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Beobachtungen:

Rechts-links

In der Natur gibt es Objekte wie z.B. die menschlichen Hände mit spiegelbildlichem Aufbau auftreten.
Obwohl beide Sorten eine ähnliche Struktur haben, können sie dennoch unterschiedliche Eigenschaften besitzen.
Wenn ein "Linkshänder" mit der rechten Hand schreiben lernen soll, tut er sich schwerer dabei als ein "Rechtshänder."
Was steckt hinter dieser "Händigkeit"?
Offensichtlich sind die Begriffe "links" und "rechts" bei Lebewesen nicht in jedem Falle austauschbar.

s.a. A. Jendrusch, M. Ritschel, S. Wachtel, Das Linksphänomen, Die eigenwillige Prägung des Lebens, (2009)

Abb. 01-01: Die Früchte vom Bergahorn sind spiegelbildlich angelegt.
Wenn sie reif sind, fallen sie herunter. Der Flügel zusammen mit dem schweren Samenkorn bilden ein rotierendes Flugobjekt, das bei Seitenwind erst in einiger Entfernung zum Boden kommt.
Bedingt durch die Unsymmetrie der Flügel dürfte dabei der eine rechts- und der andere linksdrehend herunterfallen. (FB)

Abb. 01-02: Ein Kormaran trocknet seine Flügel. Linker und rechter Flügel sind spiegelbildlich angelegt. (FB)

Abb. 01-03: Kastanie: zwei Früchte in einer Samenkapsel. (FB)

Abb. 01-04: Die Ranken des Hopfens wachsen in einer Schraube nach oben entlang der gespannten Eisendrähte. Dabei habe alle Ranken die gleiche Drehrichtung wie beim Linksgewinde. CCW (FB)

Abb. 01-4a: Gold-Geißblatt CCW

Abb. 01-05: Auch die Ranken dieser Winde umschlingen den Zaundraht gleichsinnig, wie beim Rechtsgewinde (anders als beim Hopfen). Die Knospe ist ebenfalls verdreht (Linksgewinde). (FB)

Abb. 01-06: Drehwuchs, wie beim Rechtsgewinde (FB)

Abb. 01-07: Drehwuchs bei einer Buche, wie beim Linksgewinde (FB)

Abb. 01-08: Das Haus von Weinbergschnecken besitzt eine vorgebene Drehrichtung (FB)

Abb. 01-09: Strudel mit Drehung gegen den Uhrzeigersinn. Brunnen in Aachen. (FB)

Abb. 01-10: Plattfische haben unterschiedliche - nicht spiegelbildliche - Seiten (FB)

In vielen Experimenten konnte gezeigt werden, daß es die Händigkeit (Chiralität) nicht nur bei Lebewesen, sondern auch in der Physik und Chemie eine Rolle spielt. http://de.wikipedia.org/wiki/H%C3%A4ndigkeit
So haben z.B. die "rechtsdrehende" oder "linksdrehende" Milchsäure nicht nur unterschiedliche optische Eigenschaften, sondern sie haben auch bei der Herstellung oder beim Stoffwechsel unterschiedliche Funktionen.

Wie läßt sich eine "Händigkeit" mit einfachen Mitteln erreichen?

Man nehme zwei unterschiedlich lange Stäbe und lege sie auf einer Unterlage mit jeweils einem Ende z.B. im rechten Winkel zusammen. Das Ergebnis könnte so aussehen wie der große Buchstabe L oder dessen Spiegelbild.
Ein Draht aus verformbaren Material wird auf eine zylindrische Form so gewickelt, daß mehrere Windungen nebeneinander liegen. Wird die Form nun entfernt, bleibt eine Schraube oder Helix zurück. Sie ist entweder links- oder rechtsgewendelt.
An einem Hebelarm greift an einem Ende senkrecht eine Kraft an. Das andere Ende ist an einer Welle drehbar gelagert.
Dabei entsteht ein Drehmoment, dessen Vorzeichen (links- oder rechtsdrehend) von der Anordnung und der Richtung der Kraft abhängt.

Wichtige Aussage:
Damit man z.B. eine menschliche Hand mit "links" oder "rechts" charakterisieren kann, muß sie zwangsläufig zwei unterscheidbare Seiten (Ober- und Unterseite) haben. Im Umkehrschluß folgt, daß man aus der Existenz einer Händigkeit eines Objektes diese strukturellen Eigenschaften ableiten kann.

Bei Rutengängern hört man häufig die beiden Begriffe "linksdrehend" oder "rechtsdrehend", weil sie bei einem Objekt offensichtlich zwei für sie unterscheidbare Zustände beobachten können.
Wenn nun solche sensitiven Beobachter bei physikalischen Experimenten diese "Händigkeit" beobachten (z.B. Abhängigkeit von der Drehrichtung), dann erlaubt dies Schlüsse über gründlegende Eigenschaften der beteiligten Objekten.

Wenn man z.B. bei einem um seinen Längsachse rotierenden Stabmagnet je nach Drehrichtung unterschiedliche Strukturen finden kann, dann muß es offensichtlich im Magnetfeld so etwas wie eine "Rotation" geben. Wenn außerdem bei diesem Experiment die Vertauschung von Nord- und Südpol den gleichen Effekt wie eine Umkehr der Drehrichtung hat, dann muß diese "Rotation" bei beiden Polen zueinander komplementär sein.

Fazit aus eigenen Experimenten:

Aus der Beobachtung der Händigkeit von physikalischen Objekten lassen sich wichtige Eigenschaften postulieren, ohne daß dabei die innere Struktur der Objekte bekannt sein muß.
(Rotation bei Drehscheibe, Stabmagnet, geladener Kugel oder Monozelle)
Wenn sich ein fließendes Medium bezüglich der Händigkeit genauso verhält wie ein anderes, dann müssen beide in einigen Punkten ähnliche Eigenschaften haben. Kennt man diese von dem einen, so sollten einige davon auf das andere übertragbar sein.
(Fließendes Wasser im Schlauch, Licht im Lichtleiter, elektrischer Strom in Leiterschleife)
Fließt in einem Leiter elektrischer Wechselstrom, dann bestimmen Ausrichtung und zeitliches Verhalten von elektrischem und magnetischem Feld (Spannung und Strom) dessen spürbare Eigenschaften.

Vorschläge für Experimente:

1. Rotierende Scheibe
1a) Test des Beobachters
Die Spürfähigkeit von sensitiven Beobachtern läßt sich trainieren bzw. testen mit Hilfe von einer rotierenden Scheibe.
Fähige Personen können zwischen beiden Drehrichtungen unterscheiden, ohne daß sie Sichtkontakt zur Scheibe haben.
Zu diesem Zweck stelle man die Scheibe (z.B. eine Schleifscheibe) mit ihrer Drehachse senkrecht auf z.B. im Keller und
lasse den Beobachter in einem Raum darüber arbeiten. Falls Bedenken wegen des Einflusse durch einen elekrischen Antrieb
bestehen, wirft man die Rotation mit der Hand oder kurzzeitig z.B. mit einem Akkuschrauber an.
Die spürbaren Eigenschaften der Scheibe durchdringen z.B. auch Betondecken.

1b) Beobachtungen mit anderen rotierenden Körpern wie Stabmagnet, elektrisch geladene Körper, Monozelle

2. fließendes Medium
2a) Wasser im Schlauch
Legt man einen Schlauch auf einer horizontalen Unterlage in einem Bogen aus und läßt durch ihn Wasser fließen,
dann ergibt sich im Bogen je nach Fließrichtung eine "rechtsdrehende" oder und "linksdrehende" Bewegung.
Bei der Bezeichnung spielt natürlich auch der Standort des Beobachters (oberhalb oder unterhalb der horizontalen Ebene)
eine Rolle.
Falls Bedarf für das Experiment als Blind- oder Doppelblindversuch besteht, dann verlegt man den Schlauch so, daß Anfang
und Ende nebeneinander angeordnet sind und man wahlweise das Medium in das eine oder andere einspeisen kann.

2b) Übertragung auf Lichtleiter und Stromschleife mit Wechselstrom.
Hier ist die Modifikation für einen Doppelblindversuch technisch noch einfacher.

Lichtleiter: Man bringt am Lichtleiter an beiden Enden eine Laserdiode an und läßt über einen Zufallsgenerator (Computer) nur eine davon einschalten.
Stromschleife mit Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung:
Die vor- oder nacheilende Phasenverschiebung läßt sich durch einen im Stromkreis eingebundenen Schwingkreis erreichen, wenn man die Frequenz unter- oder oberhalb dessen Resonanzfrequenz einstellt.
Man läßt einen Computer die von einem Zufallsgenerator ausgewählte Frequenz ausgeben.

   2c) Blindversuche
   Es ist wichtig, daß der Schlauch oder der Lichtleiter so ausgelegt ist (z.B. im Mäander oder in einer Acht), daß
   beide Zustände nur wenige Schritte auseinander vorliegen und der Beobachter sie miteinander vergleichen kann.
   Weiterhin ist darauf zu achten, wie sich die zu beobachtenden Strukturen zeitlich verhalten:
   Wie lange dauert es, bis der Wechsel spürbar ist? Gibt es einen Phantom-Effekt? Pulsieren die Strukturen?

Abb. 02-01: Ein Gleichstrommotor treibt eine Kunststoff-Scheibe an. Höhe und Polarität der Spannung lassen sich Drehzahl und Drehrichtung vorgeben. (FB)

Abb. 02-02: Diese Scheibe besteht aus Pertinax und wiegt 203 g. (FB)

Abb. 02-03: Aufbau für rotierende Batterie oder rotierenden Stabmagnet. Das Getriebe am Motor ist schaltbar und erlaubt extrem kleine Drehzahlen.

aus stromleiter-rotierend.htm
Abb. 00-02-02: (Abb. 02-03:) Kapitel-02
Experiment mit einer langsam rotierenden Batterie (Typ-AA), oben auf der Motorachse.
Zu beobachten sind zweischalige 3D-Strukturen.
Auf dem Bild sind bei unterschiedlichen Bedingungen die Maße eines horizontalen 2D-Schnittes durch die Struktur jeweils mit acht Hölzern ausgelegt.

Abb. 02-04: Die Struktur enthält zwei Elemente, jeweils über und unter der Äquatorebene. Bei der Rotation des Objektes verhalten sie sich zueinander komplementär.

aus stromleiter-rotierend.htm
Abb. 00-02-06: (Abb. 03-03-04:)
Je nach Drehrichtung und Polarität wachsen und schrumpfen die Strukturen unterschiedlich. (FB)

Abb. 02-05:

aus stromleiter-rotierend.htm
Abb. 00-01-03: Modell mit einem Ventilatorrad in einem Medium. Die Flügel sollen elastisch sein.
Je nach Drehrichtung der Welle (CCW) / (CW) und Blickrichtung (+) / (-) wachsen oder schrumpfen sie.
Mit zunehmender Drehzahl verstärkt sich die Größenänderung bis zum Erreichen der Maximalwerte. (FB)

Abb. 02-06: Anschauliches Beispiel für zwei Strömungen: Wasserstrahlen.

aus bbewegte-materie.htm#kapitel-03-03
Abb. 03-03-01: Zwei Wasserstrahlen kreuzen sich windschief, d.h. sie treffen in unterschiedlicher Höhe senkrecht aufeinander. (FB)

Abb. 02-07: Lichtstrahlen, Lichtbündel

aus bbewegte-materie.htm#kapitel-05-02
Abb. 05-02-05: Zwei Lichtbündel aus Sonnenlicht kreuzen sich. Es gibt spürbare Effekte in dem linken und rechten Quadrant. (FB)

Abb. 02-08: Wasser fließt in einem Schlauch

aus bbewegte-materie.htm#kapitel-04-01
Abb. 04-01-06: Ein Mäander aus dem dünnen Kunststoffschlauch.
In einer Rechtsschleife ist die spürbare Qualität anders als in einer Linksschleife. (FB)

Abb. 02-09: Licht geht durch einen Lichtleiter.

aus bbewegte-materie.htm#kapitel-05-03
Abb. 05-03-03: Lichtleiter als Mäander ausgelegt. In den Rechtsschleifen haben die spürbaren Strukturen andere Qualitäten als die in den Linksschlaufen. An einem Ende der Faser wird Laserlicht eingespeist. (FB)

Abb. 02-10: Licht in einem Lichtleiter

aus bbewegte-materie.htm#kapitel-05-03
Abb. 05-03-05: Lichtleiter, jeweils einige Linkswendeln und einige Rechtswendeln abwechselnd.
Das eine Ende wird mit Laserlicht beleuchtet.
Geht ein Beobachter auf der linken Seite entlang, wechseln die spürbaren Eindrücke "mit" und "entgegen" bei den unterschiedlichen Gruppen jeweils einander ab. Geht man auf der anderen Seite sind die Eindrücke umgekehrt. (FB)

Abb. 02-11: Vorbild: Kupferrohr mit fließendem Wasser, es entstehen großräumige Strukturen.
Die Ausbreitungsgeschwindigkeit liegt etwa bei 1 m/s, die Reichweite beträgt mehrere 100 Meter.
Auch bei dieser Flachspule gibt es zwei spürbar unterscheidbare Seiten.

aus eenergiesparlampe-gewendelt.htm#kapitel-06
Abb. 01-01: Flachspule aus Kupferkapillarrohr. Die Wendeschlaufe in der Mitte hat Ähnlichkeit mit dem YinYang-Symbol. Wenn man sie mit 2 bar Wasserdruck betreibt, sprüht der Strahl steil nach oben. (FB)

Abb. 02-12: Licht in einem Lichtleiter

aus eenergiesparlampe-gewendelt.htm#kapitel-06
Abb. 02-01: YinYang, Spule aus einem Kunststoff-Lichtleiter. Oben wird aus einer "Rotlichtquelle" Laserlicht eingespeist. Die dabei zu beobachtenden Strukturen haben Ähnlichkeit mit denen der obigen Wasserspule. (FB)

Abb. 02-13: Durch eine Leiterschleife fließt Wechselstrom mit einstellbarer Phase zwischen Strom und Spannung. Unter diesen Bedingungen sind Vorder- und Rückseite der Schleife, bzw. dem Strom vor- oder nacheilende Spannung spürbar zu unterscheiden.
Leiterschleife Vorderseite (V) , roter Anschluß unten

weitere Informationen resonanz-phase.htm
(FB)

Abb. 02-14:
von links: Frequenzgenerator, Oszillograph, Parallelschwingkreis und Leiterschleife.
Über die Frequenz läßt sich die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung einstellen (rot)

Die spürbaren Eigenschaften der Leiterschleife hängen vom Vorzeichen der Phasenverschiebung ab.
Sie unterscheiden sich auf beiden Seiten der Leiterschleife.

Es wurden drei Bedingungen beim Generator eingestellt:

    a) Strom eilt der Spannung voraus,        bei f = 6100 Hz
    b) Strom hat die gleiche Phase wie die Spannung,   bei f = 5450 Hz (Resonanzfrequenz)
    c) Strom eilt der Spannung hinterher.               bei f = 4860 Hz

und zwei Bedingungen bei der Leiterschleife: Vorderseite (V) oder Rückseite (R) zeigt zum Beobachter.

Beobachtung:

spürbarer Eindruck des Beobachters	a) Phasenverschiebung Strom voraus	b) keine Phasenverschiebung	c) Phasenverchiebung Strom hinterher
Vorderseite (V)	"warm"	nichts	"kalt"
Rückseite (R)	"kalt"	nichts	"warm"

Literatur: b-literatur.htm