7 Was sind Phänomene, Naturgesetze, Hypothesen und Theorien? Hannah und Julian sitzen im Park und beobachten Blätter, die vom Baum fallen. „Fällt eigentlich immer alles auf den Boden?“, fragt Hannah. „Ich denke schon.“, sagt Julian (Abb. 7.1). „Und warum fällt das Blatt so langsam und ein abgebrochener Ast viel schneller?“, will Hannah wissen. „Vielleicht, weil der Ast schwerer ist? Aber so genau weiß ich das nicht.“ Im Alltag beobachtest du oft Phänomene (Ereignisse), die immer gleich ablaufen: Blätter fallen langsamer vom Baum als Äste. Die heiße Suppe im Teller kühlt aus. Im Schatten ist es kühler als im Sonnenlicht. Naturgesetze beschreiben diese regelmäßig vorkommenden Phänomene. Sie gelten immer und überall und können nicht verändert werden. Naturgesetze liefern aber keine Erklärung. Julian vermutet, dass Blätter langsamer fallen, weil sie leichter sind als ein Ast. Diese Vermutung ist eine „Hypothese“ (Abb. 7.2). Doch wie kann diese Vermutung überprüft werden? Hannah hat eine Idee. Sie nimmt ein Stück Papier und zerreißt es in zwei unterschiedlich große Teile. Dann nimmt sie noch zwei gleich große und daher gleich schwere Papierstücke heraus. „Damit können wir überprüfen, ob deine Vermutung stimmt!“, meint Hannah. Hannah und Julian machen mit den Papierstücken zwei Experimente (Versuche). Sie finden heraus, dass Julians Vermutung nicht stimmt. Sie haben mit den Experimenten seine Hypothese widerlegt. Welche zwei Experimente haben sie durchgeführt? Wenn Blätter fallen (Abb. 7.3) Arbeitet in Gruppen. Plant zwei Versuche, mit denen ihr Julians Hypothese widerlegen könnt. Haltet eure Ergebnisse schriftlich fest. a) Wie könnt ihr mit zwei ungleichen Papierstücken widerlegen, dass Gegenstände mit größerer Masse schneller fallen? b) Wie könnt ihr mit zwei gleich großen Papierstücken widerlegen, dass Gegenstände mit größerer Masse schneller fallen? Experimente sind häufig kreativ gestaltet und müssen oft verändert werden. Nur so können sie Hypothesen widerlegen oder bestätigen. Eine „Theorie“ erklärt Phänomene mit Hypothesen, die oft bestätigt und niemals widerlegt wurden. Aber auch eine Theorie ist nicht für alle Zeiten verlässlich. Manchmal passen die Erkenntnisse eines Experiments nicht zu den Aussagen einer Theorie. Forscherinnen und Forscher müssen dann die neuen Erkenntnisse einbauen und die Theorie verändern. 7.1 Dinge fallen zu Boden – Diese Beobachtung ist ein Phänomen in der Natur. 7.2 „Blätter fallen langsam, weil sie leicht sind.“ Ist diese Hypothese richtig? V1 7.3 Wenn Blätter fallen – Wie könnt ihr mit diesen Papierstücken Julians Hypothese widerlegen? Überlegt zwei Versuche und führt diese durch. a) b) In der Natur beobachtest du verschiedene Phänomene (Ereignisse). Naturgesetze beschreiben regelmäßig vorkommende Phänomene. Hypothesen sind Vermutungen, mit denen du Phänomene erklären willst. Mit Experimenten kannst du Hypothesen bestätigen oder widerlegen. Theorien enthalten Hypothesen, die besonders oft bestätigt wurden. M 1609 Galileis Fallgesetz 7.4 Galileo Galilei überprüfte die „Fallgesetze“ mit rollenden Kugeln. 1687 Newtons Gravitationstheorie 7.5 Isaac Newton erklärte das Fallen in seiner „Gravitationstheorie“. 1905/15 Einsteins Relativitätstheorie 7.6 Albert Einstein verbesserte Newtons „Gravitationstheorie“ in seiner „Relativitätstheorie“. Infobox: Blätter fallen langsam, weil sie von der Luft behindert werden. Ohne Luft würden sie so schnell wie ein Ast oder ein Stein fallen. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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