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Wärmebewegung

Was wir im Alltag als Wärme kennen, entspricht auf mikroskopischer Ebene (etwa auf Ebene der Atome und Moleküle) einer ungeordneten Bewegung der kleinsten Materiebestandteile - sei es, dass die Moleküle eines Gases durcheinanderfliegen, oder die eines Festkörpers gegeneinander vibrieren. Diese ungeordnete Bewegung heisst auch Wärmebewegung und ist umso heftiger, je höher die Temperatur des betroffenen Systems ist (vergleiche den nachfolgenden Eintrag Wärmeenergie).

Wärmeenergie

Synonym: thermische Energie. Die Energie der ungeordneten Durcheinanderbewegung der Bestandteile eines Körpers - etwa die Energie, mit der die Atome oder Moleküle eines Gases durcheinanderfliegen, oder die eines Festkörpers gegeneinander vibrieren. Führt man einem Körper weitere Energie zu, die in Wärmeenergie umgesetzt wird, so erhöht sich dabei seine Temperatur.

Wärmestrahlung

Im engeren Sinne: Synonym für Infrarotstrahlung.

Im weiteren Sinne: Die elektromagnetische Strahlung, die jeder Körper, dessen Temperatur oberhalb des absoluten Nullpunkts liegt, einem Grundgesetz der Wärmelehre folgend abstrahlt. Die Energieverteilung dieser Strahlung (ihr Spektrum) hängt von der Temperatur des Körpers ab. Im einfachsten Fall, dem eines Schwarzen Körpers, ist die Temperatur sogar der einzige Parameter, von dem die Strahlungseigenschaften abhängen.

Für Alltagstemperaturen, etwa bei einer nicht allzu heißen Kochplatte, wird die Wärmestrahlung vor allem als Infrarotstrahlung abgestrahlt. Bei noch höheren Temperaturen wird auch sichtbares Licht abgestrahlt - eine sehr heiße Kochplatte wird erst dunkelrot, dann ein immer helleres Rot, flüssiges Metall wird gelblich und schließlich sogar weiß. In extremeren Situationen jenseits des Alltags kann die Wärmestrahlung noch wesentlich höhere Energie besitzen - Gase in der Akkretionsscheibe eines Schwarzen Lochs beispielsweise sind so heiß, dass sie riesige Mengen an Wärmestrahlung im Röntgenbereich abstrahlen!

"Warum gerade jetzt"-Problem

Ungelöste Frage der modernen Kosmologie: Astronomische Beobachtungen zeigen, dass die mit der Dunklen Energie assoziierte Dichte zum jetzigen Zeitpunkt von derselben Größenordnung ist wie die Dichte der im Universum enthaltenen Materie. Das ist ein bemerkenswertes Zusammentreffen - in der Vergangenheit war die Materiedichte deutlich größer als die Dichte der Dunklen Energie, und in der fernen Zukunft wird es gerade anders herum sein. Ist es ein Zufall, dass wir unsere Beobachtungen gerade zu jener besonderen Zeit vornehmen, da die beiden Dichten ähnlich groß sind, oder gibt es dafür eine physikalische Erklärung?

Wasserstoff

Das leichteste (und in unserem Universum: das häufigste) chemische Element. Der Atomkern eines Wasserstoffatoms ist üblicherweise ein einzelnes Proton. Enthält der Atomkern zusätzlich ein Neutron, handelt es sich um so genannten schweren Wasserstoff oder Deuterium.

Wasserstoffmaser-Uhr

Atomuhr, die ihren Takt über die Schwingungsdauer der elektromagnetischen Strahlung definiert, die bei einem bestimmten Übergang des Elektrons im Wasserstoffatom freigesetzt wird. Der entsprechende Übergang ist auch Astronomen bekannt - er ist für die (nach ihrer Wellenlänge benannte) "21 cm-Linie" verantwortlich.

Wechselwirkung

Art und Weise, wie Elementarteilchen oder zusammengesetzte Teilchen einander beeinflussen können, in der Elementarteilchenphysik synonym zu Kraft.

Das Standardmodell der Elementarteilchen kennt drei grundlegende Wechselwirkungen: den Elektromagnetismus, die Starke Kernkraft und die Schwache Kernkraft. Eine weitere Wechselwirkung, die Gravitation, ist bislang noch nicht in die Elementarteilchenphysik eingegliedert.

Weißer Zwerg, Weißer Zwergstern

Sterne mit bis zu acht Sonnenmassen kollabieren, wenn sie den zur Aufrechterhaltung der Kernfusion nötigen Brennstoff an leichten Atomkernen aufgebraucht haben, zu einem Weißen Zwerg - einem vergleichsweise kleinen, dichten Gasball, der durch den so genannten Entartungsdruck der Elektronen, einen auf quantenphysikalischen Effekten basierenden Druck, vor weiterem Kollaps bewahrt wird.

Welle

Allgemein: Ein Muster, das sich ausbreitet, ohne dass dabei notwendigerweise Materie mittransportiert wird. Beispiele kennen wir aus dem Alltag: Wasserwellen, deren Berge und Täler über die Wasseroberfläche wandern - obwohl die Wassermoleküle selbst nicht mitwandern, sondern sich allenfalls hin- und herbewegen. Eine Laola-Welle die entsteht, wenn Zuschauer etwa im Fußballstadion in koordinierter Weise aufstehen und sich setzen.

Besonders einfache Wellen sind sinusförmig - bei ihnen folgt regelmäßig Wellenberg auf Wellental.

Am Beispiel der Gravitationswellen werden die grundlegenden Welleneigenschaften in dem Vertiefungsthema Die Wellennatur der Gravitationswellen vorgeführt.

Wellenlänge

Für einfache Wellen, bei denen in perfekter Regelmäßigkeit Minima und Maxima, Wellentäler und Wellenberge aufeinander folgen, lässt sich eine charakteristische Wellenlänge definieren: Die Wellenlänge ist der Abstand von einem Maximum zum darauffolgenden Maximum.

Weltalter

Anderer Name für die kosmische Zeit in Urknallmodellen: Die Zeit, gemessen ab dem Urknall auf einer Uhr, die auf einer der Expansionsbewegung folgenden Galaxie angebracht ist.

Weltlinie

Ein punktförmiges Objekt überstreicht in der vierdimensionalen Raumzeit eine Linie, die Weltlinie genannt wird und anzeigt, wo sich das Objekt zu jedem gegebenen Zeitpunkt im Raum befindet.

Weltzeit

Siehe UTC (Universal Coordinated Time, Weltzeit)

Weylsingularität

Eine besondere Art von Raumzeitsingularität (also einer Grenze, an der die Raumzeit endet), die mit unendlich starken Gezeitenkräften assoziiert ist.

Weitere Informationen über die verschiedenen Arten von Singularitäten bietet das Vertiefungsthema Raumzeitsingularitäten.

Wiensches Verschiebungsgesetz

Eines der Grundgesetze für die einfachste Form der Wärmestrahlung - der Strahlung eines Schwarzen Körpers: Das Produkt aus der Temperatur solch eines Schwarzen Körpers (in Kelvin) und der Wellenlänge, bei der er am meisten Wärmestrahlung aussendet, ist eine universelle Konstante.

Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP)

Satellitenteleskop der NASA zur Vermessung der Eigenschaften der kosmischen Hintergrundstrahlung.

Webseiten von WMAP

Wirkungsquantum, Plancksches

Siehe Eintrag Plancksche Konstante, Plancksches Wirkungsquantum

Wurmloch

Im Rahmen von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie lassen sich Modelluniversen konstruieren, in denen Raumabkürzungen existieren. Für bestimmte Raumregionen gibt es dann zwei Möglichkeiten, von einer zur anderen zur reisen - einmal herkömmlich durch den Raum, zum anderen, in dem man in eine kugelförmige Region eintaucht, einen "Mund" des Wurmlochs, um nahe dem Ziel in einer ähnlichen Region herauszukommen, dem anderen Mund - ohne, dass man auf dem Weg vom einen Mund zum anderen eine große Entfernung hätte zurücklegen müssen. Gelänge es, die beiden Wurmlochmünder relativ zueinander in Bewegung versetzen, könnte man sogar eine Zeitverschiebung erzeugen: Wer in den einen Mund des Wurmlochs eintauchte und am anderen Ende herauskäme, wäre dabei ein wenig in die Zukunft oder in die Vergangenheit gereist.

Nach allem, was wir wissen, sind Wurmlöcher freilich sehr unrealistische und spekulative Modelluniversen. Um ein Wurmloch soweit zu stabilisieren, dass es durchquerbar würde, würde man Materie mit höchst exotischen Eigenschaften benötigen - gut möglich, dass es schon aus diesem Grund im wirklichen Universen keine Wurmloch-Abkürzungen gibt.