Physik und Technologie

Vermutlich habt ihr in der Schule eine Wust aus Formeln und Kräften und gelernt – aber nicht, dass all diese aus nur vier wirklich grundlegenden Kräften oder einer Kombination aus ihnen resultieren. Sie üben mit dem Austausch bestimmter Teilchen, sogenannter Eichbosonen, Einfluss auf ihre Umgebung aus. Die Stärke dieses Einflusses wird Kopplungskonstante genannt.

Die Kopplungskonstanten sind jedoch keine echten Konstanten, denn sie verändern sich abhängig von der Energie. Je höher höher die Energie der betrachteten Prozesse, desto ähnlicher werden sich die Kopplungskonstanten der Kräfte: Ab 100 GeV sind schwache Kernkraft und Elektomagnetismus nicht mehr zu unterscheiden. Viel höhere Energien sind uns in Beschleunigern noch nicht zugänglich, aber wir vermuten, dass bei sehr hohen Energien, wie es sie kurz nach dem Urknall gab, alle Kräfte eine einzige sind, die Urkraft.

Noch ist es Physiker*innen nicht gelungen, elektroschwache Kraft, Elektomagnetismus und Gravitation einheitlich zu beschreiben.

Seit 2016 arbeite ich im Schülerforschungszentrum Nordhessen durchgängig an einem einzigen Projekt: Ich möchte Ordnung ins Chaos bringen, unser Verständnis der Regeln erweitern, nach denen chaotische Systeme funktionieren, zu denen für uns äußerst relevante Systeme wie etwa das Klima oder unser Sonnensystem gehören. Ich begann, ein selbstgebautes chaotisches Pendel schlicht optisch zu beobachten, nach Mustern in dessen Verhalten zu suchen und diese zu notieren. Später baute ich einen Schrittmotor ein und verfolgte die Bewegung des Pendels digital, was mir die Erstellung präziser Phasenraum-Messreihen ermöglichte, aus denen ich 2018 belastbare wissenschaftliche Schlussfolgerungen ziehen konnte. Dafür wurde ich 2019 vom hessischen Kultusministerium mit dem höchsten Preis des Landeswettbewerbs und dem 1.Platz der Kategorie Physik ausgezeichnet und gewann 1.Plätze auf internationalen Wettbewerben und China und Russland.

Hygieneplänen aus Zeiten der Spanischen Grippe, Overheadprojektoren, die noch die Aufschrift „S.P.Q.R.“ tragen und Karten, auf denen noch Aachen und Konstantinopel als Hauptstädte aufgeführt werden – oder wie man hier sagt: Schule und Technologie. Und auch bei Physik sieht es nicht viel besser aus, Naturwissenschaften haben ein großes Nachwuchsproblem, besonders bei nicht cis-männlichen Personen. Das ist kaum verwunderlich: Physik ist nicht Auswendiglernen und Anwenden einer Handvoll Formeln. Es gelingt derzeit in der Schule nicht, den Kerngedanken der Physik zu vermitteln, dass nichts „einfach so“ passiert, sondern alles nach Naturgesetzen abläuft – und dass wir Menschen die Fähigkeit haben, diese Gesetze zu finden und mit ihnen jedes Phänomen im Universum zu erklären. Im Extremfall führt die zu anwendungsorientierte und oberflächliche Betrachtung in der Schule gar zu sachlich falschen Darstellungen, etwa beim Compton-Effekt. Trotz dessen möchte ich dich ermutigen, für Projektarbeiten ein technisch-physikalisches Thema zu wählen einen Beitrag zu leisten, dies populärer zu machen. Hier gibt es Deckblätter zu Physik und Technologie als PDF-Datei zum Download.