Physik für Biologen und Mediziner by Dr. Olaf Fritsche (auth.)

By Dr. Olaf Fritsche (auth.)

Ein Physikbuch für Studierende der Lebenswissenschaften, in dem das Leben im Vordergrund steht: Zusammenhänge verstehen statt reine Fakten pauken

Wer wissen will, wie das Leben vom Biomolekül über die Zelle bis zum Menschen funktioniert, muss daher die Grundzüge der physikalischen Gesetze, nach denen es arbeitet, verstehen. Physik für Biologen und Mediziner erreicht dieses Ziel auf völlig neue Weise. Ausgehend von biologisch-medizinischen Strukturen und Vorgängen erklärt es schrittweise die dahinterstehenden physikalischen Konzepte. Das Lehrbuch bietet damit einen einzigartigen interdisziplinären Blick auf das Leben für angehende Wissenschaftler und Ärzte.

Physik für Biologen und Mediziner: führt Studierende anhand echter biologischer und medizinischer Phänomene in die Physik des Lebens ein; bietet Dozenten zahlreiche biologisch und medizinisch relevante Beispiele für die praxisnahe Gestaltung der eigenen Vorlesung; verbindet Biologie, Medizin und Physik zu einer umfassenden Sicht auf das Leben; zeigt auf, wo physikalische Verfahren in Forschung und Klinik eingesetzt werden; erklärt schwierige Zusammenhänge mit anschaulichen Grafiken und Fotos; nutzt didaktische Elemente wie vertiefende Boxen, Fragen und Übersichten; lässt Wissenschaftler über ihre Forschung zu den physikalischen Geheimnissen des Lebens berichten

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Denn die Probe der Mumie enthielt 114 % des natürlichen 14C-Gehalts, also deutlich mehr als es eigentlich in der Natur sein sollte. Rein rechnerisch wäre die Mumie damit aus der Zeit 3000 n. , also aus der Zukunft. Daher war sofort klar: Dies konnte keine antike Mumie sein. Wodurch ließ sich aber dann das seltsame Ergebnis erklären? In den 1950er- und 1960er-Jahren wurde durch die Nuklearstaaten eine große Zahl oberirdischer Kernwaffentests durchgeführt. Sie ließen den 14C-Gehalt in der Atmosphäre kurzfristig bis auf das Doppelte des natürlichen Niveaus anwachsen.

Beim Flug durch das möglichst dünn geschnittene Objekt werden einige Elektronen durch Streuung aus ihrer Bahn abgelenkt. Die durchgehenden Elektronen werden fokussiert und fallen schließlich auf einen Leuchtschirm, einen fotografischen Film oder einen elektronischen Sensor. Das entstandene Bild ist in jedem Fall schwarzweiß. Farbfotos, wie sie manchmal in Zeitschriften oder Büchern zu sehen sind, erhaltene ihre Farbe künstlich bei der Nachbearbeitung am Computer. Der Vorteil des Elektronenmikroskops gegenüber Lichtmikroskopen liegt in seiner besseren Auflösung.

Allerdings sinkt die Wahrscheinlichkeit mit zunehmendem Abstand vom Kern rapide ab, sodass wir es praktisch nur sehr nahe am Atomkern erwarten. Die Unendlichkeit der Welle zwingt uns jedoch, eine willkürliche Grenze festzulegen, ab wann wir es für realistisch halten, auf das Elektron zu stoßen. Solch ein Raum, der beispielsweise 90 % der gesamten Aufenthaltswahrscheinlichkeit umfasst, heißt Orbital. 31 Für das Wasserstoffatom mit seinem einzelnen Elektron können wir die Orbitale exakt berechnen.

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