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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. in der Helmholtz-Gemeinschaft |
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DLR-ASTROSEMINAR 2015
Wegbereiter der modernen Astrophysik
jeweils dienstags 15:30 – 17:00 Uhr
im Casino des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln-Porz
Anmeldungen bei Frau Sabrina Schmitz (Ruf: 02203 / 601-3490) bzw. per E-Mail an: Sabrina.Schmitz@dlr.de
Fragen und Hinweise zu den Themen des Astroseminarsan Dr. Manfred Gaida (Ruf: 0228 / 447-417)
Das DLR vermittelt auch Planetariumsführungen für Schulklassen —
Themen und Terminübersicht
- Isaac Newton und die mathematischen Prinzipien der Natur
Prof. Dr. Wilhelm Seggewiß, Universität Bonn
Dienstag, 14. April 2015 - William Herschel – der Bau des Himmels und die Idee der Sternentwicklung
Dr. Jürgen Hamel, Archenhold-Sternwarte Berlin
Dienstag, 21. April 2015 - Immanuel Kant – seine Kosmologie und Kosmogonie
Prof. Dr. Dr. Brigitte Falkenburg, Techn. Universität Dortmund
Dienstag, 28. April 2015 - Karl Schwarzschild – ein Pionier der modernen Astrophysik
Prof. Dr. Gudrun Wolfschmidt, Universität Hamburg
Dienstag, 5. Mai 2015 - Georges Lemaître – der Beginn der Welt aus Sicht der Quantentheorie,
Prof. Dr. Hans-Joachim Blome, Fachhochschule Aachen
Dienstag, 12.Mai 2015 - Carl Friedrich von Weizsäcker – seine Astrophysik und Kosmologie
Prof. Dr. Thomas Görnitz, Universität Frankfurt
Dienstag, 19. Mai 2015
1. Isaac Newton und die mathematischen Prinzipien der Natur
Prof. Dr. Wilhelm Seggwiß, Daun
Dienstag 14. April 2015
Isaac Newton (1642 – 1726) durchlebte eine unglückliche Kindheit. Sein Vater starb noch vor seiner Geburt, neun Jahre war er von der Mutter getrennt, der Start in der Schule war eine Katastrophe. Als er schließlich doch in Cambridge studieren konnte, mußte die Universität für beinahe zwei Jahre wegen der Großen Pest geschlossen werden. Auch später im Leben hatte Newton kaum Freunde, stritt mit Kollegen um Prioritätsrechte – und Frauen? Nein!
Die Pest zwang Isaac, in sein Elternhaus zurückzukehren und über das All nachzugrübeln. Der Philosoph Voltaire verbreitete die Mär, ein fallender Apfel habe dem Suchenden die Erkenntnis von der Einheit des Weltalls vermittelt: keine unterschiedlichen Gesetze im Himmel und auf der Erde, keine Teilung zwischen einer Welt oberhalb und unterhalb des Mondes, sondern ein wirklich “einzigartiges” Universum, ein wohlgeordneter Gesamtkosmos. Keplers Gesetze der Planetenbewegung und Galileis Studien des freien Falls waren die Säulen, auf denen Newton sodann die Grundgesetze der Bewegung und das Gesetz der universellen Schwerkraft entwickeln konnte. Sein Riesenwerk “Mathematische Prinzipien der Naturphilosophie” begründete die klassische Mechanik und verhalf der exakten Naturwissenschaft zum Durchbruch. Der Astronom Edmond Halley finanzierte den Druck von Newtons Werk. Newton “revanchierte” sich bei dem Astronomen, indem er beim Studium der Brechung und Dispersion des Lichts nebenbei sein Spiegelteleskop erfand, das den Farbfehler früherer Linsenteleskope vermeidet.
Prof. Dr. Wilhelm Seggewiß (Promotion Universität Münster 1967, Habilitation Universität Bonn 1977) war langjähriger Leiter des Observatoriums Hoher List der Universitätssternwarte Bonn bei Daun in der Eifel. Seine Forschungsschwerpunkte sind die Entwicklung massereicher Sterne und das Studium der Populationen in der Galaxis und den Nachbargalaxien. Mit Hilfe von Satellitenbeobachtungen konnten die Ultraviolettspektren heißer Sterne gedeutet werden. Beobachtungen mit dem HIPPARCOS-Satelliten konnten das kinematische Verhalten dieser Sterne in unserer Galaxis aufklären. Überdies zählen auch Aspekte der Astronomiegeschichte (Astronomie im 15. und 16. Jh., Untersuchung historischer Himmelsgloben) zu seinen Arbeitsgebieten. Ferner ist Professor Seggewiß in der Lehrerfortbildung engagiert.
2. Wilhelm Herschel – der Bau des Himmels und die Idee der Sternentwicklung
Dr. Jürgen Hamel,
Archenhold Sternwarte Berlin
Dienstag 21. April 2015, 15:30 – 17:00 Uhr
Claudius Ptolemäus bezeichnete die Astronomie als „Wissenschaft von den ewig sich gleichbleibenden Dingen“. Und in der Tat, betrachten wir das Weltall ohne ein Fernrohr, dann erscheint uns die Welt der Planeten und Sterne ohne jede Veränderung. Das gelegentliche Auftreten „Neuer Sterne“ störte das Bild nicht – und Kometen wurden als Objekte der Erdatmosphäre angesehen.
Um so bemerkenswerter ist es, daß der Philosoph Immanuel Kant 1755 eine Theorie der Bildung und Entwicklung kosmischer Körper ersann, die auf der sukzessiven gravitativen Zusammenballung ursprünglich feinverteilter Materie beruhte. Das Band der Milchstraße erkannte er als perspektivische Erscheinung der Betrachtung eins linsenförmigen Sternsystems.
Was bei Kant eine geniale Ahnung blieb, suchte Wilhelm Herschel seit etwa 1784 mit seinen großen Spiegelteleskopen durch Beobachtungen zu erhärten. Seine Studien an „Nebelflecken“, von denen er am Ende 2500 entdeckte, führten ihn zu einer Entwicklungsreihe kosmischer Körper und Systeme. An deren Anfang stand der „freie Lichtäther“, der sich zunächst ohne sternenähnliche Verdichtungen präsentiert, am Ende stehen Milchstraßensysteme, ähnlich dem unseren, dessen Struktur Herschel ebenfalls mit Sternzählungen untersuchte und gut erfaßte.
Ganz so einfach war die Sache dann doch nicht und so ganz frei von sternenähnlichen Verdichtungen war der „freie Lichtäther“ auch nicht, was um 1850 William Parsons mit noch größeren Spiegelteleskopen entdeckte. Indes bleibt es das Verdienst Herschels (und vor ihm schon von Kant), den scheinbar „gleichbleibenden Dingen“ am Himmel eine Geschichte gegeben zu haben. Herschels Forschungen, zu seiner Zeit zwar sehr umstritten und von den meisten seiner Fachkollegen abgelehnt, wirkten jedoch anregend auf die Forschung, vor allem nach der Entwicklung astrophysikalischer Forschungsmethoden.
Die einschlägigen Arbeiten von Herschel und Kant sind heute in kommentierten Ausgaben verfügbar (Reihe „Ostwalds Klassiker der exakten Wissenschaften“).
Dr. Jürgen Hamel studierte Philosophie, Geschichte und Pädagogik an der Universität Leipzig (Abschluß 1973). Von 1978 bis 1991 arbeitete er an der Archenhold-Sternwarte Berlin-Treptow, danach in verschiedenen Projekten, darunter an der Herausgabe der Gesammelten Werke von Copernicus und Kepler sowie zwei Jahre am Museum für Astronomie und Technikgeschichte Kassel. Hamel ist Mitbegründer und Mitherausgeber der Schriftenreihe „Acta Historica Astronomiae“ (derzeit 53 Bände) und verantwortlicher Redakteur der Zeitschrift „Astronomie + Raumfahrt im Unterricht“. Einige Jahre war er Lehrbeauftragter für „Geschichte der Astronomie“ und „Einführung in die Astronomie“ an der Uniersität Landau (Pfalz).
Hamel ist Autor zahlreicher Bücher und Aufsätze und wirkte als Kurator an einer Reihe musealer Ausstellungen. Hamels Forschungsschwerpunkte sind die Astronomie im Mittelalter und der frühen Neuzeit, in der Zeit um 1800 und die Geschichte der Astrophysik sowie die Kulturgeschichte der Astronomie und die Geschichte wissenschaftlicher Instrumente.
3. Immanuel Kant – seine Kosmologie und Kosmogonie
Prof. Dr. Dr. Brigitte Falkenburg,
Techn. Universität Dortmund
Dienstag 28. April 2015, 15:30 – 17:00 Uhr
Im Jahre 1755 veröffentlichte Immanuel Kant seine „Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels“, worin er als erster eine geschlossene Theorie der Struktur des Milchstraßensystems sowie der Entstehung und Entwicklung kosmischer Körper, von den Sternen bis hin zu den Kometen, vorstellt. Der Grundzug seiner Naturtheorie besteht darin, daß der kosmische Stoff zu Beginn diffus verteilt war und sich aufgrund der Schwerkraft zusammenballte. Die moderne astronomische Forschung hat diese Grundannahme im wesentlichen bestätigt, obschon sich Einzelheiten seiner Theorie als falsch erwiesen. Angesichts des überaus kreativen Wertes des Kantschen Grundgedankens, den Aufbau und die Entwicklung des Weltalls und seiner kosmischen Körper wissenschaftlich zu untersuchen, spielen die Detailfragen für die Gesamtwertung der wissenschaftlichen Leistung aber eine untergeordnete Rolle. Unumstößliche wissenschaftliche Beweise für seine Theorie konnte Kant zu seiner Zeit noch nicht anführen, aber durchaus einige astronomische Beobachtungen, die seine Schlüsse nahe legten. Seine Theorie der Entwicklung beruhte in wesentlichen Teilen auf Intuition und philosophischen Schlüssen, in denen ihm nur wenige seiner Zeitgenossen zu folgen vermochten.
Professor Dr. Dr. Brigitte Falkenburg studierte Physik und Philosophie in Erlangen, Berlin, Bielefeld und Heidelberg und promovierte im Jahr 1985 in Bielefeld zur Dr. phil. mit einer Arbeit aus der Naturphilosophie („Die Form der Materie. Zur Metaphysik der Natur bei Kant und Hegel“) sowie im Jahr 1986 in Heidelberg zur Dr. rer. nat. mit einer Arbeit aus der Teilchenphysik („Bestimmung von Nukleonstrukturfunktionen aus Neutrino-Eisen-Streuung“).Von 1989 bis 1993 war Falkenburg wissenschaftliche Mitarbeiterin am philosophischen Seminar der Universität Heidelberg (bei Erhard Scheibe), 1992 erfolgte ihre (externe) Habilitation in Konstanz. Von 1993 bis 1997 war sie Heisenberg-Stipendiatin der DFG und 1994/95 Fellow am Wissenschaftskolleg zu Berlin. Seit Oktober 1997 ist sie Professorin für Philosophie an der Universität Dortmund. 2002 gewann sie den J.J. Becher Preis für ihre Arbeit „Wem dient die Technik? Eine wissenschaftstheoretische Analyse der Ambivalenzen technischen Fortschritts“. 2012 wurde sie in die Nordrhein-Westfälische Akademie der Wissenschaften und der Künste aufgenommen. Falkenburgs Arbeitsgebiete und Aktivitäten umfassen Naturphilosophie, Wissenschaftstheorie, Philosophie der Physik, neuzeitliche Metaphysik und Erkenntnistheorie sowie Philosophie der Technik. Ferner war sie von 2004 bis 2012 gemeinsam mit dem Astroteilchenphysiker Wolfgang Rhode (ebenfalls TU Dortmund) Sprecherin des Arbeitskreises Philosophie der Physik. der DPG.
4. Karl Schwarzschild – ein Pionier der modernen Astrophysik
Prof. Dr. Gudrun Wolfschmidt,
Universität Hamburg
05. Mai 2015, 15:30 – 17:00 Uhr
Karl Schwarzschild (1873-1916) begann seine astrophysikalischern Studien in Straßburg auf dem Gebiet der Veränderlichen Sterne. In der Wiener Kuffner-Sternwarte schuf er die photographische Photometrie (Schwarzschildsches Schwärzungsgesetz). In München widmete er sich der Bahnbestimmung spektroskopischer Doppelsterne. Bereits 1901 wurde er zum Professor und Direktor der Sternwarte Göttingen ernannt. Hier stand zunächst theoretische Optik und die Entwicklung von Instrumenten im Zentrum seines Interesses. Eine Sonnenfinsternis in Algerien (1905) war sein Einstieg in das Thema Sonnenphysik, was ihn 1906 zum Begriff des Strahlungsgleichgewichtes führte, also zur Theorie der Sternatmosphären. Als Direktor des Astrophysikalischen Observatoriums Potsdam (1909 bis 1916) beschäftigte sich Schwarzschild neben Sonnenphysik, Stellarstatistik und Theorie der Spektren besonders mit der gerade entstehenden Allgemeinen Relativitätstheorie. 50 Jahre nach Kirchhoff und Bunsen erreichte die Entwicklung der Astrophysik mit Karl Schwarzschild einen Höhepunkt; durch Einbeziehung wichtiger physikalischer Teilgebiete in die Astronomie ist er der Schöpfer der modernen theoretischen Astrophysik.
Prof. Dr. Gudrun Wolfschmidt ist Astrophysikerin und Wissenschaftshistorikerin, seit 1997 am „Zentrum für Geschichte der Naturwissenschaft und Technik“ der Universität Hamburg. Das Studium schloß sie mit der Dissertation „Analyse enger Doppelsternsysteme“ an der Dr.-Remeis-Sternwarte Bamberg, Astronomisches
Institut der Universität Erlangen-Nürnberg, ab. Am Deutschen Museum in München konzipierte sie die Ausstellung Astronomie und habilitierte sich an der Ludwig-Maximilians-Universität München. Die Forschungsschwerpunkte sind Astronomie-, Physik- und Kulturgeschichte sowie wissenschaftliche Instrumente. Das breite Spektrum ihrer Interessen schlägt sich nieder in zahlreichen Publikationen, u.a. etwa 30 Bücher (vgl. dazu http://www.hs.uni-hamburg.de/DE/Ins/Per/Wolfschmidt/publikat.php). In der Internationalen Astronomischen Union (IAU) ist sie Vorsitzende der Arbeitsgruppe „Astronomy & World Heritage“.
5. Georges Lemaître – der Beginn der Welt aus Sicht der Quantentheorie
Prof. Dr. Hans-Joachim Blome,
Fachhochschule Aachen
12. Mai 2015, 15:30 – 17:00 Uhr
George Lemaitre (1894-1966) hatte schon als Schüler erwogen, Priester zu werden. Nach seiner auf einer Jesuitenschule verbrachten Schulzeit (Lemaitre war nie Mitglied des Jesuitenordens) begann er jedoch auf Wunsch seines Vaters ein Ingenieurstudium. Nach dem Ersten Weltkrieg folgte eine Ausbildung zu einem Priester der katholischen Kirche und das Studium der Physik mit den Schwerpunkten Relativitätstheorie und Astronomie. Nach seiner Priesterweihe im Jahr 1923 und Forschungsaufenthalten in Cambridge und in den USA übernimmt er 1925 eine Professur für Physik an der Universität Löwen und widmet sich zunächst intensiv der Kosmologie später dann der Himmelsmechanik. Im Jahr 1936 wird er Mitglied der päpstlichen Akademie der Wissenschaften – ab 1960 wird er zu deren Präsident ernannt. Seine Beiträge zur physikalischen Kosmologie waren wegweisend und sind bis heute aktuell:
- Modelle für einen expandierenden Kosmos mit nicht verschwindendem kosmologischen Term, erfüllt mit einem Gemisch aus Materie und Strahlung (1927) – heute bekannt als Friedmann-Lemaitre Modelle.
- Erklärung der systematische Rotverschiebung in den Spektren der Galaxien als Konsequenz der Expansion des Raumes (1927).
- Versuch einer Deutung des Anfangs der Welt mit Hilfe der Quantentheorie (1931).
- Interpretation des von Einstein eingeführten kosmologischen Terms als Energiedichte des leeren Raumes (1934), heute Energiedichte des Quantenvakuums genannt.
- Erste Überlegungen zur Entstehung von Galaxien und Haufen von Galaxien in einem expandierenden Universum.
- Es gibt heute beobachtbare Dokumente des Anfangsereignisses: kosmische Partikel mit endlicher Ruhmasse könnten ihren Ursprung im Big Bang haben. Diese Vermutung hat sich streng genommen als falsch erwiesen, denn das Nachglühen des heißen Anfangs wird dokumentiert durch masselose Lichtteilchen (Photonen), die in Form von Mikrowellen den Kosmos durchfluten. Darüber hinaus vertrat Lemaitre die Ansicht (1958), dass die Quantentheorie nicht eine Theorie ist, die auf die atomare und subatomare Welt beschränkt ist: „…there is a real continuity between atomic phenomena and macroscopic phenomena“. Auch diese Vision wird heute in der Quantenkosmologie ernst genommen.
Prof. Dr. Hans-Joachim Blome war langjähriger wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Astrophysik der Universität Bonn und beim DLR. Seit 1999 lehrt und forscht er als Professor an der Fachhochschule Aachen im Fachbereich der Raumfahrttechnik. Seine Arbeitsgebiete sind die Gravitationsphysik, Raumflugdynamik und Kosmologie. Professor Blome hat zahlreiche wissenschaftliche und populäre Veröffentlichungen auf diesem Gebiet verfasst wie „Der Urknall“ von Blome / Zaun, erschienen im C.H. Beck-Verlag.
6. Carl Friedrich von Weizsäcker – seine Astrophysik und Kosmologie
Prof. Dr. Thomas Görnitz,
Goethe-Universität Frankfurt
19. Mai 2015, 15:30 – 17:00 Uhr
Carl Friedrich von Weizsäcker hatte mit seinem Modell der Energieerzeugung in der Sonne den Weg zu einem physikalischen Verständnis der Sterne eröffnet. Hierbei zeigte es sich, dass erst mit quantenphysikalischen Überlegungen solche riesigen Körper wie die Sterne verstanden werden konnten. Gemeinsam mit Werner Heisenberg erarbeitete er später ein bis heute interessantes Modell für die Entstehung des Planetensystems.
Weniger bekannt ist, dass Weizsäcker als erster gesehen hatte, dass die irrtümliche Gleichsetzung von Quantentheorie mit Mikrophysik verhindert, die engen Beziehungen zwischen Kosmologie und Elementarteilchenphysik zu erkennen.
Prof. Dr. Thomas Görnitz war bis zum Jahre 2009 Professor für Didaktik der Physik an der Johann-Wolfgang-Goethe-Universität Frankfurt und ist Vorsitzender der Carl-Friedrich-v.-Weizsäcker-Gesellschaft. Nach dem Sieg bei der DDR-Mathematik-Olympiade, dem Studium der Physik und Mathematik und der Promotion an der Universität Leipzig und einer politisch bedingten Unterbrechung seiner Forschungslaufbahn ging er im Jahre 1979 nach der Ausreise aus der DDR an das Max-Planck-Institut zur Erforschung der Lebensbedingungen der wissenschaftlich-technischen Welt in Starnberg. Carl Friedrich v. Weizsäcker gewann ihn für eine jahrzehntelange gemeinsame Arbeit, um grundlegende Verständnisfragen von Quantentheorie und Kosmologie zu erforschen. Vor dem Ruf nach Frankfurt folgten Forschungsprojekte zu kosmologischen und mathematischen Fragen der Quantentheorie an verschiedenen Max-Planck-Institutionen und an der TU Braunschweig. Bücher von ihm sind: „Carl Friedrich v. Weizsäcker / Physiker, Philosoph, Visionär“ (2012); ,,Quanten sind anders“ (1999, TB 2006), und mit Brigitte Görnitz: ,,Der kreative Kosmos / Geist und Materie aus Quanteninformation“ (2002, TB 2006, 2014) sowie ,,Die Evolution des Geistigen / Quantenphysik – Bewusstsein – Religion“ (2008)
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Fragen und Hinweise: zu den Themen des Astroseminars an Dr. Manfred Gaida, Tel.: 0228 / 447-417