Prinzip der kleinsten Wirkung, am Beispiel anschaulich erklärt

Das Prinzip der kleinsten Wirkung ist ein Naturgesetz, welches besagt, dass Alles mit dem geringsten Aufwand geschieht.
Somit kann man es auch Gesetz des geringsten Widerstandes oder des kürzesten Weges nennen.

Das Prinzip der kleinsten Wirkung am Beispiel

Ein Grundsatz der Physik ist, dass die Natur nichts verschwendet.

Auch wenn wir Menschen dies oft nicht erkennen, aber…
Verschwendung von Ressourcen, wie Energie und Zeit, steht im klaren Gegensatz zur Natur.

Anschaulich wird dies bei einem Ball, welchen du fallen lässt.

Wenn du dir einen Ball schnappst, so wie es im Bild gezeigt wird.
Und wenn du dann diesen Ball fallen lässt, wird dieser den kürzesten Weg zur Erde nehmen.

Der Ball fliegt beim Fallenlassen einfach gerade nach unten.
Somit nimmt er den kürzesten Weg mit der kleinsten Wirkung.
Dadurch entsteht weniger Reibung mit der Luft, als wenn der Ball den Umweg nehmen würde.
Letztlich bedeutet weniger Reibung auch weniger Energieumwandlung.

Der kürzeste Weg ist somit der beste Weg für die Natur, um Energien zu sparen.

Andere Beispiele findest du überall.
Licht bewegt sich nicht um die Ecke, sondern in geraden Linien.
Somit wählt auch das Licht, den kürzesten und kleinsten Weg.
Genauso findet das Prinzip der kleinsten Wirkung auch bei Schallwellen statt.
Diese breiten sich auf geraden Bewegungen aus und nehmen immer den kürzesten Weg zum Empfänger.

Oder ein weiteres Beispiel, welches den Grundsatz anschaulich zeigt – ist ein Pendel.
Wenn du ein Pendel fallen lässt, schwingt es hin und her.
Das Pendel weicht niemals von dieser geradlinigen Bewegung ab.

Natürlich kann man sagen, dass man ein Pendel auch kreisförmig schwingen lassen kann.
Na klar geht das.
Aber doch nur, wenn du es bewusst mit Kraft in diese Richtung lenkst.
Von allein, würde das Pendel niemals kreisförmig schwingen.
Dies würde dann im Gegensatz zum Prinzip der kleinsten Wirkung stehen und ein Naturgesetz verletzen.

Die Geschichte zum Prinzip der kleinsten Wirkung

Heute ist das klar.
Selbst ein Kleinkind, welches ein Ball fallen lässt – weiß bereits – dass dieser direkt zur Erde fällt.
Es würde sich ziemlich erschrecken, wenn dieser Ball – wie von Geisterhand – zu Seite fliegen würde.

Früher war dies den Menschen ebenfalls klar.
Es gab nur keinen Namen dafür.
Erst im 18 Jahrhundert stritten ein paar anerkannte Wissenschaftler über das Phänomen der kleinsten Wirkung.

Zu diesen gehörten die Mathematiker Leonhard Euler und Pierre de Fermat.
Auch die Philosophen Gottfried Leibnitz und Voltaire griffen das Prinzip früher schon einmal auf.

Erst dadurch konnten sich Gleichungen bilden und Bewegungsabläufe berechnen.
Energieformen, wie potentielle und kinetische Energie entstanden.

Das Gesetz der kleinsten Wirkung im Quantenumfeld

Heute hebelt die Quantenmechanik das Prinzip wieder aus.
Denn im kleinsten möglichen Bereich, dem Subatomaren – scheint das Prinzip keine Wirkung zu haben.

Quantenobjekte können sich in jedem denkbaren Weg ausbreiten.
Mal beobachtet man ein Quantenteilchen A, welches dem Prinzip der kleinsten Wirkung folgt.
Ein anderes Teilchen B fliegt völlig anders und verstößt gegen dieses Naturgesetz.

Der Quantenbereich, welche kleiner als Atome ist, scheint sich nichts aus diesem Prinzip zu machen.
Deshalb stellt die Quantenphysik sämtliche Wissenschaftler immer noch vor Rätsel.
In allen anderen Bereichen gilt aber – das Naturgesetz der kleinsten Wirkung.