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Physik

Physiker suchen nach Gesetzen hinter den Naturvorgängen auf der Erde und im Kosmos.
Ein Artikel von Maren Wernecke. Mitarbeit: Jan Ludwig

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Physik

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Darum geht es

Zeit und Raum sind die beiden großen Dimensionen der Physik. Immer geht es dabei um Bewegungen, Wechselwirkungen und Energie. Physiker untersuchen und beschreiben das Verhalten der kleinsten Teilchen, befassen sich mit dem Aufbau und den Eigenschaften von Materie und versuchen, das Universum zu ergründen. »Physiker wollen verstehen, was die Welt im Innersten zusammenhält«, sagt Gert-Ludwig Ingold, Professor an der Uni Augsburg und Sprecher der Konferenz der Fachbereiche Physik. In den ersten drei bis vier Semestern werden die drei Gebiete Mathematik, Theoretische Physik und Experimentalphysik etwa zu gleichen Teilen behandelt. In Mathe sind anfangs vier Stunden Analysis oder Lineare Algebra pro Woche üblich. In der Theoretischen Physik geht es um klassische Mechanik, Elektrodynamik, Thermodynamik und Statistische Physik sowie Quantenmechanik. Die Studenten rechnen dabei zahlreiche Modelle durch. So sollen sie einen Blick dafür bekommen, wie die einzelnen Phänomene mathematisch zusammenhängen. In der Experimentalphysik geht es zunächst um Mechanik, Wärmelehre, Elektrodynamik und Optik, später kommen Quantenphysik, Atom- und Molekülphysik sowie Festkörper-, Kern- und Teilchenphysik hinzu. Bilder und Analogien helfen dabei, Phänomene besser zu begreifen – zum Beispiel die Vorstellung, dass sich Elektronen wie Wellen verhalten. Im Labor lernen die Studenten, mit Messgeräten umzugehen und Versuche durchzuführen. Mit jedem Semester werden die Experimente komplizierter. Auch in den Vorlesungen werden anfangs viele Experimente vorgeführt. In den höheren Semestern des Bachelors können sich die Studenten dann spezialisieren. Mögliche Themenfelder sind unter anderem Atom- und Molekülphysik, Halbleiterphysik, Quantenoptik und Photonik, Oberflächenphysik oder Gravitation und Relativitätstheorie. Das Angebot unterscheidet sich von Uni zu Uni. Für angehende Lehrer liegt der Fokus auf der experimentellen Physik.

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Von Professoren empfohlene Voraussetzungen und Fähigkeiten für ein Studium im Fach Physik

  • Affinität zur Mathematik / mathematische Vorkenntnisse
  • Affinität zu den Naturwissenschaften / naturwissenschaftliche Vorkenntnisse
  • Interesse an Forschung und wissenschaftlichem Arbeiten / Grundkenntnisse wissenschaftlichen Arbeitens
  • abstraktes / logisches / analytisches Denkvermögen
  • Lernbereitschaft / Einsatz- und Leistungsbereitschaft
  • Belastbarkeit / Ausdauer / Durchhaltevermögen

Quelle: Professor(inn)enbefragung im Rahmen des CHE Rankings 2015/16

Eignung, Hürden, Irrtümer

Mathematische Zusammenhänge, Herleitungen und Beweise – die ersten Semester ähneln einem Mathestudium. »Selbst um etwas physikalisch so Elementares wie ein Pendel zu erklären, brauche ich Mathematik«, sagt Ingold. Sogar hellen Köpfen reicht es nicht, nur kurz vor den Klausuren zu lernen: Wer mit der Nachbereitung von Vorlesungen schlampt oder nicht konsequent seine Übungsaufgaben bearbeitet, verpasst rasch den Anschluss. Es gehört dazu, teils stundenlang an einer einzigen Aufgabe zu knobeln – manchmal auch, ohne die richtige Lösung zu finden. Doch Hartnäckigkeit lohnt sich. »Anfangs ist der Arbeitsaufwand extrem hoch. Wenn man aber die ersten Semester übersteht, kommt man mit großer Wahrscheinlichkeit durch«, sagt Ingold. An einen Studienplatz zu kommen ist kein Problem: Die Mehrzahl der Bachelorstudiengänge in Physik hat keinen NC.

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Typische Fragestellungen des Fachs

  • Wie groß ist die Anziehungskraft zweier Bleikugeln im Abstand von wenigen Zentimetern?
  • Wie misst man die Kristallstruktur eines Festkörpers?
  • Welche Prozesse finden im Innern der Sonne statt?
  • Kann man Informationen schneller als mit Lichtgeschwindigkeit transportieren?
  • Wie funktioniert ein Halbleiterlaser?
  • Wie hoch ist der höchste Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine?
  • Was ist ein Schwarzes Loch?
  • Was unterscheidet einen Quantencomputer von anderen Computern?
  • Wie stellt man Nanobauteile her?
  • Welche neuen Entwicklungen gibt es bei Teilchenbeschleunigern?

Übrigens

Dass man mit Mikrowellen Essen erhitzen kann, wurde 1945 entdeckt: einem Forscher, der neben einem Radargerät stand, schmolz ein Schokoriegel in der Hosentasche.

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