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Physik

Physik

Die Physik hat das Ziel, Zustände und Vorgänge in der Natur qualitativ und quantitativ zu erfassen und durch allgemeingültige Gesetzmäßigkeiten zu beschreiben. Vom Makrokosmos bis hin zum Mikrokosmos beschäftigt sich die Physik mit den Grundbausteinen der uns umgebenden Welt sowie mit deren Wechselwirkungen.

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Dies beinhaltet im kleinsten die Suche nach den elementaren Bausteinen und deren Eigenschaften (Elementarteilchenphysik) aber auch, auf jeder Skala, die Beschreibung der Gebilde, d.h. wie etwa Protonen und Neutronen aus Quarks (Hadronenphysik), Atomkerne aus Protonen und Neutronen (Kernphysik), Atome aus Kernen und Elektronenhüllen (Atomphysik), Moleküle und Festkörper aus Atomen (Physik der kondensierten Materie), usw. aufgebaut sind.

Neben den Erkenntnissen selbst und deren Anwendungen hat die physikalische Methode an sich eine besondere Bedeutung: Das Wechselspiel von Theorie und Experiment hat sich als außerordentlich erfolgreich für die Entwicklung analytischer Fähigkeiten und für das Erkennen komplizierter Zusammenhänge erwiesen. Dies sind Schlüsselqualifikationen, die auch außerhalb der Physik sehr angesehen sind.

Die Entwicklung der Physik erfolgt durch systematische, langfristige Grundlagenforschung und wird immer wieder durch überraschende Entdeckungen beschleunigt. Die Physik ist keine abgeschlossene Wissenschaft. Jede Generation machte bisher faszinierende neue Entdeckungen und gewann tiefere Einblicke in das Naturgeschehen. Dabei wirft häufig die Bearbeitung einer Frage weitere neue Fragen auf.

 

In der Astrophysik/Astronomie untersucht man die größten Strukturen überhaupt: Sterne Galaxien, Glaxienhaufen und den Kosmos insgesamt. Physikalische Erkenntnisse prägen einerseits unser naturwissenschaftliches Weltbild und sind andererseits zusammen mit der Entwicklung geeigneter experimenteller und theoretischer Methoden die Basis neuer technischer Entwicklungen z.B. in der Kommunikations- und Datentechnik, aber auch in medizinischen Anwendungen.

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Die Astronomie kann wohl als eine der ältesten Wissenschaften bezeichnet werden. Dies ist durch zahlreiche kulturelle Hinterlassenschaften dokumentiert, welche tausende von Jahren zurückreichen. Der Mensch schaute früh zum Himmel und versuchte, mit seinem unbewaffneten Auge den Lauf der Gestirne, der sich aus der Erddrehung und ihre Bewegung um die Sonne ergibt und dem die Umlaufbewegungen der anderen Planeten um die Sonne überlagert sind, mit Gesetzmäßigkeiten in Einklang zu bringen.

Es ist nicht verwunderlich, dass dies und andere Himmelserscheinungen (z.B. Kometen) mit dem Schicksal der Menschheit oder menschlicher Individuen in Zusammenhang gebracht wurden. 
Die moderne Astronomie hat sich seit Beginn des letzten Jahrhunderts sehr stark verändert. Dies hat nicht nur mit der Entwicklung der Beobachtungsinstrumente und der Erschließung neuer Bereiche des elektromagnetischen Spektrums zu tun, sondern ist ganz wesentlich auch den wachsenden Erkenntnissen der Physik zu verdanken.

Daher spricht man heutzutage auch immer häufiger von Astrophysik statt Astronomie. Zwei Paradebeispiele hierfür sind die von Albert Einstein vorhergesagte Lichtablenkung durch die Sonne wie auch die Beobachtung der sog. 3K Hintergrundstrahlung als Bestätigung der Vorstellung des heißen Urknalls („Big Bang“).

Dies bringt uns zu einem Kernpunkt, der die moderne Astrophysik charakterisiert. Zum größten Teil erhalten wir unsere Information aus dem Universum über elektromagnetische Strahlung (Radio- und Infrarot-Strahlung, sichtbares und UV-Licht, Röntgen- und Gammastrahlung) und aus Bewegungen von Gas, Sternen und Galaxien (Dopplereffekt, Rotverschiebung). Nur ganz wenig Information erhalten wir durch direkte ‚Proben’ (z.B. Meteoriten, Bodenproben vom Mond, Mars, kosmische Strahlung). Daher ist es von kardinaler Bedeutung, sowohl die physikalischen Strahlungsprozesse als auch die Ausbreitungseffekte der Strahlung auf ihrem langen Weg zu unseren Teleskopen gut zu verstehen.

Dies wiederum erfordert eine fundierte Kenntnis nahezu aller Bereiche der Physik, die es dem Astronom ermöglicht die zugrundeliegenden physikalischen Prozesse am Ort der Entstehung der Strahlung zu erschließen. Nur so gelingt eine Interpretation, die der Realität möglichst nahe kommt.

Das Argelander-Institut für Astronomie (AIfA) ist eine der größten Ausbildungsstätten für Astronomie und Astrophysik in Deutschland. Der Bachelorstudiengang in Physik und der sich anschließende Master in Astrophysik ist ein moderner und attraktiver Studiengang, der es ermöglicht eine Karriere in der astronomischen Forschung anzustreben oder über die Physikausbildung ein erfolgreiches Berufsleben außerhalb der astronomischen Grundlagenforschung eröffnet.

 

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