Buchrückseite:
Die Schöpfung ist nicht das Werk von einem Augenblicke. Die Schöpfung ist niemals vollendet. Immanuel Kant – "Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels"
Wie nehmen wir unsere materielle Welt wahr? Woraus besteht die Erde unter unseren Füßen? Warum fühlt sich Holz warm an und Metall kalt? Warum zerbricht Glas und Metall nicht? Woher kommt der Sauerstoff in der Luft? Und was hat eine Leuchtstofflampe mit der Sonne gemeinsam? Spannende Fragen, die uns im Alltag begegnen. Die drei Autoren dieses Buches gehen der Frage nach, welche Gesetze den Stoffen sowie den elementarsten Teilchen, die wir heute kennen, zugrunde liegen. Sie erklären die Prozesse, die wohl einst beim Urknall abgelaufen sind und nach denen bis heute in den heißen Herzen der Sterne die Elemente entstehen, aus denen wir und unsere Welt gemacht sind. Schließlich fragen sie, was das Leben ausmacht. Dieses Bild-Lese-Buch spannt einen großen Bogen: von der Wahrnehmung unserer stofflichen Umgebung über die wissenschaftliche Interpretation zahlreicher alltäglicher Phänomene bis hin zu den uns ganz persönlich berührenden Fragen, wie derjenigen nach unserem eigenen Ursprung. Dank der interdisziplinären Herangehensweise der Autoren, dank hunderter klarer Grafiken und ansprechender Fotografien, erschließt das Werk oft unerwartete Zusammenhänge.
/ AUS DEM INHALT: / / /
1 Mensch und Materie
Woraus ist die Welt gemacht?
Kindliche Fragen... 3
Auf der Suche nach der Welt 3
Das Gewebe der Natur 5
Modelle 6
Etymologie 11
Was Sie in diesem Buch erwartet... 12
2 Wahrnehmung
Sehen und Co. - Die fünf Sinne
Sehen - Wahrnehmen - Verstehen 17
Fühlen und Tasten 2 3
Riechen und Schmecken 2 4
Hören 2 6
3 Historischer Überblick
Vom Mythos zum Logos - Die Antike
Vom Ursprung der Welt - die Schöpfungsmythen 29
Entmythologisierung der Natur 31
Die vier Elemente - Empedokles 3 3
Leukipp und Demokrit - die frühen Atomisten 34
Ideen oder Form? Piaton und Aristoteles 34
Eine Zeit des Umbruchs 38
Spätantike und Mittelalter
Stagnation und Wiedergeburt 4 1
Die islamische Wissenschaft 4 2
Aristoteles' Erben im Abendland 4 3
Wuxing
Fünf Elemente im chinesischen Denken 4 5
Vom Wandel in der Welt 4 6
Der Advent der modernen Naturwissenschaft
Eine Zeit des Umbruchs - die frühe Neuzeit 50
Galileo Galilei - die Geburt der modernen Mechanik 5 3
Res cogitans und res extensa - Descartes 5 4
Materie als Masse
Issac Newton 5 6
Masse, Trägheit und Gravitation 5 7
Von der Alchemie zur Chemie
Aus Mystik wird Wissenschaft 5 9
Elemente und Transmutation 6 1
Paracelsus und die Iatrochemie 6 3
Die Entwicklung der modernen Chemie
Von Minima Naturalia zu Atomen 64
Revolution in Chemie und Gesellschaft 71
Von Atomen zu Molekülen 76
Die Ordnung der Elemente 78
Feld und Materie
Von der Natur des Lichts 80
Seltsame Kräfte: Elektrizität und Magnetismus 82
Die Kraft der Elektrizität 84
Der Äther
Mysteriöses Medium des Lichts 87
Äther und Materie 89
Wärme und Materie
Wohl temperiert 90
Energie und Entropie 9 3
Wärmestrahlung und die Ultraviolettkatastrophe 9 6
Die Struktur des Atoms
Moderne Atomtheorien 98
Umbruch: Die Quantentheorie
Welle oder Teilchen, oder beides? 103
Ist die Quantentheorie unvollständig? 107
Was ist Materie heute? 112
4 Demokrits Erben
Das Geheimnis der Stoffe
Elemente und ihre Eigenschaften 11.5
Aufbau der Materie 123
Das moderne Atommodell 134
Elemente im Periodensystem
Ein Schema erklärt die Materie 137
Teilchen finden zusammen
Verbindungen 144
Ionenbindung 145
Metallbindung 146
Atombindung 148
Wasserstoffbrückenbindung 149
Van-der-Waals-Wechselwirkung 150
Was geschieht, wenn viele Teilchen zusammentreffen? 150
Kristalle und Kristallgitter 153
Polymere - alte Werkstoffe der Menschheit 159
Eigenschaften der Stoffe
Das Ganze aus den Teilen 160
Phasen und Phasenübergang 166
Das Einmaleins der Werkstoffeigenschaften 174
Wenn Körper schwingen 193
Wärmekapazität 197
Wärmeleitfähigkeit 200
Elektrische Leitfähigkeit 203
Vom Leiter zum Supraleiter 2 0 7
Superisolation 209
Magnetismus 209
Transparenz und Absorption 215
Struktur und Farbe 2 1 7
5 Erde und Feststoffe
Die Welt, auf der wir stehen
Ein ganz besonderer Planet 223
Schalenbau der Erde 224
Bausteine der Erdoberfläche 226
Gebrannte Tonminerale - die Tonkeramiken 229
Baukeramiken 231
Gebrauchskeramiken 232
Gesteine - komplexe natürliche Festkörper 235
Verwitterung 236
Sedimentgesteine 237
Magmatite und Metamorphite - Produkte des Erdinneren 244
Vom Rohstoff zum Werkstoff
Die Kunst der Verwandlung 245
Fließender Fels - grauer Alltag 247
Von einer Dichtungsmasse zum Straßenbelag 249
Metallische Werkstoffe
Neue Zeiten brechen an 251
Vom Eisen zum Stahl 254
Eisen, Cobalt, Nickel - das magnetische Dreigespann 259
Amorphes Metall - ein Material zwischen zwei Welten 263
Edelmetalle 263
Leichtmetalle - Aluminium und Titan 270
Verrufenes Schwermetall - Blei 271
Buntes Allerlei - Chrom 272
Ein Schwergewicht - Uran 273
Starke Luftikusse - Metallschäume 275
Hartes zerschneiden - kein Problem 275
Grenzgänger: Halbmetalle 277
Anorganische Werkstoffe
Gläser - Nicht immer zerbrechlich 281
Glasfasern 284
Glaskeramik - Herdplatten und Teleskopspiegel 286
Organische Materialien
Von Hölzern, Fasern und Beuteln 287
Papier - Ein unentbehrliches Kommunikationsmittel 289
Aus dem Leben der Beuteltiere 291
Kunstfaser - Die neue Wolle 296
Ausgewählte Kunststoffe 297
Von Gummiadlern und -baren 302
Selbstheilende Werkstoffe 306
6 Wasser
Flüssigkeiten
Eine Materieform ohne Form 309
Rheologie - Alles fließt 311
Wasser
Das nasse Element 313
Die Erde, ein Wasserplanet 313
Das Wassermolekül 314
Von der Erde gen Himmel und zurück 319
Eis - das feste Wasser 321
Gespanntes Wasser 323
Stoffgemische
Ein schönes Durcheinander 326
Lösungen 326
Emulsionen 329
Suspensionen 330
Tenside - Sie lieben Wasser und Fette 331
Öle, Fette und ihre Abkömmlinge
Ohne sie würde das Leben anders verlaufen 334
Lebenssaft der Wirtschaft - Erdöl 343
Alkohole
Mehr als ein Genussmittel 349
Bekannte Alkohole 350
Exotische Flüssigkeiten
Das fließende Silber - Quecksilber 353
7 Luft
Das Element der Freiheit
Schwerer als erwartet... 359
Ein Gasgemisch 359
Flüchtige Berührung
Die Eigenschaften von Gasen 361
Planetare Schutzhüllen 364
Boten des Eros oder üble Stinker - die Geruchsstoffe 368
Luftige Stoffe
Nicht nur Sauerstoff 371
Lebenselixier und Gift - der Sauerstoff 371
Stickstoff - Hauptbestandteil der Luft 376
Wasserstoff - Ein brandgefährliches Gas 377
Reaktionsträge Sonderlinge 378
Methan - Klimaschädling und Hoffnungsträger 379
8 Feuer
Geschichte und Mythologie
Der Stoff aus dem die Flammen sind 383
Feuer und Flamme
Chemie und Physik der Verbrennung 385
Flammen 386
Plasma
Der vierte Aggregatzustand 387
Plasmen in der Natur 387
Plasmen in Technik, Forschung und Medizin 390
9 Form und Materie
Ordnung und Zufall
Zufall - In den Naturgesetzen nicht(?) vorgesehen 397
Entropie
Das Streben nach Unordnung 405
Komplexe Strukturen
Welt aus dem Gleichgewicht 410
10 Elementarteilchen
Physik der kleinsten Teilchen
Was die Welt im Innersten zusammenhält 417
Die Rätsel des Atomkerns
Von Tröpfchen zu Schalen 420
Ein Schalenmodell für Atomkerne 422
Kernmagnetismus 424
Das Standardmodell
Von den Nukleonen zum Standardmodell 426
Wellenfunktionen und Quantenfelder 431
Jenseits des Standardmodells
Von SUSY, Strings und Loops 4 3 7
11 Kosmologie
Welt des Großen und des ganz Großen
Sag mir was die Sternlein sind... 445
Asteroiden und Planetenmissionen als Informationsquelle 452
Wissen vom Kleinsten für das Größte 453
Das Universum im Computer 454
Materie im Universum
Welten aus Gas und Sternenstaub 454
Sonne 455
Planetologie 4 5 7
Monde 461
Von Fall zu Fall... 4 6 4
Sterne und Sternentwicklung
Über die Kinderstuben schwerer Atome 4 6 7
Sterne im Gleichgewicht 471
Kosmochemie jenseits des Heliums 475
Elementsynthese durch Ungleichgewichtsprozesse 476
Deep Space
Von der Milchstraße zu den fernsten Objekten in Raum und Zeit 482
Urknall 490
Vom Anfang zum Ende der Welt 497
12 Leben
Das Geheimnis der Rose
Was ist eigentlich Leben? 501
Weniger Materie - mehr Form 504
Zentrale Biomoleküle 508
Die chemische Evolution
LUCA - Last Universal Common Ancestor 510
Von Makromolekülen zur Urzelle 512
Die biologische Evolution
Von LUCA zu Domainen 514
Wie geht es weiter? 516
Extraterrestrisches Leben
Wo beginnt man zu suchen? 519
Anhang
Bildquellen 522
Literaturverzeichnis 524
Index 528