Was ist Physik?: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 11. Dezember 2015, 12:26 Uhr

(Kursstufe > Einführung)

Bilder

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  (1) Das Physik-Männchen

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  (2) Die ganz große Liebe!

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  (3) Wie schön!

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  (4) Die Axt von "Ötzi"

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  (5) Atombombentest

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  (6) Eine bewaffnete Drohne

Überlegungen zu den Bildern

Bild 1:

Beschreibung

• In dem Kopf sind Formen, Zahlen, Graphen etc. zu sehen
• In den Händen trägt er (ich nenne ihn Hubert) eine Uhr, ein Lineal und eine Waage.
• Um den linken Arm trägt Hubert eine Blindenbinde.

Interpretation

Der Kopf soll die Theorie darstellen. Nur mit HIlfe von Formeln und anschaulichen Graphen sind wir in der Lage komplizierte und neue Aufgaben zu lösen. Die Sachen, welche er in seinen Händen hat stehen für den praktischen Teil. Es sind Hilfsmittel, die wir benötigen.

Über die Blindenbinde gibt es mehrere Theorien. Die erste Theorie: Es könnte bedeuten, dass das, was man mit dem Auge sieht anders ist, als das was man misst, ausrechnet,..... Kurz gesagt: Das Auge kann nicht alles genau erfassen. Eine zweite Theorie wäre: Man betrachtet und konzentriert sich oftmals nur auf einen Aspekt. Stellt euch vor ihr rechnet von einem Viereck die Fläche aus, dabei könntet ihr noch Gleichzeitig den Umfang ausrechen.

Bild 2:

Beschreibung

• Er misst das L des Wortes Liebe mit einem Lineal ab.
• Vor ihm ist eine Sprechblase. In ihr steht: 1,73 Meter

Interpretation

Hier waren wir uns alle einig. Wir denken, dass der Mensch für alles ein Maß finden möchte. Die menschen wollen nichts unerklärt, unerforscht und unbekannt lassen.

Bild 3:

Beschreibung

• Hubert steht vor einem Bild das wohl eher unabsichtlich etwas schräg hängt
• Er scheint zu dem Bild eine Meinung, bzw eine Empfindung zu haben (der runde Mund deutet darauf hin)

Interpretation

Vielleicht überlegt er sich gerade, ob das Bild schön oder eher nicht so schön ist. Doch ist Schönheit messbar? Physik ist eine exakte Wissenschaft. Sie kann sehr viel beschreiben. Doch es gibt auch Dinge die sie nicht kann. Zum Beispiel Alles und Jeden adäquat messen. Die Physik kann weder messen ob etwas schön ist oder etwa hässlich. Das kommt wohl mehr auf unseren Geschmack an.

Was Physik ist.

Schematische Übersicht

Eine schöne farbige Übersicht

Das "Physik-Männchen" steht stellvertretend für die Erforschung der Welt mit einer naturwissenschaftlichen, insbesondere physikalischen, Methode.

In der Hand hält das Männchen Messinstrumente, wie ein Metermaß, eine Uhr oder eine Waage, um Längen, die Zeit oder eine Masse zu messen. Im Kopf des Männchens sind mathematische Formeln und Modelle, wie das Atommodell oder das heliozentrische Weltbild. Es schaut durch seine Brille und hat am Arm hat eine Blindenbinde.

Das Männchen möchte offensichtlich gerne die uns umgebende Welt erkunden und erklären. Dabei bedient es sich einerseits der Messinstrumente, quasi als Sinnesorgane, um mit der Welt Kontakt aufzunehmen. Andererseits hat es Ideen und Vorstellungen im Kopf, welche die Realität beschreiben oder abbilden. Diese Vorstellungen sind das Ergebnis von Messungen und alltäglichen Erfahrungen, sie beeinflussen auch die Sichtweise auf die Dinge, was mit der Brille angedeutet wird. Die Blindenbinde deutet daraufhin, dass das Männchen nicht die gesamte Lebenswelt erfassen kann, sondern nur das,was es mit den Messinstrumenten messen und mit der eigenen Vordtellungskraft noch verstehen kann.

Die Physik ist die Wissenschaft der in der Natur vorhandenden einzelnen Bausteine und der Gesetze nach welchen diese sich verhalten. Generell kann man die Physik in zwei große Kategorien einteilen, die Theoretische Physik und die Experimentalphysik, diese bauen jedoch zwangsläufig stark aufeinander auf. Auf Grund dessen gibt es zwei Arten von physikalischer Forschung, oder physikalischen Experimenten.

Um Erkenntisse zu gewinnen, kann man induktiv oder deduktiv vorgehen.

Bei einer Induktion forscht man zuerst mit Hilfe eines Versuches, wobei man die enstandene Messergebnisse aufzeichnet und nach dem Versuch daraus ein Modell erstellt. Man schließt vom Speziellen auf das Allgemeine.(Z.B. Experimentelle Untersuchung einer Schaukel)

Bei einer Deduktion wird ein Versuch nach einem zuvor konzipierten Modell oder einer Idee erarbeitet und durchgeführt, mit Hilfe des Versuches wird über die Gültigkeit des Modells entschieden. Man schließt vom Allgemeinen auf das Spezielle. Deduzieren bedeutet Ableiten. (Z.B. Untersuchung dreier Schwingungen)

Experimente generell könnten aber überhaupt nicht gemacht werden, wenn es nicht zuvor einheitlich geregelte Maßvoragaben und Maßeinheiten gäbe. Die Erfassung jeglicher Daten kann deshalb nur durch Instrumente erfolgen die von der [|Physikalisch-Technischen Bundesanstalt] geeicht und geprüft wurden.

Die Physik ist im Wesentlichen auf Dinge beschränkt, die sich mit Hilfe von Experimenten messen lassen. Probleme könnten dabei sein: Das Experiment ist zu ungenau, oder das Experiment verändert die Zustandsbedingungen. Außerdem kann es sein, dass die menschliche Vorstellungskraft nicht ausreicht, um ein Phänomen einzuschätzen. Oder ein Phänomen ist grundsätzlich nicht exakt beschreibbar oder messbar. So ist es fraglich, ob die Liebe eines Menschen, die Schönheit eines Kunstwerkes oder ähnliches physikalisch erfassbar ist. Wenn es möglich ist, dann nur über eine genaue Beschreibung der menschlichen Abläufe im Gehirn. Diese Abläufe sind aber einerseits sehr komplex und beruhen andererseits auf atomaren Vorgängen, die ansich schon zufallsbehaftet sein können, was in der Quantenmechanik thematisiert wird.

Aus der physikalischen Abbildung der Realität erhält man einen Erkenntnisgewinn, der sich nicht unbedingt praktisch auszahlen muss, man versteht eben seine Welt besser. Außerdem macht es viele technische Anwendungen möglich, die das Leben der Menschen immer wieder stark verändert haben. Deshalb werden die Phasen der menschlichen Entwicklung ja auch nach der technischen Entwicklung benannt: Bronzezeit, Eisenzeit, bis hin zum Industriezeitalter (Dampfmaschine, Benzin- / Elektromotor,...) und nun das Informationszeitalter (Computer, digitale Medien,...)

Technische Entwicklungen haben dabei immer Vor- und Nachteile gebracht und können ganz unterschiedlich eingesetzt werden. Sie müssen also hinterfragt und kontrolliert werden. Beispiele dafür sind die Kernspaltung mit der Atombombe und Kernreaktoren oder der Einsatz von Videokameras zur Überwachung von Personen, in neuerer Zeit auch der durch biologische Forschung mögliche Eingriff in das Genom von Pflanzen, Tieren und Menschen.

Zitate von Naturwissenschaftlern

Zitate, gesammelt von Jörg Rudolf (hier auch zum direkten Herunterladen.)

zitate.de Naturwissenschaft(wenig!)

zitate.de Physik

Interpretationen zu den einzelnen Zitaten:

• (Johannes Schlicksbier)
  • Die Naturwissenschaft ohne Religion ist lahm, die Religion ohne die Naturwissenschaft ist blind.
    Albert Einstein
  • Die Naturwissenschaft ist der Versuch die Struktur des Universums zu verstehen. Die Religion will Ziel und Zweck des Universums und den Menschen verstehen.
    Charles Howard Townes

(Die Liebe des Menschen, sein Mitleid und sein Verstand lassen ihn nach mehr suchen, als die greifbare Welt, was oft in religionen Weltanschauungen resultiert.) Religion liefert der Naturwissenschaft die Motivation und den Antrieb, alles in seiner Gesamtheit verstehen zu wollen. Allerdings darf sich auch die Religion der erkannten Wirklichkeit nicht verschliessen. Dies ist eine eindeutige Aufforderung an so manchen Naturwissenschaftler, der sich dem "gänzlich rationalen Denken" (soweit dieses überhaupt exestiert)verschrieben hat, als auch an die Religionen, die die Naturwissenschaften noch immer als eine Bedrohung ihrer Existens betrachten, sich gegenseitig anzuerkennen.

"Das Buch der Natur ist mit mathematischen Symbolen geschrieben"

Galilei versucht mit seiner Aussage zu erläutern, dass in der Natur, die etwas unglaublich riesiges und komplexes ist, jeder kleinste Vorgang nach den Gesetzen der Physik abläuft. In dieser scheinbar wirren und unberechenbaren Vielfalt, läuft alles doch sehr geregelt und vorhersehbar ab. Galilei beschreibt das Verhältnis zwischen Natur und Physik wie das eines Programmes und seinen dazugehörenden Konfigurationen und Befehle. Das Programm könnte ohne Konfiguration oder Befehle unter keinen Umständen funktionieren.

von Till Peters

"In der Wissenschaft versucht man etwas, das niemand zuvor wusste auf eine Art zu sagen, die jeder versteht. In der Dichtung verhält es sich gerade umgekehrt."

von Kira Beiser

• (Larissa Pychlau)
  • Ein Wissenschaftler ist jemand, dessen Einsichten größer sind, als seine Wirkungsmöglichkeiten. Gegenteil: Politiker.
    Helmar Nahr

Nahr meint, Wissenschaftler seien Menschen der Aufklärung, die notwendige Erkenntnisse bringen. Sie werden jedoch, seiner Ansicht nach, nicht genug unterstützt. Politiker hingegen, haben alle Mittel, die sie wollen, bewegen aber meist viel zu wenig und reden sich nur gegenseitig tot. Nahr scheint nicht die Macht des Wissens zu meinen, sondern bezieht sich scheinbar mehr auf den Alltag und darauf, wie Forscher um alle Gelder und Projekte feilschen müssen.

"Daraus, daß die Sonne bisher jeden Tag aufgegangen ist, folgt logisch nicht, daß sie es morgen wieder tun wird. "

Weizsäcker möchte ausdrücken, dass physikalische Gesetze nicht absolut und endgültig sind. Die Physik ist auf Modelle begründet. Zwar können sich diese Modelle durch experimentelle Beobachtungen herleiten (Deduktion) oder werden durch ebensolche (Induktion) bestätigt, dennoch sind sie dadurch nicht unabänderlich. Das Aufgehen der Sonne, ein alltägliches und banal erscheiendendes physikalisches Phänomen, ist zwar nach physikalischer Erkenntnis ein kontinuierlicher Vorgang, tatsächlich ist das aber nur eine Mutmaßung. Zum einen könnte das physikalische Modell unvollständig sein, oder aber ein zufälliger, unberechenbarer Faktor "schaltet" sich ein. Deshalb kann man nicht mit absoluter Bestimmheit sagen, dass die Sonne morgen aufgehen wird.

Da die Physik eine Wissenschaft ist, gilt für die Physiker auch die wissenschaftlichen Vorgehensweisen: Das heißt, man beobachtet Phänomene in der Natur, stellt sie in Versuchen nach, sucht Gesetzmäßigkeiten und stellt dann normalerweise eine Formel auf. Diese Methode basiert auf gewissen Regelmäßigkeiten in der Natur. Diese werden wie gesagt immer wieder beobachtet. Es ist jedoch nicht auszuschließen, dass die Regelmäßigkeit bei einem bestimmten Phänomen auch in Zukunft konstant bleibt. Unvorhesehbare Ereignisse, Störungen in der Regelmäßigkeit, können ein Gesetz zu nichte machen. Darauf bezieht sich C. F. Weizsäcker in seinem Zitat. Das tägliche Auf- und Untergehen der Sonne ist hier die Regelmäßigkeit der Natur, die zum Gesetz wird. Aber es kann jederzeit ein Störfaktor die Regelmäßigkeit beeinflussen und die Sonne dazu bringen, nicht mehr aufzugehen.

von Marc Gualtiero

"Auch wenn alle einer Meinung sind, können alle Unrecht haben."

Russel spielt auf die Geschichte der Physik an, in der es immer wieder Neuordnungen wzb. die Relativität der Gleichzeitigkeit gab.
Auch heute dürfe man sich um des Fortschritts willen nicht auf seinen Lorbeeren ausruhen, sich nicht dem naiven Glauben hingeben, dass unser bisher erarbeitetes Konstrukt der Physik, das sich uns in dem uns Bekannten bisher als zutreffend erwiesen hat, auch richtig ist; Hinterfragung und Zweifel an den bisherigen Theorien sind grundlegend um die Wissenschaft voranzutreiben.

von Nikolaj Kulvelis

"Das Wunder ist nicht ein Wiederspruch zu den Naturgesetzen , sondern ein Wiederspruch zu dem, was wir von diesen Gesetzen wissen."

Augustinus ist der Meinung, dass jedes Phänomen und jeder Vorgang im Universum mit einer Formel oder einer anderen Definition zu erfassen und zu erklären ist. Er macht jedoch auch deutlich, dass das bisher erforschte noch nicht ausreicht, um alles zu verstehen und scheint dazu aufzuforden diese Lücken zu schließen.

"Was wir wissen ist ein Tropfen; was wir nicht wissen ist ein ganzer Ozean"

Seit Anbeginn der Zeit erforscht der Mensch seine Umgebung , die Erde, das Universum auf der Suche nach Antworten auf das Unerklärliche. Dabei dringt er immer tiefer in die elementaren Bausteine des Lebens vor, auf der Suche nach dessen Ursprung. Und doch eröffnet jede neue Erkenntnis und Erklärung den Blick auf einen weiteren Ozean des Unbekannten. Isaac Newton will ausdrücken, dass die Naturwissenschaften, also auch die Physik, immer wieder mit neuen noch erstaunlicheren Dingen überraschen kann. Man kann zu jeder Zeit etwas neues erforschen, erfinden, vergleichen, überdenken, messen und auswerten und trotzdem beschränkt sich unser Wissen, unsere Weisheit auf eine winzige Kleinigkeit eines riesigen Bereiches, der nie ganz zu entdecken und zu verstehen ist.

Joschua Moser-Fendel

Schon immer treibt die Neugierde Menschen zu dem Forschen. Menschen suchen nach Erklärungen aus denen sich mit der Zeit Regeln & Gesetz (- mäßigkeiten) entwickeln. Dies ist die Grundlage für weitere Fragestellungen. Wir haben Annahmen gefunden und daraus dann weitere Annahmen gebildet. So stellen wir uns seit ein paar Jahren die Frage nach einem Paralleluniversum. Damals dachten wir, wir haben das Universum erforsch, wissen was es für Sterne und Planeten gibt, woraus die Milchstraße besteht. Aber dann hatten ein paar Wissenschaftler noch einmal das Erforschte durchdacht und warfen die Frage in den Raum ob es mehr als nur ein Universum gibt. Hier sieht man die parallele zu dem Zitat von Newton „Was wir wissen ist ein Tropfen was wir nicht wissen ist ein ganzer Ozean“. Durch unser begrenztes Wissen werden uns nie die Fragen ausgehen und diese sind fast so unzählbar wie ein Tropfen in einem riesigen Ozean.[Nina Haak]

"Das Wunder ist nict ein Widerpruch zu den Naturgesetzen, sondern ein Widerspruch zu dem, was wir über die Gesetze wissen."

Ich schliesse mich der Meinung dessen, welcher auch dieses Zitat bearbeitete, im Grossen und Ganzen an, dennoch könnte ich mir auch vorstellen,dass A. Augustinius mit seiner These sagen will, dass wir unfähig sind ein dynamisches System genau fassen bzw. messen zu können. Da wir nun auch nur in der Lage sind endlich genau zu messen leuchtet die Annahme, die Anfangsbdg. eines solchen Systems genau präzisieren zu können, in unserem hoch komplexen Universum auch ein. Wenn dieses System nun eine weile ``läuft`` und die Anfangsbdg. unklar waren werden unsere Vorraussagen enorm von der Realität abweichen. Auch dieses könnte als Wunder betrachtet werden.

Ich denke, Augustinus will sagen, dass auch ein "Wunder" (und damit quasi alles) mit den Naturgesetzen in Einklang gebracht werden kann, nur, dass wir von den dafür benötigten Gesetzen eben noch nichts wissen. Außerdem will er möglicherweise dazu anregen, dass die Menschen sich fortwährend darüber Gedanken machen sollten, was von den heutezutage bekannten physikalischen Gesetzen zu halten ist und diese zu hinterfragen, zu prüfen und möglicherweise auch mit dem Wissen neuer Erkenntnisse zu ändern.

Ein wenig Wissen entfernt vom Glauben, sehr viel führt zum Glauben zurück Gustav Flaubert

Die Lehren der Naturwissenschaften und die der Kirche unterscheiden sich in besonderem Maße siehe zum Beispiel die Evolutionstheorie/Schöpfungskunde. Die Kenntnis der Evolutionstheorie lässt mit einem Schlag die Schöpfungsgeschichte wie eine Sage, eine "nette" Geschichte wirken. Der Mensch greift jedoch in vielen Situatuionen auf den Glauben zurück. Bei allem was bisher nicht erklärlich ist oder außerhalb des Wissens einer Person steht, berufen sich viele Menschen auf den Glauben und versuchen es mit diesem zu erklären. In der Geschichte aber auch heute noch stehen sich die Lehren der Kirche und der Naturwissenschaften häufig unvereinbar gegenüber - es ist eine Sache des "Glaubens" auf was man sich persönlich beruft!

Sven Werner

"Im Grunde bewegen nur zwei Fragen die Menschheit: Wie hat alles angefangen und wie wird alles enden? "

In diesem Zitat zeigt sich die allumfassende Neugierde des Menschen in dem für Physiker typischen Fragewort "wie", mit dessen Hilfe man die Dinge auf ihre "Art zu Funktionieren" untersucht, aber nicht nach dem Grund ihrer Existenz fragt, was eher ein Fall für die Philosophen wäre. Die Frage ist auf den Anfang und das Ende gerichtet, vielleicht weil man mit Hilfe der Gegebenheit (Anfang) und der Regel (Ende) alles Andere dazwischenliegende berechnen könnte. Ich finde den Gedanken an eine solche "Universums-Formel" interessant und durchaus vorstellbar.

"Der Beginn aller Wissenschaften ist das Erstaunen, dass die Dinge sind, wie sie sind."

Das alt-griechische Wort für "erstaunen" bedeutet ebenso "staunen", wie "wundern", durchaus auch "hinterfragen". Das Bestaunen, dass etwas funktioniert, aber auch das Wundern, warum es funktioniert, sind der Beginn aller Wissenschaften, weil man ohne dieses Staunen den Dingen nicht die nötige Bedeutung gibt, sich länger mit ihnen zu befassen. Wer einfach nur blind durch die Welt läuft und alles akzeptiert, wie es ist, wird nie auf die Idee kommen, es genauzu untersuchen. Also ist der erste Schritt der Wissenschaft immer, zu bewundern, zu bestaunen, zu staunen und zu wunder, dass die Dinge sind, wie sie sind.

"Es gibt einen Unterschied zwischen Gott und uns: Gott weiß alles. Wir wissen alles besser."

Die Naturwissenschaften, besonders die Physik, standen immer schon in einem gewissen Konflikt mit der Kirche. Bestes Beispiel hierfür sind das geozentrische und das heliozentrische Weltbild. In der Religion wir von einer höheren, göttlichen Macht gesprochen. Gott ist allmächtig und allwissend. In der Physik beruht alles auf Beobachtungen, Erkenntnissen und Beweisen eines, oder mehrerer Menschen.

• (Gösta Hülsmann)
  • Die Naturwissenschaft ohne Religion ist lahm, die Religion ohne die Naturwissenschaft ist blind.

In diesem Zitat wird deutlich, dass die Naturwissenschaft ohne die Religion langweilig ist, weil es dann zu wenig unstimmigkeiten gäbe. Außerdem braucht die Naturwissenschaft die Religion als Wertung von Dingen. Die Religion ohne Naturwissenschaft nicht nur langweilig, sondern geradezu unbrauchbar wäre, weil durch sie keine Erungenschaften und kein Verständnis erreicht würde.

Ein wenig Wissen entfernt vom Glauben, sehr viel führt zum Glauben zurück.

Jemand, der ein wenig weiß, denkt, alles sei erklärbar und wendet sich vom Glauben ab. Weiß er jedoch sehr viel, begreift er, dass Naturwissenschaften nicht alles erklären können; er kehrt zum Glauben zurück.

"Mathematik ist das Alphabet, mit dessen Hilfe Gott das Universum beschrieben hat"

Das Universum ist durch seine Größe und Komplexität kaum beschreibbar. Doch am ehesten erreicht man dies durch Verwendung physikalischer Gesetze und Regelungen. Galileo Galilei geht diesem Gedanken noch ein bisschen weiter nach und erklärt so die Mathematik, also die Grundsäule der Physik, als bestes Mittel zur Beschreibung des Universums. Galilei geht sogar so weit, dass er behauptet, Gott selbst würde die Mathematik als 'Alphabet' benutzen, um sein Werk zu erklären.

"Zwei Dinge sind unendlich, das Universum und die menschliche Dummheit, aber bei dem Universum bin ich mir noch nicht ganz sicher."

Vieleicht geht Einstein hier auf die Uneinsichtigkeit der Religion ein, besonders im hinblick darauf, dass die Erde nicht im Mittelpunkt des Universums liegt. Zu der Frage ob das Universum unendlich ist, gibt es auch heute noch viele unterschiedliche Theorien, in denen meistens dvon ausgegangen wird, dass es sich außdehnt.

Bastian Bengel

" Was wir wissen, ist ein Tropfen, was wir nicht wissen, ein Ozean. " Isaac Newton

Dieses Zitat beschreibt das ganze Ausmaß des Wissens und damit auch das Ausmaß der Physik. Es zeigt einem, dass es sehr viel gibt, was wir nicht verstehen. Es ermutigt einen aber auch so viel wie möglich von diesem einen Tropfen des Wissens abzubekommen, obwohl wir wissen, dass es nicht viel ist.

Roman Rohrbach

Links

• Wikipedia: Messung: Messbarkeit
• Video zu kann man liebe messen? (youtube: Erklär mir Liebe; Viel Lärm um Nichts? - Wissenschaftler erklären die Liebe ZDF Neo 2009)
• Vorlesung: System und Modell ind er Physik ("Paul Wagner - Physik I - 01 - System und Modell" von "PhysikUniWien")
• Vorlesung: The Character of Physical Law - Part 1 The Law of Gravitation (Richard Feynman - Lectures at Cornell - )
• "Interkultureller Brückenschlag" Artikel aus der ETH Zürich
  • Tibet-Institut
  • facebook: Science-Meets-Dharma
  • Datei:Science meets dharma.pdf