Als Disziplin der Naturwissenschaft befasst sich die Physik im Allgemeinen mit den grundlegenden Phänomenen der Natur und sucht nach logischen Erklärungen dafür. Ob es um eine neue Art von Sternexplosionen geht oder um elektrodynamische Gesetze, die physikalische Welt umfasst zahlreiche Phänomene in der Natur und im Alltag.
Erkenntnisse in Physics gewinnen die Forscher über Experimente und theoretische Überlegungen. Auf der einen Seite führt man also Versuche durch und beobachtet Naturphänomene und auf der anderen Seite erstellt man theoretische Modelle, um diese Phänomene erklären zu können.
Mit diesen Modellen beschäftigt sich die theoretische Physik als methodische Disziplin. In diesem Artikel erklären wir dir, was genau es damit auf sich hat und welcher Studiengang sich eignet, wenn du dich enger damit befassen möchtest.
Was ist die theoretische Physik?
Der Schwerpunkt der theoretischen Physik liegt in der Beschreibung von Naturvorgängen anhand von Konzepten, die durch analytische und numerische Methoden aufgestellt wurden. Es geht also darum Hypothesen zu physikalischen Phänomenen aufzustellen, die dann in Experimenten überprüft werden können.
Außerdem geht es bei der Theorie auch darum, die Modelle der Experimentalphysik mathematisch auf bekannte Grundlagentheorien zurückzuführen, also eine mathematische Erklärung für physikalische Phänomene zu finden.
Mit anderen Worten: die Gesetzmäßigkeiten der Natur sollen durch möglichst einfache, mathematische Strukturen dargestellt werden.
Um diese Darstellung gewährleisten zu können, muss die Wirklichkeit, also beispielsweise naturwissenschaftliche Phänomene idealisiert dargestellt werden, um daraus ein Modell für zukünftige Vorhersagen erstellen zu können.
Von den Eigenschaften von Festkörpern und Materie bis hin zur Quantenoptik und der Atomphysik, in jedem Bereich der Disziplin werden theoretische Methoden genutzt, um die Erkenntnisse der Experimentalphysik voranzubringen.
Dazu bedienen sich die Forscher verschiedener mathematischer Methoden:
- Skalar: diese mathematische Größe wird zur Beschreibung physikalischer Größen verwendet, die richtungsunabhängig sind. Das bedeutet, dass sich die Größe nicht verändert, auch wenn sich die Lage oder Orientierung des Körpers ändert. Die Masse, Energie oder Temperatur eines Körpers sowie die Entfernung zu einem anderen Körper sind Beispiele für solche skalaren Größen in der Physik.
- Vektor: wenn zur Beschreibung einer Größe auch die Richtung benötigt wird, wie bei der Geschwindigkeit oder Kraft eines Körpers, dann wird ein Vektor verwendet. Ein Vektor wird auf einer Achse angezeigt und die Richtung bestimmt, ob ein Vektor in Richtung der x- oder y-Achse zeigt.
- Gleichungen: die Beziehung von Skalaren und Vektoren wird durch Gleichungen definiert und festgelegt. So kann man unbekannte Größen mithilfe bekannter errechnen. Physikalische Größen müssen also in Zahlenwerten anzugeben sein.
Sei es Bereiche der technischen Physik oder Quantenphysik, mit diesen mathematischen Methoden lassen sich viele Begebenheiten definieren und modellieren.
Diese Teilbereiche spielen eine Rolle
Damit Forscher eine naturwissenschaftlichen Theorie beibehalten können, müssen sie Beobachtungen und Experimente mit den Inhalten der Theorie übereinstimmen und reproduziert werden können.
Aber welche Inhalte behandelt dieser Zweig der Physik eigentlich und welche Überschneidungen gibt es zu anderen Teilbereichen?
Neben den grundlegenden Erkenntnissen der allgemeinen Physik brauchen die Forscher für die Theorie auch Informationen aus anderen Teilbereichen.
Die mathematische Quantenphysik verwendet neben reellen Zahlen auch sogenannte imaginäre Zahlen, um Vorgänge der Quantenmechanik zu beschreiben. Komplexe Zahlen braucht es etwa, um die Theorie des Elektromagnetismus zu erklären.
Die mathematische Physik als Teilgebiet spielt in der theoretischen Physik ebenso eine große Rolle. In diesem Bereich werden mathematische Strukturen durch physikalische Theorien erklärt und gleichzeitig werden mathematische Lösungsmethoden und Strategien auf physikalische Fragestellungen angewendet.
Auch Erkenntnisse der Festkörperphysik sind von Bedeutung. Dieser Zweig befasst sich mit der Physik von Körpern und Materie, die im festen Aggregatzustand sind. Kristalline Festkörper, also Körper, deren Bestandteile in Kristallstrukturen angeordnet sind, stehen dabei besonders im Fokus.
Bamdad Norouzian via Unsplash
Mithilfe der Topologie werden Eigenschaften untersucht, die die Lage und Anordnung geometrischer Gebilde im Raum bedingen. Auch Informationen aus der Topologie spielen für die Forscher der Theorie eine große Rolle. Zusätzlich geht es um die magnetischen Eigenschaften von Körpern oder um sogenannte Transporteigenschaften.
Ein weiterer wichtiger Teilbereich ist die Quantenoptik, bei der das Verhalten komplexer Quantensysteme untersucht wird.
Die theoretische Physik beschäftigt sich mit der Untersuchung quantenmechanischer und klassischer dynamischer Systeme in verschiedenen Bereichen wie der Optik, der Atomphysik oder der Teilchenphysik. Zu den Methoden, die dabei verwendet werden, zählen auch Konzepte der Elementarteilchen, die Relativitätstheorie oder die Stochastik.
Auch komplexe numerische Simulationen, wie man sie oft auch in der Computerphysik findet, spielen in der Forschung eine große Rolle.
Hier kannst du theoretische Physik studieren
Wenn du dich dafür interessierst, die Theorie der Physics zu verstehen und zu vertiefen, dann kommt vielleicht ein Studium an der Universität oder an einer der Hochschulen in Frage.
Das Studium Theoretische Physik gibt es aktuell nur im Master, was bedeutet, dass du zunächst ein Grundstudium machen musst, welches dich für dieses Weiterstudium qualifiziert. Der abgeschlossene Bachelor muss dabei nicht zwingend in Physik erfolgen, sondern kann auch in einem fachverwandten Bereich sein.
Brauchst du Physik Nachhilfe online?
Wenn du überlegst, den Master in theoretische Physik zu machen, dann gibt es verschiedene Studiengänge, die du vorher studieren kannst:
- Physik
- Mathematik
- Medizinische Physik
- Technik
- Geophysik
- Biophysik
- Technische und angewandte Physik
An der Universität in Berlin, Heidelberg oder Marburg findest du meistens die klassischen Studiengänge wie Physik oder Mathematik, aber an den Hochschulen kannst du auch speziellere angewandte Studiengänge aus dem Bereich studieren.
Das Master-Studium Theoretische Physik kannst du dann entweder an der Ludwigs-Maximilian-Universität in München oder an der Uni Bielefeld studieren. Die Semester in Deutschland gehen meistens im Oktober los.
Um das Studium zu bestehen, sind gute Kenntnisse der Mathematik, Quantenphysik, Thermodynamik und Teilchenphysik von Vorteil.
Auch die statistische Physik wird in deinem Studium eine Rolle spielen.
Welche Berufe bieten sich in der theoretischen Physik an?
Mit dem Master in der Tasche geht es für dich als Berufseinsteiger an die Jobsuche. Mit einem Master of Physics stehen dir gute Karrierechancen offen. Viele Absolventen bleiben an der Universität oder den Hochschulen, um wissenschaftlich zu arbeiten.
Aber auch außerhalb des akademischen Rahmens kann man an der Forschung und Entwicklung arbeiten, wie etwa in technisch-industriellen Organisationen und Unternehmen.
Es gibt zahlreiche Tätigkeitsfelder, in denen du mit einem Abschluss arbeiten kannst:
- Consulting
- Patentwesen
- Banken
- Finanzdienstleister
- Öffentlicher Dienst
- IT
- Versicherungen
- Forschungseinrichtungen
Ob als Sachbearbeiter oder als Gutachter oder Sachverständiger in verschiedenen Bereichen wie dem Umweltschutz oder der Energieversorgung, mit einem physikalischen Studienabschluss stehen dir viele Möglichkeiten offen.
Wie wäre es mit Nachhilfe Physik?
So beschäftigt du dich mit theoretischer Physik
Sei es um dich auf das Studium vorzubereiten oder einfach um die weiterzubilden, es gibt zahlreiche Fachbücher, die sich mit dem Bereich der theoretischen Physik auseinandersetzen und die dir dabei helfen können, die relevanten Informationen zu verstehen.
Wir stellen dir die wichtigsten Bücher zu dem Thema vor!
Eine gute Einführung in die Thematik bietet das Buch „Grundkurs Theoretische Physik“ von Wolfgang Nolting. In diesem Lehrbuch findest du neben ausführlichen Erklärungen zahlreiche Übungsaufgaben mit Lösungen sowie Kontrollfragen. Wolfgang Nolting bietet mit diesem Buch die Möglichkeit des Selbststudiums ohne Sekundärliteratur, da alle relevanten Themen abgedeckt werden. Das Buch von Wolfgang Nolting, erschienen im Springer Verlag, ist in vier Teile aufgeteilt, die man alle kostengünstig im Internet erwerben kann, um sofort loszulegen. Das Buch gibt es als gebundenes Werk oder als Ebook.
Suchst du Physik Nachhilfe in Hamburg?
Um zu verstehen, mit welchen Methoden in der Physik gearbeitet wird, kann man sich auch das Buch „Theoretische Physik“ von Matthias Bartelmann, Björn Feuerbacher, Timm Krüger, Dieter Lüst, Anton Rebhan und Andreas Wipf anschaffen. Das im Springer Verlag erschienene Fachbuch bietet die wichtigsten Grundlagen der Theorie der Physics in einem Band. Die Forscher stellen in diesem Lehrbuch die vier großen Gebiete Mechanik, Elektrodynamik, Quantenmechanik sowie Thermodynamik und Statistische Physik vor. Kein Wunder also, dass das Buch mit fast 100 Euro etwas teurer ist.
Ebenfalls dem Springer Verlag entstammt das Buch „Repetitorium Theoretische Physik“ von Armin Wachter und Henning Hoeber. Hier bekommst du alle relevanten Informationen, die in den ersten 6 Semestern an deutschen Universitäten in Physik gelehrt werden. Themen von der klassischen Mechanik über Elektrodynamik, Quantenmechanik bis hin zur Statistische Physik und Thermodynamik werden abgedeckt. Neben Übungen und den dazugehörigen Lösungen findest du auch übersichtliche Zusammenfassungen der einzelnen Themen.
Ein letztes Lehrbuch, was wir empfehlen können, ist das Buch „Arbeitsbuch zur Theoretischen Physik: Repetitorium und Übungsbuch“ von Thorsten Fließbach im Spektrum Akademischer Verlag. Hier findest du zahlreiche Übungsaufgaben mit Musterlösungen.
Online findest du neben Informationen zum Verlag und dem Preis auch Bewertungen anderer Käufer, sodass die Entscheidung, welches Buch zu dir passt, leichter fällt. Viele Lehrbücher gibt es als gebundenes Werk, während man manche auch als Ebook kaufen kann.
Um sich mit dem Teilbereich der theoretischen Physik auseinanderzusetzen, gibt es also zahlreiche Lehrbücher, die sich als Vorbereitung auf das Studium eignen.
Dir gefällt unser Artikel? Hinterlasse eine Bewertung!
Loading...
