spiraleTEIL D

WASSER


Während wir nun in unserer Untersuchung von der Dimension des Makrokosmos zur Dimension des Mikrokosmos wechseln, bildet das Wasser sozusagen den Grenzbereich zwischen diesen beiden Dimensionen. Denn das Wasser ist nicht nur das makroskopische Medium des Fließgleichgewichts, sondern auch das mikroskopische Medium der thermischen, molekularen und möglicherweise sogar atomaren und subatomaren Energien und Wechselwirkungen.

Ich habe bereits in Teil A ausführlich über den Wasserkreislauf geschrieben. Über das Wasser selbst könnte ich sicherlich eine weitere Arbeit vorlegen, die diese hier quantitativ noch weit übertreffen würde. Wasser weist schließlich rund vierzig physikalische Anomalien auf, die mit den Mitteln der Naturwissenschaft bis heute noch nicht vollkommen erklärt werden konnten. Dies reicht bis hin zu Vermutungen, daß Wasser ein ‚Gedächtnis’ habe und ‚kommunizieren’ könne. Das alles ist ausgesprochen faszinierend, ich werde hier und jetzt allerdings nur über diejenigen Wechselwirkungen und Effekte berichten, von denen ich annehme, daß sie bei unserem aufwärts gerichteten Wasserwirbel tatsächlich eine Rolle spielen.

Anschließend werde ich über die einzelnen Strömungsetappen innerhalb des Synergetischen Modells sprechen.

Thermische Wechselwirkung


Nachdem ich mich nun schon seit einigen Jahren mit diesem neuen Energieerzeugungssystem beschäftige, vermute ich stark, daß sich die latente Wärme des durchfließenden Wassers als die größte zur Wirkung kommende Energieform herausstellen wird. Die Temperatur, die hier ausgenutzt wird, gilt im Vergleich zur ‚konventionellen’ Wärmetechnik zwar als niedrig – was jedoch nicht heißen muß, daß ihre Wirkung deshalb so gering sein muß, wie es die thermodynamischen Grundgesetze auf den ersten Blick implizieren.

Als Julius Robert von Mayer im Jahre 1842 etwas über das von ihm entdeckte ‚Mechanische Wärmeäquivalent’ veröffentlichte, wurde er stark angefeindet. Obwohl es ihm gelungen war, erstmals auch den quantitativen Faktor der Umwandlung von Wärme- und mechanischer Energie zu bestimmen, lehnten die zeitgenössischen Physiker seinen ‚Ersten Hauptsatz der Wärmelehre’ ab. Nichtsdestotrotz wurde dieser zum Vorreiter des allgemeinen Energieerhaltungssatzes, wie er dann 1847 durch Hermann von Helmholtz ausformuliert wurde – was wesentlich zur Anerkennung dieses zunächst sehr umstrittenen Prinzips beitrug.

Das Problem entstand wohl erst, als das neue Paradigma seinen Ausschließlichkeitsanspruch anmeldete. Dieser mag anfangs ja noch berechtigt gewesen sein (solange es sich um ein ‚neues’ Paradigma handelte), denn damals sah man in der Wärmetechnik, die mit Verbrennung, Explosion, Druck und Expansion eine Bewegung erzeugt, das einzige Energieprinzip überhaupt. Wenn man Bewegung wollte, dann brauchte man einen möglichst hohen Druck, eine möglichst hohe Temperatur usw. – und diese bekam man am besten, wenn man irgendetwas verbrannte. Schnell erwuchs daraus eine global agierende Brennstoffwirtschaft, die noch heute für einen weiten Bereich unserer Realität maßgeblich ist. Und von Anfang an bewegte man sich im Bereich der Temperaturen weit über dem Siedepunkt (Dampfmaschine).

Rechnerisch ging die Sache mit dem Wärmeäquivalent jedenfalls auf – auch als die Nachfolger der oben genannten Physiker die ‚zwei Hauptsätze der Thermodynamik’ aufstellten. Diese bewiesen nebenbei auch noch schlüssig, daß es ein ‚Perpetuum Mobile’ nicht geben kann – weil es schließlich nichts gibt, was aus dem Nichts heraus Energie erzeugen kann.

Auch Max Planck schloß 1879 aus dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik recht scharf, „eine Maschine, die aus der Wärme der Umgebung Arbeit gewinnt, (also) ein perpetuum mobile II. Art, ist unmöglich“. Doch er räumte auch die Möglichkeit ein, daß dieser ‚Erfahrungssatz’ eines Tages durch die Anwendung entsprechender Mittel widerlegt werden könnte: „Dann stürzt der ganze Bau des Zweiten Hauptsatzes zusammen“. Und was das Resultat angeht, so hatte Max Planck schon damals die Einsicht: „Bei jeder etwa entdeckten Abweichung einer Naturerscheinung von dem Zweiten Hauptsatz kann man sogleich eine praktisch höchst bedeutungsvolle Nutzanwendung aus ihr ziehen.“ (79)

Also sollten wir uns den grundlegenden Energieerhaltungssatz einmal sehr genau anschauen:

Der Energieerhaltungssatz sagt aus, daß die Gesamtenergie eines Systems durch Prozesse, die ausschließlich innerhalb des betrachteten Systems stattfinden, nicht verändert werden kann.

Das heißt, es ist unmöglich, innerhalb eines abgeschlossenen Systems (also eines Systems ohne Wechselwirkung mit seiner Umgebung) Energie zu erzeugen oder zu vernichten. (80)

Wobei auch ganz schnell deutlich wird, wie ‚theoretisch’ das Ganze ist – denn ‚abgeschlossene Systeme’ gibt es gar nicht. Jedenfalls nicht in der Realität. Ich frage mich, wie lange es wohl noch dauern soll, bis sich diese Sichtweise endlich durchsetzt, denn es wird wirklich schon lange genug daran gearbeitet!

Als die Biologen, und insbesondere im Jahre 1952 Ludwig von Bertalanffy, immer mehr auf die Tatsache hinwiesen, daß in der Natur die Entropie nicht nur zunehme, sondern durchaus auch abnehmen kann, erfolgte durch die Physiker eine erstmalige Überprüfung der Hauptsätze der Thermodynamik. Schon bald gelangte z.B. Charles Kittel von der Berkeley-Universität, berufenes Mitglied der Amerikanischen Akademie der Wissenschaften, zu der Ansicht, daß die beiden Hauptsätze heute nur noch für abgeschlossene, d.h. von der Umwelt streng isoliert gehaltene Systeme gelten können. (81)

Allein schon, daß die Welt ins Kleine, also in die molekularen, atomaren und weiteren Substrukturen hinein offen ist, sollte Beweis genug dafür sein, daß es möglicherweise noch ganz andere ‚Energiesätze’ geben kann, die uns bei der Gewinnung von Exergie nicht so enge Grenzen setzen. (82)

Noch gibt es keine praktische Erfahrung mit dem Synergetischen Modell, doch die Ähnlichkeit des aufwärtsgerichteten Wasserwirbels mit Tornados, Wind- oder Wasserhosen legt den mir logisch erscheinenden Schluß nahe, daß die thermischen Wechselwirkungen auf eine ähnliche Art und Weise stattfinden. Aus diesem Grund setze ich die weitere Betrachtung dieses Themas im nächsten Kapitel ‚Wirbelströmung’ ausführlich fort. Daß sich Moleküle oder zumindest Molekülteile tatsächlich schneller drehen, wenn sie Lichtteilchen aufnehmen, wurde schon 1986 durch die Arbeit von K. M. T. Yamada an der Universität Köln nachgewiesen, wo man an kalten Molekülen im Überschallstrahl feststellen konnte, daß die Rotationstemperatur proportional mit der Rotationsquantenzahl anstieg, welche ein Maß für den Drehimpuls eines kleinen Teilchen ist. (83)

Kohäsion und Adhäsion


Bei der Überlegung, innerhalb des Rotationszylinders das physikalische Geschehen auf molekularer Ebene als zusätzliches Potential synergetisch zu nutzen, sind als erstes die Kohäsion und die Adhäsion zu nennen:

Kohäsion: lat., gegenseitige Anziehung der Moleküle eines festen oder flüssigen Körpers (Festigkeit, Klebrigkeit)

Adhäsion: lat., Aneinanderhaften verschiedener Stoffe durch molekulare Anziehung (Haftvermögen)

Der bei einem durchsichtigen Kapillar leicht zu beobachtende Effekt ist ebenso wie die Oberflächenspannung ein Resultat von Kohäsion, Adhäsion und Luftdruck: In einem Kapillar, der in Flüssigkeit eingetaucht ist, steht diese Flüssigkeit höher als außerhalb des Röhrchens. Neben der Oberflächenspannung der Flüssigkeit selbst wirkt hier die Grenzflächenspannung zwischen der  Flüssigkeit und den benachbarten festen Oberflächen.

Der Meniskus

Der Meniskus

Analysiert man einen Kapillar mit benässender Flüssigkeit im Detail, so kann man das nebenstehende Kräftediagramm aufzeichnen: Die Adhäsion (A) wirkt waagrecht zur Wandung hin. Die Kohäsion (K) wirkt nur unterhalb eines Winkels von 45° und die Flüssigkeitsoberfläche stellt sich jeweils senk­recht zur Resultante (R) [Angaben bei ruhendem Wasser und ruhendem Röhrchen].

Im praktischen Versuch zeigt sich, daß dieses molekularenergetische kapillare Aufsteigen entgegen der Schwerkraft nur bei Röhrchen mit einem maximalen Durchmesser von 0,5 mm funktioniert. Je kleiner der Durchmesser des Kapillar, desto höher steigt in ihm die Flüssigkeit. Obwohl es sich dabei nur um Höhenunterschiede im Millimeterbereich handelt, ist dies für Entfernungen auf molekularer Ebene schon recht beachtlich. Die gekrümmte Flüssigkeitsoberfläche eines Kapillars wird Meniskus genannt, beim Quecksilber ist sie konvex, während sie beim Wasser konkav ist, wie ich es stark vergrößert in der Abbildung darstelle – wo auch erkennbar wird, worin der Unterschied im Verhältnis von Kohäsion und Adhäsion der beiden Flüssigkeiten besteht.

Natürlich wurde versucht, den Kapillareffekt zu nutzen, um Wasser aufwärts zu fördern. Ich fand so zum Beispiel den Hinweis auf den französischen Wissenschaftler und Geistlichen Abbé Jean-Antoine Nollet, erster Professor für Experimentalphysik an der Universität Paris, dem ein deutscher Physiker aus Weimar 1747 mitgeteilt haben soll, daß Wasser, welches normalerweise nur tropfenweise aus einem Kapillarröhrchen austritt, in einem kontinuierlichen Strom ausläuft, wenn man den Kapillar unter Strom setzt  (84). Von einer tatsächlichen Umsetzung ist mir allerdings nichts bekannt.

Wir sollten auch nicht vergessen, daß alle Pflanzen von dieser Art des molekularen Emporsteigens leben: Bis in die höchste Blattspitze hinauf, und das ist oft haushoch und höher, steigt der Baumsaft – ohne Pumpen, Kolben oder Schaufelräder. In lebenden Systemen bewirken alleine Kapillarität und Osmose – die partielle Durchlässigkeit mit ihrer ‚Ventilfunktion’ – den Transport der nährstoffhaltigen Flüssigkeit.

Die Adhäsion wirkt jedoch nicht nur in Kapillaren, sondern auch an jeder Berührungsfläche zwischen Flüssigkeit und Gefäßwandung. Ich denke, daß wir beim Rotationsmaschinenelement dieses molekular-energetische Geschehen ebenfalls nutzen, da die Rotation des Zylinders dieser Kraft erlaubt, ihre ganze ‚Stärke zu zeigen’. Die Adhäsion ermöglicht nämlich die ‚Schlupf’-Bildung – während die Kohäsion für einen gleichmäßigen und ununterbrochenen Weiterfluß sorgt. Und bei jeder Umdrehung steigen die Wassermoleküle weiter nach oben.

Aus diesem Grund erachte ich es auch als wichtig, verschiedene Materialien zur Innenauskleidung des Rotationszylinders zu überprüfen, um jene optimale Beschichtung zu finden, an der das Wasser am leichtesten emporfließen kann. Im Kapitel ‚Gravitation’ hatte ich ja bereits über den Versuch berichtet, bei dem man eine wasseranziehende Siliziumscheibe mit wasserabweisenden Alkyltrichlorsilan beschichtete und anschließend höchst überraschende Resultate beobachten konnte.

Daß ‚Rundungen’ nicht nur in Biologie und Psychologie positive oder gar ‚energetisierende’ Wirkungen zeigen können, sieht man an jedem modernen Auto oder Flugzeug, bei dem durch Stromlinienformen der Luftwiderstand herabgesetzt wird. Ein einfacher Versuch kann schnell verdeutlichen, warum eine Rundung gewisse Strömungseffekte unterstützt:

Adhäsionseffekt

Adhäsionseffekt

Verschütten wir auf einem Tisch mit Kunststoffplatte Wasser, so stellen wir fest, daß es - neben der Neigung - primär von der Kante abhängt, wie viel davon zu Boden fließt. Über eine eckige Kante fließt nur das Wasser, das beim Auskippen mit Schwung darüber läuft, dann reißt der Strom jedoch ab. Das über eine abgerundete Kante laufende Wasser zieht dagegen die ganze Wasserlache nach – was durch die Kohäsion bewirkt wird. Da diese stärker ist als die Adhäsion zwischen Wasser und Kunststoff, wird die Platte auch sofort trocken.

Noch etwas verbindet sich mit ‚Rundungen’ – der sogenannte Coanda-Effekt: Eine Flüssigkeit oder ein Gas, das über eine gewölbte Oberfläche fließt, neigt dazu, die einmal angenommene Krümmung beizubehalten, anstatt sich abzulösen. Ich kann dies nur als Ausdruck der positiven Haltung des Wassers gegenüber rundlaufenden Bewegungsformen verstehen...

Der Tischkanten-Versuch kann uns auch den wichtigsten Unterschied zwischen zwei grundlegend verschiedenen Methoden, Wasser zu bewegen, verdeutlichen. Im Gegensatz zu der stets verbundenen Strömung im Rotationszylinder des Synergetischen Modells wird z.B. bei einem Schöpfrad der Wasserverbund – also die Kohäsion – unter großem Energieaufwand immer wieder und wieder durchtrennt. Erst muß die Schaufel die Oberflächenspannung durchdringen und sich in das Wasser hineindrücken – und dann wird der Inhalt der Schaufel abgetrennt (und empor gestemmt). Diese Abtrennung geschieht genauso aber auch in jeder modernen Pumpe. Bei Kreiselpumpen wird das stoßweise Arbeiten der Kolbenpumpen zwar von einem stetigen Wasserstrom ersetzt, doch auch hier wird die Energie zur Überwindung der verlangten Förderhöhe durch den Druck der Zentrifugalbeschleunigung erzielt – und das axial eingeführte Wasser von einem Leitkranz zum nächsten umgelenkt. Gleichzeitig schlägt hier die Adhäs­ion als ‚Reibungsfaktor’ stark negativ zu Buche, während sie beim Rotationszylinder ja eine Grundbedingung für die Funktion des Hochflusses ist – und in dessen Energiebilanz daher auf der positiven Seite steht.

Bewegen wir uns innerhalb des Kohäsionsverbundes des rotierenden Wassers von der Grenzfläche der Wandung auf den Mittelpunkt des Wasserwirbels zu, dann stoßen wir durch Schichten und Schichten von rotierendem Wasser, die untereinander von Scherkräften beeinflußt werden. Es ist leicht zu beobachten, daß die Winkelgeschwindigkeiten einzelner Wasserschichten differieren. Sie gleiten jedoch ohne nennenswerte Reibung aneinander, es existieren keine Schubspannungen und auch kein Strömungswiderstand. Dies ist das Gebiet der Grenzschichttheorie und Grenzflächenphysik, die sich hoffentlich bald auch mit dem  Synergetischen Modell beschäftigen werden!

Als Anreiz dafür mag der Hinweis gelten, daß, wenn man einen in eine elastische Flüssigkeit eintauchenden Zylinder rotieren läßt, die Flüssigkeit dabei den Zylinder hinaufklettert...!

Andere molekulare und submolekulare Energien


Einige der inneren Kräfte von Flüssigkeiten lassen sich leicht feststellen: durch den Widerstand gegen das Zerreißen des Kohäsionsverbundes etwa, oder durch den außerordentlichen Widerstand des Wassers z.B. gegen eine Volumenverkleinerung, bei gleichzeitiger leichter Verschiebbarkeit der Flüssigkeitselemente (85). Über andere Kräfte können im derzeitigen Stadium der Arbeit allerdings noch keine Angaben gemacht werden. Ich möchte hier jedoch versuchen, wenigstens alle möglicherweise relevanten Phänomene aufzulisten. Natürlich sind auch diese in die Erhaltungssätze von Materie und Energie eingebunden – wir sollten aber niemals das folgende vergessen: „Wir sind überzeugt, diese Erkenntnisse aus der Natur beobachtet zu haben, während wir in Wahrheit unser folgerichtiges dreidimensional-terrestrisches Denkprinzip als Gesetzmäßigkeit in die Natur hineingelegt haben.“ (86)

Die Frage lautet nämlich, ob bei den Wirkmechanismen des Synergetischen Modells tatsächlich auch neue und unbekannte Kräfte zum Tragen kommen oder nicht. Wobei ‚neu’ natürlich ein relativer Begriff ist. Dazu eine kleine Abschweifung:

Wir betrachten den elektrischen Strom als heute als etwas relativ Neues, und meine noch lebende Mutter (1919 geboren) erinnert sich noch gut an die große Aufregung, die sie als kleines Mädchen hautnah miterlebte, als ihre Großmutter das erste mal im Leben einen elektrischen Lichtschalter betätigte - der den Raum in gleißende Helle tauchte! Es ist also wirklich noch nicht sehr lange her... und trotzdem ganz, ganz falsch. Denn bereits über 3.000 Jahre vor Faraday nutzten schon die Parther im Gebiet des heutigen Persien, Irak und Syrien die Elektrolyse, wobei sie den elektrischen Strom mittels chemischer Tonkrug-Batterien erzeugten. (87) 

Neu oder nicht – der Clou besteht jedenfalls darin, bislang unbrauchbare Energieformen derart in ein geeignetes System zu dissipieren, daß die dadurch entstehende dynamische Struktur den Abgriff nutzbarer Energieformen erlaubt. Immerhin leben wir heute in einer Zeit, in der langsam ins Bewußtsein dringt, „daß es in der Natur viele angenäherte Systeme gibt, wobei kein Zweifel be­steht daß die fundamentalen Gesetze der Natur einfach und symmetrisch sind“ (88). Diese einfachen Symmetrien begegnen uns auch bei den molekularen und submolekularen Bewegungskomponenten, die sich zumeist als spiralig herausstellen. Im anschließenden Kapitel ‚Wirbelströmung’ werde ich mich umfassend damit beschäftigen, obwohl es sich im Grunde um eine sehr einfache Sache handelt. Dabei ermutigt mich die Aussage des bekannten amerikanischen Physikers John Wheeler:

„Meiner Meinung nach muß allem (...) eine ausgesprochen einfache Idee zugrunde liegen. Und meiner Meinung nach wird diese Idee, wenn wir sie schließlich entdeckt haben, so zwingend, so schön sein, daß wir zueinander sagen werden: Ja, wie hätte es auch anders sein können.“


Einen Schlüsselbegriff bei der Untersuchung dieses Geschehens bildet der ‚Attraktor’, der eine Stabilität des behandelten Zustands bedingt: Nach mehr oder weniger kleinen Störungen ,relaxiert' ein System wieder in seinen alten, statisch oder dynamisch stationären Zustand zurück. Im Verdacht, zu den besonders starken Attraktoren zu gehören, stehen dabei bestimmte Wirbelstrukturen, wie sie in Rauchringen, bei Wirbelstürmen, aber auch bei Spiralgalaxien festgestellt werden. Findet man etwa einen Attraktor, der sich durch die Abkühlung des Materials und der Umwandlung dieser Energie in Bewegungsenergie auszeichnet, so wäre dies eine Möglichkeit, unter Ausnutzung der Stabilität des eingenommenen Zustands die Bewegungsenergie periodisch anzuzapfen und das System unter ständiger Abkühlung sich regenerieren zu lassen (89). In die Sprache der Thermodynamik übersetzt heißt dies, daß ein System neben dem thermischen, chemischen oder mechanischen Gleichgewicht auch andere Zustände als ‚Endstation’ seiner Entwicklung einnehmen kann - Zustände, in denen nicht Ruhe und Ausgleich, sondern Bewegung und Oszillation vorherrschen!

Eine ganz besonders charakteristische Form dieser Zustände bildet innerhalb des Wassers Strukturen, die überraschende Assoziationen wecken:

Bereits 1974 untersuchten Jerry P. Gollup vom Haverford-College in Pennsylvania und Harry L. Swinney  von der Universität Texas in Austin das Verhalten von Flüssigkeiten innerhalb sogenannter Couette-Zellen (90). Das auch Taylor-Couette genannte System ist ein klassisches Testsystem, mit dem hydrodynamische Strukturen und strukturbildende Prozesse erforscht werden. Es besteht aus zwei konzentrisch gelagerten Zylindern der Länge L mit unterschiedlichen Radien (ri und ro). In dem Zwischenraum der Dicke d (d = ro - ri) dieser beiden Zylinder befindet sich eine inkompressible viskose Flüssigkeit wie z.B. Wasser. Die Zylinder können unabhängig voneinander in Rotation versetzt werden. Durch die Variation der Drehfrequenzen (fi und fo) lassen sich dann die unterschiedlichen Strömungszustände untersuchen.

Couette Wasserschraube

Couette Wasserschraube

Beginnt sich der Innenzylinder bei rotierendem Außenzylinder ebenfalls zu drehen, so erhält man eine laminare Strömung, die keine radiale und vertikale, sondern ausschließlich eine azimutale, also aufwärts gerichtete Geschwindigkeitskomponente besitzt. Diese reine Scherströmung wird als Couette-Strömung bezeichnet und besitzt von allen Zuständen in diesem System die höchste Symmetrie. Obwohl die Qualität der Vorlage nicht optimal ist, reproduziere ich hier das interessante entstehende Strömungsmuster, bei dem die Rollen hin und her schwingen. In meinen Augen sieht das schon fast wie ein Schraubgewinde aus – und ist möglicherweise ein weiteres Indiz dafür, daß sich Wasser im rotierenden System leicht und ‚gerne’ aufwärts transportieren läßt. Bei weiterer Erhöhung der Innenzylinderdrehfrequenz geht die Couette-Strömung bei ruhendem Außenzylinder in die sogenannte Taylor-Wirbelströmung über.

Es ist immer wieder überraschend, wie schnell sich Wissenschaftler in ihren Untersuchungen verirren und verrennen können. Während Versuche am Synergetischen Modell bislang ausgeblieben sind, obwohl sie vom Prinzip her viel einfacher wären, beschäftigt man sich sogar bei Systemen mit axialem Durchfluß viel lieber mit dem Couette-Poiseuille-System, wie es 2002 an der Universität Kiel im Rahmen einer Diplomarbeit von Matti Heise in Zusammenarbeit mit Joel Langenberg neu konstruiert worden ist. Wobei es möglicherweise an mir liegt, daß ich darin keinen Sinn erkennen kann.

Bei diesem hochkomplexen System lassen sich nicht nur die Innen- und Außenzylinderdrehfrequenz unabhängig voneinander einstellen, sondern zusätzlich auch der axiale Durchfluß durch das System variieren. Das gesamte Wirbelsystem besitzt eine überlagerte Geschwindigkeitskomponente in axialer Richtung, und die entstehenden Taylor-Wirbel werden axial durch das System ‚geschoben’– wobei auch die vorliegende Dynamik am Einlaß des Durchflusses in das System eine maßgebliche Rolle spielt (!) (91). Die schematisch auf der linken Abbildung dargestellten Taylor-Wirbel wurden an der Universität Kiel mit beachtlichem Erfolg auch sichtbar gemacht, wobei man CO2-Bläschen verwendete (s. fotografische Abbildung).

Wirbelströmung mit CO2-Bläschen

Wirbelringströmung
mit CO2-Bläschen

In dieser Arbeitsgruppe konzentrierten sich die Forscher auf die Untersuchung strukturbildender Prozesse, raumzeitlicher Strukturen und die nichtlineare Wechselwirkung bis hin zu chaotischen Zuständen. Und Swinney war auch 1986 noch immer dabei, große Pfannen zu bauen und mit drei Umdrehungen pro Sekunde rotieren zu lassen, um mit Wasser und Farbstoff Strömungsmuster beobachtbar zu machen. Wobei ich bislang nicht das geringste darüber finden konnte, wozu man diese Untersuchungen überhaupt macht... und ich könnte glatt an die Decke gehen, wenn ich mir überlege, wie viel praktischen Fortschritt es dagegen gebracht hätte, wenn man sich stattdessen mit dem Geschehen im Rotationszylinder des neuen Energiesystems beschäftigt hätte... denn die systemtechnischen Unterschiede der Versuchsanordnungen sind doch wirklich nur noch marginal!

Es wurde schon oft auf die Gleichzeitigkeit von Ursache und Wirkung hingewiesen, die als die zwei Seiten desselben Prozesses eines Energie- und Impulsaustausches betrachtet werden, denn sonst würden die Erhaltungssätze ja verletzt werden (92). Wie wir jedoch gesehen haben, gilt der Energieerhaltungssatz aber nur für das gesamte physikalische System, und nicht für die einzelnen Teile (des Systems), welche gerade Energie übertragen. Auf das Synergetische Modell angewandt erlangt diese Aussage neue Gültigkeit, da es sich ja sozusagen in die ständig umlaufenden Austauschprozesse der Natur sowohl im energetischen als auch im materiellen Bereich ‚einklinkt’.

Ergibt die Spiralbewegung innerhalb des Rotationszylinders nun tatsächlich auch Wechselwirkungen im molekularen und vielleicht sogar submolekularen Bereich, dann gewinnt auch die Idee vom symmetrischen Verhalten der Teilchen neues Gewicht, denn bei der Betrachtung des physikalischen Geschehens in diesen Ebenen treffen wir auf folgende Effekte:

  • die Brownsche Molekularbewegung (thermisch getriebene Eigenbewegung der Moleküle), sowie den Spin, also das Drehmoment der Teilchen, welcher sich innerhalb des Rotationszylinders möglicherweise ausrichtet – ähnlich dem Effekt des Elektromagnetismus bei ferromagnetischen Metallen, wobei bekannt ist, daß sich Wasser tatsächlich teilweise magnetisieren läßt,

  • den kinetobarischen Effekt, bei dem elektromagnetische Energie gewisse Veränderungen im Zustand des Wassers hervorruft, die erst langsam wieder abklingen (Wasser ist vermutlich in der Lage, elektromagnetische Energie zu absorbieren, zu speichern und sie auch wiederum abzustrahlen, wobei es sich allerdings um sehr kleine Energiemengen handeln muß (93)),

  • die sogenannte Bauersche Kraft, d.h. eine Kompression zum Kern hin bei einer sich vermindernden Reibung, welche auch zur Erklärung der Kraftentfaltung bei Tornados usw. dient (s.u. ‚Wirbelströmung’), sowie möglicherweise auch noch andere Kräfte der molekularen, atomaren und subatomaren Ebene, von denen ich bislang aber noch nichts berichten kann. Allerdings möchte ich an dieser Stelle noch einmal auf das bereits beschriebene Verhalten von Helium II erinnern, bei welchem die Quantisierung eindeutige Wirkungen zeigt, die auch im makroskopischen Bereich sichtbar sind.

Die hier zuoberst erwähnte und 1827 von dem irischen Botaniker Robert Brown wiederentdeckte ‚Brownsche Bewegung’ (der holländische Arzt und Botaniker Jan Ingenhousz hatte die Bewegung von Holzkohlestaub auf Alkohol bereits 1785 beschrieben), wurde übrigens noch 1912 zu den experimentell nachweisbaren, der üblichen Thermodynamik jedoch widersprechenden Molekularphänomenen gezählt. Heute weiß man, daß die Brownschen Teilchen eigentlich ein perpetuum mobile 2. Art darstellen, und daß ihr Vorhandensein den zweiten Hauptsatz der phänomenologischen Wärmelehre widerlegt. Es zeigte sich nämlich, daß diese Bewegung auf einem ständigen Wärmeaustausch mit der umgebenden Flüssigkeit beruht, wobei Wärme erst in Bewegung, und diese dann wieder in Wärme umgewandelt wird (94). Daher erhält man bei längerer Betrachtung für die Summe der Richtungsänderung auch den Wert Null.

Lichtmühle

Lichtmühle

Auf dieser Molekularbewegung basieren Osmose und Diffusion ebenso wie der vom englischen Physiker William Crookes im Jahre 1873 erfundene Radiometer (auch als Lichtmühle oder Licht-Windrad bezeichnet), eine Glaskugel, in derem Inneren sich ein Rotor aus vier schlecht wärmeleitenden Plättchen befindet, die auf einer Seite geschwärzt sind. Bei einwirkender Licht- oder Wärmestrahlung beginnt sich der Rotor in Richtung der hellen Seite der Plättchen zu drehen.

Anfänglich glaubte man, daß die Drehbewegung aufgrund des unterschiedlichen Strahlungsdrucks der Photonen (an der hellen Seite werden sie reflektiert, an der dunklen absorbiert) entsteht. Eine genauere Analyse ergab allerdings, daß dieser Effekt zu gering ist, außerdem würde dies eine Drehung in Richtung der dunklen Seite bewirken. Nach heutiger Sicht der Dinge entsteht die Drehung hauptsächlich durch die unterschiedliche Erwärmung der hellen und der dunklen Seite der Plättchen, wobei sich im Inneren des Plättchens ein Temperaturgradient ausbildet, demzufolge die Atome auf der dunklen Seite eine stärkere thermische Molekularbewegung ausführen. Hierdurch werden auch die Luftmoleküle auf der schwarzen Seite des Plättchens stärker angestoßen, als dies auf der hellen Seite des Plättchens der Fall ist. Durch den stärkeren Impuls der erwärmten, von der dunklen Seite wegfliegenden Luftmoleküle erfährt das Plättchen einen Gegenimpuls bzw. Rückstoß, und da die vier Plättchen einer Lichtmühle so angeordnet sind, daß sich alle Kräfte addieren, fängt der Rotor an, sich in Richtung der hellen Seite der Plättchen zu drehen.

Es gibt einen weiteren Forschungsbereich, dessen Ergebnisse für die Untersuchung des Synergetischen Modells möglicherweise relevant sind – den der Ferrofluide. Schon Anfang der 1980er Jahre wurde untersucht, was passiert, wenn eine magnetische Flüssigkeit in einem Behälter rotiert. Solange keine magnetischen Kräfte auftauchen, induziert die Rotation der Flüssigkeit einen Drehimpuls, der überall die gleiche Richtung hat: parallel zur Drehachse. Wird das Fluid aber einem waagrecht verlaufenden Magnetfeld ausgesetzt, das sich nicht mitdreht, dann versuchen die Feldteilchen, sich trotz der Drehbewegung in Feldrichtung zu orientieren und erzeugen dadurch einen ‚inneren’ Drehimpuls, sodaß es zu einer Relativbewegung zwischen Flüssigkeit und Behälter kommen kann: Durch ihr Bestreben, sich in Feldrichtung zu orientieren, erhalten die Teilchen einen eigenen Drehimpuls. Wenn sie durch das Fluid diffundieren, also quasi hindurchwandern, können sie Drehimpulse abgeben (oder auch aufnehmen), sodaß die mikroskopische Rotation mit der Bewegung der Flüssigkeit als Ganzes gekoppelt ist.

Was aber passiert, wenn anstelle der Flüssigkeit das Magnetfeld rotiert? In einem Feld, das mit 1.000 Umdrehungen pro Sekunde rotierte, begann auch das Ferrofluid im Kreis zu wirbeln – mit etwa 200 Umdrehungen pro Minute. Wissenschaftler der Sheffield University untersuchten daher gemeinsam mit Kollegen der British Steel Corporation diesen Effekt, wobei das Gefäß mit dem Ferrofluid diesmal auf einer frei drehbaren Scheibe stand. Zu ihrer Überraschung drehte sich nicht nur die Flüssigkeit, sondern auch die Scheibe. Merkwürdigerweise rotierte die Scheibe zwar in der gleichen Drehrichtung wie das Magnetfeld, das Ferrofluid dagegen genau entgegengesetzt! Für dieses Resultat gibt es bislang keine zufriedenstellende Erklärung, man vermutet jedoch, daß hier ‚antisymmetrische Scherkräfte’ eine Rolle spielen, die in der ferrohydrodynamischen Bernoullischen Gleichung nicht berücksichtigt worden sind. (95)

Für jemanden, der sich tiefergehend damit beschäftigen will, liste ich abschließend die Ansätze auf, die Prof. Rudolf Trostel von der TU Berlin erwähnte, als ich ihn Mitte der 70er um eine Stellungnahme bat. Er sprach über inobservable Verursacher von observablen Projektionen, darüber, daß die Temperatur nichts anders als die kinetische Energie der Streubewegung ist, und daß sich gefälligst ein Physiker mit dem Phänomen der Rotationszylinders befassen sollte, der sich, neben den bereits genannten, auch in folgenden Bereichen auskennen sollte:

Maxwell-Boltzmannsche Statistik
Untersuchungen des Driftes, der mittleren und der Streugeschwindigkeit
Viskose-Theorie
Nichtlineare Feldtheorie
Kantorowitsch-Ansatz
Helmholtzsche Gleichungen
Physik der Potentialfelder
Grenzflächenphysik
Schlupf-Phänomene
Kinematische Zähigkeit


Ich schäme mich keineswegs zu sagen, daß mir das alles viel zu hoch ist – und deshalb kehre ich jetzt zu den leichter zu erfassenden Abläufen zurück, wie wir sie schon bei einem kleinen Anschauungsmodell des Synergetischen Modells beobachten konnten.

Strömungskomponenten


Die einzelnen Etappen des Wasserumlaufs im Synergetischen Modell bilden gemeinsam das bereits beschriebene Fließgleichgewicht. Dieses läßt sich in die folgenden Strömungskomponenten aufgliedern:

A – Einströmung / Hineinfließen

B – Aufströmung / Hinaufwirbeln 

C – Ausströmung / Herausschleudern

D – Abströmung / Hinunterfallen


Ich möchte noch einmal betonen, daß das Synergetische Modell eine „neue Bewegungsform der Materie“ (Siforow) darstellt und nicht das geringste mit dem bislang angewandten Hochpumpen zu tun hat. Ein System, das nach dem Pumpprinzip funktioniert, unterteilt sich in prinzipiell ganz andere Prozeßschritte:

A – Ansaugen / Ventilöffnen

B – Abtrennen / Ventilschließen

C – Beschleunigen / Druckaufbau

D – Herauspressen / Druckabbau


Selbst in der modernsten Hochleistungspumpe lebt das Prinzip der Schaufelräder weiter – denn hier wie dort erfolgt ein verlustreiches partielles Herausreißen aus dem Wasserverbund, um den Transport stattfinden zu lassen.

Einige der wenigen Pumpen, die nicht nach diesem (periodisch abtrennenden) Prinzip funktionieren, sind die Wirbelradpumpen der holländischen Firma Robot Pompen B.V. in Alphen a/d Rijn. Diese Pumpen arbeiten nach dem Wirbelstromprinzip, wobei das Wirbelrad innerhalb des Pumpengehäuses zurückgesetzt angeordnet ist. Dadurch fließt das Fördermedium nicht mehr durch das Laufrad hindurch, sondern am Wirbelrad vorbei. Vielleicht kann man diese Pumpenart als einen Vorläufer der Wirbelsysteme Schaubergers betrachten (96). Ein Fließgleichgewicht stellt sich jedoch in keinem dieser Fälle ein.

Beim Synergetischen Modell bildet dagegen jede Strömungskomponente ein Fließgleichgewicht – ein Fluß fließt hinein, ein Wirbel empor, ein Schirm oder vier Strahlen stürzen heraus, und ein Wasserfall herab. Ununterbrochen und gleichzeitig. Hier wird auch der im Vergleich zum Pumpprinzip völlig andere Ansatz deutlich, denn einem Fluß ist Energie entnehmbar, einem Wirbel ist Energie entnehmbar, einer herausgeschleuderten Wassermasse ist Energie entnehmbar, und auch einem Wasserfall ist Energie entnehmbar! Wobei die Erzeugung des elektrischen Stromes im Deutschen dann auch wirklich zutreffend ‚STRÖM-UNG’ genannt werden könnte... <g>

Noch etwas: Bei allen vier Strömungskomponenten des Fließgleichgewichts sind als Durchflußeffekte Wirbelbildungen möglich – und beim ‚Aufströmen’ sogar gewollt. Im physikalischen Geschehen werden Wirbelbildungen im allgemeinen jedoch als ‚energieverzehrend’ definiert. Dieses Fehlverständnis der Wissenschaftler ist daher für mich ein besonderer Ansporn, um die Wirbel und ihre Effekte anschließend in einer etwas ausführlicheren Form abzuhandeln. Zuvor jedoch noch ein Blick auf die o.g. vier Strömungskomponenten:

A – Einströmung:


Oberflächenwasser aus dem Speisewasserreservoir strömt durch eine Röhre in den Rotationszylinder hinein. Je tiefer die Röhre unterhalb des Wasserspiegel-Niveaus angebracht ist desto stärker die Kraft, mit dem das Wasser hineinschießt. Diese von Schwerkraft und Luftdruck induzierte Energie ist größtenteils nutzbar. Beim Einsatz eines nach Schauberger konzipierten ‚Wendelrohres’ anstatt einer einfachen Zuflußröhre erhält das Wasser beispielsweise eine dem spiraligen Empordrehen entsprechende Ausrichtung seiner Eintrittsbewegung.

Außerdem bewirkt die Bauweise mit dem ‚tiefergelegten’ Zufluß einen Effekt, der dem Hebelgesetz der Mechanik entspricht, bei dem wir auch schwere Lasten mit geringer Kraft heben können, wenn nur der Hebelarm genügend lang ist. Denn bei offenen Systemen, die Strukturen bilden, macht die Natur etwas ganz ähnliches: Schon geringfügige Änderungen der Umgebungsbedingungen, etwa der Stromzufuhr beim Laser oder der Temperaturerhöhung bei einer Flüssigkeitsschicht, werden in ihrer Wirkung dadurch vervielfacht, daß eine ganz bestimmte Bewegungsform immer heftiger wird. Die Stärke dieser Bewegung spielt dabei die Rolle des Hebelarms, die Änderung der Umgebungsbedingung hingegen die Rolle unserer Kraft am Hebelarm, während die Erhöhung des makroskopischen Ordnungszustandes der zu hebenden Last entspricht (97). Laut Prof. Trostel setzt sich der Druck, der das Wasser ins Innere des Rotationskörpers treibt (natürlich nur während der Rotation) auch oberhalb des Niveaus des Speisewasserspiegels fort. Der Grund hierfür sei die Inkompressibilität des Wassers. Dieser Vorstellung zufolge setzt sich der Druck von der ‚Depotseite’ durch das ganze Wasser im Einflußrohr bis in das Rotationssystem hinein fort, bis hin auf den rotierenden Wasserhohlzylinder (dessen unterer Teil sich ja unterhalb des 0-Wasserspiegelniveaus befindet), womit dieser Druck also nicht nur das Wasser in den Rotationskörper hinein, sondern es auch in ihm hinauf drückt.

Anzumerken wäre noch, daß sich durch den Einströmwirbel vermutlich auch ein Luftfadenwirbel erstrecken wird, über den ich aber noch nichts Genaueres sagen kann. Allerdings liegt die Vermutung nahe, daß rotationsbedingt im Wirbel auch Separationserscheinungen zentripetaler Art auftreten, die mittels entsprechender Absaugeinrichtungen zu Extrahierungszwecken genutzt werden können. Die Schauberger-Schule setzt beispielsweise ein ganz ähnlich strukturiertes System zur Wasserklärung nach dem Wirbelstromverfahren ein, bei dem die Schwebestoffe aus einer ‚stehenden Welle’ im Zentrum des Wasserwirbels abgesogen werden. (98)

B – Aufströmung:


Ich bin sicher, daß gerade über das Prinzip der Aufströmung noch sehr viel theoretisiert und spekuliert werden wird – zumindest solange, bis praktische Resultate vorliegen. Schließlich handelt es sich bei dem Rotationszylinder um das wichtigste Maschinenelement des Synergetischen Modells.

Das hier umgesetzte Aufströmen ist als Laminarströmung – oder allenfalls als eine Wirbelturbulenz – zu betrachten. Das physikalische Geschehen wird dabei mathematisch und energetisch durch verschiedene ‚Wirbeltheorien’ untersucht, auf die ich im anschließenden Kapitel ‚Wirbelströmung’ noch ausführlich zu sprechen komme.

C – Ausströmung:


Das Wasser wird über den oberen Rand des Rotationskörpers (Schirm) oder durch entsprechende Öffnungen hindurch (Strahlen) aus diesem herausgeschleudert, zum Erhalt seiner nun hohen potentiellen Energie in einem ringförmigen Auffangbecken gesammelt und anschließend in Richtung Turbinenfallschacht geleitet.

Ich wurde von verschiedenen Seiten darauf hingewiesen, daß auch diese Energie nutzbar sei, und zwar indem eine Art ‚Turbinenkrone’ am oberen Ende des Rotationsmaschinenelements installiert wird. Ich glaube jedoch nicht, daß so etwas überhaupt notwendig sein wird.

D – Abströmung:


Jeder Kubikmeter Wasser, der einen Meter tief hinabstürzt, hat das Potential, dabei 9,8 kW elektrische Energie pro Sekunde zu produzieren, was etwa 13,32 PS entspricht. Eine Anlage von nur 20 m effektiver Höhe, aus der sich ein steter Strom von 10 t Wasser ergießt, produziert damit fast 2 MW.

Die Methode der Stromproduktion mittels Wasserturbinen und Generatoren ist nicht neu, trotzdem sehe ich auch hier einen Entwicklungsbedarf, bis Wasserturbinen die Wasserqualität nicht mehr vermindern (z.B. durch zu hohe Erwärmung an den Turbinenschaufeln).

Abschließend möchte ich daran erinnern, daß das aus den Turbinen abgeleitete Wasser zur Wirbelverstärkung im Speisewasser-Depot genutzt werden kann – womit es damit dann auch den äußeren Kreislauf des Wassers schließen würde.

Doch nun zu der mehrfach angekündigten Untersuchung der Wirbelströmung in Natur und Technik.


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