1.6 Grundannahmen

1.6.1 Allgemein

Die Physik geht von einigen unbestätigten Grundannahmen aus. Diese erscheinen uns plausibel und gelten nur so lange, bis ein Experiment ein abweichendes Verhalten zeigt. Über viele dieser Grundannahmen hast du dir vielleicht noch nie Gedanken gemacht, weil sie dir so selbstverständlich und „logisch“ erscheinen. Aber prinzipiell muss immer auch die Möglichkeit in Betracht bezogen werden, dass diese Grundannahmen nicht zutreffen.

1.6.2 Kausalitätsprinzip

Beim Kausalitätsprinzip (engl. causality) gehen wir davon aus, dass jede Wirkung (engl. effect) eine Ursache (engl. cause) hat. Tritt zum Beispiel ein Erdbeben (Wirkung) an einer bestimmten Stelle auf, hat sich zuvor über viele Jahre eine Schubspannung an der Bruchlinie von tektonischen Platten aufgestaut (Ursache).

Kausaler Zusammenhang zwischen den fallenden Dominosteinen

Bild 1.10: Kausaler Zusammenhang zwischen den fallenden Dominosteinen

1.6.3 Universalität der Naturgesetze

Mit der Universalität der Naturgesetze gehen wir davon aus, dass alle Naturgesetze ortsunabhängig sind, also überall im Universum die gleichen physikalischen Gesetze gelten. Das ist vor allem in der Astrophysik und der Kosmologie ein wichtiges Prinzip, da wir von weit entfernten Himmelskörpern als einzige Informationsquelle das ankommende Licht haben. Durch das Wissen über Licht, das wir auf der Erde gewonnen haben, schließen wir auf Phänomene weit entfernt im Kosmos.

1.6.4 Zeitunabhängigkeit von Naturgesetzen

Ebenso gehen wir davon aus, dass alle Naturgesetze zeitunabhängig sind. Also dass sich die Form der physikalischen Gesetze und die Werte von Naturkonstanten mit der Zeit nicht ändern. Licht benötigt eine ganz bestimmte Zeit, um von einem Stern zu uns auf die Erde zu gelangen. Daher erhalten wir immer einen Blick auf die Vergangenheit. Wäre die Lichtgeschwindigkeit allerdings zeitlich nicht konstant, würden wir zu völlig falschen Schlussfolgerungen über die Prozesse im Kosmos kommen.

1.6.5 Superposition

In vielen Bereichen der Physik überlagern sich gleiche physikalischer Größen (1.7.1) ungestört. Treten mehrere von Ihnen also gleichzeitig auf, dann beeinflussen sie sich gegenseitig nicht. Dieses Prinzip wird allgemein als Superposition oder (engl. superposition) genannt.

Zeigt eine physikalische Größe bei der Überlagerung, dass hier das Superpositionsprinzip gilt, wird die mathematische Beschreibung besonders einfach. In diesem Fall lässt sich die Endgröße einfach als (Vektor-)Summe der Einzelgrößen berechnen.

Beispiele für das Superpositionsprinzip findet du in der Bewegungslehre, bei Kräften (3.2.4) oder bei der Überlagerung von Schwingungen und Wellen (8.7).