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Physik

[107] Physik (v. gr.), 1) im Allgemeinen die gesammte Naturkunde od. Naturlehre, d.h. die Wissenschaft, welche die Erscheinungen an allen sinnlich wahrnehmbaren Dingen in m�glichst einfachem Zusammenhange zu denken lehrt; 2) im engeren Sinne befa�t sich jedoch die P. nur mit den Ver�nderungen an den unorganischen Naturgegenst�nden od. auch an den organischen, insofern dieselben in der gleichen Weise erfolgen, als man sie an den unorganischen beobachtet hat, insofern sie also von der sogenannten Lebenskraft unabh�ngig sind, u. zwar sucht die P. die �u�eren Ver�nderungen der unorganischen Naturk�rper auf m�glich wenige Gesetze zur�ckzuf�hren, mittelst welcher man im Stande ist, aus gegenw�rtigen Erscheinungen zuk�nftige vorherzusagen. Auf diese Weise sind von der P. gesondert diejenigen Naturwissenschaften, welche sich mit den bleibenden Merkmalen der Naturk�rper u. der darauf gegr�ndeten systematischen Anordnung derselben besch�ftigen, als Zoologie, Botanik, Mineralogie, Geognosie, ferner die Wissenschaft von den Lebenserscheinungen der organischen Naturk�rper, sofern sie nicht physikalisch erkl�rbar sind, d. i. die Physiologie, endlich die Wissenschaft von den inneren Ver�nderungen der anorganischen K�rper, verm�ge deren verschiedene Elemente zu einem scheinbar homogenen K�rper sich verbinden od. auch ein homogener K�rper in verschiedene Elemente zerf�llt, d. i. die Chemie; u. es bleiben als Object der P. nur die Bewegungen der anorganischen K�rper �brig. Gew�hnlich scheidet man aus der P. auch diejenigen Naturwissenschaften aus, welche sich mit den complicirten Bewegungserscheinungen ganzer, aus vielen K�rpern zusammengesetzter Naturgebiete besch�ftigen, z.B. Astronomie, Geologie, Meteorologie, doch enthalten diese letztgenannten Wissenschaften im Grunde nichts als Anwendungen der allgemeinen physikalischen Gesetze auf gegebene Voraussetzungen.[107] Als ein besonderer Fall der Bewegung ist diejenige von der Geschwindigkeit = 0 od. die Ruhe anzusehen, u. da dieser Fall, namentlich wenn er die Folge von der gleichzeitigen Wirkung mehrer Ursachen ist, welche jede f�r sich Bewegung hervorgerufen haben w�rden, wobei er dann Gleichgewicht hei�t, f�r Theorie u. Praxis als Ausgangspunkt aller �brigen von h�chster Wichtigkeit ist, theilt sich die P. in zwei Haupttheile, n�mlich in die Lehre von den Gesetzen des Gleichgewichts od. Statik u. die Lehre von den Gesetzen der Bewegung od. Dynamik. �berdies zerf�llt die P. noch in zwei Haupttheile in Gem��heit der Objecte, an denen die Bewegungen erfolgen. F�r die directe Ursache einer Bewegung hat man n�mlich den Namen Kraft eingef�hrt. Nun sind aber �berhaupt zweierlei Arten der gegenseitigen Einwirkung zweier einfacher Dinge denkbar, n�mlich Anziehung u. Absto�ung, u. so ist denn die P. zu der Ansicht gef�hrt worden, da� alle Dinge aus zwei Klassen kleinster Theilchen (Molec�le) bestehen; deren erstere, die ponderabeln Molec�le, Sitz gegenseitiger Anziehungskr�fte, die zweite, die �thermolec�le, Sitz gegenseitiger Absto�ungskr�fte sind; zwischen einem ponderabeln Molec�l aber u. einem �thermolec�l herrscht Anziehung. Die ponderabeln Molec�le sind verm�ge ihrer gegenseitigen Anziehung an gewissen Punkten zu. gr��eren od. kleineren Massen vereinigt, �thermolec�le dagegen verm�ge ihrer gegenseitigen Absto�ung durch den ganzen �brigens leeren Raum gleichm��ig u. selbst innerhalb der von den ponderabeln Molec�len constituirten Massen verbreitet. Die Massen ziehen sich nun ferner im Ganzen nach Ma�gabe der Gr��e der Massen u. ihrer gegenseitigen Entfernung an u. rufen so die Erscheinungen der Gravitation zwischen den Weltk�rpern im Allgemeinen, sowie die Erscheinungen der Schwere zwischen der Erde u. den auf der Erdoberfl�che befindlichen K�rpern insbesondere hervor, u. eben weil in Folge der Schwere diese Massen ihrer Gr��e nach durch W�gung sich vergleichen lassen, hei�en sie ponderable, d.h. w�gbare K�rper. F�r die �thermolec�le dagegen besteht kein Gegensatz geh�ufter Massen, folglich auch nichts der W�gbarkeit Analoges, daher man die durch ihre Bewegungen hervorgerufenen Erscheinungen, welche man fr�her als selbst�ndige K�rper aufzufassen geneigt war, mit dem Namen Imponderabilien belegte. Hiernach theilt sich die P. in die Lehre vom Gleichgewicht u. die Bewegung der schweren K�rper, gew�hnlich Mechanik genannt, u. in die Lehre von den durch die Athermolec�le bedingten Erscheinungen des Lichtes, der W�rme, der Elektricit�t u. des Magnetismus. Beiden Gebieten gemeinsam ist die Lehre von der Elasticit�t od. von der Art, wie die zwischen den Molec�len bestehenden Anziehungs- u. Absto�ungskr�fte den jeweiligen Gleichgewichtszustand bei eintretender St�rung wieder herzustellen suchen. Endlich theilt man noch die Mechanik nach den drei Aggregatsformen der schweren K�rper in die Mechanik der festen, tropfbarfl�ssigen u. luftf�rmigen K�rper. Eine Anwendung der Lehre von der Elasticit�t luftf�rmiger K�rper ist die Akustik od. Lehre vom Schall.

Die Methode der P. beruht auf der Beobachtung u. dem Experiment. Um n�mlich bei jeder Naturerscheinung genau zu erfahren, wie u. warum sie geschieht, mu� man entweder diese genau u. wiederholt, so oft sich die Gelegenheit in der Natur selbst bietet, beobachten; od., da die Natur gew�hnlich mehre Erscheinungen mit einander auftreten l��t u. dann uns h�ufigen Irrth�mern aussetzt, ihr Auftreten selbst veranlassen, welche absichtliche Herbeif�hrung einer Erscheinung man einen Versuch (Experiment) nennt. Zur Anstellung der physikalischen Versuche geh�ren Instrumente od. ein sogenannter physikaler Apparat, von welchem jedoch alle die sogenannten physikalischen Instrumente, welche nur eine praktische Anwendung haben u. zur Versinnlichung od. Erkl�rung einer bestimmten Naturerscheinung nicht bes. construirt sind, ausgeschlossen sind. Den einheitlichen Grund aller Naturerscheinungen zu entdecken ist bisher noch nicht gelungen u. kann wohl niemals gelingen. Um aber diesem h�chsten Ziele sich zu n�hern, verf�hrt man so, da� man ein Gebiet gleichartiger Erscheinungen f�r sich betrachtet u. dieselben in einem den Gesetzen unseres Verstandes m�glichst leicht entsprechenden Zusammenhange zu denken sucht. Die Voraussetzungen, welche man dabei �ber die Eigenschaften der Dinge, an welchen die Erscheinungen vor sich gehen, zu machen gen�thigt ist, nennt man Hypothesen, den mathematischen Ausdruck aber, welcher nach solchen aus gegebenen Gr��en gesuchte berechnen lehrt, ein Naturgesetz. Erkl�rt nun eine Hypothese die Erscheinung leicht u. einfach u. ohne anderen bereits anerkannten Wahrheiten zu widersprechen, so erhebt sie sich zur Wahrscheinlichkeit; als wahre Ursache darf sie aber erst dann gelten, wenn sie entweder als Erscheinung vorkommt, od. me�- od. berechenbare Elemente bietet, die bei der Ausf�hrung Resultate geben, welche mit der Erfahrung �bereinstimmen, od. wenn �berhaupt keine andere Erkl�rung m�glich ist. Hinsichtlich des Vortrages zerf�llt die Ph. in die Elementarphysik, welche nur die Hauptregeln fa�lich abhandelt, u. in die h�here P. Erstere nennt man insbesondere Experimentalphysik, wenn sie zu ihren Behauptungen mehr durch Thatsachen, welche sich durch das Experiment versinnlichen lassen, aufsteigt, od. theoretische (dogmatische) P., wenn sie von gewissen Behauptungen ausgehend, vorzugsweise auf mathemathischem Wege zu �berzeugen sucht. Keine dieser beiden Methoden kann die andere ganz entbehren.

Versteht man, wie oben geschehen, unter P. die Wissenschaft, welche die Ver�nderungen an allen sinnlich wahrnehmbaren K�rpern, insbesondere den anorganischen, im m�glichst einfachen Zusammenhange zu denken lehrt, u. sieht man daher davon ab, die zerstreuten u. unvollst�ndigen Beobachtungen der �gyptier u. Chald�er, sowie die allerdings schon im hohen Alterthume, aber gewisserma�en unbewu�t, zu gro�er Vollkommenheit gebrachten mechanischen Maschinen hierher zu rechnen, so finden sich die ersten Anf�nge der P. bei den griechischen Philosophen, unter denen Thales das Wasser, Anaximenes die Luft, Heraklitos das Feuer als Grund aller Dinge u. aller Erscheinungen hinstellte. Sp�terhin leiteten Leukippos u. Demokritos die Ver�nderungen aller Dinge aus den verschiedenen Mengungen u. Verschlingungen der durch leere Zwischenr�ume getrennten Atome her, f�r welche verschiedene Gestalt vorausgesetzt wurde. Man hat oft von der Objectivit�t der alten Griechen gesprochen, von ihrer Gabe, sich in die Beobachtung der umgebenden Welt zu versenken, u. dies hat wohl Grund, wo es sich um die sprachliche Darstellung des Beobachteten handelt. Wo es aber gilt, das [108] Wesen der Dinge zu erforschen, erweisen sie sich nichts weniger als objectiv, sondern im Gegentheil tragen sie rein menschliche Empfindungen von Abneigung u. Liebe in die nat�rliche Au�enwelt u. suchen die Dinge zu erkl�ren, indem sie rein geistige Abstractionen an ihre Stelle setzen. So versuchte Pythagoras die Zahl als das Wesen der Dinge aufzustellen, so bem�hte sich selbst Aristoteles, dessen Reichthum an naturwissenschaftlichen Beobachtungen allgemein anerkannt ist, die Gesetze des Hebels aus Abstractionen des Kreises herzuleiten u. sagt z.B., sowie der Kreis das Convexe u. Concave in sich vereinige, so erkl�re sich, da� am Hebel, welcher sich im Kreise bewege, die Gegens�tze des Schweren u. Leichten ihre Ausgleichung f�nden. Fast der Einzige im Alterthume, welcher nach Art der jetzigen P. Forschungen anstellte, war Archimedes, in dessen Wirken wir die erst viel sp�ter von Stevin u. Galilei wieder aufgefundene Begr�ndung des Gesetzes vom Hebel sowie das Grundgesetz der Hydrostatik haben. Daneben sind Euklides u. Heron von Alexandrien als Bearbeiter der Anf�nge der Optik (geradlinige Fortpflanzung u. Reflexion) zu nennen. Sichere Fortschritte machte die P. erst, seitdem man sich entschlo�, auf alle vorgefa�ten menschlichen Begriffe zu verzichten u. sich der genauen messenden Beobachtung der Bewegungen hinzugeben u. die in der Natur fehlenden Zwischenstufen der einfachsten Erscheinungen durch planm��ige Versuche zu erg�nzen, also den Weg der Induction u. des Experiments zu betreten. Man nennt gew�hnlich Franz Baco von Verulam als Urheber dieser Methode; allein wenn er auch die Grunds�tze derselben zuerst philosophisch ausgesprochen hat, so hat er doch um eine Anwendung derselben wenig Verdienst u. hat theils von den zu seiner Zeit bereits nach dieser Richtung existirenden Erfolgen keine Kenntni� gehabt, theils sie sogar bek�mpft. Vielmehr sind als Begr�nder der P. in diesem Sinne anzusehen Copernikus, welcher zuerst die Idee der Erde als ruhenden K�rper aufgab u. dieselbe in die Zahl der �brigen die Sonne umkreisenden Planeten einreihte; ferner Kepler (1610), welcher zuerst sich von der Ansicht losmachte, alle himmlischen Bewegungen m��ten Kreise sein, u. durch messende Beobachtung (Tycho de Brahe) geleitet die Ellipse daf�r einsetzte, sowie er auch die �brigen Hauptgesetze der Planetenbewegung entdeckte; Galilei (1602), welcher die Tr�gheit der K�rper nicht wie bisher als einen Hang zur Ruhe, sondern als Beharrung in dem einmal angenommenen Bewegungszustande auffa�te u. so die Gesetze des freien Falles fand; Torricelli (1644), welcher die Vorstellung von dem Abscheu der Natur gegen den leeren Raum verbannte u. als Grund des Steigens der Fl�ssigkeit in den luftleeren R�hren den Druck der schweren Luft erkl�rte, eine Ansicht, zu deren allgemeinen Verbreitung sp�ter die Versuche Otto's von Guericke mit der Luftpumpe (1650) wesentlich beitrugen. Nach den hierauf folgenden bedeutenden Arbeiten von Hooke, Mariotte u. namentlich Huyghens fanden die mechanischen Wissenschaften einen Abschlu� durch Newton (Philosophiae naturalis principia mathematica, 1687); w�hrend man bisher n�mlich alle M�he darauf gewendet hatte, die Gesetze der Erscheinungen im Einzelnen mit mathematischer Genauigkeit festzustellen, erkannte Newton als gemeinsames Princip f�r sie die Gravitation. Gleichzeitig (1690) wu�te auch Huyghens f�r die Lichterscheinungen, deren Kenntni� seit dem Alterthum vorz�glich durch Galilei u. Cartesius gef�rdert worden war, ein gemeinsames Princip, das der Undulationstheorie, aufzustellen, u. wenn dasselbe auch nicht sofort zur Geltung kam, weil der durch andere Arbeiten in h�herem Ansehen stehende Newton die entgegengesetzte Theorie der Emanation vertrat, so wurde es durch die neuesten Entdeckungen von Malus (Polarisation 1808), Young u. Fresnel (Interferenz 1800 u. 1815) u. deren mathematische Darstellung von Schwerdt u. Couchy zur Gewi�heit erhoben. Eine ausschlie�liche Sch�pfung der letzten Jahrhunderte ist die Lehre vom Magnetismus u. der Elektricit�t. Als Hauptepochen k�nnen hier�ber namhaft gemacht werden: das Bekanntwerden des Compasses in Europa 1300, erste Messung der Inclination zu London 1576, Halley's Karte f�r die magnetischen Declinationen auf der ganzen Erde 1700, Alexanders v. Humboldt magnetische Messungen in S�damerika 1799–1803, Faradays Entdeckung der diamagnetischen Absto�ung 1845, Grays Unterscheidung der K�rper als Leiter u. Nichtleiter der Elektricit�t 1729, Du Fays Entdeckung der beiden entgegengesetzten Elektricit�ten 1735, Franklins Nachweis von der elektrischen Natur des Gewitters 1752, Galvanis Entdeckung der Ber�hrungselektricit�t 1786, Voltas S�ule 1800, Davys Entdeckung der chemischen Wirkung der S�ule 1807, �rsteds Elektromagnetismus 1820, Amp�res Elektrodynamik 1823, Faradays Induction 1831 u. desselben Entdeckung von der Einwirkung des elektrischen Stroms od. des Magnetismus auf den polarisirten Lichtstrahl 1845, W. Webers elektrodynamische Ma�bestimmungen, in welchen er durch das elektrische Grundgesetz das Gebiet s�mmtlicher elektrischer u. magnetischer Erscheinungen umfa�t. F�r die W�rmelehre ist ein solcher Abschlu� noch nicht gewonnen. Hat man auch durch genaue Versuche Kenntni� von der W�rmeleitung durch die K�rper (Fourier u. Poisson), von dem Einflu� auf Ausdehnung u. Ver�nderung der Aggregatsform, von der specifischen W�rme, von der W�rmestrahlung u. bemerkt man auch vielfache Wechselbeziehung zwischen W�rme, Licht, Elektricit�t u. Chemismus, so fehlt doch noch ein Princip, welches diese verschiedenen Gebiete in mathematischen Zusammenhang zu bringen verm�chte.

Au�er den Lehrb�chern von Foxleben u. Lichtenberg (1794), Gren (1819), Schrader u. Gilbert (1804), Hilbebrandt (1807), Parrot (1811), Fries (1812 u. 22), Neumann (1818), Tromsdorf (1817) sind zu nennen: Fischer, Lehrbuch der mechanischen Naturlehre, Berl. 1827 u. 29; I. T. Mayer, Anfangsgr�nde der Naturlehre, G�tt. 1827; G. Schmidt, Hand- u. Lehrbuch der Naturlehre, Gie�. 1830; Biot, Lehrbuch der Naturlehre, deutsch von Fechner, Lpz. 1829; Muncke, Handbuch der Naturlehre, Heidelb. 1839; Baumgartner, Die Naturlehre, Wien 1827, 8. Aufl. ebd. 1845; Brandes, Vorlesungen �ber die Naturlehre, Lpz. 1852; Eisenlohr, Lehrbuch der P., Manh. 1841, 7. Aufl. Stuttg. 1856; K�mtz, Lehrbuch der Experimentalphysik, Halle 1829; Pouillet, Lehrbuch der P. u. Meteorologie, deutsch von M�ller, Braunschw. 1842, 4. Aufl. 1852; Witzschel, Die P. nach ihrem neuesten Standpunkt, Lpz. 1854, 2. A. 1858; Peschel, Lehrbuch der P., ebd. 1856; Kunzek, Lehrbuch der P., Wien 1860; Encyclop�die der P., ebd. 1856 ff. W�rterb�cher: Gehlers physikalisches W�rterbuch,[109] neu bearbeitet von Brandes, Horner, Littrow, Muncke, Gmelin u. Pfaff, Lpz. 1825–38; Auszug daraus von Marbach, ebd. 1838 ff. �ber Geschichte der P. schrieb Fischer, G�tt. 1801–1808. Zeitschriften: Poggendorf, Annalen der P. u. Chemie; Schweiger-Seidel, Neues Journal f�r Chemie u. P.; Baumgartner u. von Ettingshausen, Zeitschrift f�r P. u. Mathematik; I. A. Grunert, Archiv f�r Mathematik u. P., Greifsw. 1841 ff.; Fortschritte der P. (herausgeg. von der Physikalischen Gesellschaft in Berlin), Berl. 1848 ff. 3) Bei den Engl�ndern hei�t P. so v.w. Arzneikunst.