7.5 Materie
 
Um das was Materie ist zu beschreiben, ist die Aussgage am 'griffigsten', dass alles was man anfassen kann, aus Materie besteht. Dass es sich dabei um relativ große Brocken Materie handeln muss und dies auch nur auf der Erde gelingt, sei mal dahingestellt. Dabei stört allerdings, dass unsere Sinnessensoren nur sehr indirekt arbeiten. Das was wir meinen mit ihnen wahrzunehmen sind zunächst Veränderungen in der chemischen Struktur von Zellen, die über Nervenstränge an das Gehirn geleitet werden. Erst hier entsteht die individuelle Wahrnehmung. Ein Beispiel für die Individualität kann die Frage sein, ob ein Farbton von jedem Menschen gleich gesehen wird?
 
Noch problematischer wird es, wenn man begreift, dass wir von dem was Materie genannt wird auch nur die Eigenschaften erfassen. So kann man Materie nicht sehen. Sie besitzt die Eigenschaft elektromagnetische Energie .. zumindest in den Bereichen, die auf unsere 'Licht'-Sensoren, die Augen wirken, .. zu reflektieren und zu absorbieren. Durch 'Störungen' in dem molekularen Aufbau der Stäbchen und Zäpfchen in den Augen gaukelt das reflektierte Licht unserem Gehirn vor, dass wir etwas 'sehen' würden. Damit sind die Strukturen und Farben die wir wahrnehmen nicht die Materie, sondern nur eine durch ihre Eigenschaften hervorgerufene, indirekte Wirkung. Wir sehen Lichtenergie und nicht die Materie .. dem entsprechend weiß niemand was Materie wirklich ist.
 
Die Eigenschaft Masse
Die zentrale Eigenschaft die nur die Materie besitzt ist ihre Masse. Sie bewirkt, dass sich zwei Materieklumpen anziehen, also eine gegenseitige Kraft aufeinander ausüben, so dass sich die beiden Materieklumpen einander nähern möchten. Diese Gravitations- oder Massenanziehungskraft ist unmittelbar, besitzt also nicht wie das Licht eine endliche Geschwindigkeit und läßt sich auch nicht abschirmen. Sie durchdringt also alles andere.
Für uns wahrnehmbar wird diese Kraft z.B. bei den beiden Materieklumpen Erde und Mensch. Hier zieht der Materieklumpen Erde den Klumpen Mensch an und der Klumpen Mensch die Erde. Dessen Wirkung auf die Erde ist wegen seiner geringen Masse allerdings nahezu vernachlässigbar. Wie groß die resultierende Kraft ist, welche die beiden Materieklumpen aufeinander ausüben, lässt sich nach Isaak Newton durch die folgende Formel berechnen.
 
                                                                  masse1 • masse2
Anziehungskraft = Gravitationskonstante • ---------------------
                                                                Abstand²
 
In dieser Formel ergibt sich die Anziehungskraft die auf beide Körper wirkt in der Einheit Newton (N), wenn die Massen in der Einheit Kilogramm (kg) angegeben wurde. Die Gravitationskonstante besitzt einen Wert von
G = 6,67384 * 10-11 N•m² / kg² und der Abstand der beiden Massen muß von deren jeweilgem Schwerpunkt aus gemessen werden.
 
In der Astrophysik besitzt Newtons Formel Schwächen, die erst durch die Relativitätstheorie von Albert Einsteins ausgeglichen werden konnten, .. aber um der Eigenschaft Masse welche die Materie besitzt näher zu kommen, sei darauf hingewiesen dass sie sich zumindest auf der Erde, in relativ guter Näherung durch eine Waage feststellen lässt, auf die man einen Materieklumpen legt.
Masse ist träge. Um sie zu beschleunigen oder sie abzubremsen ist Kraft notwendig. So muß einem Auto Energie zugeführt werden um es auf eine gewünschte Geschwindigkeit zu bringen, und wäre da nicht die Luft als bremsende Materie mit der das beschleunigte Auto zusammenstößt, würde es beliebig lange mit dieser Geschwindigkeit weiterfahren. Welche Kraft in der beschleunigten Materie steckt, erfahren leider allzuoft Autofahrer, die in einen Unfall verwickelt werden.
 
Modellvorstellung von der Materie
Der Aufbau der Materie, der wie schon angedeutet, nur indirekt über ihre Eigenschaften wahrgenommen werden kann, wird kleinsten Bausteinen zugesprochen die als chemische Elemente bezeichnet werden. In dem einfachsten Atommodell des dänischen Physikers Niels Bor bestehen diese aus elektrisch positiv geladenen Teilchen den Protonen, elektrisch negativ geladenen Teilchen, den Elektronen sowie aus deren vermuteter Kombination, den elektrisch neutralen Neutronen. Jedes dieser Teilchen besitzt die Eigenschaft der Masse. Die Masse der Elektronen ist dabei um den Faktor 1800 kleiner als der der Protonen und Neutronen besitzen über den Daumen eine Masse die der Summe der beiden Massen von Elektron und Proton entspricht.
Insgesamt sind 98 natürliche Atomstrukturen bekannt, allerdings können sich diese Atome durch sogenannte chemische Verbindungen zu einer Vielzahl weiterer Stoffe kombinieren, so dass alle von uns erfahrbaren Stoffe dabei herauskommen.
Hierbei ist das chemische Element Nr 6, der Kohlenstoff von überragender Bedeutung. Er besitzt die Fähigkeit, sich mit sich selber und anderen Elementen in Ringen und Ketten zu einer nahezu unendlich erscheinenden Vielzahl von Stoffen zu verbinden. Einige dieser Stoffe erzeugen in ihrem Zusammenwirken Materieklumpen, die wir als lebend bezeichnen, also Pflanzen und Tiere. Es muß sicher nicht gesagt werden, dass niemand, wirklich niemand weiß, worin das Geheimnis dieser Materie besteht, nur eine begrenzte Zeit zu überdauern, sich aber durch Zeugung neuer Materieklumpen regenerativ zu erhalten.
 
Ob Menschen bereits alle Eigenschaften der Materie kennen ist ungewiss. So stellten die Astrophysiker in den letzten Jahren fest, dass es größere (mehr) gravitative Kräfte gibt, als sie die sichtbare Materie hervorbringen kann. Eine Hypothese schreibt diese Kräfte einer unbekannten, nicht sichtbaren Dunklen oder Schwarzen Materie zu, von der bisher, wie schon angedeutet, nichts außer ihrer vermuteten Masseeigenschaft, bekannt ist.
 
Befindet sich in einem Raum keine Materie, so wird dieser Raum als Vakuum bezeichnet.
 

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