Naturwissenschaft: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 18. August 2011, 22:01 Uhr

Das Thema Naturwissenschaft ist sehr vielfältig, weshalb ich nur einige wenige Aspekte in stichpunktartiger Form darlegen möchte. Die Beschäftigung mit diesem Thema ist gerade im Bereich der Open Sorce Technologien von großer Wichtigkeit, da hier meist wenig finanzielle Mittel vorhanden sind, um Fehlschläge zu verkraften. Experimente müssen sorgfältig geplant und vor allem aussagekräftig sein. Gerade dann, wenn man technologisches Neuland betritt, sind aussagekräftige Experimente die Grundlage der technischen Entwicklung. Die Zeit, die man sich bei der sorgfältigen Planung der Experimente spart, bezahlt man später teuer durch Rückschläge und Fehlentwicklungen. Darum sollen im Folgenden einige Fragen stichpunktartig erläutert werden:

Was ist Naturwissenschaft?
Ich habe mal einen schönen Spruch gehört, der die Frage nach der Naturwissenschaft auf den Punkt bringt: “Naturwissenschaft ist die Summe aller möglichen Experimente.“

Was ist ein Experiment?
“Ein Experiment ist eine genau definierte, präparierte, und somit auch reproduzierbare Situation, bei der alle störenden Variablen ausgeschaltet oder kontrolliert werden und eine unabhängige Variable durch den Experimentator gezielt verändert wird. Ziel des Experiments ist die Beobachtung der Auswirkungen der Veränderung der unabhängigen Variable auf alle anderen abhängigen Variablen.”
Diese Definition beinhaltet auch die Kriterien, wie ein wissenschaftliches Experiment aufgebaut sein muss und welche Anforderungen es erfüllen muss. Die Formulierung der Kriterien, die ein Experiment erfüllen muss ist im Grunde genommen einfach, doch die Umsetzung dieser Kriterien erfordert einen beachtlichen Aufwand.

Was ist das Wesen eines Experiments?
“Im Experiment beobachtet man immer das gesamte Universum. Gerade die Experimente mit einem unerwarteten Ergebnis sind besonders wertvoll, weil sie die Grenzen des Wissens erweitern.”
Unser Verständnis der Natur ist begrenzt. Gerade die Tatsache dieses begrenzten Verständnisses macht das Experiment für uns so wertvoll, weil im Experiment auch die Dinge in Erscheinung treten, deren Berücksichtigung wir nicht beabsichtigt haben. Die Tatsache, dass in einem Experiment immer das ganze Universum beobachtet wird bedeutet aber auch, dass der Experimentator selbst stets das Experiment beeinflusst.

Was bedeutet Messen?
„Jede Maßeinheit ist das Ergebnis eines genau definiertes Experiments. Messen ist nichts weiter als der Vergleich einer beobachteten Größe mit dem Ergebnis des Experiments, das die Maßeinheit definiert.“
Selbst wenn wir die Natur nicht verstehen, können wir sie durch das Messen beschreiben. Jeder physikalische Effekt, der in Erscheinung tritt, kann als Bezugsgröße für eine Einheit verwendet werden und ist deshalb auch messbar. Die Durchführung von Messungen im Experiment ist der Anfang jeder wissenschaftlichen Tätigkeit.

Was ist eine physikalische Größe?
„Eine physikalische Größe ist das Produkt aus einer Zahl und einer Maßeinheit.“

Was ist eine Theorie?
„Eine Theorie ist ein gedankliches Modell, mit dem die Beobachtungen in einem Experiment anhand physikalischer Gesetze erklärt werden kann. Es kann hierbei nur die Aussage getroffen werden, dass eine Theorie in einem konkreten Experiment zutreffend oder nicht zutreffend war, mehr nicht.“
Theorien werden oft dazu genutzt, um Vorhersagen über den Ausgang von Experimenten zu machen. Im Grunde genommen handelt es sich hierbei nie um Vorhersagen sondern um Schätzungen. Die Schätzungen können zutreffend sein, wenn keine anderen Störgrößen auftreten, die durch die verwendete Theorie nicht beschrieben werden.

Was ist ein physikalisches Gesetz?
„Ein physikalisches Gesetz ist eine Regel, die die Zusammenhänge der Veränderung von physikalischen Größen beschreibt. Einem physikalischen Gesetz liegen immer genau definierte physikalische Experimente zu Grunde.“
Das Wort "Gesetz" ist in diesem Zusammenhang sehr treffend, weil physikalische Gesetze genau so wie juristische Gesetze Festlegungen von Regeln sind, mehr nicht. Bezüglich eines physikalischen Gesetzes kann stets nur die Aussage getroffen werden, ob es in einem Experiment zutreffend war oder nicht.