Ein Teil des Problems, das die Angst der Schüler vor der Physik schürt, ist ihre Fachsprache; die vornehmen Wissenschaftler scheinen in einer ganz eigenen Sprache zu sprechen mit nur ein paar englischen Wörtern dazwischen eingestreut!

Mit der seltenen Ausnahme von Stephen Hawking, der mit Eine kurze Geschichte der Zeit der Welt eine Erklärung des Kosmos in alltäglicher Sprache gegeben hat.

Aber in Wirklichkeit ist die Sprache der Physik nicht so schwer zu verstehen, wenn du die Schlüsselbegriffe und –wortgruppen kennst.

Deshalb bietet dir Superprof dieses Physik-Glossar!

Wenn du dich allgemein für Physik interessierst, kannst du hier eine Einführung in das Thema Physik bekommen.

Im Unterschied zu einem Wörterbuch, das dir möglicherweise ein Wort erklärt, aber die Bedeutung in einem wissenschaftlichen Kontext kein bisschen klarer macht, möchten wir ein wenig Fleisch am Knochen eines jeden Wortes anbringen, so dass du wirklich hineinbeißen und den Geschmack der Materie aufnehmen kannst.

Hin und wieder werden wir etwas zusätzliche Information anbieten, so dass du verstehen kannst, wie jeder Begriff innerhalb des Faches Physik verwendet wird.

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Namen der verschiedenen Zweige des Physikstudiums

Newtons Kugelstoßpendel beruht auf der klassischen Theorie der Impulserhaltung.
Newtons Kugelstoßpendel beruht auf der klassischen Theorie der Impulserhaltung. Quelle: Pixabay Credit: 849356

Die physikalische Wissenschaft ist eingeteilt in zwei große Kategorien: klassische Physik und moderne Physik. Die Faustregel, um die beiden zu unterscheiden, ist sehr einfach:

Jede Entdeckung, die vor 1900 gemacht wurde, gilt allgemein als klassisch. Alles was nach 1900 entdeckt wurde, selbst wenn es auf einer klassischen Theorie aufbaut, gilt als modern – solange es zu einer neuen Forschungs- und/oder Diskussionsgrundlage führte.

Solltest du Studien und Forschungen in klassischer Physik nachgehen, könnte deine Arbeit umfassen:

  • klassische Mechanik: das Studium und die Analyse von Objekten, die mit bloßem Auge erkennbar sind, einschließlich Planeten, Sterne und Galaxien
  • Newtons Bewegungsgesetze, die den Zusammenhang beschreiben zwischen einem Körper und den Kräften, die auf ihn einwirken
  • Thermodynamik: Temperatur im Verhältnis zu Energie und Arbeit (Arbeit wird hier nicht in dem üblichen Sinn verwendet!)
  • Einsteins Relativitätstheorien: spezielle Relativität und allgemeine Relativität
  • Chaostheorie

Vielleicht der beste Weg, das Prinzip der Chaostheorie zu verstehen ist, sie in einem alltäglichen Kontext anzuwenden. Für unsere Zwecke würde die Wettervorhersage reichen.

Auf den ersten Blick scheinen Wettermuster ziemlich zufällig zu sein: am einen Tag regnet es und am nächsten Tag scheint die Sonne, dann haben wir milde Temperaturen, bevor das Quecksilber plötzlich fällt und wir zu Wollsocken und warmen Pullovern greifen.

So anscheinend unvorhersehbar wie diese Wetterveränderungen sein können, liegt ihnen doch ein Muster zugrunde, das von zahlreichen Faktoren beeinflusst wird.

Das Wetter mit seiner Luftfeuchtigkeit und Jetstreams gilt als ein dynamisches System – ein System, das sich bewegt.

Wenn man ein dynamisches System hat, das empfindlich ist gegenüber ursprünglichen Bedingungen, kann man sein Verhalten im zeitlichen Verlauf analysieren, indem man Mathematik anwendet und so eine Voraussage über sein zukünftiges Verhalten ermöglicht.

Aber, wie der Mathematiker Edward Lorenz feststellte: Die Gegenwart bestimmt die Zukunft, aber die ungefähre Gegenwart bestimmt nicht annähernd die Zukunft.

Das ist die eigentliche Definition der Chaostheorie.

Entdecke andere coole Physik-Fakten in Bezug auf die klassische Physik!

Im scheinbar zufälligen Chaos liegen sich wiederholende Muster.
Im anscheinend zufälligen Chaos liegen sich wiederholende Muster. Quelle: Pixabay Credit: Ninocare

Wie ist es mit der modernen Physik?

Aufgrund der technologischen und intellektuellen Begrenzungen ihrer Entstehungszeit fehlt der klassischen Physik eine Erklärungstiefe, die erst durch moderne Theorien ermöglicht wird wie die Quantenmechanik und/oder die Einsteinsche Relativität – im Unterschied zur Galileischen Relativität.

Die Essenz der modernen Physik beschäftigt sich mit Extremen: entweder mit sehr kleinen Teilchen oder mit sehr großen Perspektiven oder Eigenschaften von Materie, mit großen Entfernungen oder hohen Geschwindigkeiten.

Mit den „Mitten“, wie sie genannt werden, beschäftigt sich üblicherweise die klassische Physik.

Eine geeignete Art, um den Unterschied zu beschreiben, wäre etwa das Verhalten eines Gases. Studien, die bei 0° Celsius durchgeführt werden, könnten eine Angelegenheit für die klassischen Studien sein, aber dasselbe Gas bei absolut Null – -273,15° Celsius, wäre von Interesse für jemanden, der moderne Physik betreibt.

Absolut Null bedeutet die totale Abwesenheit von Hitze; es ist die unterste Grenze der thermodynamischen Temperaturskala.

Wenn du im Grundstudium mit dem Hauptfach Physik bist, würdest du dich nicht als klassischer oder moderner Physiker bezeichnen, denn die moderne Physik hängt sehr stark von klassischen Theorien ab.

Anders als in der Musik, wo man sich spezialisieren könnte auf klassisches Klavier oder modernes Jazz-Piano, braucht man nicht zu wählen zwischen Übungen in klassischer Physik oder moderner Physik.

Als angehender Physiker könntest du jedoch ein spezifisches Gebiet der Physik auswählen, in dem du dich betätigen möchtest.

Lass uns jetzt einige davon genauer anschauen.

Lass uns auch einen genaueren Blick auf bahnbrechende Physiker und ihre Entdeckungen werfen!

Physik-Teminologie

Wenn dich die Theorie vom Urknall wahnsinnig interessiert, könntest du danach streben, in Sheldons Fußstapfen zu treten und ein theoretischer Physiker werden: Das würde von dir verlangen, dass du mathematische Gleichungen anwendest, um das Ergebnis von Theorien vorauszusagen.

Wenn allerdings Leonard dein Favorit ist, könntest du mit ihm wetteifern und ein experimenteller Physiker werden – als Ergänzung von deinem theoretischen Gegenüber würdest du tatsächliche Experimente durchführen und deine Ergebnisse aufzeichnen.

Raj ist ein Astrophysiker, er erforscht die Natur der Himmelskörper mehr noch als ihre Position und wie sie sich im Weltraum bewegen.

Teilchenphysik, auch bekannt als Hochenergiephysik, umfasst das Studium von Teilchen, die Materie und Strahlung ausmachen. Teilchen in diesem Sinne könnten alles sein von Elektronen bis zu Staub.

Angewandte Physik bedeutet, dass du dazu beitragen könntest, neue Technologien zu entwickeln oder ein schwieriges ingenieurtechnisches Problem im Zusammenhang mit einer solchen Entwicklung zu lösen. In der Tat ist dieser Zweig der Physik das Bindeglied zwischen wissenschaftlichen Studien und Ingenieurtechnik.

Biophysik verwendet Analysemethoden der Physik, um irgendein biologisches Phänomen zu untersuchen.

Atomphysik: Du kennst diese hübschen Diagramme von Schalen und Valenzen und Elektronen in deinen Lehrbüchern? Sie wurden entworfen von Atomphysikern, die die Zusammensetzung und Struktur von Atomen untersuchen.

Es gibt einen Unterschied zwischen Atomphysik und Nuklearphysik trotz der synonymen Verwendung der Worte Atom- und Nuklear- im Deutschen.

Nuklearphysik beschäftigt sich einzig und allein mit dem Kern (Nucleus) eines Atoms. Hattest du jemals eine MRT? Diese und andere Aspekte der Nuklearmedizin wie PET-Scans und weitere spektroskopische Verfahren wurden möglich durch Entdeckungen der Nuklearphysik!

Physik der kondensierten Materie umfasst das Studium des Verhaltens von Festkörpern und Flüssigkeiten, in dem verschiedene physikalische Gesetze angewendet werden.

Dieses Forschungsgebiet ist eine Schnittstelle, wo sich verschiedene Disziplinen berühren: theoretische Physik, Teilchenphysik und Nanotechnologie mischen sich mit Chemie und all den Gebieten, die früher als Festkörperphysik bekannt waren.

Es ist auch eines der aktivsten Forschungsfelder in der aktuellen Physik wegen seiner großen Breite und Verschiedenheit des Studienmaterials. Hier kannst du mehr über die Grundlagen der Physik erfahren.

Das ist im allgemeinen nicht das Bild, das ihm einfällt, wenn ein Physiker an Quarks denkt.
Das ist im allgemeinen nicht das Bild, das ihm einfällt, wenn ein Physiker an Quarks denkt. Quelle: Pixabay Credit: RitaE

Allgemeines Physik-Vokabular

Da wir nun einige Spezialrichtungen der Physik betrachtet haben, die du für deine berufliche Entwicklung in Erwägung ziehen könntest, lass uns die Fachsprache dieser Disziplin gründlicher untersuchen – einiges davon könnte dir bekannt vorkommen!

Quark: Du dürftest dieses Wort kennen als Bezeichnung für ein Milchprodukt, aber in der Physik bezeichnet es ein Elementarteilchen.

Um die Sache jedoch noch etwas verwirrender zu machen, gibt es die (physikalischen) Quarks in 6 Geschmacksrichtungen: Up, Down, Top, Bottom, Charm und Strange. Michquark ist im allgemeinen geschmacklos!

Quarks treten immer in Dreiergruppen auf: ein Up/zwei Down; zwei Top/ein Bottom und so weiter.

Ein Hadron sind zwei oder mehr Quarks, die durch die Starke Wechselwirkung zusammengehalten werden.

Jedesmal wenn du Hadron, Boson oder Fermion hörst, dann weißt du jetzt, dass es sich dabei um Klassen von subatomaren Teilchen handelt.

Hast du jemals von einem Hadronen-Speicherring gehört? Jetzt weißt du, wonach er benannt ist!

Ein Neutrino ist nicht das angesagteste Neutron in einem Atom; es ist ein subatomares Teilchen ohne elektrische Ladung und von sehr geringer Masse. Es bewegt sich sehr schnell, nahezu mit Lichtgeschwindigkeit!

Quant: Dieser Begriff wird in der Physik häufig verwendet, von der Beschreibung eigenständiger Studienfelder (Quantenchromodynamik) bis zur Umschreibung ganzer Zweige der Physik wie etwa Quantenfeldtheorie.

Für sich allein bezeichnet ein Quant die kleinstmögliche Einheit, in die man irgendetwas teilen kann: auf Quantenniveau z. B.

Ein Isotop ist eine mögliche Form eines Elements. Zwei oder mehr Elemente können dieselbe Anzahl an Protonen besitzen, aber sich in der Anzahl an Neutronen im Atomkern unterscheiden.

Vielleicht das bekannteste dieser Elemente ist Uran-235, das sich von Uran-238 unterscheidet, weil es 3 Neutronen weniger hat, obwohl beide das als Uran bezeichnete Element darstellen (Uran-235 wird in Atomkraftwerken verwendet und um Atomwaffen herzustellen).

Wir halten Wellen üblicherweise für etwas, das der Ozean erzeugt oder wir mit unseren Händen, doch Physiker verbinden Wellen mit jeder Unruhe, die Energie durch Materie oder Raum leitet.

Wellen können entweder eine Vibration oder eine Oszillation eines physikalischen Mediums oder Feldes um im wesentlichen feststehende Positionen sein. Die zwei Hauptarten von Wellen sind mechanische oder elektromagnetische.

Hast du eine Vermutung, welche Art von Wellen deine Mikrowelle aussendet?

Wenn du magst, kannst du weitere Schlüsselkonzepte der Physik entdecken, bündig zusammengefasst zum leichteren Verständnis!

Theoretische Physik, Astrophysik oder Plasmaphysik: Wenn du überlegst, in welchem Zweig der Physik du deine Spuren hinterlassen möchtest, dann stelle dir vor, dass du eines Tages, durch deine harte Arbeit, einem wichtigen Element oder Teilchen einen Namen geben kannst, den zukünftige Studenten werden lernen müssen!

Ein Higgs-Teilchen vielleicht?

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Sarah

Als Dolmetscherin und Übersetzerin sind fremde Länder und Kulturen mein täglich Brot. Wenn ich nicht gerade meine Leidenschaft für Sprachen und Reisen auslebe, bin ich auf Fußballplätzen zu finden, mit meinem Longboard unterwegs oder probiere mich wahrscheinlich gerade an einer anderen Sportart aus.