Aggregatzustände (fest, flüssig, gasförmig)

Hast du dich jemals gefragt, was den stabilen Stuhl, auf dem du sitzt, das kühle Glas Wasser, das du trinkst, und die Luft, die du atmest, miteinander verbindet. Die Antwort bin ich. Ich bin das Zeug, aus dem alles besteht, aber ich sehe nicht immer gleich aus. Man könnte sagen, ich habe viele Persönlichkeiten. Manchmal bin ich fest und unbeweglich, mit einer bestimmten Form, die sich nicht ändert. Denk an einen Eisblock, einen glänzenden Stein oder die Wände deines Hauses. In dieser Stimmung bin ich fest. Ich behaupte meinen Platz und sorge für Struktur. Du kannst dich darauf verlassen, dass ich da bin, solide und verlässlich. Aber ich kann auch ein Freigeist sein. Gib mir ein wenig Wärme, und ich könnte meine Meinung ändern. Ich kann zu einer Flüssigkeit werden, die fließt und plätschert, wohin sie auch geht. Ich habe keine eigene Form; stattdessen nehme ich die Form des Behälters an, der mich aufnimmt. Ich bin die Milch in deiner Müslischale, der Regen, der an dein Fenster prasselt, und die weiten, wogenden Ozeane. Ich kann sanft sein wie ein ruhiger See oder kraftvoll wie ein reißender Fluss. Bei dieser flüssigen Form dreht sich alles um Bewegung und Anpassungsfähigkeit. Dann gibt es meine geheimnisvollste Form. Manchmal bin ich völlig unsichtbar. Ich bin überall um dich herum, und doch kannst du mich nicht sehen. Ich bin die Luft, die deine Lungen bei jedem Atemzug füllt, und die sanfte Brise, die die Blätter an den Bäumen rascheln lässt. In dieser gasförmigen Form bin ich frei, ungebunden von jedem Behälter, es sei denn, er ist fest verschlossen. Ich dehne mich aus, um jeden Raum zu füllen, der mir gegeben wird, von einer winzigen Blase bis zum ganzen Himmel. Ich bin das Helium, das einen Ballon hoch in die Luft steigen lässt, und der Dampf, der aus einem Wasserkocher pfeift. Fest, flüssig, gasförmig – all das bin ich. Wie kann eine Sache so unterschiedlich sein. Das ist das Geheimnis, das die Menschen seit Tausenden von Jahren zu lüften versuchen.

Jahrhundertelang blickten neugierige Köpfe auf die Welt und fragten sich: „Woraus besteht all dieses Zeug.“. Sie fragten nach mir. Die Reise, mein Geheimnis zu verstehen, begann vor sehr langer Zeit im antiken Griechenland. Ein kluger Denker namens Demokrit hatte um 400 v. Chr. eine brillante Idee. Er saß vielleicht an einem Sandstrand und stellte sich vor, ein Sandkorn zu halbieren, dann wieder zu halbieren und immer so weiter. Er fragte sich: „Gibt es einen Punkt, an dem man es nicht mehr teilen kann.“. Er entschied, dass es einen geben muss. Er nannte diese winzigen, unteilbaren Teilchen „Atome“, was „unteilbar“ bedeutet. Er glaubte, dass alles – die Felsen, das Wasser, die Luft – aus diesen verschiedenen Atomen bestand, die sich bewegten. Das war eine erstaunliche Vermutung für eine Zeit ohne leistungsstarke Mikroskope. Lange Zeit war seine Idee nur das – eine Idee. Doch dann, viel später, in den 1780er Jahren, begann ein sorgfältiger französischer Wissenschaftler namens Antoine Lavoisier, sehr genaue Experimente durchzuführen. Er war fasziniert von meiner gasförmigen Form. Die Leute dachten früher, dass etwas, wenn es verbrannte, wie ein Stück Holz, einfach verschwand. Aber Lavoisier bewies das Gegenteil. Er führte Experimente in versiegelten Glasgefäßen durch und wog alles vor und nach einer Reaktion präzise ab. Er zeigte, dass ich, selbst wenn ich meine Form ändere, von einem festen Holzscheit zu Asche und unsichtbarem Gas, nicht verloren gehe. Die Gesamtmenge von mir bleibt genau gleich. Das war eine riesige Entdeckung, die als das Gesetz von der Erhaltung der Masse bekannt ist. Lavoisier half den Menschen zu erkennen, dass meine Veränderungen Umwandlungen waren, keine magischen Verschwinden. Diese brillanten Köpfe und viele andere setzten langsam meine wahre Natur zusammen. Sie entdeckten, dass Demokrit gewissermaßen Recht hatte. Ich bestehe aus winzigen Teilchen. Meine verschiedenen Persönlichkeiten – fest, flüssig und gasförmig – hängen nur davon ab, wie sich diese Teilchen verhalten. Wenn ich fest bin, sind meine Teilchen in einem sauberen, geordneten Muster zusammengepackt. Sie sind wie Schüler, die ruhig an ihren Schreibtischen sitzen, vor Energie zappeln, aber an ihren Plätzen bleiben. Wenn ich flüssig bin, haben meine Teilchen mehr Energie. Sie sind wie Schüler in der Pause, die aneinander vorbeigleiten und sich frei auf dem Schulhof bewegen können. Und wenn ich ein Gas bin. Meine Teilchen haben so viel Energie, dass sie wie Kinder sind, die gerade die letzte Glocke am letzten Schultag gehört haben. Sie sausen herum wie winzige Raketen, prallen von allem ab und breiten sich so weit aus, wie sie können. Es ist keine Magie; es ist Physik.

Gerade als du denkst, du hättest mich mit meinen drei Hauptformen durchschaut, habe ich eine Überraschung für dich. Ich habe eine vierte, noch energiegeladenere und schillerndere Persönlichkeit. Lerne meinen supergeladenen Cousin kennen: Plasma. Stell dir vor, du nimmst meine gasförmige Form und erhitzt sie. Nicht nur ein bisschen, wie beim Kochen von Wasser, sondern auf unglaublich hohe Temperaturen – Tausende von Grad. Was passiert. Meine Teilchen werden so energiereich, dass sie anfangen, auseinanderzubrechen. Elektronen werden von ihren Atomen weggerissen, wodurch eine leuchtende, elektrisch geladene Suppe entsteht. Das ist nicht nur ein heißeres Gas; es ist ein ganz neuer Seinszustand. Du denkst vielleicht, diese Plasmaform sei selten und exotisch, etwas, das man nur in einem Wissenschaftslabor findet. Aber da liegst du falsch. Plasma ist tatsächlich der häufigste Zustand der Materie im gesamten Universum. Es ist in den größten Maßstäben überall um uns herum. Jeder Stern, den du am Nachthimmel funkeln siehst, einschließlich unserer eigenen Sonne, ist eine riesige Kugel aus leuchtendem Plasma. Der mächtige, zackige Blitz, der den Himmel während eines Gewitters spaltet. Das bin ich in meinem Plasmazustand. Sogar einige der Technologien, die du jeden Tag siehst, nutzen ihn. Das helle, farbenfrohe Leuchten einer Leuchtreklame entsteht, indem man Strom durch ein Gas schickt und es in Plasma verwandelt. Ein britischer Wissenschaftler namens Sir William Crookes war einer der Ersten, der diesen „vierten Aggregatzustand“ Ende des 19. Jahrhunderts in seinem Labor identifizierte und ihn „strahlende Materie“ nannte. Während also Festkörper, Flüssigkeiten und Gase den größten Teil deiner Welt auf der Erde ausmachen, erleuchtet meine Plasmaform den Kosmos.

Das Verständnis meiner verschiedenen Formen ist nicht nur ein lustiges Wissenschaftsrätsel; es ist der Schlüssel dazu, wie die Menschen die moderne Welt aufgebaut haben. Jedes Mal, wenn du eine Maschine arbeiten siehst, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass sie einen meiner Zustände nutzt, um die Arbeit zu erledigen. Denk an die leistungsstarken Dampfmaschinen, die einst Züge über Kontinente antrieben. Sie funktionierten, indem sie Wasser (meine flüssige Form) kochten, um Hochdruckdampf (meine gasförmige Form) zu erzeugen, der Kolben drückte und Räder drehte. Es war eine Revolution im Transportwesen, alles dank des Verständnisses, wie ich mich verändere. Noch leistungsfähiger sind Raketen, die in den Weltraum aufsteigen und sich auf meine Umwandlungen verlassen. Sie verwenden eine Kombination aus festen und flüssigen Brennstoffen. Wenn diese sich entzünden, explodieren sie zu einer riesigen, sich ausdehnenden Wolke aus superheißem Gas. Dieses Gas strömt mit unglaublicher Kraft aus dem unteren Teil der Rakete und schiebt das Raumschiff hoch, hoch und weg von der Erde. Vom Eismachen (indem man meiner flüssigen Form Wärme entzieht, um sie fest zu machen) bis zum Aufpumpen eines Reifens mit Luft (unter Verwendung meiner gasförmigen Form unter Druck) stehen meine Zustände im Mittelpunkt unzähliger Erfindungen. Ich bin im Boden unter deinen Füßen, in der Nahrung, die du isst, und in den Sternen, auf die du dir etwas wünschst. Ich bin Materie. Stell weiter Fragen, bleib neugierig, wie die Welt funktioniert, und auch du kannst mehr meiner Geheimnisse entdecken und neue Wege erfinden, mich zu nutzen, um die Welt zu einem besseren Ort zu machen.