Vom Archimedischen Prinzip, das bis in die Zeit um 250 vor unserer Zeit zurückreicht, bis zum Wettlauf um den Beweis der Quantengravitation hat die Eigenart unserer physikalischen Welt den menschlichen Geist so angeregt wie niemals irgendeine andere Disziplin.

Und doch haben die Leute größtenteils Angst vor der Physik. Die Schüler scheuen sich es zu lernen, und die Schulen berichten über fortgesetzte Schwierigkeiten, qualifizierte Physik- (und Mathematik-) Lehrer zu gewinnen und zu halten.

Eins ist sicher, Physik ist ein weitreichendes Studium, es reicht vom Subatomaren bis zum Astronomischen.

Was man nicht vergessen sollte ist, dass das Studium der Physik, wie jedes Studium, kein alles umfassendes Unternehmen ist.

Natürlich muss man die Grundlagen der Physik erlernen, Formeln und Konzepte, aber danach kannst du dir aussuchen, wo deine Leidenschaft dich hinführt.

Superprof hilft dir, einen Zugriff auf diese physikalischen Grundlagen zu bekommen: Eigenschaften der Materie und die Gesetze, die deren Verhalten bestimmen sowie die Kräfte, die auf sie einwirken.

Es ist uns auch ein Vergnügen, dir Physiker der Gegenwart und Vergangenheit vorzustellen, die alle die Art, wie wir unsere Umwelt betrachten, radikal verändert haben.

Natürlich solltest du auch einige der Begriffe kennen, die mit der Disziplin verbunden werden...

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Physik-Glossar

Geht es dir so bei der bloßen Erwähnung der allgemeinen Relativität?
Geht es dir so bei der bloßen Erwähnung der allgemeinen Relativität? Quelle: Pixabay Credit: CFV Images

Zeit zu gestehen: Wenn Sheldon Cooper wissenschaftlich daher plappert, wie viele von euch verdrehen da nicht die Augen?

Die Big Bang Theory enthält mehr allgemeine Informationen zur Physik als jede andere Fernsehserie.

Scheint es dir nicht trotzdem so, dass die wissenschaftlichen Aspekte zufällig und losgelöst erwähnt werden, und dass mit Begriffen ohne Erklärung herumgeworfen wird, so als ob die Protagonisten den nächsten Superhelden-Film diskutieren würden und nicht profunde Wissenschaft?

Vielleicht wäre die Reaktion von Penny auf die Wissenschaftler, die ihre Arbeit erläutern, ein lebhaftes Interesse gewesen, wenn sie gewusst hätte, worüber sie redeten. Wenn sie Worte kennen würde wie:

Quant: für sich allein bedeutet das Wort ʻdie kleinstmögliche Einheitʼ. In vielen zusammengesetzten Bezeichnungen physikalischer Konzepte beschreibt es Studien auf der kleinsten Teilchenebene. Einige Studienfelder auf Quantenebene sind:

  • Quantenmechanik, einschließlich der Quantenfeldtheorie, beschäftigt sich mit den kleinsten Energieskalen
    • Sie ist auch bekannt als Quantenphysik, Quantentheorie und Matrizenmechanik
  • Quantenverschränkung begründet die Lehrmeinung des Studiums von einem Teilchen, das alle anderen Teilchen beeinflusst, die mit ihm verbunden sind
  • Quantenoptik ist das Studium des Verhaltens von Licht, genau genommen von Photonen
  • Quanten-Tunneleffekt beschreibt das Phänomen, dass Materie eine Entfernung überwinden kann, ohne einen dazwischenliegenden Raum zu passieren
  • Quantenelektrodynamik: die erfolgreiche Verbindung von spezieller Relativitätstheorie und Quantenmechanik

Nicht alle Quantentheorien sind gut begründet. Die Quantengravitation zum Beispiel, das Postulat, das versucht, Gravitationskräfte mit Hilfe der Quantenmechanik zu beschreiben, muss erst noch bewiesen werden.

Bosonen und Fermionen sind zwei Klassen subatomarer Teilchen, benannt nach dem theoretischen Physiker Satyendra Nath Bose und dem theoretischen und experimentellen Physiker Enrico Fermi.

Eine dritte Klasse namens Hadron ist ein zusammengesetztes Teilchen bestehend aus zwei oder mehr Quarks. Hadronen überbrücken die Lücke zwischen Fermionen und Bosonen.

Quarks sind eine weitere Art von Elementarteilchen; die einzige, die in der Lage ist, allen vier Grundkräften zu unterliegen.

Grundkräfte sind Elektromagnetismus, Gravitation, starke und schwache Wechselwirkung.

Es gibt so viele Begriffe, die das Reich der Physik beschreiben; warum nicht etwas weiter gehen und mehr davon entdecken?

Wir haben einige Namen in diese Beschreibungen eingestreut; lass uns nun über weitere große Geister reden, die unser Verständnis von unserer Welt vorangebracht haben!

Berühmte Physiker

Viele denken, Albert Einstein ist der Vater der modernen Physik, aber er ist in Wirklichkeit der Übervater der klassischen Physik!
Viele denken, Albert Einstein ist der Vater der modernen Physik, aber er ist in Wirklichkeit der Übervater der klassischen Physik! Quelle: Pixabay Credit: Barbara A Lane

Viele Leute sagen, dass unsere Kultur besessen ist von Prominenten, wenn das wahr wäre, würde jedermann diese Namen kennen!

Die Physik wurde als Disziplin während der Renaissance etabliert, obwohl zahllose Studien über die Natur unserer physikalischen Welt bereits vor dieser Zeit stattgefunden hatten.

Obwohl Galileo Galilei substantielle Fortschritte in der Erforschung unseres Kosmos gemacht und sogar einige lange gültige Theorien widerlegt hatte, ist es doch eigentlich William Gilbert, dem der Titel des ersten modernen Wissenschaftlers zugestanden werden sollte.

William Gilbert setzte sich für zuverlässige Experimente und nachgewiesene Argumente ein.

Bis dahin hatten sich Physiker entweder mit Theorien ohne experimentelle Bestätigung oder mit Versuchen ohne Formulierung irgendeiner Theorie beshäftigt, die es ermöglicht hätte, die Versuche zu wiederholen.

Herrn Gilberts Bekenntnis, Vermutungen und philosophische Spekulationen zu vermeiden, wurde als Ethos von anderen Wissenschaftlern übernommen und die Wissenschaft der Physik machte große Sprünge vorwärts.

Auch heute noch halten Physiker aller Fachrichtungen seine Forschungsphilosophie in Ehren, unter ihnen sind:

Alan Guth, ein theoretischer Physiker, dessen Arbeiten zur Theorie der Elementarteilchen unser Wissen über den Urknall erweitert hat. Tatsächlich war er einer der Wegbereiter der Theorie von der Ausdehnung des Universums.

Edward Witten, ein Professor der mathematischen Physik, führt Forschungen zur Stringtheorie und zur Quantengravitation und anderen Gebieten der mathematischen Physik durch.

Roger Penrose war ein Lehrer des seligen, großen Stephen Hawking. Bei ihnen war es nicht so, dass der Schüler den Lehrer übertraf; sie erfreuten sich einer langen Zusammenarbeit, die irgendwann dazu führte, dass ihnen gemeinsam der Wolf-Preis verliehen wurde.

Obwohl das Gebiet der Physik viel mehr männliche als weibliche Forscher aufweist, stehen Frauen in der Physik den Männern in nichts nach, was Entdeckungen und den wissenschaftlichen Fortschritt angeht.

Bereits als Absolventin war die Astrophysikerin Jocelyn Bell Burnell die erste, die Pulsare beobachtete und dokumentierte; eine Entdeckung, die ihr den Nobelpreis einbrachte.

Fabiola Gianotti, Teilchenphysikerin und erste weibliche Generaldirektorin des CERN, war die Leiterin des ATLAS-Projekts durch das das Higgs-Teilchen zum ersten Mal beobachtet wurde.

Die Astrophysikerin Sandra Faber konzentrierte ihre Forschungen auf die Frage, wie Galaxien entstehen. Sie stellte als erste das Postulat auf, dass je heller eine Galaxie ist, desto schneller müssen ihre Sterne sich bewegen.

Es gibt so viele bewundernswerte Menschen, die unser Weltall erkunden sowohl durch ihre Entdeckungen als auch in der Theorie!

Schlüsselkonzepte der Physik

Ganz egal wie berühmt ein Physiker/eine Physikerin ist oder wie groß seine/ihre Errungenschaften sind, jedes physikalische Theorem und alle physikalischen Entdeckungen beruhen auf denselben wenigen Grundkonzepten.

Lass uns für einen Moment über unser Universum nachdenken: es ist groß und dehnt sich immer noch aus, ist angefüllt mit Energie und Materie. Für sich allein ist das Universum schon eine überwältigende Vorstellung; ist es doch so immens groß und größtenteils unerforscht!

Allerdings gelten dieselben Kräfte, die die Physik des Universums bestimmen, auch für Elementarteilchen.

Das sind Gravitation, elektromagnetische Wechselwirkung, die starke und die schwache nukleare Wechselwirkung.

Diese Kräfte befinden sich außerhalb der Materie und wirken auf sie ein, entweder anziehend oder abstoßend, bindend oder erzeugend.

Es ist wichtig, Kraft nicht mit Energie zu verwechseln. Alles besitzt Energie, sei es potentielle Energie, kinetische Energie; elastische oder Strahlungsenergie.

Wellen transportieren Energie!

Schallwellen, Mikrowellen, seismische Wellen und Gravitationswellen sind alle Erscheinungen des Energietransports.

Besonders interessant an ihnen ist, dass sie Energie transportieren, aber keine Materie.

Gravitationswellen sind besonders rätselhaft, weil sie von den energetischsten Prozessen in unserem Universum verursacht werden und Riffel in der Raumzeit darstellen.

Obwohl sie von Albert Einstein schon 1916 vorausgesagt worden waren, wurden solche Wellen erst kürzlich entdeckt, genau genommen im Jahre 2016!

Die Schlüsselkonzepte der Physik sind wirklich nicht schwierig zu meistern und, sobald du sie beherrschst, kannst du weiterarbeiten in der theoretischen Physik, der Experimentalphysik oder sogar in der Physik der kondensierten Materie – eines der aktivsten Felder der heutigen physikalischen Forschung!

Physik-Fakten, die dich erstaunen werden

Mit diesen spannenden Physik-Grundlagen hast du schon bald den Durchblick.
Mit diesen spannenden Physik-Grundlagen hast du schon bald den Durchblick. Quelle: Unsplash Credit. Adrien Converse

Denkst du immer noch, dass Physik ein schwieriges Fach ist? Hat nichts von dem, was wir bisher gesagt haben, dir deine Furcht genommen vor dem Lernen über die physikalische Wissenschaft? Vielleicht helfen ein paar weitere spannende Physik-Fakten, dir die Angst zu nehmen.

Was, wenn wir dir sagen würden, dass Doctor Who weniger Science-Fiction enthält als Science-Fakten? Gut, zumindest enthält es Aspekte der modernen Wissenschaft ...

Unser gegenwärtiges Modell der Kosmologie schließt unendliche Paralleluniversen ein, die alle fröhlich nebeneinander existieren.

Weil sie unendlich sind, ist alles, was geschehen sein könnte oder geschehen wird, bereits geschehen, in dem einem Universum oder dem anderen. Kommt dir das bekannt vor?

Wie ist es mit der Raumzeit und einem möglichen Loch im Gewebe der Realität?

Selbst der Schallschraubenzieher des Doctors ist ein gültiges Physik-Postulat: auf die richtige Frequenz eingestellt, könnte ein solches Gerät sehr wohl in der Lage sein, Moleküle anzuregen, sich anders zu verhalten.

Die Wahrheit ist, mit dem Ziel guter Unterhaltung tut die Serie recht viel, um die Gesetze der Physik zu bestätigen!

Jetzt wollen wir über Plasma nachdenken. Es fließt durch deine Venen und füllt den Kosmos aus; Plasma ermöglicht sogar hochauflösendes Fernsehen!

Plasma ist einer der vier Aggregatzustände der Materie; die anderen drei sind flüssig, fest und gasförmig.

Die griechische Wortbedeutung, formbare Substanz, macht es in einzigartiger Weise anwendbar auf den Gebieten der medizinischen Physik – einem relativ neuen Forschungsfeld, der Ingenieurtechnik (Halbleiterfertigung) und natürlich als Forschungsgegenstand in der Astrophysik.

Zum Glück, obwohl sie denselben Namen tragen, ist das Plasma in deinem Körper erheblich anders als das Sonnenplasma. Wenn beide dieselbe Zusammensetzung hätten, würden wir alle explodieren!

Und doch ist die Plasmaphysik ein äußerst faszinierendes Forschungsgebiet ...

In Richtung Himmel, um den Kosmos zu studieren? Oder reizt dich die Teilchenphysik? Hast du immer davon geträumt, Atome im Großen Hadronen-Speicherring zu zertrümmern?

Alles was du tun musst ist, keine Angst vorm Physikunterricht zu haben. Danach ist nur die Unendlichkeit des Raums die Grenze ... buchstäblich!

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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 den Fußballplätzen Berlins zu finden, mit meinem Longboard unterwegs oder probiere mich wahrscheinlich gerade an einer anderen Sportart aus.