1.4 Teilgebiete Physik

Auch nach der Art der physikalischen Phänomene hat mit der Zeit eine Spezialisierung stattgefunden. Heute unterscheidet man grob die folgenden Teilgebiete der Physik (die sich teilweise überschneiden):

1.4.1 Klassische Mechanik

Die Mechanik (engl. mechanics) ist eine der ältesten Disziplinen der Physik. Sie beschäftigt sich damit, wie sich Körper unter dem Einfluss von Kräften verhalten.

Bereits in der Antike haben sich Menschen mit Hebeln und Flaschenzügen beschäftigt, um sich schwere Arbeiten zu erleichtern. Es aber auch gleichzeitig der Zweig der Physik, der dich in deinem täglichen Leben am meisten begleitet: Wenn du ein Brot mit dem Messer schneidest, wenn du einen Nagel mit einem Hammer einschlägst, wenn du mit deinem Fahrrad fährst, oder wenn du eine Türschnalle drückst. Hinter all diesen Tätigkeiten steckt jede Menge Mechanik.

1.4.2 Thermodynamik

Die Thermodynamik beschäftigt sich mit der Veränderung von Systemen unter dem Einfluss von Wärme, Druck, Volumen und Temperatur und wie das mit der ungeordneten Bewegung von Atomen und Molekülen zusammen hängt.

Die Thermodynamik bildet die Grundlage für Verbrennungsmotoren, Kühlschrank und Klimaanlage. Sie erklärt warum Wäsche im Wind schneller trocknet und eine ausströmende Soda-Patrone kalt wird.

1.4.3 Elektromagnetismus

Der Elektromagnetismus beschäftigt sich mit den elektrischen und magnetischen Phänomenen, die durch ruhende und bewegte elektrische Ladungen erklärt werden können.

Der Elektromagnetismus ist die Grundlage aller elektrischen und elektronischen Geräte und Schaltungen in unserem Alltag: Elektromotor, Kraftwerke, Computer und Mobilfunk. Er erklärt, warum man in einem Auto vor Blitzen geschützt ist, warum einem im Winter eher die Haare zu Berge stehen und warum ein elektrischer Weidezaun für eine Kuh trotz mehrerer tausend Volt nicht tötlich ist.

1.4.4 Optik

Die Optik beschäftigt sich mit der Ausbreitung von Licht (im sichtbaren Wellenlängenbereich) und der Entstehung optischer Abbildungen.

Sie beschreibt wie eine Brille beschaffen sein muss, um die Fehlsichtigkeit eines Auges zu korrigieren. Wie die Farberscheinungen beim Regenbogen entstehen, wie Bild bei einem (Licht-)Mikroskop entsteht und warum man damit maximal 1.500-fach vergrößern kann.

1.4.5 Relativität

In der Relativität geht es darum, wie sich Raum und Zeit unter extremen Bedingungen (große Geschwindigkeiten, große Massen) verhalten.

1.4.6 Quantenmechanik

Die Quantenmechanik beschäftigt sich mit dem Verhalten von Materie im Größenbereich der Atome und darunter.

Die Quantenmechanik beschäftigt sich mit so kleinen Strukturen, dass man glauben könnte man, sie spielt in unserem Alltag kaum eine Rolle. Doch ohne die Gesetze der Quantenmechanik würde es keine Fotovoltaik, keinen Transistor (und damit keinen Computer), keine LEDs, keine Kernspintomographie und keine CCD (und damit keine Digitalfotografie) geben. Sie erklärt wie es zu chemischen Bindungen kommt, warum die Sonne scheint und was beim radioaktiven Zerfall wirklich passiert.

1.4.7 Kosmologie

In der Kosmologie geht es um die Entstehung und die Entwicklung des Universums.