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Faszination: Theoretische Physik

Prof. Dr. Andreas Engel, Leiter der Arbeitsgruppe Statistische Physik, erklärt seine Begeisterung.

Was beinhaltet die theoretische Physik?Bild
Die theoretische Physik beschäftigt sich mit der mathematischen Modellierung von experimentellen Ergebnissen. Ziel ist, die Dinge, die sich in der unbelebten Natur als Gesetzmäßigkeiten beobachten lassen, in mathematische Strukturen zu übersetzen. Durch formale Manipulationen dieser Strukturen können dann Voraussagen für neue Experimente getroffen werden. Ein Beispiel ist die Quantenmechanik. Sie wurde zunächst entwickelt, um die Atomspektren zu beschreiben und hat später dazu geführt, dass es Laser zum Beispiel für CD-Player gibt. Auch die allgemeine Relativitätstheorie, die lange Zeit als eine praxisferne Theorie galt, ist inzwischen für die Entwicklung von GPS- Systemen unverzichtbar.

In welchen Bereichen kann ich mit einer Ausbildung in theoretischer Physik arbeiten?
Theoretische Physiker haben den Ruf, sich schnell in neue Probleme einarbeiten zu können. Deshalb begegnet man ihnen in den unterschiedlichsten Bereichen. In erster Linie sind es natürlich die Entwicklungsabteilungen typischer HiTech-Unternehmen: Hier brauchen die Mitarbeiter zum Beispiel für die Entwicklung und den Einsatz von Fernseh- oder Telefon- Satelliten sehr gute Kenntnisse in theoretischer Mechanik.  Im Zusammenhang mit der Klimaproblematik gibt es eine Vielzahl anspruchsvoller Aufgaben, etwa bei der Modellierung von Strömungen in der Erdatmosphäre. Und selbst Banken stellen gerne theoretische Physiker ein, wenn es beispielsweise darum geht, neue Methoden zum Risikomanagement zu entwickeln.

Und wie sehen Sie die Zukunft für Physiker?
Grundsätzlich entwickeln wir in der theoretischen Physik Wissen, das nach und nach in neue Technik hineinfließt. Eine große Rolle wird weiterhin die Festkörperphysik spielen. In Zukunft wird es dabei viel um Dinge gehen, die mit Quanteninformationsverarbeitung  zu tun haben. Ein Feld mit Zukunft ist sicher auch das Grenzgebiet zur Biologie, unter anderem müssen die vielen Daten, die jetzt in der Biologie gewonnen werden, gut verwaltet und strukturiert werden. Die Algorithmen, die dazu benutzt werden, kommen zum Teil aus der Astrophysik, wo es ähnliche Probleme gibt: Riesige Mengen von Beobachtungsdaten, die es sinnvoll zu strukturieren gilt.

Welche Voraussetzungen brauche ich für das Physik-Studium mit Schwerpunkt Theoretische Physik?
Eine gesunde Neugier als Triebkraft. Eine Bereitschaft, sich auf komplizierte Überlegungen einzulassen. Lust zur intellektuellen Auseinandersetzung sowie sehr gute mathematische Kenntnisse. Diese werden zwar im Studium aufgebaut, aber die Studierenden sollten zumindest Spaß daran haben, Dinge in formalen Strukturen wieder zu finden und damit umzugehen. Fit sein im Umgang mit Computern ist natürlich auch sehr wichtig.

Womit beschäftigt sich Ihre Arbeitsgruppe „Statistische Physik“?
Die Statistische Physik beschäftigt sich immer mit dem Zusammenwirken  vieler wechselwirkender Komponenten: Wir haben künstliche neuronale Netze untersucht. Diese können Eigenschaften biologischer neuronaler Netze nachstellen und als assoziative Speicher arbeiten, so wie unser Gehirn. Außerdem können diese Netze bestimmte Aufgaben aus Beispielen lernen. Wie das grundsätzlich funktioniert - das haben wir untersucht. Eine weiteres Gebiet unserer Forschung ist die Strukturbildung in komplexen Fluiden: Wir haben uns speziell für Ferrofluide interessiert, das sind Flüssigkeiten, die magnetische Eigenschaften haben. Hier wirken viele der kleinen Magnete zusammen, deshalb ist es wiederum ein Feld für die statische Physik. Obwohl das eher Grundlagenforschung ist, gibt es bereits Anwendungen wie zum Beispiel in der Medizin: Diese Ferrofluide werden genutzt, um Chemikalien daran zu heften und sie dann an bestimmte Stellen im Körper zu ziehen, wo sie bleiben sollen.

BildWie ist die Betreuung in Ihrer Arbeitsgruppe?
Unsere Arbeitsgruppe ist eher klein, der Kontakt ist daher direkt und unkompliziert. Ich treffe mich regelmäßig mit den zu betreuenden Studierenden und stehe auch für kurze Diskussionen zwischendurch zur Verfügung. Die Fortschritte bei der Bearbeitung der Diplom- bzw. Bachelor- oder Masterarbeiten werden in jedem Semester in unserem Arbeitsgruppenseminar vorgestellt, wodurch Diskussionen untereinander stimuliert werden.

Was spricht für ein Physik-Studium in Oldenburg?
Wir bieten im Rahmen unseres Bachelor-Studiums eine breite, fundierte und moderne Physikausbildung, die den Vergleich mit großen Universitäten nicht zu scheuen braucht. Bei uns gibt es keine überfüllten Hörsäle oder Praktika, dafür aber einen unmittelbaren und unkomplizierten Kontakt zu den Professoren und Mitarbeitern. Neben den besonderen Oldenburger Schwerpunkten Regenerative Energien und Medizinische Physik bietet das Masterstudium eine Reihe weiterer aufregender Spezialisierungsmöglichkeiten wie ultraschnelle Laseroptik, Bose-Einstein-Kondensation und relativistische Feldtheorie.

Was fasziniert Sie an Physik?
Was mich seit meiner Schulzeit fasziniert, ist die Tatsache, dass die Physik mit wenigen Grundannahmen so viel verständlich machen kann. Ein gutes Beispiel dafür ist die Astrophysik: Wir wissen woraus die Sterne bestehen, dass das Weltall etwa 13 Milliarden Jahre alt ist und wie es in Zukunft aussehen wird. Und eigentlich beruht dieses ganze Wissen nur auf dem Glitzern der Sterne. Wir empfangen das Licht der Sterne, schicken es durch bestimmte Apparate und erhalten Spektren. Im Labor machen wir Experimente, stellen Berechnungen an und erhalten schließlich Antworten auf so große Fragen. In der theoretischen Physik zeigt sich, was der menschliche Geist für Möglichkeiten hat, und das ist für mich immer wieder sehr beeindruckend.

Kontakt: Andreas Engel

Verantwortlich für diese Seite: Melanie Pust

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