In den Bereich „Chemie” spielt die „Physik” mit hinein, wenn wir zum Beispiel an das Periodensystem der Elemente denken. Dieses System konnte man schon sehr früh durch empirische Versuche nachvollziehen. Aber die Erklärungen, was die Positionierung der Elektronen in der Elektronenhülle der jeweiligen Atome angeht, wurde erst im Rahmen der Physik möglich. In diesem Fall durch die Verwendung der Quantenmechanik.
Darüber hinaus gibt es noch die „chemische Bindung”. Das ist insbesondere ein ganz wichtiges Gebiet der „theoretischen Chemie”. Unter Anwendung der sogenannten Schrödinger-Gleichung lassen sich sehr konkrete Aussagen auf die verschiedenen atomaren Strukturen und über die Bindungskräfte zwischen den verschiedenen Molekülen machen.
Solche Betrachtungen sind bevorzugt mit Hilfe der vorhandenen EDV möglich. Das macht insbesondere dort Sinn, wo es recht umfangreiche numerische Lösungen gibt und diese entsprechend bearbeitet werden müssen. Allerdings werden in der Chemie oft andere Beobachtungsmethoden angewandt. Chemie und Physik sind dennoch sehr eng miteinander verbunden. Insbesondere die Molekülstrukturen können mit Hilfe quantenmechanischer Methoden im Rahmen der theoretischen Chemie detailliert aufgeklärt werden.
Bei der Astronomie und insbesondere der Astrophysik gibt es zweierlei wichtige Wechselwirkungen. Einerseits sind wichtige physikalische Grundprinzipien notwendig, um die Entwicklung und Zusammensetzung von Sternen und letzten Endes die Entwicklung des ganzen Kosmos zu beschreiben. Anderseits geht es um die Beschreibung der Elementarteilchen, die schon in der Frühzeit des Universums vorhanden waren und die Grundlage für vieles weitere bilden.
Zahlreiche Beobachtungsinstrumente (Radioteleskope), die uns einen Einblick in den Kosmos gewähren, wurden auf der Basis der physikalischen Grundlagen entwickelt. Eine dieser Entwicklungen sind zum Beispiel die Spiegelteleskope und die Linsenteleskope. Letztere verwendet man allerdings nicht mehr so häufig. Aber dennoch wurden diese Entwicklungen aus der Optik” abgeleitet, die ebenfalls ein wichtiges Teilgebiet der Physik ist.
Bei der Meteorologie sind gleich mehrere Zweige der klassischen Physik beteiligt. Da sind zunächst die Aerodynamik und die Hydrodynamik zu erwähnen. Wenn es zum Beispiel um die Eigenschaften der Atmosphäre und der Ozeane geht. Hier spielen natürlich Phasenübergänge eine besondere Rolle, vor allem wenn es um die Wolkenbildung geht oder wenn sich Eis bildet. Das sind wiederum Erscheinungen aus dem physikalischen Bereich der Thermodynamik.
Darüber hinaus gibt es auch Wechselwirkungen von Strahlung mit Atomen, Molekülen und Partikeln. Und da spielt die Klimaforschung insbesondere mit hinein. So finden Transportvorgänge in der Atmosphäre statt, die eine wesentliche Rolle für unser Klima spielen.
Die Infrarotabstrahlung kommt beispielsweise dadurch zustande, dass sich die Erde erwärmt und dann wie ein Ofen Infrarotstrahlung absendet. Das ist der größere Teil im Verhältnis zur direkt reflektierten Sonnenstrahlung. Hierbei spielen wiederum Wolken eine wichtige Rolle. Die reflektierte Infrarotabstrahlung von der Erde wird zum Großteil wieder von den Wolken reflektiert oder von den Treibhausgasen, wodurch die Oberfläche der Erde zusätzlich aufgeheizt wird.
Somit gibt es die Abstrahlung von den Wolken, vom Boden und auch die Verdampfung bzw. die Konvektion vom Boden aus in die Wolken, von denen aus dann weitere Infrarotstrahlung ausgesendet wird. Ein solcher Effekt wirkt teilweise erwärmend aber zugleich auch abkühlend. Denn wenn mehr Wolken vorhanden sind, wird auch mehr Sonnenstrahlung reflektiert. Gerade die weltweite Wolkenbedeckung hat einen wesentlichen Einfluss auf das Gesamtergebnis.
Wenn also durch den Treibhauseffekt die Erdoberfläche und damit auch die Ozeanoberflächen etwas wärmer werden, dann wird auch mehr Dampf vom Ozean aufsteigen, was zusätzlich zur Wolkenbildung führt. Die Wolkenbildung führt dann ihrerseits wieder zu mehr Reflektion der direkten Sonneneinstrahlung und damit wieder zu einer Abkühlung. Man sieht deutlich, dass es sich hierbei um ein sehr komplexes System handelt, welches sich gegenseitig beeinflusst. Dennoch gibt es deutliche Hinweise dafür, dass die Erwärmung gegenwärtig die Oberhand hat. Das kann man deutlich an den Gletscherschmelzen erkennen.
Aber es gibt Abschätzungen die zeigen, wenn es diese Wechselwirkungen von Pro und Kontra nicht gäbe, stünden wir schon ganz woanders mit der Erwärmung. Und eben weil es solche gegenläufigen Effekte gibt, sind die Erwärmungsvorgänge insgesamt immer noch moderat, was manche zu der Annahme verleiten lässt, dass es angeblich keinen wirklichen Klimawandel gibt.
Letzten Endes ist die Erde insgesamt ein sehr gut thermisch geregeltes System. Nach allem was man weiß, sind die Ozeane seit der Zeit ihres Bestehens nie ganz zugefroren aber auch nie komplett verdampft. Zwischen Null und 100°C hat unser Thermostat immer sehr gut funktioniert. Im Weltraum ist man dagegen nicht weit entfernt vom absoluten Nullpunkt. Anderseits hat man auf der Sonnenoberfläche viele 1000 Kelvin. Die Erde ist quasi eine sehr gut geregelte Zentralheizung. Das komplexe Zusammenspiel dieser nichtlinear miteinander verkoppelten Vorgänge ist so kompliziert, dass genaue Aussagen sehr schwierig zu treffen sind.
Da gibt es eigens eine Physik der Biologie, die wir hier nicht weiter ansprechen werden. Es lassen sich nur kurz zwei Aspekte erwähnen. Das eine ist, man kann auch physikalische Prozesse in biologischen Systemen beschreiben. Zum Beispiel den Energiehaushalt von Zellen. Oder Transportvorgänge von Energie oder Masse durch Zellmembranen hindurch. Denn nur lassen sich biologische Vorgänge verstehen. Dann gibt es noch die Wechselwirkung von Strahlung mit biologischem Gewebe.
Aber auch Untersuchungsmethoden sind physikalisch begründet. Es gibt diverse Markierungsverfahren in der Biologie und in der Medizin. Sowie die verschiedensten Diagnosemethoden und Therapieverfahren wie die Kernspintomographie.
Man kann schon erkennen, dass es auch auf diesem Fachgebiet eine Reihe von physikalischen Grundlagen gibt, die zur Entwicklung der modernen Medizin beitragen. Manche Diagnosebereiche sind sehr geprägt von physikalischen Vorgängen.
Die Technik ist ganz wesentlich durch die Dampfmaschine geprägt worden. Und auch umgekehrt ist die Thermodynamik von der Dampfmaschine beeinflusst worden. Das führte wiederum zu Teilgebieten wie die „Enthalpie” und die „Entropie”. Darunter versteht man Vorgänge, die sich aus den Notwendigkeiten ergeben haben, die bei der Beschreibung dieser maschinellen Vorgänge wesentlich waren.
Des Weiteren könnte man den Elektromotor, die Generatoren, die Halbleiterentwicklung oder die Lasertechnologie anführen. Gerade beim Laser hat man anfänglich nicht gewusst, wozu man den eigentlich braucht. Aber inzwischen zeigt sich, dass der Laser vor allem bei den CD- oder DVD-Geräten sowie den digitalen Speichermedien den größten Anwendungsbereich hat.
Oder nehmen wir die Nachrichtenübertragung mit Lichtleitern und Faseroptik und verschiedene andere Formen der Energiegewinnung, oder viele neue Werkstoffe. Also die Anwendung physikalischer Prinzipien auf technische Gegebenheiten ist sehr zahlreich.
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