Moderne Physik

Die moderne Physik gilt als die Phase innerhalb der Entwicklung physikalischer Ideen, in der wesentliche Konzepte der klassischen Physik aufgehoben oder deren Grenzen bewusst gemacht wurden. Das Eintreten in diese Phase kann man zeitlich ziemlich genau auf die Jahrhundertwende des 19. zum 20. Jahrhundert festmachen.

Wesentliche Aspekte waren

1. die Entdeckung der kleinsten Einheiten von Materie (zunächst Atome) und Strahlung (zunächst Lichtquanten);
2. die Überwindung des Determinismus der Naturgesetze, die mehr und mehr als Wahrscheinlichkeitsgesetze formuliert werden mussten, um mit den Beobachtungen in Einklang gebracht zu werden.

Während dieser Zeit entstanden die fruchtbarsten Theorien der modernen Physik, die Auswirkungen auf praktisch alle Fächer der Physik haben: die Atomphysik, die Quantentheorie und die Spezielle Relativitätstheorie. Wichtige frühe Wegbereiter der neuen Konzepte waren

1. Max Planck (1900) mit seiner Einführung der Quanten (Energiequanten), mit der später unter anderem die Wellenoptik mit der Strahlenoptik versöhnt wurde und die als Grundlage für die Entwicklung der Kernphysik fungierte;
2. Albert Einstein (1905) mit seiner Anwendung der Quantentheorie auf den Photoeffekt und die Schaffung der Speziellen Relativitätstheorie, mit der unter anderem das Konzept des Äthers als Trägermedium des Lichts abgeschafft, ein neues Verständnis des Begriffs der Gleichzeitigkeit geschaffen, Materie mit Energie gleichgesetzt (E = mc²) und die zentrale Bedeutung der konstanten Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts gezeigt wurde;
3. Niels Bohr (1913) mit der Anwendung der Quantentheorie auf die Atome, die das Konzept der teilchenhaften Substrukturen theoretisch zugänglich machte.

Damit einher gingen wichtige Experimente, die den Theorien entsprachen oder ihre Grundlage bildeten:

1. das Michelson-Morley-Experiment (1887), das zeigte, dass die endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts richtungsunabhängig ist, und dass Auswirkungen eines Äthers, gegen den sich die Erde bewegt, nicht feststellbar sind;
2. die Entdeckung der Röntgenstrahlen (1895);
3. die Entdeckung der Radioaktivität (1896);
4. die Entdeckung der Kathodenstrahlen durch Johann Hittorf (1869), die später einerseits als Wellenstrahlung, andererseits aber auch als Teilchenstrahlung gedeutet werden mussten.

Der Begriff moderne Physik ist relativ zu sehen. Mittlerweile sind manche Theorien der "modernen Physik" teilweise ebenso eingeschränkt gültig, wie es manche der klassischen Theorien seinerzeit wurden. Die zeitgenössische Physik orientiert sich am Konzept der Wechselwirkung. Zum heutigen Stand siehe näheres im Hauptartikel Physik.

Literatur

• Richard T. Weidner, Robert Sells: Elementare moderne Physik, Vieweg, Stuttgart 1982, ISBN 3-528-08415-4
• Jörn Bleck-Neuhaus: Elementare Teilchen: Moderne Physik von den Atomen bis zum Standard-Modell, Springer, Heidelberg 2010, ISBN 978-3-540-85299-5