Klassische Physik

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Als klassische Physik bezeichnet man den Entwicklungsstand, den die Physik etwa um die Wende vom 19. zum 20. Jahrhundert erreicht hatte. Zu der Zeit wurden die ersten quantenphysikalischen Phänomene identifiziert und die Relativitätstheorie entdeckt. Das machte eine teilweise Abkehr von bisher grundlegenden Begriffsbildungen nötig und begründete den Übergang von der klassischen Physik zur modernen Physik. Damit hat aber die klassische Physik ihre Bedeutung nicht eingebüßt, vielmehr besitzt sie in ihrem etablierten Anwendungsbereich, also vor allem in der makroskopischen Physik, dieselbe Gültigkeit wie vorher. Aus der modernen Physiker ergibt sich die klassische Physik als eine näherungsweise korrekte Beschreibung der Wirklichkeit. Insbesondere Aufbau und Eigenschaften der Materie sind aber nur durch Quantentheorie und Relativitätstheorie erklärbar.

Zur klassischen Physik rechnet man die klassische Mechanik einschließlich der klassischen statistischen Mechanik und der Kontinuumsmechanik, die Elektrodynamik, die klassische Thermodynamik und die Optik. Bisweilen wird auch die spezielle Relativitätstheorie noch zur klassischen Physik gerechnet, weil sie aus der Elektrodynamik heraus entwickelt wurde. Die Veränderungen, die die Relativitätstheorie in der Physik auslöste, gehen aber weit über die Elektrodynamik hinaus.

Der klassischen Physik liegt eine Reihe von Annahmen zugrunde, die nach der modernen Physik in unserer näheren Erfahrungswelt näherungsweise richtig sind, aber allgemein nicht in Strenge gelten:

  • In der klassischen Physik nahm man die Zeit als eine absolute Größe an. Tatsächlich hängt das Fortschreiten der Zeit aber vom Bezugssystem ab, in dem sie gemessen wird.
  • Man nahm ferner an, alle physikalischen Vorgänge spielten sich in einem dreidimensionalen kartesischen Raum ab. Tatsächlich sind die drei Dimensionen des Raums aber mit der Zeit verwoben und bilden mit ihr zusammen einen vierdimensionalen und überdies gekrümmten Raum.
  • Man nahm an, elektromagnetische Wellen, zu denen auch das Licht gehört, können gemäß den Maxwell-Gleichungen der Elektrodynamik mit beliebigem Energieinhalt existieren. Tatsächlich kommt Lichtenergie aber nur gequantelt vor.
  • Man glaubte, Ort und Impuls eines physikalischen Objektes zu einem bestimmten Zeitpunkt seien beide gleichzeitig mit beliebig hoher Genauigkeit bestimmt. Tatsächlich ist aber die maximal erreichbare Genauigkeit beim gleichzeitigen Bestimmen von Ort und Impuls nicht nur in praktischen Messungen begrenzt, sondern schon bei der Definition beider Größen prinzipiell (Heisenbergsche Unschärferelation).
  • Man glaubte, dass man bei hinreichend genauer Kenntnis aller Naturgesetze und Parameter das Verhalten eines physikalischen Systems präzise vorhersagen kann (Determinismus der klassischen Physik). Nach den Gesetzen der Quantenphysik lassen sich aber nur Aussagen über Wahrscheinlichkeiten machen (Kopenhagener Interpretation der Quantenmechanik).

Die klassische Physik steht heute am Anfang aller Ausbildung in Physik. Erst darauf aufbauend werden die moderneren Theorien eingeführt. In der Praxis wird bei physikalischen Fragen oft anhand der geforderten Genauigkeit oder der relevanten Größenordnungen untersucht, ob eine klassische Behandlung möglich ist oder ob Quanten- bzw. relativistische Effekte beachtet werden müssen.