Physik
Definition
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Basiswissen ·
Definition: was ist Physik? ·
Was wäre keine Physik? ·
Wie ist die Physik gegliedert? ·
Warum muss die Physik aufgegliedert werden? ·
Physik Lehrbücher ·
Fachwortsammlung zur Physik ·
Fußnoten
Basiswissen
Hier wird erklärt, was die Physik als moderne Naturwissenschaft kennzeichnet: nur messbare Dingen werden betrachtet, die Vorhersagbarkeit von Messergebnissen ist das Wahrheitskriterium.
Definition: was ist Physik?
Physik ist die Wissenschaft von messbaren Phänomenen. Phänomen nennt man alles, was wir mit unseren Sinnen wahrnehmen können: die Form eines Blütenblattes, die Höhe des Wassers in einer Welle oder Lauststärke des Windes. Physiker suchen Gesetzmäßigkeiten zwischen solchen Phänomenen, oft in Form von Formeln. Als Wahrheitskriterium gilt die Vorhersagbarkeit von Phänomenen. Siehe auch Wahrheitskriterium ↗
Was wäre keine Physik?
Physik beschäftigt sich nicht mit jenseitigen Dingen (Gott), mit mit Fragen nach dem Wozu, mit Gerechtigkeit oder Moral oder mit Dingen, die sich nicht messen lassen. Damit beschäftigen sich die sogenannten Geisteswissenschaften ↗
Wie ist die Physik gegliedert?
Optik, Akustik, Mechanik, Elektrik und viele weitere Gebiete: die Physik ist in eine große Anzahl von Teilgebieten aufgegliedert. Für jedes Teilgebiet gibt es eigene Formeln, Modelle und Wissenssammlungen. Normalerweise spezialisieren sich Physiker im zweiten Teil des Studiums auf ein Gebiet. Es wäre unmöglich, auf allen oder auch nur mehreren Gebieten zu einer anerkannten Fachperson zu werden. Für eine Übersicht siehe unter Teilgebiete der Physik ↗
Warum muss die Physik aufgegliedert werden?
Am Ende einer rundum erfolgreichen Physik, so die Idee vieler Menschen, steht die Weltformel: eine Theorie, ein Gedankengebäude oder noch kürzer, nur eine Formel mit der man alle Geschehnisse der Welt vorausberechnen kann. Diese Idee ist in der Physik bekannt als Laplace-Dämon. Tatsächlich gibt es sehr fundamentale Prinzipien, die viele Gebiete der Physik zusammenfassen können. So kann die Quantenelektrodynamik (QED) die gesamte Optik, den Elektromagnetismus und die Wechselwirkung vier Teilchen in ein Gedankengebäude fassen. Aber um aus diesem Grundprinzip konkrete Aussagen über Einzelfälle abzuleiten benötigt man mehr Zeit als die Teilgebiete einzeln zu lernen. Siehe auch QED ↗
Physik Lehrbücher
Unsere Erfahrung aus der Lernwerkstatt in Aachen ist, dass Schulbücher der Physik die Inhalte oft zusammenhangslos entlang von Standard-Phänomenen und Versuchen darbieten. Dem momentanen (seit etwa 2000) vorherrschenden didaktischen Stil des sogenannten Konstruktivismus, soll man tieferliegende Prinzipien selbst erkennen. Das halten wir in den meisten Fällen für eine Überforderung. Ein gutes Lehrbuch der Physik muss Prinzipien klar benennen und erklären und diese an vielen Einzelfällen verdeutlichen. Bücher, die das gut umsetzen findet man vor allem für Studenten der ersten Semester verschiedener Fächer. Diese Bücher sind oft auch für Schüler der Oberstufe sehr gut verständlich. Eine Liste von Empfehlungen steht unter Physik Lehrbücher ↗
Fachwortsammlung zur Physik
Rund 5000 Fachworte zur Physik ab der Klasse 5 bis hin zum Studium sind hier auf einer eigenen Seite online und werbefrei zusammengefasst. Siehe dazu unter Physik-Lexikon ↗
Fußnoten
- [1] 1798, Physik als Naturkunde: "Die Physīk, plur. inus. außer wenn mehrere Lehrbücher dieser Wissenschaft gemeinet werden, plur. die -en, aus dem Griech. und Lat. Physica, derjenige Theil der Philosophie oder Weltweisheit, welcher sich mit den Veränderungskräften der Körper beschäftiget, die Lehre von den Ursachen der Veränderungen in der Körperwelt; die Naturlehre, Naturkunde, Naturkenntniß, und, wenn sie wissenschaftlich vorgetragen wird, die Naturwissenschaft. Daher der Physicus oder Physiker, der dieser Wissenschaft kundig ist; der Naturkenner, Naturkundiger." In: Adelung, Grammatisch-kritisches Wörterbuch der Hochdeutschen Mundart, Band 3. Leipzig 1798, S. 766-767. Online: http://www.zeno.org/nid/20000358460
- [2] 1809 sah man noch eine rein rationale Physik als Möglichkeit, ausgehend von rein denkerisch erkannten Prinzipien: "Die Physik (die Naturlehre, Naturwissenschaft1 ist die Wissenschaft der gesammten körperlichen Natur. Je nachdem die Wahrheiten der Physik aus Prinzipien erkennbar sind, oder aus der Erfahrung geschöpft werden, wird diese Wissenschaft a) in die reine Physik (rationale Körperlehre) und b) in die Erfahrungs- oder empirische Physik eingetheilt." Und noch sehr ausführlich weiter so. In: Brockhaus Conversations-Lexikon Bd. 3. Amsterdam 1809, S. 432-434. Online: http://www.zeno.org/nid/20000764973
- [3] 1837 Physik als Wissenschaft des nicht Organischen: "Physik, nach unserem Sprachgebrauche diejenige Wissenschaft, welche theils durch Beobachtung und Versuche, theils durch mathematische Berechnungen alle diejenigen Erscheinungen der Körperwelt erklärt und kennen lehrt, welche nicht organischer Abstammung sind. Man theilt sie vorzugsweise in die mechanische Ph., welche sich mit den gasförmigen, tropfbarflüssigen und festen Körpern beschäftigt, und zu welcher die Hydraulik, Aërostatik, Akustik etc. gehören, und in die Lehre von den unwägbaren Stoffen, wie Magnetismus, Elektricität, Galvanismus, Optik etc." In: Damen Conversations Lexikon, Band 8. [o.O.] 1837, S. 206. Online: http://www.zeno.org/nid/20001758500
- [4] 1839, Physik ohne Chemie und organische Erscheinungen, Gesetze ohne stoffliche Veränderung: "Physik oder Naturlehre, bedeutet eigentlich die Lehre von der Natur in ihrem ganzen Umfange, der geltende Sprachgebrauch versteht aber darunter blos die Lehre von den Naturerscheinungen, welche nicht Wirkungen chemischer oder organischer Kräfte, also nicht mit Stoff und Eigenschaftsveränderung verbunden sind, sondern auf bloßer Bewegung beruhen. (S. Naturwissenschaften.) Nicht immer bieten sich aber dergleichen Erscheinungen von selbst dar, und um dieselben beliebig beobachten zu können, müssen deshalb Versuche oder Experimente angestellt werden, woher der Name Experimentalphysik rührt." Und noch ausführlich zur Geschichte der Physik. In: Brockhaus Bilder-Conversations-Lexikon, Band 3. Leipzig 1839., S. 493-494. Online: http://www.zeno.org/nid/20000853720
- [5] 1856, Physik mit Chemie, Bewegungen unveränderlicher Körper: "Physik, griech., im weitern Sinne der Theil der Naturwissenschaft, welcher sich mit den Erscheinungen an den Körpern, den Veränderungen derselben und ihren gegenseitigen Beziehungen zu einander beschäftigt, umfaßt somit die Physiologie, Chemie und P. im engern Sinn. Die P. im engern Sinn ist die Wissenschaft derjenigen Naturerscheinungen, welche von keiner wesentlichen Veränderung der dabei betheiligten Gegenstände begleitet sind. Ihr Gegenstand sind somit die allgemeinen Eigenschaften der Körper, Bewegung u. Gleichgewicht derselben, Schall, Wärme, Licht, Electricität, Magnetismus. Die P. bedient sich zu ihren Forschungen der Beobachtung und des Experiments und sucht daraus die Gesetze für die Erscheinungen zu finden theils durch Schlußfolgerung, theils und hauptsächlich mit Hilfe der Mathematik, welcher die P. ihre größten Bereicherungen verdankt." Und noch weiter zur Geschichte. In: Herders Conversations-Lexikon. Freiburg im Breisgau 1856, Band 4, S. 539. Online: http://www.zeno.org/nid/20003470296
- [6] 1861, Physik als Lehre der Veränderungen unorganischen Welt: "Physik 1) im Allgemeinen die gesammte Naturkunde od. Naturlehre, d.h. die Wissenschaft, welche die Erscheinungen an allen sinnlich wahrnehmbaren Dingen in möglichst einfachem Zusammenhange zu denken lehrt; 2) im engeren Sinne befaßt sich jedoch die P. nur mit den Veränderungen an den unorganischen Naturgegenständen od. auch an den organischen, insofern dieselben in der gleichen Weise erfolgen, als man sie an den unorganischen beobachtet hat, insofern sie also von der sogenannten Lebenskraft unabhängig sind, u. zwar sucht die P. die äußeren Veränderungen der unorganischen Naturkörper auf möglich wenige Gesetze zurückzuführen, mittelst welcher man im Stande ist, aus gegenwärtigen Erscheinungen zukünftige vorherzusagen." In: Pierer's Universal-Lexikon, Band 13. Altenburg 1861, S. 107-110. Online: http://www.zeno.org/nid/20010636102
- [7] 1904, Physik als Naturphilosophie, bewegte Körper ohne stoffliche Veränderung: "Physik (physikê, physica) bedeutete früher Naturwissenschaft (s. d.) und Naturphilosophie (s. d.) überhaupt, jetzt nur einen Teil der Naturwissenschaft, nämlich die Lehre von den molaren und molecularen Bewegungen im Unterschiede von den atomistischen Vorgängen in der Chemie, die Theorie der Gesetze der Naturphänomene als solcher. Als regulatives (s. d.) Princip dient die mechanistische (s. d.), bei Neueren (OSTWALD u. a.) die energetische (s. d.) Naturauffassung. beide sind quantitativer (s. d.) Art, insofern sie das Sinnlich-Qualitative auf feste mathematische Verhältnisse bringen und so, vom Individuell-Subjectiven der Erkenntnis abstrahierend, objective Gesetzmäßigkeit gewinnen, ohne damit schon eine Wissenschaft vom »An-sich« (s. d.) der Wirklichkeit zu geben, die erst (wenigstens versuchsweise) in die Metaphysik (s. d.) gehört. Im Altertum bedeutet die »Physik« die Philosophie der Natur, der äußeren und der inneren (menschlichen, seelischen) überhaupt". In: Eisler, Rudolf: Wörterbuch der philosophischen Begriffe, Band 2. Berlin 1904, S. 119-120. Online: http://www.zeno.org/nid/20001799339
- [8] 1905, Physik als Lehre der leblosen Welt, Methodik: "Physik (grch.), die Lehre von dem Verhalten der Naturkörper; im engern Sinne behandelt sie diejenigen Veränderungen in den Formen und den Beziehungen der leblosen Körper, die ohne einen Wechsel der stofflichen Zusammensetzung eintreten, und sucht die Gesetze hierfür aufzustellen, im Gegensatz zur Physiologie (s.d.), welche dasselbe für die organischen Naturkörper tut, und zur Chemie (s.d.), welche die Verwandlungen des Stoffes behandelt. Zur Erreichung ihres Zieles schlägt die P. einen zweifachen Weg ein, den des Versuchs (Experimental-P.) und den der Beobachtung (kosmische P.: Astronomie, Geophysik, Meteorologie; Mineralphysik, Biophysik). Ferner steht der Experimental-P., die auf Grund von Experimenten vom besondern aufs allgemeine schließt (induktive Methode), die theoretische oder mathem. P. gegenüber, die aus wenigen Erfahrungstatsachen möglichst viele Erscheinungen auf dem Wege der Theorie abzuleiten sucht (deduktive Methode)." Und noch weiter zur Einteilung der Physik in Teilgebiete. In: Brockhaus' Kleines Konversations-Lexikon, fünfte Auflage, Band 2. Leipzig 1911., S. 406. Online: http://www.zeno.org/nid/20001445006
- [9] 1907, Physik als Lehre der unbelebten Natur, Methodik: "Physik (gr. physikê sc. epistêmê), eigentlich Naturlehre im weitesten Sinne des Wortes, heißt heute derjenige Teil der Naturwissenschaft, welcher von den Gesetzen der in der unbelebten Natur vorkommenden Vorgänge handelt, sofern diese Vorgänge nicht eine wesentliche Veränderung der stofflichen Eigenschaften der Körper in sich einschließen (s. Chemie). Sie begründet sich auf Empirie und Induktion, ist aber in ihren Einzelproblemen der mathematischen Behandlung fähig; doch vermag sie nur das Wie, nicht das Warum der Erscheinungen zu erklären; dazu dienen vielmehr die Hypothesen der Naturphilosophie. Zur Physik pflegt man die Experimentalphysik und die theoretische Physik zu rechnen, als metaphysische Physik pflegt man aber die Naturphilosophie zu bezeichnen." Und noch weiter zur Geschichte. In: Kirchner, Friedrich / Michaëlis, Carl: Wörterbuch der Philosophischen Grundbegriffe. Leipzig 51907, S. 441-442. Online: http://www.zeno.org/nid/20003588165
- [10] 1909, Physik als Lehre der unbelebten Natur: "Physik, ursprünglich Naturwissenschaft im allgemeinen, sodann Wissenschaft von den Gesetzen der unbelebten Natur. Im engeren Sinn unterscheidet man von der Physik die Chemie (Wissenschaft von den stofflichen Veränderungen der Körper), die Astronomie (s.d.), die Astrophysik (Lehre von den chemisch-physikalischen Zuständen der Himmelskörper), die Geophysik (physikalische Erdkunde), die Meteorologie (s.d.) als besondere Wissenschaften, für welche die Physik als Hilfswissenschaft dient. Auch die Mechanik (s.d.) wird neuerdings teilweise von der Physik im engsten Sinne geschieden, welch letzterer schließlich ein Rest naturwissenschaftlicher Disziplinen verbleibt, für die sich immer deutlicher ein gemeinsames Band einstellt, der Aether, so daß sich der Physik als Physik des Aethers (Lehre von Magnetismus und Elektrizität oder Elektrik, Lehre vom Licht oder Optik und von der Wärme, Kalorik) die Mechanik zur Seite stellt, die auch die Lehre vom Schall, die Akustik, als besondere Anwendung der Mechanik der Wellenbewegung in sich begreift. Nicht bloß inhaltlich zerfällt die Physik in die genannten Einzeldisziplinen, sondern auch methodisch spaltet sie sich in die Experimentalphysik und in die theoretische oder mathematische Physik. Die erstere sammelt die Tatsachen der Erfahrung, durch welche die vermuteten Gesetze (Hypothesen) bestätigt, widerlegt oder berichtigt werden können. Die letztere geht von möglichst wenigen mathematisch formulierten Hypothesen aus und leitet durch mathematische Analyse die Konsequenzen der Hypothesen ab, die sich mit der Erfahrung und dem Experiment decken müssen, soweit die Abstraktionen von Nebenumständen und die Vernachlässigungen bei den Näherungsrechnungen nicht eine Inkongruenz von Theorie und Tatsachen bedingen." In: Lueger, Otto: Lexikon der gesamten Technik und ihrer Hilfswissenschaften, Bd. 7 Stuttgart, Leipzig 1909., S. 131-132. Online: http://www.zeno.org/nid/20006101925
- [11] 1999, die materielle Welt: Physik wird definiert als die "empirische Wissenschaft, die sich mit dem gesetzmäßigen Verhalten der materiellen Welt und vor allem dessen fundamentalen Aspekten beschäftigt." In: Metzler Philosophie Lexikon. Herausgegeben von Peter Prechtl und Franz-Peter Burkard. 2. überarbeitete Auflage. Stuttgart, Weimar, 1999. ISBN: 3-476-01679-X.
- [12] 2002, unbelebt, messend, mathematisierbar, allgemein : Die Physik ist die "Wissenschaft von den Naturvorgängen im Bereich der unbelebten Materie sowie von deren Eigenschaften, die der experimentiellen Erforschung, der messenden Erfassung und mathematischen Darstellung zugänglich sind und allgemein gültigen Gesetzen unterliegen." In: Brockhaus in Achtzehn Bänden. F. A. Brockhaus. Leipzig, Mannheim. 2002. ISBN für alle Achtzehn Bände gemeinsam: 3-7653-9320-7. Band 11, dort die Seite 42.