Physik als Naturwissenschaft

Dieser Artikel beschäftigt sich mit der Physik als Naturwissenschaft. Dabei gehen wir kurz auf einige wesentliche Entdeckungen ein, geben die Teilgebiete der Physik an und Grenzen diese Naturwissenschaft gegen andere Naturwissenschaften ab.

Seit Beginn der Menschheit muss sich diese ( zwangsweise ) mit der Natur beschäftigen. Dabei wurden wichtige Entdeckungen gemacht: Holz kann brennen, Wasser kann gefrieren oder verdampfen und die Erde erlebt einen Tag- und Nachtwechsel.  Wieso dies alles passiert, wird in der Physik näher untersucht.

Physik: Überlegungen und Experimente

Vor knapp 2000 Jahren wurde von Claudius Ptolemäus das geozentrische Weltbild erdacht. Dieses besagt, dass die Erde im Zentrum der Welt steht und alle Himmelskörper sich auf Kreisbahnen um die Erde bewegen. Heute wissen wir, dass dies nicht der Fall ist. Dies verdanken wir Wissenschaftlern wie Kopernikus, Galilei, Kepler, Aristarchos von Samos und Newton, welche sich auf Basis theoretischer Überlegungen und Beobachtungen das geozentrische Weltbild verwarfen. An seine Stelle trat das heliozentrische Weltbild. Dieses besagt, dass die Sonne das Zentrum unserer Sonnensystems ist und die Erde die Sonne umkreist.

Kopernikus, Galilei, Kepler und Newton wurden zu den Begründern einer neuen Denk- und Arbeitsweise in den Naturwissenschaften. Sie bemühten sich, durch exakte Überlegungen die Gesetze der Natur zu verstehen und zu nutzen. Galilei fand durch seine Überlegungen die klassischen Gesetze der Mechanik.

Neben theoretischen Überlegungen rückte zunehmend ein weiteres Verfahren zur Erkenntnis-Gewinnung in der Vordergrund: Experimente. Durch Experimente lässt sich oftmals herausfinden, ob eine theoretische Überlegung auch richtig ist. In der heutigen Physik ist es üblich, sich vor Durchführung eines Experimentes Gedanken über dessen mögliches Ergebnis zu machen. Man führt aus diesem Grund beispielsweise eine Simulation mit einem PC durch und erhält ein Ergebnis. Anschließend wird das Experiment in der Realität durchgeführt und mit dem theoretischen Ergebnis verglichen.

Teilgebiete der Physik

Die Physik ist ein äußerst umfangreiches Gebiet. Aus diesem Grund wird diese Naturwissenschaft in verschiedene, kleinere Gebiete unterteilt. Je nach Literatur kann diese etwas unterschiedlich ausfallen. Zu dem gibt es oftmals Überschneidungen zwischen einzelnen Bereichen.

• Die Mechanik beschäftigt sich zum Beispiel mit Bewegungen von Körpern und den dabei auftretenden Kräften.
• Die Elektrizitätslehre hingegen befasst sich mit Elektroenergie, elektrischen Schaltungen, Bauelementen und Magnetismus.
• Die Thermodynamik – oft auch Wärmelehre genannt – beschäftigt sich unter Anderem mit Aggregatzuständen, der Zufuhr und Abfuhr von Energie und der Wärmeübertragung.
• In der Optik geht es um Licht, Brechung, Reflexion und optische Instrumente.
• Die Atom- und Kernphysik schließt eng an die Chemie an. Hier beschäftigt man sich mit dem Aufbau von Atomen, radioaktiver Strahlung und der Erzeugung von Kernenergie.

Abgrenzung der Physik

Egal ob man sich für Tiere interessiert oder eine neue Maschine entwickeln möchte, man benötigt letztlich immer den Einsatz von Wissen aus verschiedenen Naturwissenschaften, um zum Erfolg zu gelangen.  Womit sich die Physik beschäftigt, haben wir eben bereits behandelt. Nun werfen wir einen kurzen Blick auf andere Naturwissenschaften.

• Biologie: Biologen beschäftigen sich mit der Erscheinung des Lebens. Sie untersuchen Pflanzen, Pilze Tiere und auch den  Menschen. Besonders von Interesse ist, wie die einzelnen Lebewesen sich in einem (Öko-)System verhalten.
• Chemie: Die Chemie beschäftigt sich mit dem Aufbau von Atomen. Zu dem werden die Eigenschaften von Stoffen untersucht sowie deren Reaktionen miteinander.
• Mathematik: Die Mathematik ist die Wissenschaft, welche aus der Untersuchung von Figuren und dem Rechnen mit Zahlen entstand. Für die Mathematik gibt es keine allgemein anerkannte Definition. Heute wird sie üblicherweise als eine Wissenschaft, die selbst geschaffene abstrakte Strukturen auf ihre Eigenschaften und Muster untersucht, beschrieben. Physikern dient die Mathematik dazu, Vorgänge zu beschreiben.
• Geographie: Die Geographie - auch  Erdkunde genannt - ist die Wissenschaft, die sich mit der räumlichen Struktur und Entwicklung der Erdoberfläche befasst.

Links:

• Übungen: Physik als Naturwissenschaft
• Physik Übersicht