Physik
von altgriechisch: φuσισ ("physis") - Natur
Englisch: physics
1. Definition
Die Physik ist ein Teil der Naturwissenschaften und beschäftigt sich mit den Zuständen, Vorgängen und Erscheinungen (Phänomenen), bei denen die daran beteiligten Körper (mit Ausnahme von Grenzgebieten wie z.B. beim radioaktiven Zerfall) keine stoffliche Veränderung erfahren.
2. Hintergrund
Physik und Biophysik sind unentbehrliche Hilfswissenschaften für die meisten Teilgebiete der Medizin. Ihre größte Bedeutung hat die Physik in "physiklastigen" Gebieten wie der Physiologie, Radiologie oder Nuklearmedizin.
Aufgrund der großen Bedeutung der Biophysik für das Verständnis physikalischer Abläufe und Prozesse in lebenden Organismen zählt die Physik als klassische Naturwissenschaft zum Fächerkanon des vorklinischen Abschnitts der ärztlichen Ausbildung. In der Regel wird sie als sog. kleines Fach der Physiologie vorangestellt, um zunächst ein grundlegendes physikalisches Verständnis zu vermitteln.
3. Einteilung
Man kann das Wissensgebiet Physik nach zwei Gesichtspunkten einteilen:
3.1. Einteilung nach Sachgebieten
3.1.1. Klassische Mechanik
Die klassische Mechanik beschreibt die Bewegung von Körpern unter der Einwirkung von Kräften (Wechselwirkungen). Ihre Teilgebiete sind im Folgenden aufgeführt:
- Die Kontinuumsmechanik ist die Verallgemeinerung der klassischen Mechanik auf kontinuierliche Medien
- Die Strömungsphysik behandelt die Bewegung von Fluiden, mit den Untergebieten
- Die Hydromechanik beschäftigt sich mit der Mechanik von Flüssigkeiten, unterteilt in Hydrostatik und Hydrodynamik.
- Die Aerodynamik behandelt die Dynamik von Gasen.
3.1.2. Wärmelehre (Thermodynamik)
Die Thermodynamik behandelt alle Vorgänge, bei denen Wärme und Temperatur eine Rolle spielen.
3.1.3. Elektrodynamik
Die Elektrodynamik beschreibt elektrische und magnetische Phänomene.
3.1.4. Wellenlehre (Optik, Akustik)
Die Optik behandelt die Eigenschaften des Lichtes und seiner Beeinflussung durch Materie, die Akustik die Eigenschaften von Schallwellen.
3.1.5. Aufbau der Materie
Beispiele für Teilgebiete sind:
- Die Elementarteilchenphysik ist die Lehre von den elementarsten Grundbausteinen der Materie und ihren Verhalten.
- Die Kernphysik studiert alle mit dem Atomkern zusammenhängenden Phänomenen, die Kernstruktur und Kernreaktionen.
- Die Molekularphysik beschreibt das Zusammenwirken verschiedener Atome. Sie stellt einen Übergang zur Chemie dar und geht in die physikalische Chemie über.
Zur Beschreibung von Phänomenen im Mikrokosmos, wo die klassische Mechanik an ihre Grenzen gelangt, beginnt das Gebiet der Quantenphysik. Beispiele für Teilgebiete sind:
- Die Quantenmechanik im engeren Sinn beschreibt die nichtrelativistischen Phänomene der Quantenphysik
- Die Quantenfeldtheorie ist eine quantenmechanische Beschreibung von Feldern.
- Das Standardmodell ist eine Quantenfeldtheorie, die alle bekannten Teilchen und die Grundkräfte bis auf die Gravitation einheitlich beschreibt.
- Die Stringtheorie ist ein Versuch, alle 4 Grundkräfte der Physik mit einer gemeinsamen Theorie zu beschreiben und dadurch insbesondere die allgemeine Relativitätstheorie mit der Quantenphysik zu vereinen.
3.2. Einteilung nach der Methodik
Nach der Methodik der Erkenntnisgewinnung lässt sich die Physik in folgende Felder einteilen, die aber untereinander in steter Wechselwirkung stehen:
3.2.1. Experimentalphysik
Die Experimentalphysik versucht einerseits, durch Experimente Gesetzmäßigkeiten in der Natur aufzuzeigen und mittel empirischer Modelle zu beschreiben, und überprüft andererseits die von der theoretischen Physik gemachten Voraussagen.
3.2.2. Theoretische Physik
Die theoretische Physik versucht die empirischen Modelle der Experimentalphysik mathematisch auf bekannte Grundlagentheorien zurückzuführen oder, falls dies nicht möglich ist, durch eine möglichst kleine Anzahl von Grundannahmen (Axiomen) zu beschreiben.
3.2.3. Mathematische Physik
Die mathematische Physik betrachtet physikalische Modelle aus mathematischer Sicht, verallgemeinert sie und studiert ihre Eigenschaften in von der konkreten Anwendung abstrahierten Form.