunft, als im Festen, und die Gegenwart ist nichts als eine Hypothese, über die man noch nicht hinausgekommen ist.*

Zum Foto: Das war mal ein Teil des Wurzelwerks eines längst gefällten Baumes, dessen Inneres, selten Geschautes, durch einen inzwischen darüber verlaufenden Wanderweg allmählich freigelegt wird. Manchmal lohnt es sich auch nach unten zu schauen. Hier war man dazu gezwungen, um nicht zu stolpern. Ich stolperte über die schöne Struktur.


* Robert Musil. Der Mann ohne Eigenschaften. Reinbek 1990. S. 250

Selbstbegegnung von Wellen

In dieser Szene auf einem kleinen Bach laufen die Wellen auf ein Hindernis zu. Sie werden von ihm reflektiert und überlagern sich mit den weiterhin einlaufenden Wellen. Dabei kommt es zu Verstärkungen und Abschwächungen der Höhe (Amplitude) der Wellenberge und der Tiefe der Wellentäler. Deutlich zu sehen ist die momentane Aufhebung der Wellenberge und -täler, wenn der Phasenunterschied zwischen einlaufender und reflektierter Welle gerade eine halbe Wellenlänge beträgt.
Dass man die Wellen als solche im an sich transparenten Wasser überhaupt sieht, ist den Spiegelungen der den Bach umgebenden Bäume auf dem Wasser zu verdanken. Diese führen überdies zu einer weiteren Strukturierung der Wasseroberfläche.
Bei der Betrachtung des Fotos sollte man jedoch nicht vergessen, dass es sich insofern um eine künstliche Situation handelt, als die natürlicherweise auftretenden Bewegungen in der Kameraaufnahme gewissermaßen eingefroren sind und so nie in natura beobachtet werden können. Nur dadurch, dass neben der Art und Weise (Auswahl, Blickwinkel, Belichtungszeit usw.) wie das Natürliche im Foto zu etwas Künstlichem wird, kann es manchmal auch zu etwas Künstlerischem werden.

Mutanten

Dieses Kunstwerk, Mutanten (Wächterpaar) aus dem Jahre 1985, von Johannes Metten (*1929) geschaffen, entdeckte ich in Mainz. Ich finde, dass es auf eindrucksvolle Weise auf ein Thema aufmerksam macht, dem wir uns in diesen Tage im Zeichen der Pandemie auf ganz banale Weise ausgesetzt und herausgefordert sehen.
Ohne Mutationen ist die Evolution auf der Erde nicht denkbar. Sie kann in manchen Fällen aber auch unangenehme Auswirkungen haben. Zwar wird der Künstler in seinen Skulpturen wohl kaum an die Möglichkeit einer Virusmutation gedacht haben, dennoch kann man kaum umhin, in diesen bronzenen Mutanten eine Verkörperung des Bedrohlichen für die Menschen zu sehen.

Frühlingsäquinoktium – Ab heute geht es aufwärts

Angesichts der heutigen Tag- und Nachtgleiche, dem astronomischen Frühlingsanfang also, bin ich häufiger gefragt worden, wie denn die Jahreszeiten Frühling, Sommer, Herbst und Winter plausibel mit dem Stand der Sonne in Verbindung gebracht werden kann.
Schaut man sich nämlich den Sonnenstand im Laufe eines Jahres an, so würde man naiverweise daraus folgern können, dass der Frühling dann einsetzen sollte, wenn nach dem kürzesten Tag am 21. Dezember die Tage wieder länger werden, bis Tag und Nacht wieder gleich lang sind. Das ist heute, am 20. März der Fall. Und mit den länger werdenden Tagen sollte sich langsam der Sommer anschicken, seines Amtes zu walten, denn die Tageslänge nimmt bis zum 21. Juni, dem längsten Tag zu usw.
Aber dem ist aber nicht so. Erst heute beginnt offiziell der Frühling und der Sommer beginnt, wenn die Tage schon wieder kürzer werden. Eine anschauliche Erklärung für diese Phasenverschiebung würde ich in einer Art Trägheit der auf diese Änderungen reagierenden Systeme sehen. Beispielsweise braucht das Wasser der Meere, Flüsse usw. ziemlich lange, bis sich die zunehmende Sonnenstrahldauer in einer Erwärmung bemerkbar macht. Und auch die Pflanzen benötigen Zeit, auf die veränderten Umweltbedingungen entsprechend zu reagieren. Weiterlesen

Widerspenstiger Ketchup

H. Joachim Schlichting. Spektrum der Wissenschaft 3 (2021), S.

Das noch nicht festgelegte Element,
das aber fähig ist, sich von außen
bestimmen zu lassen

Theodor Schwenk (1910 – 1986)

Die Würzsauce ist mal dünn- und mal dickflüssig – je nach mechanischer Einwirkung. Für die variable Konsistenz sind in ihr enthaltene Molekülketten verantwortlich. Weiterlesen

Alles still!

Alles still! Es tanzt den Reigen
Mondenstrahl in Wald und Flur,
Und darüber thront das Schweigen
Und der Winterhimmel nur.

Alles still! Vergeblich lauschet
Man der Krähe heisrem Schrei.
Keiner Fichte Wipfel rauschet,
Und kein Bächlein summt vorbei.

Alles still! Die Dorfeshütten
Sind wie Gräber anzusehn,
Die, von Schnee bedeckt, inmitten
Eines weiten Friedhofs stehn.

Alles still! Nichts hör ich klopfen
Als mein Herze durch die Nacht –
Heiße Tränen niedertropfen
Auf die kalte Winterpracht.*


* Theodor Fontane (1819 – 1898)

Ein von der Natur gestaltetes Stück Holz

Dieses Stück Holz fand ich im Gezeitenbereich einer Meeresküste. Es muss bereits vor längerer Zeit angeschwemmt worden sein, denn Sand und Wasser, vom Wind bewegt, haben es derart bearbeitet, geschmirgelt und poliert, dass die vorher weitgehend glatte Oberfläche bestimmten physikalischen Aspekten wie Dichte, Härte, Pigmentierung entsprechend ausdruckstark strukturiert wurde. Davon zeugen wellenartige Ringe und Strähnen, die auf jahreszeitliche Schwankungen im Wachstumsverlauf schließen lassen.
Die optisch vermittelte Schönheit wird kongenial ergänzt durch den taktilen Reiz einer ausgesprochen weichen und unerwartet glatten Textur der natürlicherweise „bearbeiteten“ Oberfläche. Es war angenehm dieses Überbleibsel eines Baumes mit den Fingern abzutasten. Weiterlesen

Hoffnung oder die Liebe zur Geometrie

Weißt du was ein Dreieck ist? Unentrinnbar wie ein Schicksal; da hilft kein Rütteln und Zwängeln, kein Schwindeln, es gibt nur eine einzige Figur aus den drei Teilen, die dir gegeben sind. Hoffnung, das Scheinbare unabsehbarer Möglichkeiten, was unser Herz so oft verwirrt, zerfällt wie ein Wahn vor den drei Strichen. So und nicht anders! Sagt die Geometrie.*

Die Dreiecke auf dem Teich werden von zufallsbedingen floralen Auswüchsen überformt, die aus der Sicht der Geometrie so gar nicht zu den geraden Linien passen wollen. Offenbar waren diese unabsehbaren Möglichkeiten der Eisbildung nicht erwartet worden, als zu Beginn des Zufrierens die drei Teile über die Wasseroberfläche eilten und sich zu einer geometrischen Figur vereinigten – einem Dreieck.


*Max Frisch. Don Juan oder die Liebe zur Geometrie. In: Stücke. Frankfurt 1962, S. 259

Corona infizierter Weihnachtsbaum

Corona macht auch vor dem Weihnachtsbaum nicht halt. Jede Kerze ist hier infiziert und von einer schönen Korona umkränzt (Im Deutschen meist mit „K“ statt mit „C“ geschrieben). Dieses spektralfarbene Ringsystem sieht nicht nur so aus wie eine Korona, es ist auch eine und zwar die nicht virale Variante eines optischen Naturphänomens.
In früheren Zeiten, wenn in der Adventzeit Kerzen in den Fenstern standen und die Scheiben wegen der winterlichen Kälte beschlagen waren, sah man häufig die Kerzenflammen von farbigen Lichtringen umgeben.
Leider gibt es heute fast nur noch Isolierglasscheiben, die einen kältebedingten Beschlag auf der warmen Innenseite vermeiden. Ganz abgesehen davon lässt zumindest in diesem Jahr auch die Kälte auf sich warten. Damit ist dieses Phänomen wie beispielsweise auch die Eisblumen auf den Fensterscheiben sehr selten geworden.
Aber es gibt eine Alternative, die zwar nicht das alte Phänomen in Gänze zurückbringt, aber einige Vorteile hat. Man blickt durch eine Tintenstrahlfolie auf die Kerzen und sieht die Flammen wie in alten Zeiten von Koronen umgeben. In diesem Fall sind es keine Wassertröpfchen, sondern winzig kleine und daher unsichtbare, gleich große Punkte in einer Tintenstrahlfolie. Sie haben die gleiche optische Wirkung und den zusätzlichen Vorteil, dass man gleich die Kerzenflammen eines ganzen Weihnachtbaums mit Koronen versehen sieht.
Zugegeben, die emotionale Wirkung früherer Zeiten kann dadurch sicherlich nicht wieder zurückgeholt werden, aber dafür funktioniert es unabhängig von einfach verglasten Scheiben, feuchten Innenräumen und einer kalten Außenwelt. Weiterlesen

Wintersonnenwende und Große Konjunktion

Bis heute tauchte die Sonne Tag für Tag etwas tiefer ab und ließ die Tage kürzer werden. Ab heute geht es wieder bergauf. Die Sonnenscheindauer nimmt wieder zu, auch wenn das zunächst so langsam vonstatten geht, dass man gar nichts davon merken wird. Trotz der damit verbundenen Verheißung von kommender Helligkeit und Wärme ist diese Wintersonnenwende der (astronomische) Beginn des Winters. Das ist insofern berechtigt, als die Abkühlung mit einer gewissen Verzögerung eintritt. Daran ändert die Zunahme der Sonnenscheindauer zunächst nichts. Im Gegenteil, es kann noch ganz schön kalt werden.
Die Wintersonnenwende läutet außerdem die Weihnachtsfeierlichkeiten ein. In diesem Jahr sogar mit einer seltenen Planetenkonstellation: Die beiden größten Planeten unseres Sonnensystems, Jupiter und Saturn kommen sich sehr nahe. Jupiter zieht knapp, d.h. mit einem Abstand von 6 Bogenminuten am Saturn vorbei. Man spricht auch von der Großen Konjunktion.
Das Himmelsspektakel lässt sich am besten am frühen Abend am Südwest-Himmel beobachten, sofern sich nicht wieder einmal die Wolken als Spielverderber erweisen. Allerdings ist der Beobachtungszeitraum relativ klein, weil die Planeten bald danach in der Dunstschicht des Horizonts versinken. Natürlich kann man auch noch einige Tage später hinschauen, wenn sie sich langsam wieder voneinander entfernen. Weiterlesen

Ein Lob dem Stein

Als ich kürzlich durch Kommentare angeregt mal wieder „Das Ende der Welt“ von Christoph Ransmayr hervorkramte, das ich vor etwa 10 Jahren las, stieß ich auf die folgende Stelle über den Stein. Da ich zahlreiche Steine und Versteinerungen gesammelt habe und immer wieder fasziniert von ihnen bin, möchte ich Ransmayr sprechen lassen, denn so schön könnte ich es nie ausdrücken: Weiterlesen

Ein Zeichen am Himmel zum 2. Advent

In der Adventzeit neigen manche Menschen dazu, Zeichen am Himmel zu sehen. Das ist nicht neu. So wurde beispielsweise in meiner Kindheit die rote Abenddämmerung mit den Brot backenden Engeln in Verbindung gebracht. Und was ist es diesmal? Eine rote Fahne, die aus den Wolken heraus hängt (siehe Foto)? Eine gewisse Flatterhaftigkeit kann man ihr nicht absprechen. In der Struktur des Streifens könnte man aber auch die leuchtende Spur eines Objekts sehen, der sich rotierend auf einer Spiralbahn nach unten bewegt (hat). Oder ist es doch nur der Rest eines verwirbelten (verwirrten?) Kondensstreifens?
Bleiben wir mal dabei. Kondensstreifen entstehen nur unter bestimmten Bedingungen.  Dazu gehört u. A. eine genügend große Feuchte (Wasserdampfkonzentration). Es könnte also sein, dass diese Bedingung nur in dem Bereich ausreichend groß ist, in dem man den Streifen sieht. Dort haben sich genügend Wassertröpfchen bzw. Eiskristalle gebildet, an denen das Sonnenlicht gestreut und daher indirekt sichtbar wird. Die rote Farbe zeugt davon, dass die Sonne bereits untergegangen ist  oder zumindest sehr tief steht. Ihr Licht legt einen langen Weg durch die Atmosphäre zurück und hat durch mehrfache Streuvorgänge die kurzwelligen Lichtanteile verloren. Und die verbleibenden langwelligen Rotanteile erreichen auch nur noch höhere Himmelregionenen in dem sich der Kondensstreifenrest wie eine Fahne im Wind bewegt.
Die dunklen Wolken liegen niedriger als der beleuchtete Kondensstreifenrest. Sie werden nicht mehr vom Sonnenlicht erreicht und bilden mit ihrem die kommende Nacht präludierendem Schwarz einen eindrucksvollen Kontrast, der auch ohne brotbackende Engel sehr schön zum heutigen 2. Advent passt.

Eiskunstlaufen zwischen Physik und Poesie

An Erika erhebt sich kein Haar, an Erika flattert kein Ärmel, an Erika ruht kein Staubkorn sich aus. Ein eisiger Wind ist aufgetreten, und da läuft sie aufs Feld, die Eiskunstläuferin in ihre kurzen Kleidchen und den weißen Schlittschuhen. Die glatte Fläche von allen reicht von einem Horizont zum anderen und weiter! Sirren auf Eis! Die Organisatoren der Veranstaltung haben das richtige Tonband verlegt, so daß diesmal keine Musicalpotpourris ertönen, und das unbegleitete Flirren der Stahlkufen wird immer mehr zu metallisch-tödlichem Schaben, ein kurzes Aufblitzen, ein für alle unverständliches Morsezeichen am Rande der Zeit.  Weiterlesen

Wenn der Wind die Harfe spielt

H. Joachim Schlichting Spektrum der Wissenschaft 11 (2020), S. 52 – 53

Du, einer luftgebornen Muse
Geheimnisvolles Saitenspiel

Eduard Mörike (1804–1875)

Von Luft umströmte Drähte erzeugen Wirbel, die sich hinter ihnen abwechselnd nach oben und unten hin ablösen. Aus dieser Schwingung werden unter den richtigen Umständen weithin hörbare Töne.

Noch vor wenigen Jahrzehnten wurden viele Haushalte vorwiegend durch oberirdische Telegrafen – und Stromleitungen mit ihren typischen hölzernen Masten mit Nachrichten und elektrischer Energie versorgt. Mit ihnen ist auch ein eindrucksvolles akustisches Phänomen fast ganz verschwunden. Bei stärkerem Wind oder wenn man sein Ohr an einen der Masten hielt, waren heulende, je nach der Stärke des Windes geisterhaft klingende auf- und abschwellende, langgezogene Töne zu hören, wie man sie sonst nicht kennt. Sie werden von den Drähten hervorgerufen, die den Wind in hörbare Schwingung versetzen. Die Masten fungierten als Resonanzkörper und ermöglichten, dass die Töne auch bei mäßigem Wind gehört werden können. Selbst wenn heute manchmal noch in ländlichen Gegenden solche Stromleitungen zu den Häusern führen, funktionieren sie meist nicht. Denn inzwischen werden statt der relativ dünnen Drähte dicke isolierte Leitungen benutzt, die dafür weniger geeignet sind. Bei stärkerem Wind kann man ähnliche Töne allenfalls an Weidenzäunen wahrnehmen, die aus einzelnen gespannten zylindrischen Drähten bestehen.
Schon lange vor der Elektrifizierung haben die Menschen winderzeugte Klänge in der Natur wahrgenommen und mit Hilfe besonderer Musikinstrumente „einzufangen“ versucht. Diese sogenannten Windharfen oder auch Äolsharfen (nach dem Windgott Aeolos benannt) waren bereits im Altertum bekannt. In der Neuzeit wurde die erste Äolsharfe von Athanasius Kircher (1602 – 1680) gebaut; aber erst viel später zur Zeit der Romantik im 19. Jahrhundert erlebte dieses Musikinstrument der Natur eine wahre Blütezeit. Auch heute noch kann man Äolsharfen als Kunstwerke im öffentlichen Raum vorfinden (Beispiele) und sie sind sogar für den eigenen Garten käuflich zu erwerben.
Das physikalische Prinzip der Windharfe ist lange Zeit nicht erkannt worden, obwohl man den Wind ursächlich mit dem Klang in Verbindung brachte. Erst Arbeiten von Vincent Strouhal (1850 – 1922) führten zu einer weitgehend korrekten physikalischen Erklärung. Er stellte fest, dass ein luftumströmter zylindrischer Draht selbst dann Töne erzeugt, wenn er an der Schwingung gar nicht teilnimmt. Die jeweilige Tonhöhe bzw. Frequenz erweist sich als unabhängig von Material, Länge und Spannung des Drahts. Sie ist lediglich proportional zur Windgeschwindigkeit und umgekehrt proportional zum Drahtdurchmesser, wobei die dimensionslose Proportionalitätskonstante für viele zylindrische Objekte einen Wert von ungefähr 0,2 besitzt.
Beispiel: Bei einer mäßigen Brise mit einer Windgeschwindigkeit von 10 m/s würde ein Draht von 5 mm Durchmesser einen Ton mit einer Frequenz  abgeben.
Die Tonentstehung ist darauf zurückzuführen, dass die Luft vor dem im Luftstrom stehenden zylindrischen Draht verdichtet wird und infolge die Reibung der Luft mit den Drahträndern der Druckausgleich mit der verdünnten Luft hinter dem Draht nicht kontinuierlich, sondern ruckweise periodisch erfolgt. Dabei lösen sich abwechselnd an der einen und anderen Seite des Zylindermantels entgegengesetzt rotierende Wirbel, die zu einer sogenannten Kármánschen Wirbelstraße führen (Abbildung). Weil sich die Wirbel anschaulich gesprochen vom Draht abstoßen, üben sie auf diesen eine Reaktionskraft aus, mit einer zur Richtung des Drahts senkrechten Komponente. Diese Kräfte sind zwar im Allgemeinen sehr klein und bringen den Draht kaum in Bewegung. Nähert sich die Frequenz der Wirbelablösung jedoch einer der Eigenfrequenzen des Drahts, so wird dieser zum Mitschwingen angeregt, was als Ton hörbar werden kann.
Als Eigenfrequenz eines eingespannten Drahts bezeichnet man die durch die Masse, die Spannung und die Länge des Drahts festgelegte Frequenz, mit der der Draht schwingt, wenn er zum Beispiel durch Zupfen ausgelenkt wird. Neben der Grundfrequenz, in der sich der Draht als Ganzes zwischen den beiden festen Enden periodisch hin und her bewegt treten im Allgemeinen zusätzlich Oberschwingungen auf, wobei der Draht auch noch in sich schwingt. Die Frequenzen dieser Oberschwingungen sind ganzzahlige Vielfache der Grundschwingung.
Stimmt nun eine der Eigenfrequenzen des schwingenden Drahtes ungefähr mit der Frequenz der Wirbelablösung überein, so gerät er in eine Resonanzschwingung. Dabei schaukelt er sich zu einer so großen Auslenkung auf, dass der durch die Wirbel hervorgerufene leise Ton kräftig verstärkt und gegebenenfalls weithin hörbar wird.
Bemerkenswert ist, dass die Anregungsfrequenz nur in der Nähe der Eigenfrequenz liegen muss um den Draht in Resonanz zu bringen. Denn normalerweise schwingt ein System genau mit der Frequenz, in der es angeregt wird. Im vorliegenden Fall rastet der schwingende Draht gewissermaßen in die Eigenfrequenz ein. In der Fachwissenschaft ist dieses Verhalten als Lock-in-Effekt bekannt, der bei zahlreichen (nicht nur mechanischen) Schwingungssystemen auftritt.
Ohne Lock-in wäre eine Äolsharfe und andere tönende Drähte in der bekannten Form nicht möglich. Da nämlich die Windgeschwindigkeit nie völlig konstant ist und zumindest ein wenig schwankt, würde ansonsten die Frequenz der Wirbelablösung immer wieder von der Eigenfrequenz des Drahtes abweichen. Der tönende Draht bzw. die Äolsharfe wären also die meiste Zeit stumm, was aber bekanntlich nicht der Fall ist. Die Auslenkung des schwingenden Drahts ist innerhalb des Lock-in-Bereichs ist allerdings am größten, wenn der Draht genau mit der Wirbelablösungsfrequenz schwingt und nimmt der Abweichung entsprechend ab. Das ist der Grund für die Schwankungen der Lautstärke der jeweiligen äolischen Töne mit der Windgeschwindigkeit, die der Äolsharfe den typischen anschwellenden und wieder verhallenden Klang verleihen. Bei größeren Variationen der Windgeschwindigkeit werden gegebenenfalls andere Saiten der Äolsharfe zum Klingen gebracht.
Die Äolsharfe ist wie Klavier, Geige und die Harfe ein Saiteninstrument. Während letztere durch planvolles Anschlagen, Streichen und Zupfen zu vorher komponierten Klangfolgen veranlasst werden, überlässt man das Klingen der Äolsharfe weitgehend den unberechenbaren Strömungen des Windes, der mit Hilfe von Luftwirbeln das Schwingungsverhalten der Saiten bestimmt.
Der Anregungsmechanismus der Äolsharfe kann ganz allgemein bei von Luft umströmten Zylindern beobachtet werden kann, lässt sich übrigens mit einem einfachen Experiment demonstrieren. Dazu benötigt man nur einen längeren, schlauchartigen Luftballon (z.B. Länge 1,50 m und Durchmesser 5 cm), den man an einem Ende erfasst und schnell mit dem Arm hin und her oder auf und ab bewegt. Der Ballon gerät dadurch deutlich fühlbar und sichtbar in eine Schwingung senkrecht zur Bewegungsrichtung.
Die brummenden Töne, die zuweilen unter Hochspannungsleitungen zu hören sind, haben einen ganz anderen physikalischen Ursprung. Sie rühren zwar auch von schwingenden Drähten her, werden aber nicht mechanisch durch strömende Luft, sondern durch elektrodynamische Vorgänge in Schwingung versetzt: Jeder stromdurchflossene Leiter ist von einem Magnetfeld umgeben. Die Magnetfelder der bei Hochspannungsleitungen parallel verlaufenden Leiterseile wirken so aufeinander, dass sich gleichartige Felder abstoßen und unterschiedliche Felder anziehen. Dadurch geraten die Seile in einem 50-Hertz-Takt in Schwingung, die auf die Luft übertragen wird und auf diese Weise als typischer Brummton an unser Ohr gelangt –  und sind auch in dieser Hinsicht nicht mit den wohlklingenden Äolharfen zu vergleichen.

Publizierte Version: Wenn der Wind die Harfe spielt.

Gerade Linien am Meer und mehr…

An der See besteht alles aus schmalen Waagerechten, die ganze Welt reduziert sich auf ein paar lange, gerade, zwischen Erde und Himmel gezwängte Linien.*

Da die Erde eine Kugel ist, muss die Meeresoberfläche ein Teil der Kugeloberfläche sein. Nur ist die Kugel viel zu groß, als dass wir mit bloßen Augen irgendeine Krümmung wahrnehmen könnten. Wir können sie aber erschließen. Wenn beispielsweise ein Schiff am Horizont auftaucht, sehen wir zunächst die Aubauten (früher waren es die Segel) und dann den Schiffskörper. Wir sehen gewissermaßen, wie das Schiff hinter der Wölbung auftaucht. Diese Erfahrung war übrigens eine der zahlreichen Hinweise, die die Menschen in früheren Zeiten auf die Kugelgestalt der Erde hatten.

Die Aufnahme wurde kurz vor Hochwasser gemacht und die ersten Wellen schwappten bereits über die Uferbefestigung. Da ich nicht daran gedacht hatte, dass kurz nach Neumond (wer achtet schon den Neumond?) mit einer Springtide zu rechnen war, kam ich leider nicht mehr trockenen Fußes zum Deich zurück. Normalerweise (?) läuft hier nämlich nichts über.


* John Banville. Die See. Köln 2006, S. 14

Bifurkationen

Alles, was sich verästelt,
verzweigt: Delta Blitz Lunge,
Wurzeln, Synapsen, Fraktale,
Stamm- und Entscheidungsbäume;
alles, was sich vermehrt
und zugleich vermindert –
nicht zu fassen,
schon zu reichhaltig
für dieses Spatzenhirn,
dieses x-beliebige Glied
einer infiniten Serie,
die sich hinter dem Rücken
dessen, der da, statt zu denken,
gedacht wird, entwickelt,
verästelt, verzweigt.*

Infinit ist die Serie der Bifurkationen bei diesem Zweigabschnitt eines Birnbaums, der auf ein Seerosenblatt eines Teiches fiel, schon lange nicht mehr. Wenn die Patina – hier in Form von Flechten – den Entscheidungsbaum erst im Griff hat, enden die Verzweigungen und lassen nur noch erahnen, wie es hätte weitergehen können.


* Hans Magnus Enzenberger. Die Elexiere der Wissenschaft – Seitenblicke in Poesie und Prosa. Frankfurt am Main 2002; S.: 125

Irisierendes Spinnennetz

Die farbenfrohen „Netzaktivitäten“ nehmen kein Ende. Auch diesmal ist mir, als wäre hier ein Künstler am Werk gewesen. Und doch ist – wie vor kurzem bereits ausgeführt – alles nur ein Produkt aus Licht, Struktur und Unschärfe. Die Spinnen, die die Netze webten und den „Anstoß“ für diese Farbenpracht gaben, wollen eigentlich fette Beute machen und haben überhaupt kein Interesse daran, das ästhetische Empfinden von Menschen ansprechen.

Gestaltende Bewegung – bewegende Gestaltung

Jede von der Bewegung geschaffene Gestalt
erhält sich mit der Bewegung.
Wenn Wind weht,
ebnet er den Sand ein,
und siehe, wie dieser Sand
seine Wellen bildet,
und bemerke,
um wievieles er sich später
bewegt als der Wind; u
nd tue desgleichen beim Wasser
und beachte die Unterschiede zwischen Wasser und Sand.

Leonardo da Vinci (1452 – 1519)

 

Das Foto wurde in einer Sandwüste aufgenommen. Vorausgegangen war ein Sandsturm, der die Oberfläche der Dünen völlig umgestaltete.
Die durch Störungen der Luftströmung verursachten Krümmungen in der Rippelstruktur suggerieren so etwas wie eine grabenförmige Vertiefung im Sand. Dies ist jedoch eine optische Täuschung. Der Untergrund ist weitgehend flach. Man erkennt das auch daran, dass die Sandrippel an der rechten Seite sich schon rein mechanisch nicht an einer fast senkrechten Wand halten könnten.
Von solchen Täuschungen wird aber in der Malerei Gebrauch gemacht, um Dreidimensionalität darzustellen.

Des Zeigers Zufallsschwanken

Parabel

Was in unserm leben, freund,
wichtig und bedeutend scheint,
ob es tief zu boden drücke
oder freue und beglücke,
taten, wünsche und gedanken,
glaube mir, nicht mehr bedeuten
als des zeigers zufallsschwanken
im versuch, den wir bereiten,
zu ergründen die natur:
sind molekelstöße nur.
Nicht des lichtflecks irres zittern
läßt dich das gesetz erwittern.
Nicht dein jubeln und erheben
ist der sinn von diesem leben.
Erst der weltgeist, wenn er drangeht,
mag aus tausenden versuchen
schließlich ein erlebnis buchen. –
Ob das freilich uns noch angeht?*

 

Erwin Schrödinger (1887 – 1961) ist einer der Väter der Quantenmechanik und damit eines Forschungsparadigmas der Physik, das heute noch volle Gültigkeit besitzt. Jeder Student der Physik kommt nicht umhin, die Schrödinger-Gleichung zu lernen und in einfachen Zusammenhängen anzuwenden. Dass in Schrödingers umfangreichem Schaffen, auch noch Platz für lyrische Einlassungen war, mag erstaunen. Ebenso erstaunlich finde ich die darin zum Ausdruck gebrachte Gelassenheit und Abgeklärtheit mit der er die Bedeutung der menschlichen und damit seiner eigenen Hervorbringungen einschätzt.


* Erwin Schrödinger: Gedichte. Verlag H. Kupper, Godesberg 1949

Verkündigung durch die Röhre

Daß die wichtigsten Dinge durch Röhren getan werden, Beweise erstlich die Zeugungsglieder, die Schreibfeder und unser Schießgewehr, ja was ist der Mensch anders als ein verworrenes Bündel Röhren*. Die Liste in dieser von Georg Christoph Lichtenberg (1742 – 1799) gemachten Aussage könnte fast beliebig ergänzt werden. Man denke nur an das Fernrohr, an U-Bahnen, Tunnel und die allenthalben präsente Verkabelung der Welt mit Strom- und neuerdings vor allem Datenleitungen im Großen und im Kleinen – auch wenn es sich bei letzteren um Röhren handelt, in denen keine Materie im herkömmlichen Sinne fließt, sondern vor allem Energie. Weiterlesen

Das Wassertröpflein

Tröpflein muss zur Erde fallen,
Muss das zarte Blümchen netzen,
Muss mit Quellen niederwallen,
Muss das Fischlein auch ergötzen,
Muss im Bach die Mühle schlagen,
muss im Strom die Schiffe tragen,
und wo wären denn die Meere,
wenn nicht erst das Tröpflein wäre* Weiterlesen

Wir machen es, weil wir es können

Die Befürchtung, dass neue technologische Erfindungen und Entwicklungen nicht mehr zu beherrschende Nebenwirkungen mit sich bringen könnten, ist nicht mehr von der Hand zu weisen. Angesichts der globalen Probleme, in die die Menschheit bereits geschlittert ist, kommt immer wieder die Frage auf, ob man denn alles machen muss, was man machen kann.

Der Philosoph Hans Blumenberg antwortet darauf:
„- Nein, wir müssen es nicht.
– Aber?
– Aber wir werden es machen.
– Und welhalb?
– Weil wir es nicht ertragen, wenn der kleinste Zweifel bleibt, ob wir es wirklich können.“*

Eine sehr kurze Antwort darauf, warum wir Menschen es trotz der aus früheren Beispielen inzwischen offenbar gewordenen Probleme immer wieder machen lautet: Weil wir es können.


* Hans Blumenberg. Ein mögliches Selbstverständnis. Stuttgart 1997, S. 29

 

Die Acht ist eine Runde Sache

An Lano: Zwar ist es noch kein herkömmlicher runder Geburtstag, den du lieber Lano heute feierst, aber das heute erreichte Alter von 8 Jahren ist eigentlich mehr als das. Denn die 8 kann man ganz einfach aus zwei Kreisen zusammensetzen und ich erinnere mich, dass du es beim Lernen Zahlen zu schreiben auch schon getan hast. Ich habe extra nicht gesagt, dass man die 8 aus zwei Nullen machen kann. Denn auch für zwei Nullen gilt immer noch: 0 = 00 = nix.
Außerdem hast du heute unsere Hausnummer erreicht und bist dabei, sie zu überholen. Weiterlesen

Die Linie – gerade oder krumm?

KNELLER: Wenn es eine Wissenschaft der Linie gibt, verstehe ich dann nicht mehr davon als jeder andere?
KARL: Zugegeben, Herr Kneller. Und weiter?
KNELLER:  Dieser Mann hier, wagt, im Widerspruch zu mir, zu mir! die Behauptung, daß eine richtige Linie eine gerade Linie sei und daß alles, was sich bewegt, in einer geraden Linie verläuft, es sei denn, daß irgendeine allmächtige Kraft es von seiner Bahn ablenkt. Dies, so behauptet er, sei das erste Gesetz der Bewegung. Er lügt.
KARL: Und was ist Ihre Meinung, Herr Kneller?
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Tröpfelnde Herbsttage

Der Herbst macht sich auch dadurch bemerkbar, dass die morgendlichen Wiesen mit Tropfen bedeckt sind. Sie wurden gewissermaßen aus der Atmosphäre heraus gemolken. Dadurch dass es in der Nacht kühler und der Taupunkt unterschritten wurde, musste der überschüssige Wasserdampf an geeigneten Stellen in flüssiges Wasser übergehen. Der kondensierte Wasserdampf setzte sich in Form von wachsenden Tropfen beispielsweise an Grashalmen und Blättern, aber auch – wie im vorliegenden Fall – an Spinnengewebe ab.  Weiterlesen

In einer Form verfangen…

Abstrakt ist man nicht. Das Sein muß sich in einer Form verfangen, eine Zeitlang in ihr erscheinen, hier oder dort, so oder so. Jedes Ding ist, solange es dauert, zu seiner Form verurteilt, dazu, so zu sein, wie es ist, nicht mehr anders sein zu können.*


* Luigi Pirandello. Einer, Keiner, Hunderttausend. Frankfurt 1969

Netzästhetik

Wer in diesen Tagen bei tiefstehender Sonne durch die Landschaft streift bekommt das was ihm ansonsten meist unangenehm klebend im Gesicht hängenbleibt oft in ästhetisch ansprechender Form in bunten Kästchen zu Gesicht. Es sind Spinnfäden im Gegenlicht, die durch die Sonnenstrahlen zum Irisieren gebracht werden und durch eine bewegungsbedingte Unschärfe größere Sichtbarkeit erlangen.
Beim Fotografieren bleibt diese Unschärfe in etwas anderer Form dadurch erhalten, dass die (automatische) Kamera ohnehin nicht auf das dünne Netz fokussiert, sondern auf auffälligere Strukturen. In diesem Fall sind des die im Sonnenlicht liegenden Holundersträucher im Hintergrund.
Wie an anderer Stelle ausgeführt, sehen wir hier keine Pigmentfarben, sondern Strukturfarben, in denen die Welleneigenschaften des Lichts zur Geltung kommen.

Cappuccino mit Dämpfer

H. Joachim Schlichting. Spektrum der Wissenschaft 9 (2020), S. 66 – 67

das schäumte hoch;
dick & gelbbraun

Arno Schmidt (1914–1979)

Schaum hat einige typische Eigenschaften eines Festkör-pers. Darum wirkt er auf der Oberfläche einer Flüssigkeit fast wie ein Deckel – und kann bei starken Bewegungen sogar ihr Überschwappen verhindern. Weiterlesen

Kepler – Vom Kreis zur Ellipse

Johann Kepler

Gestern, als ich vom nächtlichen Lager den Stern mir in Osten
Lang betrachtete, den dort mit dem rötlichen Licht,
Und des Mannes gedachte, der seine Bahnen zu messen,
Von dem Gotte gereizt, himmlischer Pflicht sich ergab,
Durch beharrlichen Fleiß der Armut grimmigen Stachel
Zu versöhnen, umsonst, und zu verachten bemüht:
Mir entbrannte mein Herz von Wehmut bitter; ach! dacht ich,
Wußten die Himmlischen dir, Meister, kein besseres Los?
Wie ein Dichter den Helden sich wählt, wie Homer von Achilles‘
Göttlichem Adel gerührt, schön im Gesang ihn erhob,
Also wandtest du ganz nach jenem Gestirne die Kräfte,
Sein gewaltiger Gang war dir ein ewiges Lied.
Doch so bewegt sich kein Gott von seinem goldenen Sitze,
Holdem Gesange geneigt, den zu erretten, herab,
Dem die höhere Macht die dunkeln Tage bestimmt hat,
Und euch Sterne berührt nimmer ein Menschengeschick;
Ihr geht über dem Haupte des Weisen oder des Toren
Euren seligen Weg ewig gelassen dahin!*

Eduard Mörike (1804 – 1875) setzt in diesem Gedicht der damaligen Zeit entsprechend den Arbeiten Johannes Keplers (1571 – 1630) zur quantitativen Beschreibung der Marsbahn ein Denkmal. Denn diese waren ein wesentliches Element für die Aufstellung der berühmten Planetengesetze und damit ein Meilenstein für die Entwicklung der neuzeitlichen Physik. Sie bildeten eine wesentliche Grundlage für die Graviationstheorie, die in der klassischen Physik eine zentrale Rolle spielen. Der Planet Mars wird hier nur indirekt durch sein Erkennungsmerkmal des rötlichen Lichts angsprochen, durch den er auch für Laien am nächtlichen Himmel leicht zu erkennen ist. Da Mars ebenso wie die anderen Planeten das (weiße) Licht von der Sonne erhält, muss die rötliche Farbe von seiner Oberfläche herrühren. Dafür ist vor allem Eisenoxid verantwortlich, sodass man mit einigem Recht sagen kann, dass der Mars verrostet ist. Die aktuellen Marsmissionen bringen uns den Nachbarplaneten zunehmend näher.

 


* Eduard Mörike: Sämtliche Werke in zwei Bänden. Band 1, München 1967, S. 726-727

Brüchige Symmetrie

Auf diesem Foto ist nur eines real – die Ente. Sie manövriert zwischen zwei Reflexen von fast identischen Fenstern auf dem welligen Wasser. Sie hat sich aus der Mitte zwischen den beiden reflektierten Fenstern wegbewegt und dadurch die Symmetrie der Szenerie gebrochen. Sie neigt den Kopf ein wenig nach links – ein weiterer Symmetriebruch. Weiterlesen

Mehr sehen – durchs Schlüsselloch spähen

Seltsam, diese Begegnung des inneren Auges hinter dem Schlüsselloch, welches sieht und das äußere Auge entdeckt, auf frischer Tat ertappt, ein Delikt des Sehens aus Neugierde, aus Ungewißheit. Derjenige, der nach draußen schaut, um über sich selber hinaus zu sehen, vielleicht das zu sehen, was in der Welt geschieht, oder in sich hinein schaut, zögernd allerdings, so sehr ungenau, daß es, das Auge selbst, nicht mehr weiß, schaut es in die Leere, in die Luft, hinein in den anderen, oder in eine weite Landschaft, die es, einer Erinnerung gleich, entstehen ließ, eine gewollte, eine ausgewählte Kulisse, eine elementare Kraft, die der Hintergrund seines Lebens sein könnte. Dieses Auge also, das auf diesem Stuhl sitzt und durch das Schloß späht, oder womöglich durch die Spalte zwischen den zwei Holzleisten, die die Rückenlehne dieses selben Stuhles bilden, dieses Auge, sage ich, geblendet von der Sonne, die mir in den Rücken fällt, auf den Rücken, in mich hinein fällt durch wie Stahl erhitzte Schultern, hat die Kraft, oder besser die Macht, die Dinge zu enträtseln.*


* Danielle Collombert. Mord. Köln 1993, S. 7

 

Was ist die Welt?

Weiß der Teufel, was die Welt ist. Jedenfalls hat dieser sehr klare Vorstellungen darüber, wie man aus einem kurzen Dialog mit einem Herrn namens Rattengift entnehmen kann:

Teufel: Wissen sie auch, was die Welt ist?

Rattengift: Welche Frage? Die Welt ist der Inbegriff alles Existierenden, vom kleinsten Würmchen bis zu dem ungeheuersten Sonnensystem.

Teufel: So will ich Ihnen denn sagen, daß dieser Inbegriff des Alls, den Sie mit dem Namen Welt beehren, weiter nichts ist als ein mittelmäßiges Lustspiel, welches ein unbärtiger, gelbschnabeliger Engel, der in der ordentlichen, dem Menschen unbegreiflichen Welt lebt, und wenn ich nicht irre, noch in Prima sitzt, während seiner Schulferien zusammengeschmiert hat. Das Exemplar, in dem wir uns befinden, steht, glaube ich, in der Leihbibliothek zu X, und eben jetzt wird es von einer hübschen Dame gelesen, welche den Verfasser kennt und ihm heute abend, d.h. über sechs Trillionen Jahre, beim Teetische ihr Urteil darüber mitteilen will.

Rattengift: Herr, ich werde verrückt!- Ist die Welt ein Lustspiel, was ist denn die Hölle, die doch ebenfalls in der Welt ist?

Teufel: Die Hölle ist die ironische Partie des Stücks und ist dem Primaner, wie das so zu gehen pflegt, besser geraten als der Himmel, welches der bloß heitere Teil desselben sein soll.*

Wenn der gelbschnabelige Engel auch noch Donald Duck heißt, dann sind die hellseherischen Kräfte Grabbes (1801 – 1836) geradezu phänomenal. 😉


* Christian Dietrich Grabbe. Scherz, Satire, Ironie und tiefere Bedeutung. In: Grabbes Werke. Erster Band. Berlin und Weimar 1987, S. 258f.

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