Das Studienmodul ‚Naturwissenschaftliche Grundlagen der Informatik’ ist konzipiert für Studierende in einem Masterstudiengang die bereits in einem vorangegangenen Studium Physik als Nebenfach studiert haben. Als Beispiel sei genannt das Studium der Medieninformatik an der Virtuellen Fachhochschule. Dort gibt es im Bachelor-Studium zwei Module InfoPhysik die zusammen einen Umfang von 10 Kreditpunkten haben. Zur Wiederholung und zur Klärung dessen was aus der klassischen Physik wichtig ist, dient das erste Kapitel: ‚Klassische Physik im Überblick’.

Das zweite Kapitel baut darauf auf und gibt einen Einblick in die physikalischen Erkenntnisse die im wesentlichen seit dem Beginn des vorigen Jahrhunderts gewonnen worden sind.

Das dritte Kapitel wendet sich dann direkt an den Informatiker, indem gezeigt wird, wie man die physikalischen Gesetze bei der Erschaffung virtueller Welten anwenden kann.
Während die Bedeutung der physikalischen Gesetze beim Bau der traditionellen Computer schon bei der Besprechung der physikalischen Themen klar werden sollte, gibt es spezielle Entwicklungen die in diesem Kapitel näher betrachtet werden: Optische und Quanten Computer.
Die letzte Lerneinheit im dritten Kapitel zeigt auf, welche Bedeutung physikalische Gesetze bei der Definition des Begriffes ‚Information’ haben.

Im vierten Kapitel wird gezeigt welche Bedeutung die beiden anderen Disziplinen der Naturwissenschaft – die Chemie und die Biologie – für die Informatik haben.

Das letzte Kapitel schließlich zeigt die Bedeutung philosophischer Fragestellungen im Zusammenhang mit der Wissenschaft allgemein und zum Verständnis der Welt in der wir leben.

Aus historischen und praktischen Gründen widmet sich die Physik im wesentlichen den Erscheinungen der unbelebten Natur, ausgenommen chemische Veränderungen von Stoffen. Die einzelnen Gebiete der Physik sind recht willkürlich bzw. nur formal abgegrenzt und überlappen sich stark.

Um Zusammenhänge aufzudecken, muss man Beobachtungen anstellen. Aus immer gleichen Beobachtungen lassen sich dann Schlüsse über vermutete Gesetzmäßigkeiten ziehen. Diese zieht man heran, um eine Hypothese aufzustellen. Die durch viele Experimente bestätigte Hypothese wird schließlich zur Theorie. Hieraus lassen sich mit Hilfe der Mathematik Folgerungen ableiten, welche erneut experimentell prüfbar sind. Die Naturgesetze werden dann schließlich mathematisch formuliert.

Diese strenge Vorgehensweise in der Naturwissenschaft unterscheidet sie von anderen (sog.) Wissenschaften wie z.B. der Geschichts- oder Wirtschaftswissenschaft. Deshalb spricht man bei den Naturwissenschaften auch von den sog. Exakten Wissenschaften. Als „Pseudowissenschaften“ bezeichnet man Bereiche wie z.B. die Astrologie. Diese können den experimentellen Beweis ihrer Behauptungen unter den strengen wissenschaftlichen Bedingungen nicht erbringen.

In der Abbildung ist die Physik als Grundlage der Technik und anderer Wissenschaften dargestellt. So beschreibt z.B. die Atomphysik die Vorgänge bei chemischen Prozessen und die Informatik basiert ebenfalls auf der Physik und den Gesetzen der Logik. Eine wichtige Ergänzung stellt die Mathematik dar, denn sie liefert die Hilfsmittel zur Beschreibung der Naturgesetze.

Lernziele

Diese einleitende Lerneinheit soll Sie mit der Naturwissenschaft allgemein und ihren Teildisziplinen überblicksweise vertraut machen.

Danach sollen Sie verstehen wie sich die Teildisziplinen abgrenzen und welche gemeinsamen Wurzeln sie haben.

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© 2004-2005, Prof. Dr. D. Hannemann, Gelsenkirchen