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Ingenieurwesen

Ingenieurwesen

Als Ingenieurwissenschaften werden diejenigen Wissenschaften bezeichnet, die sich mit der technischen Entwicklung und Konstruktion von (meist industriell einsetz- oder fertigbaren) Produkten beschäftigen und dabei naturwissenschaftliche Erkenntnisse praktisch anwenden. Die klassischen Ingenieurwissenschaften sind das Bauingenieurwesen (einschl. Vermessungswesen), der Maschinenbau und die Elektrotechnik. Hinzugezählt werden auch die jüngeren Studiengänge Sicherheitstechnik, Haus- und Gebäudetechnik, das Chemieingenieurwesen sowie die Feinwerktechnik. Es existieren in unterschiedlichen Bereichen Überschneidungen zwischen diesen Disziplinen, so dass die Übergänge fließend sind. Strittig ist, inwieweit das Wirtschaftsingenieurwesen als Kombinations- und Randfach zur Betriebswirtschaftslehre in technischen Umfeldern und die Informatik Ingenieurwissenschaften seien.

Selbstverständnis

Die Ingenieurwissenschaften verstehen sich als angewandte Wissenschaften. Es wird auch Grundlagenforschung betrieben, aber das Hauptaugenmerk liegt auf der praktischen Umsetzung naturwissenschaftlicher Erkenntnisse bei der Realisierung technischer Produkte. Die Ingenieurwissenschaften erheben nicht den Anspruch, eine exakte Wissenschaft im eigentlichen Sinne zu sein: Zu viele der Grundlagen, die bei der praktischen Anwendung von Naturwissenschaften auftreten, sind in ihrer Kombination zu komplex, um exakt berechnet werden zu können. Daher versuchen die Ingenieurwissenschaften, praktikable Verfahren zu finden, um die technischen Vorgänge sicher zu beherrschen. In der Regel geschieht dies dadurch, dass mathematische, zu komplexe Aufgaben durch Annahmen vereinfacht werden, wobei sichergestellt wird, dass man bei den Annahmen "auf der sicheren Seite" bleibt. Zudem bemüht man sich, durch zusätzliche Sicherheitsfaktoren bei den Berechnungen Unwägbarkeiten vorzubeugen. Grundlegend gewandelt hat sich die Ingenieurwissenschaft durch die Einführung der Computer. Während vorher mit Versuchen die konstruktiven Annahmen überprüft werden mussten bzw. Daten für die Konstruktion lieferten (etwa die Festigkeit eines Stahlträgers), so können heute immer mehr Versuche durch numerische Simulationen am Computer ersetzt werden.

Ausbildung und Fächerkanon

Ingenieurwissenschaften werden in Deutschland an Universitäten, Technischen Hochschulen und Fachhochschulen (früher: Ingenieurschulen) sowie Berufsakademien gelehrt. Die Studiengänge schließen mit einem Bachelor, Diplom (FH), Master, Diplom, Diplom (BA) in Österreich z.T. auch mit einem Magister, ab. An den bis in die frühen 1970er Jahren üblichen Ingenieurschulen (heute in Deutschland durch Fachhochschulen, in Österreich durch Höhere Technische Lehranstalten (sog. HTLs) ersetzt) gab es den Ing. Grad., den graduierten Ingenieur als Abschluss. Die Studienabschlüsse der Universitäten und Fachhochschulen sind akademische Grade, die der Berufsakademien nicht. Im Jahre 2005 wurde die Studie "Indikatoren zur Ausbildung im Hochschulbereich veröffentlicht". Derzufolge gefährdet der Mangel an jungen Ingenieuren sogar den Technologiestandort Deutschland. Im Vergleich der OECD-Länder weise Deutschland in den letzten Jahren zwar einen starken Zuwachs in der Anfängerquote bei den Ingenieurwissenschaften auf, sie bleibe jedoch immer noch weit hinter dem Niveau anderer Länder zurück. Die Fächergruppe Mathematik/Naturwissenschaften verzeichnete einen Zuwachs von mehr als 1000 Absolventen, ebenso stieg die Anzahl der Informatiker. Physiker und Chemiker liegen jedoch auf stark niedrigem Niveau, was die Anzahl der Absolventen betrifft. Als besonders problematisch wird die Situation in den Ingenieurwissenschaften beschrieben. Nur noch 18,1 Prozent der Hochschulabsolventen verfügen über einen ingenieurwissenschaftlichen Studienabschluß. Die Zahl der Absolventen betrug im Jahre 2003 rund 33.000. Die Berufschancen für Ingenieurwissenschaftler werden als "sehr günstig" eingestuft. Ein Jahr nach dem Studienabschluß stehen der Expertise "Bericht zur technologischen Leistungsfähigkeit Deutschlands 2005" zufolge mehr als 90 Prozent der Ingenieure und Informatiker in einem regulären Erwerbsverhältnis. Es wird demnach ausdrücklich empfohlen, bei jungen Menschen das Interesse für die Aufnahme eines Studiums in den für die technologische Leistungsfähigkeit Deutschlands wichtigen Bereichen zu wecken und insbesondere Frauen für die technischen Berufe zu mobilisieren. Die naturwissenschaftlichen Grundlagenfächer, auf denen die Ingenieurwissenschaften aufbauen, sind insbesondere die Mathematik und die Physik, aber auch die Chemie (z.B. im Werkstoff- und Baustoffbereich) oder die Geologie (im Bereich des Bauingenieurwesens). Auf diesen naturwissenschaftlichen Grundlagen bauen die ingenieurwissenschaftlichen Grundlagenfächer auf. Hier wären insbesondere die Mechanik (mit den Teilbereichen der Statik und Dynamik) zu nennen, die angewandte Thermodynamik und die Elektrotechnik. Zu diesen Grundlagenfächern gesellen sich methodenorientierte Grundlagenfächer wie beispielsweise die Konstruktionslehre, sowie ergänzende Grundlagen aus der Betriebswirtschaft und Informatik. Auf diesen Grundlagen setzen die eigentlichen Ingenieurwissenschaften auf, die im folgenden dargestellt werden. In den Grenzbereichen zwischen den Arbeitsgebieten etablieren sich häufig eigenständige Fächer (zum Beispiel die Mechatronik). #Bauingenieurwesen ##Grundlagenfächer Mechanik, Hydromechanik, Festigkeitslehre, Baustoffkunde ##Fachrichtungen: Hochbau, Tiefbau, Wasserbau, Wasserwirtschaft, Verkehrswesen #Maschinenbau ##Grundlagenfächer: Mathematik, Physik, Technische Mechanik und Festigkeitslehre, Werkstoffkunde, Thermodynamik, Strömungslehre, Konstruktionslehre, Regelungstechnik (einschl. Steuerungstechnik), Messtechnik, elektronische Datenverarbeitung ##Kernfächer: Maschinenelemente, Maschinendynamik, Fluidenergiemaschinen, Wärmekraftmaschinen (speziell Strömungsmaschinen und Kolbenmaschinen), Verfahrenstechnik und Apparatebau, Fluidantriebe ##Fachrichtungen / spezielle Kernfächer der Fachrichtungen: ###Anlagenbau, Umwelttechnik ###Energietechnik, Klimatechnik ###Fertigungstechnik ###Fördertechnik ###Kraftfahrzeugtechnik ###Luft- und Raumfahrttechnik ###Schweißtechnik #Elektrotechnik ##Grundlagenfächer: Mathematik, Physik, Chemie, Bauelemente, Schaltungstheorie, Theorie der Felder und Wellen, Konstruktionslehre, Informatik ##Fachrichtungen: ###Elektronik ####Analogtechnik ####Digitaltechnik ####Elektronische Bauelemente ####Leistungselektronik ###Energietechnik ####Hochspannungstechnik ####Leistungselektronik ####Energieerzeugung ####Antriebstechnik ###Nachrichtentechnik ####Technische Informatik ####Computertechnik ####Signaltheorie und -verarbeitung ####Informationstheorie ####Kryptologie ###Hochfrequenztechnik ####Funktechnik ####Radio- und Fernsehtechnik ####Telematik ###Automatisierungstechnik ####Steuerungs- und Regelungstechnik ####Kybernetik ####Sensorik ####Umwelt- und Messtechnik ####Netzleittechnik ####Robotik #Chemieingenieurwesen / Bioingenieurwesen / Verfahrenstechnik ##Grundlagenfächer: Mathematik, Chemie, Physik, Physikalische Chemie, Technische Mechanik und Festigkeitslehre, Werkstoffkunde, Thermodynamik, Strömungslehre, Konstruktionslehre, Regelungstechnik, Meßtechnik gelegentlich auch Biochemie, Mikrobiologie und Genetik / Gentechnik ##Kernfächer: ###Apparatetechnik / Anlagentechnik / Anlagenbau ###Bioverfahrenstechnik ###Mechanische Verfahrenstechnik ###Reaktionstechnik ###Strömungsmechanik ###(Technische) Thermodynamik ###Trennverfahren ###Umwelttechnik ##Spezialisierungsrichtungen: ###Anlagensteuerungstechnik ###Bioingenieurwesen ###Chemieapparatebau ###Hochdruckverfahrenstechnik ###Kältetechnik ###Katalysatorenentwicklung ###Lebensmitteltechnik / Lebensmittelverfahrenstechnik ###Partikeltechnik ###Fördertechnik ###Sicherheitstechnik ###Technische Chemie ###Verbrennungstechnik ###Wassertechnologie #Sonder- und Grenzbereiche: ##Feinwerktechnik interdisziplinäres Fachgebiet (Maschinenbau, Elektronik, Technische Optik u.a.) ## physikalische Technik interdisziplinäres Fachgebiet (Maschinenbau, Elektrotechnik, Vakuumtechnik,Optik, Akustik, u.a.) ##Geodäsie, Vermessungswesen (Überschneidung mit Geowissenschaften) ##Bergbau und Metallurgie ##Zur Informatik: Ingenieursbezogene Informatik (CAD, Wirtschaftsinformatik, Medieninformatik, etc.) ##Zur Medizin: Medizintechnik ##Mechatronik ##Systemtechnik ##Zur Architektur: Stadtplanung, Raumplanung, Verkehr, Straßenbau ##Agrar- und Gartenbauwissenschaften ##Militärtechnik

Literatur

- W. Beitz, K.-H. Küttner (Hrsg.): Dubbel. Taschenbuch für den Maschinenbau. 21. Auflage. Springer, Berlin u.A. 2005, ISBN 3-540-22142-5
- Horst Czichos, Manfred Hennecke (Hrsg.): Hütte. Das Ingenieurwissen. 32. Auflage. Springer, Berlin u.A. 2004, ISBN 3-540-20325-7

Weblinks

- [http://www.vdi.de Verein Deutscher Ingenieure (VDI)]
- [http://www.think-ing.de www.THINK-ING.de: Die Informationsplattform für Ingenieurberufe] ! Kategorie:Techniktheorie ja:工学 ko:공학 ms:Kejuruteraan simple:Engineering th:วิศวกรรมศาสตร์

Wissenschaft

Wissenschaftliche Wissensbildung besteht im Kern darin, auf methodisch kontrollierte Weise "Wissen zu schaffen", das von jedem hinreichend Sachkundigem in prinzipiell allen Einzelheiten nachvollziehbar und überprüfbar ist. Sie zielt somit über gewöhnliches Alltagswissen hinaus, das auf mehr oder weniger begrenzter persönlicher Erfahrung und Intuition basiert und deswegen auf Meinungen und Überzeugungen beruht, die in ihrer Gültigkeit subjektiv beschränkt sind.

Gültigkeit

Für Kenntnisse und Erkenntnisse, die auf methodisch kontrollierte Weise erarbeitet wurden und deswegen als wissenschaftlich ausgezeichnet werden können, wird allgemeine Gültigkeit beansprucht und weithin auch akzeptiert, insbesondere dann, wenn sie aus ihrer sprachlichen Formulierung in traditionell Theorien genannten Gesamtdarstellungen logisch Handlungsanweisungen ableitbar sind, deren praktische Anwendung oder Umsetzung "in die Tat" regelmäßig zu Ergebnissen führt, die ebenfalls aus diesem Wissen logisch ableitbar sind und deswegen "vorausgesagt" oder prognostiziert werden können. Aufgrund ihrer allgemeinen Bedeutung und vor allem wegen ihrer praktischen Relevanz ist Wissenschaft mittlerweile zu einem nahezu alle Bereiche des gesellschaftlichen Lebens erfassenden, organisierten und vielfach vernetzten "wissenschaftlich-industriellen Komplex" geworden. Der heutige Wissenschaftsbetrieb gilt
- dem Erwerb von Wissen durch Forschung mit Methoden, die normativ als wissenschaftlich ausgezeichnet und allgemein als solche akzeptiert sind,
- der durchgehenden und damit nachvollziehbaren Dokumentation dieses Wissens in wissenschaftlichen Arbeiten aller Art bis hin zu ganzen Wissensgebieten in Handbüchern und Enzyklopädien sowie
- der organisierten und systematischen Weitergabe dieses Wissens in Form geeigneter Unterrichtung und Lehrbücher.

Definition des Bundesverfassungsgerichtes

Im Hochschulurteil des Bundesverfassungsgerichtes der Bundesrepublik Deutschland zur Freiheit der Wissenschaft (Artikel 5 Abs. 3 des Grundgesetzes) wird der Begriff Wissenschaft wie folgt charakterisiert: Der gemeinsame Oberbegriff "Wissenschaft" bringt den engen Bezug von Forschung und Lehre zum Ausdruck. Forschung als "die geistige Tätigkeit mit dem Ziele, in methodischer, systematischer und nachprüfbarer Weise neue Erkenntnisse zu gewinnen" (Bundesbericht Forschung III BTDrucks. V/4335 S. 4) bewirkt angesichts immer neuer Fragestellungen den Fortschritt der Wissenschaft; zugleich ist sie die notwendige Voraussetzung, um den Charakter der Lehre als der wissenschaftlich fundierten Übermittlung der durch die Forschung gewonnenen Erkenntnisse zu gewährleisten. Andererseits befruchtet das in der Lehre stattfindende wissenschaftliche Gespräch wiederum die Forschungsarbeit. Gemäß Bundesverfassungsgericht ist folglich als wissenschaftlich anzusehen und damit geschützt: [...] jede wissenschaftliche Tätigkeit, d. h. auf alles, was nach Inhalt und Form als ernsthafter planmäßiger Versuch zur Ermittlung der Wahrheit anzusehen ist. Dies folgt unmittelbar aus der prinzipiellen Unabgeschlossenheit jeglicher wissenschaftlichen Erkenntnis. (BVerfGE 35, 79 - Hochschul-Urteil) [http://www.oefre.unibe.ch/law/dfr/bv035079.html] Hinweis: In diese Definition fallen nicht Arbeiten von Journalisten oder Kriminologen.

Wissenschaftliches Arbeiten in der Gesellschaft

Wissenschaftliches Arbeiten dient der Vermittlung von Kulturgut, das sich über Jahrtausende entwickelt hat, der Grundlagenforschung, der Weiterentwicklung bestehender Ergebnisse, der Gewinnung neuer Erkenntnisse und auch der Suche nach neuen Technologien. Inhalte, Methoden und Ziele der Wissenschaft werden stets auch von außerwissenschaftlichen Faktoren beeinflusst. Die Kommunikation der Wissenschaftler untereinander und mit der Gesellschaft gewährt Inspiration und Kritik, bis hin zum Vorwurf, dass berufsmäßige Wissenschaftler für ihren Lebensunterhalt auf Finanzen der Gesellschaft, der Wirtschaft oder spezieller Gruppierungen angewiesen sind. Für die interdisziplinäre Forschung wurden in den letzten Jahrzehnten eine Reihe von (Forschungs-)Instituten geschaffen, in denen industrielle und universitäre Forschung zusammenwirken. Zum Teil verfügen Unternehmen aber auch über eigene Forschungseinrichtungen, in denen Grundlagenforschung betrieben wird. Die Arbeit der Wissenschaft ist essentielle Voraussetzung für produktive Forschung, kann aber auch in gemeinsamem Irrtum bestärken; nicht zuletzt deshalb werden wichtige Ergebnisse zuweilen von wissenschaftlichen Außenseitern erzielt. Gemeinsame Begeisterung für aktuelle Themen kann sogar die Form einer wissenschaftlichen Mode annehmen. Die Weitergabe wissenschaftlicher Erkenntnisse kann propädeutisch erfolgen.

Wissenschaftliche Einrichtungen

Ein großer Teil wissenschaftlicher Arbeit findet traditionell an Universitäten statt. Doch auch Akademien, privat finanzierte Forschungsinstitute und die Industrie finanzieren die Tätigkeit vieler Wissenschafter. Mit staatlicher Förderung stellen auch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) oder anderer Träger den Max-Planck-Instituten, der ESA, dem CERN und anderen Groß-Forschungsprojekten die notwendigen Ressourcen zur Verfügung. In Österreich entsprechen der DFG die Forschungsfonds FWF und FFF in der Schweiz und Frankreich die Nationalen Forschungsfonds. Andere Fonds werden z.B. von Großindustrien oder dem Europäischen Patentamt dotiert. Der für Wissenschafter so zentrale Austausch mit anderen Forschern erfolgt durch Wissenschaftliche Veröffentlichungen und bei Fachkonferenzen, bei Kongressen der internationalen Dachverbände und scientific Unions (z.B. IUGG, COSPAR, IUPsyS, ISWA, SSRN) oder der UNO-Organisation. Auch Einladungen zu Seminaren, Institutsbesuchen, Arbeitsgruppen oder Gastprofessuren spielen eine Rolle. Von großer Bedeutung sind auch Auslandaufenthalte und internationale Forschungsprojekte.

Wissenschaftliche Methode

Wissenschaft ist eine Methode zum Wissenserwerb. Ziel der wissenschaftlichen Methode ist es, ausgehend von einer oder mehreren Hypothesen eine tragfähige Theorie zu entwickeln.

Kriterien für wissenschaftliches Arbeiten

Wissenschaftliche Arbeit muss besondere Kriterien erfüllen: #Wissenschaft ist nicht dogmatisch. Wissenschaft unterscheidet sich von Religion, indem sie keinen Anspruch auf die absolute Wahrheit erhebt. Wissenschaftliche Erkenntnisse sind falsifizierbar, d.h. sie können überprüft werden und sich als falsch herausstellen. Die Zuverlässigkeit religiöser Aussagen lässt sich hingegen nicht überprüfen. #Wissenschaftliche Ergebnisse werden ausführlich dokumentiert. Dafür gibt es Standards, die die Nachvollziehbarkeit aller Teilschritte der Schlussfolgerungen sicherstellen sollen. Wichtig ist dabei auch eine ausführliche Dokumentation verwendeter Quellen und die Berücksichtigung des aktuellen Standes der Forschung auf einem Gebiet. Dadurch werden Forschungsergebnisse vergleichbar und ein inhaltlicher Fortschritt in einem Fachgebiet erst möglich. Forschungsarbeiten beziehen sich aufeinander. Sie stützen, widerlegen oder verfeinern vorhandene Theorien. #Ein wichtiges Prinzip jeder ernsthaften Wissenschaft ist die Skepsis im Sinne einer kritischen Haltung gegenüber eigenen wie fremden Ergebnissen und Thesen. Wissenschaftliches Wissen unterscheidet sich von doktrinärem Wissen dadurch, dass beim doktrinären Wissen offene oder subtile Machtmittel zur Durchsetzung von Behauptungen benutzt werden und Hinterfragung durch einzelne unerwünscht ist, während wissenschaftliches Wissen zumindest prinzipiell von jedem durch den Gebrauch des eigenen Verstandes und eigener Erfahrung eigenständig überprüft werden kann. Auf die gleiche Weise kann wissenschaftliches Wissen auch von Offenbarungswissen abgegrenzt werden. Offenbarungswissen, welches etwa durch innere Erkenntnis einzelner zustandekommt, kann durch andere nicht eigenständig überprüft werden und ist somit nicht wissenschaftlich.

Prozess der wissenschaftlichen Erkenntnis

Wissenschaftliche Erkenntnis wird idealtypisch in folgenden Schritten gewonnen (in manchen Wissenschaften ist nur ein Teil der aufgezählten Schritte durchführbar und oft werden Erkenntnisse auch ganz anders gewonnen, einschließlich der Hilfe des Zufalls):

# Beobachtung und Messung von Phänomenen # Sammeln und Ordnen von Material # Aufstellen von Hypothesen und Modellen, Vorhersagen, Festlegung des Signifikanzniveaus # Prüfung der Hypothesen des Modells durch Experimente, Tests, Versuche # Bestätigung oder Widerlegung der Hypothesen # Veröffentlichung der Ergebnisse, um sie von anderen überprüfen zu lassen # Veränderung, Erweiterung oder Verwerfen des Modells, je nach Ergebnis der Tests und der Kritik # Im Falle der Bestätigung Entwicklung einer fundierten Theorie, die gewisse Kriterien erfüllen muss :: Solange die Theorie nicht falsifiziert wird, kann sie als wissenschaftliche Erkenntnis gelten.

Diese Darstellung gilt dabei nur für diejenigen Wissenschaftszweige, die analytisch arbeiten. Für die historisch-hermeneutischen Wissenschaften gelten andere Prinzipien der Gewinnung von Wissen.

Anforderungen an eine wissenschaftliche Theorie

- Zirkelfreiheit, d.h. der Verzicht auf Aussagen, die sich (teilw.) auf sich selbst als Voraussetzung beziehen.
- innere Konsistenz (Widerspruchsfreiheit)
- äußere Konsistenz - Widerspruchsfreiheit in Bezug auf andere anerkannte Theorien
- Erklärungswert - bislang ungeklärte Sachverhalte können durch die Theorie erklärt werden
- Empirische Überprüfbarkeit
- sparsame Erklärung
- Falsifizierbarkeit: Eine Theorie muss so formuliert werden, dass sie Voraussagen trifft, die prinzipiell durch ein Experiment widerlegt werden könnten. Nicht falsifizierbare, also experimentell nicht widerlegbare Theorien gelten nach diesem Kriterium als unwissenschaftlich.

Kriterien eines wissenschaftlichen Experiments

- Objektivität (Intersubjektive Überprüfbarkeit): Ein Experiment ist objektiv, wenn verschiedene Forscher unter den selben Bedingungen die selben (End-)Ergebnisse erzielen.
- Reliabilität (Zuverlässigkeit): Ein Experiment ist reliabel, wenn es bei wiederholter Anwendung unter gleichen Bedingungen gleiche Ergebnisse liefert, die Ergebnisse also reproduzierbar sind.
- Validität (Gültigkeit): Ein Experiment ist valide, wenn die Versuchsanordnung tatsächlich das misst, was sie zu messen vorgibt. Hierzu muss sichergestellt sein, dass andere, nicht beobachtete Eigenschaften keinen Einfluss auf das Ergebnis haben. Allerdings erfordert dies sehr weit reichende Standardisierung der Versuchsbedingungen. Dies wiederum kann die Gültigkeit negativ beeinflussen. Wenn beispielsweise in streng kontrollierten Tierversuch Verhaltensauffälligkeiten durch Behandlung A erfasst werden sollen, kann es sein, dass sich die Verhaltensauffälligkeit nicht durch die Behandlung, sondern durch die Umstände (kleiner, langweiliger Käfig etc.) hervorgerufen werden.
- Standardisierung und Vergleichbarkeit: Ergebnisse eines Experiments sind nur dann vergleichbar, wenn sie bestimmten, vorher festgelegten Standards genügen. Um die Wiederholbarkeit und Überprüfung eines Versuchs zu gewährleisten, gehörte es somit zu den wissenschaftlichen Tugenden, die Versuchsanordnung so einfach wie möglich zu halten.

Wissenschaftstheorie

Als Begründer der modernen wissenschaftlichen Methode gilt Francis Bacon. Im 20. Jahrhundert hat sich unter Anderen Karl Popper als Begründer des kritischen Rationalismus in der Wissenschaftstheorie einen Namen gemacht; das Kriterium der Falsifizierbarkeit, ursprünglich von Popper formuliert, hat sich als Qualitätsmerkmal seriöser Wissenschaft weitgehend durchgesetzt, es dient der Unterscheidung von Wissenschaft und Pseudowissenschaft bzw. Glaubenslehren. Insbesondere die Kritik T.S. Kuhns an der von Popper dargelegten Wissenschaftsentwicklung führte allerdings zu diversen Weiterentwicklungen des Falsifikationsbegriffes in der neueren wissenschaftheoretischen Entwicklung. Zu nennen wären hier etwa die von Imre Lakatos entwickelte Sichtweise der Wissenschaft als das Verfolgen komplexer Forschungsprogramme oder der - neben anderen - von Joseph D. Sneed entwickelte wissenschaftstheoretische Strukturalismus. Philosophisch steht dahinter ursprünglich der kritische Rationalismus, der eine Theorie nur dann als wissenschaftlich anerkennt, wenn sie falsifizierbar (das heißt prinzipiell widerlegbar, siehe oben) ist. Abgesehen davon, dass komplexe Theorien im allgemeinen nicht verifizierbar sind, würde Verifizierbarkeit allein - ohne gleichzeitge Falsifizierbarkeit - nicht ausreichen, um eine Theorie als wissenschaftlich einzustufen. Erst die Falsifizierbarkeit garantiert, dass eine Theorie Einschränkungen über mögliche Beobachtungsdaten macht, und damit überhaupt eigentliche Information über die uns empirisch zugängliche Welt enthält. Der kritische Rationalismus wurde und wird von seinen Gegnern zuweilen auch als "Falsifikationismus" bezeichnet und wird insbesondere unter dieser Bezeichnung im Gegensatz zu anderen philosophischen Denkrichtungen gesehen (siehe unten). Es waren die bereits oben erwähnten Wissenschaftstheoretiker Thomas Kuhn sowie Paul Feyerabend, die mit wissenschaftshistorischen und wissenschaftssoziologischen Untersuchungen aufzuzeigen suchten, dass wissenschaftliche Forschung in der Praxis anders ablaufe als der Kritische Rationalismus von Popper es behauptet, oder - wie die Verteidiger Poppers entgegnen - seine Gegner es ihm unterstellen. Wissenschaftler trachten demnach in den gewöhnlichen Phasen ihrer Forschung kaum danach die Grundannahmen ihrer Theorien zu hinterfragen, sondern bewegen sich im Rahmen eines unhinterfragten Paradigmas bzw. Forschungsprogramms, das ihnen Wege zur Lösung jener Rätsel aufzeigt, welche das Paradigma aufwirft. Das Paradigma bzw. Forschungsprogramm steht im Zuge dieser gewöhnlichen Phase der Forschung nicht zur Disposition, besteht also aus Vorannahmen, deren Falsifizierbarkeit meist gar nicht möglich sei. Gemäß Imre Lakatos sei dies auch nicht nötig, da ihre Hauptfunktion mehr darin bestehe die "Struktur" einer Theorie zu bestimmen und es nur nötig sei, diese Vorannahmen durch falsifizierbaren Zusatzannahmen zu einer kompletten, falsifizierbaren Theorie erweitern zu können. Kuhns Struktur wissenschaftlicher Revolutionen, Lakatos Methodologie wissenschaftlicher Forschungsprogramme und Feyerabend anarchistische Erkenntnistheorie sind zudem Wegbereiter der modernen Wissenschaftsforschung (Karin Knorr-Cetina, Bruno Latour), die bestrebt ist, das reale Forschungsverhalten der Wissenschaftler im Labor und im Feld zu untersuchen. Die dabei zu Tage geförderten Daten widersprächen sehr stark den klassisch-wissenschaftstheoretischen Annahmen Poppers oder des Wiener Kreises über das Wesen wissenschaftlicher Forschung. Der Konstruktivismus geht in seiner Ablehnung noch weiter und lehnt die These des Falsifikationismus ab, dass laufende Veränderung von falsifizierten Thesen eine asymptotische Annäherung an die Wirklichkeit brächten. Der Relativismus sieht wissenschaftliche Paradigmen sogar als Sache des Glaubens an, die jeweils nur innerhalb einer bestimmten Wissenschafts-Kultur als wahr oder falsch gelten könnten. Darüber hinaus hat sich - ausgehend von den USA - in den letzten beiden Jahrzehnten eine sich dezidiert parteiisch gebende Forschung etabliert, bei der einer Wissenschaft nicht nur eine beobachtende und beschreibende, sondern auch eine politisch verändernde Funktion zugewiesen wird. Dazu gehören z.B. als pointiert feministisch ausgewiesene Forschungsbereiche. Der klassische, der weltanschaulichen Neutralität verpflichtete Wissenschaftsbegriff wird hier abgelehnt und als androzentrisch diskreditiert: Es wird dargestellt, inwieweit jede Wissenschaft von Menschen und ihren Werten&Zielen geprägt wird.

Ethik wissenschaftlichen Handelns

siehe Hauptartikel Wissenschaftsethik

Kritik und Konflikte

"Elfenbeinturm"

Eine Form der Wissenschaftskritik richtet sich gegen den Rückzug der Wissenschaft in ihren sprichwörtlichen Elfenbeinturm. Die Kritiker nehmen die Wissenschaft als schwer nachzuvollziehendes Gedankengebäude wahr, das nur noch Eingeweihten verständlich ist. Bei den Naturwissenschaften verstellt Mathematik den Zugang, bei den Geisteswissenschaften eine unverständliche Fachsprache. Obwohl sich viele Menschen für wissenschaftliche Fragestellungen und populärwissenschaftlich aufgearbeitete Ergebnisse interessieren, wird die eigentliche wissenschaftliche Arbeit als unverständlich wahrgenommen. Die Kritiker erleben Wissenschaftler entweder als Rationalisten, die ohne Bezug zur sinnlichen Erfahrung (Empirie) komplizierte Modelle entwickeln, als übertrieben skeptische Wissenschaftsgläubige, als Bürokraten eines unüberschaubaren akademischen Apparats oder als Diener der Wirtschaft oder des Staates.

Wissenschaftsgläubigkeit und Betrug

Eine andere Form der Kritik richtet sich gegen die Verwendung von Wissenschaft als "Ersatzreligion" (Szientismus), ein Kennzeichen ist der Glaube an Naturgesetze. Wissenschaftliche Theorien, die nach dem modernen Wissenschaftsbegriff falsizierbar (widerlegbar) sind, würden als unanfechtbare Gewissheiten angesehen. Es wird kritisiert, manche Wissenschaftler sähen die Welt ausschließlich durch die Brille ihrer bevorzugten wissenschaftlichen Theorien. Beobachtungen, die mit ihnen nicht vereinbar schienen, würden ausgeblendet; im Extremfall führe das zur Fälschung von Experimenten, um eigene Theorien zu schützen. In der gemäßigten Form erkläre diese Neigung, am eigenen Weltbild festzuhalten, manche Verzögerung, mit der sich neue Paradigmen in der Wissenschaft durchsetzen könnten. Auch wird kritisiert, Wissenschaftsgläubige würden den Aufwand eigener sorgfältiger wissenschaftlicher Arbeit scheuen und sich an Autoritäten orientieren.

Wissenschaft und Religion

Heftige Kritik an der Gültigkeit wissenschaftlicher Theorien entzündete sich in manchen Zeitepochen an Widersprüchen zu religiösen Überlieferungen und Dogmen. In den Naturwissenschaften ist das wohl facettenreichste Beispiel die Kreationismus-Debatte um eine Vereinbarkeit von biblischer Schöpfungsgeschichte mit Theorien der Kosmologie oder der Evolutionsbiologie. Ein älteres Beispiel ist der Umgang der katholischen Kirche mit Galileo Galileis öffentlichem Abrücken vom geozentrischen Weltbild. In den Geisteswissenschaften stoßen manche historisch-kritische Analysen von Bibel und anderen heiligen Büchern auf Kritik. Insbesondere, wenn die aufgrund neuerer Quellenlage oder früherer Übertragungsfehler überarbeiteten Glaubenstexte im Widerspruch zur dogmatisch akzeptierten Version des Glaubenstextes stehen. Da für den Gläubigen das Dogma per definitionem wahr ist, wird mancher einseitige Kritiker die wissenschaftliche Theorie abtun und den dogmatischen Lehrsatz unreflektiert aufrechterhalten. Im Fundamentalismus (z.B. des Islam) haben wörtliche Auslegungen heiliger Texte eine hohe Priorität.
Eine differenziertere Form der Kritik akzeptiert die wissenschaftliche Methode weitgehend und übernimmt ihre Fachbegriffe. Bisweilen werden im philosophisch-religiösen Bereich Ausnahmen von wissenschaftlichen Kernprinzipien wie Reproduzierbarkeit oder Falsifizierbarkeit eingefordert oder Kernbegriffe anders definiert. Meistens lösen sich aber Widersprüche zwischen naturwissenschaftlich und religiös begründeten Aussagen dadurch, dass sie verschiedene Ebenen betreffen. So thematisiert die Schöpfungsgeschichte der Bibel das Verhältnis zwischen Gott, Welt und Mensch, aber nicht die Wissenschaft von der sichtbaren Natur (siehe auch biblische Exegese und Hermeneutik).

Einteilung der Wissenschaften

Eine allgemeingültige Einteilung der Wissenschaften existiert nicht; die Einteilung der Wissenschaften hängt von vielen Vorentscheidungen ab und hat häufig auch willkürliche Aspekte. Es existieren deshalb verschiedene Systematiken (siehe zum Beispiel die Dewey Decimal Classification). Frühere Autoren sprachen von einem Baum der Wissenschaft sowie der Unterteilung in Einzelwissenschaften und Universalwissenschaft. Viele Disziplinen stellen eine Mischung verschiedener Fachgebiete dar und entziehen sich deshalb einer eindeutigen Zuordnung. Als Beispiel sei hier die Wirtschaftsinformatik genannt, die neben einem Kern eigener Inhalte unter anderem auch Teile aus Informatik, Mathematik, Wirtschaftswissenschaften und Kommunikationswissenschaften enthält.

Auflistung

Literatur

- Max Weber: Wissenschaft als Beruf 1919. ISBN 3150093880 ([http://www.textlog.de/weber_wissen_beruf.html Onlinetext])
- Helmut Seiffert: Einführung in die Wissenschaftstheorie. München (Beck). 4 Bände; div. Auflagen.
- Karl R. Popper: Logik der Forschung, Tübingen (Mohr-Siebeck) 2002. ISBN 3161478371
- Thomas Kuhn: Die Struktur wissenschaftlicher Revolutionen. Frankfurt/Main (Suhrkamp). Original 1962.
- Ludwik Fleck: Entstehung und Entwicklung einer wissenschaftlichen Tatsache. Frankfurt/M. (Suhrkamp) 2002. ISBN 3518279122 (Original auf deutsch 1935)
- Paul Feyerabend: Wider den Methodenzwang. Entwurf einer anarchistischen Erkenntnistheorie. Frankfurt/Main (Suhrkamp). Original 1975.
- Florian Keisinger u. a. (Hrsg.): Wozu Geisteswissenschaften? Kontroverse Argumente für eine überfällige Debatte, Frankfurt a. M./New York 2003 ISBN 359337336X
- Mario Bunge: Scientific Research Bd. I + II, Springer-Verlag New York 1967

Siehe auch

- Wissenschaftliches Arbeiten: Fachsprache, Wissenschaftssprache, Wissenschaftstheorie, Ockhams Rasiermesser, Korrespondenzprinzip, Wissenschaftssoziologie
- Klassifizierung der Wissenschaftsgebiete: Liste der Fachgebiete, Universelle Dezimalklassifikation
- Teilgebiete: Angewandte Wissenschaft, Humanwissenschaft, Agrarwissenschaft
- Abgrenzung: Betrug und Fälschung in der Wissenschaft, Pseudowissenschaft, Parawissenschaft
- Gesellschaftlicher Rahmen: Forschungsfreiheit, Forschungsprojekt
- Wissenschaftsgeschichte: Europäische Wissenschaftsgeschichte, Wissenschaft in der Sowjetunion, Wissenschaft in den USA

Weblinks

- [http://www.lsw.uni-heidelberg.de/users/amueller/wissen.html wissenschaftliche Methode]
- [http://www.science-at-home.de/misc/wissenschaft/wissenschaftliche_methode_01.php Was ist wissenschaftliche Arbeitsweise? Folien zur Funktionsweise der wissenschaftlichen Methode.]
- [http://www.oefre.unibe.ch/law/dfr/bv035079.html Hochschulurteil des Bundesverfassungsgerichts]
- Bekannte wissenschaftliche Zeitschriften:
- [http://bdw.wissenschaft.de/ Bild der Wissenschaft]
- [http://www.spektrum.de/ Spektrum der Wissenschaft]
- [http://www.nature.com/nature/ Nature] (englischsprachig)
- [http://www.sciencemag.org/ Science] (englischsprachig)
- [http://www.newscientist.com/ New Scientist] (englischsprachig)
- [http://www.stangl-taller.at/TESTEXPERIMENT/wissenschaft.html Wissenschaftstheorie]
- Wissenschaft im Internet
- [http://www.wissenschaft-aktuell.de/ Wissenschaft aktuell]
- [http://www.morgenwelt.de/ Morgenwelt]
- [http://www.wissenschaft.de/ Wissenschaft]
- [http://www.wissenschaft-online.de/ Wissenschaft-Online]
- [http://www.wissen-news.de/ Wissen-News]
- [http://www.dradio.de/dlf/sendungen/forschak/ Deutschlandfunk - Forschung aktuell]
- [http://www.dfg.de/antragstellung/#3 Grundsätze zur Sicherung guter wissenschaftlicher Praxis] der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), Januar 1998
- [http://www.wissenschaft-im-dialog.de/fit.php4 Wissenschaft im Dialog] ! ja:科学 ko:과학 ms:Sains simple:Science th:วิทยาศาสตร์ zh-min-nan:Kho-ha̍k

Naturwissenschaft

Naturwissenschaften sind Wissenschaften, die sich mit der unbelebten und belebten Natur befassen, diese zu beschreiben und zu erklären versuchen. Die traditionellen Gebiete der Naturwissenschaften – Physik, Chemie und Biologie – prägen auch heute noch nachhaltig das verbreitete Bild der Naturwissenschaften. In der Gegenwart wird der Begriff Naturwissenschaften jedoch deutlich weiter gezogen. Ein Beispiel für eine Erweiterung ist die Astronomie, die sich von ihrer historischen Rolle als Astrologie zu einer modernen Naturwissenschaft entwickelt hat. Eine systematische Zusammenstellung der modernen Auffassung findet sich im Artikel Wissenschaft.

Einordnung als Wissenschaft

Die Naturwissenschaften stehen nach traditioneller Auffassung den Geisteswissenschaften gegenüber. Allerdings ist diese ausschließliche Zweiteilung der Wissenschaften in zwei große Kategorien heute weitgehend nicht mehr begriffliche Grundlage: Als prominentestes Beispiel für eine Wissenschaft, die weder als Natur- noch als Geisteswissenschaft einzuordnen ist, gilt die Mathematik, die den Strukturwissenschaften zugeordnet wird.

Entwicklung

Zu den Naturwissenschaften wurden historisch zunächst nur die Wissenschaften gezählt, die sich mit den materiellen Dingen der unbelebten Natur beschäftigen. Die Ansicht, was materiell (physisch) zu erklären sei, und was metaphysich, also jenseits der materiellen Phänome liegend und damit der materiellen Erklärung nicht zugänglich sei, unterliegt einem beständigen Wandel. Auch die Erweiterung auf neue Wissenschaftsgebiete gehört zu den Aspekten dieser Entwicklung. Ein zentrales Thema für die Naturwissenschaften war und ist die Frage nach der objektiven Erkenntnis, also einer Erkenntnis, deren Gültigkeit über das erkennende Subjekt hinausgeht und Allgemeingültigkeit erlangt.

Prinzipien der Naturwissenschaften

Heute definieren sich die Naturwissenschaften über ihre Methoden und den Wissenschaftsprozess. Es werden Hypothesen gebildet und systematische Experimente durchgeführt, um diese Hypothesen zu überprüfen. Die Hypothesen werden möglichst präzise formuliert, was in der Praxis heißt, dass die Hypothese als mathematisches Modell formuliert wird. "Mathematisches Modell" darf hierbei nicht zu eng verstanden werden, denn neben der klassischen Differentialgleichung, können solche Modelle statistische Natur haben und entsprechend formuliert werden, oder es kann sich um Abläufe handeln, die als Graphen dargestellt werden. Die Hypothese (= Modell) muss kausal und nachprüfbar sein. Die Hypothese sollte bekannte Phänomene erklären und, idealer Weise, neue Phänomene vorhersagen oder mehr Phänomene erklären als die bekannten Modelle. Ist die Hypothese erfolgreich ("sie bewährt sich") wird ihr im Laufe der Zeit immer mehr Vertrauen entgegengebracht. Bewährte Hypothesen werden oft auch als Theorie bezeichnet. Theorien, die lange Zeit und in verschiedenen Gebieten ihre Tests immer wieder bestanden haben, werden auch Naturgesetz genannt. Häufig haben sogenannte Naturgesetze aber weitere Attribute, die wissenschaftstheoretisch nur schwierig exakt zu fassen sind. Zu diesen gehören Einfachheit, großer Geltungsbereich, elegante mathematische Formulierung und hoher Erklärungswert. Erklärungswert heißt, dass die Theorie möglichst wenig freie Parameter enthält, die erst durch Messungen und Experimente bestimmt werden müssen. Als Beispiele für weithin anerkannte Naturgesetze können der Energieerhaltungssatz und die Relativitätstheorie angeführt werden. Dagegen würde man das eigentlich sehr erfolgreiche Standardmodell der Elementarteilchenphysik noch nicht als "Naturgesetz" bezeichnen, denn es mangelt ihm an Erklärungswert, da es mindestens 19 freie Parameter hat, die durch Messung und Experiment bestimmt werden müssen. Der naturwissenschaftliche Prozess benötigt zu seiner Funktion weitere Spielregeln. Dazu gehören Veröffentlichung in etablierten wissenschaftlichen Zeitschriften, Respekt vor dem Wissenschaftler ohne Vorurteile, genaue Dokumentation der Versuchs- und Messbedingungen, sorgfältige Fehleranalyse und Freiheit der Information. Angesehene wissenschaftliche Zeitschriften unterhalten kompetente Stäbe von Gutachtern, die dafür sorgen, dass die Veröffentlichungen bestimmte Qualitätsmerkmale erfüllen (Neuigkeit, Fehlerfreiheit, Sorgfalt, korrekte und vollständige Zitate etc.). Die Gutachter sind selbst aktive Wissenschaftler, was eine selbstregulierende Fairness garantiert. Dieser Teilprozess heißt "Peer Review".

Die drei klassischen Naturwissenschaften Physik – Chemie – Biologie

- Physik: Die Physik (griechisch φυσική, physike „die Natürliche“) ist die am meisten grundlegende der Naturwissenschaften. Sie beschreibt elementare Gebiete der Natur und deren Zusammenhänge, zum Beispiel Kräfte und die Bewegung von Körpern, aber auch komplexe Zusammenhänge wie die Dynamik von Raum und Zeit oder den Atombau.
- Chemie: Die Chemie (von arabisch al-kimiya', dieses von griechisch χημεία, chemeia) ist die Lehre von den Elementen. Sie beschreibt deren Eigenschaften, Verhalten und ihre Veränderung. Zu einer tiefergehenden Erklärung dieser Vorgänge greift sie auf die Physik zurück.
- Biologie: Die Biologie (griech. βίος, bíos Leben und λόγος, lógos Lehre) befasst sich mit lebenden Organismen, angefangen bei den kleinsten Organismen wie Bakterien bis hin zum Menschen. Sie baut dabei einerseits auf Erkenntnisse der Chemie auf und beschreibt und erklärt die stofflichen Vorgänge in lebenden Organismen. Andererseits formuliert sie übergreifende Gesetze über die Entwicklung, die Lebensweise und Fortpflanzung und andere Vorgänge und Erscheinungen.

Heutige Auffassung, exakte Wissenschaften, Science

Der oben beschriebene Prozess wird auch in anderen Wissenschaftsgebieten angewendet, die nicht zu den klassischen Naturwissenschaften zählen oder zu den Naturwissenschaften aus der erweiterten Aufstellung im Artikel Wissenschaft zählen. Diese erhalten im angelsächsischen üblicherweise den Zusatz "Science". Eine Eins-zu-Eins-Übersetzung ins Deutsche ist nicht möglich, nahe kommt vielleicht der Begriff der "Exakten Wissenschaft". Als Beispiel sei "Cognitive Science" genannt, ein Teilgebiet der Psychologie, welches mit naturwissenschaftlichen Methoden arbeitet.

Anmerkungen

Der Zugang zur Information ist heute leichter, aber auch erheblich unübersichtlicher als zu früheren Zeiten. Insbesondere das Internet hat hier zu einem enormen Informationsschub geführt. Freiheit und leichter Zugang zu Information können schnell zu Verwirrung und Desinformation führen. Das Verständnis des naturwissenschaftlichen Prozesses gibt hier eine Hilfestellung, der eine Wertung der präsentierten Information ermöglicht. Sind Erfordernisse des beschriebenen Prozesses verletzt, darf man der präsentierten Information nicht die Qualität einer naturwissenschaftlichen Tatsache oder Theorie zumessen. Um Missverständnissen gleich vorzubeugen, sei gesagt, dass es natürlich viele wertvolle und nützliche Informationen gibt, die nicht naturwissenschaftlich begründet sind. Kritiker des naturwissenschaftlichen Prozesses führen häufig die Machtstrukturen und Interessenkonflikte im realen Leben an, die wesentlichen Einfluss auf den Gang der Wissenschaft nehmen. Die sachfremden Einflüsse führen zu Umwegen und Verzögerungen, die zusammen mit dem sprunghaften und unberechenbaren (kreativen) Prozess der Hypothesenfindung zu einer starken chaotischen Komponente in der Weiterentwicklung des Wissens führen. Dies führt Kuhn zu seiner These eines sprunghaften Fortgangs des Erkenntnisgewinns. Ein solcher Sprung ist jeweils mit einem Paradigmenwechsel verbunden, der die Interpretation großer Teile der Naturwissenschaft verändert.

Zitate

"Der Beginn aller Wissenschaften ist das Erstaunen, dass die Dinge sind, wie sie sind." Aristoteles "Das Ziel der Wissenschaft ist es immer gewesen, die Komplexität der Welt auf simple Regeln zu reduzieren." Benoit Mandelbrot "Die naturwissenschaftliche Frage ist die logische Hypothese, welche von einem bekannten Gesetz durch Analogie und Induction weiterschreitet; die Antwort darauf gibt das Experiment, welches in der Frage selbst vorgeschrieben liegt. ... Die Naturforschung setzt also Kenntnis der Thatsachen, logisches Denken und Material voraus; diese drei, in methodischer Verknüpfung, erzeugen die Naturwissenschaft". Rudolf Virchow "Jeder Fortschritt, den eine Kirche in dem Aufbau ihrer Dogmen macht, führt zu einer ... Bändigung des freien Geistes; jedes neue Dogma ... verengt den Kreis des freien Denkens ... Die Naturwissenschaft umgekehrt befreit mit jedem Schritte ihrer Entwickelung ... Sie gestattet ... dem Einzelnen in vollem Maße wahr zu sein". Rudolf Virchow

Literatur

Monographien:
- Karl Popper: Logik der Forschung, Mohr Siebeck, 2005, ISBN 316148410X
- Karl Popper: Objektive Erkenntnis, Hoffmann und Campe 1998, ISBN 3455103065
- Thomas S. Kuhn: Die Struktur wissenschaftlicher Revolutionen, Suhrkamp, Frankfurt/M. 2003, (stw; Bd. 25) ISBN 3-518-27625-5 :Kuhns Thema ist der Prozess, in dem wissenschaftliche Erkenntnisse erzielt werden. Fortschritt in der Wissenschaft - das ist seine These - vollzieht sich nicht durch kontinuierliche Veränderung, sondern durch revolutionäre Prozesse. Dabei beschreibt der Begriff der wissenschaftlichen Revolution den Vorgang, bei dem bestehende Erklärungsmodelle, an denen und mit denen die wissenschaftliche Welt bis dahin gearbeitet hat, abgelöst und durch andere ersetzt werden: es findet ein Paradigmenwechsel statt.
- Wolfgang Kullmann: Aristoteles und die moderne Wissenschaft, Steiner, Stuttgart 2001, ISBN 3-515-06620-9
- Peter Mittelstädt u.a. (Hrsg.): Was sind und warum gelten Naturgesetze?, Klostermann, Frankfurt/M. 2000, (Philosophia naturalis; Bd. 37,2) ISBN 3-465-03118-0
- Gregor Markl: Geisteswissenschaften und Naturwissenschaften - Verbündete, nicht Kontrahenten, in: Florian Keisinger u.a. (Hrsg.): Wozu Geisteswissenschaften? Kontroverse Argumente für eine überfällige Debatte, Campus Verl., Frankfurt/M. 2003, ISBN 3-593-37336-X
- Erwin Schrödinger: Was ist ein Naturgesetz? Beiträge zum naturwissenschaftlichen Weltbild, Oldenbourg, München 1997, ISBN 3-486-46275-X (Scientia Nova) Zeitschriften:
- Philosophia naturalis. Archiv für Naturphilosophie und die philosophischen Grenzgebiete der exakten Wissenschaften und Wissenschaftsgeschichte, Klostermann, Frankfurt/M. 1. (1950/52) ff.

Siehe auch

In den Wikibooks gibt es ein Buch zum naturwissenschaftlichen Weltbild:
- Wissenschaft
- Wissenschaftssoziologie
- Natur
- Experiment
- Sozialwissenschaften

Weblinks

- [http://www.wissen-news.de Naturwissenschaft-Newsblog (dt.)]
- [http://www.wissenschaft24.info/themen.php4 Naturwissenschafts-Newsticker (dt.)]
- [http://www.lsw.uni-heidelberg.de/users/amueller/wissen.html Private Website zur wissenschaftlichen Methode]
- [http://www.physik-lexikon.de Physikforum] Kategorie:Wissenschaftstheorie ja:自然科学 ko:자연과학 th:วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ

Bauingenieurwesen

Das Bauingenieurwesen ist eine Ingenieurwissenschaft, die sich mit Bauwerken verschiedener Art auseinandersetzt. Teil des Bauingenieurwesens sind auch die Bereiche, die sich mit dem Umfeld von Bauwerken wie auch der Infrastruktur befassen. Das Bauingenieurwesen gliedert sich somit in die Bereiche:
- Konstruktiver Ingenieurbau (Statik, Baudynamik, Stahlbau, Massivbau, Holzbau, Hochbau, Glasbau, Grundbau)
- Wasser und Umwelt (Wasserwirtschaft, Siedlungswasserwirtschaft, Abfallwirtschaft, Wasserbau, Küsteningenieurwesen, Energiewasserbau, Hydromechanik, Stahlwasserbau, Stauanlagenbau, Verkehrswasserbau, Hydrologie)
- Verkehrsbauwesen (Straßen- und Wegebau, Verkehrsplanung, Eisenbahnbau, in Teilen auch Städtebau)
- Baubetrieb / Bauleitung
- Bauinformatik Weiterhin gibt es noch Spezialisierungsgebiete wie z.B. Sanierung und Bauwerkserhaltung. Die zugehörige Berufsbezeichnung ist Bauingenieur. Es handelt sich hierbei um einen Diplomstudiengang, der zur Zeit für einzelne Teilbereiche durch Master- und Bachelor-Abschlüsse ergänzt wird.

Siehe auch

- Portal:Architektur und Bauwesen
- Bauwesen, Bauwerk, Gebäude

Weblinks

- [http://www.structurae.de Structurae] - Datenbank für Ingenieurbau ! Kategorie:Ingenieurwissenschaft ja:土木工学 th:วิศวกรรมโยธา

Geodäsie

Geodäsie (griechisch γη = Erde, δαιζω = ich teile). Nach der klassischen Definition von F.R. Helmert ist die Geodäsie die "Wissenschaft von der Ausmessung und Abbildung der Erdoberfläche". Dies umfasst die Bestimmung der geometrischen Figur der Erde, ihres Schwerefeldes und der Orientierung der Erde im Weltraum (Erdrotation). Die Geodäsie zerfällt in die höhere Geodäsie (Erdmessung und Landesvermessung) und die niedere Geodäsie (Katastervermessung) (s.u.). In der wissenschaftlichen Systematik stellt die Geodäsie einerseits das Bindeglied zwischen Astronomie und Geophysik dar, andrerseits sind viele ihrer Verfahren den Ingenieurwissenschaften zuzuordnen. Im englischen Sprachraum wird dem durch eine Unterscheidung zwischen Geodesy und Surveying Rechnung getragen. In der Mathematik verwendet man den Begriff "geodätisch" für lokal kürzeste Verbindungen zwischen Punkten auf gekrümmten Flächen, siehe Geodäte.

Kurze Geschichte der Geodäsie

Ihren Ursprung hat die Geodäsie in der Notwendigkeit, Land aufzuteilen, Eigentumsgrenzen zu definieren und Landesgrenzen zu dokumentieren. Die Geschichte der Geodäsie reicht bis in das alte Ägypten zurück. Bemerkenswert war die Gradmessung des Eratosthenes zwischen Alexandria und Syene (heutiges Assuan) um 240 v. Chr.. Sie ergab den Erdumfang zu 252.000 Stadien, was dem wahren Wert trotz der unsicheren Entfernung auf etwa 10 Prozent nahekam. Er schätzte den Erdumfang um 240 v. Chr. aus dem um 7,2° unterschiedlichen Sonnenstand. Wichtige Marksteine der frühen Geodäsie waren die Entwicklung von Messinstrumenten im Arabien des 11. Jahrhunderts und in Nürnberg, sowie die Erfindung der Winkelfunktionen (Indien, Peuerbach), des Messtisches und der Triangulation (Snellius um 1615). Ab etwa 1700 verbesserten sich die Landkarten durch exakte Rechenmethoden und die beginnende großräumige Erdmessung, die 1740 mit der Bestimmung der ellipsoidischen Erdradien durch die Franzosen Bouguer und Maupertuis einen ersten Höhepunkt erlebte. Um die Ergebnisse verschiedener Projekte und Landesvermessungen besser kombinieren zu können, entwickelten Roger Joseph Boscovich, Carl Friedrich Gauß et al. schrittweise die Ausgleichsrechnung, die auch präzisen Bezugssystemen und der Vermessung des Weltraums zugute kam. Für die Geodäsie des 19. und 20. Jahrhunderts waren die wichtigsten Stationen:
- die Einführung des Meters, des Greenwicher Nullmeridians und ab 1950 eines globalen Zeitsystems mit Funktechnik und Quarzuhren
- die Geoid- und Schweremessung und Querverbindungen zur Geophysik
- Erhöhung der Messgenauigkeit auf etwa das Hundertfache (dm => mm pro km), wozu Weiterentwicklungen von Theodolit und Winkelmessung, die beginnende Distanzmessung und zuletzt die EDV beitrugen
- Ab 1960 der zunehmende Einsatz von Erdsatelliten mit der Möglichkeit interkontinentaler Messungen: die GPS-Systeme
- Radioastronomie (VLBI) als Basis hochpräziser Referenzsysteme ITRF, ETRS für globale Geodäsie und für die Geodynamik der Erdkruste.

Grundlagen und Teilgebiete

Die Geodäsie liefert mit ihren Vermessungsergebnissen (z.B. aus Kataster- und Landesvermessung, Ingenieurgeodäsie, Photogrammetrie und Fernerkundung) die Grundlagen für zahlreiche andere Fachgebiete und Tätigkeiten:
- im Bereich der Geo- und Naturwissenschaften z.B. für die Astronomie, Physik und Ozeanografie, für Geoinformatik und Kataster, für Landkarten (neben topografischenn auch thematische Karten) der Geologie, Geophysik und Kartografie, sowie für verschiedenste Dokumentationen, etwa der Archäologie.
- in der Technik vor allem für Bauwesen und Architektur, für verschiedene Ziviltechniker, den Ingenieurbau, die Funk- und Geotechnik und diesbezügliche Datenbanken oder Informationssysteme. Die so genannte Höhere Geodäsie (Mathematische Geodäsie, Erdmessung und Physikalische Geodäsie) beschäftigt sich unter anderem mit der mathematischen Erdfigur, präzisen Referenzssystemen und der Bestimmung von Geoid und Erdschwerefeld. Zur Geoidbestimmung werden verschiedene Messverfahren verwendet: Gravimetrie, geometrische und dynamische Methoden der Satellitengeodäsie und die Astrogeodäsie. Die Kenntnis der Schwere ist nötig, um ein genaues Höhensystem zu etablieren - z.B. bezüglich Normalnull der Nordsee (NN, Amsterdamer Pegel) oder der Adria. Das wichtigste Höhensystem in Deutschland ist das Haupthöhennetz DHHN.
Das Geoid (bzw. sein Gradient, die Lotabweichung) dient auch zur Definition und Reduktion lokaler Messungen und Koordinaten auf der Erdoberfläche. Zur Triangulierung und für längere Verbindungslinien nähert man den Meeresspiegel durch ein Referenzellipsoid an und berechnet sie mittels "geodätischer Linien, die auch in der Mathematik (Differentialgeometrie), der Navigation und beim Aufspannen leichter Gewölbe Anwendung finden. Das Geoid und Schwerefeld sind ferner für die Angewandte Geophysik und zur Berechnung von Satellitenbahnen wichtig. Ebenfalls der Höheren Geodäsie ist jener Bereich der Landesvermessung zuzuordnen, bei dem es um regionale Vermessungen und ihre Bezugssysteme geht. Diese Aufgaben wurden früher terrestrisch gelöst, nun aber zunehmend mit dem GPS und anderen Satellitenmethoden.
Eine interessante Anwendung von Geodäsie ist auch die Geodätische Kuppel, bei der man die Kugeloberfläche in Dreiecke unterteilt, um dadurch effiziente und stabile architekturale Kuppeln zu bauen. Die so genannte Niedere oder Allgemeine Geodäsie widmet sich vor allem der Aufnahme von Lageplänen und digitaler Modelle für technische Projekte. Dazu gehören auch Bauplanung und Dokumentation, die Aufnahme des Geländes, die Katastervermessung und Bereiche des Facility Management. Wenn sich im Laufe der Zeit die Eigentumsverhältnisse der Grundstücke verkompliziert haben (durch Teilung beim Kauf und Verkauf oder Vererbung), dann wird eine sog. Bodenordnung notwendig. Ihr wichtigstes Instrument ist die Flurbereinigung, in Österreich Melioration genannt. Mit Ingenieurvermessung bezeichnet man die technische, nicht amtliche Vermessung (z.B. Gebäudeabsteckungen, Ingenieurnivellements, Einrichtung von Großmaschinen etc.) Bei der Erfüllung geodätischer Aufgaben im Untertage- und auch Übertage-Bergbau spricht man von Markscheidewesen oder Bergvermessung. Zu den Spezialgebieten der Geodäsie zählen auch die Seevermessung und hydrografische Profile von Flüssen, die ozeanografische Altimetrie mit Satelliten sowie Kooperationen im Bereich der Navigation.

Bedeutende Geodäten

- George Biddell Airy, London
- al-Ma'mun, Bagdad
- Johann Jacob Baeyer, Berlin
- Karl Maximilian von Bauernfeind, München
- Friedrich Wilhelm Bessel, Königsberg
- Roger Joseph Boscovich, Rom/Berlin/Paris
- Pierre Bouguer, Frankreich/Peru
- Heinrich Bruns, Berlin
- Alexander Ross Clarke, London
- Lorand Eötvos, Ungarn
- Eratosthenes, Alexandria
- George Everest, Großbritannien, Indien
- Carl Friedrich Gauß, Braunschweig/Göttingen
- Friedrich Robert Helmert, Potsdam
- Hipparchos, Nikaia
- Idrisi, Arabien/Sizilien
- Pierre-Simon Laplace, Paris
- Adrien Marie Legendre, Paris
- Henri Poincaré, Paris
- J. H. Pratt, London
- Ptolemäus u. Posidonius, Alexandria
- Heinrich Christian Schumacher
- Johann Georg von Soldner, München
- George Gabriel Stokes, England

Bedeutende Geodäten nach etwa 1900

- Kurt Arnold, Potsdam
- C. F. Baeschlin, Zürich
- W. Bowie, USA
- Kurt Bretterbauer, Wien
- Junyong Chen, Wuhan China
- Yongling Chen, Wuhan China
- Eduard Dolezal, Wien
- Wilhelm Embacher, Innsbruck
- Richard Finsterwalder, München/Hannover
- Irene Fischer, USA
- Erik Grafarend, Stuttgart
- Erwin Groten, Dtl.
- John Fillmore Hayford, USA
- Weikko A. Heiskanen, Finnland
- Siegfried Heitz, Bonn
- Friedrich Hopfner, Wien
- L. Hradilek, Tschechosl.
- W. K. Hristow, Bulgarien
- Sir Harold Jeffreys, London
- W. Jordan, Dtl.
- Karl Jung, Dtl.
- Heribert Kahmen, Hannover/Wien
- William Kaula, USA
- Max Kneissl, München
- Karl-Rudolf Koch, Bonn
- Yoshihide Kozai, Boston
- Th. N. Krassowski, Russland
- Karl Ledersteger, Wien
- A. Marussi, Florenz
- M. S. Molodenski, Russland
- Helmut Moritz, Graz
- Theodor Niethammer, Schweiz
- Wolfgang Pillewizer, Dresden/Wien
- Karl Ramsayer, Stuttgart
- Christoph Reigber, Potsdam
- Karl Rinner, Dtl. und Graz
- Reiner Rummel, München
- Hellmut Schmid, Schweiz
- Rudolf Sigl, München
- L. Tanni, Helsinki
- Wolfgang Torge, Hannover
- F. A. Vening Meinesz, NL
- Helmut Wolf, Bonn
- Patrick Schönstedt, Pinneberg
- David Holler, Scheifling

Geodäten in der Literatur

- K. (Das Schloß (Romanfragment) von Franz Kafka)
- Hauke Haien (Der Schimmelreiter von Theodor Storm)
- Der Landvermesser (Bunte Steine - Kalkstein von Adalbert Stifter
- Old Shatterhand (Winnetou 1. Teil von Karl May)
- Vermessungsrat a.D. Stürenburg (in Stürenburg-Geschichten von Arno Schmidt)

Geodätische Referenzsysteme

- DHDN (Deutsches Hauptdreiecksnetz)
- DHHN (Deutsches Haupthöhennetz)
- DHSN (Deutsches Hauptschwerenetz)
- MGI Österr.Netz Erster Ordnung (siehe auch Hermannskogel)
- Schweregrundnetz von Österreich, Schweiz u. a.
- WGS84 (World Geodetic System) Ellipsoid (1984 definiert)
- ETRS'89 (European Terrestial Reference System 1989)
- ITRS (International Terrestrial Reference System)

Mess- und Rechenmethoden der Geodäsie

- Richtungs- und Winkelmessung
- Distanzmessung (EDM), Doppler- und Inertialnavigation
- Höhenmessung (trigonometrisch, barometr., Altimetrie)
- Photogrammetrie (terrestrisch, Aero-F.) und Satelliten-Fernerkundung
- Gravimetrie (Schweremessung) und Gradiometrie
- satellitengeodätische Messungen und Modelle.

Messverfahren im Detail (alphabetisch)

- Absteckung
- Astronomische Ortsbestimmung
- GNSS (Global Navigation Satellite System): Differential GPS (DGPS)
- Fernerkundung
- Freie Standpunktwahl oder Freie Stationierung
- relative und absolute Gravimetrie
- Gradiometrie
- Laserscanning
- Netzmessung
- Nivellement
- Polarpunktaufnahme
- Polygonierung (Polygonzug)
- Profilaufnahme
- Pseudoranging zu Satelliten
- Rückwärtsschnitt, Vorwärtsschnitt, Bogenschnitt
- SLR (Satellite Laser Ranging)
- SST (Satellite to Satellite Tracking)
- Spiegeln, Staffeln
- Triangulation, Trilateration
- VLBI (Very Long Baseline Interferometrie)

Rechenverfahren und Rechenhilfsmittel der Geodäsie

- Geodätisches Rechnen an PC und programmierbaren Taschenrechnern
- geodätische Software, Vermessungs-Software
- Helmert-Transformation und räumliche Methoden der Koordinaten-Transformation (z.B. 7-Parameter-Transformation bei GPS-Netzen)
- Rechenmodelle für Messgeräte-Kalibrierung, Eichung und Metrologie
- Ausgleichungsrechnung und statistische Prüfmethoden
- Mathematische Geodäsie und kartografische Projektionen
- Koordinaten-Datenbanken, digitale Terrainmodelle (DTM), digitale Verschneidungs-Programme
- digitaler Kataster und Grundbuch, Facility Management
-

Ingenieurwesen

Selbstverständnis

Ausbildung und Fächerkanon

Literatur

Weblinks

Wissenschaft

Gültigkeit

Definition des Bundesverfassungsgerichtes

Wissenschaftliches Arbeiten in der Gesellschaft

Wissenschaftliche Einrichtungen

Wissenschaftliche Methode

Kriterien für wissenschaftliches Arbeiten

Prozess der wissenschaftlichen Erkenntnis

Anforderungen an eine wissenschaftliche Theorie

Kriterien eines wissenschaftlichen Experiments

Wissenschaftstheorie

Ethik wissenschaftlichen Handelns

Kritik und Konflikte

"Elfenbeinturm"

Wissenschaftsgläubigkeit und Betrug

Wissenschaft und Religion

Einteilung der Wissenschaften

Auflistung

Wissenschaftstheorie

Philosophie

Strukturwissenschaften

Naturwissenschaften

Humanwissenschaften

Ingenieurwissenschaften

Sozialwissenschaften

Wirtschaftswissenschaften

Geisteswissenschaften (Kulturwissenschaften)

(Christliche) Theologie

Literatur

Siehe auch

Weblinks

Naturwissenschaft

Einordnung als Wissenschaft

Entwicklung

Prinzipien der Naturwissenschaften

Die drei klassischen Naturwissenschaften Physik – Chemie – Biologie

Heutige Auffassung, exakte Wissenschaften, Science

Anmerkungen

Zitate

Literatur

Siehe auch

Weblinks

Bauingenieurwesen

Siehe auch

Weblinks

Geodäsie

Kurze Geschichte der Geodäsie

Grundlagen und Teilgebiete

Bedeutende Geodäten

Bedeutende Geodäten nach etwa 1900

Geodäten in der Literatur

Geodätische Referenzsysteme

Mess- und Rechenmethoden der Geodäsie

Messverfahren im Detail (alphabetisch)

Rechenverfahren und Rechenhilfsmittel der Geodäsie