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Über dieses Buch

Die Physik ist in der Sprache der Mathematik geschrieben, und ihre Erkenntnisse beruhen auf Tausenden von Experimenten. Doch was für ein Bild zeichnet die Physik von der Welt? Was tragen Theorien wie die Relativitätstheorie oder die Quantenmechanik dazu bei? Wie vollständig ist dieses Bild? Dieses Buch beleuchtet, wie sich die „Dinge“, von denen diese Theorien handeln, zu unseren alltäglichen Dingen verhalten und zeigt auf, welche Fragen noch offen sind und welche Probleme damit einhergehen.

Der Autor stellt in diesem Buch dar, wie Physik funktioniert, was sie leisten kann und was nicht. Dabei beschreibt er die überraschenden Antworten, die die Physik auf viele unserer Fragen nach der Natur der "Dinge" und der Welt gibt; Antworten, die unsere Intuition vor so manche Herausforderung stellen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Zusammenfassung
Ich glaube, es gibt grundsätzlich zwei verschiedene Motivationen, sich intensiver mit Physik zu befassen. Das eine ist der ingenieursmäßige Zugang. Man möchte verstehen, wie die Technik um einen herum funktioniert, das Auto, der Kühlschrank, die Lampe, das Mobiltelefon, die Energieversorgung; welche Naturgesetze dem zugrunde liegen und wie man diese Gesetze dazu einsetzen kann, Neues zu entwerfen und damit praktische Probleme zu lösen.
Jan-Markus Schwindt

Kapitel 2. Philosophie

Zusammenfassung
Das Staunen steht am Anfang aller Philosophie, schreibt Platon. Wir staunen über die Welt und über uns selbst. Wir fragen uns, wo das alles herkommt und ob und wie es einmal enden wird.
Jan-Markus Schwindt

Kapitel 3. Mathematik

Zusammenfassung
In der Schule gewinnen wir den Eindruck, dass Mathematik vor allem mit Rechnen zu tun hat, das Rechnen scheint ihr Kern, ihr eigentlicher Sinn und Zweck zu sein. Die ganze Zeit lernen und üben wir Rechenregeln, von denen wir erwarten, dass wir sie im Alltag oder bei speziellen Aufgaben, die uns im „echten“ Leben begegnen, irgendwann anwenden können, zum Beispiel im Beruf oder bei der Regelung unserer Finanzen. Wenn wir eine solche mögliche Anwendung nicht erkennen können, kommt uns das Erlernen wie Zeitverschwendung vor.
Jan-Markus Schwindt

Kapitel 4. Naturwissenschaft

Zusammenfassung
Die Naturwissenschaft ist das Erfolgsprojekt der Neuzeit – Grundlage all unserer technischen Errungenschaften. Im Gegensatz zu metaphysischen Spekulationen ermöglicht sie es uns, objektive, überprüfbare Aussagen über die Welt zu machen. Wie gelingt ihr das? Die Untersuchung dieser Frage wollen wir mit einer vielleicht etwas ungewöhnlich anmutenden Definition beginnen.
Jan-Markus Schwindt

Kapitel 5. Reduktionismus

Zusammenfassung
Bemerkenswert an der Naturwissenschaft ist, dass jeder Beitrag als Baustein in das Gesamtwerk eingeordnet wird. All die Millionen Fachartikel, Experimente, Beobachtungsdaten, Lehrbücher etc. bilden zusammen das, was ich das Bild der Naturwissenschaften nennen will, eine Kathedrale des Wissens von gewaltigem Ausmaß. So gewaltig, dass sich mittlerweile fast alle Phänomene und Objekte, denen wir in der Welt begegnen, mit ihrer Hilfe einordnen und in einem gewissen Sinn (siehe oben) erklären lassen.
Jan-Markus Schwindt

Kapitel 6. Physik

Zusammenfassung
Der Name der Physik stammt aus dem Griechischen, aber die eigentliche Geschichte der Physik beginnt mit der Veröffentlichung von Isaac Newtons Meisterwerk Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (dt. Die mathematischen Prinzipien der Naturphilosophie) im Jahr 1687. In diesem Werk definiert Newton die Grundbegriffe der Physik, beschreibt das mathematische Rüstzeug, das nötig ist, um mit diesen Begriffen zu hantieren, und stellt das erste Gesetz auf, das eine der Grundkräfte der Natur beschreibt: die Gravitation.
Jan-Markus Schwindt

Kapitel 7. Die Grundpfeiler der Physik

Zusammenfassung
Im Folgenden wollen wir uns die gesicherten Theorien der Physik genauer ansehen, also diejenigen Theorien, deren Gültigkeit innerhalb eines bestimmten Bereichs – ihres jeweiligen Zuständigkeitsbereichs – durch eine Fülle von Experimenten bestätigt und abgesichert wurde. Es wird dargestellt, wovon diese Theorien jeweils handeln, welche Begriffe sie verwenden, und was sie zu unserem Weltbild beizutragen haben.
Jan-Markus Schwindt

Kapitel 8. Das Unbekannte

Zusammenfassung
Die Arbeit am Standardmodell der Teilchenphysik hatte Mitte der 1970er Jahre einen Stand erreicht, an dem die grundlegenden Fragen im Wesentlichen gelöst schienen. Zwei Theorien deckten den gesamten Bereich der Teilchenphysik mit großer Genauigkeit ab, zumindest auf den Energieskalen, die Experimenten zugänglich waren: erstens die QCD, die QFT der starken Kernkraft, zweitens die elektroschwache Theorie, also die QFT der elektromagnetischen Kraft und der schwachen Kernkraft. Eine dritte Theorie beschrieb sehr akkurat die Gravitation, eine Kraft, die in der Teilchenphysik keine Rolle spielt, aber beim Zusammenspiel großer Mengen von Materie dominiert: die ART.
Jan-Markus Schwindt

Kapitel 9. Dinge und Fakten

Zusammenfassung
„Die Welt ist alles, was der Fall ist. Sie ist die Gesamtheit der Tatsachen, nicht der Dinge“, heißt es bei Wittgenstein (1963, Tractatus logico-philosophicus. Suhrkamp, Berlin) im bereits zitierten Tractatus. Aber was ist überhaupt eine „Tatsache“?
Jan-Markus Schwindt

Kapitel 10. Die praktischen Grenzen der Physik

Zusammenfassung
Von den praktischen Grenzen der Physik war schon die Rede, aber hier wollen wir noch einmal Überblick geben, gemeinsam mit einem eng damit zusammenhängenden Thema, der Skalenabhängigkeit der Physik.
Jan-Markus Schwindt

Kapitel 11. Die prinzipiellen Grenzen der Physik

Zusammenfassung
Im vorhergehenden Kapitel haben wir die praktischen Probleme untersucht, die unsere Suche nach physikalischen Gesetzen einschränken und uns daran hindern, das physikalische Weltbild an allen Enden abzurunden. In diesem Kapitel wird nun die Frage gestellt, ob es Phänomene oder Aspekte der Wirklichkeit gibt, die sich prinzipiell nicht mit naturwissenschaftlichen Methoden erfassen lassen oder, genauer, die nicht ins naturwissenschaftliche Bild passen, weil sie in irgendeinem noch zu spezifizierenden Sinn „orthogonal“ dazu sind.
Jan-Markus Schwindt

Kapitel 12. Schluss

Zusammenfassung
Wir sind am Ende unserer philosophisch-physikalischen Unterwasserfahrt angelangt. Ich gebe zu, es war eine Menge schwieriger, dicht gepackter Stoff. Daher nehmen wir uns jetzt noch etwas Zeit, das Besprochene Revue passieren zu lassen.
Jan-Markus Schwindt

Backmatter

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