Mond (9.1) einen Körper fallen lassen und die Richtung seines Fallens prüfen – was damals noch nicht möglich war. Daher behauptete sich das geozentrische Weltbild des Aristoteles und seines späten Nachfolgers Ptolemäus (ca. 100–175 n. Chr.) bis zur Zeit von Nikolaus Kopernikus (1473–1543), der die Sonne in das Zentrum des Universums stellte (heliozentrisches Weltbild). Naturgesetze Wenn wir etwa den Zielwurf mit Bällen üben, merken wir, dass wir die Flugbahn beeinflussen, wenn wir Wurfgeschwindigkeit und -richtung richtig wählen. Wir finden bereits als Kinder einen Zusammenhang von Ursache (engl. cause, lat. causa) und Wirkung (engl. effect, lat. effectus). Hinter allen Erscheinungen suchen wir nach Ursachen, denn wir denken kausal. Wir gehen dabei von der Erfahrung aus und vertrauen auf das Kausalitätsprinzip: Gleiche Ursachen führen zu gleichen Wirkungen. Oft können wir uns auch darauf verlassen, dass ähnliche Ursachen zu ähnlichen Wirkungen führen. Wenn wir feststellen, dass auch beliebige andere Menschen dieselben Beobachtungen über Ursache und Wirkung machen, nehmen wir an, dass ein Naturgesetz dafür verantwortlich ist. Ziel der Naturwissenschaften ist es, diese Naturgesetze zu erforschen. Der italienische Mathematiker und Naturforscher Galileo Galilei (1564–1642) wird als Begründer der neuzeitlichen Physik betrachtet. Er machte zahlreiche Erfindungen und Entdeckungen. Indem er den Sternenhimmel mittels Fernrohr, statt mit dem bloßen Auge, beobachtete, revolutionierte er die Astronomie. Dabei entdeckte er unter anderem Gebirge auf dem Erdmond und die vier großen Jupitermonde (9.2). Seit Galilei spielt das Experiment in der Physik als „Frage der Natur“ eine zentrale Rolle. Genauso wichtig ist das Nachdenken über mögliche Ursachen von beobachteten Wirkungen: Dabei ist es das Ziel, mit möglichst wenigen Annahmen möglichst viele Fakten zu erklären. Die Themen der Physik Es ist heute Allgemeinwissen, dass die materielle Welt aus kleinen Bausteinen, den Atomen, besteht, die sich meist zu Molekülen verbinden. Im Alltag begegnen sie uns üblicherweise in einem von drei Aggregatzuständen (fest, flüssig, gasförmig). Doch auch Atome sind nicht unteilbar, sie bestehen aus Elektronen und dem Kern (Protonen und Neutronen, die wiederum aus Quarks bestehen). Ob die Quarks in weitere Bestandteile gespalten werden können, ist derzeit unbekannt. Die Physik untersucht das Verhalten der Materie von den kleinsten Teilchen, den Quarks und den Elektronen, bis zu den größten Ansammlungen, den aus Milliarden Sternen bestehenden Galaxien. Dabei zeigt sich, dass die heute bekannten Naturgesetze überall im Weltall in gleicher Weise gelten. Das ermöglicht uns, auch Vorgänge wie die Sternentstehung in fernen Galaxien (9.3) zu verstehen. Physik als Forschungsgebiet enthält zahlreiche Teilgebiete mit jeweils speziellen Arbeitstechniken. Zum Studium der Sterne dienen Teleskope (Astrophysik), für die Untersuchung von Festkörpern dienen Elektronenmikroskope (Festkörperphysik), zur Untersuchung von Strömungen dient der Windkanal (Strömungsmechanik), u. s. w. Eine weitere Arbeitsteilung ergibt sich, indem ein Teil der Forscherinnen und Forscher sich hauptsächlich zu Expertinnen und Experten für das Experimentieren und Messen ausbildet. Im Bereich der sogenannten „Theoretischen Physik“ werden physikalische Theorien zur Erklärung von neuen Beobachtungen weiterentwickelt. Zur Überprüfung dieser Theorien werden weitere Experimente vorgeschlagen, und deren erwartete Resultate werden im Voraus berechnet. Dabei spielen leistungsfähige Computer eine immer größere Rolle. 9.1 Erdaufgang über dem Mond. So sahen Astronauten vom Mond aus die Erde als blaue Kugel im schwarzen Weltall. 9.3 Die Andromedagalaxie ist die nächste größere Galaxie in der Umgebung der Milchstraße und somit unsere Nachbargalaxie. Ihr Licht braucht bis zur Erde 2,5 Millionen Jahre. 9.2 Jupiter mit dem Mond Io und dessen Schatten auf der Oberfläche des Planeten. Die Jupitermonde wurden als schwache Lichtpunkte vor 400 Jahren von Galilei entdeckt. 9 Physik – um die Welt zu verstehen Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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