Plädoyer für eine quaternionische Physik
Das historische Rätsel von Physik in unserer Zeit stellt dieses Mal einen leidenschaftlichen Verfechter der Quaternionen vor. Wir verlosen drei wertvolle Buchpreise.
In der Schule ist er Klassenbester – wegen seiner Leistungen in klassischer Bildung. Naturwissenschaften oder Mathematik sind für ihn in der Jugend zweitrangig. Das ändert sich erst an der Universität: Hier steigt er auf Physik um und schafft es bis zum Senior Wrangler, dem „Klassenbesten“ im berühmten Mathematiktest für die Undergraduates in Cambridge, dem Tripos.
Nach insgesamt sieben Jahren Universitätsausbildung ist er reif, selbst eine Professur zu übernehmen: am Queen's College in Belfast. Dort beginnt er seine ersten Arbeiten in der Experimentalphysik. In ihnen geht es um Gase und deren Dichte, aber auch um Strömungsmechanik und Hydrodynamik – und so driftet der junge Physiker schnell wieder ab in die Theorie.
Es ist die Zeit, in der William Rowan Hamilton seine Euphorie über die Entdeckung der Quaternionen mit messianischem Eifer unter Wissenschaftskollegen verbreitet. Der irische Kollege schafft es, auch den Gesuchten zu infizieren: Quaternionen, eine elegante Art, Drehungen im Dreidimensionalen zu beschreiben, werden ihm zur Inspiration bei der Beschreibung von Wirbeln. Nach Hamiltons Tod führt er dessen Feldzug für die ungewöhnliche Mathematik fort und schreibt die Strömungsmechanik auf quaternionisch um. So entstehen Aufsätze wie "Quaternion investigations connected with electro-dynamics and magnetism" oder "A quaternion transformation."
Unterdessen schnappt er auch seinem ehemaligen Studienfreund James Clerk Maxwell einen Lehrstuhl an der University of Edinburgh vor der Nase weg – er gilt als der Sympathischere, dem die bessere Lehre zugetraut wird. In Wirklichkeit pflegt er mit manchen Kollegen bittere Feindschaften. Doch er hat auch Freunde, zum Beispiel William Thomson (der spätere Lord Kelvin), mit dem er eine gewaltige, zweibändige Einführung in die Physik plant (erscheinen wird davon nur ein Band).
Mit Thomson teilt der Gesuchte viele Interessen – auch die für Wirbel, Knoten und Vortices. So zeigt er dem Freund nach der Lektüre von Helmholtz' Arbeiten eines Tages ein Kästchen, das er auf einer Seite mit einer Membran und gegenüber mit einem runden Loch versehen und mit Rauch gefüllt hat. Durch Klopfen auf die Membran spuckt das Kästchen Rauchringe aus – was Thomson ein Leuchten in die Augen zaubert: Konnten Atome nicht auf eben diese Art aus Ätherkringeln entstehen? So macht sich der Gesuchte daran, ohne Theorie, aber mit viel Intuition mathematische Knoten zu ordnen – und wird unversehens zu einem der aktivsten Pioniere der aufkommenden Knotentheorie.
Andreas Loos, FU Berlin
Wer war der Verfechter der Quaternionen? Schreiben Sie die Lösung auf eine Postkarte an: Physik in unserer Zeit, Wiley-VCH, Boschstraße 12, 69469 Weinheim, oder per Email an: thomas@buehrke.com. Absender bitte nicht vergessen! Einsendeschluss ist der 15.8.2014. Der Rechtsweg ist ausgeschlossen. Wir verlosen drei Exemplare des Buches "Alles Nano oder was?" von Gerd Ganteför.
