Muggleblog

Wilhelm Weber wurde als Sohn des Theologieprofessors Michael Weber in der Wittenberger Schlossstraße 10 im Haus mit der Goldenen Kugel geboren. Er wuchs mit zwei Brüdern auf. Durch die Ereignisse der Befreiungskriege und der Verlegung der Universität Wittenberg zog seine Familie über Bad Schmiedeberg nach Halle an der Saale. Hier besuchte Weber die Latina der Franckeschen Stiftungen und nahm an experimentellen Untersuchungen seines älteren Bruders Ernst Heinrich teil, die zur Herausgabe des Buches Wellenlehre, auf Experimente gegründet (Leipzig 1825) führten. Parallel dazu studierte er, wurde 1827 bei Johann Salomo Christoph Schweigger promoviert und habilitierte sich mit einer Arbeit über die Theorie der Orgelpfeifen.

Nach einer außerordentlichen Professur in Halle folgte er 1831 dem Ruf nach Göttingen (Königreich Hannover), wo er an der Georg-August-Universität Professor für Physik wurde. Dort verlor er sein Amt am 14. Dezember 1837 zusammen mit sechs weiteren Göttinger Professoren (siehe Göttinger Sieben), als er gegen die Aufhebung der Verfassung protestierte. In der Folge lebte Weber als Privatgelehrter in Göttingen oder befand sich auf längeren Reisen.

1843 wurde er nach Leipzig berufen, bis er 1849 nach der bürgerlichen Revolution von 1848 in Deutschland auf seine alte Stellung zurückkehren konnte.

Abb: 1 Denkmal von Gauss und Weber in Göttingen

In Göttingen war Weber sehr eng mit Carl Friedrich Gauß, dem Erdvermesser und deuschen Vater der nichteuklidischen Geometrie befreundet, mit dem er viele Jahre lang zusammenarbeitete. Sie konstruierten 1833 einen elektromagnetischen Telegraphen. Dazu verlegten sie zwei Kupferdrähte über die Dächer der Stadt Göttingen und vermittelten Ostern 1833 den telegraphischen Verkehr zwischen dem physikalischen Institut und dem magnetischen Observatorium der Sternwarte. Im ersten Telegramm (in einem Code ähnlich dem später erfundenen Morsecode) wurde laut der Überlieferung, die möglicherweise nur eine Legende ist, der Text übermittelt: „Michelmann kommt.“ (Michelmann war der Institutsdiener.) 1836 gründete er zusammen mit Gauß und Alexander von Humboldt den Magnetischen Verein. Das in Göttingen stehende Gruppen-Denkmal erinnert an diese Großtat der Wissenschaft. Der sitzende Gauss hält in seiner Hand einen Draht, der heute nicht mehr vorhanden ist. Zum Zeitpunkt dieser Erfindung im Jahr 1833 war Gauß bereits 56, Weber jedoch erst 29 Jahre alt. Den Altersunterschied der Personen lässt das Denkmal nicht erkennen, sie erscheinen vielmehr gleichaltrig. Gauß wird als der Bedeutendere von dem Bildhauer Ferdinand Hartzer etwas hervorgehoben. Weber hört und fragt, während der sitzende Gauß spricht.

Abb: 2 Die vier Bände in englischer Sprache von Wilhem Webers Werk,
herausgegeben von André Koch Torres Assis

Beim Vergleich der elektrostatisch und elektrodynamisch gemessenen Ladungsmenge fiel Weber auf, dass eine Konstante von Bedeutung war, die die Dimension einer Geschwindigkeit hatte. Weber und Kohlrausch gaben für diese Konstante einen Wert an, der um den Faktor 2 vom tatsächlichen Wert abwich, weil zu ihrer Zeit noch ein fehlerhaftes Modell für den Transport des elektrischen Stromes verwendet wurde. Der (nach heutigem Wissen korrigierte) Wert betrug c ≈ 3,1×10⁸ m s⁻¹ und stimmte im Rahmen der Messgenauigkeit mit dem damals verwendeten Wert der Vakuumlichtgeschwindigkeit überein. Dieses Ergebnis inspirierte James Clerk Maxwell zur Annahme, dass das Licht eine elektro-magnetische Welle sei. Aus den maxwellschen Gleichungen (1864 veröffentlicht) folgte nämlich, dass sich elektromagnetische Wellen mit einer Geschwindigkeit ausbreiten, die nach folgender Gleichung zu berechnen ist:

Die Erkenntnis wurde 1857 veröffentlicht.  Hierbei sind μ₀ die magnetische Feldkonstante und ε₀  die elektrische Feldkonstante des Vakuums. Die Identität der Materie des kosmischen Plasmas mit der Konstante aus dem Experiment von Wilhelm Weber und Rudolf Kohlrausch hat dadurch eine theoretische Begründung erfahren, auch wenn das Einstein später negieren wollte, indem er die Lichtgeschwindigkeit als eine Konstante in seiner Theorie vorausgesetzt hat, was aber dem Dopplereffekt und der intrinsischen Rotverschiebung der Spektrallinien widerspricht.

Nun hat der Physiker Andre Koch Torres Assis Professor an der Universität Campinas (Brasilien) https://www.ifi.unicamp.br/~assis/ sich der Mühe unterzogen, Webers Hauptwerke zur Elektrodynamik in vier Bänden mit Hilfe eines Teams von ehrenamtlichen Übersetzern in die englische Sprache zu übertragen und so weltweit computerlesbar als PDF-Dateien zugänglich zu machen. Ein fünfter Band ist in Vorbereitung. Die Bücher sind auch über Amazon in gedruckter Form erhältlich.

PDF: http://www.ifi.unicamp.br/-assis/Weber-in-English-Vol-1.pdf
PDF: http://www.ifi.unicamp.br/~assis/Weber-in-English-Vol-2.pdf
PDF: http://www.ifi.unicamp.br/~assis/Weber-in-English-Vol-3.pdf
PDF: http://www.ifi.unicamp.br/~assis/Weber-in-English-Vol-4.pdf

Amazon: https://www.amazon.com/dp/1987980239
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http://www.ifi.unicamp.br/~assis/Coulomb-in-English.pdf

Two forces and an included angle result in a torque perpendicular to the plane of these forces. The torsion balance fixes two forces, so the vibration of the balance beam can be used to measure the deflecting acceleration.

Review by Mathias Huefner

Over the last 35 years, André Koch Torres Assi’s main research topics have been the evaluation of historical texts on the force laws of Newton and Coulomb, Ampère’s force between current elements and Weber’s law as applied to electromagnetism and gravitation. He has also published several books on these subjects.

Now the complete English translation of Coulomb’s major works on torsion, electricity and magnetism is in seven memoirs before.

Most, if not all, of these memoirs were reprinted by the French Society of Physics in 1884. In the present English translation by Assis and Bucciarelli, each of these historical memoirs is accompanied by explanations and editors‘ comments.

While the laws of Newton, Coulomb, and Weber are consistent with the principles of conservation of momentum, angular momentum, and energy, and rely on the direct force between interacting particles, the remote-acting field approach was pushed through in the 20th-century ether dispute with support from the Catholic Church. Action at a distance also sounds better than the hypocritical Immaculate Conception. It is to Assi’s particular merit that, with his commitment to the historical sources, he has brought back Coulomb’s original materialistic philosophical approach.

Electromagnetic forces and Gravity are determined with the torsion balance. The principle of the torsion balance was first used at the end of the 13th century in tower clocks as a clock generator. However, Coulomb was the first to use this principle to measure force. Coulomb understood the electric charge of the mobile electrons to be a kind of liquid that spreads freely over the surface of a body.

In his first memoir, we learn that Coulomb was already working on the torsion of the torsion balance from 1777 and used this torsion balance to determine the electrical forces in 1784, nine years before John Michell had completed his torsion balance and Henry Cavendish used it to determine the gravitational force in 1798. This is remarkable because Cavendish is said to have claimed that Michell had the idea of building the torsion balance before Coulomb. But there are no records that could prove it. A prerequisite for the force measurement is the knowledge that metal threads generate a reaction force during torsion that is proportional to the twisting angle, as reported by Coulomb as early as 1777. Coulomb obtained a force law that, based on Newton’s law, contained the free charges of the bodies instead of the masses and the same indirect proportionality of the square of the distance. Years later, Cavendish, with greater effort, measured the residual bound charge as a gravitational force. Today we know that the dipole interaction between the electron shell and the atomic nucleus is responsible for this residual charge, which ensures that matter is held together.

In the second memoir we learn that the Gravity F, based on the product mass times free fall acceleration, is proportional to the square of the number of oscillations that the simple pendulum makes per unit time, that is, F is proportional to the square of the oscillation frequency f².

In the third memoir we get a numerical example about the charge loss of the free surface charge. If there is still a residual force, it must be a bound charge, caused by the dipole character of the individual atoms, which we call gravitation and which Cavendish later measured with far more effort on electrically uncharged bodies on the torsion balance.

In the fourth memoir, Coulomb examines the substance dependency of the charge and cannot find any difference between the substances. He concluded that electric charge does not spread in any body by chemical affinity or electrical attraction. In particular, he showed with his torsion balance that electric charge spreads in all conductive bodies according to their shape, without that charge appearing to have any affinity or any electrical attraction to any body, preferably another composed of a different substance. This put him at odds with Volta’s contact theory, for it was believed that the electromotive force in Volta’s battery was located at the junction of each metal with the wet conductor in between, which was due to chemical reactions. The double layer was first described by Helmholtz in 1853.

In the fifth memoir, Coulomb understands electric charge as the mass of an electric liquid and demonstrates its properties. He proves that free charges do not penetrate the body, but only spread out on the surface.

The sixth memoir deals with the continuation of the investigations into the distribution of the electrical fluid between several conducting bodies and the determination of the electrical density at the various points on the surface of these bodies.

In the seventh memoir, Coulomb experiments with the magnetic moment. He calculates the magnetic moment of a magnetized compass needle when the density of the magnetic fluid varies linearly along its length.

With the detailed description of his torsion balance experiments, Coulomb proved that forces can only be recognized by the movements respectively accelerations that cause them. They only differ in strength and direction of action. Electric charges have been identified by Coulomb as cause of forces, hence there can only be one dynamic. But this fact was not universally recognized.

Since one has described these dynamics more or less incompletely, sometimes one-dimensional and sometimes two-dimensional but never three-dimensional, as charge or mass points either using classical mechanics or electrodynamics, artificial barriers were built up between mechanics and electrodynamics which became insurmountable in the idealistic modern physics of the 20th century.

Einer der größten Fehler der akademischen Naturwissenschaft des letzten Jahrhunderts ist, Entwicklungsprozesse als zeit-invariant zu betrachten. Das betrifft insbesondere die Astrophysik und die Geologie. So versucht man vom heutigen Zustand der Welt auf die Vergangenheit zu schließen.
Entwicklungsprozesse hängen jedoch stets wenigstens zu einem Teil vom Zustand der Vergangenheit ab und nicht der Zukunft.

Jeder Ingenieur weiß, das zur Herstellung eines Produktes mehrere Technologien möglich sind. Dem Endprodukt kann man nicht ansehen, auf welche Weise es entstanden ist.
Nehmen wir ein simples Beispiel. Eine Linse wurde in der Vergangenheit geschliffen,
das machte sie teuer, weil dieser Prozess sehr langwierig ist. Heute presst man Linsen.
Das geht bedeutend schneller. Das Endergebnis ist das gleiche.
Doch wie will man das dann anhand des Ergebnisses unterscheiden?

Auf die Naturwissenschaft übertragen lautet die Frage dann: Ist unsere heutige Welt
aus einem Jahrmillionen dauernden langsamen Entwicklungsprozess oder
aus einer Aneinanderreihung von Katastrophen entstanden?
Diese Frage können wir, wenn wir ehrlich sind, nicht beantworten.
Lediglich Hypothesen können wir darüber aufstellen.
Wir wissen weder, wie alt der Kosmos ist noch wissen wir, wie alt unsere Erde ist.

Der Zeitrahmen, in den wir den Entwicklungsprozess hineindenken, und die Hypothesen über den Ablauf werden zu Wahrheiten erklärt. Die Folge ist, dass der Wissensbildungs-prozess zum Stillstand kommt.

Erfreulich ist es da, dass es immer wieder Außenseiter gibt, die den Mut aufbringen,
den heute hochspezialisierten Wissenschaftsbetrieb mit ihren speziellen Hypothesen zu hinterfragen, obwohl sie damit Gefahr laufen, von ihren Zeitgenossen als Spinner und Sonderlinge verachtet zu werden.
Erst in der Zukunft zeigt sich die fruchtbare Wirkung solcher revolutionärer Ideen.

In diesem Kontext steht das Buch von Bernhard Ellmann.
Er polemisiert gegen das evolutionäre Bild der Erdentwicklung und stellt seine katastrophistische Sicht dagegen, die er durchaus überzeugend darzustellen weiß.

Dabei greift er auch auf die Ideen von Immanuel Velikowsky zurück, der mit Einstein in dessen letzten Lebensmonaten über die Welt diskutiert hat.
Velikowskys Grundidee war, dass der Kosmos aus elektrisch geladenem Plasma besteht.
Diese Grundidee hat sich durch die Ergebnisse der Raumfahrttechnologie in vielfacher Weise bestätigt und so rücken die katastrophistischen Hypothesen wieder stärker ins Blickfeld.

Hat die Menschheit wirklich Katastrophen kosmischen Ausmaßes überlebt?
Kann man den alten Quellen trauen?
Vielleicht war die Menschheit schon einmal auf einem hohen Wissensstand und eine kosmische Katastrophe hat alles bis auf wenige Bruchstücke vernichtet.
Die Verwundbarkeit unserer gegenwärtigen Kultur dürfte uns klar werden,
wenn wenn wir uns vorstellen, dass plötzlich weltweit alle Computer durch einen gewaltigen elektromagnetischen Puls, ausgelöst durch eine gewaltige Sonneneruption in Richtung Erde, ausfallen könnten.

Eines der oft diskutierten katastrophalen Ereignisse ist der Zusammenstoß mit einem anderen Himmelskörper. Beispielsweise erklärt so ein Ereignis besser die riesigen Kohleflöze durch gewaltige Flutwellen als das stetige Wachstum von Nährstoffarmen Mooren.
Allerdings bei der Identifizierung solcher Himmelskörper treten Schwierigkeiten auf.
Ellmann erklärt die Schwerkraftanomalie im Indischen Ozean als ein solches Ereignis.
Aus dem unterseeischen Relief liest er eine Kollisionsspur ab und
er formuliert in Kapitel 8.2 drei Eigenschaften, die das kosmische Kollisionsobjekt kennzeichnen sollen:

1. Durchmesser 4000km
2. Die touschierte Seite muss eine andere Form als die unbeschädigte Seite haben.
3. Die Körper muss ein Wärmereservoir haben.

Folgen wir seiner Idee! Die Schramme im indischen Ozean verläuft von Süden nach Norden fast senkrecht zur Eklipse.
Laut Miller 1933 bewegt sich das Sonnensystem in Richtung Südpol der Eklipse.
Der geschrammte Himmelskörper lag praktisch der Erde in Richtung Süden direkt im Weg.
Nehmen wir an, dass bei der Kollision die Erde in ihrer Bahn nicht sehr gestört wurde,
aber ihre Rotationsachse kippte. Dann würde die Sonne von der Erde aus gesehen im Westen aufgehen. so wie es die alten ägyptischen Quellen berichten. Allerdings hätte der kollidierende Himmelskörper seine Bahn nach dem Zusammenstoß mit der Erde gewaltig geändert.
Je nachdem, ob das Ereignis auf der Tages- oder Nachtseite passiert ist, gäbe es zwei verschiedene Bahnverläufe des die Erde stoßenden Objektes, entweder zur Sonne hin
oder von der Sonne weg. Im ersten Fall hätte man keine Chance, den Himmelskörper je zu identifizieren, denn er wäre von der Sonne eingefangen worden.
Im zweiten Fall jedoch könnte einer der großen Planeten den Himmelskörper eingefangen haben. Reguläre Monde liegen nahezu in der Ebene der Eklipse. Monde, die nicht dieser Regel folgen, werden als irreguläre Monde bezeichnet.
Diese haben stark elliptische Bahnen oder einen großen Neigungswinkel zur Eklipse.
Ein solcher irregulärer Mond könnte der gesuchte Himmelskörper sein.
Tatsächlich hat man eine Reihe dieser irregulären Monde als Begleiter der großen Planeten entdeckt. Allerdings gehört der von Ellman vorgeschlagene Saturnmond Titan nicht zu den irregulären Monden.
Es gibt aber einen irregulären Mond, der zu Neptun gehört, mit Namen Triton,
der ein eventueller Kandidat mit den entsprechenden Abmessungen sein könnte,
womit seine geologischen Überlegungen vorerst gerettet wären.

Ellmann als Chemiker widerspricht den Vorstellungen der Geologen von der langsamen Verwitterung der silikatischen Gesteinen zu Sediment-Lagerstätten. Das Silikatgrundgerüst ist in Wasser nicht von Säuren angreifbar, was aber Geologen behaupten. Größere Mengen von Sanden bilden sich explosiv durch das Zusammenwirkten von Wasser und Magma.
Erdöle und Erdgase bilden sich durch Druckhydrierung von CO2, wie man im Labor in geschlossenen Reaktionsräumen nachbilden konnte.
Ellmann vergleicht Sandstein und Beton und kommt zu dem Schluss, dass es sich chemisch um den selben Stoff handelt. Wir kennen die Abbindezeiten von Beton und müssen daher zugeben, dass diese in geologischem Maßstab sofort erfolgen. Fossilierte Weichteile würden sich nicht erhalten können, wenn der Prozess in geologischen Zeiten ablaufen würde.
Nach Ellmanns Auffassung sind alle Gebirge als Folge des Einschlags des diskutierten Himmelskörpers entstanden, der eine große Druckwelle im Inneren der Erde erzeugt und die Lithosphäre aufgesprengt hat. Damit erklären sich auch die gewaltigen Moränenlandschaften unter denen Braunkohle lagert.
Gewaltige Flutwellen können solche Strukturen formen, ohne dass man dazu Eiszeiten benötigt.

Vor dem Zusammenstoß der Erde mit dem Himmelskörper stand die Erdachse laut Ellmann senkrecht. Die Meere bestanden aus Süßwasser. Es gab keine Jahreszeiten und die Erde war schwül-warm, da Wasserdampf das stärkste Treibhausgas ist. Salzwasser hat nicht so einen hohen Dampfdruck wie Süßwasser.
Ellmann widerspricht der Subduktionstheorie. Tsunami-wellen können nicht durch Unterschieben einer Kontinentalplatte unter die andere entstehen. Es muss sich der Meeresboden über große Entfernungen schlagartig um einige Meter heben, was nur durch sich entladenden Druck unter der Lithosphäre zustande kommt. Plattentektoniker können nicht erklären, woher die Kräfte für die Magmafüsse entlang der Unterseite der Lithosphäre kommen.

Die Verdrängung des Katastrophismus hin zu einem Aktualismus, einem Denken in Zeitabläufen von Millionen Jahren, in der Geologie des 19. Jahrhunderts, sieht Ellmann als eine psychische Schutzreaktion, bei der der Mensch die Augen vor den Gefahren der gigantischen Kräften des Kosmos verschließen will, weil Geologie das Leben der Menschen so unmittelbar betrifft.

In dem Zeitdenken und der Plattentektonik sieht er die Hemmnisse für den Fortschritt der Geologie. Er fordert ein Umdenken in der Geologie.

Das Buch ist eine Ergänzung zur Plasmakosmologie und liefert eine Menge Anregungen, neu über unsere Welt nachzudenken.