Einstein: Physiker und Philosoph, Teil 7

 Fortsetzung: Die drei fundamentalen Publikationen 1905

Über die Existenz der Atome

In dieser Arbeit entwickelte Einstein die statistische Mechanik und die auf sie begründete molekular-kinetische Theorie der Thermodynamik. Sein Ziel war es, Tatsachen zu finden, welche die reale Existenz von Atomen bestimmter endlicher Größe beweisen.

Ende des 19. Jahrhunderts kam die Idee auf, dass die irreguläre Bewegung größerer, in Flüssigkeiten schwimmender Teilchen, durch die unregelmäßigen Stöße der Flüssigkeitsmoleküle bestimmt sind.

Einstein kannte diese sog. Brownsche Bewegung nicht! Sie war vom Botaniker Brown an Blütenstaub schon 1827 im Mikroskop beobachtet worden.

Er konnte aber die Existenz einer solchen Bewegung aus der statistischen Behandlung atomarer Bewegungen herleiten. Die Übereinstimmung mit der Erfahrung überzeugte vor fast 107 Jahren die damals zahlreich vorhandenen Skeptiker (wir würden sie heute Atomleugner nennen) von der realen Existenz der Atome.

Einstein schrieb in der Einleitung seiner Veröffentlichung:

"In dieser Arbeit soll gezeigt werden, dass nach der molekularkinetischen Theorie der Wärme in Flüssigkeiten suspendierte Körper von mikroskopisch sichtbarer Größe infolge der Molekularbewegung der Wärme Bewegungen von solcher Größe ausführen müssen, dass diese Bewegungen leicht mit dem Mikroskop nachgewiesen werden können."

In seiner Formel zeigte Einstein, dass die mittlere Vorwärtsbewegung der Staubteilchen mit der Wurzel der verstrichenen Zeit anwächst und von der Wurzel aus der absoluten Temperatur der Flüssigkeit anwächst: Je wärmer es ist, desto schneller sind die atomaren Bewegungen.

Ein Jahr später geht er in einer weiteren Veröffentlichung auf den Vergleich mit der Brownschen Bewegung  ein und ergänzt sein Modell.

Das zweite Bild zeigt eine typische Registrierung des Bewegungsablaufs (aus Hastings, Sugihara Fraktale, Spektrum 1996), Ort gegen Zeit aufgetragen.