Physik

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Physik is de Wissnschaft vo da unbelebtn Natua. Heitzudog duad se des freilich vamischn, wei vui Bereiche vo da Physik si mid andare Wissnschaftn übaschneidn.

Inhaltsverzeichnis 1 Gschicht´n von da Physik 2 Physik is ned glei Physik 3 Wia macht ma aber eigentlich Physik ? 4 Wos gibts jetzad da nachad ois in da Physik 5 Newtonsche Physik mitsamt da Elektrodynamik 6 Relativitätstheorie 7 Quantenmechanik (Quantenphysik) 8 Die Dirac-Theorie (relativistische Quantenphysik) 9 Literatur

[dro wärkln] Gschicht´n von da Physik

De Anfänge vo da Physik san scha in da Antike betriebn woan. Damois hod ma scha in Griechnland oafache Maschinen baut, de de Musglgraft vo de Leid ersetzt hod. A an Magnetismus hod ma damois scha kennt, a wenn ma do na nix damit afanga hod kinna. De Astronomie, de ma heitzudog a zu da Physik zåen ka, wa damois oba eigendlich eha na a eigene Wissnschaft mit da Astrologie zsam.

• 1543 Veröffentlichung vom heliozentrischen Weltbildes in „De Revolutionibus Orbium Coelestium“ („Von de Umdrehungen da Himmelskörper“) vo Nikolaus Kopernikus
• 1589 Fallgsetze (Galileo Galilei)
• 1609 Planetengsetze (Johannes Kepler)
• 1638 und 1650 Luftdruck und Vakuum entdeckt und angewendet (Evangelista Torricelli, Otto von Guericke)
• 1687 Grundgsetz der Mechanik (newtonsche Gesetze vom Isaac Newton)
• 1786 Elektrisches Grundgsetz (coulombsches Gesetz: damitzs woast wia vui zunda drauf is
• 1865 Theorie von de elektromagnetischen Wellen (Maxwellgleichungen vom James Clerk Maxwell)
• 1895 Entdeckung von de Röntgenstrahlung (X-Strahlung) durch Wilhelm Conrad Röntgen
• 1898 Entdeckung vo da natürlichen Radioaktivität von a paar Sachan chemischer Elemente durch Marie und Pierre Curie
• 1900 Begründung von da Quantenphysik durch Max Planck
• 1905 Formulierung da speziellen Relativitätstheorie durch Albert Einstein
• 1916 Veröffentlichung von da allgemeinen Relativitätstheorie durch Albert Einstein
• 1925 Beginn da modernen Quantenmechanik mit Werner Heisenbergs Matrizenmechanik und Erwin Schrödingers Wellenmechanik
• 1938 s erste mal a Atom ausananda baut vom Otto Hahn
• 1947 Den ersten Transistor baut durch William B. Shockley
• 1948 Entwicklung da Quantenelektrodynamik durch Richard P. Feynman, Julian Schwinger und Shinichiro Tomonaga
• 1960 Entwicklung vom ersten Lasers durch Theodore Maiman
• 1970 Erste kontrollierte Kernfusion im Fusionsreaktor Tokamak 3
• 1995 Erfolgreiche Bose-Einstein-Kondensation von Atomen

[dro wärkln] Physik is ned glei Physik

Vier Grundkräfte wo ma ham:

• d Gravitation oder Schwerkraft, (de merkst wenn da wos am Fuass nau foid)

• elektromagnetische Wechselwirkung, ( de siegst, wennst dei Handy 3 Tag auf´d Visa Card legst)

• die schwache Wechselwirkung, die beispielsweise für bestimmte radioaktive Zerfallsprozesse verantwortlich ist und ( Merkst dann wenns beim Lesen in da Nacht koa Lamp´n mehr brauchst)

• die starke Wechselwirkung, die die Atomkerne zusammenhält. ( merkan mia ollawei, osnst dad ma ja ausanand fallen.

Bei da Physik duad ma de foigande Bereiche undascheidn.

• Mechanik
• Wärmelehre
• Elektrizität
• Magnetismus
• Atomphysik
• Kernphysik
• Astronomie

De oanzalna Bereiche san aufglist in da ungefeana Reihenfolge, wia ma se damid beschäftigt hod: Mechanik hod ma scha in da Antike kennt, oana vo de bekanntestn damolign Physika wa da Aristoteles, de wo eakannt hod, dass a schwimmender Körper genausovui Wossa verdrängt, wia ea sayba wiegt. Späda ham da Johannes Kepler und da Isaac Newton Gesetze entdeckt, de wo de Bewegung vo de Planetn um de Sun erklärt ham.

Dan san de Anfänge vo da Wärmelehre kemma. Wia ma se damid beschäftigt hod, hod ma beispielsweise gans wichdige Haupdsätze aufstayt, wia zum Beispiel an Energieerhaltungssatz. Außadem is ma do scha drauf kemma, wia ma vaschiedene Kreisläufe berechnen ka, bei dene Wärme in mechanische Abeit umgwandlt wiad (Carnot).

De Elektrizität und an Magnetismus hod da Maxwell zu am oanzign Bereich zsamgfasst, ays ea Formln hod aufstayn kinna, de wo den ganzn Bereich einheitlich eaklärt ham (Maxwellsche Formln).

1905 hod dann da Albert Einstein a Theorie üba bewegte Ladungen veaöffentlicht, de wo heid als spezielle Relativitätstheorie bekannt is.

A am Anfang des 20. Jahrhundert ham andere sich mid da Struktur vo da Materie, aiso da Atomphysik und da Keanphysik, beschäftigt und san so auf de Quandnmechanik kemma.

Heidzudog dean se de Physika beispielsweise vui mit de Eignschaft vo Metalle und Halbleiter beschäftign, oda sie undasuachan de kleanstn Bauteile vo da Materie.

De Physiker selba aber, de ham sich des Ziel gesetzt, das a sogenannte Weltformel rausbringa woll´n, de wo einfach ois erklärt, ja selbst des, waums am Huaba Bauern seine Oar ollawei so dahaut, wenn a´s vom Stall eina bringt. Ja des woin de ehrlich macha. Werd bloss no a bissl dauern, weil de Mathematik dazu doch scho ganz sche vertrackt is und mia a überhaupts gar ned wissen, was wirklich ois a Schmarrn is, was mia olle so denken oder glernt ham. Mia ham ja scho einiges in da Weltgschicht do um ganz allmäjlich unsere Fehler grad zum biegen.

[dro wärkln] Wia macht ma aber eigentlich Physik ?

Physik macha kon eigentlich a jeder. Und weils a so sche is und a so vui ko ma des a macha wia ma wui oder wia ma ko, je nachdem hoid.Des is a recht lustige Sach, weil m ko schon Physik macha, wenn ma bloss am Canape rumflaggt und oan ziagn losst. Hoits euch a moi an Physiker, der gfreut si über so an Schoas wia a Ornitologe wenn a an Scheissdreeg von irgend am Viech find, des a no ned kennt.

Ma ko a Physik macha, wenn ma sich ins Wirtshaus sitzt und a paar Hoibe zwitschert, so einfach is des mit der Physik im Prinzip. Andere machan Physik indems a Schnur übern Radlweg spannen und zuaschaun wia de Leut grod nur so fliagn. Wieder anderne de machans a so mit da Physik, das Sachan einfach zammischen und des raucht und zischt nachad ganz schlimm.

Wieder anderne schütten des Zeug dann in a Flasch´n, kleben a schen´s Build nauf und vakaffens da dann z trinka. Aber wenn ma moi an Physiker frogt, dann werd da der sogn, das ma Physik im Grunde auf 4 Arten macha ko:

1 durchs rumexperimentieren (Experimantalphysik)

Da gibts de oanan, de hockan zerscht im Wirtshasu drin und hoachan de Leit ganz genau zua wos sog´n. Anschliessend hockan´s dann in am Stadl und bastln da ganz recht abenteuerliche Gschicht´n, um rauszumgriagn, wos de andern eigentlich gmoant ham oda, ob des wos de gred ham überhaupts funktioniern dad.

2 durchs lang rumdiskutiern ( Theoretische Physik)

Anderne die hockan a im Wirtshaus drin, hoachan a ganz genau zua wos de andern Leit so red´n und wenns interessant werd, nachad hockan se de selben in einen sogenannten Hörsaal wo dann anschliessen drüber gred werd und quatscht werd, wo a jeder so sei wenn und aber a moi sogn deaf und wenns a da grösste Schmarn is, der do teilweis glaubt werd.

3 umanand rechnen (Mathematische Physik)

De ganz de schlauen, do hockan si an eanan Tisch, brauchan bloss a Stück Papier und an Bleisift und los kanns gehen. Weil wenn 1 + 1 = 2 is, dann ko ma a ausrechnen wos da auf dera Welt wo warum passiert und warum ned. In so na Gschicht von am Schriftsteller, ham genau soiche a moi an Compjuder baut, der eane genau de Frag ausrechnen soit und da hots ghoassn, das de Antwort auf so ziemlich ois ganz einfach 42 war. Aba des is wieda a andere Gschicht.

4 wennst a bissl mehra duasd wia rumexperimentiern (Angewandte Physik)

Leit, de wo an haufa Zaster ham, de kennan die Erkenntnisse de wos ham glei zambauen und wias da Deifi so wui, is a glei wer da, der des Zeug dann a kaffa mog. Des hoasst, das de sofort hergengan und wos draus machan, und wenn´s a´s bloss machen damits gmacht werd. Wos ma damit ois macho ko, des is oiwei a so a Sach, kimmt hoid drauf o was´d macha mogst, des konnst dann a mit da Physik macha.

5 nachmacha und mim Compjuta nochbaun (Simulation)

San die seibigen Leid wia oben, eigentlich a recht bunter Haufen, de wo im Prinzip des gleiche machan wie die wo rumexperimentiern, umanandared´n, mim Taschnrechna erklärn woin warum mia do san, oder glei ganz frappante Dinge draus machan, wo uns d Haar zu Berge stengan. De machan ois Gleichzeitig, weils an Compjuta ham, der des ois vui schneller ausrechnen kon, der vui schneller und genauer sogn ko, warum und wiaso überhaupts. Mitde Compujuta da ko ma scho ganz sche vui macha.

[dro wärkln] Wos gibts jetzad da nachad ois in da Physik

Oben hammas scho am mo ogrissen, was ma alles os finden kann wenn ma sich mit da Physik auskennt. Mittlerweiel wiss ma olle scho so derart vui, das ma ogfanga hat, a bissl aufzuteoen, damit ned jeder ois Wissen muas, weil des dad scho überhaupts ned funktionieren.

[dro wärkln] Newtonsche Physik mitsamt da Elektrodynamik

d newtonsche Physik mitsamt da Elektrodynamik is der Bereich von da Physik, den ma kennt hat und wos oam so in da Schui glernt word´n is. Aus dem ganzen is dann de Relativitätstheorie gword´n.

• d klassische Mechanik vom Isaac Newton war de erste gschlossene physikalische Theorie überhaupt. In dera is gstanden wia se Köroer bewegen wenns unta am Krafteinfluss stehn, oder wia sa se vertrogn, wenns am moi nebenanander san so Körper, besonderns ganz grosse.(Wechselwirkungskräfte).
• d Akustik is ois des was ma head oda a ned
• d Optik is ois des wos am sicht oder a ned und wia d Materie aufs Licht regier´n duad
• d Wellenlehre hat nix mim Schwimma zum doa, des is a theoretische Disziplin und a mathematische Grundlage, damit ma Beschreibungen von Schwingungsvorgängen in da Akustik, Optik und Atomphysik finden ko. (QST/QT).
  • d Elektrodynamik erkärt und an Strom und ois wos damit zum doa hat. Ma hats zwar scho lang gwusst, aber a nix draus gmacht und erscht wo de Spezielle Relativitätstheorie erfunden worden is, da hat des sozusagen erstamoi a Fundament griagt.(RT).
    • d Thermodynamik, de duad da ois erklär´n wenns um Wärme gäht.Ma sogt a Statistische Mechanik dazua. Und weil eben bei uns ois entweder warm oder kalt is, oder a sakrisch warm oder elendig kalt, so is de Thermodynamik überoin zu finden und zu beobachten.(QST/RT/QT).
      • d Kontinuumsmechanik is d Verallgemeinerung von da klassischen Mechanik auf kontinuierliche Medien.
      • d Strömungslehre erklärt da die Dynamik von Fluiden, oiso nicht fester Sachan.
        • d Hydrodynamik (Dynamik da Flüssigkeiten)
        • d Aerodynamik (Dynamik vo Luft)
    • d nichtlineare Dynamik und d Physik vo de komplizierten Systeme, schreib´n unter anderm vo da Chaostheorie, Strukturbildung und Selbstorganisation (QST).

[dro wärkln] Relativitätstheorie

• d Relativitätstheorie so da klar macha wia de Struktur vo Raum und Zeit sowie da Graitation beschaffen is und wia des ois funktioniert, oder warum ma nie so schnell sei ko, wia da Blitz. Ois mitanand, d Einheit vo da newtonschen Physik, Elektrodynamik und da Relativitätstheorie werd ois Klassische Physik betituliert.

• d spezielle Relativitätstheorie so da erklärn wia des Verhalten vo Raum, Zeit und Massen aus da Sicht von am Einwohna oder Beobachtern is, wenn se de zwo ned still hoitn kennan und aufanand zuradeln. Allerdings geht ma avo aus das der immer so schnell radelt wia r a´s grod duad, des hoasst bei de Physiker Konstante Geschwindigkeiten (QST).
• d allgemeine Relativitätstheorie setz da speziellen o oans oben drauf und moant das d Anziehungskraft daher kummt, weil da Raum und d zeit komplett verbogen san.

[dro wärkln] Quantenmechanik (Quantenphysik)

D Quantenphysik ist zur Beschreibung von Phänomenen im ganz kloanan dem Mikrokosmos zuständig, da wo de Gesetze da klassischen Mechanik aufhörn, da gehts mit da Quantenmechanik weida. An haufa Zeug des funktioniert a bloss weil ma des daher gwusst hat, aber es gibt ollawei no a paar Gescheide, de san glei a so gscheid das des gar ned glauben können.

• Aufgab da Atomphysik ist´s, de Atome zum Begreifen (RT).
• d Molekularphysik zoagt uns wie Atome zamarbatn und wia des funktioniert wenn Physik und Chemei zammahelfen.
• d Clusterphysik beschäftigt sich mit da Erforschung vo de Veränderung da Eigenschaften vom Einzelatom zum Festkörper.
• d Kernphysik studiert ois wos mit de Atomkerne und eana ne Phänomene, d Kernstruktur und d Kernreaktionen (RT).
• d Laserphysik is a Teil vo da Optik. De ham nix anders zum doa, ois oiwei besserne Laser zum bauen, weil ma do oiwei genauer messen ko (RT).
• d Plasmaphysik so da sogn wos Plasmen überhaupts san, oiso hochgradig ionisierte Zuständ vo ganz spezielle Sachan(RT).
• d Tieftemperaturphysik is des wenn ma ois eifriet und schaugt wos passiert
• d Physik kondensierter Sachan, erklärt Phänomene (korrelierter) in am Vielteilchensysteme. d Physik vo de Kondensierten Sachan unterscheidet sich grundlegend von der, der freier Teilchen.
  • d Festkörperphysik und Halbleiterphysik erklärn da dr Physik vo da Materie im festen Zustand, insbesondere (aber ned nur) vo fester Materie mit am periodischem Aufbau.
  • d Physik vo de Flüssigkeiten ist a wieder a Teil da Fluidmechanik und woas ois über Sachand de flüssig san.
  • d Physik vo de Flüssigkristalle erklärt da d Physik vo da Materie, die sowohl Elemente einer kristallinen Ordnung ham, sowie die einer ungeordneten Flüssigkeit.
  • d Physik da weichen Materie sogt da wos Polymeren, Kolloiden und Membranen san.
  • d Grenzflächenphysik so a moi sogn kenna warums an da Oberflächn vo Kondensierte Sachan so ao speziell is.

[dro wärkln] Die Dirac-Theorie (relativistische Quantenphysik)

Die relativistische Quantenphysik hat mir de Phänomene um do, zu deren Beschreibung die Quantenphysik und die Relativitätstheorie beide notwendig san.

• d Elementarteilchenphysik, auch Teilchenphysik oder Hochenergiephysik, is des Zeug wos ma wissen muas wenns um de elementarsten Grundbausteinen da Materie und dem Varhalten geht.
• d Quantenfeldtheorie ist de quantenmechanische Beschreibung von de Felder und is für de Teilchenphysik relevant. Des Standardmodell is a Quantenfeldtheorie, de olle Teilchen und Kräfte die wo ma kennt, bis auf d Gravitation beschreibt:
  • die Dirac-Theorie is a relativistische Beschreibung vo Fermionen und is d Basis für de Konzepte Spin und Antimaterie
  • d Quantenelektrodynamik is de Verbindung zwischen Photonen und elektromagnetischen Feldern zoagt wia de Wechselwirkung mit Ladungen als Austausch von virtuellen Photonen
  • d Quantenchromodynamik zoagt d starke Wechselwirkung zwischen Quarks als Austausch von de Gluonen
• Quantengravitation is a Überbegriff für Ansätze, de vier Grundkräfte der Physik mit einer oanzigen Theorie zum erklärn um dadurch endlich d allgemeine Relativitätstheorie mit da Quantenphysik zam zum bringa (QST):
  • d Stringtheorie hat nix mit Unterhosen zum doa und beschreibt Elementarteilchen als Strings und geht davo aus das no vasteckte Dimensionen von da Raumzeit gibt (Multiversum)
  • d Loop-Quantengravitation zoagt auf wia de Raum-Zeit als Spin-Netzwerk bzw. Spin-Schaum funktioniert
  • die Quantengeometrie
  • die Supersymmetrie

[dro wärkln] Literatur

• Paul Drude, Die Theorie in der Physik, Antrittsvorlesung gehalten am 5. December 1894 an der Universität Leipzig, Leipzig 1895.
• Károly Simonyi: Kulturgeschichte der Physik Leipzig, Jena, Berlin: Urania-Verlag, 1990
• Lew Dawidowitsch Landau und Jewgeni Michailowitsch Lifschitz: Lehrbuch der theoretischen Physik in 10 Bänden, Akademie-Verlag Berlin, neu: Harri Deutsch-Verlag Frankfurt/Main
• Paul A. Tipler, Gene Mosca: Physik für Wissenschaftler und Ingenieure. 2. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, 2004, ISBN 3-827-41164-5
• Richard Feynman, Robert Leighton, Matthew Sands: Vorlesungen über Physik. Oldenbourg 1999, ISBN 3-486-25857-5
• Ch. Gerthsen, D. Meschede: Gerthsen Physik. 23. Auflage. Springer-Verlag, 2006, ISBN 3-540-25421-8
• W. Demtröder: Experimentalphysik. 4. Auflage. Springer, 2005, ISBN 3-540-26034-X
• Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer, Thomas Dorfmüller, Wilhelm T. Hering, Klaus Stierstadt: Lehrbuch der Experimentalphysik. 11. Auflage. de Gruyter, 1998, ISBN 3-110-12870-5
• Richard Mestwerdt, Werner Schulte: Grundstock des Wissens Physik. ECO, 2000, ISBN 3-934519-50-4