Theoretische Physik<meta http-equiv="Content-type" content="text/html; charset=utf-8"> <link rel="shortcut icon" href="../../favicon.ico"><link rel="stylesheet" href="../../wikistatic.css"></head> <body><div id=topbar><table width='98%' border=0><tr><td><a href="../../h/ha/hauptseite.html" title="Hauptseite">Hauptseite</a> | <b><a href="http://de.wikipedia.org/wiki/Theoretische_Physik" title="Theoretische Physik">Aktueller Wikipedia-Artikel</a></b></td> <td align=right nowrap><form name=search class=inline method=get action="../../../search/search.html"><input name=search size=19><input type=submit value=Search></form></td></tr></table></div> <div id=article><h1>Theoretische Physik</h1>Die <strong>Theoretische Physik</strong> beschreibt Gesetzmäßigkeiten der <A HREF="../../p/ph/physik.html" title="Physik">Physik</A> mit Hilfe von Theorien. Eine physikalische Theorie ist dabei nicht einfach eine Zusammenfassung der Ergebnisse vergangener Experimente, sondern liefert eine durchgängige Beschreibung eines Teilbereichs der Wirklichkeit, mit deren Hilfe die Ergebnisse von neuen, noch nicht durchgeführten Experimenten vorhergesagt werden können. Die <A HREF="../../e/ex/experimentalphysik.html" title="Experimentalphysik">Experimentalphysik</A> überprüft dann wiederum die Theorie, indem entsprechende Experimente durchgeführt werden. Obwohl die Theorien mehr sind als nur Folgerungen aus den Experimenten, haben letztlich die Experimente das letzte Wort: Wenn eine Theorie beim experimentellen Test "durchfällt", dann muss sie verworfen werden.<p> Fast immer haben grundlegende physikalische Theorien auch entscheidenden Einfluss auf unser <A HREF="../../w/we/weltbild.html" title="Weltbild">Weltbild</A>.<p> Für die Formulierung neuer Theorien gibt es mehrere Gründe: <ul><li> Das Problem wird zwar im Prinzip durch die bestehenden Theorien beschrieben, ist aber zu kompliziert, um es praktisch zu berechnen. <dl><dd></li></ul> Das dürfte bei weitem der häufigste Fall sein. In so einem Fall wird keine neue fundamentale Theorie, sondern eine <em>Näherungstheorie</em> aufgestellt. Beispielsweise wird in der Festkörperphysik der große, aber endliche Festkörper durch einen unendlichen Festkörper genähert. Das vereinfacht die Gleichungen erheblich und führt für makroskopische Körper zu vernachlässigbaren Fehlern. Sind diese Fehler nicht mehr vernachlässigbar, so können sie meist durch störungstheoretische Methoden berücksichtigt werden. </dd></dl><ul><li> Es existieren experimentelle Daten, die nicht von den vorhandenen Theorien erklärt werden können. <dl><dd></li></ul> Dies ist der häufigste Anlass für eine neue fundamentale Theorie, beispielsweise entstand die <A HREF="../../q/qu/quantenmechanik.html" title="Quantenmechanik">Quantenmechanik</A>, um die unverstandenen Phänomene der <A HREF="../../h/ho/hohlraumstrahlung.html" title="Hohlraumstrahlung">Hohlraumstrahlung</A> und später des Photoeffekts und der <A HREF="../../s/sp/spektrallinie.html" title="Spektrallinie">Spektrallinien</A> von Atomen zu erklären. </dd><dd> Die Theorien reichen allerdings generell in ihrer Erklärungskraft und ihren Folgerungen wesentlich über die Probleme hinaus, wegen denen sie entwickelt wurden. So erklärt die Quantenmechanik, warum die <A HREF="../../m/ma/materie.html" title="Materie">Materie</A> fest ist und warum die <A HREF="../../c/ch/chemisches_element.html" title="Chemisches Element">chemischen Elemente</A> sich so und nicht anders verhalten, sie ist Grundlage der <A HREF="../../h/ha/halbleiter.html" title="Halbleiter">Halbleiterphysik</A> und damit der gesamten modernen <A HREF="../../e/el/elektronik.html" title="Elektronik">Elektronik</A>, und sie hat unser Weltbild grundlegend revolutioniert (so grundlegend, dass bis heute keine Einigkeit über die Folgerungen für unser Weltbild besteht). </dd></dl><ul><li> Es existieren mehrere Theorien, die sich in bisherigen Experimenten bewährt haben, die aber nicht zusammenpassen. In diesem Fall wird nach einer Theorie gesucht, die beide vorherigen Theorien als Spezialfälle umfasst. <dl><dd></li></ul> Dies war z.B. bei <A HREF="../../a/al/albert_einstein.html" title="Albert Einstein">Einsteins</A> <A HREF="../../a/al/allgemeine_relativita_tstheorie.html" title="Allgemeine Relativitätstheorie">allgemeiner Relativitätstheorie</A> der Fall: <A HREF="../../i/is/isaac_newton.html" title="Isaac Newton">Newtons</A> Gravitationstheorie (mit instantaner <A HREF="../../f/fe/fernwirkung.html" title="Fernwirkung">Fernwirkung</A>) passte nicht zur <A HREF="../../s/sp/spezielle_relativita_tstheorie.html" title="Spezielle Relativitätstheorie">speziellen Relativitätstheorie</A> (mit der <A HREF="../../r/re/relativita_t_der_gleichzeitigkeit.html" title="Relativität der Gleichzeitigkeit">Relativität der Gleichzeitigkeit</A> und der Vakuum-<A HREF="../../l/li/lichtgeschwindigkeit.html" title="Lichtgeschwindigkeit">Lichtgeschwindigkeit</A> als Höchstgeschwindigkeit). Die Allgemeine Relativitätstheorie liefert sowohl die spezielle Relativitätstheorie als Spezialfall verschwindender Gravitation, als auch die Newtonsche Gravitationstheorie als Spezialfall geringer Gravitation und gleichzeitig geringer Geschwindigkeiten. </dd><dd> Derzeit wird nach der Vereinheitlichung der beiden großen Theorien des 20. Jahrhunderts gesucht: Der allgemeinen Relativitätstheorie und der Quantenmechanik. </dd></dl><ul><li> Die aktuelle Theorie kann zwar im Prinzip die beobachteten Phänomene beschreiben, aber nur, indem man sehr viele Beobachtungsdaten hineinsteckt (je mehr Parameter man hineinstecken muss, desto geringer ist die Aussagekraft der Theorie - Extremfall ist eine Theorie, in die man so viele Parameter hineinsteckt, wie man Daten aus ihr erhält; diese Theorie hat überhaupt keine Aussagekraft mehr, da sie problemlos an fast beliebige Daten angepasst werden kann). Ziel der neuen Theorie ist es dann, mit weniger freien Parametern auszukommen. <dl><dd></li></ul> Paradebeispiel war der Übergang vom <A HREF="../../g/ge/geozentrisches_weltbild.html" title="Geozentrisches Weltbild">geozentrischen</A> zum <A HREF="../../h/he/heliozentrisches_weltbild.html" title="Heliozentrisches Weltbild">heliozentrischen Weltbild</A>. Die Geozentriker konnten im Prinzip die Planetenbahnen beschreiben, nur mussten sie mehr und mehr Epizykeln (und damit mehr und mehr Beobachtungsparameter) hineinstecken. Kepler hingegen konnte mit seinen heliozentrischen <A HREF="../../e/el/ellipse__mathematik_.html" title="Ellipse (Mathematik)">Ellipsen</A> dieselbe Planetenbewegung mit nur einer Handvoll Parametern (pro <A HREF="../../p/pl/planet.html" title="Planet">Planet</A> jeweils die Lage der Ellipse und die Größe der Halbachsen) beschreiben.<p> </dd></dl> <p><table border="0" id="toc"><tr><td align="center"> <b>Table of contents</b> <script type='text/javascript'>showTocToggle("show","hide")</script></td></tr><tr id='tocinside'><td align="left"> <div style="margin-left:2em;"> </div> </div> <A CLASS="internal" HREF="#Wichtige Teilgebiete">1 Wichtige Teilgebiete</A><BR> <A CLASS="internal" HREF="#Berühmte theoretische Physiker">2 Berühmte theoretische Physiker</A><BR> <A CLASS="internal" HREF="#<em>Siehe auch</em>">3 <em>Siehe auch</em></A><BR> <A CLASS="internal" HREF="#Literatur">4 Literatur</A><BR> </td></tr></table><P> <A NAME="Wichtige Teilgebiete"><H2>Wichtige Teilgebiete</H2><p> <ul><li> <A HREF="../../k/kl/klassische_mechanik.html" title="Klassische Mechanik">Klassische Mechanik</A> </li><li> <A HREF="../../o/op/optik.html" title="Optik">Optik</A> </li><li> <A HREF="../../a/ak/akustik.html" title="Akustik">Akustik</A> </li><li> <A HREF="../../t/th/thermodynamik.html" title="Thermodynamik">Thermodynamik</A> </li><li> <A HREF="../../s/st/statistische_mechanik.html" title="Statistische Mechanik">Statistische Mechanik</A> </li><li> <A HREF="../../e/el/elektrodynamik.html" title="Elektrodynamik">Elektromagnetismus</A> </li><li> <A HREF="../../q/qu/quantenmechanik.html" title="Quantenmechanik">Quantenmechanik</A> </li><li> <A HREF="../../r/re/relativita_tstheorie.html" title="Relativitätstheorie">Relativitätstheorie</A> </li><li> <A HREF="../../q/qu/quantenfeldtheorie.html" title="Quantenfeldtheorie">Quantenfeldtheorie</A> </li><li> <A HREF="../../m/ma/mathematische_physik.html" title="Mathematische Physik">Mathematische Physik</A> </li><li> theoretische <A HREF="../../a/at/atomphysik.html" title="Atomphysik">Atomphysik</A> </li><li> theoretische Festkörperphysik </li><li> theoretische <A HREF="../../k/ke/kernphysik.html" title="Kernphysik">Kernphysik</A> </li><li> theoretische <A HREF="../../p/pl/plasmaphysik.html" title="Plasmaphysik">Plasmaphysik</A> </li><li> <A HREF="../../s/st/stringtheorie.html" title="Stringtheorie">Stringtheorie</A><p> </li></ul>Daneben gibt es interdisziplinäre Forschung mit Beteiligung der <strong>Theoretischen Physik</strong>, etwa die <A HREF="../../p/ph/physikalische_chemie.html" title="Physikalische Chemie">Physikalische Chemie</A> oder Elemente der <A HREF="../../c/ch/chaostheorie.html" title="Chaostheorie">Chaostheorie</A>.<p> <A NAME="Berühmte theoretische Physiker"><H2>Berühmte theoretische Physiker</H2> (<em>Siehe auch:</em> <A HREF="../../p/ph/physiker.html" title="Physiker">Physiker</A> mit dem dortigen ausführlichen Index) <ul><li> <A HREF="../../r/ri/richard_feynman.html" title="Richard Feynman">Richard P. Feynman</A> (Entwicklung der <A HREF="../../q/qu/quantenelektrodynamik.html" title="Quantenelektrodynamik">Quantenelektrodynamik</A>, Nobelpreis 1965) </li><li> Sir <A HREF="../../i/is/isaac_newton.html" title="Isaac Newton">Isaac Newton</A> (<A HREF="../../k/kl/klassische_mechanik.html" title="Klassische Mechanik">Grundlagen der Klassischen Mechanik</A>) <br> </li><li> <A HREF="../../j/ja/james_clerk_maxwell.html" title="James Clerk Maxwell">James Clerk Maxwell</A> (<A HREF="../../e/el/elektrodynamik.html" title="Elektrodynamik">Elektrodynamik</A>) </li><li> <A HREF="../../n/ni/niels_bohr.html" title="Niels Bohr">Niels Bohr</A> (<A HREF="../../a/at/atommodell.html" title="Atommodell">Atommodell</A>; <A HREF="../../n/no/nobelpreis.html" title="Nobelpreis">Nobelpreis</A> <A HREF="../../1/19/1922.html" title="1922">1922</A>) </li><li> <A HREF="../../m/ma/max_planck.html" title="Max Planck">Max Planck</A> (<A HREF="../../n/no/nobelpreis.html" title="Nobelpreis">Nobelpreis</A> <A HREF="../../1/19/1918.html" title="1918">1918</A>), <A HREF="../../e/er/erwin_schra_dinger.html" title="Erwin Schrödinger">Erwin Schrödinger</A> (<A HREF="../../n/no/nobelpreis.html" title="Nobelpreis">Nobelpreis</A> <A HREF="../../1/19/1933.html" title="1933">1933</A>), <A HREF="../../w/we/werner_heisenberg.html" title="Werner Heisenberg">Werner Heisenberg</A> (<A HREF="../../n/no/nobelpreis.html" title="Nobelpreis">Nobelpreis</A> <A HREF="../../1/19/1932.html" title="1932">1932</A>) (alle <A HREF="../../q/qu/quantenmechanik.html" title="Quantenmechanik">Quantenmechanik</A>) </li><li> <A HREF="../../a/al/albert_einstein.html" title="Albert Einstein">Albert Einstein</A> (<A HREF="../../r/re/relativita_tstheorie.html" title="Relativitätstheorie">Relativitätstheorie</A>; <A HREF="../../n/no/nobelpreis.html" title="Nobelpreis">Nobelpreis</A> <A HREF="../../1/19/1921.html" title="1921">1921</A>) </li><li> <A HREF="../../l/le/leon_neil_cooper.html" title="Leon Neil Cooper">Leon N. Cooper</A> (<A HREF="../../s/su/supraleiter.html" title="Supraleiter">Theorie der Supraleitung</A>; <A HREF="../../n/no/nobelpreis.html" title="Nobelpreis">Nobelpreis</A> <A HREF="../../1/19/1972.html" title="1972">1972</A>)<p> </li></ul><A NAME="<em>Siehe auch</em>"><H2><em>Siehe auch</em></H2><p> <A HREF="../../w/wi/wichtige_gleichungen_der_physik.html" title="Wichtige Gleichungen der Physik">Wichtige Gleichungen der Physik</A>, <A HREF="../../p/po/portal_physik.html" title="Portal Physik">Portal Physik</A><p> <A NAME="Literatur"><H2>Literatur</H2><p> <ul><li> Walter Greiner: <em>Theoretische Physik</em>. Harri Deutsch Verlag <dl><dd><em>Ein Standardwerk für Studierende der Physik; für Laien relativ schwer verdaulich.</em></dd></dl></li></ul></div><br><div id=footer><table border=0><tr><td> <small>Dies ist ein Artikel aus der freien Enzyklopädie <a href="http://de.wikipedia.org">Wikipedia</a>. Stand: August 2004. Der Artikel steht unter der <a href="http://www.gnu.org/licenses/fdl.txt">GNU Free Documentation License</a>.</small></td></tr></table></div>