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Die Physik ist eine Naturwissenschaft, die grundlegende Phänomene der Natur untersucht. Um deren Eigenschaften und Verhalten anhand von quantitativen Modellen und Gesetzmäßigkeiten zu erklären, befasst sie sich insbesondere mit Materie und Energie und deren Wechselwirkungen in Raum und Zeit. Sie hat ihre Ursprünge in der Philosophie. Zwischen dem 16. Jahrhundert und dem beginnenden 19. Jahrhundert entwickelte sich daraus eine eigenständige Naturwissenschaft. Deren wesentliche Grundlagen wurden durch Isaac Newton 1686 in den Philosophiae Naturalis Principia Mathematica formuliert.

Die Arbeitsweise der Physik besteht in einem Zusammenwirken experimenteller Methoden und theoretischer Modelle. Die theoretische Physik beschäftigt sich vorwiegend mit formalen mathematischen Beschreibungen und den physikalischen Naturgesetzen. Die Überprüfung der Vorhersagen in Form reproduzierbarer Messungen an gezielt gestalteten physikalischen Experimenten oder durch Beobachtung natürlicher Phänomene ist das Gebiet der Experimentalphysik.

Die Physik wird als grundlegende oder fundamentale Naturwissenschaft aufgefasst. Erkenntnisse der Physik werden in den anderen Naturwissenschaften, den Ingenieurwissenschaften, den Geowissenschaften und weit darüber hinaus intensiv genutzt.

Artikel des Monats

Wechselwirkungen im subatomaren Bereich: Weltlinien von Punktteilchen im Standardmodell bzw. die analogen Weltflächen in der Stringtheorie

Als Stringtheorie bezeichnet man eine Sammlung eng verwandter hypothetischer physikalischer Modelle, die anstelle der Elementarteilchen – das sind Objekte der Dimension Null – sogenannte Strings (englisch für Fäden oder Saiten) als fundamentale Objekte mit eindimensionaler räumlicher Ausdehnung verwenden. Das steht im Gegensatz zu den gewohnten Modellen der Quantenfeldtheorie, die von nulldimensionalen Teilchen ausgehen.

Stringtheorien wurden in den 1960er Jahren zur Beschreibung der starken Wechselwirkung (Quantenchromodynamik) verwendet, wobei die Gluonen als räumlich ausgedehnte Saiten zwischen den Quarks aufgefasst wurden. Seit den 1980er Jahren erlebte die Stringtheorie neues Interesse, diesmal als Kandidat einer vereinheitlichten Theorie, die das Standardmodell der Elementarteilchenphysik und die Gravitation miteinander verbinden soll. Ihre hauptsächliche Anwendung findet sie dabei in der supersymmetrischen Version der Stringtheorie (Superstringtheorie), die eine Symmetrie zwischen Bosonen und Fermionen beinhaltet. In den 1990er Jahren stellte sich heraus, dass die bis dahin bekannten Superstringtheorien sowie die 11-dimensionale Supergravitation miteinander verbunden und Teil einer umfassenderen Theorie (M-Theorie genannt) sind, die auch höherdimensionale Objekte (sogenannte „Brane“) umfasst. Ob es sich bei Stringtheorie überhaupt um eine wissenschaftliche Theorie handelt, die falsifizierbare experimentelle Voraussagen machen kann, ist nicht geklärt.

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Urheber: Daniele Pugliesi, Bild-Name: CollageFisica.jpg, Lizenz: Public domain
Beschreibung: Some images about Physics:

(from top-left, clockwise)

  1. Refraction of light (which is described by w:en:Optics)
  2. A laser
  3. A hot air balloon
  4. A spintop (whose movement is described by classical mechanics)
  5. The effects of an inelastic collision
  6. Atomic orbitals of hydrogen (which are described by w:en:quantum mechanics)
  7. An atomic bomb exploding
  8. Lightning (which is an electrical phenomenon)
  9. Galaxies (photo made by the Hubble Space Telescope)
Urheber: Kurochka, svg version by Actam, Bild-Name: World_lines_and_world_sheet.svg, Lizenz: Public domain
Beschreibung: World lines and world sheet - for the 'String theory' artic
Urheber: Petteri Aimonen, Bild-Name: Animal_echolocation.svg, Lizenz: Public domain
Beschreibung: A depiction of a bat, its ultrasound call and echo from an object.
Urheber: Unbekannt, Bild-Name: HAtomOrbitals.png, Lizenz: CC-BY-SA-3.0
Beschreibung: First few hydrogen atom orbitals; cross section showing color-coded probability density for different n=1,2,3 and l="s","p","d"; note: m=0

The picture shows the first few hydrogen atom orbitals (energy eigenfunctions). These are cross-sections of the probability density that are color-coded (black=zero density, white=highest density). The angular momentum quantum number l is denoted in each column, using the usual spectroscopic letter code ("s" means l=0; "p": l=1; "d": l=2). The main quantum number n (=1,2,3,...) is marked to the right of each row. For all pictures the magnetic quantum number m has been set to 0, and the cross-sectional plane is the x-z plane (z is the vertical axis). The probability density in three-dimensional space is obtained by rotating the one shown here around the z-axis.

Note the striking similarity of this picture to the diagrams of the normal modes of displacement of a soap film membrane oscillating on a disk bound by a wire frame. See, e.g., Vibrations and Waves, A.P. French, M.I.T. Introductory Physics Series, 1971, ISBN 0393099369, page 186, Fig. 6-13. See also Normal vibration modes of a circular membrane.
Urheber: Antennamax, Bild-Name: AGEM5520.jpg, Lizenz: CC BY-SA 3.0
Beschreibung: Electromagnet with variable air gap, creates up to 2 Tesla magnetic fields with 20 A.
Urheber: J.W. Evans, The Ames Laboratory, US Department of Energy, Bild-Name: Quasicrystal1.jpg, Lizenz: Public domain
Beschreibung: Atomic model of fivefold icosahedral-Al-Pd-Mn quasicrystal surface.
Urheber: Department of Energy, Bild-Name: Plutonium_pellet.jpg, Lizenz: Public domain
Beschreibung: Plutonium-238 pellet under its own light. Pu-238, with a half-life of 87.7 years, is being used in space applications requiring a power source with a long service life. Pu-238 has a relatively high heat production rate which makes it useful as a power source. As a power and heat source, Pu-238 has also been used to power instruments left on the Moon by Apollo astronauts, navigation and weather satellites, and interplanetary probes. The interplanetary probe Pioneer-10, powered by a Pu-238 source, recently left the solar system. Image ID: 2006407
Urheber: Bautsch in der Wikipedia auf Deutsch, Bild-Name: Kreisel.kardanisch.jpg, Lizenz: Public domain
Beschreibung: Kreisel
Urheber: , Bild-Name: Dihydrogen-HOMO-phase-3D-balls.svg, Lizenz: Public domain
Beschreibung:

H2 1sσ bonding molecular orbital

Urheber: , Bild-Name: Dispersive_Prism_Illustration.jpg, Lizenz: CC BY-SA 3.0
Beschreibung: A dispersive equillateral prism refracting and reflecting an incoming beam of uniform white light rendered into the sRGB IEC61966-2.1 color space
Urheber: unbekannt, Bild-Name: Plasma02.jpg, Lizenz: CC-BY-SA-3.0
Urheber: Die Autorenschaft wurde nicht in einer maschinell lesbaren Form angegeben. Es wird Fffred~commonswiki als Autor angenommen (basierend auf den Rechteinhaber-Angaben)., Bild-Name: Double_slit_simulated_2.jpg, Lizenz: Public domain
Beschreibung:

Simulation of the interferences between 2 point sources (as if the time was stopped). Made by myself.

Urheber: Tomasz Kawalec, Bild-Name: Cold_atoms_experiment_04.JPG, Lizenz: CC BY-SA 4.0
Beschreibung: Main part of the setup for cooling and trapping of atoms. In the center of the image one can see a glass vacuum chamber with a yellow-orange cloud of 10 million atoms at a temperature of 30 microkelvins. Next to the chamber there are coils generating a quadrupole magnetic field.
Urheber: , Bild-Name: A_Horseshoe_Einstein_Ring_from_Hubble.JPG, Lizenz: Public domain
Beschreibung: What's large and blue and can wrap itself around an entire galaxy? A gravitational lens mirage. Pictured above, the gravity of a luminous red galaxy (LRG) has gravitationally distorted the light from a much more distant blue galaxy. More typically, such light bending results in two discernible images of the distant galaxy, but here the lens alignment is so precise that the background galaxy is distorted into a horseshoe -- a nearly complete ring. Since such a lensing effect was generally predicted in some detail by Albert Einstein over 70 years ago, rings like this are now known as Einstein Rings. Although LRG 3-757 was discovered in 2007 in data from the Sloan Digital Sky Survey (SDSS), the image shown above is a follow-up observation taken with the Hubble Space Telescope's Wide Field Camera 3. Strong gravitational lenses like LRG 3-757 are more than oddities -- their multiple properties allow astronomers to determine the mass and dark matter content of the foreground galaxy lenses. (citation from APOD)
Urheber: Felivik, Bild-Name: FermiZustaendeA.png, Lizenz: CC BY-SA 3.0
Beschreibung: Schematisches Zustands-, Energie- und Besetzungsdiagramm für ein System von 7 Energie-Niveaus , jeweils D_i-fach entartet und N_i-fach fermionisch besetzt.
Urheber: Traitor, Bild-Name: Smoke_ring.jpg, Lizenz: CC-BY-SA-3.0
Beschreibung: Ein Rauchring aus einer Rauchkammer an der Universität Bonn.
Urheber: Lucas Taylor / CERN, Bild-Name: CMS_Higgs-event.jpg, Lizenz: CC BY-SA 3.0
Beschreibung: Simulation des hypothetischen Zerfalls eines Higgs-Teilchens in Teilchen-Jets am CMS/CERN
Urheber: Der ursprünglich hochladende Benutzer war Anton in der Wikipedia auf Deutsch, Bild-Name: Mischentropie.jpg, Lizenz: CC-BY-SA-3.0
Beschreibung: Zur Entropie einer Mischung zweier Flüssigkeiten. Rechts ist die Entropie höher.
Urheber: unbekannt, Bild-Name: Helmholtz_resonator.jpg, Lizenz: CC BY-SA 2.5
Urheber: Version 1 by Nohat (concept by Paullusmagnus); Wikimedia., Bild-Name: Wikipedia-logo-v2.svg, Lizenz: CC BY-SA 3.0
Beschreibung:

New Wikipedia’s logo. See also File:Wikipedia wordmark.svg for the wordmark, and File:Wikipedia-logo-v2-wordmark.svg for the logo+wordmark.

Urheber: User:Bastique, User:Ramac et al., Bild-Name: Wikibooks-logo.svg, Lizenz: CC BY-SA 3.0
Beschreibung:

Wikibooks logo; Favicon is Wikibooks-logo.svg

Urheber: SVG version was created by User:Grunt and cleaned up by 3247, based on the earlier PNG version, created by Reidab., Bild-Name: Commons-logo.svg, Lizenz: Public domain
Beschreibung:

The Wikimedia Commons logo, SVG version.

Urheber: unbekannt, Bild-Name: Wiktfavicon_en.svg, Lizenz: CC BY-SA 3.0
Urheber: Nicholas Moreau , Bild-Name: Wikisource-logo.svg, Lizenz: CC BY-SA 3.0
Beschreibung:

Wikisource logo, no text variant

Urheber: Rei-artur, Bild-Name: Wikiquote-logo.svg, Lizenz: Public domain
Beschreibung: SVG version of the Wikiquote logo.
Urheber: , Bild-Name: Portal.svg, Lizenz: CC BY 2.5
Beschreibung: Icon for Wikimedia project´s portals.
Urheber: User:Niabot, Bild-Name: Qsicon_informativ.svg, Lizenz: CC BY-SA 3.0
Beschreibung: Icon used to mark article that is informativ in the German Wikipedia
Urheber: NASA, ESA, J. Hester and A. Loll (Arizona State University), Bild-Name: Crab_Nebula.jpg, Lizenz: Public domain
Beschreibung: This is a mosaic image, one of the largest ever taken by NASA's Hubble Space Telescope of the Crab Nebula, a six-light-year-wide expanding remnant of a star's supernova explosion. Japanese and Chinese astronomers recorded this violent event nearly 1,000 years ago in 1054, as did, almost certainly, Native Americans.

The orange filaments are the tattered remains of the star and consist mostly of hydrogen. The rapidly spinning neutron star embedded in the center of the nebula is the dynamo powering the nebula's eerie interior bluish glow. The blue light comes from electrons whirling at nearly the speed of light around magnetic field lines from the neutron star. The neutron star, like a lighthouse, ejects twin beams of radiation that appear to pulse 30 times a second due to the neutron star's rotation. A neutron star is the crushed ultra-dense core of the exploded star.

The Crab Nebula derived its name from its appearance in a drawing made by Irish astronomer Lord Rosse in 1844, using a 36-inch telescope. When viewed by Hubble, as well as by large ground-based telescopes such as the European Southern Observatory's Very Large Telescope, the Crab Nebula takes on a more detailed appearance that yields clues into the spectacular demise of a star, 6,500 light-years away.

The newly composed image was assembled from 24 individual Wide Field and Planetary Camera 2 exposures taken in October 1999, January 2000, and December 2000. The colors in the image indicate the different elements that were expelled during the explosion. Blue in the filaments in the outer part of the nebula represents neutral oxygen, green is singly-ionized sulfur, and red indicates doubly-ionized oxygen.