Die Unteilbaren: von der Spekulation bis zur Büchse der Pandora

Zu Beginn des 19. Jahrhunderts kulminierte die Chemie in der Theorie, dass jedes Element aus identischen Atomen besteht, die sich in festen Zahlenverhältnissen miteinander verbinden können und damit die kleinsten Teilchen chemischer Verbindungen bilden. Die Beobachtung, dass Wärme durch Bewegung über die Reibung in beliebigen Mengen erzeugt werden kann, führte zu der Idee, dass Wärme selbst eine Form der Bewegung sei. Die Vorstellung, dass es sich dabei speziell um die ungeordnete Bewegung von Atomen handeln könnte, begründete die kinetische Gastheorie. Darin wurden makroskopische Größen wie Druck und Temperatur mit mikroskopischen Größen wie Teilchenenergien in Verbindung gebracht. Aus der Anwendung der Newtonschen Bewegungsgesetze auf die Atome folgte scheinbar, dass es keine bevorzugte Zeitrichtung geben sollte. Das widersprach jedoch dem zweiten Hauptsatz der Wärmelehre. Dieser besagt, dass physikalische Prozesse im Allgemeinen nur in eine Richtung ablaufen. Erklären lässt sich dies aufgrund unserer vergröberten Wahrnehmung und der Tatsache, dass physikalische Vorgänge immer in die Richtung ablaufen, in der die Zahl der zu einem gegebenen Makrozustand gehörenden Mikrozustände zunimmt. Den Durchbruch des Atomkonzepts in der Physik brachte die Deutung der unregelmäßigen Bewegung mikroskopischer Körperchen in Wasser. Bis dahin hatten Experimente bereits gezeigt, dass Atome ihrerseits aus negativ geladenen Hüllen und positiv geladenen Kernen bestehen.