ZUR ROLLE DER ÄSTHETIK IN DEN MATHEMATISCHEN NATURWISSENSCHAFTEN AM BEISPIEL DES MAXWELL-FARADAYSCHEN ELEKTROMAGNETISMUS

Erstes Gespräch: Hochtechnologie – über das Risiko moderne Kathedralen zu bauen.

„The mathematicians and the physics men have their mythologie; they work alongside the truth never touching it; equations are false but things work.“
-Robinson Jeffers -

Eigentlich wollte ich hier nur ein Buch rezensieren. Das Buch heißt:

Eine Geschichte des Glasperlenspiels. Irreversibilität in der Physik. Irritationen und Folgen. Birkhäuser Verlag: Basel – Boston – Berlin 1990.

Aber ein durchaus nicht zufälliger Umstand gab mir Gelegenheit zu einem Gespräch mit dem Autor des Buches. Mit einem Raumfahrt-Ingenieur und Autor, der sich in Gefilden der Hochtechnologie ebenso auskennt wie in höhermathematischen Regionen der Wissenschaft – und hier mit einer exzellent ausgeprägten Kompetenz für die methodischen Basics theoretischer und praktischer Physik aufwarten kann.

Kurz vorab: Es darf ausnahmsweise eine kleine Lese-Anleitung gegeben werden. Der Text kommt nicht sofort auf die angekündigte Thematik seiner Hauptüberschriften. Warum das notwendigerweise so ist, wird sich dem Leser später erschließen. Zudem werden im nachfolgenden Interview immer wieder „schwierige Passagen“ durchwandert, die nicht weiter vereinfacht werden konnten, ohne dabei den Anspruch auf Seriosität und Integrität des Gesprächspartners zu beschädigen.
Deshalb empfehle ich dem geneigten Leser, hier den lesenden Blick ab und zu auch auf „weit“ zu stellen und mit einem „unscharfen Blick“ zu lesen, wie in einer Text-Landschaft, in der er bestimmte Passagen gegebenenfalls zunächst umgeht und vielleicht später noch einmal aufsucht.

• Universitätsprofessor Dr. Dieter Straub, geboren 1934, war von 1974 bis zu seiner Emeritierung Ende 1999 Ordentlicher Professor für Thermodynamik sowie Wärme- & Stoffübertragung an der Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik der Universität der Bundeswehr München (UniBwM).

• Als Diplomingenieur promovierte er 1964 mit der »Theorie eines allgemeinen Korrespondenzprinzips der thermischen Eigenschaften fluider Stoffe« zum Doktoringenieur an der Universität Karlsruhe (TU) beim “Kälte-Papst” Professor Rudolf Plank, sowie bei Prof. Kurt Nesselmann.

• An der Universität Karlsruhe (TU) Fridericiana habilitierte er 1971 mit »exakten Gleichungen für die Transportkoeffizienten eines Fünfkomponenten-Gemisches als Modell dissoziierter Luft in Re-entry-Strömungen«.

• Von 1971 bis zu seiner Berufung an die neu gegründete Hochschule/ Universität der Bundeswehr München war er Privatdozent für Theoretische Thermodynamik & Gaskinetik an der Fakultät für Chemieingenieurwesen und Verfahrenstechnik der Universität Karlsruhe (TU).

• Dr. Straub bildete zusammen mit Kollegen aus Mathematik, Numerik und Physik die erste bundesdeutsche Arbeitsgemeinschaft für Grenzschichtprozesse in Hyperschall- Plasmaströmungen.

• Das Hauptprojekt der AG betraf die thermodynamischen Prozesse beim Wiedereintritt von Raumflugkörpern in die Atmosphäre (Rückkehr-Technologie). Nach erfolgreichem Abschluss des Projekts begann Dr. Straub 1971 sein außeruniversitäres Berufleben im Umfeld des Bundesministeriums für Forschung und Technologie (BMFT). In der im Auftrag des BMFT tätigen ›Gesellschaft für Weltraumforschung (GfW)‹ in Bad Godesberg arbeitete er unter anderem als Fachgruppenleiter für Aerodynamik, Flugmechanik, Thermodynamik.

• Schon 1972 wechselte er zur Hauptabteilung Space Technology der (ehemals) Deutschen Versuchsanstalt für Luft- & Raumfahrt (DFVLR – heute DLR) – in Bonn/Porz-Wahn. Dort initiierte und leitete Dr. Straub im Rahmen des Raumfahrt-Basisprogramms der Bundesregierung die ›Arbeitsgemeinschaft RÜCKKEHRTECHNOLOGIE (ART)‹. Die ART realisierte den ersten Zusammenschluss der deutschen Kapazitäten in Industrie, Großforschungsanstalten und Universitäten in einem Mehrjahresprogramm zur Grundlagenforschung für die Rückkehrtechnologie (in nationaler Verantwortung und internationaler Kooperation).

• Nach Auskunft von Prof. Straub wurde das ART-Programm wegen seiner Erfolge auf Druck der NASA und der französischen Regierung gegen Ende der 80er Jahre eingestellt. Deren Motiv waren die raschen Fortschritte in der systematischen ART-Grundlagenforschung bei gleichzeitig drohender langjähriger Stagnation der unterfinanzierten US-Basisforschung in bemannter Raumfahrt zugunsten des laufenden Space-Shuttle-Technologie-Projekts und der damit verbundenen Missionen. Und die agilen Franzosen? Sie hofften durch den Stopp des ART-Programms, ihren damaligen technologischen Rückstand verringern zu können, um dann die Führungsrolle in einem geplanten europäischen ART-Nachfolgeprojekt zu übernehmen – ein Ziel, das sie dann einige Jahre später zwischen 1985 und 1992 mit dem letztlich erfolglosen Programm »(bemannter) Raumgleiter Hermes« der Europäischen Raumfahrtagentur (ESA) erreichten.

• Als einziger Europäer war Prof. Straub vom BMFT – auf dringende Bitten des Marshall Space Flight Center (MSFC), Huntsville, Ala – zur Sonderkonferenz der NASA im Februar 1985 in Huntsville als Fachberater für Thermodynamik abgeordnet – betreffend alle verfügbaren und vor allem zukünftigen ›Haupttriebwerke der Space-Shuttle-Flotte (SSME). Die Konferenz endete mit einer einstimmigen Empfehlung der US-Experten: Die NASA sollte ‒ für Korrekturen & Verbesserungen des im Westen längst zum Standard erklärten »NASA-Lewis-Code« zur Leistungsermittlung für die wiederverwendbaren Flüssigkeitsraketentriebwerke ‒ die so genannte Münchner Methode (MM) verwenden, die von Prof. Straub und Mitarbeitern entwickelt wurde.

• Im Auftrag des BMFT verfasste Prof. Straub eine Dokumentation der MSFC-Konferenz in Buchform betitelt:
  Thermofluiddynamics of Optimized Rocket Propulsions. Extended Lewis Code Fundamentals. Birkhäuser Verlag: Basel – Boston – Berlin 1997.

• Mit dem Marshall Space Flight Center arbeitete der Autor bis Ende 1991 zusammen. Alsdann kooperierte er und sein Münchner Institut bis 1999 mit dem Mathematiker Prof. W. Ames am Fachbereich Applied Mathematics des ›Georgia Institute of Technology‹ in Atlanta.

• Neben vielen anderen, oft umfangreichen wissenschaftlichen Publikationen hat Prof. Straub ca. 50 Dissertationen betreut. Als seine originärste Arbeit nannte er das Buch, welches auf der Re-Formulierung der Thermodynamik durch J. Willard Gibbs & Gottfried Falk fußt:

  Alternative Mathematical Theory of Non-equilibrium Phenomena. Academic Press: San Diego, London 1989.

Besonders die Gibbs-Falk-Dynamik verbindet mein Gesprächspartner mit einigen signifikanten Eigenschaften der heutigen Quantentheorie, gar mit genuinen Aspekten der theoretischen Ökonomik. Dass sich Prof. Straub darüber hinaus sogar für die Wissenschaftsgeschichte und -Philosophie seiner eigenen Fächer interessiert, und sich hier extrem gut auskennt, macht ihn zum seltenen Glücksfall für einen ›Widerspruchsforscher‹.
Für die Öffentlichkeit – so auch für unser Gespräch – benutzt Prof. Straub schon seit Jahrzehnten aus schriftstellerischen Gründen den Namen T. S. W. Salomon. Die Initialen TSW stehen exemplarisch und austauschbar für Themistokles, Schrödinger, Whitehead, ergo für Persönlichkeiten, deren Namen TSWS derzeit aus diversen Motiven & Gründen als Orientierungsmarken favorisiert. Man darf sie aber auch lesen als Abkürzungen für naturwissenschaftliche Schlüsselbegriffe wie z. B. die »allgemein-physikalischen Größen« Entropie (S), Zeit (t) oder Temperatur (T) oder Leistung bzw. Arbeit (W).

Ich selbst benutze mein Pseudonym Tim Boson. Unser Gespräch ist mehrteilig konzipiert; es wurde und wird per Email bzw. Telefon geführt. Es mag in fachlichen Fragen vom Leser als Antwort nach bestem Wissen bezüglich wissenschaftshistorischer, physikalischer & technischer Zusammenhänge bewertet werden. „Errare humanum est, ignoscere divinum“ (Cicero).

Tim Boson:
Herr Professor Salomon, was mir an ihrer Forscherbiografie spontan auffiel: Ich entnehme aus ihr, dass es in der bemannten Raumfahrt beinahe ein und dieselbe Kompetenz braucht, um mittels mächtiger Raketentriebwerke von der Erde aus zu ‚flüchten’, als auch per ausgefeilter Rückkehrtechnologie wieder zu ihr zurückzukehren. In beiden Fällen hat man es mit überschallschnell strömenden Gasen sehr hoher Temperatur zu tun – verbunden mit extremer Materialbelastung. Deshalb meine erste Frage: Wie kam es zu Ihrem Engagement beim Space-Shuttle-Programm der NASA?

TSWS:
Die Sache war die: Die US-Raumfähren werden ja nicht nur je von den beiden weißen wieder verwendbaren Feststoff-Boostern (an der Seite) ‚hochgeliftet’ – jede Raumfähre verfügt selbst auch noch über einen fest eingebauten Antrieb. Das sind die 3 Kegeldüsen, die man hinten direkt am Orbiter sieht. Dieser Antrieb schiebt von der Startphase an mit und wird von der ‚dicken braunen Tank-Zigarre’ mit einem Gemisch aus Flüssigtreibstoff versorgt. Und genau dieser Antrieb konfrontierte die Ingenieure der NASA von Anfang mit gravierenden technischen Schwierigkeiten, weil er relativ eng dimensioniert sein und dennoch eine große Leistung erbringen musste. Vor allem aber, weil die Raumfähren der NASA durch ihre jahrelange Wiederverwendbarkeit und ihren steuerbaren Gleitflug besondere Anforderungen bei extremen Sicherheitsstandards zu erfüllen haben.

Tim Boson:
Flüssiggasstriebwerke kannte man zu diesem Zeitpunkt doch schon länger? Musste hier das Rad neu erfunden werden? Was war also das eigentliche Problem?

TSWS:
Einfach ausgedrückt, das Dauerproblem waren die zu erwartenden Belastungen und Leistungen und wie man sie berechnet. Diese Hochleistungsraketentriebwerke waren in ihrer Art ein Neuentwurf und mit heißer Nadel gestrickt. Schon der Jungfernflug 1983 hätte schief gehen können.

Tim Boson:
Sie meinen einen Unfall?

TSWS:
Sagen wir es so: Diese Art der Raumfahrt birgt immer ein hohes Risiko. Man konstruiert in Grenzbereichen, denkt in Neuvorstößen. In solchen Bereichen von Leistung und Materialbelastung hat man es bei jeder Entwicklung immer mit Pionierarbeit an Prototypen zu tun. Das Einzige was hier normal ist – dass nichts normal ist. Da greift man nur selten auf ‚angestaubte Langzeiterfahrungen’ zurück, keine gepflegten Großserien wie in der Rüstungsindustrie sind verfügbar, keine langjährigen Praxisbeweise wie in einer Fabrik für Nähmaschinen. Dazu kommen die menschlichen Ressourcen an Erfahrung. Ein Ingenieur kann in seinem ganzen Arbeitsleben vielleicht an einem – wenn es hochkommt – an zwei verschiedenen Großtriebwerken mitentwickeln, dann gehen er und seine vielfältigen Erfahrungen in Rente.

SSME (Space Shuttle Main-Engine.) Das Objekt der Begierde – 50 Millionen Dollar pro Stück. Das SSME wird von Pratt & Whitney Rockedyne gebaut und wiegt 3,2 Tonnen. Die Schubdüse hat eine Länge von 2,87 Metern und einen maximalen Durchmesser von 2,39 Metern. Jeder Orbiter hat drei Stück davon in einem Cluster eingebaut. Beim Start beträgt die Brenndauer achteinhalb Minuten. Im Gegensatz zu den Feststoffraketen kann jedoch bei diesem Triebwerk der Schub geregelt werden oder im Flug abgestellt werden. Jedes Treibwerk liefert mehr als 2000 Kilonewton (200 Tonnen) Schub. In der Brennkammer erreicht die Temperatur über 3300 Grad Celsius. Durch Turbopumpen wird der Treibstoff mit einem Druck von ca 450 Bar und der Oxidator mit ca 300 Bar zur Brennkammer befördert. Dabei erreichen die Pumpen Drehzahlen von ca 35 000 U/min. Der Erstlauf eines SSME fand im Oktober 1975 statt. Auch noch nach fast 35 Jahren zählen die SSMEs zum Hauptrisikofaktor der Shuttle-Flüge

Die NASA verfügte zum Zeitpunkt der Entwicklungen über keine wirklich zuverlässigen numerischen Verfahren; sie benutzte standardisierte, aber teilweise veraltete Berechnungsmethoden zur Dimensionierung eines solchen neuen Triebwerks wie es die SSME (Space Shuttle Main Engine) ist. Die Physik, die sich in solchen Strömungsprozessen im Verhältnis zwischen Gasgeschwindigkeit, Druck, Temperatur und Materialverhalten abspielt, gehört zum Anspruchsvollsten, was man heutzutage mathematisch zuverlässig formulieren und numerisch mit ausreichender Genauigkeit berechnen kann. Und die mathematischen, vorrangig numerischen Methoden, die man dafür benötigt, um z. B. turbulente Strömungen reaktiver Gase berechnen zu können, sind oft mindestens unter zwei Aspekten unzureichend: Erstens fehlen auf der numerischen Seite gewöhnlich die adäquaten Lösungsalgorithmen, und zweitens herrscht ein eklatanter Mangel vor an zuverlässigen Materialfunktionen. Beispielsweise gibt es nur die rein mechanistische kinetische Gastheorie, 100 Jahre alt, um die Viskositäten, oder die Wärmeleitfähigkeiten oder die polynären Diffusionskoeffizienten eines reaktiven Vielkomponenten-Gasgemisches bei hohen Temperaturen zu ermitteln. Eine experimentelle Überprüfung dieser Daten ist in aller Regel ohnehin unmöglich!

Tim Boson:
Können Sie das Problem ein bisschen näher beschreiben?

TSWS:
Sie müssen sich Folgendes vorstellen: Die elektrische Zündung eines solchen Triebwerks verursacht zunächst eine gewaltige Explosion in der Brennkammer. Alles fliegt auseinander. Das können Sie wörtlich nehmen. Da gibt es sozusagen keinen einzigen Punkt in den strömenden Gasen, der sich im Laufe des Startvorgangs nicht irgendwie bewegt und verschiebt. Temperatur, Druck, Gegendruck, Gaszusammensetzung und Gasströmung sorgen dafür, dass kein Teilchen an der Stelle bleibt, an der es vor der Zündung war.
Im Endeffekt resultiert eine Vorzugsrichtung im Raketenmotor, in die sich das Gas rasch ausbreitet, um die Brennkammer zu verlassen. Das gilt indes nicht für die Wandmaterialien, welche die Brennkammer begrenzen und schützen. Übrigens expandiert ein solches “explodierendes” Milieu nicht homogen, sondern zeigt in aller Regel ein nichtlineares Verhalten – ergo, es explodiert zum Beginn der Zündung anders als in der Mitte und am Ende der Startphase, weil sich die Temperaturen und Drücke des Gases nicht plötzlich, sondern kontinuierlich einstellen und sich entlang der Vorzugsrichtung verändern. Außerdem muss man beachten, dass das ganze SHUTTLE ja mit jeder Sekunde an Gewicht verliert, weil der Treibstoff verbrennt. Außentemperaturen, Luftdruck und Luftdichte variieren ebenfalls. Besonders charakteristisch verändert sich die Gasgeschwindigkeit entlang der Brennkammer-Düsen-Achse.

Wenn Sie so wollen, hat man es also bei einem Raketenstart ‒ ingenieurtechnisch und praktisch von innen betrachtet ‒ mit einem Bewegungsvorgang ´ohne Konstanten` zu tun. Das einzige, was man kennt, sind Grenzwerte für Gas- und Materialverhalten, für Temperaturen oder Drücke, statistische Mittelwerte der Gaskonzentrationen und natürlich die ‚Außenkonstanten’ wie die Erdanziehung oder das Wetter. Alle Daten sind miteinander ‚vernetzt’ und sollen nun so reguliert werden, dass aus einer Explosion eine irreversible, stationäre Strömung wird.
Und hier kommt die Mathematik ins Spiel: Die Mathematik der Thermodynamik; sie optimiert über den ›Massenstrom pro Zeiteinheit‹ das ganze SYSTEM – das heißt das reaktive Gasgemisch hoher Machzahl. (Anmerkung T. B.: 1 Mach ist die Maßeinheit für die Schallgeschwindigkeit, die strömenden Gase können mehrfache Schallgeschwindigkeit erreichen – in der Wiedereintrittsphase erreicht der Orbiter Mach 25) Die Verbrennungsgase ‚bewegen’ das Triebwerk durch den resultierenden Schub. M. a. W.: Je nach gewähltem Betriebszustand muss der Durchsatz des reaktiven Gasgemisches an die charakteristischen geometrischen Kenndaten des Triebwerks optimal angepasst werden. Dazu ist ein geschlossener Regelkreis ausschlaggebend – betreffend die zulässigen, d. h. materialbedingten Maximaltemperaturen sowie die passende chemische Kinetik des SYSTEMS.

Tim Boson:
Sie haben SYSTEM hier groß geschrieben. Das wird uns an anderer Stelle sicher noch beschäftigen. Zunächst einmal wurden Sie angefragt….

TSWS:
Ja. Auf meine Bitte hin, hatte das Marshal Space Flight Center auch meinen Münchener Kollegen, Herrn Professor Rudi Waibel † im Februar 1985 nach Huntsville zu einem Meeting eingeladen. Dem war in den USA eine jahrelange Geschichte vorausgegangen, die bereits ca. 20 Jahre früher – ich möchte sagen – einen äußerst riskanten Anfang genommen hatte. Diese Story würde ich im Nachhinein als hochgefährliches Spiel zwischen der NASA und dem Lockheed-Konzern bezeichnen, zumal die Verantwortlichen des Marshall Space Flight Center ‚offensichtlich jetzt’ (1985) plötzlich kalte Füße bekommen hatten. Das war zweifellos der Hauptgrund, weshalb mein Kollege und ich als neutrale Gutachter ins MSFC nach Alabama kommen sollten.

Tim Boson:
Ich schätze, diese Vorgeschichte müssen Sie jetzt etwas näher ausführen…

TSWS:
Im Jahre 1969 erstellte Mr. P. R. J., Ingenieur und damals Mitarbeiter der Lockheed Corporation, Bethesda, Maryland, im Auftrag des MSFC eine gutachterliche Stellungnahme zur Auslegung der geplanten leistungsstarken Antriebsaggregate für die US-Raumfähre „Space Shuttle“. Besonderes Interesse zeigte die NASA an einer theoretischen Analyse über den Einfluss der endlichen Brennkammer-Querschnittsfläche auf die Antriebsleistung eines Hochleistungs-Raketenmotors ‒ am Ende der Brennkammer, im Vergleich zu der bei Leistungsberechnungen üblicherweise unterstellten (theoretisch) unendlich großen Querschnittsfläche – dort, wo letztere in die nachgeschaltete Düse übergeht.

Tim Boson:
Moment,…die Brennkammer ist ja wohl der Raum, in welchem der Treibstoff zur Explosion gebracht wird? Warum hat man bis zum Jahre 1969 mit einem unendlich großen Brennkammerquerschnitt gerechnet? In Wirklichkeit gibt es so etwas doch gar nicht – sagt mir mein gesunder Menschenverstand…

TSWS:
…ja, aber für Berechnungen war es bis dahin angeblich praktikabler, einen unendlich großen Querschnitt zu unterstellen. Der Wert der Explosionsgeschwindigkeit eines Gasgemischs ist im Prinzip immer derselbe, ob innerhalb oder außerhalb einer Brennkammer. Die Frage war immer nur, ob die Kammer mechanisch stabil bleibt und die oft hohen thermischen Belastungen aushält. Denn die Triebwerke werden je nach Nutzlast, die gestemmt werden soll, leistungsseitig natürlich verschieden beansprucht. Im Falle des Gutachtens von Mr. P. R. J. ging es indes zunächst um die Leistungsberechnung für die Durchführung von Forschungs- und Beobachtungsmissionen, dann um ›Space-Station-Projekte‹, heute konkret um die Versorgung der ISS (bemannte Internationale Raumstation) sowie für bestimmte „weltraumnahe“ Missionen – betreffend „weltraumnahe“ Objekte (z. B. Satelliten oder Weltraumschrott).
Die Planungen der NASA erforderten dafür zuverlässige Informationen über die jeweils erforderliche ›Schubleistung pro SSME‹ und ihre adäquate Bestimmung. Dazu benötigte man vorrangig einen ›idealen Vergleichsprozess‹ (Optimal Comparative Process = ICP), der es mittels der ab 1975 geplanten Testprogramme erlauben sollte, das an der realen SSME experimentell ermittelte Leistungsspektrum sicher beurteilen und systematisch verbessern zu können.
Was dabei sehr entscheidend ist: Die Thermodynamik garantiert, dass der IDEALE VERGLEICHSPROZESS (ICP) selbst unveränderlich bleibt und weder verbessert noch optimiert werden kann!
Das Raketentriebwerk der SSME selbst wurde für den VERGLEICHSPROZESS abstrahiert, d. h. ‚realistisch’ konzipiert, bezogen auf zwei charakteristische Bauteile: Erstens auf einen Zylinder konstanten Durchmessers. Das eine Zylinderende ist abgeschottet; am anderen Ende wird –zweitens– eine so genannte (rotationssymmetrisch gestaltete) Lavaldüse (Sie dürfen Kegeldüse sagen.) derart angeflanscht, dass Brennkammer und Düse eine gemeinsame Achse bilden; zudem ist die Austrittsquerschnittsfläche des Zylinders mit der Eintrittsquerschnittsfläche der Düse identisch. Noch ein wichtiges Detail: Der variable Querschnitt der Lavaldüse verengt sich zunächst und weitet sich bis zum Gasaustritt wieder auf, wodurch ein durchströmendes Gas auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt werden kann, ohne dass es zu starken (verlustreichen) Verdichtungsstößen kommt. Die Schallgeschwindigkeit des Verbrennungsgases wird genau im engsten Querschnitt der Düse, ihrer ‚Kehle’ (Throat) erreicht.

www.youtube.com/watch?v=Z-GivwKsBJY

Bei diesem Video sind die Girls im Vordergrund sehr dekorativ aber der Ton (auf laut) ebenfalls bemerkenswert. Das “Knattern” wird durch die Überschallbeschleunigung der Verbrennungsgase erzeugt, die in Verdichtungsstößen ihre eigene Schallmauer durchbrechen. Der Start ist so laut, dass sich die Frau links im Bild kurz bekreuzigt – fast könnte man sagen: wie es sich in einer modernen Kathedrale auch gehört.

Tim Boson:
Ich verstehe einen Aspekt immer noch nicht: Was bedeutet für die Auslegung einer SSME der Unterschied, dass man beim gewöhnlichen Gebrauch des NASA-LEWIS-CODE mit einem Brennkammerquerschnitt von (praktisch) ‚unendlich’ rechnet, aber für den IDEALEN VERGLEICHSPROZESS bei sonst gleichen Abmessungen der Lavaldüse mit dem realen Wert des Brennkammerquerschnitt kalkuliert?
Um mir eine konkrete Vorstellung machen zu können, habe ich hier mal die wahren Querschnittswerte A der SSME aus ihrem ‚Raketenbuch’ herausgesucht:

Brennkammer A_C Throat A_T Austrittsquerschnitt der Lavaldüse A_E

A_T = 538 cm² ; A_C / A_T = 2. 96 ; A_E / A_T = 77.5.

Können Sie damit besagten Unterschied einigermaßen plausibel begründen?

TSWS:
Mein Versuch, dem Laien die Sachlage halbwegs verständlich zu machen, muss für manchen Leser vielleicht zu ‚formal’ ausfallen – leider! Je nach Gemütslage sollte er reagieren: die Textpassage überspringen und einfach glauben, ohne sich zu ärgern oder aber sich zu quälen und die Chance zu nutzen, auf sich selber ein bisschen stolz zu sein: Common Sense und Geduld genügen!

Maßgeblich für die Auslegung des Raketenmotors mittels des IDEALEN VERGLEICHPROZESSES sind die Strömungsverhältnisse in der Lavaldüse. Die Massenerhaltung entlang der Düse bedeutet, dass der Massenstrom ż (in kg/s) sich durch die simple Formel ż = ρ ∙ v ∙ A ausdrücken lässt; mit ρ ist die mittlere Massendichte (in kg/cm³) der Verbrennungsgase, mit v (in cm/s) die gemittelte Gasgeschwindigkeit und mit A (in cm²) die jeweilige Querschnittsfläche bezeichnet. Da sich der Massendurchsatz ż entlang der Düsenachse nicht ändert, gilt nach der o. a. Formel einfach ρ_T ∙ v_T ∙ A_T = ρ_E ∙ v_E ∙ A_E = ż für die Lavaldüse mit zwei ihrer drei ausgezeichneten Querschnittsflächen. Diese physikalisch vorgeschriebene Zwangsbedingung muss aber sowohl für die Brennkammerquerschnittsfläche gelten als auch gleichermaßen für die Eintrittsquerschnittsfläche der Lavaldüse: ż = ρ_C ∙ v_C ∙ A_C.

Die Auflösung des Rätsels ist einfach: Bei finitem (endlichen) Wert der Massendichte ρ_C muss für den Grenzfall A_C → ∞ das Produkt (ρ_C ∙ v_C ∙ A_C) einen ‚mathematisch unbestimmten Ausdruck’ (ρ_C ∙ 0 ∙ ∞) ergeben. Nach den mathematischen Spielregeln darf man diesen Grenzwert durch jeden Wert ersetzen, der einer wahren Lösung des Produkts (ρ_C ∙ v_C ∙ A_C) entspricht. Letzere ist aber durch die o. a. Kontinuitätsgleichungen der Düse festgelegt und bekannt.

Es ist evident, dass bei dieser Rechnung ein beliebig großer Wert von A_C → ∞ auf der Brennkammerseite ebenso bedeutungslos ist wie der korrespondierende Geschwindigkeitswert v_C → 0.

Ergo gilt, dass eine Berechnungsprozedur ohne Berücksichtigung der Querschnittsfläche A_C der Brennkammer zunächst einmal nicht falsch ist. Die Konsequenz wird erst in der Münchner Methode von D. Straub & S. Dirmeier gezogen. Der IDEALE VERGLEICHSPROZESS erlaubt, eine strenge Modifikation der Berechnungsprozedur, die darauf hinausläuft, durch Einbeziehung der dritten Fläche A_C ein Iterationsverfahren zu konstruieren, das den Durchsatz ż als Problemlösung zu berechnen gestattet, wobei die gesamte komplexe Berechnung der chemischen Reaktionen des Verbrennungsgases entlang des Strömungswegs vom Brennkammeranfang bis zum Düsenende iterativ mit einbezogen ist

(Anmerkung T.B. : “Iteration” – schrittweises wiederholendes Annähern, Rechnen)

Tim Boson:
Für Spezialisten scheint die von Ihnen präsentierte Beantwortung meiner Frage leicht nachvollziehbar. Vielleicht ist es indes für den Nicht-Spezialisten nützlich zu wissen, dass es nur in der Thermodynamik noch einige andere streng ›naturwissenschaftlich begründete VERGLEICHSPROZESSE‹ gibt, wie z. B die Schwarz-Körper-Strahlung. (Das Thema IDEALER VERGLEICHSPROZESS werde ich mir merken. Es scheint mir verbunden zu sein mit der kognitiven Problematik des UNTERSCHIEDS. Ich kann nur dann etwas UNTERSCHEIDEN, wenn ich es vor einem (gemeinsamen) Hintergrund VERGLEICHE.) Aber erstmal zum Thema. Gibt es darüber hinaus zur Münchner Methode noch relevante Kommentare, die kurz zur Sprache kommen sollten?

TSWS:
Diese Anregung nehme ich gern in Anspruch. Zwei Konsequenzen ergeben sich aus den Erfahrungen mit der Münchner Methode: (1) Das Konzept der idealtypischen Konfiguration, bei dem der reale Triebwerkstyp abstrahiert wird, ermöglicht den Übergang vom ‚geschlossenen’ Raketenmotor auf durchströmte, luftatmende Flugantriebe mit & ohne Kühlung. Wichtige Beispiele sind Leistungsberechnungen für Staustrahltriebwerke mit Unterschallverbrennung, den so genannten Ramjets. (2) Der NASA-Lewis Code, das amerikanische Standardverfahren zur numerischen Berechnung komplexer chemischer Gleichgewichtsreaktionen, enthält in seiner Originalfassung bezüglich der o. a. besprochenen »Infinite Area Combustion Method« einen Fehler: Bei dieser Methode werden die kinetischen Anteile der Erhaltungsgleichungen für Impuls und Totalenthalpie in der Brennkammer (Zustand C) fälschlicherweise vernachlässigt.

(Anmerkung T.B. “Totalenthalpie” als grober Vergleich: Man kennt den Effekt von der Strömung in einer Luftpumpe. Kompression erwärmt. Expansion kühlt ab. Die Bedeutung der Totalenthalpie bei Raketenmotoren liegt darin, dass Enthalpie als “Maß für den Wärmegehalt” einer Strömung auch in kinetische Energie des strömenden Mediums überführt werden kann. Im ersten Fall kommt es zur Expansion und meist zur Abkühlung; und umgekehrt: kinetische Energie – kann in Enthalpie überführt werden (Staudruck, also Kompression – damit einhergehend meist Temperaturerhöhung. Das Problem bei der Dimensionierung von Raketenmotoren liegt in dem “guten” Verhältnis von Staudruck und Expansion bezogen auf Leistung und Temperatur. Die Strömung dann auch noch stationär zu regeln – das ist die Kunst.)

Tim Boson:
…und dann brachte das Lockheed-Gutachten 1969 von Mr. P. R. J. die NASA auf die Idee, dass ja auch der endliche Querschnitt der Brennkammer selbst ein Leistungsfaktor sein könnte…?

TSWS:
Ja, weil es notwendig geworden war, Triebwerke kompakter und kleiner zu bauen, begann man sich dafür zu interessieren.

Tim Boson:
Und was hat Mr. P. R. J. denn eigentlich gemacht?

TSWS:
Der hat ein Gutachten erstellt, das mit endlichen Querschnitten einer Brennkammer rechnete, und er kam auf phantastische Leistungssteigerungen bei Temperaturen in der Brennkammer um 2600 Grad.

Tim Boson:
Das war phantastisch?

TSWS:
Ja, es war voller Phantasie, hatte aber nur wenig mit der Realität zu tun.

Tim Boson:
Was geschah dann?

TSWS:
Die NASA begann in den 1970iger Jahren damit, die Haupttriebwerke auf Grundlage dieses Lockheed-Gutachtens zu entwickeln und der Raumfahrtindustrie Aufträge zu erteilen.

Tim Boson:
Sie wurden dann von Rocketdyne gebaut, getestet und in die Space-Shuttles integriert?

TSWS:
Ja, drei Stück davon jeweils in einen Orbiter

Tim Boson:
Das würde bedeuten, dass alle Tests ebenso wie die allerersten Flüge der Missionen mit Haupttriebwerken unternommen wurden, die falsch berechnet waren – chronisch ‚überhitzt’ werden mussten, denn der missionsbedingte Schub war ja unabdingbar. Warum hat man das bei Tests nicht bemerkt?

TSWS:
Das Problem bei Tests ist, dass sie sehr teuer sind und ein solches Triebwerk sehr viel Geld kostet: Sie müssen bei einem Test immer einkalkulieren, dass sie 50 Millionen Dollar zerstören, wenn Sie so ein Triebwerk bis an eventuell notwendige Leistungsgrenzen bringen oder kurzfristig darüber hinausgehen. Ab einem bestimmten finanziellen Volumen sind Tests immer – harmlos ausgedrückt – ‚kompromissbelastet’.

Tim Boson:
Und nicht harmlos ausgedrückt?

TSWS:
Man testet solche Triebwerke so, dass sie beim Test nicht kaputt gehen.

Tim Boson:
Gut, aber es wird ja einen Grund gegeben haben, dass sich die NASA an Sie nach München wandte?

TSWS:
Nun, der Grund wird gewesen sein, dass Sie bei den Missionen verschiedene Optionen hatten, die der Besatzung und der Bodenstation andere Temperaturen angezeigt haben und es Leistungseinschränkungen in der Vollschub-Phase gegeben hat. Zumindest wird es immer sehr eng mit den ohnehin kritischen Temperaturen geworden sein.

Tim Boson:

Genauer bitte,…..!

TSWS:
Sie werden durchschnittlich höhere Temperaturen gemessen haben als die ca. 2600°C, die ihnen seit 1969 Mr. P. R. J. wie das ‚Gelobte Land’ prophezeit hatte. Sie waren die Messlatte! Oder sie haben 2600 Grad gemessen, als das Triebwerk noch nicht unter Volllast lief. Sie werden sich bei jeder Mission gefragt haben. Sind wir wirklich korrekt dimensioniert? Dürfen wir den Gashebel wirklich so weit aufdrehen, wie wir es tun? Der Leser sollte wissen, dass diese Triebwerke geregelt werden können und etwa 40 Sekunden nach dem Abheben auf Voll-Last von der Besatzung des Shuttles hochgefahren werden. Die geben dann noch mal richtig Gas. 
Solche Missionen sind aber energieseitig immer sehr eng berechnet, weil die Shuttles oft große Lasten transportieren und damit die Erdanziehung überwinden müssen. Sie können also, wenn Besatzung und Bodenstation feststellen, dass das Triebwerk zu heiß läuft, nicht einfach sagen, dann nehme ich den Gashebel eben zurück, weil sie dann ihr Ziel einfach nicht erreichen und die Mission scheitert. Wenn sie sich einmal dazu entschieden haben, abzuheben, dann sind sie gezwungen, Gas zu geben, (fast) ganz egal, was die vielen Messeinrichtungen und Computer an Bord und am Boden signalisieren. Auch wenn sie dabei ein mulmiges Gefühl haben – sie müssen da durch!

www.youtube.com/watch?v=vPQvTgD2quQ

Ein sehr vollständiges Video. Auf dem Video erkennt man, wie die Haupttriebwerke ca 5 Sekunden vor den Feststoffboostern gezündet werden. Nach dem Abwurf der Feststoff-Booster schieben die Haupttriebwerke allein weiter. Auch das kann man noch sehen. (Etwa bei 1:17 des Videos hört man von Houston das Kommando: “Atlantis – Go at problem.” – eine sehr sprechende Kurzversion für “Machen Sie ihr Ding.” oder “Erledigen Sie den Auftrag.”)

Tim Boson:
Die NASA hatte also sehr heiße Triebwerke und ziemlich kalte Füße.

TSWS:

Ja, sie waren jedenfalls besorgt als ihre Abordnung mich in München aufsuchte – und die Herren klangen auch danach. Und deshalb haben Sie sich dann nach 10 Jahren dazu durchgerungen, das Lockheed-Gutachten von Mr. P. R. J. von einer anderen Firma, der Continuum Inc., Huntsville, Ala ´gegenchecken` zu lassen. Der »Witz« – sofern es einer war – war aber der, dass Mr. P. R. J. mittlerweile Karriere gemacht hatte und zu Continuum Inc. gewechselt war, und nun sein eigenes Gutachten noch einmal begutachtete und – wer hätte das gedacht – nichts beanstandete!

Tim Boson:
Die Neutralität war nicht mehr gegeben…?

TSWS:
Das klingt aber sehr ‚diplomatisch’: Nein, es war eigentlich skandalös – und die Öffentlichkeit sollte nichts erfahren. Sie können sich ja nicht vorstellen, wie viel Menschlich-Persönliches an Eitelkeiten in so einem Konstruktionsprozess die Sicherheit gefährden….

Tim Boson:
Doch, kann ich mir gut vorstellen…aber es ist erstaunlich, dass es immer wieder passiert. Und dann bekamen sie den Anruf?

Ende Teil 1 (Fortsetzung folgt.)

Friedrich Nietzsche also. In seiner Betrachtung “Vom Nutzen und Nachteil der Historie für das Leben” schreibt er: “Bei dem kleinsten aber und bei dem größten Glücke ist es immer eins, wodurch Glück zum Glücke wird: das Vergessenkönnen oder, gelehrter ausgedrückt, das Vermögen, während seiner Dauer unhistorisch zu empfinden. Wer sich nicht auf der Schwelle des Augenblicks, alle Vergangenheiten vergessend, niederlassen kann, wer nicht auf einem Punkte wie eine Siegesgöttin ohne Schwindel und Furcht zu stehen vermag, der wird nie wissen, was Glück ist, und noch schlimmer: er wird nie etwas tun, was andre glücklich macht. Denkt euch das äußerste Beispiel, einen Menschen, der die Kraft zu vergessen gar nicht besäße, der verurteilt wäre, überall ein Werden zu sehen: ein solcher glaubt nicht mehr an sein eigenes Sein, glaubt nicht mehr an sich, sieht alles in bewegte Punkte auseinanderfließen und verliert sich in diesem Strome des Werdens: er wird wie der rechte Schüler Heraklits zuletzt kaum mehr wagen, den Finger zu heben. Zu allem Handeln gehört Vergessen…”

“Zu allem Handeln gehört Vergessen.” Ja, Friedrich, da ist was dran. Das hat Heinrich von Kleist vor dir auch schon einmal sehr pointiert untersucht. Aber warum sollte man nicht wagen, den Finger zu erheben? Wir befinden uns hier immerhin am oberen Kolben-Zünd-Punkt unserer Kultur, der für das abendländische Denken immer ein Zündpunkt zum explosiven Weiterdrehen war. Da darf man schon mal den Finger heben.
Wie funktioniert das? Warum kommen Menschen immer mal wieder auf dieses Thema zu sprechen, dass im “unmittelbaren” Moment, im Nunc des Handelns, die ganze Historie, die in diesen Moment des Handelns eingeströmt war, bewusstseinsseitig ausgeblendet oder verklappt werden muss. Hinein – in die jubilierende Bewusstlosigkeit einer blind handelnden “reinen” Gegenwart.

Im “Prinz von Homburg” lässt Kleist einen Offizier in die Schlacht gegen den Feind reiten – und siegen. Der Prinz von Homburg handelt und siegt – allerdings: in “Vergessenheit” einer historisch gewachsenen Befehlskette. Der Prinz gewinnt die Schlacht, weil er im Handeln vergessen hat, vergessen musste, dass er eigentlich nicht vorpreschen hätte dürfen ohne Befehl des Kurfürsten. Er hat “eigenmächtig” gesiegt. Aber trotz seines Sieges wird er dann von den eigenen Leuten vor Gericht gestellt, weil er eigenmächtig siegte und nicht die historisch gewachsenen Befehlskette beachtete.

Zu allem Handeln gehört Vergessen. Kleist also und sein Schüler Nietzsche. Auch Nietzsche gehört in die Reihe der Schuster, die selbst barfuß gingen. Wer Ende des 19. Jahrhunderts “vom Augenblick” spricht und dabei die Metapher einer “Siegesgöttin” benutzt – wird selbst nur selten im Augenblick geweilt haben. Auch hier gilt wieder: Nietzsche selbst war kein Nietzscheaner. Dafür war er zu empfindlich.

“Zu allem Handeln gehört Vergessen.”

Dieser Feststellung kann eine biophysiologische Peristaltik des Vergessens beigefügt werden:

Ich nenne es den Kehlkopf der Kultur, der das nunc des Handeln separiert und abschneidet von der ganzen Anströmung seiner eigenen Historie – und diesen Moment im augenblicklichen Erfahren des Moments separiert – ihn im Umklappen geschichtslos oder geschichtsvergessen erscheinen lässt. Der Kehlkopf trennt das Schlucken von der Strömung. Strömung und Schlucken schließen sich wechselseitig aus. Beides in Gleichzeitigkeit bleibt einem Menschen versagt. Oder er verschluckt sich. Im Augenblick des Schluckens (Handelns) muss die Stimme schweigen und das Anströmen der Historie wird unterbrochen. Im Augenblick des Handelns, das immer der Ernährung im Strom für den Strom dient, muss das Wissen um die heraklitische Strömung meines Ernährungs-Handelns “geschluckt werden” Sie wird regelrecht verklappt.
Und auf dem Grat dieses Handelns, im umittelbaren Moment des Handelns – bin ich dann ganz Gegenwart, ganz geschichtslos, ganz ahistorisch. Der Augenblick, der auf der Spitze seines Momentums jubiliert und dabei seine ganze Historie in einem kurzen allein gestellten “Höhepunkt”auslöscht.

Was bisher immer nur dem Orgasmus zugestanden wurde, der kleine Tod, muss hier einmal dringend und ausnahmsweise auch auf den Komplex der Ernährung ausgeweitet werden, wenn man sie als Muster für “Handeln” begreift. Weil es primär die Ernährung ist, die jedes Lebewesen in den heraklitischen Strom allen Werdens und Geschehens mit hineindreht. – Das Atmen. Das Essen. Das Trinken.

Am Komplex der Ernährung erkennt man, warum sich das Sein als gehackt, als gequantelt zeigt. Oder in Konvulsionen. Weil im Moment der Ernährungshandlung ein mental-informeller Kehlkopf die im Augenblick erfahrbare Handlung von ihrer Historie, der Erfahrung, trennt. Er klappt um und zerhackt oder quantelt unser energetisches Weltverhältnis in einen expansiv glücklichen – erotisch-technischen Teil (das geschichtsvergessene Handeln entropisch, energetisch) und einen impansiv kritischen Teil der Demut und der informellen Introspektion. (Die nachfolgende Verdauung, Kontemplation, Religion)
Ich schätze, dass noch niemand die Bedeutung dieser Tatsache für die Informationsproblematik herangezogen hat, die in der Historie unserer eigenen Biophysis gründet.

Bei manchen Lurchen, Echsen, oder Fröschen kann man es sehr direkt sehen: Wenn sie große Insekten oder Brocken in einem Stück hinunterschlingen, klappen im Moment des Schluckens die Augen nach innen weg oder verschließen sich mit einem zweiten Lid. Da wirkt ein sehr kurzer AUGENBLICK, der nicht statt findet, er wird geschluckt, gequantelt, verdunkelt. So auch das Nick-Lid beim Hai, der beim Zubeissen sein Nick-Lid schließt, kurzzeitig erblindet – als wolle er nicht sehen, was er da tut. (Tatsächlich schützt er seine Augen, weil er ausgerechnet im Moment des Zubeissens besonders angreifbar ist. ) Ein Vorgang, der nicht nur beim Fressen, bei der Nahrungsaufnahme zu beobachten ist. Auch beim Ausscheiden der Nahrung, beim Scheißen, zeigt sich bei Hunden und Katzen ein plötzlich und kurzzeitig nach innen gekehrter Blick, wenn nicht sogar, wie auch beim Menschen, ein kurzes Verschließen, Zusammenkneifen oder Wegdrehen der Augen. Hier wird die Historie der Ernährung im AUGENBLICK nicht geschluckt, dafür verpresst von einer dringenden “unmittelbaren” und essentiellen Gegenwart.

Das ernährungsseitige und energetische Weltverhältnis beinahe aller Lebewesen ist peristaltisch organisiert, also gequantelt oder portioniert. Die Peristaltik oder besser: Die Portioniertheit als konvulsivische Quantelung eines sich nährenden Weltverhältnisses beginnt im umklappenden Trennungsverhalten des Kehlkopfs läuft über die portionierende Peristaltik des Verdauungstrakts und endet schließlich im abpackenden Verhalten des Enddarms.

Der Eros im Orgasmus schließlich verdichtet die Portionierung dieses
Verhältnisses in “Schauern” – kleinen Glücksschüben, Glücksquanten.

Der große vorsokratische Gegensatz zwischen einem alles durchdringendem Fließen in ständiger Veränderung (Heraklit) und einem ewigen unveränderlichen Moment (Parmenides) kann mit der Biophysik der Konvulsion als Peristaltik des Vergessens zu einer Funktion vereinigt werden. Beide bedingen einander.

In dem Wort “Unmittelbar” konserviert sich die Illusion, es gäbe ein Leben ohne “Mittel” – also ohne Technik.
Daher ist die Technik immer das Vergessene im Handeln. Und jeder Musiker, eigentlich jeder Mensch übt und übt und übt das Sein in Quanten und Portionen der Wiederholung – damit er eben diese Technik vergessen kann. Indem er aber die Technik vergisst, baut er sie in den Körper ein. Er verschmilzt “organisch” mit seinem Instrument – so durchdringend – dass er selbst wird, was er immer schon war: Technik der Natur.

Die abstrahierende Quantentheorie ist deshalb ein Entsprechnung der portionierenden oder konvulsivischen Existenz, die selbst im heraklitischen Fluss nur “am Stück” – oder “zuckend” – oder “portioniert” – oder “gehackt” in Quanten des Glücks ein Weltverhältnis aufnimmt, dass von Episoden des Vergessens rhythmisiert oder gequantelt also – geformt- wird.

Mit anderen Worten: Das Quant und das Leben bestätigen sich gegenseitig,  jedoch nicht die Natur als solche.

Existenz in Schauern, in Episoden. Existenz des in die Rhythmik einer Peristaltik verpackten – technologischen Gelingens. Vom Vergessen geformt zu glücklichen oder geglückten Paketen.

…dachte schon, ich würde mit meiner Einschätzung vom November 2009, dass die gesamte Quantentheorie objektiv falsch aber sozial-technologisch richtig ist, fast ganz allein dastehen….(hier.)

Bleibt eigentlich nur noch, den Kollegen den Hinweis zu geben, dass “Quanten” – ein evolutionär-kognitiver Resonanzeffekt sind. “Quanten” sind keine objektiven Erscheinungen, sondern “Quanten” sind eine Resonanzerscheinung zwischen einem pseudo-diskreten Bewusstsein (Kognition)  und einer pseudo-diskreten Technik. (Evolution der technischen Erkenntnis). Sie sind eine Realhalluzination.
Die Planck-Konstante ist keine Naturkonstante, wie man immer dachte,  dafür ein anthropotechnisches Verhältnis – im Verhältnis zur Expansion des Universums. (Entropie). Der Strömungsdruck dieser Entropie (Expansion) “formt”  das anthropotechnische Verhältnis zu Erkenntnis-Routinen (Rotationen) – die dem evolutionär technischen Bewusstsein wie “Konstanten” erscheinen, aber keine Konstanten sind. Diese Erkenntnisroutinen sind Wirbel zwischen Funktion und Funktionsverlust, Energie und Infomation, Trial and Error, Symmetrie-Illusion und Illusionsverletzung.
Schätze mal, die  kosmologische Physik wird sich in Zukunft mit dem Gedanken anfreunden müssen, dass alle Konstanten, auch die Lichtgeschwindigkeit, “viskose” sind – also nichtkonstant. Sie wird  eine “viskose” Mathematik entwickeln müssen, die zeitsynchron in der Entropie mit viskose strömenden und veränderlichen Größen rechnet. Und sie wird sich daran gewöhnen müssen, dass nicht die Mathematik die Autorität ist, sondern die Entropie der Thermodynamik.
(Das Rechnen mit warmen Zahlen.)
Mit anderen Worten: Der Beobachter ist tot, aber nicht, weil er kalt ist – er ist tot, weil er warm ist und selbst ein Effekt der Temperatur.  Jede Art von “Funktion” ist beobachterabhängig.  Aber damit wird der Beobachter als diskrete Erscheinung hinfällig.

Der Begriff “Beobachter” unterliegt damit der selben Komplementarität wie der Begriff “Teilchen”

Der Begriff  “System” als diskrete oder geschlossene Umrandung kann damit ebenfalls für tot erklärt werden oder wenigstens zum “kommissarischen” Übergangsbehelf, bis die Physik verstanden hat, dass jede “Funktion” eine rotierende Bewegung ist, deren FORM eine Übergangs-Illusion schafft, die “Beobachter” oder “System” genannt wird.  Oder “Konstante” oder “Teilchen” Oder “Zahl” .

Die Öffnung eines “Systems” in Richtung Veränderung nennt die Wissenschaft bis jetzt “Fehler”. Aber dieser Fehler ist lediglich ein Hinweis darauf, dass “System” und “Beobachter” immer nur temporäre Erscheinungen sind. Zerfallsoffen. Zerfallserscheinungen, die in eine neue “Funktion” hinein zerfallen.  Jeder Zerfall fällt in eine neue Form.
Das gilt auch für Theorien.

Labornotiz.

Lange Zeit war das Freizeichen eine getaktete Folge einzelner Töne gewesen.
Wenn man den Hörer abgehoben hatte, hörte man ein Tüt Tüt Tüt…
und dann eine kurze Pause und dann wieder -
Bis das Zeichen eines Morgens ein durchlaufendes unendliches Signal geworden war.
Die von der Post hatten es umgestellt gehabt. In einer Nacht. Landesweit.
Er erinnert sich, wie er in den 80iger Jahren des vergangenen Jahrhunderts
den Telefonhörer abhebt.
Noch schlaftrunken und auf nüchternen Magen lauscht er der neuen
akustischen Linie
Es muss so ungefähr um die Zeit passiert sein, als man im Fernsehen
nicht mehr “Liebe Zuschauer.” sagte.
Und so blieb es.
Einen Moment lang hatte er damals die Nummer zu wählen vergessen.
Auf der Bettkante sitzend, in seinem Zimmer, mit dem neuen durchlaufenden Ton in der Hand.
Hier und heute früh, 30 Jahre später, in der Dusche, war ihm die Sache mit dem
Freizeichen wieder eingefallen. Direkt unter dem Wasserstrahl.
.
.

“Eine kleine Chance haben wir.” – sagte ich zu Marina.
Wir standen im Aufgang, oder vielmehr im Gang neben dem Fahrstuhl, am
großen Etagen-Fenster.
“Klar, wir haben sie ja auch verdient.” – antwortete sie.
Ich wusste nicht, ob das jetzt ironisch von ihr gemeint, oder
ob sie inzwischen gleichgültig geworden war.
Unten im Hof klappten Autotüren.
Marina schaute nach draussen und sagte: “Guck mal da, der Heinrich hat sich heute chic
gemacht. Lustig, wer den nicht kennt, weiß nicht, wie fremd so ein Anzug bei ihm
aussieht.”
“Wir haben eine Chance, eine kleine.” – sagte ich noch einmal.
Sie schaute noch immer nach draussen, hinunter, zu Heinrich.
“Der hängt sich heute Bügel plus Hemden zum Wechseln ins Auto, holla…”
“Er hat sicher einen wichtigen Termin.” – sage ich.
Marina und ich, wir kennen uns wirklich schon sehr lange.
.
.

Da hielten die beiden Kinder einen grossen Kuschel – Ausserirdischen
rechts und links bei den Armen fest. Einen Plüsch-Marsianer, ganz neu, mit Zettel im Fell,
waschbar bei 60 Grad in der Maschine. So als ein Besucher aus einer anderen
Rummelbude. Der Kopf der Figur nickte übergroß, elefantös, und die Augen
feuchteten als schrägschwarze Riesenöltropfen, versenkten schräg jeden Blick.
Der Besitzer des Büdchens hatte die Invasion der Besucher
gut sichtbar platziert. Sie waren hier der Renner. Mama und Papa hingen an den
klackenden Luftgewehren und zielten auf die splitternden Röhrchen.

Astronomie: Dunkle Materie bloß ein Phantom?

Was hält das Universum zusammen? Bislang vermuteten Astronomen, dass die Dunkle Materie als Sternenkitt dient. Doch eine neue Studie zieht dies nun in Zweifel – und stellt damit auch Newtons Gravitationstheorie und Einsteins Relativitätstheorie zumindest in Teilen in Frage.

Galaxie Messier 83 – was hält die Sterne zusammen? Die Dunkle Materie möglicherweise doch nicht© AFP
Eine Untersuchung der Universität Bonn weckt Zweifel an der Existenz der sogenannten Dunklen Materie. Wie die Hochschule am Donnerstag mitteilte, hat ein internationales Wissenschaftlerteam Beobachtungsdaten der Milchstraße und des Andromedanebels mit den Vorhersagen der Dunkle-Materie-Theorie verglichen. Dabei seien die Forscher gleich auf fünf schwer erklärbare Widersprüche gestoßen. “Jede einzelne dieser Beobachtungen stellt das Dunkle-Materie-Modell vor Probleme”, sagt der Bonner Physiker Pavel Kroupa am Donnerstag. “Zusammengenommen kollidieren sie so stark mit der Theorie, dass diese nicht mehr zu halten scheint. Wir müssen uns auf die Suche nach Alternativen machen.”

Astrophysiker suchen seit rund vier Jahrzehnten nach der Dunklen Materie. Der Hintergrund: Galaxien rotieren so schnell, dass die Sterne in ihnen eigentlich aufgrund der Fliehkraft auseinandergetrieben werden müssten. Eine unsichtbare Substanz scheint dies mit ihrer Masseanziehung zu verhindern. Doch die Suche der Wissenschaftler nach dem mysteriösen “Sternenkitt” war bislang vergeblich.

Nachbesserungen bei Einstein und Newton?

Die Bonner Studie stärkt nun den Verdacht, dass die Wissenschaft möglicherweise einem Phantom hinterher jagt. “Wir haben untersucht, wie sich die Vorhersagen der Dunkle-Materie-Theorie mit tatsächlichen Beobachtungsdaten decken”, erklärte Kroupa. Zusammen mit Kollegen aus Österreich, Italien, Frankreich und Australien nahm Kroupa dafür die Galaxien vor unserer Haustür unter die Lupe. Doch weder die gemessene Helligkeit noch die Verteilung der rund 60 Zwerggalaxien in der “Lokalen Gruppe” stimmten nach Angaben der Wissenschaftler mit den Vorhersagen des Dunkle-Materie-Modells überein. Das Team fand bei seiner Untersuchung außerdem noch drei weitere Punkte, in denen die tatsächlichen Gegebenheiten der Theorie zuwiderlaufen.

Eine Abkehr von der Theorie der Dunklen Materie hätte nach Angaben der Forscher möglicherweise weitreichende Folgen: Eventuell müssten sowohl Newtons Gravitationstheorie als auch Einsteins allgemeine Relativitätstheorie modifiziert werden, erklärten sie. Eine Alternative zur Dunklen Materie sei etwa die Annahme, dass bei galaktischen Dimensionen ein wenig größere Gravitationskräfte wirkten, als durch Newtons Gravitationsgesetz vorhergesagt werde. “In diesem Fall würden die fünf Probleme entweder direkt verschwinden oder sich relativ einfach lösen lassen”, betonte Kroupa.

Die Ergebnisse der Untersuchung werden in der kommenden Ausgabe der Zeitschrift “Astronomy and Astrophysics” veröffentlicht.