Ganesha und das Wunder der Kapillarität

Leviathan Press:

Es gibt tatsächlich eine interessante Idee zum Kapillarphänomen: Wir alle wissen, dass die Vergrößerung der Position eines Objekts eine Erhöhung der potentiellen Gravitationsenergie bedeutet. Bedeutet die Tatsache, dass Wasser durch den Kapillareffekt „an höhere Stellen fließen“ kann, dass dies nicht dem zweiten Hauptsatz der Schwerkraft entspricht? Ist es möglich, mithilfe des Kapillareffekts ein Perpetuum mobile zu bauen?

Das Perpetuum mobile ist tatsächlich ein Thema der Perpetuum mobile. Leider kann das Kapillarphänomen die Sackgasse, in der es heißt, es sei unmöglich, ein Perpetuum mobile zu bauen, nicht überwinden. Auf den ersten Blick hat sich die potentielle Energie des Wassers tatsächlich erhöht, aber wenn wir diese potentielle Energie nutzen wollen, müssen wir zusätzliche Arbeit leisten (z. B. das Handtuch auswringen) – ein bisschen so, als würden wir einen Nagel mit einem Magneten anziehen. Mein Opa Iyah hat mir ein paar Geschichten erzählt.

Er erzählte mir, wie Ganesha, der elefantenköpfige Gott, dreimal um seine Eltern herumging, als er aufgefordert wurde, dreimal das Universum zu umrunden. Er erzählte mir, wie Rama alle verängstigten Kinder beschützte und wie sein Atem mit der Flöte harmonierte und so eine mitreißende und wunderschöne Musik komponierte. Es gab auch einiges über Saraswati – darüber, dass sie die Göttin des Wissens und der Bildung sei, dass Bildung das heiligste Geschenk der Welt sei – und dass er dieser Göttin einen Tempel gestiftet habe.

Er erzählte mir, dass während der Tsunami-Katastrophe im Indischen Ozean im Jahr 2004 das Wasser, das an die Küste von Chennai geschwemmt wurde, 15 Meter höher war als der Hindutempel. Obwohl gewaltige Wellen, die jede Menge Schutt mit sich führten, aus allen Richtungen ins Landesinnere getrieben wurden, blieb der offene Granitschrein unversehrt.

„Komm her, ich möchte mit dir reden“, so begann Ya eines Abends das Gespräch. Sein Haar war grau und seine Haut so faltig wie sein zerknittertes Taschentuch. Gelegentlich wischte er sich über sein feuchtes, aber blindes rechtes Auge. Ich folgte ihm zum Sofa in seiner Wohnung in Queens, setzte mich und sank leicht in die Kissen. Der Sofabezug ist verblasst und sieht abgenutzt aus, aber das Muster darauf ist immer noch hell und lebendig – es ist die Zeit, die die bunten Kreise verborgen hat.

Ya erzählte mir, dass Ganesha am 21. September 1995 ein Signal an die Menschheit sandte und durch eine einzige Aktion (seiner Anhänger) Millionen von Hindus auf der ganzen Welt schockierte und berühmt wurde. Während die meisten Gläubigen einfach Schüsseln mit Milch am Fuße von Ganeshas Schrein abstellen, versuchte ein Mann aus Neu-Delhi, der Gottheit am frühen Morgen Milch zu geben. Der Gläubige war überrascht, als er feststellte, dass die Flüssigkeit aus dem Metalllöffel verschwand, den er Ganeshas Lippen zuneigte. Er rief die Priester in der Nähe an und versuchte, das Götzenbild selbst noch einmal zu füttern. Die Priester bestätigten, was er gesehen hatte.

Als sich die Nachricht verbreitete, zogen Tempel in ganz Indien und im Ausland bald Tausende von Menschen an, die kamen, um den Gott des Neuanfangs oder den Beseitiger von Hindernissen anzubeten und Milch von ihm zu trinken. (Anmerkung des Übersetzers: „Gott der Anfänge“ und „Beseitiger von Hindernissen“ beziehen sich beide auf den elefantenhörnigen Gott Ganesha.) An diesem Tag stiegen die Milchverkäufe in Neu-Delhi um 30 %, wobei einige Geschäfte mehr als 25.000 Pints ​​verkauften. Zahlreiche Menschen aus dem ganzen Land strömten zum Gebet in die Tempel, insbesondere nach Neu-Delhi, wo die Menschenmassen sogar den Verkehr lahmlegten. Die Menschen kommen mit Glocken, Räucherstäbchen, Dosen und Girlanden aus gelben Ringelblumen zu den örtlichen Tempeln, knien vor dem Schrein Ganeshas nieder und danken ihm für seine Führung.

Natürlich wird die Vorstellung göttlicher Erscheinungen von Wissenschaftlern mit Skepsis aufgenommen. Forscher des indischen Ministeriums für Wissenschaft und Technologie kamen zum Tempel, um eine weitere Hypothese zu prüfen: Die Milch sei aufgrund der Kapillarwirkung verschwunden – der Tendenz von Flüssigkeiten, in enge Räume zu fließen, ein Prozess, der auch ohne die Hilfe externer Kräfte wie der Schwerkraft oder sogar trotz dieser auftreten kann. Wissenschaftler reisten zu dem Tempel, in dem das „Wunder“ erstmals berichtet wurde, und führten ein Experiment mit mit Lebensmittelfarbe gefärbter Milch durch.

Als die Flüssigkeit im Löffel zur Neige ging und verschwand, sickerte die gefärbte Milch in das Idol und bedeckte seine Oberfläche mit der gleichen Farbe. Wissenschaftler erklären, dass das Idol schon immer auf diese Weise Milch aufgenommen hat. Da eine dünne Milchschicht jedoch nahezu farblos ist, war es bisher nicht möglich, den Prozess der Flüssigkeitsausbreitung zu beobachten. Eine Nachrichtenzusammenfassung in der New York Times vom 22. September 1995 spottete in ihrem Untertitel: „Einige Hindus strömen herbei, aber Wissenschaftler spotten.“

Doch die Kapillarwirkung ist keineswegs ein allgemein verstandenes wissenschaftliches Prinzip, abgesehen von den leichtgläubigen Menschen, auf die der harmonische Reim des Untertitels der New York Times anspielt. Es basiert auf Adhäsion, Kohäsion und Oberflächenspannung, Eigenschaften, die in vielen Flüssigkeiten vorhanden sind. Kohäsion spiegelt die gegenseitige Anziehung zwischen Wassermolekülen wider. Beispielsweise hat ein Wassertropfen eine Kugelform, da jedes Wassermolekül von anderen Wassermolekülen umgeben ist. Adhäsion und Kohäsion erklären zusammen die „Klebrigkeit“ des Wassers, die sich auch an den Wassertropfen zeigt, die nach einem Regenschauer an den Fenstern haften bleiben.

Schließlich ist die Oberflächenspannung die Eigenschaft der Oberfläche einer Flüssigkeit, die es ihr ermöglicht, aufgrund der Kohäsionskräfte ihrer Moleküle äußeren Kräften zu widerstehen. Wenn Sie beispielsweise eine Teetasse oder einen Becher mit Wasser füllen, können Sie am Rand des Wassers eine leichte Vertiefung erkennen. Diese Vertiefung wird durch die Oberflächenspannung verursacht und als Meniskus bezeichnet. Der Zusammenhalt zwischen Wassermolekülen und die Haftung zwischen Wassermolekülen und Glas führen dazu, dass die „Linie“ auf der Wasseroberfläche eine bestimmte Krümmung aufweist.

Kapillarwirkung tritt auf, wenn die Haftung zwischen Flüssigkeitsmolekülen und Behälter größer ist als die Kohäsionskraft zwischen den Flüssigkeitsmolekülen. und die Höhe, bis zu der Wasser durch Kapillarwirkung ansteigen kann, hängt von der Oberflächenspannung und der Schwerkraft ab. Die Aufwärtsbewegung einer Flüssigkeit kann ausschließlich vom Verhältnis von Adhäsion und Kohäsion zur Oberflächenspannung abhängen. Die relative Oberfläche innerhalb eines dünneren Rohrs ist größer und die Kapillarflüssigkeit kann höher steigen als in einem Rohr mit größerem Durchmesser.

Bei Ganeshas „Wunder“ zieht die Oberflächenspannung der Milch die Milch nach oben und weg vom Löffel, bevor sie aufgrund der Schwerkraft von der Statue tropft. Da die meisten Statuen in Tempeln aus porösen Materialien wie Keramik oder Stein bestehen und mit Blumen, Stängeln und Zweigen verziert sind, gibt es viele winzige Poren, die Milch durch Kapillarwirkung „aufsaugen“ können.

Obwohl die Kapillarwirkung in der Natur allgegenwärtig ist, wurde sie erst im späten 15. Jahrhundert von Leonardo da Vinci offiziell entdeckt und bestätigt – er war einer von mehreren prominenten Wissenschaftlern, die das Phänomen bemerkten. Mehr als ein Jahrhundert später, im Jahr 1660, führte der irische Chemiker Robert Boyle Experimente zur Untersuchung von Kapillarphänomenen durch. Allerdings dauerte es bis zum Beginn des 19. Jahrhunderts, bis zwei Forscher eine quantitative Erklärung lieferten.

Im Jahr 1805 leiteten Thomas Young und Pierre Simon-Laplace die Young-Laplace-Gleichung ab, um Kapillarphänomene zu erklären. Im Jahr 1830 modifizierte Carl Friedrich Gauß diesen mathematischen Ausdruck. (Technisch gesehen berücksichtigte er „bedingte Ränder“, die mit der „Flüssigkeit-Feststoff-Grenze“ verbunden sind.) Im Jahr 1900 reichte Einstein bei den Annalen der Physik ein Papier mit dem Titel „Konsequenzen der Beobachtungen von Kapillarphänomenen“ ein, das zu den ältesten Physikzeitschriften der Welt gehört. Dies war Einsteins erste veröffentlichte Arbeit.

Es ist erwähnenswert, dass dieses Phänomen, neben der Geschichte berühmter Wissenschaftler, die Kapillarphänomene untersucht haben, überall und jederzeit auftritt. Wenn man nicht über dieses Phänomen nachdenkt, erscheint es einem Ehrfurcht gebietend. Natürlich ist Ganeshas scheinbar unregelmäßige „Erscheinung“ nur ein Beispiel für Kapillarphänomene, die außerhalb eines wissenschaftlichen Labors auftreten.

Ein anderes Beispiel ist Weinen. Durch die Kapillarwirkung werden die Tränenkanäle in unseren Augen zur Abgabe von Tränenflüssigkeit veranlasst. Dieser Vorgang reinigt die Augen und entfernt allen Staub und alle Partikel aus der Umgebung der Augenkanäle. Die Kapillarwirkung trägt auch dazu bei, einen sehr wichtigen Schritt im Prozess der Selbstversorgung der Pflanze zu erreichen. Sobald die Samen, die Sie pflanzen, gekeimt sind – wenn ihre Wurzeln im Boden Halt gefunden haben – müssen Sie den Topfboden oder den Gartenboden wässern, um die Setzlinge zu unterstützen. Die Wurzeln der Pflanzen nehmen Nährstoffe aus dem Boden durch das Prinzip der Kapillarwirkung auf. Bäume sind auf die Kapillarwirkung angewiesen, um Wasser aufzunehmen, die Umgebung mit Sauerstoff zu versorgen und kontinuierlich Äste zu bilden, in die Höhe zu wachsen, zu blühen und Früchte zu tragen.

Obwohl sich dies noch im theoretischen Stadium befindet, stellen sich Wissenschaftler bereits vor, Kapillarphänomene zur Erzeugung erneuerbarer Energie zu nutzen. Die Idee dahinter ist, dass Wasser durch Kapillarwirkung nach oben steigen kann und, wenn es die Oberfläche erreicht, verdunstet, kondensiert und wieder nach unten fließt, wodurch eine Turbine angetrieben wird, die Energie erzeugt. Durch Kapillarwirkung wird elektrische Energie erzeugt.

Hat Ganesha am 21. September 1995 wirklich Milch getrunken? Wir haben zahlreiche Belege, die eine negative Antwort nahelegen, und auch hier stehen Kapillarphänomene im Mittelpunkt. Aber bedeutet das, dass Ehrfurcht irrelevant wird, wenn wir dieses Phänomen (bewusst) erleben? Vielleicht kann das Verständnis der Wissenschaft und Geschichte hinter der Kapillarität die Neugier auf Alltägliches wecken – denken Sie beispielsweise darüber nach, wie die Kapillarität einen Apfelgarten erhält oder dabei hilft, ein Stück Land nach einem Waldbrand wiederherzustellen. Wie es in dem Auszug der New York Times heißt, müssen „Wissenschaft“ und „Wunder“ nicht unvereinbar sein.

Ya lebte einst in einem so ewigen Wunder, dass er sagte: „Gott ist nicht nur überall, sondern lebt auch in jedem und allem.“ Sie glaubten, dass Gott in allen Menschen existiert und zwischenmenschlichen Kontakt heilig macht. „Freundlich zu anderen zu sein ist wie Beten in einem Tempel“, sagte er. Er glaubt, dass Gott in jeden Winkel der Natur integriert ist – einschließlich der „Wunder“ auf architektonischer Ebene hinter Kapillarphänomenen. Für ihn gab es keinen Konflikt zwischen dem Glauben und den beispiellosen Phänomenen der Wissenschaft. Die Kapillarwirkung hat den bodenständigsten Reiz. Es ist für das reibungslose Funktionieren unseres Körpers und unserer Umwelt von entscheidender Bedeutung. Es gibt sicherlich etwas zu bestaunen und sogar etwas, worüber man sich aufregen kann.

Von Serena Alagappan

Übersetzt von Carlyle

Korrekturlesen/Drachenfrucht

Originalartikel/blogs.scientificamerican.com/observations/the-miracle-of-capillary-action/

Dieser Artikel basiert auf einer Creative Commons-Lizenz (BY-NC) und wird von Carlyle auf Leviathan veröffentlicht

Der Artikel spiegelt nur die Ansichten des Autors wider und stellt nicht unbedingt die Position von Leviathan dar