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24.10.2023
Physik

Vorlesung 01 Überblick

Prof. Dr. Dieter Horns

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  • 00:00:03
    Ja. So. Schönen guten Tag. Vielen Dank,
  • 00:00:14
    wenn Sie ein bisschen zur Ruhe kommen.
  • 00:00:15
    Können wir auch gleich loslegen. So,
  • 00:00:22
    ich habe jetzt die Aufgabe erst einmal vermutlich dafür zu sorgen,
  • 00:00:26
    dass sie alle einen Platz bekommen. Das heißt,
  • 00:00:29
    es gibt noch so einige Plätze hier so in der Mitte,
  • 00:00:31
    wenn sie also in der Mitte irgendwie sitzen und nehmen sich einen Platz frei haben.
  • 00:00:34
    Vielleicht rücken sie so ein bisschen auf in die Mitte,
  • 00:00:36
    sodass wir da dann den Ränder noch Plätze frei bekommen.
  • 00:00:39
    Ich glaube,
  • 00:00:40
    es kommen noch vielleicht einige dazu
  • 00:00:42
    Und dann brauchen wir hier nicht irgendwie Leute stehen zu haben
  • 00:00:46
    oder sonst irgendwie ohne Sitzplatz, ohne Schreibplatz zu haben.
  • 00:00:50
    Das ist lieb. Dankeschön. So,
  • 00:00:58
    während sich jetzt alle so ein bisschen umsortieren, möchte ich.
  • 00:01:02
    Das nächste Mal sie alle herzlich begrüßen. Ich freue mich sehr,
  • 00:01:05
    dass Sie alle da sind in der Physik 1. Ich vermute,
  • 00:01:12
    dass einige von Ihnen auch schon bei der Orientierungseinheit dabei gewesen sind.
  • 00:01:15
    Da hatte ich mich auch schon vorgestellt und auch für die,
  • 00:01:18
    die jetzt noch nicht in der Orientierungseinheit da gewesen sind,
  • 00:01:21
    ganz kurz
  • 00:01:22
    Im gleichen Moment. Können wir vielleicht einfach die Lautstärke als hochdrehen? Für die,
  • 00:01:32
    die also letzte Woche nicht da gewesen sind, ganz kurz zur Vorstellung meiner Person. Ich bin Dieter Horns,
  • 00:01:38
    ich bin Professor im Fachbereich Physik am Institut für Experimentalphysik und ich befasse mich,
  • 00:01:44
    wenn ich nicht Vorlesungen halte mit der Forschung des Kosmos,
  • 00:01:48
    das heißt, ich mache etwas, das nennt sich Astro-Teichenphysik,
  • 00:01:51
    das ist jetzt hier für die Physik 1 nicht sonderlich relevant,
  • 00:01:55
    aber damit sie wissen,
  • 00:01:56
    in welchem Bereich ich tätig bin und die Physik 1 und Physik 2,
  • 00:02:00
    das sind die Kurse, die ich regelmäßig lese,
  • 00:02:03
    eine von drei Professoren, die diese Veranstaltung leiten.
  • 00:02:07
    Ich werde den ersten, die erste Hälfte der Vorlesung ungefähr
  • 00:02:11
    bis zum 7.12. lesen, dann übernimmt meine Kollegin Karin Hagner,
  • 00:02:15
    die ebenfalls mit Struth Experimentalphysik tätig ist und liest dann den zweiten Teil.
  • 00:02:21
    Die Vorlesung besteht oder das Modul besteht aus zwei Vorlesungen,
  • 00:02:25
    die eine Vorlesung ist die Experimentalphysik, die immer zweistündig,
  • 00:02:29
    dienstags und Donnerstag stattfindet und dann haben wir noch die Einführung,
  • 00:02:33
    die theoretische Physik 1 vom Kollegen Robin Sandra,
  • 00:02:36
    der dann im Anschluss immer eine Stunde,
  • 00:02:37
    ich glaube eine Stunde 15 Minuten,
  • 00:02:40
    auch dienstags und donnerstags seinen Vorlesungsteil hält
  • 00:02:44
    Das Ganze ist als integrierter Kurs gedacht, weil die Physik auf zwei Beinen steht.
  • 00:02:48
    Das eine ist die Experimentalphysik und das andere ist die theoretische Physik.
  • 00:02:52
    Und beides in integrierter Form zu präsentieren,
  • 00:02:55
    das ist unsere Aufgabe und das soll auch ihr Vorteil sein,
  • 00:02:58
    denn man kann diese beiden Bereiche oder die Bereiche der Physik oder den Methoden der Physik,
  • 00:03:03
    die dort verwendet werden, nicht so ohne weiteres voneinander trennen.
  • 00:03:08
    Bevor ich jetzt aber mit dem ersten Kapitel anfange,
  • 00:03:11
    möchte ich ein paar Informationen noch geben zur Organisation.
  • 00:03:14
    Das erste, was wirklich das Wichtigste sein sollte,
  • 00:03:17
    ich gehe davon aus, dass sie alle über Stine angemeldet sind.
  • 00:03:20
    Es gibt noch die sogenannte Umwelde- und Korrekturphase,
  • 00:03:22
    glaube ich, die geht noch
  • 00:03:23
    ein paar Tage
  • 00:03:25
    Und sie sollten also auf jeden Fall in dem Modul registriert sein,
  • 00:03:28
    denn nur dann können sie später auch die Klausur besuchen, eine Klausur ablegen.
  • 00:03:33
    Wenn sie dann entstehende, angemeldet sind, dann haben sie
  • 00:03:37
    da die Wahl zwischen 15 Übungsgruppen, die wir anbieten.
  • 00:03:40
    Die finden alle Donnerstags statt. Und diese Übungsgruppen,
  • 00:03:45
    die sind vermutlich relativ voll, wie ich das so immotan sehe.
  • 00:03:48
    Wobei, insbesondere die ersten sechs, die ja am frühen Nachmittag
  • 00:03:51
    standen finden, sind, glaube ich, hoffnungslos überbucht.
  • 00:03:55
    Es gibt noch freie Plätze, in denen etwas später stattfindenden Übungsgruppen.
  • 00:04:00
    Wir können die Übungsgruppen nicht alle parallel zum selben Zeitpunkt anbieten,
  • 00:04:03
    dafür gibt es keine genügend,
  • 00:04:05
    also nicht genügend Träume
  • 00:04:07
    Ich könnte, falls ich da tatsächlich noch Probleme ergeben,
  • 00:04:10
    für die eine oder den anderen noch dafür sorgen,
  • 00:04:13
    dass wir eventuell eine Übungsgruppe noch als eine Online-Übungsgruppe anbieten,
  • 00:04:20
    die auch in der ersten Zeitschiene etwas stattfindet.
  • 00:04:22
    Oder auch in anderer Zeitschiene, das sind relativ frei.
  • 00:04:25
    Denn wir sind begrenzt durch das limitierte Angebot an Räumlichkeiten.
  • 00:04:30
    Es gibt hier halt nur eine Handvoll von Häumen,
  • 00:04:31
    die sich eignet für den Übungsbetrieb und den der Fachbereich Physik hier nutzt.
  • 00:04:35
    Und die sind halt alle belegt und lassen sich dann dementsprechend nicht
  • 00:04:38
    einfach ergänzen. Deswegen also, meine Bütter an Sie,
  • 00:04:43
    wenn es geht, seien Sie flexibel,
  • 00:04:44
    weiche Sie entsprechend auf die etwas späteren Übungsgruppen aus
  • 00:04:48
    Und wenn Sie dann in der Übungsgruppe angemeldet sind,
  • 00:04:50
    dann haben Sie auch Zugriff auf einen Einschreibungsschlüssel für den Moodelkurs.
  • 00:04:56
    Und der Moodelkurs ist sehr wichtig, denn in Stine werden wir
  • 00:05:00
    keine weiteren Informationen hinterlegen. Das ist einfach von der Software
  • 00:05:04
    etwas unangenehm und etwas schwer zu bedienen und auch etwas holprig.
  • 00:05:07
    Deswegen verwenden wir für den hauptsächlichen Betrieb, das heißt,
  • 00:05:12
    Sie bekommen Übungszettel, die Übungsaufgaben,
  • 00:05:14
    die Sie abgeben, die Buchzettel, die Sie abgeben,
  • 00:05:15
    das wird alles in Moodel stattfinden.
  • 00:05:18
    Und den Einschreibeschluss, den Sie den gefunden haben,
  • 00:05:20
    können Sie dann benutzen, um sich im Moodel für den Kurs anzumelden.
  • 00:05:22
    Der Kurs heißt Physik 1, Mechanik und Wärmelehre,
  • 00:05:24
    Wintersemester 23,
  • 00:05:28
    Kurzes Meinungsbild oder Stimmungsbild, wer hat es doch nicht geschafft,
  • 00:05:31
    in Mudel sich anzumelden? Das sind noch einige. Ich vermute,
  • 00:05:36
    dass es daran liegt, dass sie vermutlich nicht in der
  • 00:05:38
    Übungsgruppe gelandet sind und noch nicht eine Ibusgruppe zugeteilt bekommen.
  • 00:05:43
    Das sollte aber jetzt bis in den nächsten Tagen möglich sein.
  • 00:05:44
    Ich habe auch die Kapazitäten von einigen Übungsgruppen angepasst,
  • 00:05:47
    an die Kapazitäten der Räumlichkeiten. Das heißt,
  • 00:05:50
    prüfen sie in Stine, dann bitte doch in den nächsten Tagen,
  • 00:05:53
    ob sie in der Übungsgruppe angekommen sind,
  • 00:05:55
    beziehungsweise für die Übungsgruppe auch bestätigt bekommen haben,
  • 00:05:57
    sodass sie dann diesen Einschreibeschlüssel finden.
  • 00:06:01
    Ich erkläre auch kurz, warum wir das über diese Übungsgruppen
  • 00:06:03
    spezifischen Einschreibenschlüssel machen. Das hat einfach damit zu tun,
  • 00:06:06
    dass die Übungsgruppenleiterinnen und Leiter dann immer auch sehen können,
  • 00:06:10
    was haben meine Studierenden eigentlich in den letzten Übungsaufgaben gemacht.
  • 00:06:13
    Dann können die einfach auswählen, ich möchte jetzt die Gruppe F haben,
  • 00:06:16
    dann sehen die alle Ergebnisse aus der Gruppe F. Deswegen auch diese Einteilung.
  • 00:06:19
    Und händisch ist es einfach zu viel Arbeit. Deswegen als über
  • 00:06:23
    diesen gruppenspitzifischen Einschreibenschlüssel. Falls sie dann immer noch Probleme haben sollten,
  • 00:06:27
    sagen wir, bist du über den Donnerstag hinaus,
  • 00:06:30
    dann können sie sich gerne bei mir nochmal melden.
  • 00:06:32
    Lass uns mal eine kurze Nachricht zukommen. Sie können mich
  • 00:06:35
    über meine E-Mail-Adresse kontaktieren. Schreiben Sie in der Subject-Zeile bitte
  • 00:06:39
    kurz rein. Probleme Physik 1 oder sowas in der Richtung
  • 00:06:42
    , dass ich sofort erkenne, worum es geht.
  • 00:06:44
    Und dann kann ich mich auch
  • 00:06:45
    darum kümmern
  • 00:06:49
    Gibt es dazu direkt Fragen? Bitte kurz Arm heben,
  • 00:06:55
    wenn irgendwelche Fragen sind oder irgendwelche Dinge?
  • 00:06:56
    Ja. Oder du hast alle Buchs gemacht, 6, 8.
  • 00:07:01
    Da könnte man vielleicht das auch bezahlen und auch weiter aufleben.
  • 00:07:07
    Also darüber können wir nochmal diskutieren, denn es gibt zumindest,
  • 00:07:10
    was die online, es gibt eine Online-Übungsgruppe zum Beispiel zurzeit im Angebot.
  • 00:07:14
    Und bei den Online-Übungsgruppen sind wir flexibel,
  • 00:07:15
    da könnten wir das im Prinzip auf den Freitag verschieben.
  • 00:07:18
    Vom Übungsbetrieb her ist es natürlich ganz angenehm,
  • 00:07:21
    wenn wir die alle auf einem Tag haben und
  • 00:07:24
    da komme ich vielleicht gleich nochmal drauf zu,
  • 00:07:25
    weil wir da nämlich auch darauf angewiesen,
  • 00:07:27
    dass eine gewisse Parallelität vorhanden ist
  • 00:07:30
    Deswegen ist die Präferenz, dass sie Donnerstag stattfinden. Gut,
  • 00:07:34
    dann zeige ich ihr also für die,
  • 00:07:34
    die den Moodles schon kennen, ist das jetzt nichts Neues,
  • 00:07:37
    aber für die, die es noch nicht gesehen haben,
  • 00:07:38
    einfach damit sie ein Gefühl dafür haben, was es da alles gibt.
  • 00:07:41
    Wir haben also hier unsere Abschnitte, allgemein ist es Experimentalphysik,
  • 00:07:44
    Einführung, die theoretische Physik. Das heißt,
  • 00:07:46
    wir haben also hier die Inhalte des Kurses auch so ein bisschen aufgegliedert,
  • 00:07:48
    sodass sie dann dort auch die entsprechenden Materialien finden.
  • 00:07:52
    Was sie dort finden werden, ist dann auch immer das, was ich hier anschreibe. Das heißt,
  • 00:07:57
    ich benutze gleich hier dieses Vakuumboard und schreibe dann gleich meine Sachen an und die sind natürlich auch herzlich eingeladen,
  • 00:08:04
    dass selbst auch nochmal zum Papier zu bringen,
  • 00:08:06
    denn es hat sich gezeigt,
  • 00:08:08
    haben sie dann was zu tun auch in den Zeiten,
  • 00:08:10
    wo wir nicht gerade interaktiv irgendwas machen.
  • 00:08:12
    Und zum anderen zeigt es sich,
  • 00:08:13
    dass wenn ich etwas mit der Hand zu Papier bringe,
  • 00:08:15
    dann ist es auch etwas besser verankert im Gehirn,
  • 00:08:17
    als wenn ich einfach nur zuhöre oder vielleicht mal die Gedanken dann auch leichter mal driften lassen kann.
  • 00:08:22
    Nutzen Sie das also, um Sie auch Notizen zu machen.
  • 00:08:25
    Aber das, was ich hier aufschreibe,
  • 00:08:26
    auch wenn Sie dann mal die Gelegenheit nicht hatten, mitzuschreiben,
  • 00:08:29
    können Sie später dann auch als PDF-Datei wiederfinden. Das heißt,
  • 00:08:32
    ich gebe Ihnen dann immer die PDF-Datei mit der Mitschrift von
  • 00:08:35
    dieser Vorlesung mit und die wächst dann auch immer an,
  • 00:08:38
    sodass Sie am Ende der Vorlesung dann ein Skript haben von dem,
  • 00:08:41
    was ich hier vorgelegt habe,
  • 00:08:42
    als eine einzelne PDF-Datei mit so
  • 00:08:44
    um und bei 80 Seiten,
  • 00:08:46
    die ich
  • 00:08:46
    hier aufgeschrieben haben werde
  • 00:08:48
    Was sie dann auch weiterhin dort finden, ist ein Link zu den Aufzeichnungen.
  • 00:08:51
    Das heißt, wir zeichnen diese Vorlesung auf.
  • 00:08:54
    Die wird dann von der Füßennet betriebenen sogenannten Wolke abgelegt.
  • 00:08:59
    Und dort können sie dann darauf zugreifen, entweder sich das herunterladen,
  • 00:09:02
    wenn sie wollen, oder aber auch direkt dort anschauen.
  • 00:09:06
    Da haben sie auch die Gelegenheit, die Geschwindigkeit zu erhöhen,
  • 00:09:08
    wenn sie mal sagen, oh, das interessiert mich nicht so sehr,
  • 00:09:09
    dann gehen sie aufs freie Geschwindigkeit, zweifache Geschwindigkeit,
  • 00:09:11
    dann geht das ein bisschen schneller.
  • 00:09:13
    Aber denken sie dran, das Gehirn hat nur eine gewisse Kapazität
  • 00:09:16
    und kann nicht unendlich viel in einer kurzen Zeitspanne aufnehmen.
  • 00:09:20
    Sie finden dann auch dort weiterführendes Material. Ich habe jetzt hier zum Beispiel,
  • 00:09:24
    wenn ich jetzt mal hier kurz die Exemptalphysik gehe,
  • 00:09:27
    habe ich hier fürs Kapitel 1,
  • 00:09:29
    habe ich Ihnen so ein paar Fragen zur Selbstüberprüfung hinterlegt,
  • 00:09:33
    die können Sie sich dann einmal anschauen und drüber nachdenken,
  • 00:09:36
    ob Sie die gut beantworten können.
  • 00:09:37
    Sie können auch gerne mit Ihren Kommilitonen, Kommilitonen drüber reden.
  • 00:09:41
    Das sind vielleicht auch Ansätze für die Diskussion.
  • 00:09:43
    Es empfiehlt sich sowieso sehr nach der Erfahrung von mir selbst
  • 00:09:47
    und auch in Erfahrung hier als Professor,
  • 00:09:49
    dass Sie in kleineren Gruppen versuchen, sich regelmäßig auch zu treffen,
  • 00:09:53
    um über die Themen zu reden und sich auszutauschen.
  • 00:09:57
    Anders kann natürlich die Übungsaufgabe sein, Anlass kann aber auch so
  • 00:09:59
    eine einfache Frage zur Selbstüberprüfung sein. Dann sehen Sie auch,
  • 00:10:03
    ich habe Ihnen jetzt zum Beispiel für das einleitende Kapitel auch noch einen Link gegeben,
  • 00:10:07
    zu dem sogenannten Standardsystem der Einheiten, das SI-System.
  • 00:10:10
    Da gibt es eine sehr schöne Broschüre vom PTB, das ist die physikalische technische Bundesanstalt.
  • 00:10:16
    Das sind die Chefmetrologen des Bundes und die kümmern sich darum,
  • 00:10:21
    dass in Deutschland die sogenannten SI-Einheiten sowohl umgesetzt werden, als auch,
  • 00:10:28
    dass die Grundlagen von diesen SI-Einheiten dort auch experimentell zugänglich sind.
  • 00:10:34
    Das heißt, alles, was wir hier als Größen betrachten,
  • 00:10:36
    physikalische Größen sind, basiert auf Einheiten und die müssen irgendwie kalibriert sein.
  • 00:10:40
    Das heißt, die müssen geeicht sein.
  • 00:10:43
    Und dann finden Sie später hier den Link zum Tafelanschrieb,
  • 00:10:46
    also was ich hier aufschreibe und die Vorlesungsvideos
  • 00:10:51
    Im Allgemeinteil habe ich ja auch noch ein paar Dinge aufgeschrieben zur Organisation.
  • 00:10:54
    Da finden Sie eigentlich hoffentlich alle Informationen wieder.
  • 00:10:57
    Also welche Veranstaltung hier zu dem Modul gehören.
  • 00:11:00
    Das ist also die Vorlesung, Teile 66,
  • 00:11:04
    100 und 101. Und dann haben wir die 15 Übungsgruppen.
  • 00:11:07
    Dann haben wir Tutorien, 500 Zahl. Und bei
  • 00:11:11
    den Tutorien gibt es hier auch noch einen extra Punkt,
  • 00:11:14
    wo die Tutoren und die Tutorien aufgelistet sind.
  • 00:11:18
    Mit dem Zeitpunkt, wann sie stattfinden. Wir haben also
  • 00:11:21
    Angebote am Montag, am Dienstag zwei und am Freitag
  • 00:11:25
    dann wiederum zwei.
  • 00:11:27
    Die werden angeboten in verschiedenen Räumlichkeiten
  • 00:11:29
    Wenn ihnen vielleicht blaue Salon noch nicht sagt,
  • 00:11:32
    das ist halt ein Gebäude hier vis-a-vis im ersten Stock,
  • 00:11:35
    dass die Bibliothek INF, das ist also im Gebäude 11,
  • 00:11:38
    das ist in dem Gebäude etwa in Luftlinie der Richtung 50 Meter,
  • 00:11:43
    das ist die Bibliothek im ersten Stock,
  • 00:11:45
    unter Hörsaal INF, das ist das Institut für Nanoforschung,
  • 00:11:49
    dass es im selben Gebäude auf der rechten Seite des Gebäudes ist.
  • 00:11:52
    Die Tutorien werden angeleitet von Studierenden,
  • 00:11:55
    also sie können selbst auch irgendwann mal Tutor oder Tutorin werden und das ist auch ein ganz,
  • 00:12:00
    finde ich, eine schöne Aufgabe,
  • 00:12:03
    dass sie ihren nachfolgenden Studierenden dann mithelfen können,
  • 00:12:07
    weil sie natürlich selbst am besten wissen sich noch daran erinnern,
  • 00:12:10
    mit welchen Konzepten sie vielleicht am meisten zu kämpfen hatten.
  • 00:12:13
    Und da können natürlich die Tutorinnen und Toren am besten oder
  • 00:12:15
    vielleicht sehr viel auf einer anderen Ebene und anderen Weise helfen,
  • 00:12:18
    als wir Professoren, Übungsgruppenleiterinnen und Leiter es tun können.
  • 00:12:23
    Die Termine, wann die Tutorien anfängen, ist nicht diese Woche,
  • 00:12:27
    sondern wir fangen mit den Tutorien an, Freitag nächster Woche.
  • 00:12:32
    Und dann ist ja der Montag so eine Art,
  • 00:12:36
    also der Montag wäre ein Brückentag. Deswegen findet das nächste
  • 00:12:39
    Woche Montag nicht statt und ist die Woche da drauf,
  • 00:12:40
    am 6.11. und der Dienstag ist ja ein Feiertag nächste Woche,
  • 00:12:43
    decken sie dran, 31.10., nicht Halloween, Reformationstag,
  • 00:12:46
    nenne ich das dann.
  • 00:12:48
    Da findet dann auch kein Tutor im Station ist die
  • 00:12:50
    folgende Woche
  • 00:12:52
    Sie können aber flexibel sich dann an die Tutorien wenden,
  • 00:12:54
    die ihnen gerade passen. Also wenn sie jetzt zum Beispiel sagen,
  • 00:12:58
    sie möchten am Freitag dann schon am dritten ins Tutorium gehen,
  • 00:13:01
    können sie da gerne auftauchen.
  • 00:13:03
    Die Teilnahme ist vollkommen freiwillig. Es gibt dort also keinerlei Dinge,
  • 00:13:07
    die sie aktiv leisten müssen, um irgendwelche Punkte zu sammeln.
  • 00:13:10
    Das Tutorium ist wirklich ein Angebot, ein Mitnehmen-Angebot,
  • 00:13:12
    wo sie dann mit Studierenden reden können,
  • 00:13:14
    sich untereinander austauschen können und ein wenig Hilfestellung über den Übungsgruppenbetrieb hinaus bekommen.
  • 00:13:22
    Dann haben wir den Übungsbetrieb,
  • 00:13:26
    der ist hier so ein bisschen erklärt,
  • 00:13:28
    Übungsbetrieb, damit ist gemeint,
  • 00:13:30
    dass sie
  • 00:13:30
    wöchentlichte Aufgaben rechnen
  • 00:13:34
    Zu Hause überwiegend rechnen sollen und abgeben. Das heißt,
  • 00:13:38
    es ist also nicht nur eine Übungsaufgabe,
  • 00:13:40
    einmal zu Hause sich angucken und dann, ja,
  • 00:13:41
    ich habe es geschnallt,
  • 00:13:42
    sondern sie sollen das auch wirklich zum Papier bringen,
  • 00:13:44
    einscannen und dann den Moodle hochladen,
  • 00:13:46
    dann gibt es auch noch eine Anleitung dazu.
  • 00:13:48
    Das ist nicht weiter schwierig. Viele kennen es vielleicht auch schon.
  • 00:13:51
    Und wenn sie dann die Daten, ihre Erlösung hochgeladen haben,
  • 00:13:54
    dann wird die korrigiert. Da haben wir drei Korrekturassistenten eingestellt,
  • 00:14:00
    die dann als wöchentlich diese Aufgaben korrigieren und dann bekommen sie eine korrigierte Version im Moodle,
  • 00:14:04
    die sie anschauen können und die wir dann auch sehen,
  • 00:14:06
    um zu schauen,
  • 00:14:07
    wo sind die Probleme,
  • 00:14:08
    wo sind die Schwierigkeiten
  • 00:14:10
    Die Jungsaufgaben sind halt entsprechend der Aufteilung der Vorlesung unterteilt in
  • 00:14:14
    einen Teil Experimentalphysik. Da gibt es dann zwölf Punkte
  • 00:14:17
    jede Woche zu bekommen und acht Punkte in der Theorie.
  • 00:14:20
    Die Aufgaben werden auch unterschiedliche Schwierigkeitsgrade haben. Das heißt,
  • 00:14:25
    sie werden also sehr leichte Aufgaben bekommen, die sollte ich,
  • 00:14:27
    sollen sie alle lösen können. Die werden wir auch zum
  • 00:14:29
    Teil dann in den Übungsgruppen selbst schon besprechen und dort lösen.
  • 00:14:32
    Und da gibt es auch etwas schwierigere, kniffligere Aufgaben,
  • 00:14:35
    wo sich vielleicht dann nur Hinweise bekommen und wo sie dann
  • 00:14:37
    einen Teil wirklich selbstständig zu Hause erarbeiten müssen.
  • 00:14:41
    Die Aufgaben sollen handschriftlich abgegeben werden und sie machen eine individuelle Abgabe.
  • 00:14:45
    Das heißt, jeder und jede gibt eine Lösung ab
  • 00:14:48
    Die wird dann bepunktet, die Punkte werden aufgezählt, plus zum Ende des Semesters.
  • 00:14:53
    Und sie können dann mit Hilfe dieser Übungsaufgaben,
  • 00:14:55
    wenn sie die zumindest zu 50 Prozent richtig bearbeiten,
  • 00:14:57
    also 50 Prozent der Punkte am Ende erreicht haben,
  • 00:15:00
    dann bekommen sie einen sogenannten Bonus.
  • 00:15:02
    Das, was wir in der Physik sehr lange schon machen,
  • 00:15:04
    das ist also, hat sich auch bewährt.
  • 00:15:06
    Sie halten dann also einen Sockel an Punkten für die Klausur,
  • 00:15:10
    und zwar 40 Prozent der zu bestehen nötigen Punkte.
  • 00:15:14
    Und wenn sie dann also bestehen wollen, brauchen sie nur
  • 00:15:16
    noch die anderen 60 Prozent der zu bestehen nötigen Punkte erreichen,
  • 00:15:19
    dann haben sie bestanden.
  • 00:15:21
    Also einfacher zu bestehen. Und wenn sie bestanden haben,
  • 00:15:24
    dann bekommen sie, wenn sie den Bonus erfolgreich aus der Übung mitgenommen haben,
  • 00:15:28
    bekommen Sie eine Note verbessert, um eine Drittelnote.
  • 00:15:31
    Also von 1,7 auf 1,3 oder von 1,3 auf 1,0. Das heißt,
  • 00:15:35
    es lohnt sich aus vielerlei Gründen, diese Übungen zu bearbeiten. Das erste ist,
  • 00:15:41
    dass es tatsächlich sehr schwierig ist, die Klausur zu bestehen,
  • 00:15:43
    wenn sie sich nicht mit den Übungsaufgaben auseinandergesetzt haben und das geübt haben,
  • 00:15:48
    weil, klar, die Klausur sind auch Aufgaben,
  • 00:15:50
    die sie lösen müssen.
  • 00:15:51
    Und das üben sie dann, das ganze Semester hinweg,
  • 00:15:54
    mit diesen Übungsaufgaben. Bleiben Sie also am Ball.
  • 00:15:58
    Es muss ja nicht jedes Mal das ganze Platt sein,
  • 00:16:00
    aber wenn Sie die einfachen Übungsaufgaben dann lösen,
  • 00:16:03
    dann schaffen Sie auf jeden Fall einen guten,
  • 00:16:05
    einen Bestandteil von denen zum Erwerben des Bonus nötigen Punktteilanteils
  • 00:16:15
    Die Aufgabe, die ich erwähnt hatte, die geben halt einzeln ab,
  • 00:16:18
    aber sie dürfen natürlich auch in kleinen Gruppen zusammenarbeiten.
  • 00:16:20
    Das hatte ich ja gerade versucht,
  • 00:16:21
    auch noch zu erklären, es hilft, da zusammenzuarbeiten.
  • 00:16:24
    Sie dürfen auch dann dieselbe Lösung quasi abgeben. Das ist
  • 00:16:27
    gar kein großes Problem. Es ist natürlich, dadurch,
  • 00:16:30
    dass wir es handschriftlich einverlangen, nicht ganz so einfach,
  • 00:16:33
    jetzt sozusagen einfach irgendwas aus dem Latech-Datei zu übertragen und zu kopieren.
  • 00:16:37
    Und sie sollten auch schon den Ansatz haben,
  • 00:16:39
    dass sie da nicht sich quasi selbst ins hinters Licht führen,
  • 00:16:42
    indem sie einfach etwas kopieren, ohne darüber nachgedacht zu haben.
  • 00:16:46
    Das können wir natürlich nicht vermeiden, dass es passiert,
  • 00:16:49
    aber sie tun sich damit selbst
  • 00:16:50
    keinen Gefallen
  • 00:16:52
    Wir haben noch einen Spezialpunkt, den ich hier erwähnen möchte.
  • 00:16:55
    Und zwar, um wirklich auch diese Prüfung am Ende.
  • 00:16:59
    Und die Prüfung ist für viele ein Problem.
  • 00:17:01
    Diese schriftliche Prüfung sind tatsächlich nicht so ganz einfach,
  • 00:17:03
    weil sie unter einer gewissen Druckbedingung hier sitzen müssen.
  • 00:17:06
    Und sie müssen deine Aufgaben lösen. Und manchmal ist es wirklich schwierig,
  • 00:17:09
    den richtigen Ansatz zu finden und dann verzweifeln ich.
  • 00:17:12
    Und ich habe vielleicht dann eine Blockade und kann die
  • 00:17:14
    restlichen Aufgaben gar nicht mehr bearbeiten.
  • 00:17:16
    Um so ein bisschen auch die Taktiken zu lernen,
  • 00:17:19
    die nötig sind, um in der Klausur erfolgreich zu sein.
  • 00:17:22
    Also zum Beispiel die Aufgaben rauszusuchen,
  • 00:17:24
    die ich sicher lösen kann,
  • 00:17:25
    mit denen anzufangen,
  • 00:17:27
    mich nicht zu verbeißen an irgendeiner Stelle
  • 00:17:29
    Bieten wir also einen Midterm, also eine kleine Präsenzklausur an,
  • 00:17:35
    die findet am 7.12. statt. Das ist etwa die Zeit,
  • 00:17:39
    wo wir auch den Übergang machen von meinem Antwortlesungsteil zu dem
  • 00:17:41
    von Frau Hagner. Und da werden wir eine Expontalphysik,
  • 00:17:44
    eine Stunde in der Übungsgruppe dazu geben,
  • 00:17:47
    um ein paar Übungsaufgaben in der Präsenz in der Übungsgruppe
  • 00:17:51
    zu lösen und abzugeben und dann bekommen sie für die,
  • 00:17:55
    die zwölf Punkte maximal, die sie sonst für das Übungsblatt in der Woche gehabt haben.
  • 00:17:59
    Das heißt, es ersetzt den Experimentalteil der Übungsaufgabe.
  • 00:18:03
    Das Übungsblatt ist in der Woche. Sie bekommen dann aber
  • 00:18:05
    auch noch Hausaufgabe für die Theorie, aber die Theorie,
  • 00:18:08
    da ist eine Kontinuität da, da haben wir uns entschieden,
  • 00:18:10
    das nicht so zu machen.
  • 00:18:11
    Es geht nur für die Experimentalphysik teil
  • 00:18:14
    Ist also an der Gelegenheit zu verüben, wie gehe ich damit um,
  • 00:18:18
    wie komme ich damit klar, Aufgaben, nicht zu Hause,
  • 00:18:21
    mit beliebig viel Zeit, sondern mit einer gewissen Uhr,
  • 00:18:24
    die tickt, Innenpräsenz zu lösen, was sozusagen die Situation in der Klausur ist.
  • 00:18:29
    Klausur haben wir hier noch so ein paar Informationen,
  • 00:18:32
    die sind vielleicht jetzt noch nicht so super spannend,
  • 00:18:34
    aber was sie wissen sollten, ist, sie dürfen,
  • 00:18:37
    erst einmal gibt es, müssen sie sich anmelden,
  • 00:18:39
    das ist ganz wichtig und sie haben erlaubte Hilfsmittel und da möchte ich vielleicht ganz kurz auf diesen Punkt hinweisen,
  • 00:18:46
    dass sie am Ende zur Klausur dürfen sie einen Zettel mitbringen,
  • 00:18:50
    ein DIN A4 Blatt,
  • 00:18:51
    beidseitig beschrieben
  • 00:18:53
    Und da dürfen sie quasi wieder als Spickzettel alles das aufschreiben,
  • 00:18:55
    was sie meinen, dass sie aus der Vorlesung,
  • 00:18:58
    aus den Übungen brauchen, um Aufgaben zu lösen.
  • 00:19:01
    Das können irgendwelche Gesetze sein, das können irgendwelche Gleichung sein,
  • 00:19:04
    das können alle möglichen Dinge sein, die sie brauchen.
  • 00:19:07
    Und das dürfen sie mitnehmen. Und das ist natürlich die Idee dahinter,
  • 00:19:09
    dass sie, wenn sie diesen Spickzettel für sich erarbeiten,
  • 00:19:13
    dass sie quasi sowieso einmal die Vorlesung durchgehen,
  • 00:19:17
    alles vorbereiten und dann sowieso den vielleicht gar nicht mehr brauchen.
  • 00:19:21
    Taschenrechner ist auch erlaubt, ansonsten keine anderen Hilfsmittel. Ja,
  • 00:19:25
    und nach der Klausur gibt es dann noch eine Einsichtnahme,
  • 00:19:28
    die Bonusregel wird natürlich berücksichtigt, wenn sie die Klausur zweimal versuchen müssen,
  • 00:19:34
    weil sie vielleicht bei der ersten es nicht schaffen, zu bestehen,
  • 00:19:37
    dann ist der Bonus beim zweiten Mal nach wie vor da.
  • 00:19:40
    Das heißt, auch beim zweiten Mal bekommen sie den Bonus angerechnet,
  • 00:19:42
    der verfällt nicht. Aber der verfällt im kommenden Semester.
  • 00:19:46
    Das heißt, wir haben zwei Versuche und sie haben zweimal
  • 00:19:47
    , können sie maximal den Bonus einbringen.
  • 00:19:52
    Das sind so diese Informationen. Dann habe ich,
  • 00:19:56
    gibt es auch noch ein Blatt, das wird wahrscheinlich
  • 00:19:57
    der Kollege dann auch noch in der Vorlesung danach besprechen.
  • 00:20:00
    Das ist für die Einführung theoretische Physik. Und dann haben wir noch eine Literaturliste,
  • 00:20:06
    die ich Ihnen hier mitgeben möchte, das ist für die Experimentalphysik.
  • 00:20:08
    Da habe ich jetzt gleich verlinkt die Dateien und ich glaube,
  • 00:20:12
    das geht dann automatisch zum PDF,
  • 00:20:15
    auch über ihren studierenden Status von der Universität beziehen können.
  • 00:20:19
    Das heißt, die Universität zahlt dafür an den Springer-Verlag zum
  • 00:20:23
    Beispiel und dann können sie das PDF runterladen.
  • 00:20:25
    Ich hoffe, das funktioniert noch für alle. Ich habe
  • 00:20:26
    das nicht einzeln getestet. Dann habe ich hier auch noch
  • 00:20:31
    keine direkte Empfehlung, für welche Literatur sie unbedingt lesen sollten.
  • 00:20:35
    Es gibt kein extra Skript von meiner Seite. Das Skript
  • 00:20:38
    ist sozusagen dann meine Mitschrift, die sie hier bekommen. Aber wenn sie nochmal etwas nachlesen wollen,
  • 00:20:42
    dann kann ich Ihnen zwei Bücher vielleicht so ein bisschen besonders empfehlen,
  • 00:20:45
    dass auch die beiden ersten Titel hier,
  • 00:20:47
    einmal gibt es einen Dämmtröder, Physik 1,
  • 00:20:49
    das ist ein Werk, was auch schon mittlerweile in der,
  • 00:20:52
    keine Ahnung, fünften, sechsten,
  • 00:20:53
    siebten Auflage oder so erschienen ist.
  • 00:20:55
    Das wird also ständig auch angepasst und erweitert. Das ist
  • 00:21:00
    also auch ein bewährtes Lehrbuch, ist vom Stoffumfang natürlich weit mehr,
  • 00:21:04
    als wir hier in der Physik 1 machen werden.
  • 00:21:07
    Ist vielleicht ein bisschen umfänglich, deswegen auch nochmal ein zweiter Hinweis,
  • 00:21:11
    das Buch von Skobel, Lindström und Langka,
  • 00:21:13
    das sind auch drei Hamburger,
  • 00:21:15
    die haben im Prinzip das Curriculum vom vielen Jahren schon mal in der Weise vorbereitet,
  • 00:21:19
    dass sie auch dazu ein Lehrbuch herausgebracht haben.
  • 00:21:22
    Und das kann man immer noch sehr gut empfehlen als eine kompakte Einführung.
  • 00:21:27
    Die anderen sind sehr umfänglich, haben dafür den Vorteil,
  • 00:21:29
    dass sie auch sehr viele Übungsaufgaben enthalten. Für die sagen wir mal,
  • 00:21:35
    Zeit auch nach Physik 1, kann ich Ihnen hier empfehlen,
  • 00:21:38
    den Meshede Gerzen, das ist ein Buch,
  • 00:21:40
    was den Anspruch hat, dass es die gesamte Physik umfassen soll.
  • 00:21:44
    Da finden Sie also zu allen Themen,
  • 00:21:46
    die Sie im Bachelorstudium und auch darüber hinaus hier Vorlesung und Veranstaltung besuchen,
  • 00:21:50
    auch viele gute Texte und auch Abbildung und Referenzen.
  • 00:21:56
    Da gibt es noch einen Hoch Bergmann Schäfer,
  • 00:21:57
    das ist schon ein bisschen älter, das ist eine mehrbändige Serie,
  • 00:22:00
    die auch dann Details wirklich Experimenten enthält.
  • 00:22:04
    Und da gibt es noch die Final Lecture von Richard Fineman,
  • 00:22:07
    die ist sehr, sehr schön zu lesen, aber vielleicht das Lehrbuch,
  • 00:22:12
    wenn sie nicht so richtig noch nicht richtig den Weg zur Physik gefunden haben,
  • 00:22:15
    es ist vielleicht nicht die erste Wahl, die ich empfehlen würde.
  • 00:22:18
    Aber sehr, sehr interessant, ich lese darüber darin auch manchmal sehr,
  • 00:22:21
    sehr gerne, weil Fineman nämlich den Anspruch hat,
  • 00:22:23
    dass er alles aus seiner Sicht heraus neu entwickelt hat.
  • 00:22:26
    Das ist ein sehr spannendes Vorgehen, was er da zeigt. Dann habe ich noch was,
  • 00:22:31
    was man sozusagen mal zwischen den Tagen über Weihnachten mal lesen kann,
  • 00:22:35
    faszinierende Physik, in meiner Sicht nach wirklich eines der besten Allgemeinverständlichen und auch leicht zugänglichen Werke,
  • 00:22:42
    was auch die moderne Physik umfasst,
  • 00:22:45
    auch von teilweise Kollegen hier aus Hamburg mitgestaltet und als letztes noch Werkzeuge und Tools,
  • 00:22:52
    auch wichtig, finde ich,
  • 00:22:53
    weil wir in der Physik nämlich ja nicht nur mit Stift und Papier arbeiten,
  • 00:22:57
    sondern wir benutzen natürlich viel auch computergestützte Methoden.
  • 00:23:01
    Und wenn ich zum Beispiel ein einfaches,
  • 00:23:04
    wir machen das später auch nochmal,
  • 00:23:05
    ein einfaches Python-Programm denke, was ich ausführen möchte,
  • 00:23:08
    um meinen Plot zu erzeugen oder Messungen auszuwerten,
  • 00:23:10
    dann gibt es von der Uni einen sogenannten Jupiter-Server,
  • 00:23:14
    von der Min-Fakultät genau genommen.
  • 00:23:16
    Und den Link habe ich hier auch hinterlegt. Wir werden später
  • 00:23:18
    auch nochmal hingehen. Und dann kann ich auch empfehlen,
  • 00:23:21
    dass sie sich eine App installieren auf ihr Mobiltelefon,
  • 00:23:23
    die werden wir später auch nochmal einsetzen.
  • 00:23:25
    Das nennt sich das sogenannte Five-Fox. Das ist also eine
  • 00:23:29
    von der Uni Aachen entwickelte App, die auch auf Android und iOS installierbar ist.
  • 00:23:35
    Und die ist wirklich prima. Damit kann ich nämlich
  • 00:23:37
    die gesamten Sensoren von meinem Mobiltelefon auch einsetzen,
  • 00:23:40
    um damit physikalische Experimente zu Hause oder hier im Hörsaal zu machen.
  • 00:23:46
    Und da die auch richtig auszuwerten. Dann habe ich noch
  • 00:23:52
    einen letzten Punkt, dass wir die auch gleich eröffnen. Ich habe mir überlegt,
  • 00:23:56
    das habe ich vorher in der Form noch nicht probiert,
  • 00:23:58
    dass es sozusagen jetzt neu mal als Test,
  • 00:24:02
    dass ich einen Chatraum hier öffne, dass es über das sogenannte Leap-Chat-System,
  • 00:24:06
    das ist von der Uni Hamburg auch empfohlen.
  • 00:24:07
    Also es ist jetzt nicht irgendwie so ein windiger Anbieter,
  • 00:24:10
    wo man irgendwie seine Daten verkauft
  • 00:24:12
    Sondern das ist ein quäloffener, nicht kommerzieller Browser-Chat,
  • 00:24:16
    der sogar Markdown für die Spezialisten unterstützt.
  • 00:24:19
    Das heißt, man kann dort auch allerlei interessante Formatierungen machen.
  • 00:24:22
    Und das Schöne daran ist, dass der sozusagen für einfach
  • 00:24:27
    zugänglich ist, muss einfach nur gleich am Link klicken.
  • 00:24:30
    Und sie haben da die Gelegenheit, Fragen zu stellen.
  • 00:24:33
    Also sowohl während der Vorlesung, ich werde mir das halt
  • 00:24:35
    gleich noch auf meinem anderen Computer vielleicht aufmachen, als auch danach.
  • 00:24:42
    Und ich kann da einen Blick drauf werfen und gelegentlich auch dann antworten.
  • 00:24:45
    Vielleicht ist aber auch der eine oder die andere dabei,
  • 00:24:47
    die auch eine Antwort weiß. Das heißt,
  • 00:24:48
    da können sie da einen relativ kurzen Weg vielleicht auch Hilfe finden,
  • 00:24:51
    wenn sie irgendwo an irgendeiner Stelle hängen
  • 00:24:54
    Das Ganze läuft, läuft also komplett im Browser.
  • 00:24:57
    Ich mache das mal hier auf. Das heißt,
  • 00:25:01
    man kann sich hier entweder mit seinem Warennamen anmelden oder man kann
  • 00:25:04
    auch einfach einen random Usernamen generieren, Bankable Die Loot.
  • 00:25:08
    Und dann bin ich hier unterwegs und dann können Sie hier Nachrichten eingeben.
  • 00:25:13
    Ich werde mich da gleich auch nochmal anmelden,
  • 00:25:15
    aber Sie können das gerne nutzen, jetzt auch während der Vorlesung oder auch danach,
  • 00:25:19
    einfach um mal schnell eine Frage loszuwerden.
  • 00:25:20
    Das heißt, ich mache das mal vielleicht hier auch nochmal auf,
  • 00:25:23
    damit wir das sehen können, damit ich das sehen kann,
  • 00:25:26
    weil den Computer werde ich dann gleich mal hier umschalten
  • 00:25:33
    Das heißt, ich mache jetzt genau das Gleiche da drüben
  • 00:25:35
    und dann logge ich mich auch mit meinem Namen ein,
  • 00:25:38
    damit ich, ich bin ja nicht, muss ja nicht unbedingt anonym bleiben.
  • 00:25:41
    Und das lasse ich dann immer laufen,
  • 00:25:42
    das ist halt auch für diejenigen gedacht,
  • 00:25:44
    die dann zum Beispiel im Stream sitzen und die Vorlesung vielleicht sogar live mitverfolgen wollen,
  • 00:25:48
    die können dann auch dort eine Frage oder Fragen loswerden.
  • 00:25:54
    Und dann gibt es da. Okay, es geht gleich
  • 00:26:00
    los. So. Können Sie gerne nutzen. Ich mache das
  • 00:26:09
    hier wieder zu. Was haben das ganze Fenster zugemacht?
  • 00:26:11
    Ich wollte noch zwei Dinge zeigen
  • 00:26:16
    Natürlich, sonst können Sie auch immer Fragen auch so stellen,
  • 00:26:18
    also wenn Sie jetzt keine Lust haben, da was einzutippen.
  • 00:26:29
    Das habe ich mit Passwort vertippt, muss man mal versuchen.
  • 00:26:36
    So, dann gebe ich dann zurück. Und dann würde
  • 00:26:40
    ich nämlich vorschlagen, dass ich jetzt die ganzen Dinge,
  • 00:26:44
    die wir jetzt an Organisationen haben, abschließen.
  • 00:26:48
    Wie gesagt, wenn Sie Fragen haben,
  • 00:26:50
    fragen Sie gerne hier
  • 00:26:54
    Ich kann schon mal loslegen,
  • 00:26:54
    die Frage zu der theoretischen Physik kann ich gleich beantworten.
  • 00:26:57
    Ich glaube nicht. Ich glaube, der Ruine Sandra
  • 00:27:00
    hat vor, das nur aufzuzeichnen und nicht zu streamen.
  • 00:27:02
    Aber wenn sie in Fragen, vielleicht ändert er auch noch seine Meinung dazu.
  • 00:27:06
    Taschenrechner sind alle zugelassen, die halt auch zur Abiturprüfung zugelassen sind.
  • 00:27:10
    Das heißt also, welche, die halt nicht sehr umfänglich
  • 00:27:12
    programmierbar sind und vor allen Dingen nicht keine Möglichkeit haben,
  • 00:27:18
    irgendwie noch Google zu nutzen oder sonst irgendwas.
  • 00:27:20
    Also Grafiktaschenrechner sind, glaube ich, an der Stelle auch okay.
  • 00:27:24
    Das ist meiner Sicht nach in Ordnung. Gut, jetzt zu der Vorlesungsinhalt,
  • 00:27:28
    bevor wir jetzt also dann direkt ins erste Kapitel einsteigen,
  • 00:27:31
    ich habe hier die elf Kapitel aufgeschrieben, die wir bearbeiten werden.
  • 00:27:36
    Heute werden wir uns mit dem Überblick beschäftigen.
  • 00:27:40
    Und dann geht es weiter mit der Logik des Ganzen,
  • 00:27:43
    um das so ein bisschen auch einzuordnen, warum wir diese Reihenfolge haben.
  • 00:27:48
    Die habe ich mir nicht ausgedacht. Das ist unser Sogenantes
  • 00:27:50
    Curriculum für die Physik 1, die wir hier machen.
  • 00:27:54
    Wir fangen also an mit der einfachsten Version,
  • 00:27:56
    mit der wir einen Massenpunkt betrachten,
  • 00:28:00
    der sich bewegt und zwar eindimensional, zweidimensional und dann auch dreidimensional.
  • 00:28:06
    Dann werden wir also kennenlernen, Konzepte wie Geschwindigkeit und Beschleunigung.
  • 00:28:10
    Dann kommt die Dynamik. Das heißt, wir gehen dann
  • 00:28:12
    einen Schritt weiter und überlegen uns, was dass ein Körper beschleunigt wird.
  • 00:28:17
    Das ist dann eine Kraft. Länder als das Konzept der
  • 00:28:18
    Kraft kennen, da gelernt wieder die jutschen Axiome kennen.
  • 00:28:23
    Und wir lernen dann auch noch kennen,
  • 00:28:24
    dass wir eine Bewegung beschreiben können aus unterschiedlichen Perspektiven,
  • 00:28:30
    in einem Zugsystem, so nennt man das dann Ganze,
  • 00:28:32
    kann ich mich mitbewegen oder ich bin möglicherweise auch in Ruhe zu
  • 00:28:36
    dem Experiment und da lernen wir da an die Transformation kennen.
  • 00:28:40
    Dann beschäftigen wir uns mit Gravitation,
  • 00:28:44
    da lernen wir dann insbesondere auch die Caplers schon Gesetze kennen.
  • 00:28:47
    Dann haben wir das Konzept Arbeit und Energie
  • 00:28:50
    und dann haben wir Dynamik von Masse.system
  • 00:28:53
    Und wie Sie sich auch so erkennen können,
  • 00:28:54
    wir fangen leicht an und dann steigern wir uns immer weiter
  • 00:28:56
    und mal weiter und betrachten immer kompliziertere Systeme.
  • 00:29:00
    Ist also dann bei dem System von Massepunkten schon angekommen.
  • 00:29:04
    Und dann ergeben sich viele mögliche Freiheitsgrade der Bewegung.
  • 00:29:07
    Und eine der interessanten Systembewegungen, die wir da betrachten können,
  • 00:29:11
    sind da in Schwingungen und wählen, die dann kennenlernen werden.
  • 00:29:16
    Und dann gehen wir zum Schluss auch noch auf wirklich realistische
  • 00:29:18
    Systeme ein, also auf sowas wie Flüssigkeiten und Gase.
  • 00:29:21
    Das sind dann also auch im weiteren Sinne Vier-Teiche-Systeme. Aber Systeme,
  • 00:29:26
    die halt dann so viele Teichen haben,
  • 00:29:28
    dass es hoffnungslos ist in irgendeiner Weise,
  • 00:29:30
    die Einzelbewegung der Teichen zu beschreiben, sondern ich muss dann dazu übergehen,
  • 00:29:33
    das Ganze als ein Fluid oder als ein Gas zu betrachten.
  • 00:29:39
    Und dann zum Abschluss haben wir dann noch den Abschnitt zur Wärmelehre.
  • 00:29:42
    Da geht es dann um die Erweiterung des Arbeitsbegriffs,
  • 00:29:45
    um das Prinzip der Wärme. Und dann lernen wir auch
  • 00:29:49
    noch Zustandsänderungen kennen, Kreisprozesse, Hauptsätze der Thermodynamik.
  • 00:29:53
    Fangen wir jetzt also mit dem Überblick an.
  • 00:29:56
    Und das mache ich jetzt mit Stift und Papier.
  • 00:30:04
    Kommen noch um die richtigen Fragen da bist.
  • 00:30:08
    Also die Frage mit den Tablet und so weiter,
  • 00:30:10
    das habe ich auch in den in dem Übungsbetrieb aufgeschrieben.
  • 00:30:13
    Sie können das gerne machen, solange es halt handschriftlich am Ende ist.
  • 00:30:16
    Die Spanier sogar noch ein bisschen über den Umwegpapier,
  • 00:30:18
    wenn sie es nicht machen, sparen sie noch Papier.
  • 00:30:20
    Also ich finde das auch gut,
  • 00:30:20
    wenn sie es im Tablett machen und das so abgeben.
  • 00:30:25
    Zum Überblick. Wir müssen uns natürlich ganz am Anfang,
  • 00:30:28
    wie sie es gehört, erst einmal klar werden.
  • 00:30:40
    Überblick. Ich schreibe hier noch mal dazu.
  • 00:30:44
    Heute ist der 24.10. Müssen wir uns nicht klar werden,
  • 00:30:50
    was für sie ist
  • 00:30:56
    Und da gibt es sicherlich auch unterschiedliche Arten und Weisen,
  • 00:31:01
    wie wir Physik unter Umständen begreifen und auch definieren.
  • 00:31:05
    Und ich will ja auch keine strenge Definition versuchen.
  • 00:31:10
    Ich möchte es aber zunächst einmal abgrenzen gegenüber anderen Wissenschaften.
  • 00:31:15
    Also die Physik gehört zu den Naturwissenschaften, das heißt das Ding,
  • 00:31:18
    mit dem wir uns beschäftigen, ist die Natur als Ganzes.
  • 00:31:23
    Und wenn man dann aber schaut, na gut,
  • 00:31:25
    es gibt natürlich noch andere Naturwissenschaften, Biologie und Chemie,
  • 00:31:28
    was machen wir eigentlich?
  • 00:31:28
    Naja,
  • 00:31:29
    Biologie kümmert sich um Lebende
  • 00:31:32
    Dinge, also nicht um die Natur als Ganzes, sondern kümmere ich mich um Prozesse,
  • 00:31:37
    die irgendwas mit Stoffwechsel und mit Leben, mit Fortpflanzung zu tun haben.
  • 00:31:42
    Chemie beschäftigt sich dann schon eher etwas, da könnte man sagen,
  • 00:31:44
    gut, da kommen wir schon wieder in die Richtung,
  • 00:31:46
    was vielleicht viele als Physik auch verstehen,
  • 00:31:47
    ich beschäftige mich da aber dann mehr mit deren Wechselwirkung von Stoffen,
  • 00:31:50
    wie sie reagieren, Dinge bilden Verbindungen aus,
  • 00:31:56
    die Verbindung lösen sich,
  • 00:31:58
    also in der Chemie geht es im Grunde genommen um Prozesse,
  • 00:32:01
    die physikalisch auch beschreibbar sind,
  • 00:32:04
    aber die viel komplizierter sind,
  • 00:32:06
    als wir es in der Physik eigentlich
  • 00:32:07
    normalerweise anfassen wollen
  • 00:32:10
    Und der Bereich Physik und Chemie ist auch in vielen Stellen schon sehr,
  • 00:32:13
    sehr eng verzahnt. Physikalische Konzepte spielen natürlich eine Rolle,
  • 00:32:16
    sowohl bei der Beschreibung von Dingen,
  • 00:32:18
    die auf der chemischen Ebene versucht werden zu verschlüpfen,
  • 00:32:20
    als dass Menschen, die verstehen,
  • 00:32:23
    aber auch physikalische Methoden werden viel angewendet,
  • 00:32:26
    um chemische Prozesse zu diagnostizieren.
  • 00:32:28
    Denken Sie an Spektroskopie, Massenspektroskopie, Photo-Spektroskopie, also irgendwelche optischen Spektren aufzuzeichnen etc.
  • 00:32:38
    Physik grenzt sich von diesen Bereichen in gewisser Weise ab,
  • 00:32:40
    weil wir versuchen wollen in der Physik
  • 00:32:42
    eine Gesamtbeschreibung für Dinge zu finden,
  • 00:32:45
    die in der Natur vorkommen
  • 00:32:48
    Und insofern ist eine Beschreibung, was Physik eigentlich, wo sie aufhört,
  • 00:32:51
    ist, wo sie anfängt, ist ein bisschen schwierig.
  • 00:32:53
    Aber ich möchte vielleicht ganz klar versuchen, ihnen wirklich ganz
  • 00:32:59
    klar mitzugeben, dass die Methodik der Physik einen sehr,
  • 00:33:03
    sehr, einzigartigen Ansatz verfolgt.
  • 00:33:05
    Wir versuchen in der Physik, Dinge in der Natur zu beschreiben,
  • 00:33:11
    die immer zu allen Zeiten und an allen Orten,
  • 00:33:13
    im ganzen Universum, immer den gleichen Gesetzen folgen.
  • 00:33:17
    Den Anspruch haben wir in keine andere Naturwissenschaft.
  • 00:33:21
    Biologie hat vielleicht irgendwelche phänologischen Gesetze, irgendwas, was,
  • 00:33:24
    keine Ahnung,
  • 00:33:25
    wenn irgendeine Zelle austrocknet,
  • 00:33:27
    dann stirbt sie
  • 00:33:28
    Ist eine Beobachtung, passiert halt. Und das passiert immer.
  • 00:33:32
    Aber das ist kein Prozess, der wirklich ein Naturgesetz entspricht. Die Naturgesetze sind Sachen,
  • 00:33:38
    wie zum Beispiel, dass wenn ich zwei Körper habe,
  • 00:33:39
    die haben eine gewisse Masse, die ziehen sich gegenseitig an.
  • 00:33:43
    Das tun sie nicht nur jetzt, das haben sie seit 14 Milliarden Jahren getan,
  • 00:33:47
    das wären sie auch noch eine beliebig lange Zeit tun.
  • 00:33:50
    Und sie tun das nicht nur hier, sie tun das in Alpha Zentauring,
  • 00:33:53
    sie tun das in Andromeda-Nebel, sie tun das im Zentrum unserer Galaxie,
  • 00:33:56
    egal wo sie hingucken, diese Gesetze gelten überall.
  • 00:34:00
    Und zu allen Zeiten. Das ist sozusagen das,
  • 00:34:03
    was das Ziel der Physik ist und die Methodik,
  • 00:34:06
    die sich als extrem erfolgreich bewährt hat,
  • 00:34:10
    ist die des Experiments und der Theorie. Das heißt,
  • 00:34:15
    Experimente liefern Informationen über solche Vorgänge, das fing halt damit an,
  • 00:34:20
    dass Newton geguckt hat, ein Apfelfeld von Baum,
  • 00:34:23
    hat er irgendwann verstanden,
  • 00:34:25
    der Apfel zieht die Erde an und die Erde zieht den Apfel an,
  • 00:34:29
    das Gleiche passiert mit dem Mond,
  • 00:34:30
    der Mond zieht die Erde an und die Erde zieht den Mond an und es gibt ein Gesetz,
  • 00:34:35
    was diese Kräfte beschreibt und dieses Gesetz kann ich mathematisch formulieren.
  • 00:34:40
    Und dieses Gesetz gilt, ob ich den Apfel betrachte,
  • 00:34:43
    ob ich den Mond betrachte,
  • 00:34:44
    ob ich die Sonne betrachte,
  • 00:34:45
    ob ich ein schwarzes Loch betrachte,
  • 00:34:47
    ist vollkommen egal,
  • 00:34:48
    es gilt für alle Objekte
  • 00:34:50
    Das gilt für alle Zeiten. Und das ist Experiment,
  • 00:34:53
    defallende Beobachtung zunächst einmal, Apfelfeld vom Baum, dann kann ich das experimentell,
  • 00:34:58
    das hat Galilee dann gemacht, durch Fallexperimente bestätigen.
  • 00:35:01
    Es wirkt eine Kraft, die deinen Juden verstanden hat und
  • 00:35:04
    dieses Experiment kann ich dann theoretisch aufschreiben und mathematisch formulieren.
  • 00:35:09
    Und dieses Wechselspiel funktioniert seit ungefähr 4, 500 Jahren sehr,
  • 00:35:14
    sehr erfolgreich und hat uns damit aus der Physik ein Weltbild erzeugt,
  • 00:35:18
    was in der Sprache der Mathematik verfasst ist und was
  • 00:35:21
    den Anspruch hat und das ist immer wieder wichtig,
  • 00:35:24
    den Anspruch hat,
  • 00:35:25
    immer gültig zu sein und an allen Orten
  • 00:35:27
    gleichermaßen gültig zu sein
  • 00:35:30
    Und wie funktioniert dieses Wechselspiel? Diese Dualität? Ich will
  • 00:35:33
    da mal versuchen, so ein Schaudiagramm ihn aufzuzeichnen.
  • 00:35:36
    Wir haben also auf der einen Seite ein Experiment.
  • 00:35:44
    Und dieses Experiment, was macht es? Ich messe etwas.
  • 00:35:47
    Experimente sind immer damit verknüpft, dass ich eine Messung vornehme.
  • 00:35:51
    Ich habe mit einer Stopprohrde Zeit messen, ich habe mit
  • 00:35:53
    einem Meterstab eine Distanz messen. Ich kann mit einer Stimmgabel,
  • 00:35:57
    kann ich zum Beispiel versuchen, Frequenzen zu bestimmen.
  • 00:35:59
    Ich kann elektronische Geräte verwenden. Ich kann auf jeden Fall
  • 00:36:01
    immer eines Tages eine Größe versuchen zu messen.
  • 00:36:05
    Und diese Messung Die ist dann dasjenige,
  • 00:36:14
    was dann in der Theorie benutzt wird, um daraus oder über die Theorie,
  • 00:36:21
    eine Theorie zu formulieren, die diese Messung erklärt.
  • 00:36:27
    Und wenn ich deine Messung erklärt habe,
  • 00:36:29
    dann kann ich wieder zurückgehen und kann sagen, guck mal,
  • 00:36:34
    mach doch mal das Experiment noch ein bisschen anders.
  • 00:36:37
    Fangen wir zum Beispiel mal mit unserem Beispiel an,
  • 00:36:39
    Apfelfeld vom Baum, nehm mal eine Birne,
  • 00:36:41
    guck mal nach,
  • 00:36:43
    fällt die genauso wie der Apfel oder gibt es da Unterschiede
  • 00:36:47
    Die Frage klingt erst mal trivial. Sie würden Sie aus
  • 00:36:49
    Ihrer Perspektive sofort beantworten, aber ich kann Ihnen sagen,
  • 00:36:51
    es gibt immer noch viele, viele, viele sehr,
  • 00:36:53
    sehr präzise Experimente, die genau solche Fileex-Sopperimente durchführen,
  • 00:36:57
    um zu schauen, fallen unterschiedliche Gegenstände unterschiedlich.
  • 00:37:01
    Denn das würde bedeuten, dass das Gesetz,
  • 00:37:03
    was Newton aufgeschrieben hat, da steht nichts drin,
  • 00:37:05
    ob es ein Apfel oder eine Birne ist,
  • 00:37:07
    nicht richtig ist oder nicht vollständig ist.
  • 00:37:09
    Und bislang gibt es noch keine Abweichung. Aber die Vorhersage ist etwas,
  • 00:37:13
    was sich im Experiment überprüfen kann. Und deswegen,
  • 00:37:16
    er sagt also, das Theorie gibt mir eine Erklärung für das Experiment.
  • 00:37:26
    Und Es macht auch eine Vorhersage. Und das ist wichtig.
  • 00:37:33
    Also wenn eine Theorie in der Lage ist, etwas zu erklären,
  • 00:37:36
    okay, dann heißt es aber noch nicht, dass es die richtige Theorie ist.
  • 00:37:40
    Denn es erklärt ja nur das, was ich gesagt habe,
  • 00:37:42
    was ich gemessen habe. Wenn ich jetzt einen Apfel fallen lasse und dafür fällt herunter,
  • 00:37:45
    ich messe die Zeit, Theorie sagt,
  • 00:37:48
    alle Äpfel fallen herunter vom Baum mit einer Zeit von 0,3 Sekunden,
  • 00:37:52
    dann ist das auch eine Theorie,
  • 00:37:54
    aber das ist keine besonders Gute, weil die sagt nichts vorher.
  • 00:37:56
    Sie sagt mir nicht,
  • 00:37:57
    was passiert, wenn ich jetzt den Baum habe,
  • 00:37:58
    der ist doppelt so hoch oder ich habe keinen Apfel,
  • 00:38:01
    sondern der Birne,
  • 00:38:02
    gibt es
  • 00:38:02
    keine Vorhersage
  • 00:38:04
    Aber eine gute Theorie macht also eine Vorhersage,
  • 00:38:06
    die die Unschuldtheorie sagt dann voraus, Apfelbirne,
  • 00:38:09
    alles fällt gleich schnell, ist vollkommen egal.
  • 00:38:12
    Und das ist etwas, was die Mixtur nicht überprüfen kann.
  • 00:38:15
    Messigabweichung ist meine Theorie verkehrt. Das ist natürlich kritisch. Jemand,
  • 00:38:20
    der eine Theorie entwickelt, sein ganzes Leben lang vielleicht investiert hat,
  • 00:38:23
    so ein ganzes Wissenschaftlerleben, um eine Theorie zu entwickeln,
  • 00:38:27
    sieht natürlich ungerne, dass ihre oder seine Theorie dann vielleicht verkehrt ist.
  • 00:38:31
    Da könnte man leichter in die Versuchung kommen,
  • 00:38:34
    eine Theorie aufzuschreiben, dich vielleicht gar nicht mehr überprüfen kann.
  • 00:38:39
    Da gibt es sogar Beispiele für solche Theorien
  • 00:38:43
    Weiß nicht, ob sie da irgendein Beispiel kennen.
  • 00:38:44
    Ich kann die mal vielleicht eins geben.
  • 00:38:46
    Sie haben vielleicht von der Many World Theory gehört.
  • 00:38:49
    Das ist eine Theorie, die sagt etwas voraus, was Unglaubliches.
  • 00:38:54
    Sie sagt mich voraus, dass ich ständig neue Universen bilden.
  • 00:38:57
    Während ich rede, haben sie schon wieder ganz viele Universen gebildet.
  • 00:39:00
    Kann ich die Theorie überprüfen? Nein. Weil per Definition
  • 00:39:05
    sind die Universen nicht in der Lage, miteinander zu kommunizieren.
  • 00:39:09
    Das heißt, es ist eine Vorkommen sinnlose Theorie.
  • 00:39:12
    Trotzdem klingt klingt check. Also ich meine,
  • 00:39:15
    kann man Geld mitverdienen? Leute, bitten das betreuen,
  • 00:39:17
    wenn ich von Many World Theory rede oder von Multiple-Universen und so weiter.
  • 00:39:21
    Super. Aber das ist keine Theorie, die sagt,
  • 00:39:24
    eine messbare Größe vorher. Ich kann damit nichts,
  • 00:39:27
    ich kann nichts machen, um das zu überprüfen.
  • 00:39:29
    Es gibt ein paar in Ansätze. Das ist mich das Interessante.
  • 00:39:31
    Der Exploitalphysiker sind irgendwie unglaublich kreativ. Es gibt ein paar Ansätze sogar,
  • 00:39:35
    die so raus wie Many World Theory zu überprüfen.
  • 00:39:40
    Aber schwierig. Gut. Also das Ziel von der Physik,
  • 00:39:45
    das werde ich jetzt so als Wechselspiel einfach mal so stehen lassen.
  • 00:39:49
    Messungen aus Experimenten können durch Theorien erklärt werden,
  • 00:39:54
    erzeugen neue Vorhersagen für weitere Experimente und so kann ich diesen Kreis immer weiterführen,
  • 00:39:59
    bis ich dahin komme, asymptotisch irgendwann eine Theorie zu finden,
  • 00:40:03
    die alles erklärt
  • 00:40:05
    Haben wir die gefunden? Nein. Die gibt es noch nicht
  • 00:40:07
    . Vielleicht ist das etwas, was sie hätten können.
  • 00:40:09
    Vielleicht einer oder einer unter ihnen in 15 Jahren hat vielleicht
  • 00:40:12
    da so ein paar Gleichungen aufgeschrieben, können alles erklären.
  • 00:40:16
    Aber da haben sich schon viele Leute dran versucht.
  • 00:40:18
    Bislang nur nicht so richtig erfolgreich. Aber das ist das Ziel.
  • 00:40:23
    Wir wollen also... Wir wollen also die Naturgesetze entdecken.
  • 00:40:43
    Das ist Aufgabe der Theorie
  • 00:40:46
    Die zu entdecken oder aufzuschreiben, die Sprache der Theorie ist die Mathematik.
  • 00:40:51
    Auch das, was vollkommen verblüffend ist. Also wenn Sie darüber mal nachdenken wollen,
  • 00:40:54
    nutzen Sie mal eine Viertelstunde am Bus oder sowas,
  • 00:40:56
    warum ist es eigentlich so, dass die Mathematik so verdammt erfolgreich ist,
  • 00:41:00
    um uns Physiker eine Sprache zu geben,
  • 00:41:02
    etwas in der Natur zu beschreiben,
  • 00:41:04
    weil Mathematik ist nicht dafür entstanden, um natürliche Dinge zu beschreiben.
  • 00:41:06
    Mathematik, insbesondere die moderne Mathematik,
  • 00:41:10
    hat überhaupt nichts mit irgendwas in der Natur vorhandenes zu tun.
  • 00:41:13
    Das ist vollkommen abstrakt, vollkommen losgelöst davon.
  • 00:41:16
    Sie haben ja Mathematik 1 bis 4 noch jetzt vor sich.
  • 00:41:18
    Da werden Sie das zum Teil auch erleben. Trotzdem,
  • 00:41:21
    das ist erstaunlicherweise so, dass diese hochabstrakte Sprache der Mathematik
  • 00:41:26
    eine Supersprache ist, um die Natur zu beschreiben.
  • 00:41:29
    Das heißt, die Naturgesetze ist die eine Facette,
  • 00:41:32
    aber die reichen noch nicht aus. Mit dem Naturgesetz von Newton können sie,
  • 00:41:38
    wenn sie es aufgeschrieben haben, zwar die Masse von ihren Körpern messen,
  • 00:41:42
    sie können den Abstand von den Körpern messen,
  • 00:41:44
    aber sie können trotzdem noch nicht vorhersagen, wie groß ist die Kraft zwischen diesen beiden Körpern.
  • 00:41:48
    Da fehlt die noch was ganz Entscheidendes. Was fehlt uns
  • 00:41:52
    denn da zum Beispiel? Weiß das schon jemand? Ja,
  • 00:41:56
    genau, da fehlt nämlich eine wichtige Naturkonstante und die
  • 00:42:00
    müssen wir natürlich auch kennen
  • 00:42:03
    Die Theorie kann die aber nicht vorhersagen. Sie kennen sie.
  • 00:42:05
    Super. 6,67 und so weiter. Die Theorie kann die
  • 00:42:09
    nicht vorhersagen. Es gibt keine Theorie, die uns sagt,
  • 00:42:12
    die groß geht, die Provitationskonstante ist so und so groß.
  • 00:42:15
    Kann ich nicht herrechnen. Ich kann sie nur messen. Das heißt,
  • 00:42:19
    Naturgesetze und ich brauche noch die sogenannten Naturkonstanten für eine vollständige Beschreibung.
  • 00:42:29
    Von Prozessen in der Natur. Und da kann ich sagen,
  • 00:42:33
    also die Naturkonstanten, die kann ich nur experimentell bestimmen.
  • 00:42:38
    Es geht gar nicht anders
  • 00:42:42
    Naturgesetze sind etwas, was ich theoretisch erarbeiten muss. Und der Anspruch,
  • 00:42:50
    um das nun mal wirklich ganz klar zu schreiben hier,
  • 00:42:52
    mache ich noch ein bisschen dicker, die sind gültig,
  • 00:42:59
    gemacht und überall.
  • 00:43:02
    Hochspannende Fragen verknüpfen sich damit. Sehr, sehr spannende Fragen
  • 00:43:05
    . Die können wir hier leider gar nicht weiter diskutieren.
  • 00:43:08
    Warum es überhaupt sowas gibt für Naturgesetze? Ist überhaupt nicht
  • 00:43:11
    trivial. Einige Leute halten das für so verrückt,
  • 00:43:14
    dass es Naturgesetze gibt, dass sie glauben,
  • 00:43:16
    wir leben in der Simulation
  • 00:43:20
    Ist vollkommen spannend. Also man kann da auch keinen,
  • 00:43:22
    auch da wieder nicht so leicht über Experimente nachdenken,
  • 00:43:24
    um zu zeigen, dass ich nicht in der Simulation wohne.
  • 00:43:26
    Aber es gibt Experimente, mit denen ich das untersuchen kann.
  • 00:43:30
    Die Idee, dass wir in einem simulierten Universum leben,
  • 00:43:34
    ist durchaus realistisch. Auch ein interessanter Ansatz. Aber,
  • 00:43:38
    und eine der Dinge, die dafür sprechen,
  • 00:43:40
    dass wir tatsächlich an sowas vieler simulierten Universum leben, ist tatsächlich,
  • 00:43:43
    dass es Naturgesetze gibt und dass die so einfach aufzuschreiben sind,
  • 00:43:45
    dass wir sie aufschreiben können.
  • 00:43:47
    Das ist überhaupt nicht trivial. Das muss nicht so sein
  • 00:43:50
    . Trotzdem können wir das. Und die Naturkonstanten ist auch
  • 00:43:53
    eine interessante Fragestellung. Sind die eigentlich
  • 00:43:55
    immer konstant
  • 00:43:57
    Ist die Großgeh-Kovitationskonstante immer konstant? Es sieht so aus,
  • 00:44:00
    als ob es tatsächlich nicht so wäre, dass alle konstanten Konstanzen sind.
  • 00:44:03
    Es kann sein, dass sie sich tatsächlich über kostrologische Zeiträume,
  • 00:44:06
    nicht von heute auf morgen, über kosmologische Zeiträume möglicherweise ändern.
  • 00:44:12
    Spricht auch einiges dafür und auch da sind wir
  • 00:44:15
    auf Experimente angewiesen und um das doch zu vervollständigen,
  • 00:44:18
    bei Naturkonstanten, um deren zeitliche Änderung zu bestimmen,
  • 00:44:22
    bin ich nicht auf Experimente angewiesen, sondern auch auf etwas,
  • 00:44:25
    das nenne ich hier mal Beobachtung.
  • 00:44:30
    Beobachtung, damit meine ich, dass ich im Universum mir
  • 00:44:32
    Sachen angucke, da kann ich ja kein Experiment machen,
  • 00:44:36
    sondern das Experiment läuft von selbst.
  • 00:44:37
    Es gibt nur ein Experiment, das ist das Universum,
  • 00:44:40
    mit dem wir leben. Und dieses Experiment kann ich beobachten,
  • 00:44:43
    ich kann es aber nicht ändern. Ich kann nicht jetzt sagen,
  • 00:44:45
    oh, wie wird das Universum aussehen, wenn ich jetzt groß geändere?
  • 00:44:48
    Das kann ich nicht machen. Ich kann nur das Universum
  • 00:44:51
    beobachten, so wie es ist. Und ich kann nicht
  • 00:44:54
    das Experiment, viel Experiment, das Universum modifizieren.
  • 00:44:57
    Deswegen bin ich da also etwas auf eine Beobachtung angewiesen.
  • 00:45:03
    Jetzt muss ich mal gucken, ob ich das hinkriege,
  • 00:45:04
    dass ich da jetzt die Folie drüber schicke.
  • 00:45:09
    Das klappt natürlich mehr nicht
  • 00:45:16
    Ich weiß nicht, ob er kommt, aber gut,
  • 00:45:17
    wir können machen, aber weiter,
  • 00:45:19
    das muss ich mir gleich in der Pause gleich nochmal ändern.
  • 00:45:23
    Dann vielleicht noch zwei Anmerkungen dazu zu diesem Themenbereich,
  • 00:45:29
    bevor wir dann weiterkommen. Wir machen gleich eine kurze Pause,
  • 00:45:35
    das mache ich dann auch in der jeden Vorlesung,
  • 00:45:37
    sodass wir so nach einer 45-Minuten-Zeit kurz zwei,
  • 00:45:39
    drei Minuten Pause machen, aber ich möchte das noch kurz erläutern.
  • 00:45:47
    Das, was ich Ihnen jetzt präsentiert habe,
  • 00:45:51
    ist zunächst einmal sehr erfolgreich über die letzten fünf 100 Jahre,
  • 00:45:56
    habe ich vielleicht gesagt, entwickelt.
  • 00:45:59
    Wir kommen jetzt aber in eine Phase und das ist vielleicht für Sie ganz interessant,
  • 00:46:02
    darüber nachzudenken, weil Sie ja jetzt gerade anfangen mit der Physik.
  • 00:46:06
    Wir kommen jetzt in eine interessante Phase und zwar sind die Experimente,
  • 00:46:12
    die wir hier haben, mittlerweile sehr groß,
  • 00:46:16
    sehr teuer und nicht besonders ressourcenschonend.
  • 00:46:20
    Das muss man ganz ehrlich sagen. Die großen experimentellen Einrichtungen,
  • 00:46:25
    wir haben Zerren und so weiter,
  • 00:46:26
    die Kosten irgendwie 600 oder 700 Millionen Euro im Jahr
  • 00:46:30
    in Strom
  • 00:46:35
    Die Experimente, die da laufen, sind so groß wie ganze Gebäude.
  • 00:46:38
    Da arbeiten 2.000, 3.000 Wissenschaftler an einem Experiment. Und auch in anderen Bereichen,
  • 00:46:44
    wenn die Experimente tendenziell immer größer, immer komplizierter,
  • 00:46:49
    immer teurer automatisch, immer länger in ihrer Zeit,
  • 00:46:52
    bis sie tatsächlich laufen.
  • 00:46:54
    Das ist nicht nur bei erdgebundenen Experimenten so,
  • 00:46:56
    das sind doch Observatorien, die ich ins All schießen kann.
  • 00:46:59
    Die werden auch nicht unendlich groß sein. Die sind auch
  • 00:47:01
    schon an gewisse Kapazitäten gestoßen, die ich erreichen kann,
  • 00:47:05
    um Sachen ins Orbit zu befördern.
  • 00:47:08
    Und da gibt es gewisse Grenzen. Das heißt,
  • 00:47:11
    wie weit wir da jetzt mit diesen experimentellen Arbeiten noch kommen,
  • 00:47:15
    um die letzten Rätsel zu lösen
  • 00:47:17
    Wenn Sie mich jetzt fragen, habe ich vielleicht eine Antwort,
  • 00:47:19
    eher skeptisch ist, vor zehn Jahren war es vielleicht noch etwas anders.
  • 00:47:22
    Vielleicht ist es in zehn Jahren wieder alles besser,
  • 00:47:23
    aber es ist tatsächlich so ein bisschen schwierige Phase zu erwarten,
  • 00:47:27
    sich vorzustellen, wie diese experimentelle Arbeit sich noch weiterentwickeln kann.
  • 00:47:33
    Wir sind vielleicht da auch mehr darauf angewiesen, kluge,
  • 00:47:36
    neue Ideen zu sammeln und nicht immer nur einfach Sachen,
  • 00:47:38
    die wir vorher schon gemacht haben, einfach nur größer,
  • 00:47:41
    teurer und so weiter herzustellen.
  • 00:47:43
    Es ist nicht ganz so einfach. Und die andere Frage ist,
  • 00:47:47
    Theorie stößt auch an die Grenzen, in gewisser Weise,
  • 00:47:51
    weil die Theorien, die wir jetzt entwickelt haben,
  • 00:47:53
    wenn man da jetzt mal rückblickend anschaut, sind die theoretischen Arbeiten,
  • 00:47:58
    die jetzt tatsächlich experimentell auch überprüft worden sind,
  • 00:48:01
    schon ein paar Jährchen alt.
  • 00:48:03
    Also denken Sie ja an die glorreiche Entdeckung des Hexteilchens vor zehn Jahren.
  • 00:48:07
    Denken Sie an die Gravitationswellenentdeckung vor sieben Jahren. Beides Sachen,
  • 00:48:11
    die erst möglich geworden sind durch gigantische Experimente,
  • 00:48:15
    aber die Vorhersage theoretisch, Gravitationsfällen, über 100 Jahre alt.
  • 00:48:21
    Vorhersage, Hexteilchen, 40 Jahre alt. Das heißt,
  • 00:48:25
    Theorie ist natürlich immer einfacher, Sachen zu entwickeln und sich vorzustellen,
  • 00:48:29
    die experimentell zu überprüfen sind,
  • 00:48:30
    aber der Aufwand an der Seite etwas zu überprüfen,
  • 00:48:33
    wird immer schwieriger und immer größer.
  • 00:48:34
    Das heißt, wir sind da an gewisser Weise an Grenzen,
  • 00:48:36
    die wir stoßen und es gibt auch noch einen ganz interessanten Punkt,
  • 00:48:41
    den wir vielleicht an einigen Stellen theoretisch auch gar nicht klären können.
  • 00:48:45
    Denken Sie an so fundamentale Fragen, wie zum Beispiel,
  • 00:48:48
    warum haben wir drei räumliche Dimensionen?
  • 00:48:52
    Wir haben drei räumliche Dimensionen. Das muss nicht so sein.
  • 00:48:55
    Ich kann mir auch Universum vorstellen, das hat fünf oder sieben oder zehn.
  • 00:49:00
    Warum haben wir gerade drei? Vermutlich hat das vielleicht was damit zu tun,
  • 00:49:05
    weil es sich in zwei Dimensionen zum Beispiel schwerer lebt.
  • 00:49:08
    Denken Sie sich vor, Sie versuchen einen Organismus in zwei Dimensionen zum Laufen zu bringen.
  • 00:49:12
    Das geht gar nicht. Da fällt in zwei Telle,
  • 00:49:14
    weil Teile, weil wir müssen, wenn Sie einen Nährstoffwechsel haben,
  • 00:49:17
    dann müsste da an der einen Seite irgendwas reingeben und dann seid ihr irgendwas rausgeben.
  • 00:49:21
    Und wenn Sie so einen Lebensleist, Lebewesen,
  • 00:49:23
    Design wollen, dann fällt das in zwei Teile.
  • 00:49:25
    Geht da nicht anders. Das heißt,
  • 00:49:27
    drei Dimensionen sind da irgendwie schon ganz wichtig.
  • 00:49:29
    Vier Dimensionen geht vielleicht auch, aber wir wissen nicht, wie.
  • 00:49:32
    Aber es ist halt die Frage, kann ich theoretisch erklären,
  • 00:49:35
    warum unser Universum gerade drei Dimensionen hat, drei räumliche Dimensionen,
  • 00:49:38
    eine zeitliche? Vermutlich nicht. Kann ich erklären,
  • 00:49:42
    warum unser Universum gerade diese Naturkonstanten hat, wie sie hat?
  • 00:49:44
    Vermutlich nicht. Ich kann mich da dann nur behelfen mit
  • 00:49:48
    so einem schwachen Argument, was immer gerne benutzt wird.
  • 00:49:51
    Das Argument geht folgendermaßen. Ich sage dann einfach,
  • 00:49:55
    das Universum muss so sein,
  • 00:49:57
    damit ich als Beobachter in diesem Universum existieren kann
  • 00:50:02
    Wenn ich als Beobachter nicht in diesem Universum existieren kann,
  • 00:50:04
    kann ich es nicht beobachten,
  • 00:50:05
    also kann es das auch nicht geben in dem Sinne.
  • 00:50:08
    Das nennt sich anthropozentrisches Argument. Das stellt sich aber auf einmal unser ganzes Weltbild auf den Kopf,
  • 00:50:14
    weil die moderne Physik versucht ja eigentlich sonst immer,
  • 00:50:17
    den Menschen herauszunehmen aus der gesamten Forschung.
  • 00:50:21
    Und auf einmal ist der Mensch zentral für diese ganze Betrachtung,
  • 00:50:24
    weil offensichtlich das Universum in gewisser Weise so,
  • 00:50:26
    wie es ist, nun existieren kann oder existiert,
  • 00:50:28
    damit ich als Beobachter sehen kann,
  • 00:50:30
    dann bin ich auf einmal der Beobachter der Wichtigste im Universum,
  • 00:50:32
    dass es auch unbefriedigend für Physiker.
  • 00:50:35
    Aber interessanter Gedankengang,
  • 00:50:36
    den ich auch mit denen hier teilen wollte
  • 00:50:44
    Okay, dann möchte ich an der Stelle kurz unterbrechen,
  • 00:50:47
    wie versprochen,
  • 00:50:48
    wir machen also eine 3-4-Minuten-Pause,
  • 00:50:51
    wir machen vielleicht kurz die Fenster auf und ich mache den
  • 00:50:53
    Bildschirmwechsel und dann rufe ich sie gleich wieder zurück
  • 00:51:46
    . . .
  • 00:53:05
    Untertitel der Amara.org Tschüss
  • 00:54:25
    Untertitel der Amara.org Tschüss
  • 00:55:50
    So, kommen sind wir wieder zum Platz zurück.
  • 00:55:57
    Hallo, kommen Sie bitte zum Platz zurück.
  • 00:56:02
    Es geht weiter
  • 00:56:06
    Nach diesem etwas allgemeineren Überblick, den ich jetzt auf einer Folie hier zusammengefasst habe mit vielen,
  • 00:56:10
    vielen Worten, aber möchte ich jetzt konkreter werden.
  • 00:56:15
    Und zwar, wie ich schon sagte, ist das,
  • 00:56:18
    gilt dich immer und überall lässt sich sozusagen noch ein bisschen weiter sogar fassen,
  • 00:56:24
    weil überall, damit hatte ich ja gesagt,
  • 00:56:26
    hier oder auf irgendeinem beliebigen Stern oder in irgendeiner anderen Galaxie,
  • 00:56:30
    in einer fernen,
  • 00:56:30
    fernen Galaxie gilt das alles auch.
  • 00:56:32
    Es geht sogar noch ein bisschen weiter.
  • 00:56:34
    Das heißt, diese Naturgesetze gelten auch in gewisser Weise
  • 00:56:38
    auf unterschiedlichen Skalen
  • 00:56:41
    Mit Skala meine ich jetzt, insbesondere die Längenskala.
  • 00:56:46
    Längenskala ist also grob gesagt, damit meine ich jetzt die Dimension,
  • 00:56:50
    die räumliche Dimension von einem Objekt oder von Objekten, die ich betrachte.
  • 00:56:57
    Und wir sind natürlich als Menschen so gewisser Weise sehr voreingenommen.
  • 00:57:02
    Wir leben auf einer Längenskala, die sich halt für uns begreifen lässt. Begreifen lässt,
  • 00:57:07
    heißt, ich kann sie visuell sehen, wenn ich sehen kann,
  • 00:57:11
    ich kann sie hören, ich kann sie ertasten,
  • 00:57:16
    aber damit beschränke ich mich auf eine gewisse Skala,
  • 00:57:19
    die ich da in dieser Weise mit meinen Sinnen auch gern wahrnehmen kann.
  • 00:57:23
    Viele Dinge passieren aber auf einer Lenkskala, die ich nicht wahrnehmen kann.
  • 00:57:29
    Denken Sie an Physik der Atome. Ich kann keine einzelnen Atome
  • 00:57:33
    so ohne Weiteres sehen. Aber die physikalischen Gesetze gelten gleichermaßen
  • 00:57:38
    auf der Lenkskala der Atome. Und genauso auch auf Lenkskalen,
  • 00:57:43
    die ich auch nicht so richtig vergreifen kann,
  • 00:57:45
    nämlich den sehr großen Lenkskalen des ganzen Universums, gelten diese Gesetze auch.
  • 00:57:50
    Das heißt, nicht nur, dass diese Gesetze überall gleichermaßen gelten,
  • 00:57:54
    das heißt, wenn ich den Apfel hier fallen lasse oder
  • 00:57:56
    dort fallen lasse,
  • 00:57:57
    ist egal
  • 00:57:59
    Es gelten auch das Systeme, die sehr,
  • 00:58:01
    sehr weit voneinander entfernt sind. Also nicht nur zwei,
  • 00:58:03
    drei Meter, wie der Apfel vom Boden,
  • 00:58:06
    gelten die Gesetze dennoch zwischen Objekten, die sehr viel weiter entfernt sind voneinander.
  • 00:58:11
    Oder auch sehr viel Dichter zueinander sind. Das heißt,
  • 00:58:13
    wir haben also relevante Längsgeilen und es sah so ein bisschen einzustimmen auf den Bereich,
  • 00:58:19
    mit dem wir es zu tun haben, ist,
  • 00:58:21
    wir benutzen für Längsskala normalerweise die Einheit Meter.
  • 00:58:29
    Also Meta. Das ist die SI-Einheit
  • 00:58:35
    Muss ja also enttäuschend, wenn sie irgendwie das in Füßen
  • 00:58:36
    rechnen wollen oder in Inches oder Zölle oder was auch immer,
  • 00:58:40
    bitte benutzen sie hier Meta, auch in ihren Aufgaben am Ende als Einheit.
  • 00:58:44
    Das ist also die sogenannte SI-Einheit. In der Broschüre finden sie auch
  • 00:58:50
    nur ein bisschen Informationen dazu, wie das Meta definiert ist.
  • 00:58:53
    Meta ist definiert oder ursprünglich mal definiert gewesen als etwas,
  • 00:58:56
    was mit der Größe der Erde zu tun hat, nämlich den Umfang der Erde,
  • 00:59:00
    dass also das Meta sowas ist wie ein 40.000. davon.
  • 00:59:06
    Das ist mittlerweile nicht mehr genau genug. Das Meta ist
  • 00:59:09
    gekoppelt an die Lichtgeschwindigkeit und die Lichtgeschwindigkeit ist fixiert.
  • 00:59:13
    Das heißt, die Naturkonstante Es ist eine konstante und wir
  • 00:59:17
    haben also das Meter über die Distanz, die Licht zurücklegt,
  • 00:59:20
    in einer bestimmten Zeit definiert. Das Meter sind aber vertraut,
  • 00:59:24
    deswegen fange ich ja mit dem Meter mal an.
  • 00:59:27
    Und um jetzt diese ganzen verschiedenen Längsgarn,
  • 00:59:29
    jetzt hier so mal an so einer Art Strahl mal darzustellen,
  • 00:59:31
    ich male, dass ich immer so einen langen Balken hin.
  • 00:59:35
    Und da setzen wir uns hier mal in der Mitte mit unserem Meter hin,
  • 00:59:39
    mit unserer typischen Größenordnung, wie wir Menschen sie wahrnehmen.
  • 00:59:43
    Hier ist ein lustiger, glücklicher Physiker, der hat festgestellt,
  • 00:59:47
    ein Meter ist so lang, so ungefähr, ungefähr so lang.
  • 00:59:53
    Und damit ich jetzt nicht irgendwie Auf der Linie an Skala
  • 00:59:56
    hätte ich jetzt nach rechts irgendwie dann vielleicht zwei Meter oder sowas
  • 01:00:00
    und halte ich links irgendwie einen Viertelmeter oder sowas,
  • 01:00:03
    damit ich das jetzt alles auf eine Skala passen kann, benutze ich lugarithmische, eine lugarithmische Skala.
  • 01:00:09
    Das heißt, wenn ich jetzt also die Länge L habe,
  • 01:00:15
    L und ich schreibe so eckige Klammern drumherum,
  • 01:00:17
    ist also in Metern, Länge L,
  • 01:00:19
    eckige Klammer drumherum heißt die Einheit von dieser Größe Allis Meter,
  • 01:00:24
    dann kann ich den Logorithmus bilden, indem ich sage,
  • 01:00:27
    also Logarithmus, dekardischer Logorithmus von L durch Meter Ist da eine Größe,
  • 01:00:35
    die sagt mir etwas darüber aus,
  • 01:00:37
    wenn ich jetzt nur Rhythmus von Eltrich Meter zum Beispiel vielleicht null habe,
  • 01:00:41
    dann heißt das also 10 hoch 0 ist 1,
  • 01:00:43
    ich befinde mich in der Längensgrade von einem Meter.
  • 01:00:46
    Wenn da jetzt Loghythmus von Eltrich Meter 2 ist,
  • 01:00:50
    dann habe ich also 10 hoch 2, Meter ist 100 Meter.
  • 01:00:55
    Bei 3 sind es 1000 Meter bei 4,
  • 01:00:56
    das sind es 10.000 Meter und so weiter und so fort.
  • 01:00:59
    Bei minus eins ist es ein Zehntel, bei minus 2
  • 01:01:01
    ist es ein 100tel, bei minus 3 ist es ein Tausendstel.
  • 01:01:04
    Das heißt, mit Loghythmen müssen sie sich so ein bisschen beschäftigen.
  • 01:01:07
    Das ist nämlich etwas, was uns da auch hilft,
  • 01:01:09
    um sehr viel großes Insponent,
  • 01:01:11
    das an Größenordnung in einer Skala darzustellen
  • 01:01:14
    Das heißt, ich gehe jetzt mal hier weiter,
  • 01:01:17
    mache jetzt mal hier gleich einen Sprung zu,
  • 01:01:19
    das ist also Lugrhythmus L trage ich jetzt hier auf, das ist null.
  • 01:01:25
    Und hier bin ich bei 4. 4 heißt L,
  • 01:01:29
    ist gleich 10 hoch 4 Meter, es sind also 10.000 Meter, 10 Kilometer.
  • 01:01:33
    Gut, Skala, was hat 10 Kilometer Größe, ungefähr ein Berg?
  • 01:01:40
    Und da gehen wir weiter, gehen wir zu 10 auf 7.
  • 01:01:44
    Das heißt, ich gehe jetzt nicht vier Einheiten weiter,
  • 01:01:45
    sondern ich gehe drei Einheiten weiter,
  • 01:01:46
    so ein bisschen weniger, damit ich hier bei 7,
  • 01:01:50
    das heißt 10 hoch 7 Meter sind 1.000 Kilometer
  • 01:01:55
    Und 1.000 Kilometer ist ungefähr so eine Abmessung von der Erde.
  • 01:01:59
    Also 6.700 Kilometer ist die Erde. Das heißt,
  • 01:02:01
    wir haben irgendwie hier Erde. So, Planetgröße ungefähr.
  • 01:02:09
    Dann kommen wir Nummer vier Einheiten weiter. Vier Einheiten heißt
  • 01:02:12
    10.000 Mal weiter entfernt. Dann haben wir in etwa
  • 01:02:15
    den Abstand Erde Sonne. Das ist also eine astronomische Einheit
  • 01:02:25
    ungefähr. Dann gehen wir nochmal ein bisschen weiter.
  • 01:02:30
    Gehen wir mal in fünf Größenordnungen weiter.
  • 01:02:32
    Das heißt ungefähr bis hier
  • 01:02:34
    16, 10 Uhr, 16 Meter,
  • 01:02:36
    dann sind wir ungefähr in Abstand von Parsec,
  • 01:02:39
    so heißt das sein Astrophysikal, Astronomen nennen das so,
  • 01:02:41
    die einen halt, das ist so ungefähr der Abstand von legstgelegenen Sternen,
  • 01:02:44
    also eine Normalfall-Zentaure hier ungefähr.
  • 01:02:47
    Nahegelegener Stern. Dann gehen wir nur noch vier Einheiten weiter.
  • 01:02:53
    10 hoch 20 Meter sind wir jetzt. 10 hoch 20
  • 01:02:57
    Meter, das ist der Abstand ungefähr zum Galaxischen Zentrum.
  • 01:02:59
    Das sind etwa 20.000 Lichtjahre. Das heißt, das Licht braucht
  • 01:03:02
    etwa 20.000 Jahre, um von dort zu uns zu gelangen.
  • 01:03:11
    Und alle Gesetze der Milchstraßegalaxie. Alle Gesetze gelten nach wie vor. Das heißt,
  • 01:03:19
    unser Sonnensystem zieht das Zentrum der Galaxie an und das Zentrum
  • 01:03:23
    der Galaxie zieht unser Sonnensystem an und die beiden bewegen sich um einen gemeinsamen Schwerpunkt.
  • 01:03:29
    Dann haben wir, wenn wir noch ein bisschen weitergeht,
  • 01:03:32
    dann komme ich hier auch schon zum Rand von meinem Diagramm.
  • 01:03:35
    Bei ungefähr 10,26. Das ist die größte relevante Lenksgalle.
  • 01:03:43
    Und warum ist jetzt die größte relevante Lenkskala? Naja,
  • 01:03:45
    weil das ist der Abstand, den nennen wir den sogenannten Hubble-Abstand.
  • 01:03:49
    Das ist der Abstand, oder das ist die Größe
  • 01:03:53
    des sichtbaren Universums
  • 01:03:55
    Dass seine Hubble-Länge, nennt sich das? Und auch wenn
  • 01:04:04
    das Universum möglicherweise noch größer ist, vielleicht sogar viel,
  • 01:04:07
    viel größer als das ist, spielt das gar keine Rolle,
  • 01:04:10
    weil nämlich das Licht, das uns dann noch erreicht,
  • 01:04:13
    ist genauso lange unterwegs, wie das Universum alt ist,
  • 01:04:16
    tatsächlich so noch ein bisschen länger.
  • 01:04:19
    Aber das ist sozusagen die maximale Distanz,
  • 01:04:21
    bis zu der wir überhaupt in irgendeiner Weise was beobachten können.
  • 01:04:24
    Insofern ist das der einzige maximale relevante Längensgrad. Alles,
  • 01:04:27
    was drüber hinausgeht, ist irrelevant, spielt keine Rolle.
  • 01:04:31
    Jetzt geht es aber auf der Linken,
  • 01:04:31
    sage ich sie natürlich auch nochmal weiter
  • 01:04:34
    Und auch da gelten die physikalischen Gesetze. Das heißt,
  • 01:04:35
    ich gehe mal jetzt fünf Einheiten nach links,
  • 01:04:39
    weil zehn auch minus fünf Meter.
  • 01:04:41
    Da sind wir also bei einer größten Ordnung von zehn Mikrometern.
  • 01:04:45
    Das ist so ungefähr die größte Skala,
  • 01:04:47
    auf dem sich das zelluläre Leben abspielt. Das heißt,
  • 01:04:49
    hier haben wir es also mit der Domäne der Biologie zu tun.
  • 01:04:53
    Biologie kann es eher genau beschreiben, was auf dem zellulären Niveau angeht.
  • 01:04:56
    Für einen Physiker ist das einfach nur eine Blase mit
  • 01:04:58
    irgendwie der Flüssigkeit drin, von ungefähr zehn Mikrometer Größe.
  • 01:05:01
    Und da gelten natürlich alle physikalischen Gesetze. Easy. Aber
  • 01:05:05
    was da passiert, ist natürlich viel, viel komplizierter.
  • 01:05:07
    Aber das ist dann nicht mehr Frage der Physik,
  • 01:05:09
    weil das hat nichts mehr mit Naturgesetzen zu tun.
  • 01:05:11
    Hat schon, aber was da abläuft, ist viel komplizierter.
  • 01:05:13
    Physiker viel zu kompliziert
  • 01:05:16
    Dann sind wir bei 10 auch wieder 7,
  • 01:05:17
    einfach nochmal so ein bisschen abzustufen, hier gehen wir ungefähr hier,
  • 01:05:20
    10 auf minus 7, 100 Nanometer,
  • 01:05:23
    das ist dann so ungefähr die Größe bis zu der Viren existieren.
  • 01:05:25
    Auch da wieder hochrelevante Lenkskale in gewisser Weise,
  • 01:05:29
    weil die kleinen Bagger sind, als diejenigen, die uns krank machen können,
  • 01:05:32
    aber physikalisch ist das eine längst gerade, wie viele,
  • 01:05:35
    da passieren physikalische Dinge, die wir beschreiben können mit unseren Gesetzen.
  • 01:05:39
    Liebe drei Größenordnungen weiter, 10 auf minus 10,
  • 01:05:43
    also 0,1 Nanometer, das sind dann die Domänen der Atome.
  • 01:05:49
    Also Atome sind auch größer als das,
  • 01:05:51
    aber ordentlich viel kleiner als Gas
  • 01:05:54
    Atom, irgendein Proton oder auch ein paar Neutronen, mit Elektronen drumherum.
  • 01:06:00
    Da findet die ganze Chemie statt. Das heißt, alles,
  • 01:06:02
    was chemisch ist, alle chemischen Betrachtungen sind letztendlich auf der Atomarenskala angesiedelt.
  • 01:06:08
    Aber nicht auf der Hubble-Länge, da spielt Chemie keine Rolle.
  • 01:06:13
    Dann kommen wir noch weiter, 10 noch minus 15, also ungefähr hier.
  • 01:06:18
    Dann kommen wir auf die Größenordnung eines Kerns oder pro Protonen,
  • 01:06:21
    es sind etwa so groß, ein Bestandteil eines Kerns.
  • 01:06:25
    Und dann kommen die Domäne, wo wirklich die Physik,
  • 01:06:29
    die ganze Reihe von sehr, sehr interessanten Entdeckungen macht und beschreiben kann,
  • 01:06:32
    wie ein solcher das Broton aufgebaut ist, wie seine Struktur aussieht,
  • 01:06:37
    wie Protonwechsel wirken mit Neutro und wie Proton,
  • 01:06:39
    mit anderen Protonwechselwirken, mit Elektronen.
  • 01:06:41
    All diese ganzen Gesetze, die können wir aufschreiben,
  • 01:06:44
    können wir experimentell auch zugänglich machen.
  • 01:06:47
    Das heißt, da findet die Teilchenphysik statt. Dann haben wir noch
  • 01:06:50
    drei Größenordnungen, die rutsche ich hier noch nach links.
  • 01:06:53
    Und dann hören wir auch wieder auf. Nicht,
  • 01:06:57
    weil es möglicherweise nicht noch mehr gibt. Wir wissen es
  • 01:07:01
    einfach nicht. 10.00 bis 18 ist die magische Grenze,
  • 01:07:04
    denn das ist die kleinste Struktur, die wir noch sehen könnten.
  • 01:07:08
    Könnten heißt, wir sehen sie nicht.
  • 01:07:12
    Ein Elektronen Wenn es zehn oder minus 18 Meter Ausdehnung hätte,
  • 01:07:17
    würden wir als ausgedrehtes Objekt sehen anhand der Streuexperimente.
  • 01:07:21
    Aber wir sehen nichts. Das ist immer noch punktförmig.
  • 01:07:24
    Auch mit unserer Auflösung von Szene um minus 18 Metern.
  • 01:07:27
    Das heißt, das Elektronen kann maximal eine Größe vor zehn Uhr
  • 01:07:29
    minus 18 Meter haben, aber ist vermutlich noch viel kleiner.
  • 01:07:32
    Vielleicht ist es sogar wirklich wahrhaftig Punkt für mich.
  • 01:07:35
    Wir wissen es einfach nicht. Deswegen ist das so die
  • 01:07:37
    allerletzte Grenze hier. Und natürlich kann man hier sagen,
  • 01:07:40
    es gibt noch mehr. Und das könnte auch relevant sein,
  • 01:07:45
    aber wir können es experimentell nicht erfassen.
  • 01:07:47
    Deswegen ist es dann nicht mehr relevant
  • 01:07:50
    Es gibt auch keine Theorien, die jetzt vorhersagen würden. Und es gibt welche,
  • 01:07:53
    sicherlich gibt es welche, aber es gibt keine Theorie,
  • 01:07:55
    die wir prüfen können, weil uns die Auflösung fehlt.
  • 01:07:57
    Wir müssen dann halt einen Beschleuniger bauen,
  • 01:07:59
    der noch größer ist als die Erde oder sowas.
  • 01:08:01
    Und dann könnten wir irgendwann diese Strukturen auch sehen.
  • 01:08:03
    Aber das können wir nicht. Das ist zu teuer.
  • 01:08:05
    Kann sich keiner leisten. Und wenn wir jetzt sozusagen diesen ganzen Bereich angucken,
  • 01:08:09
    von 10 noch minus 18 bis 10 noch 26 Meter,
  • 01:08:13
    in all dieser ganzen, unglaublich unfassbar großen unterschiedlichen Längsgalen,
  • 01:08:19
    Skala, die wir hier haben,
  • 01:08:21
    gelten alle physikalischen Gesetze,
  • 01:08:23
    nachprüfbar,
  • 01:08:23
    experimentell auf der linken Domäne
  • 01:08:26
    und mehr auf der Beobachtendomäne auf der rechten Seite
  • 01:08:30
    Und das sind dann insgesamt so was wie 45,
  • 01:08:34
    44, 45 Größenordnung. Und das ist die Faszination,
  • 01:08:39
    die gewisser Weite jetzt dahinter steckt. Die schreibt das hier
  • 01:08:42
    nochmal drunter. Physikalische Gesetze gelten über 44 Größenordnungen hinweg.
  • 01:09:02
    Der Länge. Das Ganze kann man jetzt sogar noch wieder
  • 01:09:07
    auch nach der Zeit aufdröseln.
  • 01:09:08
    Das will ich in der Sparen
  • 01:09:10
    Wir können also physikalische Prozesse auch zeitlich aufgelöst oder gab es
  • 01:09:12
    ja jetzt gerade jüngsten Nobelpreis für im Achtersekundenbereich,
  • 01:09:15
    also es zählt auch minus zwölf Sekunden,
  • 01:09:18
    können wir tatsächlich experimentell erfassen und stellen fest,
  • 01:09:22
    dass auch da auf diesen kurzen Zeitskalen die physikalischen Gesetze alle gültig sind.
  • 01:09:28
    Ja. Es kann sein, dass sich am Decken überhaupt,
  • 01:09:30
    aber je älter das Universum wird, desto weiter können wir
  • 01:09:34
    doch gucken und desto länger müssen wir noch die Labellänge werden,
  • 01:09:36
    oder?
  • 01:09:38
    Wird sie auch. Das Universum expandiert ja weiter.
  • 01:09:42
    Wir können warten und da wird es noch wieder
  • 01:09:44
    ein bisschen größer sein und wir können noch weiter gucken
  • 01:09:48
    Und das ist auch etwas, was jetzt auch in den nächsten Jahren messbar wird.
  • 01:09:52
    Sie wissen vielleicht, das Universum expandiert, das messen wir darüber,
  • 01:09:55
    dass wir Objekte zu unterschiedlichen Abständen beobachten, die eine sogenannte Rotverschiebung haben.
  • 01:10:00
    Das heißt, die bewegen sich von uns weg scheinbar.
  • 01:10:02
    Und diese scheinbare Bewegung ist keine Bewegung,
  • 01:10:05
    sondern das ist einfach nur die Expansion der Raumzeit.
  • 01:10:07
    Und die nimmt zu mit zunehmendem Abstand. Das Interessante ist,
  • 01:10:10
    ich kann das nur an Objekten wahrnehmen, die halt,
  • 01:10:12
    sagen wir mal, einen Daft-Abstand von 100 Mega Passic haben.
  • 01:10:14
    Dann habe ich Objekte bei 200 Mega Passic,
  • 01:10:16
    bei 300 Mega Passic, das sind Abstände.
  • 01:10:19
    Bin ich jetzt aber genau genug hingucke, kann ich tatsächlich
  • 01:10:22
    über vielleicht eine zehnjährige Messung mit einem sehr genauen Spektroskopen
  • 01:10:26
    Diese Rotverschiebung über diese zehn Jahre hinweg von einem Objekt messen.
  • 01:10:31
    Das ist etwas, was jetzt tatsächlich mit dem sogenannten Extremly Lights Teleskop
  • 01:10:35
    ein fast 80 Meter durchmessenden optischen Teleskop möglich sein soll.
  • 01:10:43
    Damit epidemien denken nicht. Nein, nein, nein, nein.
  • 01:10:46
    Es ist auch nur eine ungefähre Zahl. Also die Ausdehnung,
  • 01:10:48
    die sie ja noch in den nächsten paar Jahren erleben,
  • 01:10:50
    ist kleine im Vergleich zu den 14 Milliarden Jahren,
  • 01:10:52
    über die es schon expandiert ist.
  • 01:10:53
    Inzwischen ist es ein kleiner, extra Bonus, den sie
  • 01:10:56
    noch beobachten können. Ich gucke gerade noch mal hier nach.
  • 01:11:00
    Die Frage war ja auch gerade schon im Chat. Warum die Naturgesetze überall gelten, ist natürlich Eine Frage der Beobachtung. Das heißt,
  • 01:11:07
    wenn ich mir jetzt zum Beispiel einen Stern angucke,
  • 01:11:10
    der in einer Distanzzentrum der Galaxie sich befindet und dieser Stern verhält sich genauso wie unsere Sonne,
  • 01:11:17
    die wir sehr genau beschreiben können über die zugrunde liegenden Kernprozesse,
  • 01:11:22
    die die Sterne anheizen, bis hin zu den Heizprozessen,
  • 01:11:26
    die die Fotosphäre aufheizen und dann dort für sichtbare Strahlung sorgen und die spektralen Linien,
  • 01:11:30
    die wir beobachten, sind exakt die gleichen,
  • 01:11:33
    die wir auch für einen Stern erwarten würden,
  • 01:11:36
    der viel dichter dran ist.
  • 01:11:36
    Das heißt,
  • 01:11:36
    wir können also in der Skala wirklich über diese Spektroskopie sehr genau nachvollziehen,
  • 01:11:40
    dass die atomaren Übergänge einen Wasserstoff angeregter Zustand leimen,
  • 01:11:44
    einen Alpha von N gleich 2,
  • 01:11:45
    zu N gleich 1,
  • 01:11:46
    ist der gleich,
  • 01:11:47
    ob ich ihn jetzt hier beobachte oder bei einer Rotverschiebung von
  • 01:11:50
    Verändert nur seine Frequenz, aber für das Gesetze gelten leicht.
  • 01:11:53
    Das heißt, ich kann das wirklich sehr genau nachprüfen.
  • 01:11:55
    Und bei den kleinen Skalen kann ich das gewisser Weise nicht
  • 01:11:58
    alles nachprüfen. Da kann ich vielleicht ein Gegenbeispiel geben,
  • 01:12:01
    die Gravitation als solche ist so schwach,
  • 01:12:04
    dass sie zwar auf den großen Skalen,
  • 01:12:06
    auf der rechten Seite mit großen Massen sehr leicht messbar ist,
  • 01:12:09
    aber wenn ich versuche, die Gravitationsgesetze bei kleinen Abständen zu messen,
  • 01:12:14
    sagen wir atomare Abstände zum Beispiel,
  • 01:12:17
    dann überwiegen andere Kräfte die Gravitationskraft bei vielen Größenordnungen.
  • 01:12:21
    Also Protonen und Elektronen ziehen sich auch über Gravitationskraft an,
  • 01:12:25
    aber die Anziehungskraft aufgrund ihrer elektrischen Ladung
  • 01:12:28
    ist um 30 Größenordnungen größer
  • 01:12:31
    Ich habe gar keine Chance, die sehr schwache Gravitationskraft dann vergleichen zu messen.
  • 01:12:35
    Das heißt, ich muss eigentlich ehrlich gesagt zugeben,
  • 01:12:37
    dass die Gravitation, als ein Beispiel für ein Naturgesetz,
  • 01:12:41
    nur bis zu länger skalen von etwa Millimetern vermessen worden ist.
  • 01:12:45
    Bei kleineren Längsskalen wissen das nicht. Es gibt auch da Theorien,
  • 01:12:49
    die sagen dann voraus, vielleicht ändert sich das bei dem Längsskalen.
  • 01:12:55
    Okay, dann habe ich noch ein paar Konventionen.
  • 01:13:00
    Einige habe ich jetzt hier schon quasi so einfach ihnen zugemutet,
  • 01:13:04
    aber ich möchte trotzdem jetzt noch ein paar Konventionen hier zu Papier bringen,
  • 01:13:08
    damit wir uns einig sind,
  • 01:13:09
    wovon wir reden
  • 01:13:11
    Wenn wir mit Ausdrücken hier arbeiten. Kondition. Und da gilt,
  • 01:13:20
    zunächst einmal, wir benutzen einen bestimmten, ein bestimmtes Vokabular,
  • 01:13:32
    das werden sie wahrscheinlich im Laufe der Vorlesung auch erkennen.
  • 01:13:34
    Ich benutze bestimmte Begriffe hier in der Vorlesung,
  • 01:13:37
    vielleicht ein etwas anderer Art und Weise oder auch mit einer anderen Bedeutung,
  • 01:13:42
    als sie es vielleicht aus dem alltäglichen Leben
  • 01:13:43
    damit assoziieren würden
  • 01:13:46
    Schwierig für mich, das auszumachen. Wenn Sie also mal zweifeln,
  • 01:13:49
    was meint er eigentlich damit, wenn ich sage,
  • 01:13:51
    keine Ahnung, Trajektorie oder irgendwie beliebig,
  • 01:13:54
    wenn ich beliebig sage, ist auch so ein Beispiel.
  • 01:13:56
    Beliebig klingt erstmal so wie, ja,
  • 01:13:57
    das ist irgendwie beliebig, ist vollkommen egal.
  • 01:14:00
    Damit ist aber etwas anderes gemeint. Da müssen wir dann
  • 01:14:02
    im Detail vielleicht nochmal drauf zu sprechen kommen.
  • 01:14:04
    Also das ist sprachlich, es ist relativ schwierig,
  • 01:14:09
    glaube ich, den Zugang zunächst mal zur Physik zu finden,
  • 01:14:12
    weil einige Begrifflichkeiten etwas anders belegt sind.
  • 01:14:14
    Aber wenn wir etwas aufschreiben,
  • 01:14:16
    da benutzen wir Gleichung und da möchte ich jetzt wirklich so
  • 01:14:18
    ein paar Konventionen benutzen,
  • 01:14:20
    also für variablen Namen
  • 01:14:26
    Gibt es ein gewisses Spektrum, einen gewissen Blumenstrauß von bayerablen Namen,
  • 01:14:30
    die ich hier immer mal wieder verwenden werde?
  • 01:14:32
    Wir werden zum Beispiel wieder als solchen Variablen zu tun bekommen,
  • 01:14:34
    wie XY und Z. Ich glaube,
  • 01:14:38
    das ist hoffentlich klar, dass das zum Ortskoordinaten sind.
  • 01:14:45
    Das heißt, damit beschreibe ich einen Punkt in einem Raum,
  • 01:14:48
    in dem ich drei Koordinaten angebe und das nennen wir dein Ortskoordinaten.
  • 01:14:53
    Wir benutzen auch Tee für die Zeit.
  • 01:14:59
    Als Variablen-Name
  • 01:15:01
    Wir haben dann auch Einheiten,
  • 01:15:02
    also XYZ müsste ich eigentlich streng genommen dann auch immer noch sagen,
  • 01:15:05
    gemessen in Metern, SI-Einheit oder zeitgemessen in Sekunde, SI-Einheit.
  • 01:15:13
    Dann haben wir die Größe, jetzt wird es ein bisschen spannender,
  • 01:15:16
    jetzt schreibe ich hier so ein kleines V-Hem.
  • 01:15:19
    Damit ist dann häufig gewalt eine Geschwindigkeit.
  • 01:15:30
    Manchmal kommt da auch noch ein Index dazu.
  • 01:15:33
    Manchmal auch steht dann sowas wie VX oder VY oder VX
  • 01:15:37
    oder VZ
  • 01:15:39
    Also mit Indizes müsste sich auch anfreunden. Das heißt,
  • 01:15:41
    wir setzen manchmal noch so einen kleinen Buchstaben unten in
  • 01:15:43
    den Subscript hinein, damit wir das nur unterscheiden können.
  • 01:15:48
    Dann benutzen wir den Buchstaben A, die Acceleration für Beschleunigung.
  • 01:15:58
    Das taucht dann auch wieder auf. Wir benutzen das kleine G
  • 01:16:05
    für eine Konstante. Das ist eigentlich kein richtiger Konstant,
  • 01:16:07
    keine Naturkonstante, damit ist die schwere Beschleunigung gemeint.
  • 01:16:11
    Ich weiß, dass an der Schule das manchmal Ortsfaktor genannt wird.
  • 01:16:15
    Bitte gewöhnen sich das ab
  • 01:16:19
    Ortsfaktor ist nicht besonders aussagekräftig. Es ist eine Beschleunigung,
  • 01:16:25
    also gemessenen Meter pro Sekunden Quadrat. Und das ist die
  • 01:16:28
    schwere Beschleunigung aufgrund der Gravitationskraft zwischen Erde und dem Objekt.
  • 01:16:33
    Dann benutzen wir den Buchstaben F, großgeschrieben für Kraft.
  • 01:16:39
    Hat auch eine Einheit. Newton, Kilogrammeter pro Sekunde Quadrat
  • 01:16:43
    . Wir benutzen häufig das kleine M für Masse.
  • 01:16:51
    Und jetzt kommt so ein bisschen, da muss ich sie
  • 01:16:53
    jetzt schon mal vorwarnen.
  • 01:16:55
    Das sind Konventionen, die versuche ich
  • 01:16:57
    hier einzuhalten
  • 01:16:59
    Und bis jetzt ist es auch relativ klar, da gibt es
  • 01:17:01
    keine zwei Meinungen. Wenn sie auch ein Lehrbuch aufschlagen,
  • 01:17:03
    finden sie genau die gleichen Konventionen für diese Größen.
  • 01:17:07
    Aber es gibt ein paar subtile Unterschiede,
  • 01:17:10
    die muss man berücksichtigen, wenn sie den Lehrbücher aufschlagen.
  • 01:17:13
    Das nächste ist, glaube ich, auch nur etwas,
  • 01:17:15
    was keine große Diskussion bedarf, dass es klein P,
  • 01:17:19
    und das ist der sogenannte Impuls, lernen wir auch kennen.
  • 01:17:25
    Das Problem ist da aber schon, klein P finden sie
  • 01:17:27
    nicht nur für den Impuls, sondern auch für den Druck.
  • 01:17:31
    Das heißt, Buchstaben sind nur endlich viele vorhanden
  • 01:17:35
    Und es gibt mehr Größen, die wir betrachten,
  • 01:17:36
    mit denen wir rumspielen, als es Buchstaben Alphabet gibt.
  • 01:17:38
    Deswegen sind einige doppelt notiert. P ist also
  • 01:17:41
    vorwiegend Impuls, kann aber auch für Druck stehen.
  • 01:17:51
    Dann bekommen wir noch eine weitere Impulsgröße, die heißt L genannt.
  • 01:17:55
    Jetzt haben Sie gerade vorhin schon elf für Lenkskala gesehen.
  • 01:17:57
    Jetzt benutze ich L in einem anderen Kontext.
  • 01:17:59
    Das L, was ich hier meine, ist der Drehimpuls.
  • 01:18:09
    Dann haben wir noch Großi. Ich schreibe das mal so
  • 01:18:12
    ein bisschen mit Serifen hin
  • 01:18:15
    Das ist das Trägheitsmoment. Und da finden Sie dann in
  • 01:18:21
    den Lehrbüchern unter Umständen auch andere Buchstaben für.
  • 01:18:27
    Dann haben wir Groß-M, da ist das sogenannte Drehmoment.
  • 01:18:37
    Und dann kommt gelegentlich auch noch das Groß-T vor für Seilspannung.
  • 01:18:46
    Und dann gibt es noch das Groß-P für Periode
  • 01:18:53
    Und dann kann man die Liste sicherlich noch weiter fortführen,
  • 01:18:57
    aber das sind so diejenigen, die sie eigentlich immer wieder erkennen sollten.
  • 01:19:02
    Müssen sie jetzt nicht ausfindig lernen,
  • 01:19:03
    aber wenn sie vielleicht nochmal zurückklettern irgendwann und dann feststellen,
  • 01:19:06
    was war nochmal Groß-M, Drehmoment steht es hier auf der
  • 01:19:08
    Folien Nummer 3. Dann haben wir die Konvention für Vektor Yellegrüßen.
  • 01:19:21
    Viele von den Größen, die ich jetzt oben angeschrieben habe
  • 01:19:23
    , kann ich auch als Vektor auffassen.
  • 01:19:26
    Ich kann zum Beispiel die Geschwindigkeit V, auch Zwecke auffassen,
  • 01:19:30
    mit den Komponenten VX, VY, VZ, um das dann anzudeuten,
  • 01:19:34
    schreibe ich das V mit einem Pfeil oben drüber.
  • 01:19:38
    Also Pfeil oben drüber, misshandelt sich dabei um eine effektorielle Größe.
  • 01:19:42
    Genauso ist die Beschleunigung auch wiederum eine effektorielle Größe.
  • 01:19:46
    Das G kann ich auch als vektorielle Größe auffassen.
  • 01:19:50
    Die Kraft kann ich ebenfalls als vektorielle Größe auffassen.
  • 01:19:54
    Den Impuls kann ich auch als vektorielle Größe aufpassen.
  • 01:19:57
    Den Druck aber nicht. Kommen Sie nicht in die Versuche,
  • 01:20:00
    OP mit dem Weckdorf-Fall drüber als Druck zu verstehen.
  • 01:20:02
    Das geht nicht. Der Druck ist keine effektorielle Größe.
  • 01:20:06
    Keine Richtung. Drehimpuls Drehmoment. Seidspannung. Ist auch eine vektuelle Größe.
  • 01:20:18
    Das sind die, die dann auch espektuelle Größe auftreten.
  • 01:20:22
    Und für Vektoren kann man auch manchmal eine andere Schreibweise noch finden.
  • 01:20:25
    Das heißt, ich könnte zum Beispiel sagen, wenn ich
  • 01:20:26
    einen Ortsvektor auffasse, ja, das ist dann der Ortsvektor.
  • 01:20:36
    Den kann ich auch in der Weise aufschreiben,
  • 01:20:38
    dass für Ehrgeld, das ist so ein Spaltenvektor gibt,
  • 01:20:42
    der hat dann die Koordinaten XY und
  • 01:20:47
    Das ist eine Schreibweise, diese Filme,
  • 01:20:48
    die ist so ein bisschen unangenehm, wenn ich Text setze,
  • 01:20:51
    dann habe ich dann immer diese komischen Spalten da stehen.
  • 01:20:54
    Deswegen kann ich auch dafür schreiben, ist vollkommen gleichfertig,
  • 01:20:57
    dass ich sage, das ist X,
  • 01:20:59
    mal den Einheitsvektor in X-Richtung plus Y,
  • 01:21:03
    mal den Einheitsvektor in Y Richtung plus Z,
  • 01:21:06
    mal den Einheitsvektor in Z Richtung.
  • 01:21:09
    Das ist eine gleichwertige Darstellung. Wir haben das ja schon mal gesehen haben.
  • 01:21:17
    Dann gibt es neben den Variablennamen mit lateinischen Buchstaben,
  • 01:21:21
    gibt es aber auch eine ganze Palette vom griechischen Buchstaben,
  • 01:21:24
    die wir benutzen
  • 01:21:28
    Und auch da kann ich Ihnen empfehlen, üben Sie die mal,
  • 01:21:33
    schreiben Sie mal das Kriegsstaffelbad Aphabet auf, wir können das mal zusammen machen.
  • 01:21:37
    Das heißt, wir haben also das Alpha, das Veta oder Beta,
  • 01:21:41
    das sieht so ein bisschen aus wie ein deutsches SZ.
  • 01:21:44
    Dann haben wir das Lama oder Gamma,
  • 01:21:47
    das ist so ein bisschen so wie so ein Schwung des Y vielleicht,
  • 01:21:51
    aber das Delta, das ist vielleicht so ein bisschen schlampig hier,
  • 01:21:54
    die sollen sich eigentlich nicht kreuzen, die linien,
  • 01:21:56
    lassen sich das normal machen.
  • 01:21:57
    Das Delta, das Kleine sieht so aus,
  • 01:22:00
    dann haben wir das Apcelon, das Seta oder Zeta,
  • 01:22:05
    das ist ganz aus Itha, Täter.
  • 01:22:12
    Das wird manchmal so geschrieben. Manchmal wird es auch so geschrieben.
  • 01:22:16
    Das hängt so ein bisschen davon ab, ob ich Schreibschrift benutze oder quasi Nicht-Schreibschrift.
  • 01:22:23
    Dann das Jota, das ist nicht so häufig in Benutzung,
  • 01:22:26
    das sieht aus wie ein kleines E ohne Punkt.
  • 01:22:28
    Dann das Kappa, das ist im Prinzip wie so ein
  • 01:22:30
    kleines K, dann haben wir das Lamm da.
  • 01:22:34
    Dann haben wir das Müh, das Nüh, Xi,
  • 01:22:41
    Omikron, das ist das O eigentlich nur,
  • 01:22:44
    das wird auch kaum benutzt, aber trotzdem mal eine Vollständigkeit halber.
  • 01:22:46
    Dann das P, das kennen sie sicherlich alle, Oro,
  • 01:22:53
    Das Sigmar, das Tau, was haben wir noch?
  • 01:22:58
    Upsilon, das wird auch wenig benutzt, das sieht im
  • 01:23:00
    Prinzip aus wie so ein V-Vee, hee und Omega.
  • 01:23:08
    Ja, Psy habe ich vergessen, Entschuldigung, der eine fehlt noch,
  • 01:23:10
    sie fehlt noch. Psy und Omega. So,
  • 01:23:17
    die sind, das ist das vollständige griechische,
  • 01:23:19
    kleingeschriebene Alphabet, es gibt auch die Großbuchstaben,
  • 01:23:21
    aber die werden eigentlich sehr selten benutzt und sie finden diese
  • 01:23:25
    häufig in Gebrauch für Größen,
  • 01:23:29
    die keine Einheit haben
  • 01:23:31
    Das heißt, die haben hauptsächlich mit Einheiten. Und die sind meistens
  • 01:23:39
    ohne Einheiten. Die Variablen, die damit bezeichnet werden.
  • 01:23:45
    Und auch da jetzt ein paar Beispiele, gleich rauszugreifen,
  • 01:23:47
    dass Alpha zum Beispiel, das häufig als koeffizient benutzt,
  • 01:23:53
    dass Gamma, das lernen sie dann, dass Lorenz Faktor kennen,
  • 01:23:56
    dass Beta lernen sie als Geschwindigkeit nominiert,
  • 01:23:59
    auf die Lichtgeschwindigkeit irgendwann kennen.
  • 01:24:00
    Dass Y ist häufig einfach nur irgendeine kleine Zahl,
  • 01:24:03
    die sich ein bisschen verstecken muss.
  • 01:24:05
    Dass Lamda ist vielleicht eine Ausnahme,
  • 01:24:07
    dass es sozusagen häufig als Wellenlänge benutzt,
  • 01:24:09
    hat es
  • 01:24:09
    eine Einheit
  • 01:24:11
    Also zu jeder Regel eine gewisse Ausnahme.
  • 01:24:12
    Das Pi ist eigentlich nur die mathematische Konstante damit gemeint.
  • 01:24:16
    Roh ist für Dichte häufig verwendet. Sigma und Tau,
  • 01:24:20
    Sigma findet sich als koeffizient wieder. Vieh als Winkel häufig
  • 01:24:25
    , Omega als Winkelgeschwindigkeit. Das vielleicht sollte ich beschreiben,
  • 01:24:29
    häufig ohne Einheiten. Einige haben doch Einheiten. Das sind
  • 01:24:37
    die drei wichtigsten Konventionen und jetzt noch zwei Verabredungen hier.
  • 01:24:41
    Moment, das ist verkehrt. Dann haben wir noch
  • 01:24:46
    die Abmachung, dass wir durchgängig SI-Einheiten benutzen
  • 01:24:58
    Das heißt, wir haben Meta-Kilogramm-Sekunde. Das sind die,
  • 01:25:05
    die wir jetzt hier am Start haben.
  • 01:25:06
    Ihr kommt noch dazu, die elementare Ladung plus Ladung.
  • 01:25:14
    Und da gibt es noch was für Lichtstärke. Aber das sind
  • 01:25:15
    die SC-Heinheiten, die jetzt eigentlich für uns relevant sind.
  • 01:25:18
    Masse ist ein Kilogramm, Länge in Meta und Zeit in Sekunde.
  • 01:25:24
    Zur Definition der SC-Heinheiten, vielleicht noch ganz kurz,
  • 01:25:28
    die sind vor drei Jahren revolutionär geändert worden,
  • 01:25:31
    komplett geändert worden
  • 01:25:33
    Gegenüber die letzten Jahrzehnte oder Jahrhunderte, SI-Einheiten immer irgendwie an eine,
  • 01:25:43
    an eine, sagen wir mal, an einen Urmeter zum Beispiel,
  • 01:25:45
    war die, nein, das Metabakkalibriert an einem Urmeter,
  • 01:25:47
    das war wirklich ein physikalisches Objekt,
  • 01:25:48
    was in Paris in deinem Tresor auch bewahrt worden ist,
  • 01:25:51
    ganz aufwendig gefertigtes Längenobjekt, sodass jeder, der halt irgendwie wissen wollte,
  • 01:25:55
    wie lange ist eigentlich Chemeter da hingehen konnte,
  • 01:25:57
    das auf dem Tresor raus und dann sagt,
  • 01:25:59
    das ist ein Meta und damit kann ich mir meinen eigenen Meter herstellen,
  • 01:26:02
    den nehme ich dann nach Hause und west dann da weiter.
  • 01:26:05
    Oder das Kilogramm war wirklich so ein Block,
  • 01:26:07
    der stand auch in einem Tresor und dann mussten die einmal
  • 01:26:11
    alle paar Jahre hingehen und dann musste Deutschland das Kilogramm,
  • 01:26:13
    was in Deutschland als Kilogrammeinheit genommen wird, gecheckt gegen das Kilogramm,
  • 01:26:17
    was in Paris steht.
  • 01:26:19
    Und das sind verrückte Sachen passiert. Zum einen wurde das Pariser Kilogramm immer leichter,
  • 01:26:23
    die anderen waren immer schwerer relativ zueinander und keiner weiß genau,
  • 01:26:26
    warum. Und da haben sich ja irgendwann überlegt,
  • 01:26:29
    wir wollen diese ganzen Einheiten nicht mehr an irgendwelcher physikalischen Objekte festknüpfen,
  • 01:26:33
    also Meter und Kilogramm zum Beispiel, sondern wir wollen das definieren über Naturkonstanten,
  • 01:26:39
    weil die Naturkonstanten sind überall gleich. Ja,
  • 01:26:43
    also wenn ich jetzt auf der Erde irgendwie eine Naturkonstante habe,
  • 01:26:45
    ist es die gleiche Naturkonstante wie auf dem Jupiter und wenn ich jetzt irgendwie einen Zugang finden will,
  • 01:26:49
    was ein Meta ist,
  • 01:26:50
    dann muss ich nur diese Naturkonstante kennen und messen und wenn ich die gemessen habe,
  • 01:26:53
    kann ich mir daraus überlegen,
  • 01:26:55
    wie lange ein Meta ist.
  • 01:26:55
    Wenn ich weiß, wie groß wie groß die Geschwindigkeit ist
  • 01:26:57
    von Licht zum Beispiel. Und wenn ich weiß,
  • 01:27:00
    wie groß ist die Übergangsfrequenz von einem Cäsio-Atom,
  • 01:27:03
    da kann ich daraus mir sagen, wie groß ein Meter ist.
  • 01:27:05
    Es ist nicht mehr so anschaulich ein Ding,
  • 01:27:06
    was ich irgendwas im Schrank nehmen kann,
  • 01:27:08
    aber es hängt an Naturkonkonstanten wie der Übergangsfrequenz von einem Cäsio-Matom.
  • 01:27:14
    Und der Lichtgeschwindigkeit, also Naturkonstanten, das ist seit 2019,
  • 01:27:21
    ist das komplett neu aufgestellt worden.
  • 01:27:25
    Und damit sind die Naturkonstanten auch fixiert. Und die Naturkursdaten
  • 01:27:32
    sind die Grundlage von diesem Einheitenssystem. Also Lichtgeschwindigkeit Plankonstante und
  • 01:27:38
    so weiter. Und das Kilogramm auch ganz fantastisch,
  • 01:27:40
    das ist eine Kugel in Deutschland, aus Selitium,
  • 01:27:43
    aus reinst Selitium, mit vielen tausenden Verreinigungsprozessen.
  • 01:27:47
    Das ist alles, was an Opa Unreinigung Selitium sind,
  • 01:27:49
    rausgegangen, haben sie rausgeholt.
  • 01:27:52
    Dann anschließend ein Einkristall gebildet, daraus seine Kugel geschliffen.
  • 01:27:56
    Und diese Kugel hat genau ein Kilogramm und hat eine so hohe Präzision,
  • 01:28:00
    dass ich geometrisch aus den Abmessungen der Kugel ableiten kann,
  • 01:28:03
    wie viel Atome es litschen matome da drin sind.
  • 01:28:06
    Das heißt, das Selitium Atom hängt oder die Masse,
  • 01:28:10
    die ich als Einkilogramm definiere, hängt an der Avogado-Konstante.
  • 01:28:13
    Der Anteil, also wie viele atomeoselitische brauche ich,
  • 01:28:16
    um ein Kilogramm zu formen
  • 01:28:17
    Das ist die Art und Weise, wie das jetzt kalibriert wird. Und da gibt es noch eine weitere Konvention, die ich jetzt hier noch kurz erwähnen will. Wir bewenden Vorsilben,
  • 01:28:27
    wenn wir zum Beispiel vom Meter zum Kilometer kommen,
  • 01:28:29
    da benutzen wir dich vor Silvekilo,
  • 01:28:32
    wenn wir jetzt noch eine weitere Vorsilbe dranhängen oder eine Fosselbe,
  • 01:28:35
    wie Megawehren, hat eine Megameter, das verändert sich noch sechs Meter,
  • 01:28:39
    dann könnten wir Gigameter sagen, das wären zehn, noch neun Meter,
  • 01:28:42
    Terrameter, wenn jetzt hier noch zwölf Meter, Petabeter,
  • 01:28:45
    wir zählen noch 15 Meter, extra Meter werden sie noch 18,
  • 01:28:49
    extra, bei 10.18 Uhr, Jotta ist,
  • 01:28:51
    glaube ich, dann 10.21 Uhr und so weiter.
  • 01:28:53
    Es gibt also Vorsehungen für diese ganzen verschiedenen Größenordnungen,
  • 01:28:57
    also Kilo, steht für 10 noch 3, als Faktor,
  • 01:29:01
    dann haben wir Mega, 10 noch 6,
  • 01:29:05
    dann haben wir Giga, 10 noch 9, Terra,
  • 01:29:11
    10 noch 12, Petter, 10.15 Uhr,
  • 01:29:17
    und dann extra für 10 noch 18,
  • 01:29:21
    und dann weiß ich nicht mehr ganz genau,
  • 01:29:23
    ob es Jotta oder etc. ist, ich glaube,
  • 01:29:24
    da kommt Jotta, aber dann 10.18 Uhr reicht auch,
  • 01:29:26
    wir brauchen nicht mehr.
  • 01:29:27
    Und in der anderen Richtung haben wir dann Milli,
  • 01:29:31
    für 10 noch minus 3, Mikro,
  • 01:29:35
    für 10 auch Mio 6, Nano, Verzehn auch minus neun.
  • 01:29:42
    Was haben wir dann? Pico? Zehner minus zwölf.
  • 01:29:53
    Dann haben wir... Ach du? Ato? Bitte?
  • 01:29:59
    Kommt nicht nach Pico Ato? Also ich muss noch
  • 01:30:08
    irgendwo Pico und Fempto unterbringen, aber Fempto ist natürlich...
  • 01:30:12
    Zehner minus fünft ist Fempto, ne?
  • 01:30:16
    Ich bin halt Astrophysiker mehr auf der anderen Seite unterwegs.
  • 01:30:21
    Also Fempto
  • 01:30:23
    10.15 Uhr, minus 15. Und dann kommen wir auf Atola.
  • 01:30:29
    10 auf minus 18. Also damit kann man dann also jede von diesen SE-Einheiten, Kilogramm,
  • 01:30:35
    Sekunden, Meter, Kilo hat ja schon eine davor.
  • 01:30:38
    Deswegen ist es ein bisschen doppelt gemoppelt, aber kein Mikrogramm.
  • 01:30:42
    Sie können Nalogramm, Pikrogramm und so weiter formen.
  • 01:30:45
    Oder Petagrammen, sie wollen für ganz große Massen.
  • 01:30:51
    Dann haben wir noch so ein paar Konventionen,
  • 01:30:55
    die häufiger mal auftreten, die jetzt aber hier jetzt mehr
  • 01:30:58
    so unter Mr. Lanius oder unter verschiedenes zusammenkommt.
  • 01:31:02
    Und zwar Benutzen wir häufig auch sowas wie Summensymbol,
  • 01:31:13
    das ist so ein bisschen eher so mathematisch,
  • 01:31:15
    wenn wir also eine Reihe von Größen haben,
  • 01:31:17
    X1 plus X2, plus X3, plus plus plus plus.
  • 01:31:21
    Und dann geht die Summe bis XN,
  • 01:31:24
    dann schreiben wir dafür auch häufig so ein großes Sigma.
  • 01:31:29
    Und dann haben wir hier einen Index, i gleich 1,
  • 01:31:31
    der läuft dann bis N und dann steht hier XI.
  • 01:31:34
    Das ist eine Kurzform von dieser Summe.
  • 01:31:39
    Das Sigma, das ist das Summensymbol
  • 01:31:46
    Dann benutzen wir Ableitungen, zum Beispiel
  • 01:31:50
    eine Ortskoordinate nach der Zeit, die X nach TT.
  • 01:31:54
    Dafür schreiben wir auch häufig verkürzt, einfach nur x Punkt.
  • 01:32:00
    Der kleine Punkt deutet also an, erste Ableitung nach der Zeit.
  • 01:32:04
    Manchmal schreiben wir auch dafür x Strich. Ich benutze das nicht so gerne,
  • 01:32:11
    sechs Strich, aber einige Kollegen benutzen das nur zu Informationen.
  • 01:32:14
    Ich finde den Punkt an der Stelle besser. Dann gibt es
  • 01:32:18
    die zweite Ableitung nach der Zeit, das ist dann eine Beschleunigung,
  • 01:32:23
    Und das ist dann X, Punkt, Punkt.
  • 01:32:26
    Oder auch X, Strich, Strich. Das sind also
  • 01:32:30
    Ableitungen. Und wir benutzen dann auch noch manchmal diese Schreibweise,
  • 01:32:38
    dass ich einen Liemes bilde, zum Beispiel für eine zeitliche Ableitung,
  • 01:32:42
    lasse ich dann eine Differenz, Data Tee gegen Null gehen.
  • 01:32:46
    Dann habe ich hier eine Funktion von der Zeit.
  • 01:32:56
    An der Stelle Zeit plus Delta Tee,
  • 01:32:59
    minus der Funktion an der Stelle Tee,
  • 01:33:02
    geteilt durch Delta Tee
  • 01:33:04
    Wenn ich jetzt den Grenzübergang mache, das liebe es,
  • 01:33:08
    ist also ein Grenzübergang,
  • 01:33:09
    das lernen sie dann auch jetzt noch in der Mathematik.
  • 01:33:14
    Da wird das mal ein Differenzen quotieren, ein Differenzial und das
  • 01:33:17
    ist dann die F nach DT oder F-Strich oder auch wenn sie wollen F-Punkt.
  • 01:33:31
    Das ist damit eigentlich gemeint, wenn ich eine zeitliche Ableitung betrachte.
  • 01:33:36
    Dann habe ich noch eine Kleinigkeit,
  • 01:33:39
    da muss ich glaube ich auch schon aufhören
  • 01:33:44
    Dann benutzen wir gelegentlich noch eine Schreibweise für etwas,
  • 01:33:50
    was wir den Mittelwert nennen, wobei das der algebraische Mittelwert ist.
  • 01:33:53
    Es gibt unterschiedliche Arten des Mittelns. Wenn ich zum Beispiel
  • 01:33:56
    eine Größe X betrachte, dann benutze ich so spitze Klammern.
  • 01:34:00
    Das ist die eine Variante. Manchmal wird dafür auch ein Strich
  • 01:34:04
    darüber gezogen. Damit ist aber jeweils das Gleiche gemeint.
  • 01:34:06
    Das ist der Mittelwert. Und das ergibt sich dann zum Beispiel
  • 01:34:11
    aus dem Summe meiner Messgrößen XI zum Beispiel von iGlas 1 bis N.
  • 01:34:18
    Eins durch N. Es gibt also
  • 01:34:20
    den Mittelwert
  • 01:34:23
    Und dann kann man auch noch Dinge definieren,
  • 01:34:27
    wie zum Beispiel den Mittelwert des Quadrates, das ist dann X Quadrat,
  • 01:34:32
    Dach, das ist dann eins durch N,
  • 01:34:35
    Summe in gleich 1 bis N, von XI Quadrat.
  • 01:34:45
    Und dann kann man auch noch,
  • 01:34:46
    dass es dann das Schwankungsquadrat ausrechnet,
  • 01:34:48
    kann ich noch sowas machen, wie,
  • 01:34:50
    ich rechne aus,
  • 01:34:52
    den Erwartungswert von der Abweichung vom Mittelwert zum Quadrat,
  • 01:34:57
    das sind aber dann
  • 01:34:59
    die Standardabweichung
  • 01:35:03
    Abs, hast du verkehrt, stand doch Standard, Abweichung.
  • 01:35:13
    Da wird häufig noch die Wurzel draus gezogen. Beziehungsweise,
  • 01:35:19
    das nennt sich dann die mittlere quadratische Abweichung oder die Wurzel da draus.
  • 01:35:24
    Beziehungsweise auf Englisch wird das ja genannt, Root Mean Square.
  • 01:35:35
    Dann vielleicht noch zwei Kleinigkeiten, was häufiger mal passieren wird,
  • 01:35:38
    um sicherzugehen, dass sie verstehen, was ich meine.
  • 01:35:41
    Manchmal schreibe ich so etwas auf wie, Eine Proportionalität. Das heißt,
  • 01:35:47
    ich sage zum Beispiel, wir haben eine Funktion,
  • 01:35:49
    F von X, die sei eine konstante K mal X.
  • 01:35:55
    Dann schreibe ich manchmal verkürzt auf, F von X ist proportional zu X.
  • 01:36:05
    Und das hier, dieses Symbol wird benutzt als eine proportional
  • 01:36:09
    zu Beziehung. Das heißt, K ist eine Konstante,
  • 01:36:13
    wenn ich X verdopple, ist meine Funktion doppelt so groß.
  • 01:36:17
    Ich will einfach nur isolieren, was sozusagen die Proportionalität ist.
  • 01:36:21
    Und dann gibt es noch die Näherung, das heißt,
  • 01:36:23
    wenn ich jetzt zum Beispiel eine Funktion habe,
  • 01:36:25
    wie den Sinus von X,
  • 01:36:30
    Dann kann ich den für kleine Werte von X,
  • 01:36:34
    kann ich den nähern und dann kommen da so zwei Geschlängerlinien hin,
  • 01:36:37
    mit einfach dem Argument.
  • 01:36:39
    Das ist also näherungsweise gleich. Und das gilt dann zum Beispiel
  • 01:36:50
    für X und dann kommt sowas ja auch wieder dazu.
  • 01:36:54
    Dieses doppelte Kleiderzeichen heißt in dem Fall, ist viel kleiner als gemeint.
  • 01:37:04
    Das gibt es auch in der umgekehrten Richtung,
  • 01:37:05
    wenn das also in die andere Rechnung zeichnet, das ist viel größer als.
  • 01:37:09
    Das sind so ein paar Konventionen, die sollen die also sich
  • 01:37:13
    zumindest vertraut machen. Manchmal schreibe ich dann auch sowas hin,
  • 01:37:15
    VP ist ungefähr gleich 3,14, ist natürlich keine Gleichheit,
  • 01:37:21
    weil P ist nicht gleich 3,14,
  • 01:37:22
    sondern ist ungefähr gleich 3,14 oder auch für andere nicht rationale Zahlen,
  • 01:37:27
    die Wurzel 2 ist ungefähr gleich 1,4.
  • 01:37:31
    Das sind so Beispiele dafür, wo das verwendet wird.
  • 01:37:35
    Gut, dann bin ich jetzt fast am Ende,
  • 01:37:37
    eine Sache wollte ich noch sagen,
  • 01:37:39
    Messgrößen,
  • 01:37:41
    das ist noch
  • 01:37:41
    ein wichtiger Punkt
  • 01:37:43
    Haben Fehler oder haben Unsicherheiten. Das heißt,
  • 01:37:50
    wenn Sie die Messung machen von der Ortskoordinate,
  • 01:37:52
    sagen wir mal X, dann gehört dazu immer noch anzugeben,
  • 01:37:57
    wie groß die Messunsicherheit ist.
  • 01:37:59
    Das heißt, das ist unsere Messgröße.
  • 01:38:04
    Und das hier ist die Unsicherheit, die wir darauf angeben.
  • 01:38:07
    Und das werde ich das nächste Mal noch ein bisschen aufgreifen.
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    Und dann machen wir auch ein Experiment noch mal dazu,
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    wo Sie sehen, was da für Unsicherheiten eine Rolle spielen.
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    Da kann man noch zwei Kategorien unterscheiden.
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    Dann bin ich am Ende meiner Vorlesung. Wir sehen uns
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    dann am Donnerstag wieder. Ich bedanke mich ganz herzlich.
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    Wenn Sie noch Fragen haben, gerne einen Chat reinschreiben,
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    ich gucke da noch mal wieder rein die nächsten Tage.
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    Okay,
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    bis dann

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