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Einführung in die Physik

Aus dem Lateinischen übersetzt heißt Physik: Naturlehre. Im Griechischen ist sie die wissenschaftliche Erforschung der Naturerscheinungen.

Eine einfache und einheitliche Definition zu finden, was Physik ist, gestaltet sich nicht so einfach. Geschichtlich gesehen sind ihre Anfänge schon in der Antike zu finden, entstanden aus dem Wunsch des Menschen, Naturerscheinungen zu verstehen und sie auf allgemeingültige Gesetzmäßigkeiten zurückzuführen. Vor über 2000 Jahren, als griechische Gelehrte und Philosophen begannen, sich mit den Gesetzen der Natur zu beschäftigen, war die Physik die eine grundlegende Naturwissenschaft, die alle Systeme der Natur beschreibt. Zur damaligen Zeit existierte keine Trennung zwischen den heute bekannten Naturwissenschaften. Chemie, Biologie und viele andere Teilgebiete haben sich erst deutlich später als eigenständige Fächer abgespalten und sind nach wie vor nicht hundertprozentig von der Physik zu trennen.

Eine Definition, die dem allgemeinen Verständnis nahe kommt, könnte lauten:

Physik ist der Versuch, Phänomene von Energie und Materie in Wechselwirkung mit Raum und Zeit mathematisch darzustellen, um Gesetzmäßigkeiten zu erkennen und sie vorhersagbar zu machen.

Ansätze und Arbeitstechniken

Die Arbeitsweise in der Physik basiert im Allgemeinen auf einem Zusammenspiel zwischen theoretischer Modellbildung und experimentellem Versuch. Bei der theoretischen Physik werden Erkenntnisse durch Mathematik und Logik erlangt, die sich dann in der Realität bewähren müssen. Die Experimentalphysik gewinnt ihre Ergebnisse durch gezielte und oft idealisierte praktische Versuche. Die Beobachtung bekannter, grundlegender Modelle führt zu Ansätzen von Gesetzmäßigkeiten. Es finden immer wieder Wechselwirkungen zwischen theoretischer und experimenteller Physik statt, indem ein Experiment eine Hypothese bestätigt oder die theoretische Physik auf praktisch erworbene Ergebnisse zurückgreift und diese weiterentwickelt.

Einteilung in Gebiete

Das Wissensgebiet Physik lässt sich nach verschiedenen Gesichtspunkten in Kerngebiete unterteilen. Die traditionelle Einteilung erfolgt nach Sachgebieten:

– Mechanik
– Wärmelehre
– Elektrizitätslehre
– Wellenlehre (Optik und Akustik)
– Atom- und Kernphysik
– (Energetik)

Eine andere Alternative fasst ähnliche Gesetzmäßigkeiten in Themengebiete zusammen:

– Schwingungen und Wellen
– Elektrische Leitungsvorgänge
– Energie
– Magnetische und elektrische Felder

Phyisik heute

Das Wissensspektrum über den Aufbau und die Vorgänge im Makro- und Mikrokosmos der Natur verbreitert sich permanent, vom kleinsten Elementarteilchen bis hinaus ins Weltall werden Phänomene erforscht. Mit der Relativitätstheorie hat Albert Einstein für eine Revolution in der Physik des 20. Jahrhunderts gesorgt. Auch heute noch sind seine Theorien Grundlage moderner Technologie. Allerdings sind mit Kreideformeln beschriebene Wandtafeln heutzutage meist überholt: Der Computer wird zum wichtigsten Werkzeug für Physiker.