Fachbereich Physik
Was ist Physik und womit beschäftigt sich diese Naturwissenschaft?
Die Physik erforscht mit experimentellen und theoretischen Methoden die messend erfassbaren und mathematisch beschreibbaren Erscheinungen und Vorgänge in der Natur, insbesondere die Zustände und Zustandsänderungen der (unbelebten) Materie sowie die Bewegungen und die Wechselwirkungen ihrer Bausteine, ohne dabei auf stoffliche Veränderungen dieser Materie einzugehen. Die Physik nimmt unter den Naturwissenschaften eine zentrale Stellungein. Ihr Studium ist für fast alle Naturwissenschaften Voraussetzung. Ohne Kenntnis moderner Atomphysik und Quantenmechanik sind viele Forschungsgebiete, die häufig in den Grenzbereichen der Wissenschaft liegen, nicht zu verstehen.Die gesamte Chemie genügt der Quantenmechanik, und alle möglichen Verbindungen ergeben sich " im Prinzip " als Lösungen ihrer Grundgleichungen.
In den Wissenschaften vom Lebendigen bildet die Physik als Biophysik eine Basis für das Verstehen biologischer Prozesse.
Die moderne Technik ist ohne die Physik nicht denkbar. Ergebnisse aus physikalischen Wissenschaftsgebieten, die einst aus reinem Forscherdrang entwickelt wurden haben die Welt verändert. So z.B. Halbleiter- und Festkörperphysik mit ihren Anwendungen aus allen Bereichen der Kommunikationstechniken, Laserphysik, Weltraumtechnik, Medizintechnik und Umweltforschung.
Witze über Physiker , Mathematiker und andere Menschen
Die PhysikprüfungMündliches Abitur in Physik. Der erste Schüler kommt rein und wird von dem Prüfer gefragt:: "Was ist schneller, das Licht oder der Schall?"
Antwort: "Der Schall natürlich!"
Prüfer: "Können Sie das begründen?"
Antwort: "Wenn ich meinen Fernseher einschalte, kommt zuerst der Ton und dann das Bild."
Prüfer: "Sie sind durchgefallen. Der nächste bitte."
Der nächste Schüler kommt rein und bekommt die gleiche Frage gestellt.
Antwort: "Das Licht natürlich!"
Prüfer : (erleichtert über die Antwort) "Können Sie das auch begründen?"
Antwort: "Wenn ich mein Radio einschalte, dann leuchtet erst das Lämpchen und dann kommt der Ton."
Prüfer : "RAUS! Sie sind auch durchgefallen! Rufen Sie den letzten Schüler rein!"
Zuvor holt sich der Lehrer eine Taschenlampe und eine Hupe. Vor dem Schüler macht er die Taschenlampe an und gleichzeitig hupt er.
Prüfer: "Was haben Sie zuerst wahrgenommen, das Licht oder den Schall?"
Schüler: "Das Licht natürlich."
Prüfer: "Können Sie das auch begründen?"
Schüler: "Na klar! Die Augen sind doch weiter vorne als die Ohren."
Das Dosenexperiment
Das Problem: Sperre einen Experimentalphysiker, einen theoretischen Physiker und einen Mathematiker mit einer Dose in einen Raum. Wie geht die Dose auf?
- Der Experimentalphysiker macht es mit Gewalt. Er wirft die Dose gegen die Wand, tritt drauf etc. Irgendwann geht sie kaputt.
- Der theoretische Physiker rechnet und kommt zu dem Ergebnis: 'Es geht.'
- Der Mathematiker ist nach einigen Tagen verhungert. Man findet auf die Wand geschrieben: 'Angenommen, die Dose wäre offen...'
Telefonbuch
Ein Physikstudent, ein Mathestudent und ein Medizinstudent bekommen ein Telefonbuch mit der Aufgabe es auswendig zu lernen. Was machen sie ? Der Physikstudent scant die Daten und stellt sie in einem Nummer - Seiten - Diagramm grafisch dar. "Diese Meßreihen sind vollkommen zusammenhanglos", stellt er fest und geht in den Bierkeller. Der Mathestudent sagt: "Da kein Zusammenhang zu erkennen ist, handelt es sich um Definitionen. Definitionen ohne Beschreibung, was es ist, sind wertlos", stellt er fest und geht in den Bierkeller. Der Medizinstudent vernimmt die Aufgabe, lächelt müde und fragt: "Bis wann?"
Busproblem
Ein Bus, der mit zehn Personen besetzt ist, hält an einer Haltestelle. Elf Personen steigen aus. Drei Lehrer kommentieren das Geschehen: Der Biologielehrer: Die müssen sich unterwegs vermehrt haben." Ein Physikerlehrer: "Was solls, zehn Prozent Meßtoleranz müssen drin sein." Ein Mathematiklehrer: "Wenn jetzt einer einsteigt, ist keiner drin."
Feuer!
Drei Lehrer, ein Techniklehrer, ein Physiklehrer und ein Mathematiklehrer, wohnen in einer Jugendherberge während einer Klassenfahrt. Eines Nachts wacht der Techniklehrer auf und riecht Rauch. Er geht raus in den Gang und sieht ein Feuer, also nimmt er einen Eimer aus seinem Zimmer, füllt ihn mit Wasser und löscht das Feuer. Dann geht er zurück ins Bett. Später wacht der Physiker auf und riecht Rauch. Er öffnet die Tür und sieht ein Feuer im Gang. Er geht zum nächsten Feuerlöscher und nachdem er die Flammengröße, Ausbreitungsgeschwindigkeit, Abstand, Gasdruck im Löscher, usw. berechnet hat, löscht er das Feuer mit minimalem Aufwand von benötigter Energie. Schließlich wacht der Mathematiklehrer ebenfalls auf und riecht Rauch. Er geht auf den Gang, sieht das Feuer und den Feuerlöscher. Er denkt einem Moment nach und meint: "Ah, das Problem ist lösbar", und geht zu Bett.
Schottland Nr.1
Fahren drei im Zug durch Schottland und sehen ein schwarzes Schaf. Einer von den dreien ist Ingenieur, er meint: "Alle Schafe in Schottland sind schwarz." Der zweite ist Physiker. Sein Kommentar: "Es gibt in Schottland schwarze Schafe." Der dritte ist Mathematiker: "Es gibt in Schottland mindestens ein Schaf, das für mindestens drei von uns auf mindestens einer Seite schwarz erscheint."
Schottland Nr.2
Fahren zwei Informatiker im Auto (durch Schottland, natürlich), plötzlich fällt der Motor aus (sonst wär's kein Witz). Der eine: "Mist, ein Bug im Betriebssystem." Der andere: "Komm, wir steigen aus, machen alle Türen einmal auf und zu. Vielleicht geht's dann wieder."
Wie fängt man einen Löwen in der Wüste ?
Simpler Einstieg: Wie fängt ein Mathematiker in der Wüste einen Löwen? Er baut sich einen Käfig, setzt sich rein und definiert: "Hier ist außen!" MATHEMATISCHE METHODEN für Fortgeschrittene 1. Die Hilbert`sche oder axiomatische Methode Man stellt einen Käfig in die Wüste und führt folgendes Axiomensystem ein: xiom 1: Die Menge der Löwen in der Wüste ist nicht leer. Axiom 2: Sind Löwen in der Wüste, so ist auch ein Löwe im Käfig. Schlußregel: Ist p ein richtiger Satz, und gilt 'wenn p so q', so ist auch q ein richtiger Satz. Satz: Es ist ein Löwe im Käfig. 2. Die geometrische Methode Man stelle einen zylindrischen Käfig in die Wüste. 1. Fall: Der Löwe ist im Käfig. Dieser Fall ist trivial. 2. Fall: Der Löwe ist außerhalb des Käfigs. Dann stelle man sich in den Käfig und mache eine Inversion an den Käfigwänden. Auf diese Weise gelangt der Löwe in den Käfig und man selbst nach draußen. Achtung: Bei Anwendung dieser Methode ist dringend darauf zu achten, dass man sich nicht auf den Mittelpunkt des Käfigbodens stellt, da man sonst im Unendlichen verschwindet. 3. Die Bolzano - Weierstraß - Methode Wir halbieren die Wüste in Nord - Süd Richtung durch einen Zaun. Dann ist der Löwe entweder in der westlichen oder östlichen Hälfte der Wüste. Wir wollen annehmen, dass er in der westlichen Hälfte ist. Daraufhin halbieren wir diesen westlichen Teil durch einen Zaun in Ost-West Richtung. Der Löwe ist entweder im nördlichen oder im südlichen Teil. Wir nehmen an, er ist im nördlichen. Auf diese Weise fahren wir fort. Der Durchmesser der Teile, die bei dieser Halbiererei entstehen, strebt gegen Null. Auf diese Weise wird der Löwe schließlich von einem Zaun beliebig kleiner Länge eingegrenzt. Achtung: Bei dieser Methode achte man darauf, dass das schöne Fell des Löwen nicht beschädigt wird. 4. Die funktional - analytische Methode Die Wüste ist ein separabler Raum. Er enthält daher eine abzählbar dichte Menge, aus der eine Folge ausgewählt werden kann, die gegen den Löwen konvergiert. Mit einem Käfig auf dem Rücken springen wir von Punkt zu Punkt dieser Folge und nähern uns so dem Löwen beliebig genau. 5. Die topologische Methode Der Löwe kann topologisch als Torus aufgefaßt werden. Man transportiere die Wüste in den vierdimensionalen Raum. Es ist nun möglich, die Wüste so zu deformieren, dass beim Rücktransport in den dreidimensionalen Raum der Löwe verknotet ist. Dann ist er hilflos. 6. Die Banach`sche oder iterative Methode Es sei f eine Kontraktion der Wüste in sich mit Fixpunkt x0. Auf diesen Fixpunkt stellen wir den Käfig. Durch sukzessive Iteration W(n+1) = f (W(n)), n = 0,1,2,... ( W(0)=Wüste ) wird die Wüste auf den Fixpunkt zusammengezogen. So gelangt der Löwe in den Käfig. PHYSIKALISCHE METHODEN: 7. Die Newtonsche Methode Käfig und Löwe ziehen sich durch die Gravitationskraft an. Wir vernachlässigen die Reibung. Auf diese Weise muss der Löwe früher oder später im Käfig landen. 8. Die Heisenberg-Methode Ort und Geschwindigkeit eines bewegten Löwen lassen sich prinzipiell nicht gleichzeitig mit beliebiger Genauigkeit bestimmen. Da bewegte Löwen also keinen physikalisch sinnvollen Ort in der Wüste einnehmen, kommen sie für die Jagd nicht in Frage. Die Löwenjagd kann sich daher nur auf ruhende Löwen beschränken. Das Einfangen eines ruhenden, bewegungslosen Löwen wird dem Leser als Übungsaufgabe überlassen. (Dämliche Bemerkung eines Physikers zur Heisenberg - Methode: Ort und Geschwindigkeit eines ruhenden, bewegungslosen Löwen lassen sich schon gleich überhaupt nicht gleichzeitig mit beliebiger Genauigkeit bestimmen, so dass selbiger erst recht nicht für die Jagd in Frage kommt. Schade eigentlich...) 9. Die Einstein`sche oder relativistische Methode Man überfliege die Wüste mit Lichtgeschwindigkeit. Durch die relativistische Längenkontraktion wird der Löwe flach wie Papier. Man greife ihn, rolle ihn auf und mache ein Gummiband herum.
Wie fängt man einen Elefanten ?
MATHEMATIKER jagen Elefanten, indem sie nach Afrika gehen, alles entfernen, was nicht Elefant ist und ein Element der Restmenge fangen. ERFAHRENE MATHEMATIKER werden zunächst versuchen, die Existenz mindestens eines eineindeutigen Elefanten zu beweisen, bevor sie mit Schritt 1 als untergeordneter Übungsaufgabe fortfahren. MATHEMATIKPROFESSOREN beweisen die Existenz mindestens eines eineindeutigen Elefanten und überlassen dann das Aufspüren und Einfangen eines tatsächlichen Elefanten ihren Studenten. INFORMATIKER jagen Elefanten, indem sie Algorithmus A ausführen: 1.) Gehe nach Afrika 2.) Beginne am Kap der guten Hoffnung 3.) Durchkreuze Afrika von Süden nach Norden bidirektional in Ost-West-Richtung 4.) Für jedes Durchkreuzen tue: a.) Fange jedes Tier, das Du siehst b.) Vergleiche jedes gefangene Tier mit einem als Elefant bekannten Tier c.) halte an bei Übereinstimmung ERFAHRENE PROGRAMMIERER verändern Algorithmus A, indem sie ein als Elefant bekanntes Tier in Kairo plazieren, damit das Programm in jedem Fall korrekt beendet wird. ASSEMBLER-PROGRAMMIERER bevorzugen die Ausführung von Algorithmus A auf Händen und Knien. INGENIEURE jagen Elefanten, indem sie nach Afrika gehen, jedes graue Tier fangen, das ihnen über den Weg läuft und es als Elefant nehmen, wenn das Gewicht nicht mehr als 15% von dem eines vorher gefangenem Elefanten abweicht. WIRTSCHAFTSWISSENSCHAFTLER jagen keine Elefanten. Aber sie sind fest davon überzeugt, dass die Elefanten sich selber stellen würden, wenn man ihnen nur genug bezahlt. STATISTIKER jagen das erste Tier, das sie sehen n-mal und nennen es Elefant. UNTERNEHMENSBERATER jagen keine Elefanten. Und viele haben noch niemals überhaupt irgendetwas gejagt. Aber man kann sie stundenweise engagieren, um sich gute Ratschläge geben zu lassen. SYSTEMANALYTIKER wären theoretisch in der Lage, die Korrelation zwischen Hutgröße und Trefferquote bei der Elefantenjagd zu bestimmen, wenn ihnen nur jemand sagen würde, was ein Elefant ist.
"Zwei mal zwei"
Stelle ein paar Personen die Frage: "Was ist 2 mal 2" und Du wirst folgende Antworten erhalten:
- Der Ingenieur zückt seinen Taschenrechner, rechnet ein bißchen und meint schließlich: "3,999999999"
- Der Physiker: "In der Größenordnung von: ein mal zehn hoch eins"
- Der Mathematiker wird sich einen Tag in seine Stube verziehen und dann freudestrahlend mit einen dicken Bündel Papier ankommen und behaupten: "Das Problem ist lösbar!"
- Der Logiker: "Bitte definiere 2 mal 2 präziser."
- Der Hacker bricht in den NASA-Supercomputer ein und läßt den rechnen.
- Der Psychiater: "Weiß ich nicht, aber gut, das wir darüber geredet haben..."
- Der Buchhalter wird zunächst alle Türen und Fenster schließen, sich vorsichtig umsehen und fragen: "Was
für eine Antwort wollen Sie hören?"
- Der Jurist: "4, aber ich weiß nicht, ob wir vor Gericht damit durchkommen."
- Der Politiker: "Ich verstehe ihre Frage nicht..."
