Wilfried B. Holzapfel

Moderne Alchemie und der Stein der Weisen

Wilfried B. Holzapfel

Wie kann man das Interesse von Jugendlichen (und neugierige Ältere) an aktuellen Ergebnisse der Naturwissenschaften wecken? Hier nimmt ein alter Alchemist seine Enkeltöchter auf eine Reise mit durch die Welt der hohen Drücke und zeigt ihnen dabei zunächst an verschiedenen bunte Landkarten, was diese Welt zu bieten hat. Ausgehend vom Weltbild der alten Griechen und der mittelalterlichen Alchemisten zeigt er zunächst, wie sich einige Grundvorstellungen langsam gewandelt haben bis daraus unser modernes Weltbild entstand ist. Wie ein roter Faden dient dabei neben der Temperatur immer wieder der Druck als wichtige Orientierungshilfe. In vielen Gesprächen werden den Fragen nach dem Was und Wie und insbesondere nach dem Warum beantwortet, wobei ohne Formelkram der heutigen Stand des Wissens erläutern wird, bis hin zu aktuellen Grenzen und Problemen. Dabei führt die Reise zunächst in den Makrokosmos mit seiner Grenze beim Urknall, dann in die andere Richtung, in den Mikrokosmos, bis zu den Quarks und Gluonen, und schließlich zu den bunten Landkarten der chemischen Elemente in weiten Druck- und Temperaturbereichen mit einer Vielzahl merkwürdiger Kristallstrukturen. Fragen nach dem Warum werden mit Betrachtungen zum Aufbau der Atome, zu modernen Vorstellungen über chemische Bindung und zu Fragen der Elektronenstruktur in Kristallen beantwortet. Warum finden wir so viele verschiedene Kristallstrukturen bei den chemischen Elementen schon bei normalen Druck- und Temperatur-Bedingungen? Und warum treten völlig neue Kristallstrukturen unter hohen Drücken auf? Vielen Hinweisen auf den aktuellen Stand der Forschung und die entsprechende Literatur werden durch einem ausführlichen Anhang ergänzt. So können sicher auch viele Studierende der Naturwissenschaften, insbesondere der Materialkunde, Geowissenschaften und Kristallographie, hier noch viele Anregungen finden, vielleicht sogar zu eigenen neuen Forschungsprojekten.

Modern Alchemy and the Philosopher's Stone

Wilfried B. Holzapfel

While preparing to carve an unusual sculpture from a stump in his front yard, a professor of physics is interrupted by two first-year students at the university where he teaches. When the students ask him about his project, the professor describes the future sculpture as a three-dimensional representation of the way a sample of each chemical element reacts when high pressure is applied to it. That is not at all what the students were expecting to hear. They somewhat reluctantly agree to sign up for a consultation hour with the professor so that he can explain the concept in greater detail. When the professor describes his research in the area of high-pressure solid-state-physics as «modern alchemy», the students are hooked! One of them has been contemplating a career in science or technology, the other is planning to concentrate on liberal arts and philosophy. This appears to be a unique opportunity that offers something for each of them and a chance to expand their common knowledge and friendship. The professor and the students review the history of medieval alchemy as the basis for modern science. They compare the challenges faced by the ancient philosophers to the obstacles of modern scientists. He introduces the students to his version of a modern alchemist's «philosopher's stone», a device with which he is able to change the properties of the elements and make them take on different character. He leads this students on exploratory «journeys» across the Periodic Table of the Elements. They compare the different behavior and discover new relationships. The students converse about the «mystical» modern ideas that the professor introduces along the way; e.g., quantum chemistry and physics. He never resorts to formal, mathematical theory in their circumnavigation of the «world of high pressure». In the end, the students feel «enlightened» in the true alchemical sense, ready for their own journey into the modern world of science and philosophy.