2005 - Weltjahr der Physik

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2005 - Weltjahr der Physik

Immer weniger junge Menschen interessieren sich für ein Studium der Physik. Dabei sind alle Errungenschaften der modernen Zeit erst durch die Physik möglich geworden. Ohne die Ideen Albert Einsteins gäbe es keine CD-Spieler, kein GPS-System und auch keine Solarzellen.

Physik ist sehr spannend, denn als Physiker erforscht man die Gesetze, nach denen die Natur funktioniert. Man sucht nach dem, was die Welt im innersten zusammenhält. Anders als Biologen oder Chemiker beschäftigen sich Physiker mit unbelebter Natur, die sich stofflich im allgemeinen nicht verändert. Physik gilt als die grundlegendste Wissenschaft, auf der die anderen Naturwissenschaften aufbauen. Untersucht wird nicht nur das Verhalten von Materie in Raum und Zeit, sondern, etwa in der Kosmo- und Teilchenphysik, auch die Struktur von Raum und Zeit selbst.

Der Grieche Archimedes (287 v. Chr. - 212 v. Chr.)

Physik ist auch sehr alt, das Wort kommt aus dem griechischen und heißt so viel wie "Naturforschung". Schon die alten Philosophen in Griechenland haben sich Gedanken über die Natur gemacht. Demokrit aus Abdera hat schon im Jahr 450 v.Chr. eine Atom-Theorie aufgestellt.

Was ist das kleinste Ding der Welt?

So stellt man sich heute ein Atom vor

Demokrit stellte sich die Frage, aus was die Dinge, die uns umgeben, bestehen. Seiner Vorstellung nach gab es kleinste, unteilbare Teilchen (gr. "a tomo"=unteilbar) aus denen sich die Welt zusammensetzte. Er stellte sich vor, es gebe unendlich viel davon und in allen möglichen Formen, glatt, rund, hakenförmig... Ein Apfel bestand aus winzigsten Apfel-Teilchen, ein Tisch aus Tisch-"Atomen" und sogar die Seele sollte aus Seelen-"Atomen" bestehen, die sich beim Tod verstreuen und in neuen Seelen zusammengesetzt werden konnten. Aber diese Idee ging wieder unter und wurde etwa von der "Vier Elemente"-Lehre des Empedokles verdrängt, nach der alles aus unterschiedlichen Anteilen von Feuer, Erde, Wasser oder Luft bestand.

Schrecklich und faszinierend zugleich: Atompilz

Erst im Jahr 1808 gewann durch den Lehrer und Naturforscher John Dalton eine veränderte Atomhypothese wieder an Gewicht. Bis ins 20. Jahrhundert hielt man dann Atome für unteilbare, massive Kugeln. Eine veränderte Atomtheorie ist auch heute immer noch gültig, auch wenn man mittlerweile weiß, dass man Atome sehr wohl teilen kann - die Kernspaltung findet in Atomreaktoren und der Atombombe statt.

Wie sprechen Physiker?

Ein Fraktal ist ein Bild, das nur auf Mathematik basiert - faszinierend schön

Die Sprache der Physik ist die Mathematik, denn physikalische Phänomene sind weltweit und sehr wahrscheinlich im ganzen Universum überall die gleichen und lassen sich überall gleich beschreiben - nämlich mathematisch. Physiker sprechen also "mathematisch" und die Aufsätze, die sie damit niederschreiben, sind Theorien über die Welt. Das heißt aber auch, dass man Dinge, die man nicht mathematisch beschreiben kann, auch nicht physikalisch erklären kann: Etwa Liebe, die Schönheit eines Bildes oder auch das menschliche Bewusstsein. Wissenschaft im physikalischen Sinne kann zwar sehr viel, aber längst nicht alles.

Theorie und Praxis

Man kann die Physik grob in zwei Bereiche unterteilen: In theoretische und experimentelle Physik. Experimentelle Physiker betreiben praktische Forschung mit Maschinen und Vorrichtungen, um bestimmte Fragen an die Natur zu stellen. Die Ergebnisse des Experiments sind die Antwort. So ließ etwa Galileo Galilei vom schiefen Turm in Pisa verschiedene Gegenstände herunterfallen, um deren Fallzeit zu bestimmen.

Theoretische Physiker hingegen führen untereinander Gespräche, wieder in der Sprache der Mathematik. Sie sprechen über bestimmte Theorien und was daraus folgt. Die Ergebnisse dieser Gespräche müssen aber manchmal mit Experimenten überprüft werden, denn sie wollen sich ja sinnvoll über die Welt unterhalten und nicht über Dinge, die nur Hirngespinste sind. Anfang des 20. Jahrhunderts war Einsteins Relativitätstheorie (besser: "Invarianztheorie") sehr theoretisch, viele Folgerungen konnte man damals nicht experimentell überprüfen. Heute stehen uns extrem genaue Uhren und sehr schnelle Rechner zur Verfügung und aus der reinen Theorie kann man Experimente ableiten und die Theorie überprüfen, Theorie und Praxis gehen schließlich Hand in Hand.

Was ist das größte Ding der Welt?

Das Echo des Urknalls - die so genannte 3K-Hintergrundstrahlung, sichtbar gemacht mit dem COBE-Satelliten

Die Physiker untersuchen nicht nur das kleinste Ding der Welt, den Atomkern und seine Bestandteile, sondern auch das größte Ding, das existiert: den Kosmos oder das Universum. Physiker die sich mit den Sternen beschäftigen, nennt man Astrophysiker, solche, die sich mit der Entstehung des Kosmos beschäftigen, Kosmologen. Auch hier stoßen die Physiker oft an Grenzen, denn wenn man untersuchen will, was beim Urknall genau passiert ist, liefern bisherige Theorien keine sinnvollen Antworten. Mittlerweile beschäftigen sich Physiker sogar mit Fragen wie: "Was war vor dem Urknall?" oder "Wiederholt sich das Universum?", die bisher als religiöse Fragen angesehen wurden.

Physik ist überall

Physikalische Prozesse gibt es überall zu untersuchen, darum gibt es auch Richtungen wie Biophysik, Astrophysik oder physikalische Chemie. Wer heute Physiker werden will, hat gute Berufsaussichten, in vielen Bereichen werden sie händeringend gesucht - spannend ist es allemal, sich mit dem Wesen der Natur auseinanderzusetzen und praktische Dinge zu erfinden.

Übrigens: Metaphysik ist eine Form von Philosophie. Ein Metaphysiker versucht, Erklärungen für das Wesen der Natur zu finden, ein Physiker beschreibt es nur.

Weitere Informationen findest du hier:

Hier findest du sämtliche Texte auf "wasistwas.de", die mit Physik zu tun haben

Die Homepage zum Einstein-Jahr 2005

Die Homepage der "Deutschen Physikalischen Gesellschaft"

Text: -jj- 30.12.04 / Illustrationen: Was ist Was-Band 3: Energie; 12: Mathematik; 17: Licht & Farbe; 29: Berühmte Wissenschaftler

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