Physik studieren
Ein Text von Daniel Kastner. Mitarbeit: Angelika Dietrich – ZEIT Studienführer 2022/23
Darum geht es
Ob Windrad, Smartphone oder Elektroautobatterie: Viele Alltagsgegenstände beruhen auf Gesetzmäßigkeiten, die von der Physik erkannt und nutzbar gemacht wurden. »Die klassische Physik untersucht, wie Teilchen sich bewegen können: Wer dieses Prinzip der Bewegung einmal verstanden hat, der begreift auch, wie zum Beispiel Verkehr fließt oder Aerosole transportiert werden«, sagt Klaus Mecke, Physikprofessor an der Uni Erlangen-Nürnberg und Sprecher der Konferenz der Fachbereiche Physik. Physiker untersuchen das Verhalten der kleinsten elementaren Teilchen oder die Spuren des Urknalls im Universum, beschäftigten sich aber auch mit Quantencomputern und Lasern.
Das Allerkleinste hängt mit dem großen Ganzen zusammen – etwa wenn im Teilchenbeschleuniger plötzlich ein bisher unbekanntes Geisterteilchen auftaucht oder wenn das Kilogramm als die exakte Anzahl von Atomen in einer Siliziumkugel neu definiert wird. Ein aktuelles Thema der Physik ist die Frage, wie man Solarzellen effizienter machen kann. Denn derzeit nehmen sie jeweils nur etwa 20 Prozent der Sonnenenergie auf. »Da ist noch Luft nach oben«, sagt Mecke.
Von A wie Anmeldefristen bis Z wie Zulassungsbescheid – der ZEIT Studienführer ist dein Begleiter auf dem Weg zum Studium. Mit Schritt-für-Schritt-Anleitungen, Checklisten und Erfahrungsberichten.
Typische Fragestellungen im Physik-Studium
- Warum kann sich nichts schneller bewegen als Licht?
- Wie funktioniert ein Quantencomputer?
- Wie verhalten sich Atome aus Antimaterie?
- Weshalb wächst Unordnung an?
- Wie funktioniert ein Laser?
- Wie lassen sich die Eigenschaften von schwarzen Löchern und Gravitationswellen ergründen?
So läuft das Studium ab
In den ersten drei bis vier Semestern werden Mathematik, Experimentalphysik und theoretische Physik etwa zu gleichen Teilen behandelt. Mathe ist das Handwerkszeug der Physik. Auf dem Stundenplan stehen Analysis und lineare Algebra. In der Experimentalphysik geht es zunächst um Mechanik, Wärmelehre, Elektrody-namik und Optik, später kommen Quantenphysik, Atom- und Molekülphysik sowie Festkörper- und Teilchenphysik hinzu. In der Regel wählt man zusätzlich ein Nebenfach, viele entscheiden sich für Mathe, Informatik oder Chemie.
Im Laborpraktikum lernt man, mit Messgeräten umzugehen und Versuche durchzuführen. In den Vorlesungen werden anfangs viele Experimente vorgeführt, etwa zur Gravitationswaage oder zum gedämpften Pendel. Ein bis zwei Semester später lernen die Studierenden in der theoretischen Physik die jeweiligen Theorien dazu, etwa in klassischer Mechanik, Elektrodynamik, Thermodynamik, Statistischer Physik und Quantenmechanik.
»Vor allem das Modul Theoretische Mechanik empfinden viele Studierende als schwierig. Denn man ist mit einer Reihe von mathematischen Modellen konfrontiert und muss viel rechnen«, sagt Klaus Mecke. Aber wer das Modul geschafft habe, der sei für den Rest des Studiums gerüstet.
Die Studierenden lernen, die Logik eines Problems zu erkennen, es in verschiedene Teilprobleme zu zerlegen und systematisch zu lösen. Sie beschreiben Phänomene mathematisch, rechnen Modelle durch und begründen Naturgesetze. Das Bachelorstudium läuft an den meisten Unis ähnlich ab, die Spezialisierung folgt im Master. Angehende Lehrer beschäftigen sich stärker mit experimenteller Physik. Sie lernen, Grundlagen wie die Bewegungslehre nach Newton oder Gesetze der Optik zu erklären.
