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Spannung

Spannung

Unter Spannung versteht man
- in der Psychologie
- eine erregte Erwartung
- ein feindseliges Verhältnis
- in der Dramatik
- Ein Gefühl der Zuschauer oder Leser eines Werkes, siehe Suspense.
- in der Physik
- eine Kraft im Innern eines elastischen Körpers, siehe Spannung (Mechanik).
- ein elektrisches Potentialgefälle, siehe elektrische Spannung. ko:장력

Psychologie

Psychologie (aus griech. ψυχολογία, psychología „die Seelenkunde“) ist die Wissenschaft vom Erleben, Verhalten und Bewusstsein des Menschen, deren Entwicklung in der Lebensspanne und deren inneren und äußeren Ursachen und Bedingungen. Die Psychologie ist eine bereichsübergreifende Wissenschaft. Sie lässt sich nicht allein den Geisteswissenschaften, Sozialwissenschaften oder den Naturwissenschaften zuordnen.

Geschichtlicher Abriss

Die Psychologie "hat eine lange Vergangenheit, aber nur eine kurze Geschichte" (Ebbinghaus, 1908). Die Wurzeln dieser Disziplin reichen weit in die Vergangenheit zurück, als anerkannte Wissenschaft jedoch gibt es die Psychologie erst seit dem 19. Jahrhundert. Erste Ansätze einer strikt erfahrungs-'wissenschaftlichen' Erforschung psychischer Leistungen wurden im 19. Jahrhundert von physiologisch forschenden Physikern wie Gustav Theodor Fechner und Hermann von Helmholtz unternommen, die Wahrnehmungsvorgänge als Leistungen von Sinnesorganen auffassten und diese zu erforschen begannen. Dieses Vorgehen führt(e) allerdings nur zu einer Sinnesphysiologie und damit allein noch nicht zu einer genuinen Psychologie, die den Selbsterfahrungsaspekt einschließt. Dasselbe gilt für die ebenfalls schon im 19. Jahrhundert begonnene Hirnforschung, die methodisch bedingt Neurophysiologie ist und allein ebenfalls nicht darüber hinausreicht. Gewöhnlich gilt die Einrichtung seines experimentalpsychologischen Laboratoriums in Leipzig durch den Helmholtz-Schüler Wilhelm Wundt im Jahre 1879 als Lösung der Psychologie von der Philosophie und vor allem als Beginn der akademischen Psychologie als universitäres Fach und Forschungsfeld. Der Ansatz Wundts wird deshalb als Beginn der akademischen Psychologie angesehen, weil hier erstmals ein explizit empirisch-methodischer, an den experimentellen Naturwissenschaften orientierter und ausgerichteter Zugang methodologisch herausgearbeitet wurde, um psychologische Phänomene zu untersuchen. Im Oktober 1875 begann Wilhelm Wundt seine Lehrtätigkeit als Professor in Leipzig denn auch mit der Vorlesung "Logik und Methodenlehre mit besonderer Rücksicht auf die Methoden der Naturforschung“. Er war auf diese Professur berufen worden, weil Leipzig diese neue "Idee", nämlich die, "dem Einfluss der Naturwissenschaft auf die Philosophie Geltung zu verschaffen", fördern wollte. Basierend auf einer methodologischen Auseinandersetzung, deren Ausgestaltung durch die sinnesphysiologischen Herangehensweisen geprägt worden war, die Methoden der Naturwissenschaften für die Philosophie allgemein zu nutzen, galt Wundts besonderes Interesse dabei psychologischen Fragestellungen. Von Beginn an hatte Wundt engen Kontakt zum Physiker Gustav Theodor Fechner, der selbst bis 1874 Vorlesungen an der Philosophischen Fakultät zu Leipzig gehalten hatte. Mit ihm besprach er auch seinen Plan zur Gründung eines psychologischen Instituts, zu der es wie beschrieben 1879 kam; zunächst als Privatinstitut, ab 1883 als offizielles Universitätsinstitut. Grundsätzlich folgte die Psychologie dem oben genannten Selbstverständnis, weshalb Wundt und seine Kollegen die Psychologie auch als neue Disziplin ansahen, die aus der Zusammenfügung von (Experimental-) Physik, Physiologie und Mathematik unter strenger Beibehaltung des naturwissenschaftlichen Ansatzes und durch Anwendung dieser methodischen Prinzipien zwecks Erforschung psychologischer Phänomene geboren worden war. Dieser Ansatz war so revolutionär und vielfach wohl auch ersehnt, dass Wissenschaftler dieser Disziplinen aus aller Welt begeistert nach Leipzig pilgerten, um unter Wundt zu studieren. Leipzig wurde zum "Mekka" der neuen Naturwissenschaft Psychologie. In der Hochzeit hatte Wundt allein fast 40 (!) wissenschafltiche Assistentenstellen. In diesen frühen Jahren entwicklten sich u.a. auch die psychologischen Disziplinen der Psychophysik und der Diagnostik, was wiederum für die Angewandte Mathematik und Statistik sehr fruchtbar war. Missverständnisse entstehen immer wieder, weil Wundt seinerzeit zwar Professor für Psychologie, aber Philosophieprofessor war, was aber darin begründet liegt, dass es damals nur die Fakultäten für Medizin, Jurisprudenz, Theologie und Philosophie gab. Teilweise ist dieser Ursprung auch heute noch sichtbar. So werden z.B. in den meisten Ländern der Welt auch Naturwissenschaftler (z.B. Physiker, Chemiker oder Biologen) zum Doktor der Philosophie (Ph.D.) promoviert. Eine naturwissenschaftliche und andere Fakultäten wurden nämlich erst viel später gebildet, wie auch das Studium einzelner Disziplinen als selbstständige Fächer. In Deutschland geht schließlich ein von der ursprünglichen Idee her primär berufsqualifizierender Abschluss namens Diplom auf die Nationalsozialisten zurück. Das Diplomstudium der Psychologie wurde in Deutschland 1941 eingerichtet, unter gleichzeitiger Primärbetonung einer berufspraktischen Qualifikation als Wehrpsychologe (mit Schwerpunkt Diagnostik). Auskünfte zu Schwierigkeiten einer genauen Standortbestimmung und zu Problemen bei der eindeutigen Zuteilung zur natur- oder geisteswissenschaftlichen Fakultät anhand der Inhalte oder der Methoden, gibt die anekdotenhafte Schilderung [http://www.uni-muenster.de/imperia/md/content/psychologie/psychologie_als_wissenschaft.pdf"Psychologie zwischen Natur- und Geisteswissenschaften"] von Wolfgang Metzger. Die neue Wissenschaft verbreitete sich wegen der äußerst zahlreichen Schüler Wundts weltweit rasend schnell. Viele Wundt-Schüler gründeten schon vor dem Ersten Weltkrieg eigene psychologische Institute weltweit, auch in den USA. In Deutschland auch durch Oswald Külpe und Karl Marbe 1896 in Würzburg. Dies war die Begründung der "Würzburger Schule", die sich vornehmlich mit der naturwissenschaftlichen Erforschung von Denk-, Urteils- und Willensprozessen beschäftigte, was der Psychologie einen bis dahin völlig neuen Forschungsgegenstand und eine neue Dimension bescherte. Max Wertheimer (1880-1943) und Wolfgang Köhler (1887-1967) waren die maßgeblichen Begründer der Frankfurter und der Berliner Schule der Gestaltpsychologie bzw. Gestalttheorie. Zwar auch sehr streng mathematisch-naturwissenschaftlich ausgerichtet, stellten sie den elementaren Überlegungen Wundts aber einen ganzheitspsychologischen Ansatz gegenüber. Eine international wichtige Rolle spielte die Gestaltpsychologie in den 1920er und -30er Jahren. Die Gestaltpsychologie wurde jedoch bald durch den zunehmend dominanteren amerikanischen Behaviorismus in den Hintergrund gedrängt. Als ein wesentlicher Faktor dafür muss hier ganz besonders der wissenschaftliche Kahlschlag der Nationalsozialisten angesehen werden. Wichtige Vertreter in den Anfangsjahren der wissenschaftlichen Psychologie waren neben Wundt und vielen anderen v.a. Gustav Theodor Fechner, Ernst Heinrich Weber, Francis Galton, Karl Pearson, Hermann Ebbinghaus, James McKeen Cattell (Wundt-Schüler der ersten Stunde und erster Psychologie-Professor in den USA), Alfred Binet, Charles Spearman, William Stern, Christian von Ehrenfels und William James. Zu nennen ist sicher auch der Physiologe Iwan Petrowitsch Pawlow, der zwar kein Psychologe war, aber mit seinen Tierexperimenten (Pawlowscher Hund) Grundlagen des dann klassisch genannten Vorgangs der Konditionierung klären konnte, welcher später Psychologen zu weiteren Forschungen zu Phänomenen des Lernens animierte. Hier ist v.a. Edward Lee Thorndike und John B. Watson 1915 zu nennen, auf die der Behaviorismus zurückgeht. Dieses hat in den USA eine jahrzehntelange Lernforschung zur Folge gehabt und zur Etablierung der Lernpsychologie geführt, deren bekanntester Vertreter Burrhus Frederic Skinner sein dürfte, der das Konzept der operanten Konditionierung entdeckte. Zu nennen ist dann auch noch Albert Bandura, der später die Theorie des Modell-Lernens entwickelte. Auf diesen Grundlagen, neben vielen weiteren Einflüssen, insbes. aus Forschungsergebnissen verschiedener Teilgebiete der Allgemeinen Psychologie, wurde innerhalb der Klinischen Psychologie die Verhaltenstherapie (i.S. der frühen Form Behavioraler Therapie) entwickelt. In den 1970er Jahren löste der Informationsverarbeitungsansatz den Behaviorismus als führendes Paradigma ab (sog. "Kognitive Wende" der Psychologie). Dies liegt jedoch nicht in einer theoretischen Untauglichkeit des Behaviorismus begründet, sondern in einem Wechsel der Interessen der Scientific Community. Themen wie Aufmerksamkeit, Denken oder Kognition und Emotionalität traten dabei in den Vordergrund. Im Gegensatz zum Behaviorismus, der die Funktionsweise des Gehirns methodisch unberücksichtigt ließ und deswegen oft als Blackbox-Psychologie (oder wegen der zahlreichen Tierversuche "Ratten-Psychologie" oder "Rats-and-Stats" -- "Ratten und Statistik"-Psychologie) bezeichnet wurde, ging man dazu über, auch Art und Funktion von Selbstwahrnehmungen, also bewusst gewordener Vorgänge zu erforschen. Der Computer wurde zur Metapher des menschlichen Geistes, wenngleich man sich der Beschränkungen des Computermodells schnell bewusst wurde, da beispielsweise die Parallelverarbeitungsleistungen des Gehirns damit nur schwer erklärbar sind. Neben diese Sichtweise trat in den 1980er Jahren der Konnektionismus, dessen zentrales Konstrukt Netzwerke sind. Statt des Computers dient hier das Gehirn als Metapher des Geistes, eine Entwicklung, der dadurch Vorschub geleistet wurde, dass sich unter Hirnforschern seit langem eine Art cerebraler Pseudopsychologie entwickelt hat, nach der Hirne denken, fühlen, überlegen, entscheiden, ja sogar "zukünftige Aktionen planen" - nach DAS MANIFEST elf "bedeutender Neurobiologen" vom Herbst 2004 -, ja sogar wissenschaftliche Theorien konstruieren, wenn nicht sogar die gesamte Wirklichkeit einschließlich des Wissenschaftlers, der diese Theorie entwickelt hat, gemäß der er sich selbst zum Konstrukt seines Gehirn erklärt hat (G. Roth in: Das Gehirn und seine Wirklichkeit). Insgesamt erwiesen sich Modelle auf Basis der Netzwerktheorie, auch durch Einbezug neuerer formaler Modellierungsmöglichkeiten, wie z.B. neuere Markov Prozesse, für die kognitiven Ansätze als sehr fruchtbar. Hinzu kamen weiterhin z.B. Einflüsse aus dem Konstruktivismus, der Kybernetik und der Systemtheorie. Auch auf die Gestaltpsychologie wurde wieder zurückgegriffen, bzw. wieder angeknüpft. Für die Psychologie bedeutet dies, dass sich einzelne Bereiche nebeneinander wieder stärker ausbilden konnten, neben der Kognitionspsychologie auch die Biopsychologie mit ihren Unterbereichen, die beide einen großen Bestandteil der Kognitiven Neurowissenschaften darstellen. Demgegenüber spielen aber gleichzeitig auch verhaltensorientierte Ansätze wieder eine sehr starke Rolle, so dass innerhalb der Disziplinen der Psychologie verschiedene Ansätze (neben den hier bisher erläuterten auch noch weitere) gleichberechtigt nebeneinander existieren und flexibel bezogen auf eine Fragestellung genutzt werden können, ohne gegen irgendeine "Konvention" zu verstoßen, was derzeit das Fach Psychologie allerdings auch äußerst komplex macht. Auch heute bekennt sich die Psychologie zu den Grundideen Wundts: Sie ist eine streng empirische Wissenschaft. Eine "geisteswissenschaftliche" Psychologie, im Sinne einer nur deutenden, sich nur theoretisch auseinandersetzenden oder nur theoretisch-beschreibenden Arbeitsweise, gibt es nicht. Theorien und daraus abgeleitete Modelle, Annahmen für die Beantwortung einer konkreten Fragestellung usw. werden mit geeigneten wissenschaftlichen Methoden empirisch geprüft. Daher stellt die Mathematik und insbesondere die Stochastik eines der wichtigsten Werkzeuge des Psychologen dar. Methodisch finden sich heute neben den naturwissenschaftlichen Ansätzen teilweise auch solche der empirischen Sozialwissenschaften. Absolut vorherrschend sind auch hier quantitative Methoden. Die Psychologische Methodenlehre war ihrerseits für die Entwicklung der Methoden der empirischen Sozialforschung (insbes. der Befragung (z.B. Interview oder Fragebogenentwicklung) und der Beobachtung) wie auch für die Statistik (vgl. da z.B. Faktorenanalyse oder Conjoint-Analyse) sehr einflussreich und befruchtend. Die Psychoanalyse Freuds sowie die Theorien anderer Vertreter einer Tiefenpsychologie wie Carl Gustav Jung oder Alfred Adler spielen in der heutigen akademisch-universitären Psychologie nur eine Nebenrolle, an den meisten Fakultäten wird die Psychoanalyse praktisch ausgeklammert (häufig nur als Stunde in der "Geschichte der Psychologie" vermittelt). Schon zu Zeiten Freuds verlief die Entwicklung unabhängig voneinander. Zwar rezipierte Freud zumindest Wundts Veröffentlichungen, wurde aber offenbar nicht von ihnen beeinflusst, was auch darin zu sehen ist, dass Freud (übrigens auch Schüler von Helmholtz) die Forschung verließ (und damit schlicht nicht mehr naturwissenschaftlich-experimentell arbeiten konnte) und schließlich später als praktizierender Arzt aus persönlichen, nicht mit (gängigen) Methoden durchgeführten Beobachtungen seiner Patienten und gedanklicher, deutender und interpretativer Verarbeitung seiner persönlichen Eindrücke, seine Theorie und Methode entwarf. Der "Flirt" der Psychologie mit der Psychoanalyse fand erst viel später statt, insbes. im Rahmen einer Möglichkeit, stärker praktische Anwendungen im Repertoire zu haben, aber auch kurzzeitig als Forschungsparadigma. Einiges konnte, sofern wissenschaftlich untersuchbar, in Teilen belegt und später in weiterführende Modelle, z.B. der Kognitionspsychologie, integriert und weiter differenziert, oder eben auch schlicht besser erklärt werden. Gleichzeitig wurde auch sehr vieles empirisch widerlegt (so auch z.B. die Neurosenlehre). Insgesamt war die Psychoanalyse für die Psychologie wenig fruchtbar. Auf der Anwendungsseite wurden tiefenpsychologische Ansätze dann schnell mit wissenschaftlich abgesicherten und aus der empirisch-psychologischen Forschung entwickelten Verfahren, insbes. dem Klientenzentrierten Ansatz (wiss. Absicherung von Grundvariablen der professionellen Beziehungsgestaltung, sowie Prozess und Effekt von Interventionen (insbes. Beratung bei Anpassungsproblemen) und Psychotherapie) und später der Verhaltensanalyse und Verhaltenstherapie (zusätzlich Absicherung der theoretischen Grundlagen) ersetzt. Bei der in der Öffentlichkeit häufig anzutreffenden Gleichsetzung von Psychologie und Psychoanalyse bzw. dem Verständnis von Psychoanalyse als Teildisziplin der Psychologie handelt es sich um einen populären Irrtum. Psychoanalytische Ideen spielen gleichwohl in der Entwicklungspsychologie, der Sozialpsychologie und der pädagogischen Psychologie sowie der klinischen Psychologie eine gewisse Rolle, aber wie erwähnt eher in historischem Kontext. Einen relativ jungen Ansatz stellt die evolutionäre Psychologie (EP) dar. Evolutionspsychologische Ansätze finden sich heute in nahezu allen psychologischen Disziplinen und Forschungsfeldern, vor allem in der Entwicklungs- und Sozialpsychologie. Hier ist sie in der Aggressions- und Altruismusforschung, der Attraktivitätsforschung, in Forschungen zu Partnerschaft, Beziehungsgestaltung und Liebe sehr einflussreich und auch in der Organisations-/Personalpsychologie bildet sie eine theoretische Grundlage, ebenso wie z.B. in der Angstforschung. Neben den erwähnten Hauptströmungen, gab und gibt es innerhalb der Psychologie viele Ansätze (Paradigmen). Die wichtigsten waren / sind die erwähnten, also das behavioristische Paradigma, das Informationsverarbeitende Paradigma und eben (historisch) auch das psychoanalytische/psychodynamische Paradigma. Ebenfalls wichtig sind sicher noch das Phänomenologische/Humanistische Paradigma, das Soziobiologische Paradigma (worunter oft auch die Evolutionäre Psychologie subsumiert wird, wenngleich sich diese zu einem eigenständigen Paradigma entwickeln könnte), das Eigenschaftsparadigma und das dynamisch-interaktionistische Paradigma. Diese Paradigmen sind also keine Teildisziplinen der Psychologie (wie etwa die Allgemeine Psychologie), sondern jedes ist ein theoretisches Paradigma für die verschiedenen Teildisziplinen und Forschungsprogramme der Psychologie. Diese Ansätze, die sich in Grundannahmen und auch in der Methodologie unterscheiden, werden in der Regel nicht explizit erwähnt, bilden aber eine sehr wichtige Grundlage für das (korrekte) Verständnis der Psychologie, ihrer Theorien und v.a. der psychologischen Forschungsergebnisse. Heute sind innerhalb eines psychologischen Faches (einer Disziplin) in der Regel verschiende Paradigmen gleichberechtigt (so z.B. in der aktuellen persönlichkeitspsychologischen Forschung das Informationsverarbeitende Paradigma, das Eigenschaftsparadigma und das dynamisch-interaktionistische Paradigma). Diese Komplexität der Psychologie sollte man vor allem auch in Bezug auf die einzelnen Disziplinen berücksichtigen: es gibt eben innerhalb einer Disziplin immer verschiedene Ansätze, unter denen ein Gegenstandsbereich betrachtet werden muss, bzw. eben eine hohe methodologische Flexibilität, unter der eine Fragestellung möglichst optimal wissenschaftlich-methodisch beantwortet werden kann.

Disziplinen

Im Allgemeinen unterscheidet man in der Psychologie zwischen den Grundlagendisziplinen und der Angewandten Psychologie.

Grundlagendisziplinen

Innerhalb dieser Disziplinen kann man noch zwischen solchen unterscheiden, die auch Fundus anderer Grundlagenfächer sind, und solchen, die basale Erkenntnisse in spezifischen Kontexten liefern. Zu den ersteren gehören natürlich die Psychologische Methodenlehre, sowie die Allgemeine Psychologie und die Biopsychologie (die wiederum untereinander stark vernetzt sind), zu den letztgenannten die Sozialpsychologie, die Entwicklungspsychologie und die Persönlichkeits- und Differenzielle Psychologie.
- Die Psychologische Methodenlehre befasst sich mit der gesamten Bandbreite des Instrumentariums ("Handwerkszeug") psychologischen Erkenntnisgewinns. Sie stellt den existierenden Verfahrensfundus für andere Disziplinen der Psychologie bereit und ist gleichermaßen ein eigenständiges Forschungsgebiet mit dem Ziel, den Methodenbestand zu verbessern und zu ergänzen, etwa durch Eigenentwicklungen oder auch durch Adaption von Verfahren aus den Katalogen anderer Wissenschaften. Dabei reicht ihr inhaltliches Spektrum von Wissenschaftstheorie und Ethik über Experimentalmethodik, Evaluationsforschung bis hin zu Hilfswissenschaften mit hohem Stellenwert, v.a. Mathematik (insbes. Statistik) sowie Informatik oder Spezialfällen der Psychologischen Methodenlehre wie der Mathematischen Psychologie. Auch die Diagnostik gehört streng genommen zu den Methodenfächern.
- Die Allgemeine Psychologie erforscht grundlegende psychische Funktionsbereiche, wie Kognition, Wahrnehmung, Lernen, Gedächtnis, Denken, Problemlösen, Wissen, Aufmerksamkeit, Bewusstsein, Volition, Emotion, Motivation und Sprache, sowie Psychomotorik.
- Die Biologische Psychologie (auch Biopsychologie, Physiologische Psychologie, Psychophysiologie, Psychobiologie, Neuropsychologie) widmet sich hingegen den physischen Funktionsbereichen, die sich auf Verhalten und Erleben auswirken (Genetik, neuronale Prozesse, v.a. Anatomie und Physiologie des Gehirns, Sinnesphysiologie und Endokrinologie). Sie beschäftigt sich zusammen mit der Methodenlehre auch mit Messverfahren (physiologische Verhaltenskorrelate, wie z.B. Herzrate, Blutdruck, Elektrodermale Aktivität, Durchblutungsstatus z.B. des Gesichts, Elektroenzephalogramm (EEG, Hirnströme), bildgebende Verfahren (CT, MRT, PET, SPECT, ...), Muskelaktivität, sowie Laborparameter (insbes. Konzentration von verschiedenen Hormonen etc. in Urin, Blut oder Speichel) uvm.).
- Die Entwicklungspsychologie untersucht die psychische Wandlung des Menschen von der Empfängnis bis zum Tod (intraindividuelle Veränderungen, Ontogenese). Gegenstandsbereiche sind z.B. Faktoren der Entwicklung (Anlage, Umwelt), Entwicklungsstufen, Entwicklung der Wahrnehmung, der Psychomotorik, der kognitiven Kompetenzen, des Gedächtnisses, der Sprache, der Persönlichkeit, etc.
- Die Sozialpsychologie erforscht im weitesten Sinne die Auswirkungen sozialer Interaktionen auf Gedanken, Gefühle und Verhalten auf das Individuum („an attempt to understand and explain how the thought, feeling and behavior of individuals are influenced by the actual, imagined, or implied presence of others“, Allport 1968). Gegenstandsbereiche sind z.B. soziale Aspekte der Wahrnehmung (wie Personenbeurteilung, Vorurteile, Annahmen und Schlussfolgerungen über das Verhalten anderer Menschen, u.a.), soziale Aspekte der Emotion (z.B. auch Aggression), interpersonale Attraktion, Pro-soziales Verhalten, Einstellungen, Kommunikation oder auch Gruppenprozesse (Minoritäteneinfluss, Entscheidungsprozesse in Gruppen, Gruppendenken, Gehorsam (vgl. dazu z.B. das Milgram-Experiment oder das Stanford-Prison Experiment), Gruppenleistung, Intergruppenbeziehungen uvm.).
- Die Persönlichkeits- und Differenzielle Psychologie beschäftigt sich mit interindividuellen Unterschieden in den o.g. Bereichen der Allgemeinen Psychologie, sowie mit Persönlichkeitsmodellen, der Intelligenz und der Kreativität, sowie deren Messbarkeit (Operationalisierung der Konstrukte). Sie ist wichtige Grundlage für die Diagnostik und damit auch der Arbeits- und Organisationspsychologie.

Anwendungsgebiete

- Klinische Psychologie Das klassische Anwendungsgebiet ist die Klinische Psychologie, die der Psychologischen Psychotherapie als Grundlage dient. Primär ist die Klinische Psychologie Grundlagenforschung, in dem sie aus der Erforschung von "gestörtem" Erleben und Verhalten Rückschlüsse auf "normale" psychische Funktionsbereiche liefert. Daher ist auch hier oft das Experiment die bevorzugte Methode des Erkenntnisgewinns. Gleichzeitig sucht sie aber auch nach Ursachen und Wirkungszusammenhängen von gestörten Funktionsbereichen (z.B. gestörter Informationsverarbeitung) und erforscht Grundlagen zur Entstehung, Symptomatik und Aufrechterhaltung von psychiatrischen Störungen (z.B. Depressionen). Hierzu gehört auch die Einbeziehung von externen Faktoren (bio-psycho-soziales Modell). Aus den Forschungsergebnissen ergeben sich Möglichkeiten, Methoden zur Veränderung zu entwickeln, die dann wiederum Forschungsgegenstand der Klinischen Psychologie sind. Insofern kann die Klinische Psychologie neben der Psychotherapie auch in Form von Trainings (z.B. zur regelmäßigen Einnahme von Medikamenten), Beratung und Training von Angehörigen usw. psychologische Hilfestellungen leisten. Sie überschneidet sich hier mit Diagnostik und Intervention bzw. wird durch diese ergänzt. Dabei gehört die klinisch-psychologische Diagnostik (ICD, DSM) einschließlich Befundung und Begutachtung ebenso zum Aufgabenfeld der Klinischen Psychologie wie die evidenz-basierte Therapieplanung, die Therapieevaluation und das Qualitätsmanagement. In der Berufspraxis, bzw. -realität muss aber davon ausgegangen werden, dass für alle diese Tätigkeiten eine Zulassung als Psychotherapeut unabdingbar ist. Ein neues, sich evtl. verselbständigendes Teilgebiet der Klinischen Psychologie ist die Gesundheitspsychologie, die sich mit gesellschaftlichen Fragen nach wirksamer Prävention, gesundheitsförderlichem Verhalten (auch in Bezug auf die psychische Gesundheit) und den sozialen Faktoren von Krankheit sowie Stress beschäftigt.
- Arbeits-, Betriebs- und Organisationspsychologie (inkl. Wirtschaftspsychologie) Die ABO-Psychologie umfasst die Analyse der Arbeit, Eignungsdiagnostik, Personalauswahl, Leistungsbeurteilung, Personal- und Organisationsentwicklung, Kommunikation, Gruppenprozesse, Führung, Ergonomie, Trainings, etc. (auch Werbe-, Verkaufs- und Marktpsychologie). Thematisch ähnlich hierzu ist die Angewandte Sozialpsychologie. In Deutschland entwickelten sich die Vorläufer während der Transformation der strukturell veralteten deutschen Armee nach dem ersten Weltkrieg. Hauptthema war die Eignungsdiagnostik, insbesondere die Eignung zur Führung. Dieses erstmalig von anderen Wissenschaftsbereichen (wie der Medizin oder der Pädagogik) unabhängige Anwendungsgebiet der Psychologie führte in Deutschland 1941 zur Etablierung der Psychologie als eigenständiger Diplomstudiengang.
- Pädagogische Psychologie Ursprünglich bedeutsames Beschäftigungsfeld von Psychologen war die Erziehungsberatung, deren Weiterentwicklungen sich in der Pädagogischen Psychologie wiederfanden, aus der sich auch die Schulpsychologie entwickelte. Wobei sich heute die psychologische Erziehungsberatung kaum aus der Pädagogischen Psychologie, sondern vielmehr aus der Diagnostik und Intervention ableitet. Die Schulpsychologen sehen sich auch nicht als Pädagogische Psychologen, sondern ihren Beruf vielmehr gleichzeitig als Teilbereich sowohl der Diagnostik und Intervention und der Klinischen Psychologie (Diagnostik, Beratung, Training und Therapie von Schülern, Eltern und Lehrern, sowie Lehrersupervision), als auch der Organisationspsychologie (Evaluation, Leistungsdiagnostik, Organisationsentwicklung, Schulentwicklung, Mediation). Beide Disziplinen, v.a. aber die Schulpsychologie, stellen heute für Psychologen in Deutschland (anders als z.B. in den USA) eine äußerst geringe (und weiter schwindende) Bedeutung und Randexistenz dar. Kleinere Anwendungsbereiche der Psychologie bilden u.a. die Verkehrs-, Medien-, Rechts-, Polizei-, Kultur-, Geronto-, Sport-, Umwelt- und die politische Psychologie. Bei allen genannten Bereichen ist die Diagnostik von zentraler Bedeutung: Keine Intervention ohne Diagnose! Grundsätzlich sind auch andere Bezeichnungen möglich. Z.B. solche, die einen Forschungsgegenstand benennen und diesen über alle ihn betreffenden Disziplinen hinweg und zusammenfassend beschreiben (z.B. Wahrnehmungspsychologie, Emotionspsychologie u.a.), oder auch solche, die zugrundeliegende Ansätze oder besondere Aspekte von Paradigmen betonen (z.B. Verhaltenspsychologie, Evolutionäre Psychologie u.a.). Diese eher bereichsspezifischen Bezeichnungen (mit entsprechender thematischer Bündelung von verschiedenen Inhalten) finden sich auch häufig dann, wenn es um eine umfassende Vermittlung von spezifischen Inhalten und weniger um Forschung und methodische Zusammenhänge geht, also inbes. wenn psychologisches Wissen im Rahmen von Neben- oder Hilfsfächern (z.B. an nicht-psychologsichen Fachbereichen, in Fachhochschulstudiengängen usw.) vermittelt wird. Hier werden auch zum Teil Bezeichnungen o.g. Grundlagendisziplinen anders inhaltlich ausgefüllt, wie z.B. Allgemeine Psychologie als eine den allgemeinen (ersten) Überblick gebende Einführung in die Psychologie (wie in den sprichwörtlichen 101 Kursen in den USA) oder Pädagogische Psychologie als Psychologie für Pädagogen.

Begriffe der Psychologie

- Konstrukt, Paradigma, Modell
- Wahrnehmung, Lernen, Erinnern, Vergessen, Gedächtnis, Denken, Kognition, Problemlösen, Emotion, Motivation, Bewusstsein
- Psychologischer Test, Skala
- Experiment, Methoden der empirischen Sozialforschung
- soziale Interaktion
- Intelligenz, Persönlichkeit
- Psychopathologie

Siehe auch

- Liste bekannter Psychologen und Psychotherapeuten
- Psychische Störung
- Psychotherapie
- Psychiatrie
- [http://de.wikipedia.org/wiki/Portal:Psychologie Portal Psychologie auf Wikipedia]

Literatur

Für Einsteiger

- Schwartz, Steven: Wie Pawlow auf den Hund kam.
- Heiner Keupp u. Klaus Weber (Hrsg.): Psychologie. Ein Grundkurs. ISBN 3-499-55640-5
- Mietzel, Gerd: Wege in die Psychologie. 12. Aufl. 2005. ISBN 3-608-94159-2

Lehrbücher allgemein

- Zimbardo, Philip G.: Psychologie, Pearson 2004. ISBN 3-827-37056-6. Der Zimbardo ist das Einstiegsbuch für alle angehenden Psychologen.
- Joachim Grabowski u. Elke van der Meer (Hrsg.): Hilgards Einführung in die Psychologie, Von Rita L. Atkinson, Richard C. Atkinson, Edward E. Smith u. a. Spektrum Lehrbuch. 2001. ISBN 3-8274-0489-4
- J. Müsseler & W. Prinz (Hrsg.): Allgemeine Psychologie, Heidelberg, Berlin 2002: Spektrum Akademischer Verlag.
- Dörner, Dietrich u. Selg, Herbert (Hrsg.): Psychologie - Eine Einführung in ihre Grundlagen und Anwendungsfelder, 2. Auflage, Verlag W. Kohlhammer, Stuttgart, Berlin, Köln, 1996. ISBN 3-17-012266-5.
- Myers, David G. : Psychologie. Heidelberg, Berlin: Springer, 2005. 1029 S. ISBN 3-540-21358-9

Lehrbücher Einzelgebiete

- Goldstein, E.B. (2002). Wahrnehmungspsychologie. Spektrum Akademischer Verlag. ISBN 3827410835
- Birbaumer, N. & Schmidt, R. (2005). Biologische Psychologie. Springer Verlag. ISBN 3540254609
- Aronson, E. et al. (2003). Sozialpsychologie. Pearson Studium. ISBN 3827370841
- Oerter, R. & Montada, L. (2002). Entwicklungspsychologie. BeltzPVU. ISBN 3621274790
- Amelang, M. & Bartussek, D. (2001). Differentielle Psychologie und Persönlichkeitsforschung. Kohlhammer. ISBN 3170166417
- Pervin, L. et al. (2005). Persönlichkeitstheorien. UTB. ISBN 3825280357
- Bortz, J. & Döring, N. (2002). Forschungsmethoden und Evaluation für Human- und Sozialwissenschaftler. Springer. ISBN 3540419403
- Bortz, J. (2004). Statistik für Human- und Sozialwissenschaftler. Springer. ISBN 354021271X
- Davison, G. et al. (2002). Klinische Psychologie. BeltzPVU. ISBN 3621274588
- Scharfetter, C. (2002). Allgemeine Psychopathologie. Thieme. ISBN 3135315053
- Jäger, R. & Petermann, F. (1999). Psychologische Diagnostik. BeltzPVU. ISBN 3621274596
- Lienert, G. & Raatz, U. (1998). Testaufbau und Testanalyse. BeltzPVU. ISBN 3621274243
- Schuler, H. (2003). Lehrbuch Organisationspsychologie. Huber. ISBN 3456840195
- Wickens, C. & Gordon, S. (1997). An Introduction to Human Factors Engineering. Prentice Hall. ISBN 0321012291
- Wolfgang Metzger: Psychologie - Die Entwicklung ihrer Grundannahmen seit Einführung des Experiments. 6. Auflage 2001, Krammer: Wien. Zugleich ein Klassiker der Gestaltpsychologie.

Sonstiges

- Gigerenzer, Gerd: Das Einmaleins der Skepsis. Über den richtigen Umgang mit Zahlen und Risiken. Berliner Taschenbuch Verlag (BTV). 2004. ISBN 3-8333-0041-8
- Watzlawick, Paul: Anleitung zum Unglücklichsein. Piper. 1988. ISBN 3-492-22100-9 (Original: The Situation is Hopeless but Not Serious)

Psychologie kritisch betrachtet

- Jervis, Giovanni: Grundfragen der Psychologie. 2001. ISBN 3-8031-2415-8
- Devereux, Georges: Angst und Methode in den Verhaltenswissenschaften. Frankfurt am Main: Suhrkamp, 1998. ISBN 3518280619
- Holzkamp, Klaus: Grundlegung der Psychologie. 1985. ISBN 3593335727
- Vinnai, Gerhard: Die Austreibung der Kritik aus der Wissenschaft - Psychologie im Universitätsbetrieb. 1993. ISBN 3-593-34877-2 oder [http://psydok.sulb.uni-saarland.de/volltexte/2005/547/ kostenlos online.]

Weblinks

- [http://www.dgps.de Deutsche Gesellschaft für Psychologie (DGPs)]
- [http://www.bdp-verband.org Berufsverband Deutscher Psychologen (BDP)]
- [http://www.psychologie-studium.info Literatur zum Psychologiestudium]
- [http://psydok.sulb.uni-saarland.de/ Open Access Dokumente und kostenlos nutzbarer wissenschaftlicher Psychologie-Publikationsserver: PsyDok]
- [http://www.psytests.de/ PSYTESTS - Psychologische Onlinestudien]
- [http://www.lern-psychologie.de/ interaktive Lernumgebung zur Psychologie]
- [http://www.zpid.de/ Zentrum für Psychologische Information und Dokumentation (ZPID)]
- [http://wiki.pruefung.net Frei verfügbare Online-Literatur u.a. zum Thema Psychologie]
- [http://psychologie.fernuni-hagen.de/Lernportal/index.html Lernportal Psychologie der Fernuni Hagen]
- [http://www.psychologieforum.info/ Psychologieforum Innsbruck]
- [http://www.gehirn-und-geist.de/psychologie Psychologie im 21. Jahrhundert- Eine Standortbestimmung]
- [http://www.experimentalpsychologie.de Einführung in die Experimentalpsychologie und Testentwicklung]
- [http://www.sign-lang.uni-hamburg.de/PLEX/ Gebärden-Fachlexikon der Psychologie]

Fachzeitschriften

- [http://www.journals.cambridge.org/journal_BehavioralandBrainSciences Behavioral and Brain Sciences]
- [http://www.trends.com/tics/default.htm Trends in Cognitive Sciences]
- [http://www.apa.org/journals/bul.html Psychological Bulletin]
- [http://www.annualreviews.org/catalog/2004/ps55.asp Annual Review of Psychology]
- [http://www.apa.org/journals/rev.html Psychological Review]
- [http://www.gehirnundgeist.de Gehirn und Geist – Populärwissenschaftliches Magazin]
- [http://www.psychologie-heute.de Psychologie Heute – Populärwissenschaftliches Magazin]
- Datenbank mit medizinischen Artikeln der nationalen medizinischen Bibliothek der USA (NLM) (Wiki)
- [http://www.psyche.de Zeitschrift für Psychoanalyse und ihre Anwendungen] Kategorie:Wissenschaft ! ja:׀ְִםׁ§ ko:½ֹ¸®ַ׀ ms:Psikologi simple:Psychology th:¨װµַװ·ֲׂ

Dramatik

Die Dramatik (lat. drama = Handlung) ist neben der Lyrik (griech. lyra = Leier) und Epik (griech. epos = gesagtes) eine der drei Literaturgattungen. Dramatische Werke können zwar gelesen werden, werden aber meist für das Theater oder den Film zum Darstellen gefertigt. Es ist also eine auf Bühnendarstellung ausgerichtete Dichtung. Moderne Formen sind Hörspiel und Fernsehspiel. Das mit nur 35 Sekunden wohl kürzeste Theaterstück der Weltliteratur heißt Atem. Es handelt sich um ein Drama von Samuel Beckett und besteht aus dem Geräusch menschlichen Atems und einem Schrei.

siehe auch

- Drama Kategorie:Drama

Physik

Die Physik (griechisch φυσική, physike „die Natürliche“) ist die Naturwissenschaft, welche die grundlegenden Gesetze der Natur, ihre elementaren Bausteine und deren Wechselwirkungen untersucht. Sie befasst sich sowohl mit den Eigenschaften und dem Verhalten von Materie und Feldern in Raum und Zeit als auch mit der Struktur von Raum und Zeit selbst. Die Physik beschreibt die Natur quantitativ mittels naturwissenschaftlicher Modelle, sogenannter Theorien, und ermöglicht damit insbesondere Vorhersagen über das Verhalten der betrachteten Systeme. Dazu verwendet die Physik die Sprache der Mathematik. Im Zusammenhang mit der Physik wurde auch erstmals die Frage nach der Ethik naturwissenschaftlicher Forschung aufgeworfen, ein Thema, das auch in der Literatur, etwa in dem Theaterstück Die Physiker von Friedrich Dürrenmatt, aufgegriffen worden ist.

Das Theoriengebäude der modernen Physik

Das Theoriengebäude der Physik ruht auf zwei Säulen, der Relativitätstheorie und der Quantenphysik. Beide Theorien enthalten ihren Vorgänger, die Newtonsche Physik, über das so genannte Korrespondenzprinzip als Grenzfall und haben daher einen größeren Gültigkeitsbereich als diese.

Die Relativitätstheorie

Die Relativitätstheorie führt ein völlig neues Verständnis der Phänomene Raum und Zeit ein. Danach handelt es sich nicht um universell gültige Ordnungsstrukturen, sondern räumliche und zeitliche Abstände werden von verschiedenen Beobachtern unterschiedlich beurteilt. Raum und Zeit verschmelzen dabei zu einer vierdimensionalen Raumzeit. Die Gravitation wird auf eine Krümmung dieser Raumzeit zurückgeführt, die durch die Anwesenheit von Masse bzw. Energie hervorgerufen wird. In der Relativitätstheorie wird auch erstmals die Kosmologie zu einem naturwissenschaftlichen Thema. Die Formulierung der Relativitätstheorie gilt als der Beginn der modernen Physik, auch wenn sie häufig als Vollendung der klassischen Physik bezeichnet wird.

Die Quantenphysik

Die Quantenphysik beschreibt die Naturgesetze im atomaren und subatomaren Bereich und bricht noch radikaler mit klassischen Vorstellungen als die Relativitätstheorie. Viele physikalische Größen erweisen sich in bestimmten Situationen als quantisiert, das heißt sie nehmen stets nur bestimmte diskrete Werte an und ändern sich in Form von Quantensprüngen. Materie erweist sich als Phänomen, das nur in Portionen, den sogenannten Elementarteilchen oder Quanten, in Erscheinung tritt. Ihr Aufenthaltsort lässt sich nicht mehr durch eine Bahn im Raum beschreiben sondern durch Wellen, über die eine Wahrscheinlichkeit dafür angegeben werden kann, das Teilchen bei einer Messung in einem bestimmten Raumgebiet zu finden. Man spricht von einem Welle-Teilchen-Dualismus. Der Aufenthaltsort eines Teilchens zwischen zwei solcher Messungen ist nicht nur unbekannt, sondern sogar nicht definiert. Die meisten Physiker folgern daraus, dass letztlich die Vorstellung von der Existenz einer vom Beobachter unabhängigen Realität aufgegeben werden muss. Hinsichtlich der Eigenschaften dieser Teilchen spielen Symmetrieeigenschaften eine zentrale Rolle. Die Gesetze der Quantenphysik entziehen sich weitgehend der menschlichen Anschauung, und über ihre Interpretation herrscht auch heute noch kein Konsens (Deutungen der Quantenphysik). Dennoch zählt sie hinsichtlich ihres empirischen Erfolges zu dem am besten gesicherten Wissen der Menschheit überhaupt.

Die vier Grundkräfte

Die moderne Physik kennt die folgenden vier Grundkräfte:
- Die Gravitation oder Schwerkraft,
- die elektromagnetische Wechselwirkung,
- die schwache Wechselwirkung, die beispielsweise für bestimmte radioaktive Zerfallsprozesse verantwortlich ist und
- die starke Wechselwirkung, die die Atomkerne zusammenhält. Eines der Ziele der Physik ist es, alle Grundkräfte in einem vereinheitlichten Gesamtkonzept zu beschreiben. Bisher ist es jedoch lediglich gelungen, die elektromagnetische Wechselwirkung als Vereinigung der elektrischen und der magnetischen Wechselwirkung darzustellen und ebenso die elektromagnetische Wechselwirkung und die schwache Wechselwirkung zu einer sogenannten elektroschwachen Wechselwirkung zu vereinigen. Zur Vereinigung der elektroschwachen- und starken Wechselwirkung wurde die Theorie der Supersymmetrie erdacht, deren Gültigkeit allerdings umstritten ist. Die größten Schwierigkeiten treten im Bereich der Gravitationskraft auf, da über sie - auch wenn schon lange bekannt - doch nur wenig gesichertes Wissen vorliegt. Maßgebliches Problem hierbei ist ihr kaum messbarer Einfluss auf alle Systeme, im Labormaßstab. Zu diesen fundamentalen Wechselwirkungen kommt noch ein fundamentales Prinzip der Quantenphysik, das Pauli-Prinzip. Aus diesem Prinzip leitet sich mittelbar eine weitere Wechselwirkung ab, die Austauschwechselwirkung.

Derzeitige Grenzen der physikalischen Erkenntnis

Das Ziel der heutigen Physik ist es, sämtliche Vorgänge der Natur durch eine möglichst geringe Anzahl von möglichst einfachen Naturgesetzen zu beschreiben und auf die Wechselwirkung weniger Elementarteilchen zurückzuführen. Inwieweit dieses Ziel prinzipiell oder praktisch erreichbar ist, ist völlig offen. Immerhin ist der Gültigkeitsbereich der bekannten physikalischen Gesetze äußerst weitreichend. Ungeklärte Phänomene der Physik lassen sich zwei grundsätzlich verschiedenen Gruppen zuordnen:
- Phänomene, deren zugrundeliegende Gesetze noch unbekannt sind. Dazu zählen insbesondere Phänomene der Teilchenphysik und solche, zu deren Beschreibung die allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenphysik zugleich erforderlich sind, wie beispielsweise der Urknall. Der Grund hierfür ist, dass es bisher nicht gelungen ist, eine in sich geschlossene Quantenfeldtheorie zu formulieren, welche die Quantenphysik und die Relativitätstheorie vollständig vereinigt.
- Phänomene, die zwar bekannten Gesetzen gehorchen, deren Beschreibung jedoch an der mathematischen Komplexität scheitert. Für solche Situationen versucht man berechenbare Näherungsmodelle zu entwickeln, deren Qualität und Gültigkeitsbereich sich oft nur experimentell ermitteln lassen. Eins der bedeutendsten ungelösten Probleme in diesem Zusammenhang ist das des menschlichen Bewusstseins. Insbesondere die Frage, zu welcher der beiden Problemgruppen es zu zählen ist, wird kontrovers diskutiert. Die Physik ist prinzipiell nicht in der Lage, Aussagen über das Wesen der Dinge an sich zu treffen. Sie beschränkt sich darauf, die Gesetzmäßigkeiten zu ergründen, denen die Dinge unterworfen sind. Warum die Natur überhaupt gewissen Gesetzen gehorcht, ist letztlich unbekannt. Eine partielle Antwort gibt lediglich das anthropische Prinzip, indem es feststellt, dass es in einem Kosmos ohne Naturgesetze niemanden geben würde, der sich über deren Abwesenheit wundern könnte.

Themenbereiche der Physik

Im Folgenden werden die verschiedene Themenbereiche der Physik mit Kurzkommentar dargestellt und zwar nach übergeordnetem, theoretischen Rahmen eingeordnet und gleichzeitig weitgehend chronologisch sortiert. Viele der aufgeführten Themen lassen sich nicht eindeutig einer Theorie zuordnen. So sind beispielsweise viele Phänomene der Thermodynamik nur auf Basis der Quanten- und Relativitätstheorie erklärbar. In diesen Fällen ist das Thema unter der ältesten Theorie eingeordnet und bestehende maßgebliche Bezüge zu jüngeren Theorien sind mit (RT) für die Relativitäts- und (QT) für die Quantentheorie angedeutet. Die Liste enthält sowohl phänomenorientierte Sachgebiete als auch Querschnittstheorien (QST) mit gebietsübergreifendem Anwendungsbereich. Siehe auch das Physik-Portal mit unkommentierten, aber nach verschieden Kriterien sortierten Themenlisten sowie die alphabetische Liste physikalischer Themen.

Die newtonsche Physik einschließlich der Elektrodynamik

... ist der Bereich der Physik, der bis zur Entdeckung der Relativitätstheorie bekannt war.
- Die klassische Mechanik von Isaac Newton war die erste geschlossene physikalische Theorie überhaupt. Sie beschreibt die Bewegung von Körpern unter der Einwirkung von Kräften, einschließlich solcher Kräfte, die zwischen den Körpern wirken (Wechselwirkungskräfte).
- Die Akustik behandelt die Eigenschaften von Schallwellen.
- Die Optik behandelt die Eigenschaften des Lichtes und dessen Beeinflussung durch Materie.
- Die Wellenlehre als theoretische Disziplin bildet die mathematische Grundlage für Beschreibungen von Schwingungsvorgängen in Akustik, Optik und Atomphysik (QST/QT).
- Die Elektrodynamik beschreibt elektrische und magnetische Phänomene. Obwohl bereits früher bekannt, erhielt sie erst durch die Entdeckung der speziellen Relativitätstheorie ihr theoretisches Fundament (RT).
- Die Thermodynamik, auch statistische Mechanik oder Wärmelehre behandelt alle Vorgänge, bei denen Wärme und Temperatur eine Rolle spielen. Ihr Anwendungsbereich reicht jedoch weit darüberhinaus (QST/RT/QT).
- Die Kontinuumsmechanik ist die Verallgemeinerung der klassischen Mechanik auf kontinuierliche Medien.
- Die Strömungslehre behandelt die Dynamik von Fluiden, das heißt nicht fester Substanzen. Untergebiete sind die Hydrodynamik (Dynamik der Flüssigkeiten) und die Aerodynamik (Dynamik von Gasen).
- Die nichtlineare Dynamik und die Physik der komplexen Systeme befassen sich unter anderem mit Chaostheorie, Strukturbildung und Selbstorganisation (QST).

Die Relativitätstheorie

... befasst sich mit der Struktur von Raum und Zeit sowie mit dem Wesen der Gravitation. Die Einheit von newtonscher Physik, Elektrodynamik und Relativitätstheorie wird als Klassische Physik bezeichnet.
- Die spezielle Relativitätstheorie beschreibt das Verhalten von Raum, Zeit und Massen aus der Sicht von Beobachtern, die sich relativ zueinander bewegen. Dabei werden primär konstante Geschwindigkeiten betrachtet (QST).
- Die allgemeine Relativitätstheorie baut auf der speziellen auf und führt das Phänomen der Gravitation auf eine Krümmung von Raum und Zeit zurück.

Die Quantenphysik

... ist zur Beschreibung von Phänomenen im Mikrokosmos erforderlich, wo die Gesetze der klassischen Mechanik an ihre Grenze gelangen. Während sie experimentell immer wieder hervorragend bestätigt wird und die gesamte moderne Technologie auf ihr basiert, wird bis heute über ihre korrekte Interpretation gestritten. Im folgenden sind insbesondere Themen der nichtrelativistischen Quantenmechanik aufgeführt, bei denen sich die Zahl der beteiligten Teilchen nicht ändert.
- Aufgabe der Atomphysik ist es, den Aufbau und die Eigenschaften der Atome und ihre Spektren zu erklären. Sie beschränkt sich dabei in der Regel auf einen Energiebereich, in dem der Atomkern als strukturlos angesehen werden kann (RT).
- Die Molekularphysik beschreibt das Zusammenwirken verschiedener Atome und stellt die Verbindung zur Chemie und physikalischen Chemie her.
- Die Kernphysik studiert alle mit dem Atomkern zusammenhängenden Phänomene, die Kernstruktur und Kernreaktionen (RT).
- Die Laserphysik ist ein Teilgebiet der Optik. Ihre Aufgabe ist die Entwicklung und wissenschaftliche Untersuchung der verschiedenen Laser-Typen (RT).
- Die Plasmaphysik untersucht die Eigenschaften von Plasmen, d. h. hochgradig ionisierten Materiezuständen (RT).
- Gegenstand der Tieftemperaturphysik ist Untersuchung von Ordnungsphänomenen in Materie, die bei höheren Temperaturen aufgebrochen werden.
- Die Physik kondensierter Materie beschreibt Phänomene (korrelierter) Vielteilchensysteme. Die Physik der Kondensierten Materie unterscheidet sich grundlegend von der freier Teilchen.
- Die Festkörperphysik und Halbleiterphysik befasst sich mit der Physik von Materie im festen Aggregatzustand, insbesondere (aber nicht ausschließlich) von fester Materie mit periodischem Aufbau.
- Die Physik der Flüssigkeiten ist ein Teilgebiet der Fluidmechanik und befasst sich mit Materie im flüssigen Aggregatzustand. Die Bausteine der Flüssigkeit weisen eine gegenseitige Beweglichkeit auf (Translation und Rotation). Dennoch sind (im Unterschied zum idealen Gas) bei Flüssigkeiten im Nahbereich Korrelationen beobachtbar.
- Die Physik der Flüssigkristalle beschreibt die Physik von Materie, die sowohl Elemente einer kristallinen Ordnung aufweisen als auch die einer ungeordneten Flüssigkeit: Die Bausteine von Flüssigkristallen weisen die Beweglichkeit einer Flüssigkeit auf (genauer Translation), besitzen jedoch eine wohldefinierte gegenseitige Orientierung.
- Die Physik der weichen Materie beschreibt die Eigenschaften von Polymeren, Kolloiden und Membranen.
- Die Grenzflächenphysik beschreibt die besonderen physikalischen Phänomene an der Oberfläche kondensierter Materie. Ein Spezialfall der Grenzflächenphysik ist die Oberflächenphysik.

Die relativistische Quantenphysik

... befasst sich mit Phänomenen, zu deren Beschreibung die Quantenphysik und die Relativitätstheorie zugleich erforderlich sind.
- Die Elementarteilchenphysik, auch Teilchenphysik oder Hochenergiephysik, ist die Lehre von den elementarsten Grundbausteinen der Materie und ihrem Verhalten.
- Die Quantenfeldtheorie ist die quantenmechanische Beschreibung von Feldern und ist für die Teilchenphysik relevant. Das Standardmodell ist eine Quantenfeldtheorie, die alle bekannten Teilchen und Kräfte bis auf die Gravitation einheitlich beschreibt:
- die Dirac-Theorie ist eine relativistische Beschreibung von Fermionen und begründet die Basis für die Konzepte Spin und Antimaterie
- die Quantenelektrodynamik stellt die Verbindung zwischen Photonen und elektromagnetischen Feldern her und beschreibt die Wechselwirkung mit Ladungen als Austausch von virtuellen Photonen
- die Quantenchromodynamik beschreibt die starke Wechselwirkung zwischen Quarks als Austausch von Gluonen
- Quantengravitation ist ein Überbegriff für Ansätze, die vier Grundkräfte der Physik mit einer gemeinsamen Theorie zu beschreiben und dadurch insbesondere die allgemeine Relativitätstheorie mit der Quantenphysik zu vereinen (QST):
- die Stringtheorie beschreibt Elementarteilchen als Strings und geht von verborgenen Dimensionen der Raumzeit aus
- die Loop-Quantengravitation beschreibt die Raum-Zeit als Spin-Netzwerk bzw. Spin-Schaum
- die Quantengeometrie
- die Supersymmetrie

Interdisziplinäre und technisch orientierte Themenbereiche

- Die Astrophysik wendet physikalische Methoden auf das Studium astronomischer Phänomene an.
- Bei der physikalischen Chemie handelt es sich um den Grenzbereich zwischen Physik und Chemie. Physikalische Chemiker wenden die Methodik der Physik auf die Anschauungsobjekte der Chemie an.
- Die Technische Physik ist jenes Teilgebiet der Physik, das sich mit den technischen Anwendungen physikalischen Wissens befasst.
- In der Biophysik werden die physikalischen Gesetzmäßigkeiten, denen Lebewesen und ihre Wechselwirkung mit der Natur unterliegen, untersucht.
- Die Geophysik nutzt physikalische Modelle zur Erklärung geologischer Strukturen und Vorgänge.
- Quantenelektronik ist ein relativ junges Forschungsgebiet und wendet die Ergebnisse der Quantentheorie auf die Entwicklung elektronischer Schaltkreise an.
- In der Theorie der Quantencomputer tritt die Physik in interdisziplinäre Zusammenarbeit mit der Informatik. Hier werden unter anderem Algorithmen mit geringerer Komplexität als bei klassischen Computern möglich.
- Die Beschleunigerphysik beschaftigt sich mit der Entwicklung von Teilchenbeschleunigern. Diese werden benötigt, um die Energiedichten der Elementarteilchenphysik zu erreichen, aber auch als Strahlenquelle für Untersuchungen in einem weiteren naturwissenschaftlichen Bereich.
- Die Reaktorphysik beschäftigt sich mit der technischen Beherrschung von Kernreaktionen in Kernreaktoren.
- Die Umweltphysik beschäftigt sich in ihrer Forschung vor allem mit den Bereichen Energie und Klima.
- Soziophysik und Wirtschaftsphysik wenden physikalische und statistische Methoden auf gesellschaftliche, wirtschaftliche, kulturelle und politische Phänomene an.

Methodik der Physik

Der Prozess der Erkenntnisgewinnung in der Physik verläuft in enger Verzahnung von Experiment und Theorie, besteht also aus empirischer Datengewinnung und -auswertung und gleichzeitig dem Erstellen theoretischer Modelle zu ihrer Erklärung. Dennoch haben sich im Verlauf des 20. Jahrhunderts Spezialisierungen herausgebildet, die insbesondere die professionell betriebene Physik heute prägen. Demnach lassen sich grob Experimentalphysik und theoretische Physik voneinander unterscheiden.

Experimentalphysik

Während manche Naturwissenschaften wie etwa die Astronomie und die Meteorologie sich methodisch weitgehend auf die Beobachtungen ihres Untersuchungsgegenstandes beschränken müssen, steht in der Physik das Experiment im Vordergrund. Dabei versucht die Experimentalphysik, durch Entwurf, Aufbau, Durchführung und Auswertung von Experimenten Gesetzmäßigkeiten in der Natur aufzuspüren und mittels empirischer Modelle zu beschreiben. Sie versucht einerseits physikalisches Neuland zu betreten, andererseits überprüft sie von der theoretischen Physik gemachte Vorhersagen. Grundlage eines physikalischen Experimentes ist es, die Eigenschaften eines zuvor präparierten physikalischen Systems, zum Beispiel eines Teilchenbeschleunigers, einer Vakuumkammer mit Detektoren oder eines geworfenen Steins durch Messung in Zahlenform auszudrücken, etwa als Länge einer Teilchenspur, Impulshöhe eines elektrischen Spannungspulses oder als Aufprallgeschwindigkeit. Konkreterweise werden entweder nur die zeitunabhängigen (statischen) Eigenschaften eines Objektes gemessen oder man untersucht die zeitliche Entwicklung (Dynamik) des Systems, etwa in dem man Anfangswerte und Endwerte einer Messgröße vor und nach dem Ablauf eines Vorgangs bestimmt oder alternativ kontinuierliche Zwischenwerte feststellt.

Theoretische Physik

Die Aufgabe der Theoretischen Physik wiederum besteht darin, die empirischen Modelle der Experimentalphysik mathematisch auf bekannte Grundlagentheorien zurückzuführen oder, falls dies nicht möglich ist, durch eine möglichst kleine Anzahl von Grundannahmen (Hypothesen) zu beschreiben. Sie leitet weiterhin aus bereits bekannten Modellen empirisch überprüfbare Voraussagen ab. Bei der Entwicklung eines Modells wird grundsätzlich die Wirklichkeit idealisiert; man konzentriert sich zunächst nur auf ein vereinfachtes Bild, um dessen Aspekte zu überblicken und zu erforschen; nachdem das Modell für diese Bedingungen ausgereift ist, wird es weiter verallgemeinert. Zur theoretischen Beschreibung eines physikalischen Systems benutzt man die Sprache der Mathematik. Seine Bestandteile werden dazu durch mathematische Objekte wie zum Beispiel Skalare oder Vektoren repräsentiert, die in durch Gleichungen festgelegten Beziehungen zueinander stehen. Der Zweck des Modelles ist es, aus bekannten Größen unbekannte zu errechnen und damit zum Beispiel das Ergebnis einer experimentellen Messung vorherzusagen. Phänomene der Welt, die sich nicht mathematisch beschreiben lassen, wie beispielsweise das menschliche Bewusstsein, werden gemeinhin nicht als Gegenstand der Physik angesehen. Das fundamentale Maß für die Qualität einer Theorie ist, wie in vielen Naturwissenschaften auch, die Übereinstimmung mit reproduzierbaren Experimenten. Durch den Vergleich mit dem Experiment lässt sich der Gültigkeitsbereich und die Genauigkeit einer Theorie ermitteln, allerdings lässt sie sich niemals „beweisen“. Um eine Theorie zu widerlegen, bzw. um die Grenzen ihres Gültigkeitsbereiches zu demonstrieren, genügt im Prinzip ein einziges Experiment, sofern es reproduzierbar ist. Experimentalphysik und theoretische Physik stehen also in steter Wechselbeziehung zueinander. Es kann allerdings vorkommen, dass Ergebnisse der einen Disziplin der anderen vorauseilen: So sind derzeit viele Voraussagen der Stringtheorie nicht experimentell überprüfbar; andererseits sind viele teilweise extrem genau gemessene Werte aus dem Gebiet der Teilchenphysik zum heutigen Zeitpunkt am Anfang des 21. Jahrhunderts durch die zugehörige Theorie, die Quantenchromodynamik, nicht berechenbar.

Mathematische Physik und Angewandte Physik

Zusätzlich zu dieser grundlegenden Teilung der Physik unterscheidet man manchmal noch zwei weitere Unterdisziplinen, die mathematische Physik und die angewandte Physik. Erstere wird gelegentlich als Teilgebiet der theoretischen Physik betrachtet, unterscheidet sich von dieser jedoch darin, dass ihr Studienobjekt nicht konkrete physikalische Phänomene sind, sondern die Ergebnisse der theoretischen Physik selbst. Sie abstrahiert damit von jedweder Anwendung und interessiert sich stattdessen für die mathematischen Eigenschaften eines Modells, insbesondere seine tiefer liegenden Symmetrien und Invarianzen. Auf diese Weise entwickelt sie Verallgemeinerungen und Varianten bereits bekannter Theorien, die dann wiederum als Arbeitsmaterial der theoretischen Physiker in der Modellierung empirischer Vorgänge Einsatz finden können. Die angewandte Physik steht dagegen in (unscharfer) Abgrenzung zur Experimentalphysik, teilweise auch zur theoretischen Physik. Ihr wesentliches Kennzeichen ist, dass sie ein gegebenes physikalisches Phänomen nicht um seiner selbst willen erforscht, sondern um die aus der Untersuchung hervorgegangenen Erkenntnisse zur Lösung eines (in der Regel) nicht-physikalischen Problems einzusetzen. Ihre Anwendungen liegen z. B. auf dem Gebiet der Technik oder Elektronik, in Medizin, Chemie oder Astronomie, aber auch in den Wirtschaftswissenschaften, wo z. B. im Risikomanagement Methoden der theoretischen Festkörperphysik zum Einsatz kommen.

Simulation/Computerphysik

Mit der fortschreitenden Entwicklung der Rechensysteme hat sich in den letzten Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts und beschleunigt seit etwa 1990 die Computersimulation als neue Methodik innerhalb der Physik entwickelt. Computerphysiker sind keine reinen Theoretiker, da sie durch ihre Simulationen Theorien zu testen versuchen, aber auch keine reinen Experimentatoren, da ihre Experimente ausschließlich in der Welt des Rechners stattfinden. Die Bandbreite möglicher Simulationen deckt die komplette Spanne von der mathematischen Physik über Simulationen kosmologischer Modelle bis hin zur angewandten Physik ab. Naturgemäß hat dieser Bereich der Physik zahlreiche Anknüpfungspunkte an die Informatik.

Verhältnis zu anderen Wissenschaften

Abgrenzung zu anderen Wissenschaften

Zur Abgrenzung gegenüber der Biologie wird die Physik oftmals als die Wissenschaft von der unbelebten Natur bezeichnet. Eine Abgrenzung gegenüber der Chemie ist nicht so eindeutig; der Übergang von der Physik der Elektronenhülle, also der Atom- und Molekülphysik, zur Quantenchemie ist fließend. Die Mathematik beschreibt im Gegensatz zur Physik keine realen Objekte, sondern abstrakte Begriffe und deren Eigenschaften.

Wechselwirkung mit anderen Wissenschaften

Die Physik gilt als die grundlegende Naturwissenschaft, auf der alle anderen wie beispielsweise die Astronomie, die Chemie, die Geologie und letztlich auch die Biologie aufbauen. Physikalische Prinzipien und Modelle finden ihre Anwendung auch in Disziplinen jenseits der Naturwissenschaften, besonders im technischen Bereich, wie in den Ingenieurwissenschaften, aber auch in den quantitativen Wirtschaftswissenschaften. Umgekehrt haben auch oft Erkenntnisse aus anderen Fachgebieten wie der Mathematik oder der Astronomie die physikalische Forschung bereichert und stimuliert. Auch in der Philosophie finden die Erkenntnisse der Physik Beachtung: So versucht der philosophische Zweig der Metaphysik Erklärungen für das Wesen der Natur zu finden, während sich die Physik auf ihre Beschreibung beschränkt.

Physik als Studium

Das Physikstudium gliedert sich im deutschsprachigen Sprachraum in ein zweijähriges Grundstudium, an dass sich nach einer Vordiplom genannten Zwischenprüfung das Hauptstudium anschließt. Den Kern der Ausbildung bilden Experimentalphysik nebst Physikalischen Praktika und Theoretische Physik, dazu kommen Vorlesungen in Mathematik und Nebenfächern wie Chemie, Astronomie oder Informatik. In der Experimentalphysik folgt auf einen Grundkurs bestehend aus den Gebieten Mechanik, Schwingungs- und Wellenlehre, Akustik, Strömungslehre, Spezieller Relativitätstheorie, Elektrizitätslehre, Magnetismus, elektromagnetische Wellen, Optik und Wärmelehre eine Vorlesung über semiklassische Quantentheorie, Molekül- und Atomphysik. Danach schließen sich spezialisierte Vorlesungen über die modernen Forschungsgebiete der experimentellen Physik wie Plasmaphysik, Kernphysik, Teilchenphysik, Festkörper- und Halbleiterphysik an. Die Theoretische Physik wird im Rahmen des Studiums meist in einen Zyklus aus vier Gebieten eingeteilt: # Mechanik (Newton'sche Mechanik, Analytische Mechanik, Spezielle Relativitätstheorie, Hamilton'sche Mechanik) # Elektrodynamik (Elektro- und Magnetostatik, Maxwell'sche Elektrodynamik, Elektromagnetische Wellen, Spezielle Relativitätstheorie) # Quantenmechanik (Schrödinger'sche Wellenmechanik, Heisenbergsche Matrizenmechanik, Dirac-Notation, Grundzüge der Theoretischen Atomphysik, Einführung in die Relativistische Quantenmechanik) # Thermodynamik und Statistische Physik (Wärmelehre, Statistische Physik, Quantenstatistik, Vielteilchentheorie) Die Allgemeine Relativitätstheorie, Quantenfeldtheorien, Theoretische Festkörperphysik und weitere Gebiete sind an den meisten Universitäten als Spezialvorlesungen vertreten, gehören aber nicht zum Grundkanon.

Geschichte

Die neuzeitliche Geschichte der Physik wurzelt in antiken Vorarbeiten vor allem griechischer Gelehrter (insbesondere von Aristoteles) und beginnt etwa ab dem Jahr 1500. Seit dieser Zeit kann man von der Physik als eigenständiger Wissenschaft sprechen, obwohl es schon vorher physikalische Entdeckungen und Lehren gab, zum Beispiel über das Feuer, das Rad, das von Archimedes formulierte Hebelgesetz und seine Anwendung in einfachen Maschinen, erste Erkenntnisse in der Optik, der Flüssigkeitslehre und Vorstellungen vom Aufbau der Körper (Demokritsches Teilchenmodell).
- 1543 Veröffentlichung des heliozentrischen Weltbildes in „De Revolutionibus Orbium Coelestium“ („Von den Umdrehungen der Himmelskörper“) durch Nikolaus Kopernikus
- 1589 Fallgesetze (Galileo Galilei)
- 1609 Planetengesetze (Johannes Kepler)
- 1638 und 1650 Luftdruck und Vakuum entdeckt und angewendet (Evangelista Torricelli, Otto von Guericke)
- 1687 Grundgesetz der Mechanik (newtonsche Gesetze durch Isaac Newton)
- 1786 Elektrisches Grundgesetz (coulombsches Gesetz: zur Bestimmung der Kraft zwischen Ladungen)
- 1865 Theorie der elektromagnetischen Wellen (Maxwellgleichungen durch James Clerk Maxwell)
- 1895 Entdeckung der Röntgenstrahlung (X-Strahlung) durch Wilhelm Conrad Röntgen
- 1898 Entdeckung der natürlichen Radioaktivität einiger chemischer Elemente durch Marie und Pierre Curie
- 1900 Begründung der Quantenphysik durch Max Planck
- 1905 Formulierung der speziellen Relativitätstheorie durch Albert Einstein
- 1916 Veröffentlichung der allgemeinen Relativitätstheorie durch Albert Einstein
- 1938 Atomkernspaltung künstlich herbeigeführt durch Otto Hahn
- 1947 Entwicklung des Transistors durch William B. Shockley
- 1960 Entwicklung des ersten Lasers durch Theodore Maiman
- 1970 Erste kontrollierte Kernfusion im Fusionsreaktor Tokamak 3
- 1995 Erfolgreiche Bose-Einstein-Kondensation von Atomen Siehe auch: Portal:Physik, Physiker, Computerphysik, Einheitensystem, Naturkonstante, Physik für die Schule, Physikalisches System, Auf den Schultern von Giganten, Liste der Kurzschreibweisen (Physik), Liste physikalischer Sätze

Literatur

- Tipler, Paul A.; Mosca, Gene: Physik für Wissenschaftler und Ingenieure. Spektrum Akademischer Verlag 2. Auflage 2004 ISBN 3-827-41164-5
- Feynman, Leighton, Sands: Vorlesungen über Physik. Oldenbourg 1999 ISBN 3-486-25857-5
- Gerthsen; Meschede: Gerthsen Physik. Springer-Verlag 22. Auflage 2004 ISBN 3-540-02622-3
- Demtröder: Experimentalphysik 3. Auflage Springer 2004 ISBN 3-540-26034-X
- Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer, Thomas Dorfmüller, Wilhelm T. Hering, Klaus Stierstadt:Lehrbuch der Experimentalphysik.de Gruyter 10. Auflage 1998 ISBN 3-110-12870-5

Weblinks

- Physik allgemein
- [http://www.dpg-physik.de/ Deutsche Physikalische Gesellschaft e.V.]
- [http://www.ptb.de/ Physikalisch-Technische Bundesanstalt]
- Physik-Portale
- [http://www.weltderphysik.de/ Welt der Physik]
- [http://www.pro-physik.de/Phy/External/PhyH/ Findemaschine pro-physik.de]
- [http://www.ptb.de/de/blickpunkt/interviews/_index.html Was ist Physik? Antworten prominenter Physiker]
- [http://www.gym-hartberg.ac.at/gym/physik/them.htm Zusammenstellung wichtiger Themen der Physik]
- [http://www.iap.uni-bonn.de/P2K/cover.html Physik einfach erklärt] ! als:Physik ja:物理学 ko:물리학 ms:Fizik simple:Physics th:ฟิสิกส์ zh-min-nan:Bu̍t-lí-ha̍k

Kraft

Kraft ist eine Fähigkeit, etwas zu bewirken. Als physikalischer Fachbegriff bezeichnet Kraft die Fähigkeit, Körper zu beschleunigen oder zu verformen. Als physikalische Größe wird Kraft durch das Formelzeichen F (von frz./engl. force) bezeichnet. Ihre Einheit ist das Newton (N), zu Ehren von Sir Isaac Newton, der mit seinen Bewegungsgesetzen den modernen physikalischen Kraftbegriff schuf.

Wort- und Begriffsgeschichte

Das Wort Kraft ist altgermanischen Ursprungs; im Englischen hat craft infolge der Konkurrenz durch Altfrz. force eine eingeengte Bedeutungsentwicklung genommen. In der physikalischen Fachsprache ist Kraft spätestens im 17ten Jahrhundert mit Lat. vis, Frz. force gleichgesetzt worden (Kant: Von der wahren Schätzung der lebendigen Kräfte, 1747). Jenseits der Physik hat force im Engl. und Frz. breitere Bedeutungen als im Dt. und kann auch als Macht oder Stärke übersetzt werden (la force militaire d'un pays; la force du vent). Das griechische Wort für Kraft, δύναμις, lag der CGS-Einheit dyn zugrunde und lebt fort in Dynamik, was als physikalischer Fachbegriff die Lehre von der Bewegung unter dem Einfluss von Kräften bezeichnet. Im Deutschen bezeichnet Kraft eine körperliche oder geistige Voraussetzung zu bestimmten Handlungen (Muskelkraft; Krafttraining). In der zweiten Bedeutung – der Ausführung der Tätigkeit selbst (eine Kraft ausüben; unter der Kraft zusammenbrechen) kommt die Alltagsvorstellung von Kraft dem physikalischen Fachbegriff nahe. Der umgangssprachliche Kraftbegriff umfasst jedoch auch die Arbeitskraft oder die Schreibkraft. Der Begriff wurde früh auch auf Nichtlebendiges übertragen, so in Heilkraft (getrockneter Kräuter oder eines bestimmten Wassers). In der Rechtssprache bedeutet Kraft seit dem Mhd. Gültigkeit, heute nur noch in bestimmten Formeln: in/außer Kraft bleiben/treten/setzen, vgl. rechtskräftig. Aus in/durch Kraft entstand die Präposition kraft (kraft Amtes). Als physikalischer Fachbegriff wurde Kraft von Archimedes eingeführt und von Galilei aufgegriffen. Isaac Newton gelang es in seinen Bewegungsgesetzen (veröffentlicht 1687) den Begriff Kraft in bis heute gültiger Weise zu präzisieren. Bis weit ins 19te Jahrhundert benutzten Physiker das Wort Kraft jedoch auch in Bedeutungen, die nicht durch die newtonschen Gesetze gedeckt waren, und zwar insbesondere auch in der Bedeutung von Energie, denn der moderne Energiebegriff wurde erst mit dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik (Julius Robert von Mayer, 1842) geschaffen. Während die Kraft wie auch die Energie in der Physik von Newton über ihre Ursachen und Wirkungen differenziert betrachtet wird (Reibungskraft, Fliehkraft, Schwerkraft, kinetische Energie, potentielle Energie, Wärmeenergie usw.), unterscheidet die moderne Physik noch vier Grundkräfte und nennt sie auch Wechselwirkungen:
- Elektromagnetische Wechselwirkung
- Schwache Wechselwirkung
- Starke Wechselwirkung
- Gravitation Die Erscheinungen, die durch den Magnetismus und "magnetische Kräfte" beschrieben werden, sind lediglich ein relativistischer Nebeneffekt elektrischer Ströme. Alle newtonschen Kräfte lassen sich auf diese vier zurückführen. Eine wahrscheinliche Hypothese geht davon aus, dass auch sie in Wirklichkeit nur verschiedene Ausprägungen der selben Sache sind. Allerdings ist es bisher erst gelungen, die Elektromagnetische und die Schwache Wechselwirkung einheitlich zu erklären ("Elektroschwache Wechselwirkung").

Wirkung und vektorieller Charakter von Kraft

Kräfte erkennt man an ihren Wirkungen:
- Eine Kraft kann die Geschwindigkeit oder Bewegungsrichtung eines Körpers ändern.
- Eine Kraft kann einen Körper verformen (Deformation).
Davon gibt es zwei Arten: #Elastizität: Fähigkeit von Stoffen, eine Formänderung rückgängig zu machen, sobald die einwirkende Kraft wegfällt. #Plastizität (Duktilität): Vermögen eines Werkstoffes, seine Gestallt beizubehalten, die durch eine Krafteinwirkung entstanden ist. Um eine Kraft zu beschreiben, genügt es nicht, Zahlenwert und Einheit anzugeben; wichtig ist auch die Richtung, in die die Kraft wirkt:
- Wenn die Kraft in die gleiche Richtung zeigt wie die Geschwindigkeit des Körpers, auf den sie wirkt, beschleunigt sie ihn (Beschleunigung). Wenn die Kraft der Geschwindigkeit entgegengesetzt ist, bremst sie ihn ab. Bei jedem anderen Winkel zwischen Kraft und Geschwindigkeit bewirkt die Kraft auch eine Richtungsänderung (Querbeschleunigung).
- Die Verformung eines Körpers kommt genau genommen nicht durch eine einzelne Kraft zustande, sondern dadurch, dass an verschiedenen Angriffspunkten verschiedene Kräfte wirken (Spannung). Je nachdem, wie diese Kräfte gerichtet sind, wird der Körper gedehnt, komprimiert oder verzerrt. Eine physikalische Größe, die wie die Kraft erst durch die Angabe von Zahlenwert, Einheit und Richtung festgelegt ist, nennt man eine vektorielle Größe. Solche Größen kann man als Pfeile darstellen. In einem kartesischen Koordinatensystem hat ein Kraftvektor drei Komponenten: :F = (F_x; F_y; F_z) Hier und im Folgenden kennzeichnen wir Vektoren durch Fettdruck. Um beispielsweise die Gewichtskraft F_G zu beschreiben, mit der ein Körper der Masse m von der Erde angezogen wird, wählt man ein Koordinatensystem mit vertikaler z-Achse und erhält (mit der Erdbeschleunigung g) :F_G=(0; 0; m · g). Um mechanische Spannungen zu beschreiben, muss man Kraft sogar als ein vektorielles Feld auffassen: in jedem Angriffspunkt, bezeichnet durch den Ortsvektor r, kann prinziell eine andere Kraft F(r) herrschen.

Kraft in den newtonschen Gesetzen

Zum vektoriellen Charakter der Kraft gehört, dass sich entgegengerichtete Kräfte nach den Regeln der Vektoraddition aufheben können. Ist das der Fall, herrscht ein Kräftegleichgewicht. Ein Körper bewegt sich geradlinig, solange die auf ihn wirkenden Kräfte im Gleichgewicht sind. Insbesondere bleibt ein ruhender Körper in Ruhe. Auf diesem ersten newtonschen Axiom beruht die gesamte Statik. Nach dem zweiten newtonschen Axiom bewirkt eine Kraft F, die auf einen freien Körper ausgeübt wird, eine Änderung von dessen Impuls p: in jedem infinitesimal kurzen Zeitraum dt ändert sich der Impuls des Körpers um dp gemäß :F = d p / d t. Der Impuls eines Körpers hängt über p = m v mit Masse m und Geschwindigkeit v zusammen; da die Masse des Körpers in den meisten Anwendungen konstant bleibt (bekannte Ausnahme: die Herleitung der Raketengleichung), schreibt man das zweite newtonsche Axiom meistens in der Form :F = m d v / d t = m · a wobei a für die auf den Körper wirkende Beschleunigung steht. Diese Gleichung ist der Prototyp einer Bewegungsgleichung: wenn die Kraft F(r; t), sowie die Anfangsposition und Anfangsgeschwindigkeit eines Körpers gegeben sind, dann legt die Gleichung F = m · a den gesamten weiteren Bewegungsverlauf des Körpers fest. Die Hauptaufgabe der theoretischen Mechanik besteht darin, mit Hilfe der Vektoranalysis oder unter Nutzung des Lagrange- oder Hamilton-Formalismus diese Berechnung tatsächlich auszuführen. Die grundsätzliche, wenn auch nicht praktische Möglichkeit, aus gegebenen Anfangsbedingungen und Kräften die Bewegung beliebig komplizierter Systeme vorauszuberechnen, trug im 18. Jahrhundert zur Verbreitung eines mechanistischen Weltbildes bei. Das mechanistische Weltbild erklärt gut konservative Systeme, aus denen keine Energie entweicht. In der Praxis kommen jedoch nicht nur konservative Kräfte vor, sondern auch Reibungskräfte, die zur Erzeugung von Wärme führen, was nichts anderes ist, als ungeordnete Bewegung auf mikroskopischem Niveau. Die Entropie jedes Systems erhöht sich somit unumkehrbar, man spricht auch vom Wärmetod. Die Thermodynamik ergänzt die Mechanik entsprechend. Die Paradoxa der statistischen Mechanik, die Quantenmechanik und die Chaostheorie zeigten seit ungefähr 1900 grundsätzliche Grenzen der Berechenbarkeit in Modellen der klassischen Physik auf.

Messung von Kräften

Die Definition der SI-Einheit Newton als abgeleitete Einheit, 1 N = 1 kg · m / s², beruht auf der Möglichkeit, gemäß F = m · a eine Kraft über die von ihr verursachte Beschleunigung zu messen. Im Schulunterricht und in einigen anspruchslosen Anwendungen der Mechanik misst man Kräfte hingegen über die Verformung von Federn (die letztlich gegen F = m · a kalibriert sind). Dabei nutzt man das Hooke'sche Gesetz, demzufolge eine nicht zu starke Ausdehnung (Überdehnung) einer Spiralfeder der ausgeübten Kraft proportional ist. Die Kraft für das Zusammendrücken oder Auseinanderziehen ist jeweils: F = k · s, wobei s die Verlängerung oder Verkürzung in beispielsweise Zentimetern [cm] ist. Der Ausdruck k steht für die Federeigenschaft (weich oder hart), der sogenannten Federkonstante mit der Einheit [kp/cm]. Ist der Federweg z. B. 10 cm bei einer Feder mit k = 5 kp/cm, dann ist das Produkt F = 5 kp/cm · 10 cm = 50 kp

Verschiedene Kräfte

Gewichtskraft, träge und schwere Masse, ultra schwere Masse

Die Gravitation macht sich als Schwerkraft oder, gleichbedeutend, Gewicht oder Gewichtskraft bemerkbar. Gewichtskraft ist die Kraft, mit der ein Körper von der Erde angezogen wird. Diese Kraft ist proportional zur Masse m des Körpers, :F_G = m · g. Der Proportionalitätsfaktor g ist schwach ortsabhängig; im Schulunterricht wird er daher Ortsfaktor genannt. Er hat in Mitteleuropa den ungefähren Zahlenwert g = 9,81 N / kg; für viele Anwendungen genügt es, mit der Näherung 10 N/kg zu rechnen. Wenn man F_G in die linke Seite der newtonschen Bewegungsgleichung F = m · a einsetzt, erhält man m · g = m · a, wobei g für einen senkrecht nach unten gerichteten Vektor mit Betrag g steht. Aus dieser Beziehung kürzt sich die Masse m heraus, so dass man den Ortsfaktor g als eine Beschleunigung, die Erdbeschleunigung, identifizieren kann; folglich gibt man g auch in der Einheit m/s² an. Dass die Masse eines Körpers sowohl in die Bewegungsgleichung F = m · a als auch in die Gewichtskraft F_G = m · g eingeht, ist vielleicht der erstaunlichste Befund der newtonschen Mechanik. Man hat zwischen träger Masse (in der Bewegungsgleichung) und schwerer Masse (in der Bestimmung der Gewichtskraft) unterschieden und experimentell Abweichungen gesucht, aber nicht gefunden. Erst mit der allgemeinen Relativitätstheorie wurde erklärt, warum träge und schwere Masse tatsächlich exakt übereinstimmen.

Elektromagnetische Kräfte

Elektromagnetische Kräfte können als Anziehung oder Abstoßung zwischen elektrisch geladenen Körpern oder zwischen Magneten beobachtet werden. Viel bedeutsamer ist aber, dass solche Kräfte auch im Inneren von Materie wirken. Unsere Stoffwelt ist zusammengesetzt aus elektrisch positiv geladenen Atomkernen und negativ geladenen Elektronen. Positive und negative Ladungen kompensieren sich gegenseitig, so dass Alltagsgegenstände als ganze in der Regel elektrisch ungeladen sind. Selbst in elektrostatisch aufgeladenen Gegenständen herrscht, relativ gesehen, nur ein ganz geringer Elektronenüber- oder unterschuss. Deshalb sind die im Inneren von Materie wirkenden Kräfte um viele Größenordnungen stärker als elektrostatische Kräfte zwischen Alltagsgegenständen. Im wesentlichen bestehen die elektromagnetischen Kräfte im Inneren von Materie aus der elektrostatischen Anziehung und Abstoßung zwischen Elektronen und Atomkerne sowie aus der Lorentzkraft, die auf in Magnetfeldern bewegte Elektronen wirkt. Diese fundamentalen Kräfte machen sich in vielfältiger Weise bemerkbar:
- als Widerstand, den ein Körper einer Verformung entgegensetzt (Federkraft, Kompressibilität, Schubmodul);
- als Reibung zwischen den Oberflächen verschiedener Körper;
- als elektromotorische Kraft, die Elektronen durch einen Leiter treibt;
- in Fluiden als Kompressibilität und Viskosität.

Scheinkräfte

Im einfachsten Anwendungsfall beschreibt die newtonsche Bewegungsgleichung F = m · a die Bewegung eines einzelnen Körpers in einem gegeben Kraftfeld. In dieser Gleichung steht a für die zweite Zeitableitung des Ortsvektors r(t) des Körpers; die Kraft F ist in der Regel orts-, wenn nicht auch noch zeitabhängig. Das volle mathematische Problem der newtonschen Mechanik lautet also, unter gegebenen Anfangsbedingungen r(0) und v(0) aus der vektoriellen Differentialgleichung :F(r(t)) = m · d² r(t) / d t² den zeitlichen Verlauf von r(t) zu bestimmen. Die mathematische Struktur dieser Gleichung ist so anspruchsvoll, dass selbst eine so einfach formulierte Aufgabe wie die Berechnung einer Planetenbahn im Feld einer mit 1 / r² abnehmenden Zentralkraft im gymnasialen Schulunterricht in aller Regel unzugänglich bleibt. Nichtsdestoweniger sind Ergebnisse der newtonschen Mechanik längst in unser Alltagsdenken eingedrungen. Das wurde möglich, indem man an diese Ergebnisse eine eigene Begrifflichkeit geknüpft hat. Diese Begrifflichkeit besteht insbesondere aus einer ganzen Reihe von Scheinkräften, hinter denen sich partielle Lösungen oder Umformungen der newtonschen Gleichung verbergen. Beispiele für solche Scheinkräfte sind
- die Zentrifugalkraft, (Fliehkraft; siehe auch Zentripetalkraft);
- die Coriolis-Kraft;
- diverse Zwangskräfte in der technischen Mechanik. Ein Beispiel für einen anderen Begriff, der eine ganze Klasse von Kraftwirkungen zusammenfasst, ist das Drehmoment.

Eingeprägte Kräfte und Zwangskräfte, Auflagerkräfte

Um in der Technischen Mechanik technische Systeme (z. B. Tragwerke) einer Berechnung zugänglich zu machen, werden Bindungen zwischen den Körpern des Systems bzw. zwischen dem System und seiner Umwelt, die nur geringe Formänderungen zulassen, als starre Bindungen idealisiert. Solche starren Bindungen sind in der Regel Gelenke zwischen den Körpern oder Auflager. Damit geht der physikalische Charakter dieser Bindungen verloren, und die durch diese Bindungen bedingte mechanische Wechselwirkung der Körper wird durch die Zwangskräfte repräsentiert. Im Gegensatz dazu stehen die eingeprägten Kräfte, die – wie oben erläutert – ihre Ursache in physikalischen Gesetzen haben. Eingeprägte Kräfte und Zwangskräfte erfüllen zusammen die Gleichgewichtsbedingungen.

Weblinks

- [http://www.physik.uni-muenchen.de/leifiphysik/web_ph08/m06_hooke.htm Krafteinführung und Gesetz von Hooke]
- [http://www.physik.uni-muenchen.de/leifiphysik/web_ph08/m07_zus_zerl.htm Kraftaddition und Zerlegung] Kategorie:Physikalische Größe Kategorie:Mechanik ja:力 simple:Force (physics)

Spannung (Mechanik)

Die mechanische Spannung (Symbol

\sigma

) ist die Kraft pro Flächeneinheit, die in einer gedachten Schnittfläche durch einen Körper, eine Flüssigkeit oder ein Gas wirkt. Als Vektor hat sie drei Komponenten, und sie hängt von der Orientierung der Schnittfläche ab. Der Richtungssinn ist erst dann definiert, wenn man definiert, welche Seite der Schnittfläche man betrachtet, denn die Spannung ist die Kraft pro Flächeneinheit, die das in Gedanken weggeschnittene Material auf das verbliebene Material ausübt. Sie ist also in beiden gegenüberliegenden Schnittufern entgegengesetzt gerichtet. Folgende Skizze verdeutlicht dies an einem Kragträger: :::: 400px Die an einer bestimmten Stelle wirkenden Spannungen werden in ihrer Gesamtheit durch die Spannungen in drei Schnittflächen beschrieben, die sich an der Stelle kreuzen, also durch drei Vektoren mit je drei Komponenten; diese bilden zusammengenommen den Spannungstensor. Die einfachste Darstellung hat der Spannungstensor, wenn man die drei Schnittflächen jeweils senkrecht zu einer Richtung eines kartesischen Koordinatensystems wählt. Die drei Kräfte in den drei Schnittflächen entsprechen den Zeilen der folgenden Matrix: :

S = 
  \begin 
    \sigma_ & \tau_ & \tau_ \\ 
    \tau_ & \sigma_ & \tau_\\
    \tau_ & \tau_ & \sigma_
  \end

Die Bedeutung zeigt folgende Skizze eines herausgeschnittenen sehr kleinen Volumenelements: ::::bild:Spannung.png Die Diagonalelemente

\sigma

stellen dabei die Normalspannungen dar, also die Kräfte die senkrecht zur Fläche wirken. Die nichtdiagonalen Elemente

\tau

werden als Schubspannungen bezeichnet. Sie wirken tangential zur Fläche. Im Doppelindex beschreibt der erste Index, in welche Richtung der äußere Normaleneinheitsvektor der Schnittfläche zeigt, und der zweite Index, in welcher Richtung die Spannung wirkt. index index Die Tensorrechnung erlaubt, den Spannungszustand zunächst unabhängig von einem bestimmten Koordinatensystem zu beschreiben und erst nach einer Herleitung des jeweiligen Berechnungsverfahrens die Komponentengleichungen den geometrischen Eigenschaften des Körpers anzupassen, beispielsweise in Zylinderkoordinaten. In der Tensorrechnung definiert man als Spannungstensor denjenigen Tensor zweiter Stufe, der skalar multipliziert mit der äußeren Flächennormalen einer Schnittfläche den Kraftvektor pro Flächeneinheit ergibt. Die mechanische Spannung hat die selbe physikalische Dimension wie der Druck, nämlich Kraft/Fläche. Der Druck stellt einen Spezialfall einer mechanischen Spannung dar. Als Maßeinheiten sind N/mm² und Pa = N/m² gebräuchlich. Jeder Spannungszustand lässt sich durch Hauptachsentransformation in ein Koordinatensystem umrechnen, in dem alle Schubspannungen verschwinden. Wenn man in diesem Koordinatensystem die drei Normalspannungen zu einem Vektor zusammenfasst, kann man diesen in zwei Komponenten zerlegen:
- Die Komponente quer zur Raumdiagonalen ist ein Maß dafür, wie groß in anderen Schnittrichtungen die Schubspannungen je nach Schnittrichtung maximal werden können. Allein dieser Anteil ist bei der Berechnung von Stahlkonstruktionen relevant. Er entspricht der Vergleichsspannung nach Gestaltsänderungshypothese. Wenn er die Fließspannung der jeweiligen Stahlsorte überschreitet, verformt sich der Stahl plastisch.
- Die Komponente in Richtung der Raumdiagonalen beschreibt den Druck; dieser Anteil ist bei der Berechnung von Stahlkonstruktionen irrelevant, da er in keinerlei Schnittrichtung zu Schubspannungen führt, und insofern auch zu keiner plastischen Deformation. Die Hauptspannungen lassen sich durch das Lösen der Gleichung

det(S-\sigma E)=0

errechnen, wobei E die 3×3-Einheitsmatrix ist. Ausmultiplizieren der Determinante führt auf eine Gleichung dritten Grades, deren Lösungen

\sigma_

\sigma_

und

\sigma_

die gesuchten Hauptspannungen darstellen. Sie sind die Eigenwerte der Spannungsmatrix S. Die jeweilige Hauptspannungsrichtung ergibt sich aus der Gleichung

(S-\sigma E)\vec e = 0

, wobei für

\sigma

die errechnete Hauptspannung eingesetzt wird. Die Lösungen

\vec e_,\vec e_, \vec e_

sind Eigenvektoren der Spannungsmatrix S und geben die Richtung der Spannungen an. In normierter Form bilden sie eine Orthonormalbasis des 3-dimensionalen Raumes, sofern keine der Hauptspannungen gleich Null ist. Eine geometrische Darstellung der Spannungszustände wird durch den Mohrschen Spannungskreis gegeben. Den Zusammenhang zur Deformation stellt für elastische Verformungen das Hookesche Gesetz her. Wichtigste Materialkonstanten sind dabei Elastizitätsmodul und Querkontraktionszahl. Die plastische Deformation beschreiben die Fließbedingung, das Fließgesetz und das Verfestigungsgesetz. Den Zusammenhang zur Verformungsgeschwindigkeit in viskosen Flüssigkeiten stellt Newton's Zähigkeitsansatz her. Wichtigste Materialkonstante ist darin die dynamische Viskosität. Das Deformationsverhalten eines Körpers wird durch den Zusammenhang zwischen Spannungs- und Deformationstensor beschrieben. Diese Beziehung wird rheologisches Gesetz genannt und ist eine Materialeigenschaft des Körpers. Die Rheologie beschäftigt sich mit dem Fließen und der Deformation von Körpern. Die ohne außen an den Körper angreifende Kräfte auftretenden Spannungen werden auch Eigenspannungen genannt. Ein hydrostatischer Spannungszustand liegt vor, wenn die drei Hauptspannungen gleich sind. Die Spannung in Gasen wird im Boyle-Mariotte-Gesetz und im Gay-Lussac-Gesetz beschrieben.

Siehe auch

- elektrische Spannung
- Festigkeit
- Elastizität_(Mechanik)
-