Magnetismus

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Die Eisenfeilspäne auf dem Papier richten sich entlang der Feldlinien des darunter liegenden Stabmagneten aus.

Magnetismus (von griech. λίθος μάγνης líthos magnes „Stein aus Magnesia“, vgl. das Mineral Magnetit) ist ein physikalisches Phänomen, das sich durch Kraftwirkungen zwischen Magneten, magnetisierbaren Substanzen und bewegten elektrischen Ladungen äußert. Die Kraftwirkungen werden durch ein Magnetfeld repräsentiert, wobei die Dichte und Orientierung der Feldlinien die Stärke und Richtung der wirkenden Kräfte veranschaulicht. Zeitlich konstante Magnetfelder, wie sie von Dauermagneten (Permanentmagneten) erzeugt werden, sind Gegenstand der Magnetostatik.

Die geistigen Hintergründe des Magnetismus

Die untersinnliche Welt als Spiegelung der übersinnlichen Welt (GA 130, S 104)

Nach Rudolf Steiner entsteht der Magnetismus dadurch, dass die Kräfte des Klangäthers (auch Chemischer Äther genannt) in den Bereich des unterphysischen niederen Devachans, das das Reich Ahrimans ist, hinuntergestoßen werden:

„Wenn man nun einen Körper noch weiter hinunterdrückt als zur physischen Welt, dann kommt man in die unterphysische Welt, in die unterastralische Welt, das untere oder schlechte Unterdevachan und das untere oder schlechte Oberdevachan. Die schlechte Astralwelt ist das Gebiet des Luzifer, das schlechte untere Devachan ist das Gebiet des Ahriman und das schlechte obere Devachan ist das Gebiet der Asuras. Wenn man den Chemismus noch weiter hinunterstößt als unter den physischen Plan, in die schlechte untere devachanische Welt, entsteht Magnetismus, und wenn man das Licht ins Untermaterielle stößt, also um eine Stufe tiefer als die materielle Welt, entsteht die Elektrizität.“ (Lit.:GA 130, S. 102f)

Rudolf Steiner begründet auch, warum es sehr gut ist, dass der Mensch keine Wahrnehmungsorgane für die Elektrizität und den Magnetismus hat.

„Wenn nun William Crookes sagt: Warum leugnet ihr denn das Dasein einer übersinnlichen Welt, die doch auch nur deshalb nicht für euch da ist, weil ihr solche Organe habt, die nicht geeignet sind, sie wahrzunehmen? - so hat das auch seine Richtigkeit. Diese vollberechtigte Idee drückt er genauer aus, indem er davon ausgeht, daß er sagt: Die Farben nehmen wir wahr, die Töne hören wir, aber von Elektrizität und Magnetismus sehen wir nur Wirkungen. Sie sind Naturkräfte, deren Wesen der Mensch nicht kennt, wenn er sie auch im praktischen Leben anwendet. Das findet man überall, daß man sagt, das seien Naturkräfte, deren Wesen der Mensch nicht ergründet hat. - Zugegeben! Es bedeutet in Wirklichkeit nichts anderes als: Für die Farben hat der Mensch seine Augen, für die Töne seine Ohren und so weiter; in dem Falle des Magnetismus sieht der Mensch zwar, daß der Magnet das Eisen anzieht, aber den Magnetismus selber, das, was der Magnetismus eigentlich selber ist, das sieht er nicht. Bei der Elektrizität nimmt er Licht- und Wärmewirkungen wahr, nicht aber die Elektrizität selber. - Nun sagt William Crookes: Wie würde sich die Welt ausnehmen für Wesen, die Elektrizität und Magnetismus unmittelbar mit besonderen Sinnesorganen wahrnehmen könnten, aber dafür nicht Licht, Farben, Töne und so weiter? Wenn wir kein Licht wahrnehmen könnten, so würde zum Beispiel ein Kristall für uns undurchsichtig sein, Glas ebenso, und Fenster anzubringen würde dann keinen Sinn haben. Sie würden uns nur daran hindern, eine Verbindung mit der Außenwelt zu haben. Hätten wir dagegen Organe für den elektrischen Strom, so würden wir einen Telegraphendraht sehen wie eine Lichtlinie, die durch den finsteren Raum zieht; fließende, lichtvolle Elektrizität würden wir da wahrnehmen. Magneten könnten wir, wenn wir ein Organ für Magnetismus hätten, so wahrnehmen, daß magnetische Kräfte nach allen Seiten ausstrahlen würden und so weiter. - William Crookes sagt nun: Es ist nicht unwahrscheinlich, daß es solche Wesen gibt, deren Organe eingerichtet sind auf Schwingungen, die unsere Organe unberührt lassen. Solche Wesen leben in einer ganz anderen Welt als wir. - Und er betrachtet dann, wie diese Welt ausschauen würde. Glas und Kristall sind in dieser Welt dunkle Körper, Metalle, da sie die Elektrizität leiten, sind schon etwas heller, mit dunklen Teilen durchsetzt. Ein Telegraphendraht wäre ein langes, enges Loch in einem Körper von undurchdringbarer Festigkeit. Eine arbeitende Dynamomaschine würde ähnlich sein einer Feuersbrunst, und ein Magnet würde gar den Traum der mittelalterlichen Mystiker erfüllen von einer ewigen Lampe, die nie erlischt.

Schön hat das William Crookes auseinandergesetzt, und man kann auf diese Weise schon eine Vorstellung davon erwecken, wie unsinnig es ist, zu behaupten, daß diese sinnlich-physische Welt die einzige sei, daß es keine andere Welt gäbe als nur die unsrige, und daß es andere Wesen als die Menschen nicht geben könne. Alles richtig! Aber man kann noch etwas anderes sagen über diese Idee - und hier beginnt die andere Seite der Sache, die den wahren Geistesforscher angeht. Nehmen wir einmal an, wir stellen die Frage: Wie würde es sein, wenn der Mensch anstelle der Augen wirklich diese Organe hätte, um direkt Elektrizität und Magnetismus wahrzunehmen, wenn diese Idee, die in einer naiven Weise ein Mensch hinstellt, verwirklicht wäre an uns Menschen, wie wäre das? Dann würden wir Menschen uns in dem Reich von Elektrizität und Magnetismus ebenso unmittelbar zurechtfinden, wie wir uns jetzt im Reiche des Lichtes und der Töne zurechtfinden. Das würde aber eine Folge haben. Hätte der Mensch ein Organ für das unmittelbare Wahrnehmen von Elektrizität und Magnetismus, so hätte er zugleich mit diesem Organ, das dann für ihn ein Erkenntnisorgan wäre, die Macht und die Gewalt, jeden anderen Menschen zu töten oder krank zu machen. Diese Fähigkeit würde ein solches Organ unmittelbar verleihen.

Das ist es, was Geisteswissenschaft zu sagen hat zu der Idee des William Crookes, weil Geisteswissenschaft weiß, daß der Mensch durchzogen ist von solchen Kräften, die eine Verwandtschaft haben hier auf Erden mit den magnetischen und elektrischen Kräften. Nun bekommt die Frage einen ganz anderen Sinn, nun wird wirklich das Stück Naivität in dem einfachen Aufstellen einer solchen Idee erst recht sichtbar. Während ein Mensch, der kein höheres Schauen besitzt, die Idee von dem Hineinschauen in die elektrischen und magnetischen Kräfte aufstellt, folgt für den Geistesforscher aus ihr sogleich das soeben Gesagte. Wenn wir uns das vergegenwärtigen, kommen wir erst dazu, uns klar zu werden darüber, daß wir nicht an der Oberfläche bleiben dürfen, wenn wir uns in die Weisheit, die der Weltenordnung zugrunde liegt, wirklich vertiefen und sie verstehen wollen. Denn diese Erkenntnis des Geistesforschers zeigt uns, daß es sehr gut ist für den Menschen, daß er die elektrischen und magnetischen Organe nicht hat, daß er also seine Mitmenschen mit ihnen nicht schädigen kann. So können sich zunächst seine niederen Instinkte und Begierden auch nicht in solcher Weise ausleben und für ihn und die Welt verhängnisvoll werden. Der Mensch hat eine Welt um sich herum, die ihm in langsamer und allmählich wirkender Erziehung erlaubt, diese niederen Kräfte zu besiegen und dann erst zu den höheren Kräften aufzusteigen.

Das ist der ganze Sinn der Erdenentwickelung, daß der Mensch durch viele Erdenleben gehend, in mannigfaltigen auf und ab wogenden Wellenbewegungen allmählich doch der Vervollkommnung entgegengeht, aber so, daß er lernt, seine niederen Kräfte, Instinkte und Sehnsüchte in den Dienst der höheren Ideen und Motive zu stellen. Das würde er nicht tun können, wenn er in der Zeit, als er sich erst im Laufe der Erdenentwickelung zur Moralität zu erziehen hatte, Organe bekommen hätte, die ihn Elektrizität und Magnetismus unmittelbar wahrnehmen ließen, denn da würde die Versuchung zu stark gewesen sein, die Menschen, die ihm aus irgendeinem Grunde nicht gefallen hätten, zu töten, und nur diejenigen Menschen auf der Erde zu lassen, die ihm recht wären.“ (Lit.:GA 150, S. 87ff)

Physikalische Grundlagen

James Clerk Maxwell
Hans Christian Ørsted, Der Geist in der Natur, 1854

1820 beobachtete der dänische Physiker und Chemiker Hans Christian Ørsted zufällig während einer Vorlesung, wie ein von elektrischem Strom durchflossener Draht eine Kompassnadel ablenkte. 1831 entdeckte Michael Faraday, dass Prinzip der elektromagnetischen Induktion, wonach ein bewegter Dauermagnet in einer Drahtschleife elektrischen Strom erregt. Damit war klar, dass Elektrizität und Magnetismus eng miteinander verbunden sind. Als Elektromagnetismus bilden sie eine der vier heute bekannten Grundkräfte der Physik. 1861 bis 1864 formulierte James Clerk Maxwell mit den später nach ihm benannten Maxwell-Gleichungen die theoretischen Grundlagen des Elektromagnetismus. Die quantenfeldtheoretische Beschreibung des Elektromagnetismus erfolgt gegenwärtig im Rahmen der Quantenelektrodynamik (QED). Diese wird heute zusammen mit der schwachen Kernkraft (schwache Wechselwirkung) in der vereinheitlichten Theorie der elektroschwachen Wechselwirkung dargestellt.

Ferromagnetismus, Paramagnetismus, Diamagnetismus

Ein Stück Graphit, das durch Diamagnetismus über vier Permanentmagneten schwebt.

Es gibt unterschiedliche Erscheinungsformen des Magnetismus. Die bekannteste Art ist der Ferromagnetismus, der bei Raumtemperatur bei den Metallen Eisen, Cobalt und Nickel auftritt. Dabei richten sich unterhalb der materialspezifischen Curie-Temperatur LaTeX: T_{\rm{C}} bzw. LaTeX: \vartheta_{\rm{C}} (benannt nach Pierre Curie) die magnetischen Momente der Atome parallel aus. Die relative magnetische Permeabilität LaTeX: \mu_\mathrm r , welche die Durchlässigkeit (lat. permeare „durchgehen, durchdringen“) der Materie für magnetische Felder relativ zu der des Vakuums bestimmt, ist sehr viel größer als 1. Verwandt damit, aber deutlich schwächer ist der Paramagnetismus. Die magnetischen Momente richten sich hier nicht parallel aus, aber LaTeX: \mu_\mathrm r ist immer noch größer als 1. In beiden Fällen verstärkt sich das Magnetfeld innerhalb des Stoffes und sie werden in ein inhomogenes äußeres Magnetfeld hineingezogen. Die Grundvoraussetzung dafür sind ungepaarte Elektronen in der Elektronenhülle der Atome und der daraus resultierende Gesamtspin, aus dem sich die magnetischen Momente der Atome ergeben, was praktisch nur bei Übergangsmetallen und Seltenerdmetallen vorkommt.

Beim Diamagnetismus hingegen ist LaTeX: \mu_\mathrm r kleiner als 1. Das Magnetfeld wird daher innerhalb eines diamagnetischen Stoffes abgeschwächt und er wird aus einem inhomogenen äußeren Magnetfeld herausgedrängt. Die am stärksten diamagnetischen Stoffe sind Bismut und Kohlenstoff. Paramagnetische Atome habe keine ungepaarten Elektronen in ihrer Hülle. Sie haben daher kein resultierendes magnetisches Moment. Dieses wird erst durch ein äußeres Magnetfeld gegenläufig zu diesem induziert. Da alle Atome (ausgenommen atomarer Wasserstoff immer auch über gepaarte Elektronen verfügt, sind grundsätzlich alle Stoffe auch diamagnetisch. Bei paramagnetischen und ferromagnetischen Stoffen wird dieser Effekt aber durch die resultierenden magnetischen Momente der ungepaarten Elektronen überkompensiert.

Magnetische Feldkonstante

Auch dem Vakuum ist eine magnetische Permeabilität LaTeX: \mu_0 zugewiesen. Dabei handelt es sich um eine physikalische Konstante, die als magnetische Feldkonstante oder auch als Magnetische Konstante, Vakuumpermeabilität oder Induktionskonstante bezeichnet wird:

LaTeX: \mu_0 \;=\; 1{,}256\,637\,062\,12(19) \cdot 10^{-6} \frac{\mathrm{N}}{\mathrm{A}^2}

Nach den Maxwell-Gleichungen hängt sie mit der elektrischen Feldkonstanten LaTeX: \varepsilon_0 und der Lichtgeschwindigkeit LaTeX: c wie folgt zusammen:

LaTeX: \mu_0 \varepsilon_0 c^2 = 1 \; \Rightarrow \; \mu_0  = \frac {1}{\varepsilon_0 \, c^2}

Magnetische Permeabilität

Die magnetische Permeabilität LaTeX: \mu stellt den Zusammenhang zwischen der magnetischen Flussdichte LaTeX: \vec B und der magnetischen Feldstärke LaTeX: \vec H her:

LaTeX: \vec B = \mu \cdot \vec H

Die dimensionslose Permeabilitätszahl oder relative Permeabilität LaTeX: \mu_\mathrm r ist das Verhältnis der magnetischen Permeabilität LaTeX: \mu eines Stoffes zur Vakuumpermeabilität LaTeX: \mu_0

LaTeX:  \mu_\mathrm r = \frac{\mu}{\mu_0}\,.

Magnetische Suszeptibilität

Daraus ergibt sich die ebenfalls dimensionslose magnetische Suszeptibilität LaTeX: \chi (von lat. susceptibilitas „Übernahmefähigkeit“), die die Magnetisierbarkeit eines Stoffes durch ein äußeres Magnetfeld angibt:

LaTeX: \chi = 1 - \mu_\mathrm r

Für paramagnetische Stoffe ist LaTeX: \chi > 0 , für diamagnetische Stoffe ist LaTeX: \chi<0.

Magnetisierung

Mit der magnetischen Feldstärke LaTeX: \vec H ergibt sich die Magnetisierung LaTeX: \vec M:

LaTeX: \vec M = \chi \cdot \vec H

Der Magnetismus im Gefüge der anderen Grundkräfte der Physik

Schritte zur Weltformel (Theory of everything)
Starke
Wechselwirkung
Elektrostatik Magnetostatik Schwache
Wechselwirkung
Gravitation
Elektromagnetische
Wechselwirkung
Quantenchromodynamik Quantenelektrodynamik Allgemeine
Relativitätstheorie
Elektroschwache Wechselwirkung Quantengravitation
Standardmodell
Große vereinheitlichte Theorie
Weltformel: Stringtheorie, M-Theorie, Schleifenquantengravitation
Anmerkung: Theorien in frühem Stadium der Entwicklung sind blau hinterlegt.

Literatur

Steiner big.jpg
Literaturangaben zum Werk Rudolf Steiners folgen, wenn nicht anders angegeben, der Rudolf Steiner Gesamtausgabe (GA), Rudolf Steiner Verlag, Dornach/Schweiz
Email: verlag@steinerverlag.com URL: www.steinerverlag.com. Freie Werkausgaben gibt es auf fvn-rs.net, archive.org und im Rudolf Steiner Online Archiv.
Eine textkritische Ausgabe grundlegender Schriften Rudolf Steiners bietet die Kritische Ausgabe (SKA) (Hrsg. Christian Clement): steinerkritischeausgabe.com
Die Rudolf Steiner Ausgaben basieren auf Klartextnachschriften, die dem gesprochenen Wort Rudolf Steiners so nah wie möglich kommen.
Hilfreiche Werkzeuge zur Orientierung in Steiners Gesamtwerk sind Christian Karls kostenlos online verfügbares Handbuch zum Werk Rudolf Steiners und
Urs Schwendeners Nachschlagewerk Anthroposophie unter weitestgehender Verwendung des Originalwortlautes Rudolf Steiners.
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