Klassische Physik

Die klassische Physik umfasst die Teilgebiete der Physik, die ohne die Konzepte der Quantisierung und der vierdimensionalen Raumzeit auskommen. Es handelt sich um die klassische Mechanik (einschließlich Himmelsmechanik und klassische Statistische Mechanik), die klassische Elektrodynamik (einschließlich Optik) und die Klassische Thermodynamik oder Wärmelehre. Die entsprechenden Theorien wurden ab dem 17. Jahrhundert aufgestellt und seither ständig weiterentwickelt. Für die makroskopischen physikalischen Vorgänge in Natur und Technik ermöglicht die klassische Physik in weiten Bereichen ein nahezu vollständiges Verständnis. Sie versagt aber bei der Beschreibung des mikroskopisch Kleinen (Elementarteilchen, Atome, Moleküle, ...) und des astronomisch Großen. Daher wurde die Physik seit etwa 1900 durch radikal neue Konzepte erweitert, die man zusammenfassend als moderne Physik bezeichnet und der klassischen Physik gegenüberstellt. Im Rahmen der modernen Physik erweist sich, dass manche, teilweise grundlegende Begriffe und Theorien der klassischen Physik, die bei makroskopischer Beobachtung uneingeschränkt gültig scheinen, tatsächlich nur näherungsweise zutreffen.



Geschichte




Die Epoche der klassischen Physik umfasst etwa das 17., 18. und 19. Jahrhundert. Begründet wurde sie von Galileo Galilei mit der Einführung der experimentellen Methode und der mathematischen Beschreibung physikalischer Vorgänge. Er untersuchte Bewegungen und versuchte, sie systematisch und quantitativ zu beschreiben, und schuf damit die Kinematik als ersten Teilbereich der klassischen Mechanik. Das eigentliche Fundament der Mechanik wurde jedoch durch Isaac Newton gelegt. Er führte nicht nur die Infinitesimalrechnung in die Physik ein, sondern lieferte mit den Newtonschen Gesetzen auch eine einheitliche Basis für alle dynamischen Vorgänge, indem er einen Zusammenhang zwischen Kräften und Bewegungen herstellte. Darüber hinaus war er es auch, der das Gravitationsgesetz aufstellte, das von Henry Cavendish im Laborexperiment quantitativ überprüft werden konnte. Newtons Erkenntnisse wurden später unter anderem von d'Alembert, Euler, Lagrange und Hamilton theoretisch vertieft und durch Bernoulli, Navier und Stokes auf Fluide ausgedehnt.Die Elektrizität wurde zunächst rein phänomenologisch untersucht. Auf Benjamin Franklin geht die Erkenntnis zurück, dass es nur eine Ladungsart gibt, die freilich positiv oder negativ sein kann. Die anziehenden und abstoßenden Kräfte zwischen den Ladungen wurden von Coulomb durch ein Gesetz beschrieben, das formal dem Newtonschen Gravitationsgesetz gleicht. Von Ohm und Kirchhoff stammen die Gesetze des elektrischen Stromkreises. Zwar war die Magnetostatik schon im 16. Jahrhundert von Gilbert erforscht worden. Der Zusammenhang zwischen elektrischen und magnetischen Kräften wurde aber erst nach und nach, unter anderem durch Ampère und Faraday, aufgedeckt. Maxwell gelang es, diese Zusammenhänge in vier Gleichungen zusammenzufassen. Aus diesen Gleichungen ließ sich ableiten, dass es elektromagnetische Wellen geben muss, die von Hertz im Experiment nachgewiesen werden konnten. Die Übereinstimmung der Geschwindigkeit dieser Wellen mit der Lichtgeschwindigkeit legte den Schluss nahe, dass Licht eine elektromagnetische Welle ist.Bis dahin war lange umstritten gewesen, welche Natur das Licht hatte. Newton hatte es noch als Teilchen beschrieben, doch schon Huygens vermutete, dass es sich bei Licht um eine Welle handelt. Dies wurde durch die Doppelspaltexperimente von Young bestätigt....

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