2.1. Die Brownsche Bewegung

Sie wurde zuerst 1827 von Herrn Brown in merry old England an Pollenkörnern im Wasser beobachtet. Damals hatte man noch sehr primitive Mikroskope, trotzdem war das Beobachten problemlos. Nur im Wasser kann dieses Phänomen der ruckartig tanzenden Pollen oder kleinen Körperchen so einfach beobachtet werden, weil es im Vergleich zur Pollengröße geradezu riesige Sprünge sind.Es gibt ein Gesetz, das die Länge der resultierenden Bewegung von vielen Einzelsprüngen in eine Richtung quantitativ statistisch beschreibt, wenn man den

Abbildung 6 Weg eines Pollenkorns im Wasser (Brownsche Bewegung)

Ausgangspunkt markiert. Es gibt eine statistisch gesicherte Vorzugsrichtung!!! Das Teilchen tanzt nicht um den Ausgangspunkt herum sondern stetig von ihm weg. Die zurückgelegte Strecke wird Delta x genannt. Für sie gilt nach Einstein

Delta x = Wurzel aus R * T * Tau / 3* N * Pi * Epsilon * r

R-Gaskonstante; T-Absolute Temperatur; Tau-Zeitdauer der Beobachtung; N-Avogadrozahl; Epsilon-Viskosität des Wassers; r-Radius des getriebenen Teilchens.
Aus den beiden grundlegenden Tatsachen, der Richtungs- und der Sprunghaftigkeit, kann folgender Schluß gezogen werden. Da es in anderen Flüssigkeiten die gleichen Molekularstöße, aber keine so leicht sichtbare Brownbewegung gibt, können die Einzelmolekularstöße nicht daran schuld sein. Die Flüssigkeitsmoleküle, besonders die des Wassers, sind viel zu klein und ihre Geschwindigkeit liegt im Bereich von cm/s. Ein Pollenkorn ist im Vergleich zum Wassermolekül ein Gigant. Nach dem Impulserhaltungssatz könnte das Wassermolekül, nicht mal beim Fehlen der Reibung, das Pollenkorn so weit schießen. Außerdem prallen in jeder Sekunde
Millionen und Abermillionen Wassermoleküle von allen Seiten auf das Pollenkorn. Die resultierende Bewegung könnten also gar nicht so weite Sprünge sein, vor allem nicht in VORZUGSRICHTUNG.
Es müssen sich, denn Wasser ist eine assoziierende Flüssigkeit, viele Moleküle verzögert auf einem Fleck sammeln und urplötzlich ausdehnen, explodieren, sich vom Festkörper in ein Gas verwandeln.
Festkörper ist bei Wasser- EIS.
Gas heißt T-Wasser, das eigentliche Naturwasser, das laut Periodensystem bei Normalbedingungen gasförmig sein MUSS.
H+...OH- hat eine Art Eisstruktur. Wasser hat viele Tripelpunkte. Im Tripelpunktzustand hat das Wasser alle drei Aggregatzustände in sich vereinigt. Bei einer Atmosphäre Druck liegt der Tripelpunkt bei Null Grad Celsius. Bei einigen Hundert Atmosphären Druck liegen zwei Tripelpunkte bei ungefähr 42 und 95 Grad Celsius. Die meisten Lebewesen vertragen nur diese 42 Grad. Mit der DNS ist es bei 95 Grad Schluß. Das Wasser bestimmt die Grenzen der Lebensfähigkeit. In einem der vorhergehenden Kapitel haben wir schon kurz darauf hingewiesen (Die Hauptsätze).
Direkte Umwandlungen von der Eis- in die Gasphase heißen in der Physik Sublimation. Eis wird auch bei Minustemperatur immer weniger, es sublimiert. Daß diese Sublimation explosionsartig vor sich geht, kann mit dem Skilaufen gezeigt werden. Nur auf Wassereis oder Schnee kann man so gut gleiten. Mit dem Druck hat das nichts zu tun, denn unter Skiern ist er äußerst klein, was in den Lehrbüchern vornehm verschwiegen wird, denn man verweist dort nur auf das Schlittschuhlaufen. Es bildet sich ein Explosionsgaspolster, welches die Skier oder andere Gleitflächen in die Höhe drückt. Ein anderer Beweis, daß Eis kein gewöhnlicher starrer Festkörper ist, stellt das bekannte Phänomen dar, daß sich ein belasteter Draht langsam durch einen Eisblock drückt. Versuchen sie das mit dem Eis von anderen Flüssigkeiten.
Denken Sie an Wassertropfen, die auf eine heiße Herdplatte fallen. Sie springen munter chaotisch durch die Gegend.
Wasser in fester Eisform und als Flüssigkeit ist eine dynamische Mischung aus Eis und Gas, wobei das Eis ständig explodiert und als Gas nach außen geschleudert werden kann, was Sublimation oder Verdunstung (Transpiration) genannt wird. Die Zahl der Explosionen nimmt mit steigender Temperatur zu. Auch der Anteil der H+...OH-moleküle nimmt mit zu, weil die Zahl der Wärmestöße zunimmt, die auch im Eis das T-Wasser in Ionen spalten, die sich sofort wiedervereinigen wollen, aber durch Assoziationsbildung das nur sehr zögerlich, das dann aber um so heftiger und laser-tetanotonusartig-kooperativ tun.
In pflanzlichen Phloemzellen wurde eine Brownsche Molekularbewegung beobachtet, bei der die durchschnittliche Sprunglänge dreimal größer als in Naturwasser ist (13). Der molekulare Mechanismus soll hier näher erläutert werden. Vorerst nur der im Naturwasser. In lebenden Zellen kommt noch ein wesentlicher durch die Ordnung bedingter Effekt hinzu, der im chaotischen Naturwasser nur eine untergeordnete Rolle spielen kann. Darum wollen wir erst bei der Behandlung der Poren in den lebenden Membranen darauf zurückkommen.
Die Ionen im Wasser sind von einer H+...OH-Wolke umgeben. Diese ist um so umfangreicher, je kleiner das Ion, um so größer also seine Ladungsdichte auf der Oberfläche ist. Wir wollen der Einfachheit wegen nur die einwertigen Kationen der Alkalimetalle betrachten. Das kleinste Ion, das vom Lithium, hat die größte Wasserhülle, danach folgen Natrium, Kalium, Rubidium und Cäsium. Alle haben die gleiche Elementarladung, aber eine unterschiedlich große Oberfläche, so daß die Ladungsdichte und die Größe der Wasserdipolwolke mit steigendem Atomgewicht abnehmen. Die Größe der Wasserwolke ist für die Geschwindigkeit der Ionen im elektrischen Feld verantwortlich.
Das Lithium ist das langsamste einwertige Kation. Nun gibt es aber eine bemerkenswerte Ausnahme. Das ist das Wasserstoffion. Es ist eigentlich ein nacktes Proton.
Bei dieser riesigen Ladungsdichte muß das Wasserstoffion eine geradezu gigantische Wasserwolke um sich haben und folglich eine sehr geringe Wanderungsgeschwindigkeit. Genau das Gegenteil ist der Fall. Das Wasserstoffion hat eine Wanderungsgeschwindigkeit, die zehnmal größer als beim
Lithium und auch weitaus größer als bei allen anderen Ionen ist.Die jetzige Theorie, die von Herrn Hückel stammt, erklärt das damit, daß das Wasser in Dipolketten organisiert sei und im Falle des Wasserstoffions sich nur die Ladung über die Dipolkette blitzschnell ausbreitet und das H+-Ion am anderen Ende in Richtung Kathode abspringt, sich an die nächste Kette heftet usw. Das kann aber aus folgenden Gründen nicht stimmen:

Wenn wir mit gutem Gesetzesgrund annehmen, daß ein H+-Ion (Proton!) mit seiner Ladungsdichte die H+...OH - Moleküle (Dipole) um sich zu sammeln beginnt, genau wie das die anderen Ionen auch tun, so ergibt sich aber ein gewaltiger Unterschied. Wasserstoffionen haben keine Elektronenhülle! Die Ladungsdichte ist also so groß, daß ein gewaltiger Druck nach dem Laplacegesetz im Innern der Kugel entstehen muß, wobei der Tripelpunkt des Wassers sich erhöht. Es entsteht plötzlich Eis, welches aber wegen der großen Geschwindigkeit der Bildung eigentlich nur aus T-Wasser bestehen kann, wodurch sich die H+...OH-dipole explosionsartig in T-Wassermoleküle verwandeln, welche insgesamt paradoxerweise ein größeres Volumen als das H+...OH- haben, weil der Winkel der H-Moleküle 105 Grad beträgt, so daß im Eiskristall Lücken sind, während das H+...OH- lückenlos zusammenpasst, was die paradoxerweise größere Dichte des Wassers bei 4 Grad Celsius und andere Paradoxe bewirkt. Das Einzelmolekül hat größere Ausdehnung, vor allem in Längsrichtung, aber in der Gruppe paßt alles nahtlos ineinander.
Diese Explosionen (Sublimationen) treiben das H+ und das OH-Ion zusammen schneller voran, weil im äußeren Mantel natürlich genug L-"Wasser"moleküle übrigbleiben. Die Dipole, die in Richtung Kathode geschleudert werden, brauchen sich nicht mehr zu drehen und können den Impuls voll nutzen. Die anderen, die bei der Explosion in Richtung Anode fliegen, müssen sich erst drehen, um die richtige Feld- richtung zu bekommen, mit den OH-Ionen voran. So ist es leicht zu erklären warum die OH-Ionen langsamer wandern als die H-Ionen, wenn auch schneller als die anderen.
In kapillaren Materialien wie zum Beispiel feuchten Ziegelsteinen wandern die Wasserdipole nur zur Kathode, der negativen Seite, weil sich die bei der Mikroexplosion zur Anode weggeschleuderten Dipole nicht wie im freien Wasser drehen können, so daß das positive Proton zur positiven Seite schaut und selbstverständlich nicht in diese Richtung wandert. Auf diese Weise wird nasses Mauerwerk durch Anlegen einer Spannung getrocknet. Auch Radiowellen bringen eine Trocknung zustande, was in einem kommerziellen Gerät, ohne daß es der Konstrukteur ahnt, genutzt wird, um Keller langsam aber sicher zu trocknen. Es sei hier im vorhinein erwähnt, daß der Muskel sich bei elektrischer Reizung mit Gleichstrom nur an der Kathode verdickt oder kontrahiert. Jede Erregung beginnt mit einer Wasserexplosion und - abgabe nach außen in HOH-Gasform (siehe das vorige Kapitel Stichwort LENARD - Membran).
Es wandert also der Dipol und nicht die Einzelionen, auch wenn es davon nach der Spaltung der T-Wassermoleküle durch die Wärmestöße natürlich auch etliche gibt, bevor sie sich wiedervereinigen. Eine Rolle spielt

bestimmt auch die Asymmetrie der Ladungsverteilung im L-Molekül, denn es ist sehr langgestreckt mit unterschiedlichem Kopf und Schwanz.
Zum Schluß noch etwas über die Ionen. Auch hier gilt ein Widerspruchsnegationspaar.

Wie die Molrefraktion beweist, sind erst in unendlichen Grenzwertlimesverdünnungen alle Ionen so weit voneinander entfernt, daß sie richtige Ionen sind, die keine Chance einer zeitweiligen Vereinigung mehr haben. Es ist eigentlich immer nur ein Gleichgewichtsprozeß, der mit ständig steigender Verdünnung immer weiter zu den Einzelionen verschoben ist. Am Anfang der Elektrolysemessungen wurde schon aufgrund der Tatsache, daß die Gegend um die Anode sauer wird, obwohl nur OH-Ionen hinwandern sollten und daß umgekehrt die Kathode basisch reagiert, geschlossen, daß es nur Wasserdipole gibt, die an der jeweiligen Elektrode zerfallen und den Counterpart übriglassen, der für den entsprechenden pH-Wert sorgt. Ich habe hier nur von anderen Denkansätzen und experimentellen Tatsachen her theoretisch abgeleitet, was die alten Grothum und Berzelius schon Anfang des 19. Jahrhunderts gesagt haben. Mit gutem Recht, wie die Experimente zeigen, seien sie auch zweihundert Jahre alt. Ich habe hier die Negation der Negation vollzogen.
Da ich erst nach meiner theoretischen Ableitung von diesen Experimenten erfahren habe, bin ich in meinen Argumenten noch mehr psychologisch gestärkt worden. Ich habe unbemerkt für mich etwas vorausberechnet, was dann wirklich experimentell gezeigt wurde, wenn ich das auch nicht beweisen kann, weil ich da viel erzählen mag. Vielen Dank ihr Alten, daß ihr so lange geschwiegen und mich so echt gefordert habt, daß ich immer wieder Zweifel hatte, denn die Ionentheorie ist sehr suggestiv und wird von den Physikern so einseitig dargestellt, daß man nicht zum eigenen Denken kommt.
Zum Schluß des Kapitels über die Brownsche (Pollen-) Bewegung müssen wir noch einmal betonen, daß wir nicht sagen, daß die Physiker gänzlich unrecht hätten, sondern wir vollziehen wie immer die Negation der Negation. Auch die Physiker sagen, daß auf die eine Seite des (Pollen-) Korns mehr Moleküle prallen als auf die andere, aber sie sagen nicht wie oder warum, schon gar nicht stellen sie es als dialektischen Widerspruch, als Negation der Negation, dar.
Wir stellen uns vor, daß das Korn von einer Wasseroberfläche umgeben ist, die sich natürlich genau so dynamisch mit Mikrokugelblasensublimationsexplosionen aufbaut wie alle Wasseroberflächen. Wir finden hier das dialektische Paar

Die Wasseroberfläche um das Korn baut sich auf und wird bei der begrenzten Zerstörung von der sehr heterogen gestalteten Pollenkornoberfläche, die oft mit zahlreichen Stacheln besetzt ist, stark beeinflußt. Heterogen beeinflußt. Die Formeln der Physiker stimmen so alle, aber nur in der Bilanz. Es treffen unterschiedlich viele und vor allem verschieden schnelle Wassermoleküle pro Zeiteinheit auf die verschiedenen Seiten des Pollenkorns, weil dieses die Auslösungswahrscheinlichkeit der Mikrokugelblasenexplosionen stark einseitig beeinflußt.Nun brauchen Sie nur noch zum Kapitel Membranen zu blättern und über den Muskel nachlesen, in dem die Aktinmoleküle statt des Pollenkornes von der Oberflächenspannung getrieben werden, sich aktiv fortbewegen, aufeinander aufgleiten und sogar bei der isometrischen Muskelarbeit ohne Kontraktion Kraft entfalten, weil sie sich nur aufeinander zu bewegen wollen und stark schuften, ohne einen Millimeter vorwärts zu kommen. Von einem stärkeren Muskel können sie sogar wieder auseinandergezogen werden, auch wenn sie weiter mit äußerster Kraft ihre Rückstoßkräfte entfalten. Denken Sie auch immer an den nassen Ziegelstein weiter oben oder an die kontraktile Lenardmembran im letzten Kapitel.