Einleitung

„Wenn ich weiter sehen konnte, so deshalb, weil ich auf den Schultern von Riesen stand.“

Isaac Newton (1643–1727)

Dieses Zitat zeigt, wie schon in der Renaissance der Physiker und Mathematiker Isaac Newton die Arbeit der Generationen vor ihm würdigte. Dieses, auf die Werkzeuge der Physik und Mathematik bezogene, Zitat trifft auch auf die Informatik zu. Ohne die vielen tausenden Arbeitsstunden, die, die vom Gedanken der Commons beseelten, Menschen vor mir in die Entwicklung von freier Software, freien Inhalten und Medien gesteckt haben, wäre dieses Projekt nicht realisierbar gewesen.

Freie Programme

Zur Umsetzung dieses Projekts werden zum Beispiel die folgenden freien Projekte verwendet (in alphabetischer Reihenfolge):

Freie Inhalte

Zeitgleich hat unsere Gesellschaft auch in unglaublich kurzer Zeit gemeinschaftlich eine Fülle von frei über das Internet zugänglichen Informationsquellen geschaffen. Beispiele sind die Mediensammlung Wikimedia Commons, die Enzyklopädie Wikipedia oder das Wörterbuch Wiktionary und viele mehr, und das in fast 300 Sprachen.

Leider sind viele Artikel der Wikipedia nicht unbedingt als Begleiter für den Physik-Unterricht geeignet. Das liegt einerseits am Umfang der Artikel und zum anderen an dem mathematischen Vorwissen, das viele Artikel über physikalische Themen voraussetzen und Schülerinnen und Schüler oft noch nicht haben.

Dieses Buch möchte daher das Rad nicht neu erfinden, sondern als altersgerechter „Klebstoff“ für die vorhandenen freien Medien im Internet dienen.

Englische Bezeichnungen

Englisch ist die internationale Sprache der Wissenschaft. Entsprechend sind die meisten Artikel im Internet in englischer Sprache verfasst. Aus diesem Grund sind die englischen Bezeichnungen für die deutschsprachigen physikalischen Begriffe ebenfalls angegeben.

Berechnungen

In Physik Libre sind alle Rechnungen reproduzierbar. Alle Werte werden direkt bei der Erstellung des Buches berechnet und die Ergebnisse im Buchtext ausgegeben. Wenn du dir bei einem Wert nicht sicher bist, wie er zustande kommt, kannst du einfach die entsprechende Stelle im Quelltext des PhysikLibre Projekts nachschlagen und du siehst alle Formeln, nach denen der Wert berechnet wurde. Du kannst sogar die entsprechenden R-Befehle herauskopieren und für deine eigenen Berechnungen verwenden.

Formate

Unsere Lesegewohnheiten sind heute vielfältiger als früher. Einige lesen Texte lieber im Browser, andere bevorzugen einen E-Book-Reader und wieder andere lesen immer noch am liebsten in gedruckten Seiten. Deshalb gibt es dieses Buch gleich in drei offenen Formaten:

Die Web-Version enthält die meisten Funktionen. Egal ob du sie auf deinem Desktop-PC, deinem Notebook, deinem Tablet oder deinem Smartphone liest – die Inhalte passen sich an die Display-Größe deines Gerätes automatisch an. Du kannst alle Applets verwenden und über die Suchfunktion (Lupen-Symbol) erhältst du eine Volltextsuche und kannst alle Begriffe direkt nachschlagen. Wenn dich die unterschiedlichen Textfarben und Links beim Lesen stören, wechsle im Menü in den „ablenkungsfreien Modus“ (engl. distractionless).

Inhalte teilen

Für ein zeitgemäßes freies Buch ist es selbstverständlich, dass alle Inhalte möglichst direkt zugänglich sind: Hyperlinks gestatten einen gezielten Zugriff auf alle Inhalte dieses Buches (einfach einen Abschnitt im Seitenmenü links wählen und die URL aus der Adressleiste des Browsers kopieren). Damit können alle Abschnitte, Kapitel und Unterkapitel in sozialen Netzwerken, Lernplattformen, E-Mails, usw. geteilt werden.

Physik wird von Menschen gemacht

Hinter jedem physikalischen Gesetz und jeder physikalischen Erkenntnis steht ein Mensch, der seine Ideen und seine Forschungen dokumentierte und mit anderen teilte. So wurde das heutige „Gebäude“ der Physik über Jahrhunderte Stück für Stück gebaut.

Aber es gibt nicht die typische Physikerin oder den typischen Physiker. Einige von ihnen waren bescheidene Menschen, einige haben mit ihren Erkenntnissen geprahlt. Einige von ihnen waren reich, sind in Armut gestorben. Manche haben jahrelang gebraucht um zu ihren Erkenntnissen zu gelangen, andere nur wenige Tage oder Wochen. Einige waren gesellige Menschen, einige exzentrische Eigenbrötler. Manche waren gute Menschen und andere böse – gemessen an den jeweiligen gesellschaftlichen Maßstäben.

In Physik Libre sparen wir jedoch diese menschliche Seite der Physik bewusst aus und konzentrieren uns auf den wissenschaftlichen Erkenntnisgewinn all dieser Personen. Wir verzichten auch auf die Angabe von Nationalität, Herkunft, Hautfarbe oder Religion.

Eines darf auch nie vergessen werden: Wir sprechen heute zwar von dem „newtonschen Gravitationsgesetz“ und der „einsteinschen Relativitätstheorie“, weil diese Personen – nach unserem historischen Kenntnisstand – die ersten waren, die diese Zusammenhänge erkannten und dokumentierten. In den meisten Fällen war die Zeit aber reif für diese Erkenntnisse und oft war es nur Zufall, wer von den zu dieser Zeit lebendend genialen Menschen als Erster auf dieses physikalische Gesetz gestoßen ist.

Wenn du mehr über die faszinierenden menschlichen und historischen Hintergründe dieser Physikerinnen und Physiker erfahren willst, findest du in den entsprechenden Wikipedia-Artikeln eine Fülle von Informationen.

Gesellschaftliche und ethische Fragen der Physik

„Die Physiker haben erfahren, was Sünde ist, und dieses Wissen wird sie nie mehr ganz verlassen.“

Robert Oppenheimer (1904-1967)

Diese Worte sprach Robert Oppenheimer in einer Rede 1947 nach der Entwicklung der Atombombe unter seiner Leitung und ihrem Einsatz im zweiten Weltkrieg. Die Erkenntnisse von Physikerinnen und Physikern wurden auch davor auch schon immer für kriegerische Zwecke verwendet, zum Beispiel beim Katapult in der Antike. Und viele physikalische Erkenntnisse haben die Welt nachhaltig verändert, wie zum Beispiel die Verbesserung der Dampfmaschine im 18. Jahrhundert am Anfang der industrielle Revolution stand. Jede Forschung, sei es Kernforschung, Genforschung oder künstliche Intelligenz beinhaltet neben den rein wissenschaftlichen, immer auch gesellschaftliche, ethische und philosophische Aspekte.

So berechtigt und wichtig diese Fragen sind, in Physik Libre verzichten wir darauf und konzentrieren uns statt­des­sen auf die experimentellen Ergebnisse und deren Beschreibung.