Physik und andere Naturwissenschaften

Die Naturwissenschaften beschäftigen sich mit jeweils ausgewählten Teilbereichen der lebenden oder der nicht lebenden Natur (Bild 1). Im Laufe der historischen Entwicklung haben sich als die wichtigsten naturwissenschaftlichen Disziplinen die Astronomie, die Biologie, die Chemie, die Physik und die physische Geografie herausgebildet.
Jede dieser Naturwissenschaften hat ihren eigenen Gegenstandsbereich, eine eigene Fachsprache, spezifische Denk- und Arbeitsweisen. Zugleich gibt es aber auch zahlreiche Gemeinsamkeiten und inhaltliche Verbindungen zwischen ihnen.

Ziel jeder Naturwissenschaft ist es,

• in der Natur Zusammenhänge und Gesetze zu erkennen,
  
  
• mithilfe der gewonnenen Erkenntnisse Erscheinungen und Vorgänge erklären und voraussagen zu können,
  
  
• die gewonnenen Erkenntnisse zu nutzen, um das Leben der Menschen sicherer und angenehmer zu machen.

Erkenntnisse der Naturwissenschaften können aber auch missbraucht werden, z. B. zur Entwicklung von Massenvernichtungswaffen.
Im Unterschied zu den Naturwissenschaften beschäftigen sich die Geisteswissenschaften mit der historisch-gesellschaftlichen Entwicklung des Menschen. Zu ihnen gehören solche Disziplinen wie Geschichte, Philosophie, Psychologie, Soziologie, Sprachwissenschaft.

Kenzeichnung der traditionellen naturwissenschaftlichen Disziplinen
Die Naturwissenschaft Physik ist unter dem Stichwort "Physik - eine Naturwissenschaft" genauer charakterisiert. Nachfolgend ist ein Überblick über die anderen Naturwissenschaften gegeben.

Astronomie
Die Astronomie beschäftigt sich mit allen Objekten des Weltalls (Bild 1), also mit den Planeten und ihren Monden, den Kleinkörpern des Planetensystems wie Planetoiden und Kometen, der Sonne als unserem Stern, den anderen Sternen und Sternsystemen sowie mit der Kosmologie. Dabei geht es nicht nur um den Aufbau und die Eigenschaften von Himmelskörpern, sondern auch um ihre Bewegung und Entwicklung.
Das Wort "Astronomie" ist vom griechischen "astros" abgeleitet, was soviel wie "die Sterne betreffend" bedeutet. Sie wird in unterschiedliche Teilgebiete unterteilt.

Die optische Astronomie beschäftigt sich mit Beobachtungen und deren Auswertung im optischen Bereich.
Die nichtoptische Astronomie untersucht elektromagnetische Wellen im nicht sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums (Radioastronomie, Infrarotastronomie, Ultraviolettastronomie, Röntgenastronomie, Gammaastronomie) sowie Teilchen (Neutrinoastronomie).

Nach der Zielsetzung und den angewandten Methoden kann man in der Astronomie folgende Teilgebiete unterscheiden:

• Klassische Astronomie: Bestimmung der Positionen und Bewegungen der Himmelskörper im Raum, Bestimmung der Bahnen von Himmelskörpern.
  
  
• Stellarstatistik: Räumliche Verteilung und Bewegung der Sterne, untersucht mit statistischen Methoden.
  
  
• Astrophysik: Erforschung der physikalischen Eigenschaften und der chemischen Zusammensetzung von Himmelskörpern, Veränderung und Entwicklung der Himmelskörper.
  
  
• Kosmogonie: Erforschung der Entstehung und Entwicklung von Himmelskörpern.
  
  
• Kosmologie: Erforschung der Struktur und Entwicklung des Weltalls insgesamt.

Die moderne Astronomie hat nichts mit der Astrologie zu tun. Die Astrologie oder Sterndeutung versucht Zusammenhänge zwischen der Stellung von Himmelskörpern und dem Charakter und Lebenslauf von einzelnen Menschen herzustellen. Die Astrologie ist keine Naturwissenschaft.

Biologie
Die Biologie untersucht Erscheinungen des Lebens von Pflanzen, Tieren und Menschen, seiner Entstehung, seinen Gesetzmäßigkeiten, Erscheinungsformen und Entwicklungen.
Das Wort "Biologie" ist von den griechischen Wörtern "bios" = Leben und "logos" = Lehre abgeleitet und bedeutet Lehre von Leben.
Die Biologie wird in verschiedene Teilgebiete eingeteilt, wobei sich die genannten Teilgebiete mitunter überschneiden.

• Die Systematik (Taxonomie) hat das Ziel, die Gesamtheit der Organismen zu beschreiben, zu vergleichen, sie in natürliche Gruppen zu ordnen und zu einem System zusammenzufassen.
  

• Die Morphologie untersucht die äußere Körpergestalt und den Aufbau von Organismen sowie die Lage und die Lagebeziehungen ihrer Organe.
  
  
• Die Anatomie beschäftigt sich mit dem Bau von Organsystemen und dem inneren Aufbau der Organe.
  
  
• Die Physiologie hat die funktionellen Abläufe in den Organismen sowie Zusammenhänge der Lebensprozesse untereinander und mit der Umwelt zum Gegenstand.
  
  
• Die Genetik (Vererbungslehre) untersucht die Vorgänge der Vererbung und deren materielle Strukturen.
  
  
• Die Evolution erforscht die Entstehung des Lebens sowie die Ursachen und den Verlauf der Stammesentwicklung der Organismen.
  
  
• Die Zellenlehre (Zytologie) beschäftigt sich mit der Struktur und den Funktionen von Zellen sowie deren Bestandteilen.
  
  
• In der Verhaltensbiologie geht es um das Verhalten von Tieren und Menschen unter verschiedenen Bedingungen und um die physiologischen Grundlagen für das Verhalten.
  
  
• Die Ökologie beschäftigt sich mit den Wechselbeziehungen zwischen Organismen und ihrer biotischen und abiotischen Umwelt sowie mit der Stellung des Menschen dazu.
  
  
• In der Mikrobiologie werden Bau und Lebensweise von Mikroorganismen untersucht.
  
  
• Die Anthropologie (Menschenkunde) untersucht alle den Menschen betreffenden biologischen Fragen.
  
  
• Die Botanik (Pflanzenkunde) untersucht den Bau, die Lebensweise und die Verbreitung von Pflanzen.
  
  
• Die Zoologie (Tierkunde) untersucht den Bau, die Lebensweise und die Verbreitung der tierischen Organismen.

Mit zunehmendem Erkenntnisstand vollzog sich in der Biologie einerseits eine immer stärkere Aufgliederung in Teilgebiete. Andererseits entwickelten sich neue Teildisziplinen in enger Verbindung zu anderen Naturwissenschaften. Zu solchen Teildisziplinen gehören die Biochemie, die Biophysik und die Biogeografie.

Chemie
Die Chemie beschäftigt sich mit grundlegenden Erscheinungen und Gesetzen des Aufbaus, der Eigenschaften und der Umwandlung von Stoffen unserer Umwelt durch chemische Reaktionen.
Die Chemie wird in Teilgebiete untergliedert, zwischen denen es vielfältige Verknüpfungen gibt.

• Die allgemeine Chemie beschäftigt sich mit den gemeinsamen Grundlagen aller Teilgebiete, z. B. mit dem Aufbau der Stoffe, den Arten von chemischen Bindungen und chemischen Reaktionen.
  

• Die organische Chemie untersucht Aufbau und Eigenschaften von Kohlenwasserstoffen und deren Derivaten (Abkömmlingen).
  
  
• Die anorganische Chemie hat den Aufbau und die Eigenschaften aller der Stoffe zum Gegenstand, die nicht zu den organischen Stoffen gehören.
  
  
• Die analytische Chemie beschäftigt sich mit dem Nachweis und der quantitativen Bestimmung von chemischen Elementen und Verbindungen.
  
  
• Die präparative oder synthetische Chemie hat die künstliche Herstellung von Stoffen zum Gegenstand.
  
  
• Bei der angewandten Chemie ( technische Chemie) geht es um chemische Vorgänge und Methoden, die in technischen Prozessen Anwendung finden, etwa in der Erdöl verarbeitenden Chemie, in der Agrikultur-Chemie oder in der pharmazeutischen Industrie.

Darüber hinaus haben sich in enger Verbindung zu anderen Naturwissenschaften solche Bereiche wie die physikalische Chemie oder die Biochemie herausgebildet.

Physische Geografie
Die physische Geographie, auch Geografie geschrieben, untersucht die Wechselbeziehungen zwischen Lufthülle. Gesteinshülle, Wasserhülle und Lebewesen in der Nähe der Erdoberfläche sowie die Einflüsse der menschlichen Gesellschaft auf die Ausprägung der Landschaften.
Das Wort "Geografie" ist von dem griechischen Wort "geos" abgeleitet, das "die Erde betreffend" bedeutet.

Die physische Geografie wird nach der Art der untersuchten Gegenstände in Teilgebiete eingeteilt, die im Laufe der Entwicklung z. T. den Charakter selbständiger Wissenschaften angenommen haben.

• Die mathematische Geografie beschäftigt sich mit der Gestalt der Erde, der Erdmessung und der geografischen Ortsbestimmung sowie mit den Gesetzmäßigkeiten der Erde als Himmelskörper. Beachte hierbei, dass die Erde im Unterschied zu allen anderen Himmelskörpern kein Forschungsgegenstand der Astronomie ist.
  
  
• Die Kartografie befasst sich mit Kartenprojektionen und der Erstellung von Karten der Erdoberfläche.
  
  
• Die Geomorphologie untersucht und beschreibt die Oberflächengestalt der Erde und deren Veränderungen.
  
  
• Die Klimatologie (Klimageografie) hat die Erforschung der Klimate zum Gegenstand.
  
  
• Die Hydrologie (Hydrogeografie) erforscht Flüsse, Seen und Grundgewässer. Zu ihr wird manchmal auch die Glaziologie (Gletscherkunde) hinzugerechnet.
  
  
• Die Ozeanologie befasst sich mit den Weltmeeren.
  
  
• Die Bodengeografie untersucht die räumliche Verteilung der verschiedenen Bodenarten und Bodentypen.
  
  
• Die Pflanzengeografie erfasst die Gesetzmäßigkeiten der Pflanzenverbreitung auf der Erdoberfläche.
  
  
• Die Tiergeografie untersucht die entsprechenden Gesetzmäßigkeiten für Tiere.

Neben der physischen Geografie, die eine Naturwissenschaft ist, gibt es die politische oder ökonomische Geografie als anderen Teilbereich dieser Wissenschaft. Er ist nicht der Naturwissenschaft zuzuordnen.

Weitere naturwissenschaftliche Disziplinen
In Grenzbereichen zwischen den traditionellen Naturwissenschaften haben sich neue naturwissenschaftliche Disziplinen entwickelt, z. B.

• die Biophysik,
  
  
• die Biochemie,
  
  
• die Biogeogravie,
  
  
• die Astrophysik,
  
  
• die physikalische Chemie.

Darüber hinaus gibt es eine Reihe naturwissenschaftlicher Disziplinen, die eng mit den traditionellen Naturwissenschaften verbunden sind und in großem Umfange naturwissenschaftliche Erkenntnisse nutzen. Dazu gehören z. B. die Medizin (Bild 3) und die Technik mit ihren vielen speziellen Richtungen einschließlich des Gebietes Medizintechnik.

Die Grenzen zwischen den Gebieten sind fließend und verändern sich mit der Entwicklung ständig. Dabei entstehen auch immer wieder neue Gebiete und weitere Arbeitsrichtungen.