Abgrenzung zur anorganischen Chemie.

Mit wenigen Ausnahmen umfasst die Organik die Chemie aller Verbindungen, die der Kohlenstoff mit sich selbst und anderen Elementen eingeht. Dazu gehören auch alle Bausteine des derzeit bekannten Lebens. Im Jahre 2012 waren etwa 40 Millionen organische Verbindungen bekannt.  Die Ausnahmen betreffen formal zunächst die elementaren Formen des Kohlenstoffs (Graphit, Diamant) sowie systematisch alle zur anorganischen Chemie zählenden wasserstofffreien Chalkogenide des Kohlenstoffs (Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid, Schwefelkohlenstoff), die Kohlensäure und Carbonate, die Carbide sowie die ionischen Cyanide, Cyanate und Thiocyanate (siehe Kohlenstoff-Verbindungen).  Die Blausäure gehört zum Grenzgebiet der anorganischen und organischen Chemie. Obwohl man sie traditionell zur anorganischen Chemie zählen würde, wird sie als Nitril (organische Stoffgruppe) der Ameisensäure aufgefasst. Die Cyanide werden in der Anorganik behandelt, wobei hier nur die Salze der Blausäure gemeint sind, wohingegen die unter selbigem Namen bekannten Ester als Nitrile zur Organik gehören. Auch die Cyansauerstoffsäuren, Thiocyansäuren und deren Ester gelten als Grenzfälle. Weiter ist die metallorganische Chemie (Metallorganyle) nicht konkret der organischen oder anorganischen Chemie zuzuordnen.  Auch völlig unnatürlich wirkende Stoffe, wie Kunststoffe und Erdöl, zählen zu den organischen Verbindungen, da sie wie Naturstoffe aus Kohlenstoffverbindungen bestehen. Erdöl, Erdgas und Kohle, die Ausgangsstoffe für viele synthetische Produkte, sind letztlich organischen Ursprungs.  Alle Lebewesen enthalten organische Stoffe wie Aminosäuren, Proteine, Kohlenhydrate und die DNA. Das Teilgebiet der organischen Chemie, das sich mit den Stoffen und Stoffwechselprozessen in Lebewesen befasst, ist die Biochemie (oder auch Molekularbiologie).

Allgemeines.

Die Sonderstellung des Kohlenstoffs beruht darauf, dass das Kohlenstoffatom vier Bindungselektronen hat, wodurch es unpolare Bindungen mit ein bis vier weiteren Kohlenstoffatomen eingehen kann. Dadurch können lineare oder verzweigte Kohlenstoffketten sowie Kohlenstoffringe entstehen, die an den nicht mit Kohlenstoff besetzten Bindungselektronen mit Wasserstoff und anderen Elementen (vorwiegend Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Phosphor) verbunden sind, was zu großen und sehr großen Molekülen (z. B. Homo- und Heteropolymere) führen kann und die riesige Vielfalt an organischen Molekülen erklärt. Von dem ebenfalls vierbindigen Silicium gibt es auch eine große Anzahl Verbindungen, aber bei Weitem keine solche Vielfalt.  Die Eigenschaften organischer Substanzen werden sehr stark von ihrer jeweiligen Molekülstruktur bestimmt. Selbst die Eigenschaften von einfachen organischen Salzen wie den Acetaten werden deutlich von der Molekülform des organischen Teils geprägt. Es gibt auch viele Isomere, das sind Verbindungen mit der gleichen Gesamtzusammensetzung (Summenformel), aber unterschiedlicher Struktur (Strukturformel).  Dagegen bestehen die Moleküle in der anorganischen Chemie meist nur aus einigen wenigen Atomen, bei denen die allgemeinen Eigenschaften von Festkörpern, Kristallen und/oder Ionen zum Tragen kommen. Es gibt aber auch Polymere, die keinen Kohlenstoff enthalten (oder nur in Nebengruppen), z. B. die Silane.  Organische Synthesestrategien unterscheiden sich von Synthesen in der anorganischen Chemie, da organische Moleküle meist Stück für Stück aufgebaut werden können. Etwa 60 % der Chemiker in Deutschland und den USA haben als Schwerpunktfach die organische Chemie gewählt.

Geschichte.

Viele organische Naturstoffe wurden schon in der Frühzeit der menschlichen Entwicklung genutzt (die Farbstoffe Indigo, Alizarin, die ätherischen Öle, Weingeist). Eine künstliche Darstellung von organischen Stoffen durch Menschenhand ist jedoch in sehr früher Zeit nicht beschrieben worden.  Johann Rudolph Glauber beschrieb in seinen Werken eine Vielzahl von selbst dargestellten organischen Verbindungen, da jedoch die Elementaranalyse noch nicht entwickelt war, kann nur vermutet werden, welche Stoffe er damals erhalten hatte. Weingeist und Essig reinigte Glauber über eine fraktionierte Destillation, Ethylchlorid erhielt er aus Weingeist, Essigsäure aus der Holzdestillation, Aceton aus der Erhitzung von Zinkazetat, Acrolein entstand bei der Destillation von Rüben-, Nuss- und Hanföl, Benzol aus Steinkohle, Alkaloide fand er durch eine Salpetersäure-Trennung.  Lemery schrieb 1675 das Buch "Cours de Chymie". In diesem Werk wurden die Stoffe in drei Gebiete eingeteilt: Mineralreich (Metalle, Wasser, Luft, Kochsalz, Gips), Pflanzenreich (Zucker, Stärke, Harze, Wachs, Pflanzenfarbstoffe), Tierreich (Fette, Eiweiße, Hornsubstanzen). Lemery unterschied auch die Stoffe des Pflanzen- und Tierreiches als organische Stoffe im Gegensatz zu den Stoffen der unbelebten Natur des Mineralreiches.  Bereits im 18. Jahrhundert war eine beträchtliche Zahl von "organischen Substanzen" als Reinstoff isoliert worden.  Beispiele sind der Harnstoff (1773 von Hilaire Rouelle) und viele Säuren, wie die von Ameisen erhaltene Ameisensäure (1749 von Andreas Sigismund Marggraf), die Äpfelsäure aus Äpfeln, und die aus dem Weinstein gewonnene Weinsäure (1769), die Citronensäure (1784), das Glycerin (1783), die Oxalsäure, die Harnsäure (von Carl Wilhelm Scheele).  Antoine Laurent de Lavoisier bestimmte erstmals qualitativ die in organischen Stoffen enthaltenen chemischen Elemente: Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff. Joseph Louis Gay-Lussac und Louis Jacques Thenard führten erste Elementaranalysen zur Ermittlung der quantitativen Zusammensetzung von Elementen in organischen Stoffen aus. Die Elementaranalyse wurde 1831 von Justus von Liebig verbessert. Nun konnte die elementare Zusammensetzung von organischen Stoffen schnell bestimmt werden.  Jöns Jakob Berzelius stellte die These auf, dass organische Stoffe nur durch eine besondere "Lebenskraft" im pflanzlichen, tierischen oder menschlichen Organismus geschaffen werden können. Sein Büchlein "Uebersicht der Fortschritte und des gegenwärtigen Standes der thierischen Chemie" markierte 1810 den Beginn der in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts sich herausbildenden organischen Chemie. Berzelius wendete auch das Gesetz der multiplen Proportionen – mit dem er im Bereich der anorganischen Verbindungen Atomgewichte und Zusammensetzung, d. h. deren chemische Formeln, bestimmen konnte auch auf organische Verbindungen an.  Die Struktur und Zusammensetzung von organischen Verbindungen war um 1820 noch sehr ungeklärt. Gay-Lussac glaubte, dass das Ethanol eine Verbindung aus einem Teil Ethen und einem Teil Wasser sei.  Weiterhin glaubten die Chemiker damals, dass bei gleicher qualitativer und quantitativer Zusammensetzung (Summenformel) der Elemente einer Verbindung (Elementaranalyse) die Stoffe auch identisch sein müssen. Erste Zweifel traten im Jahr 1823 auf als Justus von Liebig und Friedrich Wöhler das knallsaure Silber sowie das cyansaure Silber untersuchten. Sie fanden bei gleicher chemischer Zusammensetzung sehr unterschiedliche Stoffe.  Im Jahr 1828 erhitzte Friedrich Wöhler Ammoniumcyanat und erhielt einen ganz andersartigen Stoff, den Harnstoff. Ausgangsprodukt und Endprodukt haben die gleiche chemische Summenformel (Isomerie), sie besitzen jedoch sehr unterschiedliche Eigenschaften: das Ammoniumcyanat ist eine anorganische Verbindung, der Harnstoff ist eine organische Verbindung. Damit war die Hypothese von Berzelius, dass organische Verbindungen nur durch eine besondere "Lebenskraft" entstehen können, widerlegt.  Hermann Kolbe formulierte 1859 die These, dass alle organischen Stoffe Abkömmlinge der anorganischen Stoffe – insbesondere des Kohlenstoffdioxids – sind. So ergibt der Ersatz einer Hydroxygruppe durch Alkylreste oder Wasserstoff Carbonsäuren, der Ersatz zweier Hydroxygruppen durch Alkylgruppen oder Wasserstoff die Aldehyde, Ketone. Kolbe gebrauchte auch das Wort Synthese im Zusammenhang mit der künstlichen Darstellung von organischen Naturstoffen. Chemiker konnten bald durch eigene Forschungen neue organische Moleküle synthetisieren.  In Analogie zu positiv und negativ geladenen Ionen in der anorganischen Chemie vermutete Berzelius sogenannte Radikale in der organischen Chemie; darauf basierte seine Radikaltheorie. Ein Radikalteil des organischen Moleküls sollte eine positive, der andere Teil eine negative Ladung besitzen. Einige Jahre später untersuchten Jean Baptiste Dumas, Auguste Laurent, Charles Gerhardt und Justus von Liebig die Substitution bei organischen Verbindungen. Die Wasserstoffatome in organischen Verbindungen wurden durch Halogenatome ersetzt. Die alte Radikaltheorie von Berzelius, nach der sich positiv und negativ geladene Radikalteile in organischen Molekülen zusammenlagern, musste verworfen werden. In der Folge wurde von August Wilhelm von Hofmann, Hermann Kolbe, Edward Frankland, Stanislao Cannizzaro weitere Grundlagen über die Zusammensetzung von organischen Stoffen gefunden. 1857 veröffentlichte Friedrich August Kekulé seine Arbeit "„Über die s. g. gepaarten Verbindungen und die Theorie der mehratomigen Radikale“" in "Liebigs Annalen der Chemie," die als Ausgangspunkt der organischen Strukturchemie gesehen wird. In dieser Arbeit wird der Kohlenstoff erstmals als vierwertig beschrieben.  Adolf von Baeyer, Emil Fischer, August Wilhelm von Hofmann erforschten Synthesen von Farbstoffen, Zuckern, Peptiden und Alkaloiden.  Ein Großteil der Arbeitszeit der früheren Chemiker lag in der Isolierung eines Reinstoffes.  Die Prüfung der Stoffidentität von organischen Stoffen erfolgte über Siedepunkt, Schmelzpunkt, Löslichkeit, Dichte, Geruch, Farbe, Brechungsindex.  Besonders wichtig wurde der Rohstoff Kohle für die organische Chemie. Ihren Aufschwung nahm die organische Chemie mit der Untersuchung der bei der Leuchtgaserzeugung entstehenden Abfallprodukte, als der deutsche Chemiker Friedlieb Ferdinand Runge (1795–1867) im Steinkohlenteer die Stoffe Phenol und Anilin entdeckt hatte. William Henry Perkin – ein Schüler August Wilhelm von Hofmann – entdeckte im Jahr 1856 den ersten synthetischen Farbstoff – das Mauvein. Von Hofmann und Emanuel Verguin führten das Fuchsin in die Färberei ein. Johann Peter Grieß entdeckte die Diazofarbstoffe. Die organische Chemie gewann nun zunehmende industrielle und wirtschaftliche Bedeutung.  In den 1960er Jahren gelang die Herstellung von Valenzisomeren des Benzols durch aufwändige organische Synthesen. Bereits früher wurde mit dem 2-Norbornylkation ein nicht klassisches Carbokation gefunden, das fünf statt drei Bindungen zu anderen Atomen eingeht. 1973 wurde dann erstmals das pentagonal-pyramidale Hexamethylbenzol-Dikation mit sechsfach koordiniertem Kohlenstoff synthetisiert, dessen Struktur 2016 kristallographisch nachgewiesen werden konnte.<ref name="DOI10.1002/ange.201608795">Moritz Malischewski, K. Seppelt: "Die Molekülstruktur des pentagonal-pyramidalen Hexamethylbenzol-Dikations im Kristall." In: "Angewandte Chemie," 129, 2017, S. 374,.</ref>

Grundlagen der organischen Synthese in Schule und Studium.

Die organische Chemie ist ein Teilbereich der Wissenschaft (Lehrbücher, Studium), deren Grundlagen im 19. Jahrhundert nur für eine kleine Schicht der Bevölkerung zugänglich war. Durch die Bildungsreformen im 20. Jahrhundert erhalten fast alle Schüler eine Wissensgrundlage in organischer Chemie. Der Chemieunterricht ermöglicht dem Schüler die Teilhabe an kultureller Bildung, fördert das Verständnis für die Einordnung und Zusammenhänge bei Fragen, die chemisch relevant sind. Politiker, Juristen, Betriebswirte, Informatiker, Maschinenbauer benötigen in unserer Kultur Basiskenntnisse in organischer Chemie, um Zusammenhänge besser einordnen zu können.

Umwandlungen von organischen Stoffen im Labor.

In früherer Zeit untersuchten die organischen Chemiker beispielsweise den Einfluss von konzentrierten Säuren (Schwefelsäure, Salpetersäure, Salzsäure) auf organische Stoffe wie Ethanol, Baumwolle, Benzol.  Bei der Einwirkung von konzentrierter Schwefelsäure auf Ethanol entsteht ein neuer Stoff, der Diethylether, der ganz andere Eigenschaften als das Ethanol hatte und als Narkosemittel und als neues Lösungsmittel Anwendung gefunden hat. Bei der Einwirkung von Salpetersäure und Schwefelsäure auf Baumwolle entsteht die Schießbaumwolle, die als Explosivstoff, als Weichmacher und Lösemittel von Lacken, als Faser Verwendung fand.  Aus Benzol entsteht durch Einwirkung von konzentrierter Schwefelsäure und Salpetersäure das Nitrobenzol. Dieser Stoff ließ sich mit Reduktionsmitteln wie Eisenpulver und Salzsäure zu Anilin umwandeln. Anilin war das Ausgangsprodukt für viele neue Farbstoffe, die den Wohlstand unseres Gemeinwesens erhöhten.  Die Einwirkung von konzentrierter Schwefelsäure auf Baumwolle oder Holz ergibt Zuckermoleküle. Ähnlich wie in der anorganischen Chemie benutzten auch organische Chemiker bestimmte Nachweisreagenzien. Für organische Chemiker sind jedoch die funktionellen Gruppen im Molekül von großer Wichtigkeit. Mit Fehlingscher Lösung lassen sich Aldehydgruppen nachweisen. Funktionelle Gruppen können dazu genutzt werden, zwei organische Moleküle mit unterschiedlichen funktionellen Gruppen zu verknüpfen, so dass ein größeres Molekül entsteht. Durch Kenntnis der organischen Reaktionsmechanismen, der Wahl der Reagenzien und dem Einsatz von Schutzgruppen kann ein organischer Chemiker sehr komplexe organische Stoffe herstellen. Heutzutage können Peptide oder Proteine mit mehr als 100 Aminosäuren (mit einer molekularen Masse größer als 10.000) oder Kohlenhydrate sowie Pflanzeninhaltsstoffe (Terpene) synthetisiert werden. Kaum eine organische Reaktion verläuft mit 100 % Ausbeute, häufig ergeben sich auch unerwartete Nebenreaktionen, so dass komplexe Stoffe auf synthetischer Basis nur in geringer Menge (wenigen Milligramm bis mehreren Kilogramm) anfallen.  Viele organische Grundstoffe werden in der Industrie bei der Herstellung von Kunststoffen, Farbstoffen, Lösungsmitteln in sehr großen Mengen (1.000 bis 1.000.000 t) hergestellt. Spezialisierte Firmen verwenden die Industrieprodukte, um Feinchemikalien für Schule und Hochschule herzustellen. Der Organiker wünscht sich bei seinen Synthesen möglichst selektive Reagenzien, die nur eine bestimmte funktionelle Gruppe oxidieren, reduzieren oder mit einer anderen Gruppe verknüpfen.

Temperatureinfluss auf organische Reaktionen.

Manchmal sind Stoffumsetzungen nur bei einer gesteigerten Temperatur möglich. Hohe Temperaturen werden in der organischen Chemie jedoch nur selten angewendet, da viele organische Stoffe durch eine erhöhte Temperatur zerstört werden. Die Reaktionstemperaturen in der organischen Chemie liegen daher meist zwischen Raumtemperatur und 150 °C. Die Wahl des Lösungsmittels und dessen Siedepunkt sind entscheidend für die Einstellung der Reaktionstemperatur. Eine Temperaturerhöhung um 10 °C verdoppelt in der Regel die Reaktionsgeschwindigkeit (RGT-Regel).  Beispiele für organische Reaktionen bei hoher Temperatur sind die Bildung von Aceton aus Calciumacetat und die Darstellung von 2,3-Dimethyl-butadien aus Pinakol.  Aus Calciumcarbonat und Essigsäure lässt sich das organische Salz Calciumacetat darstellen. Erhitzt man das Calciumacetat auf ca. 400 °C, so erhält man Aceton. Aceton und etwas Magnesium bilden den organischen Stoff Pinakol. Erhitzt man diesen Stoff bei 450 °C mit Aluminiumoxid, so bildet sich 2,3-Dimethyl-1,3-butadien. Stoffe mit Doppelbindungen lassen sich unter dem Einfluss einer Säure oder von Radikalbildnern polymerisieren, so dass ein Kunststoff mit ganz anderen Eigenschaften als das Monomer entsteht. Das polymerisierte 2,3-Dimethyl-1,3-butadien spielte eine wichtige Rolle als Ersatzstoff des früher sehr teuren Kautschuks. Fritz Hofmann konnte aus dem 2,3-Dimethyl-1,3-butadien den ersten synthetischen Methylkautschuk herstellen, der im Jahr 1913 in den Handel kam, als der Preis für natürlichen Kautschuk im Handel Höchstwerte erreichte.

Aufarbeitung nach einer Umsetzung.

Nach einer chemischen Umsetzung muss der organische Chemiker zunächst die stark reaktiven, ätzenden, brennbaren Stoffe wie konzentrierte Schwefelsäure, Natrium, Natriumhydrid, Lithiumaluminiumhydrid mit geeigneten Stoffen in harmlose Verbindungen überführen. Darauf folgt eine Abtrennung der anorganischen Salze durch Ausschütteln im Scheidetrichter – unter Zusatz von weiterem organischen Lösungsmittel und einer wässrigen Lösung. Die organische Phase wird über wasserfreien Salzen wie Natriumsulfat getrocknet, dabei werden die letzten Reste von Wasser aus der organischen Phase entfernt. Das organische Lösungsmittel wird durch Destillation – häufig am Rotationsverdampfer – entfernt. Der eingedampfte Rückstand enthält das Reaktionsprodukt. Sehr selten kommt es vor, dass bei einer organischen Reaktion nur ein chemisches Produkt entsteht, vielfach entstehen Stoffmischungen aus unterschiedlichen organischen Stoffen. Durch eine fraktionierte Destillation im Vakuum oder durch eine Säulenchromatographie lassen sich die einzelnen Stoffe isolieren.

Chemische Strukturformel und Reaktionsmechanismus.

Grundlage der Stoffkenntnis ist die chemische Strukturformel. Dies ist der Bauplan eines organischen Moleküls. Die Strukturformel eines Stoffes muss immer gedanklich aus Ergebnissen der Stoffanalyse abgeleitet werden. Die Stoffanalyse umfasst mindestens den korrekten Kohlenstoff-, Wasserstoff-, Sauerstoff- und Stickstoffgehalt eines Moleküls (Elementaranalyse), die Art der funktionellen Gruppen und die Bestimmung der molaren Masse.  Durch den kommerziellen Verkauf von Kernspinresonanzspektroskopen (NMR-Spektroskopie) und Massenspektrometern seit Anfang der sechziger Jahre an Hochschulen verkürzte sich die Zeit bis zur Strukturaufklärung von neuen komplizierten organischen Stoffen erheblich. Aus der Veränderung der Strukturformel vor und nach einer organischen Reaktion kann der Chemiker den Reaktionsmechanismus einer chemischen Reaktion ableiten. Alle organischen Moleküle, die einen ähnlichen Aufbau besitzen, können unter den gleichen Reaktionsbedingungen analoge Reaktionen eingehen. Der Chemiker kann durch die Kenntnis der Reaktionsmechanismen den Aufbau von neuen organischen Stoffen systematisch planen.  Eine sehr wichtige Reaktionsklasse bezieht sich auf den Ersatz eines Wasserstoffatoms im Molekül durch ein Halogen, eine Nitrogruppe, eine Sulfongruppe, man bezeichnet diese Reaktion als Substitution. Zu Beginn dieses Abschnittes wurden einige Beispiele aus dieser Reaktionsklasse genannt. Eine weitere wichtige Reaktionsklasse ist die Eliminierung. Die Abspaltung von Hydroxygruppen und Halogenen und der Ausbildung von Doppelbindungen im Molekül bezeichnet man als Eliminierung. Die Wasserabspaltung bei Pinakol zu 2,3-Dimethyl-1,3-butadien ist eine Eliminierung. Andere sehr wichtige Umsetzungen sind die Oxidation und die Reduktion von organischen Molekülen. Die Reduktion von Nitrobenzol zu Anilin durch Zink oder Eisenspäne in Anwesenheit einer Säure oder die Oxidation von Ethanol zu Acetaldehyd oder Essigsäure mittels Kaliumpermanganat sind Beispiele für diese Reaktionsklassen.

Bedeutung der organischen Chemie.

In fast allen Gütern unseres täglichen Gebrauchs sind Stoffe der organischen Chemie vorhanden. Die Farbstoffe in Bildbänden, Zeitschriften, Verpackungsaufdrucken, die Kunststoffe im Großteil unserer Gebrauchsgüter in fast jedem Spielzeug, im Computergehäuse, in Rohrleitungen, Kabeln, Tragetaschen usw., die organischen Kunstfasern im großen Teil unserer Kleidung, die Lacke für Hausfassaden, Autos, den Wohnbereich, die Reinigungsmittel von einfachen Seifen bis komplexen Tensiden für Spezialanwendungen, die Arzneimittel, die Aroma- und Duftstoffe in Lebensmitteln und Blumen, die Lebensmittelkonservierungsstoffe, die Ionenaustauscher in Entsalzungsanlagen. Auch Holz und Baumwolle sind organische Stoffe, sie können durch ein reiches Vorkommen aus der Natur gewonnen werden. Die Mehrzahl der organischen Stoffe muss jedoch auf synthetischer Basis – hauptsächlich aus Erdöl – von der chemischen Industrie erzeugt werden. Bei einer weltweiten Verknappung von Erdöl könnte man gegenwärtig nur bedingt andere fossile Rohstoffe wie Kohle oder Erdgas nutzen, um die organischen Stoffe des täglichen Bedarfs herzustellen. Ein hoher Preis für Erdöl führt zu Anstrengungen, Substitutionsverfahren auf Basis von Kohle und Erdgas zu entwickeln. Die Verfahren werden jedoch weniger rentabel als auf Basis von Erdöl sein. Bei sehr hohen Preisen für Erdöl könnte es zu Verknappungen im Bereich der Konsumgüter kommen.

Organisch-chemische Industrie.

Grundchemikalien.

Basis für alle wichtigen synthetischen Stoffe sind die Grundchemikalien. Sie werden in großen Chemieanlagen aus Erdöl, Erdgas oder Kohle hergestellt.  Bis zum Zweiten Weltkrieg war die Kohle die Basis für die Grundchemikalien der organischen Chemie. Aus der Kohle konnte Benzol, Toluol, Xylol – Bausteine für organische Farbstoffe – gewonnen werden. Mit einem elektrischen Lichtbogen kann aus Kohle und Kalk das Kalziumcarbid (großtechnisch seit 1915) gewonnen werden. Kalziumcarbid lässt sich in Acetylen umwandeln und bildete damals nach Verfahren von Walter Reppe (Reppe Chemie) das Ausgangsprodukt für Acetaldehyd, Essigsäure, Aceton, Butylenglyckol, Butadien, Acrylsäure, Acrylnitril. Aus Kohle ließ sich auch Methanol (Synthese nach Pier) und Dieselöl (nach Bergius) gewinnen. Auch nach dem Zweiten Weltkrieg wurden viele Grundchemikalien noch aus Kohle hergestellt. Zwischen 1960 und 1970 wurden die Verfahren in den westlichen Industriestaaten durch modernere Verfahren auf Basis von Erdöl ersetzt.  Die Investitionskosten für derartige Anlagen sind beträchtlich, hauptsächlich sind in diesem Geschäftsbereich Firmen der Mineralölindustrie involviert. Früher wurden die chemischen Rohstoffe in die Industrieländer transportiert und dort chemisch zu Grundchemikalien umgewandelt. Noch in den achtziger Jahren waren die USA, Japan und die Bundesrepublik Deutschland die wichtigsten Chemieländer mit mehr als 50 % der Weltproduktion der organischen Grundstoffe. Im Zuge der weltweiten Verflechtungen und aus ökonomischen Gründen werden viele Anlagen in den Rohstoffländern (von Erdöl und Erdgas) errichtet.  Sehr wichtige Grundchemikalien sind Ethylen (19,5 Millionen Tonnen in EU-27, 2011), Propen (14,3 Mio. t, EU-27, 2011), Butadien (2,8 Mio. t, EU-27, 2011), Methan, Benzol (7,4 Mio. t, EU-27, 2011), Toluol (1,5 Mio. t., EU-27, 2011), Xylol. Aus diesen Grundchemikalien können weitere wichtige organische Grundstoffe hergestellt werden. Seit 2005 schwanken die Verkaufspreise in der EU für die organischen Grundstoffe erheblich, im Jahr 2010 stiegen die Verkaufspreise in der EU deutlich an.  Aus Ethylen gewinnt die Industrie Polyethylen, Vinylacetat (nachfolgend Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetal), Acetaldehyd, Essigsäure, Dichlorethan (nachfolgend Polyvinylchlorid), Ethylenoxid, Ethanol (nachfolgend Diethylether).  Aus Propylen gewinnen Unternehmen Polypropylen, Isopropanol (nachfolgend Aceton, Keten, Essigsäureanhydrid, Diketen, Essigsäureester, Acetylcellulose), Propylenoxid (nachfolgend Polyetherpolyole, Polyurethan), Allylchlorid (nachfolgend Epichlorhydrin, Glycerin, Allylalkohol), Acrylnitril (nachfolgend Polyacrylnitril, Acrylamid), Acrylsäure (nachfolgend Polyacrylate), Butanol.  Aus Methan gewinnt man Methanol (nachfolgend Formaldehyd und Ethylenglycol), Acetylen, Methylchlorid, Methylenchlorid, Chloroform (nachfolgend Tetrafluorethylen, Teflon), Tetrachlorkohlenstoff.  Aus Benzol wird Ethylbenzol (nachfolgend Styrol), Dihydroxybenzol (Resorcin, Hydrochinon und Brenzcatechin), Cumol (nachfolgend Phenol), Nitrobenzol (nachfolgend Anilin, Farbstoffe), Cyclohexan (nachfolgend Cyclohexanon, Adipinsäure, Nylon) synthetisiert. Aus Xylol kann Terephthalsäure, Phthalsäureanhydrid hergestellt werden.

Industrieprodukte, Spezialprodukte.

Industrieprodukte sind überwiegend Mischungen von organischen Substanzen, die für eine anwendungstechnische Herstellung zubereitet worden sind. Industrieprodukte werden in sehr großen Mengen (bis mehrere Mio. Tonnen) von der chemischen Industrie hergestellt, bei diesen Produkten sind die Rohstoffkosten sehr entscheidend für den Verkaufspreis.  Wichtige organische Industrieprodukte sind: Chemiefasern, Kunststoffe, Farbmittel, Kautschuk, Lösemittel, Tenside. Seit 2009 ist der Umsatz für Kunststoffe deutlich zurückgegangen.  Spezialprodukte sind organische Stoffe, die im Vergleich zu Industrieprodukten in deutlich geringerer Menge produziert werden. Der Verkaufspreis ist in geringerer Weise von Rohstoffkosten abhängig. Zu dieser Gruppe gehören beispielsweise Arzneimittel, Aromen und Duftstoffe, Enzyme, Lacke, Desinfektionsmittel, Diagnostika, Ionenaustauscherharze, Klebstoffe, Herbizide, Pflanzenschutzmittel, Waschmittel.

Stoffgruppen der organischen Chemie.

Es ergeben sich zwei Möglichkeiten für eine systematische Einteilung der einzelnen Substanzen der organischen Chemie in Stoffgruppen:

Reaktionen.

Siehe Reaktionsmechanismus  Die Reaktionen in der organischen Chemie lassen sich größtenteils in die folgenden Grundtypen einordnen:  Darüber hinaus sind viele Reaktionen unter dem Namen ihres Entdeckers bekannt (siehe Liste von Namensreaktionen).  Eine Einteilung nach dem entstehenden Bindungstyp bzw. Baustein findet sich in der Liste von Reaktionen in der organischen Chemie.

Organisch-analytische Chemie.

Die organische analytische Chemie beschäftigt sich mit der Untersuchung von organischen Stoffen. Dabei kann es darum gehen,  Wichtige Methoden zum Nachweis und zur Reinheitsbestimmung (qualitative Analyse) sind klassische nasschemische Farb- und Niederschlagsreaktionen, biochemische Immunassay-Methoden und eine Vielfalt von chromatographischen Methoden.  Mengenverhältnisse in Gemischen (quantitative Analyse) festzustellen ist möglich durch nasschemische Titrationen mit unterschiedlicher Endpunktsanzeige, durch biochemische Immunassayverfahren und durch eine Vielzahl von chromatographischen Verfahren so wie durch spektroskopische Methoden, von denen viele auch zur Strukturaufklärung herangezogen werden, wie Infrarotspektroskopie (IR), Kernspinresonanzspektroskopie (NMR), Ramanspektroskopie, UV-Spektroskopie. Zur Strukturaufklärung werden neben charakteristischen chemischen Reaktionen weiterhin die Röntgenbeugungsanalyse und die Massenspektrometrie (MS) verwendet.

Die organische Chemie (kurz OC oder häufig auch Organik) ist ein Teilgebiet der Chemie. Darin werden die chemischen Verbindungen behandelt, die auf Kohlenstoff basieren, abgesehen von einigen Ausnahmen wie manchen anorganischen Kohlenstoffverbindungen und dem elementaren (reinen) Kohlenstoff.

Organická chemie je vědním oborem chemie, který se zabývá strukturou, vlastnostmi, přípravou a využitím organických sloučenin. Původně se tato věda zabývala studiem látek z oblasti živé přírody, vznikla na přelomu 18. a 19. století jako samostatný vědní obor v souvislosti s rozdělením přírody na neživou ("anorganickou") a živou ("organickou"). Významnou zásluhu měl švédský chemik Carl Wilhelm Scheele, který izoloval organické látky z přírodních zdrojů (např. kyselinu vinnou a citronovou). Lomonosov a Lavoisier při studiu procesu hoření prokázali, že základ všech sloučenin živočišného a rostlinného původu je uhlík a vodík. Dlouhou dobu vládla vitalistická teorie založena zejména Berzeliem. Podle ní všechny látky vznikají v organismech působením „živé síly“ („vis vitalis“). Tuto teorii popřel Friedrich Wöhler, když v roce 1828 zahříváním anorganické sloučeniny (kyanatanu amonného) připravil sloučeninu organickou (močovinu). Proto poté došlo ke zpřesnění definice organické chemie, které platí dodnes, že to je chemie sloučenin uhlíku kromě oxidu uhelnatého, oxidu uhličitého, kyseliny uhličité, kyanovodíku, kyseliny kyanovodíkové, kyseliny kyanaté, kyseliny thiokyanaté, kyanidů, kyanatanů, thiokyanatanů, uhličitanů a karbidů.


Begriff und Verbreitung.

Von Ordensleuten zu unterscheiden sind Einsiedler (Eremiten), die zwar auch Mönche oder Nonnen sein können, aber als Einzelne ein Leben in Abgeschiedenheit führen, und andere Formen geweihten Lebens (etwa gottgeweihte Jungfrauen, Mitglieder von Säkularinstituten, evangelische Diakonissen und Diakonengemeinschaften). Der im Deutschen außerhalb des kirchlichen Sprachgebrauchs allerdings wenig gebräuchliche Oberbegriff für alle, die in einer der durch Gelübde oder bindende Versprechen begründeten Formen des geweihten Lebens (lat. "Vita consecrata") leben, lautet "Religiosen" oder "gottgeweihte Personen".  Innerhalb der Ordensgemeinschaften der (lateinischen) Kirche unterscheidet man  Zu den alten Orden, die feierliche Gelübde ablegen, gehören länger als 700 Jahre bestehende Gemeinschaften, darunter monastische Orden, deren Mitglieder Mönche oder Nonnen sind, geistliche Ritterorden, Bettelorden und Regularkanoniker. Ordensgemeinschaften neueren Ursprungs werden meist als Kongregationen bezeichnet. Der Codex Iuris Canonici (CIC) von 1983 kennt die Unterscheidung zwischen Orden und Kongregationen nicht mehr. Über das Eigenrecht der einzelnen päpstlich oder bischöflich approbierten Gemeinschaften sind die teilweise sehr alten Regelungen aber weiterhin Bestandteil des katholischen Kirchenrechts.  Der CIC von 1983 unterscheidet drei Formen von Ordensgemeinschaften und neueren verwandten, nach dem Zweiten Vatikanischen Konzil entstandenen Lebensformen: Ordensinstitute werden zusammen mit den Säkularinstituten als Institute des geweihten Lebens (Cann. 573–606) bezeichnet.  Es gibt neben den Ordensgemeinschaften in der römisch-katholischen Kirche auch anglikanische sowie evangelische Gemeinschaften und Kommunitäten. Kaum Ordensgemeinschaften gibt es dagegen in den orthodoxen Kirchen und den in deren kirchlicher Tradition stehenden katholischen Ostkirchen. Das orthodoxe Mönchtum wird vielmehr größtenteils in selbständigen Klöstern und Klosterverbänden (z. B. die Mönchsrepublik vom Berg Athos) praktiziert. In einem allgemeinen, weiteren Verständnis fasst man auch orthodoxe Mönche und Nonnen unter den Oberbegriff des Ordenslebens.  Die aus dem Kirchenrecht stammende Bezeichnung "Orden" wurde später auch von bestimmten weltlichen Gemeinschaften verwendet. So stifteten europäische Monarchien seit dem 14. Jahrhundert eine Reihe von höfischen Ritterorden, aus denen später meist wichtige Verdienstorden hervorgingen (z. B. Hosenbandorden).  Außer im Christentum gibt es Orden oder ordensähnliche Gemeinschaften auch in anderen Religionen, beispielsweise im Buddhismus, Hinduismus und Islam. Spiritualität und Lebensformen sind in den verschiedenen Religionen sehr unterschiedlich.

Geschichte der Ordensgemeinschaften.

Ursprünge und Frühzeit.

Während der Zeit der Christenverfolgung war die große Anziehungskraft des christlichen Glaubens unter anderem darin begründet, dass Menschen mit Unbedingtheit und Unbeirrbarkeit ihren Glauben vertraten – das Neue Testament nennt dies „Zeugnis ablegen“ –, selbst wenn sie dafür ihr Leben als Märtyrer oder Blutzeugen verloren. Dies beruhte auf der Naherwartung der Wiederkunft Christi. Man glaubte, dass das Jüngste Gericht innerhalb der ersten oder zweiten Generation nach Jesu Tod kommen werde und dass man sich dafür am besten durch kompromisslose Hingabe an das Gottesreich würdig erweisen konnte.  Durch Kontakt mit der Gnosis und der griechischen Philosophie entwickelte die frühe Christenheit eine von einem Hang zur Askese und einer gewissen Leibfeindlichkeit gekennzeichnete Spiritualität, bei der persönliche Hingabe an die Stelle der Naherwartung trat. Die Anhänger dieser Strömung suchten eine tiefere Gottesbegegnung und ihr persönliches Heil durch Enthaltsamkeit, Bußübungen, ständiges Gebet und Schweigen zu erlangen. Dabei kam ein sehr radikales Vollkommenheitsideal zum Tragen, das innerhalb einer weltlich orientierten Umgebung nur schwer zu verwirklichen war.  Bald führte das Bedürfnis, eine tiefere Gottverbundenheit und Spiritualität zu verwirklichen, zur Entwicklung des christlichen Eremitentums, dessen theologische Basis die alttestamentliche „Wüstentheologie“ ist; so bedeutet das Wort „Eremit“ wörtlich „Wüstenbewohner“. Der Begriff nimmt Bezug auf die innere Einkehr in der Wüste, die als Bild nicht nur für Stille und Zurückgezogenheit, sondern auch für den Gehorsam und die Anerkennung Gottes als Herrn steht, wie sie in der 40-jährigen Wanderung der Israeliten in der Wüste nach ihrem Auszug aus Ägypten sowie in den Berufungsgeschichten des Mose und vieler biblischer Propheten zum Ausdruck kommt. So berichten die Evangelien von einem 40-tägigen Aufenthalt Jesu in der Wüste als einem einschneidenden Moment der Entscheidung und Begegnung mit Gott. Das christlich-eremitische Leben entwickelte sich etwa zeitgleich in Syrien und Ägypten. Als erster christlicher Eremit in Ägypten gilt Paulus von Theben; sein Schüler Antonius der Große wurde zu einem der großen Wüstenväter.  Im Verlauf des 3. Jahrhunderts führten die Erfahrungen der Eremiten, die sich oft zu Einsiedlerkolonien zusammenschlossen, zu dem Bedürfnis vieler, ein auf Gebet und Askese konzentriertes, zurückgezogenes Leben auch in einer Gemeinschaft führen zu können.  Mönche und Nonnen – deren Lebensform sich aus Zusammenschlüssen von geweihten Jungfrauen entwickelt hatte –, die sich dem kontemplativen Leben in Gemeinschaft widmen, nennt man im Unterschied zu den Eremiten (Anachoreten) „Koinobiten“. Um 320 gründete Pachomios (um 292–346) in Oberägypten das erste Kloster. Basilius von Caesarea verfasste um 350 in Anlehnung an Pachomios’ "Engelsregel" eine Mönchsregel, die heute noch für die Mehrzahl der Klöster der orthodoxen Kirchen gilt und auch Grundlage für die von Benedikt von Nursia um 540 verfasste Regula Benedicti war. Die Regeln der frühen Mönchsgemeinschaften zielten in der praktischen Verwirklichung des Evangeliums auf ein Gleichgewicht zwischen Gebet und tätiger Arbeit ab und schrieben ein anspruchsloses, brüderliches gemeinsames Leben vor. Schon früh wurden die evangelischen Räte (Armut, Ehelosigkeit und Gehorsam) als Synthese und Richtschnur dieser Lebensweise angesehen und entwickelten sich zum unterscheidenden Merkmal des Mönchtums und des Ordensstandes überhaupt. Sie sollten es den Religiosen ermöglichen, in einer Nachahmung der Lebensweise Jesu "(Imitatio Christi)" zu leben und damit sowohl ihre Gottesbeziehung zu vertiefen als auch für das Seelenheil der Menschen zu beten.

Mittelalter.

Im frühen Mittelalter spielte die iroschottische Kirche in Europa eine zentrale Rolle bei der Verbreitung des christlichen Glaubens und des Ordenswesens. Als herausragende Mönche der frühen Zeit sind die hll. Patrick und Columban von Iona zu nennen.  Auf dem europäischen Festland konnten sich in der Spätantike und im frühen Mittelalter die kirchlichen Strukturen, durch die Wirren der Völkerwanderung, nur langsam entwickeln. Das gilt insbesondere für die zuvor römisch besetzten Gebiete. Dort brachen die Verwaltungsstrukturen in den Zeiten des Umbruchs völlig zusammen, bis die germanischen Stämme ihre Gebiete klar abgesteckt hatten. Das Leben auch klösterlicher Gemeinschaften war somit ständig bedroht. Anders war das in Irland, einem Gebiet das niemals römisch besetzt war und nicht von der Völkerwanderung tangiert wurde. Die Ordensgemeinschaften Irlands hatten entsprechend auch während der Völkerwanderung stabile und gefestigte Strukturen. Mönche hatten eine hohe gesellschaftliche Stellung inne, da sie von Adel und Bevölkerung als Vertreter des neuen Glaubens und zugleich als legitime Nachfolger der keltischen Druiden anerkannt wurden. So erblühten die Klöster Irlands in der Spätantike und im Frühmittelalter. Die Klöster waren kulturelle und religiöse Zentren und legten großen Wert auf das Studium der Schriften. Irland hatte über Jahrhunderte hinweg den Ruf als „Insel der Heiligen und Gelehrten“, weshalb fränkische Herrscher wie Karl der Große irische Gelehrte an ihren Hof holten. Die iroschottische Kirche wurde jahrhundertelang zentral von ihren Klöstern geprägt. Anders als in den römisch besetzten Gebieten Englands und des Festlands gab es in Irland keine Diözesen. Die Äbte ernannten vielmehr in ihrem Kirchensprengel den Bischof und waren ihm vorgesetzt, bisweilen übten sie auch beide Ämter aus.  Vor diesem Hintergrund war es möglich. eine weitreichende Missionstätigkeit zu entwickeln, die immer eng an das Mönchtum geknüpft blieb und bereits im 7. Jahrhundert sehr erfolgreich war. Die Mönche missionierten zunächst in Schottland, wobei das Jahr 563 als Beginn gilt, als Columban auf der Insel Iona ein Kloster gründete. Sie weiteten die iroschottische Mission danach auf das europäische Festland aus. 590 brach erstmals ein Mönch, Columban der Jüngere (†615), von den Inseln auf, um auf dem europäischen Festland zu missionieren. Er begann seine Missionstätigkeit auf fränkischem Gebiet, missionierte in Frankreich, Italien und der Schweiz und gründete drei Klöster: Luxeuil, Bregenz und Bobbio. Nachfolger Kolumbans war sein Schüler Eustasius (†629), der 615 Abt im Kloster Luxeuil wurde. In Süddeutschland, Österreich und der Schweiz wirkten Gallus (†645) und Kilian (†689). Infolge von Columbans Festlandsmission kam es im 7. Jahrhundert zu rund 300 Klosterneugründungen. Den iroschottischen Mönchen gelang es mit Hilfe des fränkischen Adels auch, auf dem Lande erfolgreich zu missionieren und in ländlichen Gebieten Klöster zu gründen, während das Christentum zuvor vor allem in den Städten verbreitet war. Das iroschottische Mönchtum und die Regel Columbans verbreiteten sich auf diese Weise in Europa. Durch Beschluss des Konzils von Autun (um 670) versuchte man zwar, die Regula Benedicti für alle Orden verbindlich einzuführen, tatsächlich blieben aber beide Regeln bis 817 (Reform Benedikts von Aniane), vorwiegend in Mischform, verbreitet. Als letzter wichtiger Vertreter der iroschottischen Mission gilt Virgilius, der um 750 Bischof in Salzburg wurde. Iroschottische Klöster prägten somit durch ihre frühe Missionstätigkeit die Verbreitung des christlichen Glaubens und des Mönchtums in Europa nachhaltig.  In ihrem Bemühen, ihr geistliches Ideal mit einer nutzbringenden Arbeit zu verbinden und diese Aufgabe mit Sorgfalt zu erfüllen, hatten die Orden, vor allem die benediktinischen, großen Anteil an der Kultivierung Europas. Das in den Klöstern angesammelte Wissen ermöglichte es, die Kultur in den Bereichen Landwirtschaft, Gartenbau, Medizin, Literatur, Musik, Kunst und Philosophie auf einen annähernd so hohen Stand zu bringen, wie er im römischen Reich vor der Völkerwanderung bestanden hatte.  Schenkungen, Erbschaften und erfolgreiches Wirtschaften führten in den Klöstern wie in der gesamten Kirche zu einem Anwachsen des Vermögens und der wirtschaftlichen und gesellschaftlich-politischen Macht. Im Lauf der Zeit kamen immer wieder Reformbewegungen auf, die zu den Ursprüngen des Mönchtums zurückkehren und die Klostergemeinschaft vor allem durch stärkere Askese und Disziplin gegen Verwässerung der geistlichenen Ideale und Verfall der Sitten schützen wollten. Dadurch kam es häufig zu Abspaltungen und Neugründungen. Im Zuge der Kirchenreformen des 11. Jahrhunderts gewann das so erneuerte Mönchtum (speziell Cluny und seine Tochtergründungen) entscheidenden kirchenpolitischen Einfluss und stellte eine Reihe von Päpsten. Später war es die von dem Cluniazenser und Prediger Bernhard von Clairvaux inspirierte Reformbewegung der Zisterzienser, die die benediktinische Lebensweise wieder zu ihrer alten Strenge zurückführen wollte. Durch vielfache Klostergründungen und Rodungen in bis dahin wenig besiedelten oder unzugänglichen Waldgebieten wurden besonders die Zisterzienser im 12. Jahrhundert zu einem Motor der siedlungsgeschichtlichen Dynamik in vielen Gebieten Europas.  Zur Betreuung der Pilger aller Religionen in Jerusalem entstand dort im 11. Jahrhundert ein Hospitalsorden, dessen Aktivitäten 1099 erstmals dokumentiert sind und der 1113 als Johanniterorden von der Kirche anerkannt wurde. Ihm folgten mehrere geistliche Ritterorden, zur Pflege der Pilger als Hauptaufgabe trat deren Schutz und die Verteidigung der Pilgerstätten im Heiligen Land.  Als Reaktion auf die sozialen Spannungen in der hochmittelalterlichen Gesellschaft, die von einer wachsenden Bedeutung der Städte und den Umbrüchen der entstehenden Geldwirtschaft geprägt war, kamen im 13. Jahrhundert die Bettelorden oder "Mendikanten" auf. Diese neuen Gemeinschaften stellten die Armut und Bedürfnislosigkeit Jesu Christi in den Mittelpunkt ihres Lebens, das sich vor allem für die Ordensmänner nicht mehr vorwiegend in der Abgeschiedenheit der Klöster abspielte, sondern in den Städten und mitten unter der Bevölkerung. Die Predigt war eine Hauptaufgabe der Brüder. Während sich die Dominikaner besonders der Erneuerung der Priesterausbildung, der theologischen Wissenschaft und der Katechese widmeten, stand bei den Franziskanern die Seelsorge und die unbedingte Beachtung des Armutsideals im Vordergrund. Beide Gemeinschaften sind als kirchliche Antworten auf die damaligen akuten Gefährdungen der Kirche durch Zeitströmungen zu begreifen. Sie nahmen daher auch in der Ketzerverfolgung und Inquisition wichtige Funktionen ein. Auch die Karmeliten (eigentlich ein Eremitenorden) und die Augustiner-Eremiten (Mitte des 13. Jahrhunderts aus norditalienischen Mendikantengruppen entstanden) gehören zu den Bettelorden.

Frühe Neuzeit.

Martin Luther, der zunächst selbst dem Orden der Augustiner-Eremiten angehörte, lehnte in seinen reformatorischen Lehren den Zölibat der Priester und die Ordensgelübde ab (einer freiwilligen Ehelosigkeit stand er zumindest anfänglich jedoch nicht ablehnend gegenüber). Die Verstrickung mancher Orden in die Ausbeutung der unteren Bevölkerungsschichten (Unfreiheit der Bauern, Fürstäbte) führte dazu, dass in den Bauernkriegen viele Abteien geplündert wurden. Nonnen und Mönche, die sich der Reformation anschlossen, verließen ihre Ordensgemeinschaften. Häufig wurden die Frauenklöster aber in weltliche Stifte umgewandelt, in denen die Stiftsdamen keine Gelübde ablegten. Klöster in den evangelischen Fürstentümern und Städten wurden geschlossen. Das Vermögen und die Gebäude der Orden und Klöster wurden dabei manchmal von den Fürsten beschlagnahmt, meist allerdings für die Bezahlung der neuen evangelischen Pfarrer oder die Einrichtung von Schulen und Spitälern verwendet. Im 16. Jahrhundert bildete der neugegründete Orden der Jesuiten ein wichtiges ausführendes Organ der einsetzenden Gegenreformation.  Die Eroberung Amerikas und die Ausbreitung der Europäer über die gesamte Welt brachte eine völlig neue Perspektive im Hinblick auf die Mission. In der Folge vermischten sich redliche Bemühungen, die indigene Bevölkerung mit dem christlichen Glauben bekannt zu machen, und die Ausbeutung der Menschen zu einer Missionierung mit Feuer und Schwert. Die Ordenspriester der Franziskaner, die Jesuiten und die Dominikaner waren die ersten, die in Amerika missionierten, wobei es Priester gab, die Sklaverei und Zwangstaufen als Mittel zur Bekehrung und Zivilisierung der Bevölkerung ansahen. Manche Orden gaben sich hier als ausführende Organe der erobernden Fürsten her. Es gab aber auch kritische Stimmen (z. B. der Dominikaner Bartolomé de Las Casas), die sich dieser Barbarei entgegenstellten.

Späte Neuzeit und Moderne.

Im 18. Jahrhundert führte das Zeitalter der Aufklärung dazu, dass viele Fürsten, auch Kardinäle, dem Ordensleben kritisch gegenüberstanden, sofern es nicht mit einer humanistischen oder sozialen Komponente verbunden war. In der Folge wurden kontemplative Gemeinschaften aufgefordert, sich an der Schulbildung der Bevölkerung zu beteiligen. Ende des 18. Jahrhunderts in Frankreich und zu Beginn des 19. Jahrhunderts in Gebieten unter französischer Herrschaft führte die Säkularisation zur Enteignung und Aufhebung vieler Klöster. Die Ländereien und Vermögen der Ordensgemeinschaften flossen dem französischen Staat oder den Fürsten zu. Viele Konvente starben aus, weil sie keine Novizen mehr aufnehmen durften und das Ablegen der Profess verboten war.  Nach der Säkularisation dagegen fand in der katholischen Kirche ein Neuaufbruch auch des Ordenslebens statt. Soziale Missstände wie mangelnde Krankenpflege, Volksbildung und Kinderfürsorge wurden aufgegriffen, indem Weltpriester oder Laien an vielen Orten Gemeinschaften gründeten, die häufig die Drittordensregel des hl. Franz von Assisi oder die Regel der Vinzentinerinnen annahmen. Die evangelische Kirche griff dieses Anliegen in den mehrheitlich reformierten Gebieten unter anderem durch die Diakonissen und die von Bodelschwinghschen Anstalten in Bethel auf.  Seit den 1960er Jahren geriet das Ordensleben in Westeuropa insgesamt zunehmend in eine personelle und damit verbundene strukturelle Krise. In der säkularisierten Welt ist die Attraktivität des Ordenslebens gesunken, das Leben als Ordensfrau oder Ordensmann verliert an gesellschaftlichem Prestige, und das Verständnis für eine solche Lebensform ist vielfach geschwunden. Neueintritte, vor allem bei den aktiven Orden, gehen in den westlichen Ländern dadurch zurück. Viele Kongregationen mussten ihr Tätigkeitsfeld in den vergangenen Jahrzehnten stark reduzieren, ändern oder Niederlassungen schließen. Das entstandene unausgewogene Altersverhältnis führte mancherorts zu Spannungen. Dabei lassen sich in manchen Bereichen Unterschiede zwischen aktiv und kontemplativ lebenden Gemeinschaften erkennen, wobei Letztere ebenso wie einige neugegründete Ordensgemeinschaften (etwa die Gemeinschaften von Jerusalem oder die Gemeinschaft vom Lamm) eine dem allgemeinen Trend gegenläufige gute Nachwuchssituation haben. Auch stellt sich die Lage des Ordenslebens in anderen Kontinenten (etwa in Afrika und bis vor einiger Zeit in Lateinamerika) anders dar, wo einige Gemeinschaften eine hohe Zahl an Neueintritten haben und viele Neugründungen vornehmen. In Afrika treten auch deshalb viele junge Frauen einer Ordensgemeinschaft bei, weil sie dort oftmals an einem gesicherteren Lebensstandard teilhaben können als in ihren Herkunftsfamilien. Die Ansprüche der Familien der Ordensschwestern auf eine „Mitversorgung“ mit dem Ideal des Evangelischen Rates der Armut zu verbinden, erweist sich im afrikanischen Ordensalltag nicht immer als einfach.

Ordensgemeinschaften in der römisch-katholischen Kirche.

Systematik.

In der Westkirche unterscheidet man heute sechs Grundformen des Ordenslebens, denen sich die einzelnen Verbände zuordnen lassen (siehe auch Liste der Ordensgemeinschaften):  Nicht in dieser Systematik erfasst sind die mit dem Ordensleben verwandte, relativ junge Lebensform der Säkularinstitute sowie die Gesellschaften apostolischen Lebens (etwa die Pallottiner oder die Vinzentinerinnen), die formalrechtlich nicht als Ordensinstitute betrachtet werden.

Lebensform und kirchenrechtliche Organisation.

Maßgebend sind zurzeit die Bestimmungen über die Institute des geweihten Lebens im Codex des Kanonischen Rechtes in der Fassung von 1983.  Ein römisch-katholischer Orden im engeren Sinne ist eine Gemeinschaft von Mönchen, Ordensbrüdern und Ordenspriestern oder Regularkanonikern beziehungsweise Nonnen oder Ordensschwestern, die sich in feierlichen Gelübden zum Leben nach den Evangelischen Räten unter einem Oberen und nach ihrer jeweiligen Ordensregel verpflichtet haben.  Zum Lebensstil der Orden gehören unbedingt die Lebensgemeinschaft in einem Konvent oder Kloster, der Gehorsam gegenüber einem Oberen (je nach Tradition "Abt", "Prior", "Superior", "Guardian" oder "Minister" genannt, bei Frauenorden "Äbtissin, Priorin" oder "Oberin"), die (teilweise öffentliche) Feier des Stundengebets, das Leben nach einer Ordensregel und die enge Verbindung von Gebet und Arbeit, sowie in der Regel eine Ordenstracht.  Viele Orden sind schon im frühen bis hohen Mittelalter entstanden, wie beispielsweise die Benediktiner, die Prämonstratenser, der Deutsche Orden oder die Augustiner-Chorherren.  Regularkleriker sind ursprünglich Gemeinschaften von Priestern, die sich unter einer ordensähnlichen Regel oder Verfassung zusammengefunden haben, um einem bestimmten Charisma zu folgen. Viele von ihnen entstanden im 16. und 17. Jahrhundert. Ihre Lebensform kann in bestimmten Aspekten abweichend von jener der traditionellen Orden geregelt sein. So fehlt bei einigen Gemeinschaften die Armutsverpflichtung oder die unbedingte Pflicht zum Gemeinschaftsleben, manche (etwa die Jesuiten oder die Marianen) kennen zusätzliche Gelübde.  Kongregationen sind in der Regel jüngeren Datums. Viele von ihnen entstanden im 18. und 19. Jahrhundert. Sie haben sich prinzipiell einer ursprünglichen Ordensregel angeschlossen, jedoch eine eigene Ausprägung mit eigenen Satzungen (meist "Konstitutionen" genannt) entwickelt. Hierunter fallen Gemeinschaften wie die Borromäerinnen, die Spiritaner, Gemeinschaften der Regulierten Dritten Orden der Franziskaner oder Dominikaner und sehr viele andere Frauen- und Männergemeinschaften. Die Unterscheidung zwischen Orden und Kongregationen besaß im früheren Kirchenrecht große Bedeutung, spielt aber im heutigen Kodex nur eine untergeordnete Rolle. Allerdings spiegeln sich die traditionellen Unterschiede oft im Eigenrecht der betreffenden Gemeinschaften wider. Ihre Mitglieder legen keine feierlichen, sondern so genannte einfache Gelübde ab, was jedoch über die kirchenrechtliche Bezeichnung hinaus kaum praktische Bedeutung besitzt.  Die Gesellschaften apostolischen Lebens unterscheiden sich in ihrer Lebensweise kaum von einer Kongregation. Sie legen jedoch keine Gelübde ab, sondern ein Versprechen, was den Gelübden inhaltlich gleichkommt, kirchenrechtlich aber nicht die gleiche Bindung bewirkt. Die Mitglieder dieser Gemeinschaften legen nach einigen Jahren die endgültigen zeitlichen Versprechen ab. Typische Gesellschaften des Apostolischen Lebens sind die Vinzentinerinnen und die Pallottiner.  Die Mitglieder einer Ordensgemeinschaft leben in Gemeinschaft, entweder in mehr oder weniger strenger Klausur, das heißt, abgeschieden von der Welt und im beständigen Wechsel von Gebet und Arbeit in der Stille. Man spricht dann von kontemplativen Gemeinschaften. Oder sie üben ein Apostolat aus, das bedeutet, sie sind im Sinne praktizierter Nächstenliebe in den unterschiedlichsten Berufen aktiv in der Welt und in der Kirche tätig, was sowohl unmittelbar kirchliche Aufgabenbereiche (etwa Verkündigung oder Mission) als auch allgemeine soziale oder gesellschaftliche Aufgabenfelder umfassen kann (etwa Krankenpflege, Erziehung oder Wissenschaft). Diese Gemeinschaften nennt man apostolische Ordensgemeinschaften. Ein Beispiel für eine apostolische Ordensgemeinschaft sind die Salvatorianer. Es gibt auch gemischt kontemplativ-apostolische Ordensgemeinschaften.  Streng klausurierte Orden sind zum Beispiel die Trappisten, die Kartäuser, die Klarissen und Karmelitinnen. Die Bezeichnung "Nonne" (weibliche Form von griechisch und lateinisch "nonnus", "Mönch") umfasst kirchenrechtlich nur die in der so genannten "päpstlichen Klausur" lebenden Schwestern monastischer Orden; Mitglieder, die nicht klausuriert lebenden und nicht-monastischen Gemeinschaften angehören, heißen dagegen allgemein "Ordensschwestern".  Ordensgemeinschaften haben ihre eigenen Bestimmungen für die Mitglieder, die sich nach langer Erfahrung mit dem Leben in Gemeinschaft zum Eremitentum berufen fühlen, sodass sie – mit Genehmigung – diesen Schritt unternehmen können, ohne ihre Zugehörigkeit zur Ordensgemeinschaft aufgeben zu müssen. Nonnen und Ordensschwestern, in deren Orden dies nach altem Brauch üblich ist, können bei oder kurz nach der feierlichen Profess auch die Jungfrauenweihe empfangen. Für beide Fälle sind Can. 603 beziehungsweise Can. 604 des CIC nicht anwendbar, da diese kirchenrechtlichen Regelungen lediglich solche Eremiten und geweihte Jungfrauen betreffen, die in das geweihte Leben eintreten, ohne Mitglieder einer Ordensgemeinschaft zu sein.  Viele Institute ermöglichen es ihnen verbundenen Gläubigen, die ihr weltliches Leben weiterführen möchten, einer mit der Ordensgemeinschaft verbundenen Laienorganisation beizutreten oder sich der Gemeinschaft als Oblaten (von lat. oblatum, dargebracht) oder Drittordensmitglieder anzuschließen. Auf diese Weise können Männer und Frauen an der Spiritualität einer Ordensgemeinschaft teilhaben, deren geistliche Impulse in die Welt hinaustragen und an der Erfüllung ihrer Aufgaben mitwirken, ohne als Vollmitglieder in den Verband einzutreten. Oblaten, die nach einer Probezeit ihre Profess ablegen können, sind besonders bei den Orden der benediktinischen Tradition verbreitet. Andere Orden – etwa die Franziskaner, Karmeliten und Dominikaner – verfügen traditionell über einen eigenen weltlichen Zweig, einen so genannten Dritten Orden (der neben dem männlichen und weiblichen Zweig des Hauptordens besteht). In apostolischen Ordensgemeinschaften neueren Ursprungs nehmen diese Stellung oft so genannte „Mitarbeiter“ ("Cooperatores") ein, die rechtlich meist in Form eines kirchlichen Vereins ("Öffentliche Vereinigung von Gläubigen") verfasst sind. So gibt es zum Beispiel innerhalb der Don-Bosco-Familie die Salesianischen Mitarbeiter Don Boscos.  Zu den weiteren Formen des gemeinschaftlichen religiösen Lebens in der römisch-katholischen Kirche gehören die Säkularinstitute. In Säkularinstituten lebt jedes Mitglied allein und unauffällig in der Gesellschaft. Entsprechend diesem Grundsatz tragen die Mitglieder der Säkularinstitute auch keine äußeren Erkennungszeichen. Es handelt sich hierbei um eine Form der "Vita consecrata", die nach dem zweiten Vatikanum entstand.  Traditionell bilden Ordensleute zusammen mit anderen Religiosen wie Eremiten und gottgeweihten Jungfrauen einen eigenen geistlichen Stand, der weder klerikalen noch laikalen Charakter besitzt. Kirchenrechtlich gesehen sind sie in der lateinischen Kirche heute aber je nachdem, ob sie das Weihesakrament empfangen haben oder nicht, entweder den Klerikern oder den Laien zuzurechnen.

Ordensgemeinschaften in den Kirchen der Reformation.

Die Reformatoren waren dem Ordensleben gegenüber überwiegend ablehnend eingestellt, so dass es durch die Reformation zum Erliegen des Ordenslebens in den evangelischen Konfessionen kam.  In den evangelischen Kirchen gibt es heute nur sehr wenige ordensähnliche Gemeinschaften: Eine Besonderheit sind die Orden vom Hl. Johannes (Johanniter), die evangelischen Zweige der heutigen katholischen Malteser, die noch immer in der Tradition des vorreformatorischen Jerusalemer Ordens stehen. Nach der Reformation haben verschiedene evangelische Stifte die Tradition ihrer Klöster und Konvente in erneuerter Form fortgeführt. Ordensgemeinschaften im eigentlichen Sinne waren sie aber nicht. Hier sind beispielsweise in Deutschland die Lüneklöster (Lüne, Wennigsen u. a.) zu nennen, die von der Klosterkammer Hannover verwaltet werden. Bis heute leben im 1529 reformierten Kloster Ebstorf evangelische Frauen unter der Leitung einer evangelischen Äbtissin. Eine Sonderstellung nimmt das Kloster Loccum ein, das 1585 evangelisch wurde und seitdem keinen residierenden Konvent, aber nach wie vor einen Abt und Konventualen hat.  Die Diakonissenhäuser ermöglichen Frauen einen Zusammenhalt und eine religiöse Lebensgemeinschaft, wie sie auch aus katholischen Ordensgemeinschaften mit stark karitativer und diakonischer Ausrichtung bekannt ist. Solche Gemeinschaften entstanden vornehmlich im 19. Jahrhundert.  Neugründungen, zumeist im 20. Jahrhundert, wie die Communität Casteller Ring und die Communität Christusbruderschaft Selbitz, führen die christliche Tradition des Ordenslebens heute auch in der evangelischen Kirche weiter. Andere Gemeinschaften wie etwa die Michaelsbruderschaft haben sich zwar ordensähnliche Regeln gegeben, leben aber im Alltag nicht zusammen.  All diese Entwicklungen sind zumeist in den lutherisch geprägten Kirchen aufgekommen. Die reformierte Kirche kennt hingegen keine Ordensgemeinschaften und lehnt diese Lebensform weiterhin insgesamt ab. Auch pietistische und freikirchliche Gemeinschaften wie die Herrnhuter Brüdergemeine stehen ihrem Selbstbild zufolge grundsätzlich nicht in der Tradition der Ordensgemeinschaften.

Ordensgemeinschaften in den anglikanischen Kirchen.

In der anglikanischen Kirche gibt es inzwischen wieder zahlreiche Orden und Ordensgemeinschaften. Viele sind von den Franziskanern oder den Benediktinern inspiriert.

Ordensleben in den orthodoxen Kirchen.

Das Leben der Religiosen spielt sich in den orthodoxen Kirchen in größtenteils selbstständigen Mönchs- und Nonnenklöstern ab. Grundlage des orthodoxen Mönchtums bildet in den meisten Fällen die Ordensregel des Basilius von Caesarea oder die des Theodor Studites. Für Theologie und Spiritualität des orthodoxen Christentums sind die Klöster von überragender Bedeutung. Da die orthodoxe Kirche den Pflichtzölibat nur für Bischöfe, nicht aber für Priester kennt, kommen für das Bischofsamt praktisch ausschließlich Mönche (in seltenen Fällen auch unverheiratete Weltpriester) in Frage, so dass deren Gewicht innerhalb der Kirche auch institutionell sehr hoch ist.

Ökumenische Ordensgemeinschaften.

Eine ökumenische Gemeinschaft stellt die Communauté de Taizé dar, deren Gründer Roger Schutz selbst evangelisch war, jedoch Mitglieder unabhängig von ihrer Konfession aufnahm. In der Liturgie und Spiritualität der Gemeinschaft sind katholische, evangelische und orthodoxe Elemente enthalten und weiterentwickelt worden.  In Werningshausen gibt es seit 1973 ein ökumenisches Benediktinerkloster Priorat Sankt Wigberti.

Islamische Orden.

Orden in einem dem christlichen Ordensleben vergleichbaren Sinn kennt der Islam nicht, es gibt jedoch in manchen islamischen Strömungen Bruderschaften, die Formen eines religiös motivierten Gemeinschaftslebens praktizieren oder Gebetsriten und Gottesdienste in geregelter Form gemeinschaftlich zelebrieren. Seit dem 12. Jahrhundert entstanden besonders innerhalb der islamischen Mystik (Sufismus) sehr viele derartige Bruderschaften, so genannte Tariqas (siehe auch: Derwisch, Liste der Sufi-Orden).

Hinduistische Gemeinschaften.

Ordensähnliche Gemeinschaften gibt es im Hinduismus seit dem 8. Jahrhundert unserer Zeitrechnung. Der älteste bekannte Orden wurde von dem Philosophen Shankara gegründet.

Eine Ordensgemeinschaft (auch "Orden", von = Ordnung, Stand) ist eine durch eine Ordensregel verfasste Lebensgemeinschaft von Männern oder Frauen (Ordensleuten), die sich durch die Profess (Gelübde) an ihre Lebensform binden und ein geistliches Leben in Gemeinschaft führen, zumeist in einem Kloster.

Církevní řád (latinsky "ordo") označuje nadnárodní instituci společného života, která se řídí určitou řeholí. Jeho členové, křesťanští muži nebo ženy, kteří se k tomuto způsobu života zavázali řeholními sliby, se označují jako mniši, mnišky, řeholníci, řeholnice, bratři, (řádové) sestry.


Geschichte.

1841 extrahierte Carl Gustav Mosander die Seltene Erde Didym aus Lanthanoxid. 1874 bemerkte Per Teodor Cleve, dass es sich bei Didym eigentlich um zwei Elemente handelte. Im Jahr 1879 isolierte Lecoq de Boisbaudran Samarium aus Didym, das er aus dem Mineral Samarskit gewann. 1885 gelang es Carl Auer von Welsbach, Didym in Praseodym und Neodym zu trennen, die beide Salze mit verschiedenen Farben bilden.

Vorkommen.

Praseodym kommt in natürlicher Form nur in chemischen Verbindungen vergesellschaftet mit anderen Lanthanoiden, hauptsächlich in den Mineralien vor.  Die weltweiten Reserven werden auf 4 Millionen Tonnen geschätzt.

Gewinnung und Herstellung.

Wie bei allen Lanthanoiden werden zuerst die Erze durch Flotation angereichert, danach die Metalle in entsprechende Halogenide umgewandelt und durch fraktionierte Kristallisation, Ionenaustausch oder Extraktion getrennt.  Das Metall wird durch Schmelzflusselektrolyse oder Reduktion mit Calcium gewonnen.

Eigenschaften.

Physikalische Eigenschaften.

Praseodym ist ein weiches, silberweißes paramagnetisches Metall, welches zu den Lanthanoiden und Metallen der Seltenen Erden gehört. Bei 798 °C wandelt sich das hexagonale α-Pr in das kubisch-raumzentrierte β-Pr um.

Chemische Eigenschaften.

Bei hohen Temperaturen verbrennt Praseodym zum Sesquioxid PrO. Es ist in Luft etwas korrosionsbeständiger als Europium, Lanthan oder Cer, bildet aber leicht eine grüne Oxidschicht aus, die an Luft abblättert. Mit Wasser reagiert es unter Bildung von Wasserstoff zum Praseodymhydroxid (Pr(OH)). Praseodym tritt in seinen Verbindungen drei- und vierwertig auf, wobei die dreiwertige Oxidationszahl die häufigere ist. Pr(III)-Ionen sind gelbgrün, Pr(IV)-Ionen gelb. Unter besonderen reduktiven Bedingungen kann auch zweiwertiges Praseodym realisiert werden, z. B. im Praseodym(II,III)-iodid (PrI).

Isotope.

Natürliches Praseodym besteht nur aus dem stabilen Isotop Pr. 38 weitere radioaktive Isotope sind bekannt, wobei Pr und Pr mit einer Halbwertszeit von 13,57 Tagen beziehungsweise 19,12 Stunden die langlebigsten sind. Alle anderen Isotope haben Halbwertszeiten von weniger als 6 Stunden, die meisten sogar weniger als 33 Sekunden. Es gibt auch 6 metastabile Zustände, wobei Pr (t 2,12 Stunden), Pr (t 14,6 Minuten) und Pr (t 11 Minuten) die stabilsten sind.  Die Isotope bewegen sich in einem Atommassenbereich von 120,955 (Pr) bis 158,955 (Pr).

Verbindungen.

Halogenide.

Bekannt sind von allen Oxidationsstufen mehrere Halogenide beispielsweise Praseodym(III)-fluorid (PrF), Praseodym(IV)-fluorid (PrF), Praseodym(III)-chlorid (PrCl), Praseodym(III)-bromid (PrBr), Praseodym(III)-iodid (PrI), Praseodym(II,III)-iodid (PrI). Die dreiwertigen Halogenide bilden verschiedene Hydrate.  Außerdem bildet es mehrere Fluoridokomplexe wie z. B. das K[PrF] mit vierwertigem Pr.

Andere Verbindungen.

Binäre Verbindungen sind z. B. Praseodym(III)-sulfid (PrS), Praseodymnitrid (PrN), Praseodymphosphid (PrP).  Daneben ist Praseodym in diversen Salzen, wie dem hygroskopischen Praseodym(III)-nitrat (Pr(NO) · x HO), dem schön kristallisierenden Praseodym(III)-sulfat (Pr(SO) · 8 HO) und anderen vertreten.  Eine Übersicht über Praseodymverbindungen bietet die.

Praseodym ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Pr und der Ordnungszahl 59. Im Periodensystem steht es in der Gruppe der Lanthanoide und zählt damit auch zu den Metallen der Seltenen Erden. Von der Grünfärbung seiner Verbindungen kommt auch der Name: das griechische Wort πράσινος "prásinos" bedeutet „grün“, δίδυμος "didymos" „doppelt“ oder „Zwilling“.

Praseodym (chemická značka Pr, "Praseodymium") je měkký, stříbřitě bílý, přechodný kovový prvek, třetí člen skupiny lanthanoidů. Hlavní uplatnění nalézá v metalurgickém průmyslu při výrobě speciálních slitin anebo jejich deoxidaci a je složkou skel se zvláštními vlastnostmi.


Geschichte von Begriff und Disziplin der Physik.

Die Disziplin der Physik in ihrer heutigen Gestalt hat ihre Ursprünge in der Philosophie, die sich seit der Antike im weitesten Sinne mit den Gründen und Ursachen aller Dinge befasst. Von Aristoteles bis ins beginnende 19. Jahrhundert wurde die Physik als das Teilgebiet der Philosophie verstanden, das sich als "Naturlehre, Naturgeschichte, Chemie" oder "angewandte Mathematik" mit den Gegebenheiten der Natur beschäftigt. Gegenüber den rein philosophischen Erklärungsversuchen der Naturvorgänge spielte die Art von Erkenntnis, die durch systematische und genaue Beobachtung, also empirisch zu gewinnen ist, lange Zeit keine Rolle. Ab Mitte des 13. und im Laufe des 14. Jahrhunderts plädierten dann einzelne Philosophen und Naturforscher – meist ein und dieselbe Person wie etwa Roger Bacon – für ein größeres Gewicht der durch Beobachtung zu erlangenden Naturerkenntnis. Diese Tendenzen mündeten im 16. und 17. Jahrhundert, namentlich mit Galileo Galilei und Isaac Newton, in die Entwicklung einer Methodologie der physikalischen Erkenntnis, die vorrangig an empirischen und sogar experimentellen Standards orientiert ist und diesen vor überkommenen philosophischen Grundsätzen im Zweifelsfall sogar den Vorrang einräumt. Dieser Ansatz wurde zunächst als „experimentelle Philosophie“ bezeichnet und führte beim Verständnis vieler unterschiedlicher Naturvorgänge rasch zu bedeutenden Erfolgen. Dennoch dauerte es noch bis ins 19. Jahrhundert, dass er sich endgültig in der Physik durchsetzen konnte und sie damit als eigenständige Disziplin in ihrem heutigen Sinn etablierte.  Hinsichtlich ihrer Methode, ihres Gegenstandsbereichs, ihrer wissenschaftssystematischen und institutionellen Verortung teilt sich die Physik im Wesentlichen in zwei große Gebiete auf. Die theoretische Physik beschäftigt sich vorwiegend mit formalen mathematischen Beschreibungen und den Naturgesetzen. Sie abstrahiert Vorgänge und Erscheinungen in der wirklichen Natur in Form eines Systems von Modellen, allgemeingültigen Theorien und Naturgesetzen sowie intuitiv gewählten Hypothesen. Bei der Formulierung von Theorien und Gesetzen bedient sie sich vielfach der Methoden der Mathematik und der Logik. Ziel ist, das Verhalten eines Systems theoretisch vorherzusagen, damit dies durch Vergleich mit den Vorgängen und Erscheinungen in der wirklichen Natur überprüft werden kann. Diese Überprüfung in Form reproduzierbarer Messungen an gezielt gestalteten physikalischen Experimenten oder durch Beobachtung natürlicher Phänomene ist das Gebiet der Experimentalphysik. Das Ergebnis der Überprüfung bestimmt über die Gültigkeit und Vorhersagekraft des Modells und der darin gewählten Begriffe, Hypothesen und Methoden.  Die Physik steht in enger Verbindung zu den Ingenieurwissenschaften und den anderen Naturwissenschaften von der Astronomie und Chemie bis zur Biologie und den Geowissenschaften. Die Physik wird dabei häufig als grundlegende oder fundamentale Naturwissenschaft aufgefasst, die sich am stärksten mit den Grundprinzipien befasst, die die natürlichen Vorgänge bestimmen. Die Grenzziehung zu den anderen Naturwissenschaften hat sich historisch ergeben, wird jedoch insbesondere mit dem Aufkommen neuer Wissenschaftsdisziplinen immer schwieriger.  In der heutigen Physik ist vor allem die durch Atom- und Molekülphysik und Quantenchemie markierte Grenze zur Chemie fließend. Zur Abgrenzung gegenüber der Biologie wurde die Physik oftmals als die Wissenschaft von der unbelebten im Gegensatz zur belebten Natur bezeichnet, womit jedoch eine Beschränkung impliziert wird, die so in der Physik nicht existiert. Die Ingenieurwissenschaften sind durch ihren engen Bezug zur praktischen technischen Anwendung von der Physik abgegrenzt, da in der Physik das Verständnis der grundlegenden Mechanismen im Vordergrund steht. Die Astronomie hat keine Möglichkeit, Laborexperimente durchzuführen, und ist daher allein auf Naturbeobachtung angewiesen, was hier zur Abgrenzung gegen die Physik herangezogen wird.

Methodik.

Die Erkenntnisgewinnung in der Physik verläuft in enger Verzahnung von Experiment und Theorie, besteht also aus empirischer Datengewinnung und -auswertung "und" gleichzeitig dem Erstellen theoretischer Modelle zu ihrer Erklärung. Dennoch haben sich im Verlauf des 20. Jahrhunderts Spezialisierungen herausgebildet, die insbesondere die professionell betriebene Physik heute prägen. Demnach lassen sich grob Experimentalphysik und theoretische Physik voneinander unterscheiden.

Experimentalphysik.

Während manche Naturwissenschaften wie etwa die Astronomie und die Meteorologie sich methodisch weitgehend auf Beobachtungen ihres Untersuchungsgegenstandes beschränken müssen, steht in der Physik das Experiment im Vordergrund. Die Experimentalphysik versucht durch Entwurf, Aufbau, Durchführung und Auswertung von Experimenten Gesetzmäßigkeiten aufzuspüren und mittels empirischer Modelle zu beschreiben. Sie versucht einerseits physikalisches Neuland zu betreten, andererseits überprüft sie von der theoretischen Physik gemachte Vorhersagen.  Grundlage eines physikalischen Experimentes ist es, die Eigenschaften eines zuvor präparierten physikalischen Systems, zum Beispiel eines geworfenen Steins, eines eingeschlossenen Gasvolumens oder eines Teilchens bei einem Stoßprozess durch Messung in Zahlenform auszudrücken, etwa als Aufprallgeschwindigkeit, als resultierender Druck (bei gegebenen Randbedingungen) oder als Länge der beobachtbaren Teilchenspuren im Detektor.  Konkret werden entweder nur die zeitunabhängigen ("statischen") Eigenschaften eines Objektes gemessen oder es wird die zeitliche Entwicklung ("Dynamik") des Systems untersucht, etwa indem Anfangs- und Endwerte einer Messgröße vor und nach dem Ablauf eines Vorgangs bestimmt werden oder indem kontinuierliche Zwischenwerte festgestellt werden.

Theoretische Physik.

Die theoretische Physik sucht die empirischen Modelle der Experimentalphysik mathematisch auf bekannte Grundlagentheorien zurückzuführen oder, falls dies nicht möglich ist, Hypothesen für eine neue Theorie zu entwickeln, die dann experimentell überprüft werden können. Sie leitet weiterhin aus bereits bekannten Theorien empirisch überprüfbare Voraussagen ab.  Bei der Entwicklung eines Modells wird grundsätzlich die Wirklichkeit idealisiert; man konzentriert sich zunächst nur auf ein vereinfachtes Bild, um dessen Aspekte zu überblicken und zu erforschen. Nachdem das Modell für diese Bedingungen ausgereift ist, wird es weiter verallgemeinert.  Zur theoretischen Beschreibung eines physikalischen Systems benutzt man die Sprache der Mathematik. Seine Bestandteile werden dazu durch mathematische Objekte wie zum Beispiel Skalare oder Vektoren repräsentiert, die in durch Gleichungen festgelegten Beziehungen zueinander stehen. Aus bekannten Größen werden unbekannte errechnet und damit zum Beispiel das Ergebnis einer experimentellen Messung vorhergesagt. Diese auf Quantitäten konzentrierte Sichtweise unterscheidet die Physik maßgeblich von der Philosophie und hat zur Folge, dass nicht quantifizierbare Modelle, wie das Bewusstsein, nicht als Teil der Physik betrachtet werden.  Das fundamentale Maß für den Erfolg einer naturwissenschaftlichen Theorie ist die Übereinstimmung mit Beobachtungen und Experimenten. Durch den Vergleich mit dem Experiment lassen sich der Gültigkeitsbereich und die Genauigkeit einer Theorie ermitteln; allerdings lässt sie sich niemals „beweisen“. Um eine Theorie zu widerlegen oder die Grenzen ihres Gültigkeitsbereiches zu zeigen, genügt im Prinzip ein einziges Experiment, sofern es sich als reproduzierbar erweist.  Experimentalphysik und theoretische Physik stehen also in steter Wechselbeziehung zueinander. Es kann allerdings vorkommen, dass Ergebnisse der einen Disziplin der anderen vorauseilen: So sind derzeit viele Voraussagen der Stringtheorie nicht experimentell überprüfbar; andererseits sind viele teilweise sehr genau gemessene Werte aus dem Gebiet der Teilchenphysik zum heutigen Zeitpunkt (2009) durch die zugehörige Theorie, die Quantenchromodynamik, nicht berechenbar.

Weitere Aspekte.

Zusätzlich zu dieser grundlegenden Teilung der Physik unterscheidet man manchmal noch weitere methodische Unterdisziplinen, vor allem die mathematische Physik und die angewandte Physik. Auch die Arbeit mit Computersimulationen hat Züge eines eigenen Bereiches der Physik.

Mathematische Physik.

Die mathematische Physik wird gelegentlich als Teilgebiet der theoretischen Physik betrachtet, unterscheidet sich von dieser jedoch darin, dass ihr Studienobjekt nicht konkrete physikalische Phänomene sind, sondern die Ergebnisse der theoretischen Physik selbst. Sie abstrahiert damit von jedweder Anwendung und interessiert sich stattdessen für die "mathematischen" Eigenschaften eines Modells, insbesondere seine tiefer liegenden Symmetrien. Auf diese Weise entwickelt sie Verallgemeinerungen und neue mathematische Formulierungen bereits bekannter Theorien, die dann wiederum als Arbeitsmaterial der theoretischen Physiker in der Modellierung empirischer Vorgänge Einsatz finden können.

Angewandte Physik.

Die angewandte Physik steht in (unscharfer) Abgrenzung zur Experimentalphysik, teilweise auch zur theoretischen Physik. Ihr wesentliches Kennzeichen ist, dass sie ein gegebenes physikalisches Phänomen nicht um seiner selbst willen erforscht, sondern um die aus der Untersuchung hervorgegangenen Erkenntnisse zur Lösung eines (in der Regel) nicht-physikalischen Problems einzusetzen. Ihre Anwendungen liegen auf dem Gebiet der Technik oder Elektronik aber auch in den Wirtschaftswissenschaften, wo im Risikomanagement Methoden der theoretischen Festkörperphysik zum Einsatz kommen. Auch gibt es die interdisziplinären Bereiche der Medizinphysik, physikalischen Chemie, Astrophysik und Biophysik.

Simulation und Computerphysik.

Mit der fortschreitenden Entwicklung der Rechensysteme hat sich in den letzten Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts, beschleunigt seit etwa 1990, die Computersimulation als neue Methodik innerhalb der Physik entwickelt. Computersimulationen werden häufig als Bindeglied zwischen Theorie und Experiment verwendet, um Vorhersagen aus einer Theorie zu gewinnen, andererseits können Simulationen auch in Form einer effektiven Theorie, die ein experimentelles Ergebnis nachmodelliert, einen Impuls an die theoretische Physik zurückgeben. Naturgemäß hat dieser Bereich der Physik zahlreiche Anknüpfungspunkte an die Informatik.

Theoriengebäude.

Das Theoriengebäude der Physik beruht in seinem Ursprung auf der klassischen Mechanik. Diese wurde im 19. Jahrhundert um weitere Theorien ergänzt, insbesondere den Elektromagnetismus und die Thermodynamik. Die moderne Physik beruht auf zwei Erweiterungen aus dem 20. Jahrhundert, der Relativitätstheorie und der Quantenphysik, die bestimmte Grundprinzipien der klassischen Mechanik verallgemeinert haben. Beide Theorien enthalten die klassische Mechanik über das sogenannte Korrespondenzprinzip als Grenzfall und haben daher einen größeren Gültigkeitsbereich als diese. Während die Relativitätstheorie teilweise auf denselben konzeptionellen Grundlagen beruht wie die klassische Mechanik, löst sich die Quantenphysik deutlich davon.

Klassische Mechanik.

Die klassische Mechanik wurde im 16. und 17. Jahrhundert maßgeblich von Galileo Galilei und Isaac Newton begründet. Aufgrund der zu dieser Zeit noch recht begrenzten technischen Möglichkeiten sind die Vorgänge, die die klassische Mechanik beschreibt, weitgehend ohne komplizierte Hilfsmittel beobachtbar, was sie anschaulich erscheinen lässt. Die klassische Mechanik behandelt Systeme mit wenigen massiven Körpern, was sie von der Elektrodynamik und der Thermodynamik unterscheidet. Raum und Zeit sind dabei nicht Teil der Dynamik, sondern ein unbewegter Hintergrund, vor dem physikalische Prozesse ablaufen und Körper sich bewegen. Für sehr kleine Objekte tritt die Quantenphysik an die Stelle der klassischen Mechanik, während die Relativitätstheorie zur Beschreibung von Körpern mit sehr großen Massen und Energien geeignet ist.  Die mathematische Behandlung der klassischen Mechanik wurde im späten 18. und frühen 19. Jahrhundert in Form des Lagrange-Formalismus und des Hamilton-Formalismus entscheidend vereinheitlicht. Diese Formalismen sind auch mit der Relativitätstheorie anwendbar und sind daher ein bedeutender Teil der klassischen Mechanik. Obwohl die klassische Mechanik nur für mittelgroße, anschauliche Systeme gültig ist, ist die mathematische Behandlung komplexer Systeme bereits im Rahmen dieser Theorie mathematisch sehr anspruchsvoll. Die Chaostheorie befasst sich in großen Teilen mit solchen komplexen Systemen der klassischen Mechanik und ist derzeit (2009) ein aktives Forschungsgebiet.

Elektrodynamik und Optik.

In der Elektrodynamik werden Phänomene mit bewegten elektrischen Ladungen in Wechselwirkung mit zeitlich veränderlichen elektrischen und magnetischen Feldern beschrieben. Um die Entwicklung der Theorien der Elektrizität und des Magnetismus im 18. und 19. Jahrhundert zusammenzuführen, wurde eine Erweiterung des Theoriengebäudes der klassischen Mechanik notwendig. Ausgangspunkt war das von Michael Faraday entdeckte Induktionsgesetz und die nach Hendrik Antoon Lorentz benannte Lorentzkraft auf eine bewegte elektrische Ladung in einem Magnetfeld. Die Gesetze der Elektrodynamik wurden im 19. Jahrhundert von James Clerk Maxwell zusammengefasst und in Form der Maxwell-Gleichungen erstmals vollständig formuliert. Grundsätzlich wurden elektrodynamische Systeme mit den Methoden der klassischen Mechanik behandelt, allerdings ermöglichen die Maxwell-Gleichungen auch eine Wellenlösung, die elektromagnetische Wellen wie das Licht beschreiben. Diese Theorie brachte unter anderem in Form der Wellenoptik auch einen eigenen Formalismus hervor, der sich grundlegend von dem der klassischen Mechanik unterscheidet. Besonders die Symmetrien der Elektrodynamik sind mit denen der klassischen Mechanik unvereinbar. Dieser Widerspruch zwischen den beiden Theoriegebäuden wurde durch die spezielle Relativitätstheorie gelöst. Die Wellenoptik ist in Form der nichtlinearen Optik noch heute (2011) ein aktives Forschungsgebiet.

Thermodynamik.

Etwa gleichzeitig mit der Elektrodynamik entwickelte sich mit der Thermodynamik ein weiterer Theorienkomplex, der sich grundlegend von der klassischen Mechanik unterscheidet. Im Gegensatz zur klassischen Mechanik stehen in der Thermodynamik nicht einzelne Körper im Vordergrund, sondern ein Ensemble aus vielen kleinsten Bausteinen, was zu einem radikal anderen Formalismus führt. Die Thermodynamik eignet sich damit zur Behandlung von Medien aller Aggregatzustände. Die Quantentheorie und die Relativitätstheorie lassen sich in den Formalismus der Thermodynamik einbetten, da sie nur die Dynamik der Bausteine des Ensembles betreffen, aber den Formalismus zur Beschreibung thermodynamischer Systeme nicht prinzipiell ändern.  Die Thermodynamik eignet sich beispielsweise zur Beschreibung von Wärmekraftmaschinen aber auch zur Erklärung vieler moderner Forschungsgegenstände wie Supraleitung oder Suprafluidität. Besonders im Bereich der Festkörperphysik wird daher auch heute (2009) noch viel mit den Methoden der Thermodynamik gearbeitet.

Relativitätstheorie.

Die von Albert Einstein begründete Relativitätstheorie führt ein völlig neues Verständnis der Phänomene Raum und Zeit ein. Danach handelt es sich bei diesen nicht um universell gültige Ordnungsstrukturen, sondern räumliche und zeitliche Abstände werden von verschiedenen Beobachtern unterschiedlich beurteilt. Raum und Zeit verschmelzen zu einer vierdimensionalen Raumzeit. Die Gravitation wird auf eine Krümmung dieser Raumzeit zurückgeführt, die durch die Anwesenheit von Masse bzw. Energie hervorgerufen wird. In der Relativitätstheorie wird erstmals die Kosmologie zu einem naturwissenschaftlichen Thema. Die Formulierung der Relativitätstheorie gilt als der Beginn der modernen Physik, auch wenn sie häufig als Vollendung der klassischen Physik bezeichnet wird.

Quantenphysik.

Die Quantenphysik beschreibt die Naturgesetze im atomaren und subatomaren Bereich und bricht noch radikaler mit klassischen Vorstellungen als die Relativitätstheorie. In der Quantenphysik sind auch physikalische Größen selbst Teil des Formalismus und keine bloßen Kenngrößen mehr, die ein System beschreiben. Der Formalismus unterscheidet also zwischen zwei Typen von Objekten, den Observablen, die die Größen beschreiben und den Zuständen, die das System beschreiben. Ebenso wird der Messprozess aktiv in die Theorie miteinbezogen. Dies führt in bestimmten Situationen zur Quantisierung der Größenwerte. Das heißt, die Größen nehmen stets nur bestimmte diskrete Werte an. In der Quantenfeldtheorie, der am weitesten entwickelten relativistischen Quantentheorie, tritt auch Materie nur in Portionen, den Elementarteilchen oder Quanten, in Erscheinung.  Die Gesetze der Quantenphysik entziehen sich weitgehend der menschlichen Anschauung, und über ihre Interpretation herrscht auch heute noch kein Konsens. Dennoch zählt sie hinsichtlich ihres empirischen Erfolges zu dem am besten gesicherten Wissen der Menschheit überhaupt.

Themenbereiche der modernen Physik.

Die Theorien der Physik kommen in verschiedenen Themenbereichen zum Einsatz. Die Einteilung der Physik in Unterthemen ist nicht eindeutig und die Abgrenzung der Unterthemen gegeneinander ist dabei ähnlich schwierig wie die Abgrenzung der Physik zu anderen Wissenschaften. Es gibt dementsprechend viele Überschneidungen und gegenseitige Beziehungen der verschiedenen Bereiche zueinander. Hier wird eine Sammlung von Themengebieten nach betrachteter Größenordnung der Objekte dargestellt und im Zuge dessen auf Themengebiete verwiesen, die damit verwandt sind. Die aufgeführten Themen lassen sich nicht eindeutig einer Theorie zuordnen, sondern bedienen sich je nach dem untersuchten Gegenstand verschiedener theoretischer Konzepte.

Teilchenphysik.

Die Teilchenphysik befasst sich mit Elementarteilchen und ihren Wechselwirkungen untereinander. Die moderne Physik kennt vier Grundkräfte: Diese Wechselwirkungen werden durch den Austausch sogenannter Eichbosonen beschrieben. Die Teilchenphysik klammert dabei die Gravitation derzeit (2009) aus, da es noch keine Theorie der Quantengravitation gibt, die die gravitativen Wechselwirkungen von Elementarteilchen vollständig beschreiben kann. In der Teilchenphysik werden relativistische Quantentheorien zur Beschreibung der Phänomene verwendet.  Eines der Ziele der Teilchenphysik ist es, alle Grundkräfte in einem vereinheitlichten Gesamtkonzept zu beschreiben (Weltformel). Bisher ist es jedoch lediglich gelungen, die elektromagnetische Wechselwirkung als Vereinigung der elektrischen und der magnetischen Wechselwirkung darzustellen und ebenso die elektromagnetische Wechselwirkung und die schwache Wechselwirkung zu einer sogenannten elektroschwachen Wechselwirkung zu vereinigen. Zur Vereinigung der elektroschwachen und der starken Wechselwirkung wurde unter anderem die Theorie der Supersymmetrie erdacht, die bislang jedoch nicht experimentell bestätigt werden konnte. Die größten Schwierigkeiten treten wie bereits erwähnt im Bereich der Gravitationskraft auf, da noch keine Theorie der Quantengravitation vorliegt, aber Elementarteilchen nur im Rahmen der Quantentheorie beschrieben werden können.  Typische Experimente zur Überprüfung der Theorien der Teilchenphysik werden an Teilchenbeschleunigern mit hohen Teilchenenergien durchgeführt. Um hohe Kollisionsenergien zu erreichen, werden dabei vor allem Collider-Experimente eingesetzt, bei denen Teilchen gegeneinander und nicht auf ein festes Ziel geschossen werden. Daher wird der Begriff der Hochenergiephysik oft nahezu deckungsgleich mit dem Begriff der Teilchenphysik verwendet. Der Teilchenbeschleuniger mit der derzeit (2011) höchsten Kollisionsenergie ist der Large Hadron Collider. Neutrinodetektoren wie der Super-Kamiokande sind speziell zur Erforschung der Eigenschaften von Neutrinos konzipiert und stellen damit eine zwar spezielle, aber dennoch bedeutende Experimentklasse dar.

Hadronen- und Atomkernphysik.

Die Elementarteilchen, die der starken Wechselwirkung unterliegen, die sogenannten Quarks, kommen nicht einzeln, sondern immer nur in gebundenen Zuständen, den Hadronen, vor, zu denen unter anderem das Proton und das Neutron gehören. Die Hadronenphysik hat viele Überschneidungen mit der Elementarteilchenphysik, da viele Phänomene nur erklärt werden können, indem berücksichtigt wird, dass die Hadronen aus Quarks aufgebaut sind. Die Beschreibung der starken Wechselwirkung durch die Quantenchromodynamik, eine relativistische Quantenfeldtheorie, kann jedoch die Eigenschaften der Hadronen nicht vorhersagen, weshalb die Untersuchung dieser Eigenschaften als eigenständiges Forschungsgebiet aufgefasst wird. Es wird also eine Erweiterung der Theorie der starken Wechselwirkung für kleine Energien angestrebt, bei denen sich die Hadronen bilden.  Atomkerne stellen gegenüber Elementarteilchen die nächste Komplexitätsstufe dar. Sie bestehen aus mehreren Nukleonen, also Protonen und Neutronen, deren Wechselwirkungen untersucht werden. In Atomkernen herrschen die starke und die elektromagnetische Wechselwirkung vor. Forschungsgebiete der Atomkernphysik umfassen radioaktive Zerfälle und Stabilität von Atomkernen. Ziel ist dabei die Entwicklung von Kernmodellen, die diese Phänomene erklären können. Dabei wird aber auf eine detaillierte Ausarbeitung der starken Wechselwirkung wie in der Hadronenphysik verzichtet.  Zur Erforschung der Eigenschaften von Hadronen werden Teilchenbeschleuniger eingesetzt, wobei hier der Schwerpunkt nicht so sehr wie in der Teilchenphysik auf hohen Kollisionsenergien liegt. Stattdessen werden Target-Experimente durchgeführt, die zwar geringere Schwerpunktsenergien, aber sehr viel höhere Ereigniszahlen liefern. Allerdings werden auch Collider-Experimente mit Schwerionen vor allem eingesetzt, um Erkenntnisse über Hadronen zu gewinnen. In der Kernphysik werden zur Erzeugung von Transuranen schwere Atome zur Kollision gebracht und Radioaktivität mit einer Vielzahl experimenteller Aufbauten untersucht.

Atom- und Molekülphysik.

Atome bestehen aus dem Atomkern und meist mehreren Elektronen und stellen die nächste Komplexitätsstufe der Materie dar. Ziel der Atomphysik ist es unter anderem, die Linienspektren der Atome zu erklären, wozu eine genaue quantenmechanische Beschreibung der Wechselwirkungen der Elektronen der Atome notwendig ist. Da Moleküle aus mehreren Atomen aufgebaut sind, arbeitet die Molekülphysik mit ähnlichen Methoden, allerdings stellen insbesondere große Moleküle meist deutlich komplexere Systeme dar, was die Rechnungen sehr viel komplizierter und häufig den Einsatz von Computersimulationen erforderlich macht.  Die Atom- und Molekülphysik stehen über die Untersuchung der optischen Spektren von Atomen und Molekülen mit der Optik in enger Beziehung. So baut beispielsweise das Funktionsprinzip des Lasers, einer bedeutenden technischen Entwicklung, maßgeblich auf den Ergebnissen der Atomphysik auf. Da die Molekülphysik sich auch intensiv mit der Theorie der chemischen Bindungen befasst, sind in diesem Themengebiet Überschneidungen mit der Chemie vorhanden.  Ein wichtiger experimenteller Zugang besteht in der Einwirkung von Licht. So werden beispielsweise optische Spektren von Atomen und Molekülen mit ihren quantenmechanischen Eigenschaften in Verbindung gesetzt. Umgekehrt kann dann mit spektroskopischen Methoden die Zusammensetzung eines Stoffgemisches untersucht werden und anhand von Sternenlicht Aussagen über die Elemente in der Sternenatmosphäre getroffen werden. Andere Untersuchungsmethoden betrachten das Verhalten unter dem Einfluss von elektrischen und magnetischen Feldern. Beispiele sind die Massenspektroskopie oder die Paulfalle.

Kondensierte Materie und Fluiddynamik.

Die Physik der kondensierten Materie und die Fluiddynamik sind in dieser Auflistung das Gebiet mit der größten thematischen Bandbreite, von der Festkörperphysik bis zur Plasmaphysik. All diesen Bereichen ist gemeinsam, dass sie sich mit makroskopischen Systemen aus sehr vielen Atomen, Molekülen oder Ionen befassen. Dementsprechend ist in allen Bereichen dieses Themengebiets die Thermodynamik ein wichtiger Teil des theoretischen Fundamentes. Je nach Problem kommen aber auch Quantentheorie und Relativitätstheorie zum Einsatz, um die Systeme zu beschreiben. Auch Computersimulationen sind ein fester Bestand der Forschung an solchen Vielteilchensystemen.  Aufgrund der thematischen Bandbreite existieren Überschneidungen mit nahezu allen anderen Gebieten der Physik, zum Beispiel mit der Optik in Form laseraktiver Medien oder nichtlinearer Optik, aber auch mit der Akustik, Atom-, Kern- und Teilchenphysik. Auch in der Astrophysik spielt die Fluiddynamik eine große Rolle bei der Erstellung von Modellen zur Entstehung und zum Aufbau von Sternen sowie bei der Modellierung vieler anderer Effekte. Viele Forschungsbereiche sind dabei sehr anwendungsorientiert, wie die Materialforschung, die Plasmaphysik oder die Erforschung der Hochtemperatursupraleiter.  Die Bandbreite der experimentellen Methoden in diesem Bereich der Physik ist sehr groß, sodass sich keine typischen Methoden für das ganze Gebiet angeben lassen. Die quantenmechanischen Effekte wie Supraleitung und Suprafluidität, die eine gewisse Bekanntheit erlangt haben, werden der Tieftemperaturphysik zugerechnet, die mit typischen Kühlungsmethoden einhergeht.

Astrophysik und Kosmologie.

Astrophysik und Kosmologie sind interdisziplinäre Forschungsgebiete, die sich stark mit der Astronomie überschneiden. Nahezu alle anderen Themenbereiche der Physik gehen in die astrophysikalischen Modelle ein, um Prozesse auf verschiedenen Größenskalen zu modellieren. Ziel dieser Modelle ist es, astronomische Beobachtungen auf der Grundlage der bisher bekannten Physik zu erklären.  Die Kosmologie baut insbesondere auf den Grundlagen der allgemeinen Relativitätstheorie auf, allerdings sind im Rahmen der Quantenkosmologie auch die Quantentheorien sehr bedeutsam um die Entwicklung des Universums in sehr viel früheren Phasen zu erklären. Das derzeit (2009) am meisten vertretene kosmologische Standardmodell baut dabei maßgeblich auf den Theorien der Dunklen Materie und der Dunklen Energie auf. Weder Dunkle Materie noch Dunkle Energie konnte bisher direkt experimentell nachgewiesen werden, es existieren aber eine Vielzahl von Theorien, was genau diese Objekte sind.  Da in der Astrophysik nur in sehr beschränktem Ausmaß Experimente möglich sind, ist dieses Teilgebiet der Physik sehr stark auf die Beobachtung unbeeinflussbarer Phänomene angewiesen. Dabei kommen auch Erkenntnisse der Atomphysik und der Teilchenphysik und typische Messmethoden dieser Fachgebiete zur Anwendung, um Rückschlüsse auf astrophysikalische oder kosmologische Zusammenhänge zu ziehen. Beispielsweise geben die Spektren von Sternenlicht Auskunft über die Elementverteilung der Sternenatmosphäre, die Untersuchung der Höhenstrahlung erlaubt Rückschlüsse auf die kosmische Strahlung und Neutrinodetektoren messen nach einer Supernova einen erhöhten Neutrinostrom, der gleichzeitig mit dem Licht der Supernova beobachtet wird.

Interdisziplinäre Themenbereiche.

Methoden der Physik finden in vielen Themengebieten Anwendung, die nicht zum Kernthemenbereich der Physik gehören. Einige dieser Anwendungen sind in den vorigen Kapiteln bereits angesprochen worden. Die folgende Aufzählung gibt einen kurzen Überblick über die wichtigsten interdisziplinären Themenbereiche.

Grenzen der physikalischen Erkenntnis.

Der derzeitige Stand der Physik ist nach wie vor mit noch ungelösten Problemen konfrontiert. Zum einen handelt es sich dabei um den weniger grundsätzlichen Fall von Problemen, deren Lösung prinzipiell möglich, aber mit den derzeitigen mathematischen Möglichkeiten bestenfalls annäherbar ist. Zum anderen gibt es eine Reihe von Problemen, für die noch unklar ist, ob eine Lösung im Begriffsrahmen der heutigen Theorien überhaupt möglich sein wird. So ist es bislang nicht gelungen, eine vereinheitlichte Theorie zu formulieren, welche sowohl Phänomene beschreibt, die der elektroschwachen wie der starken Wechselwirkung unterliegen, wie auch solche, welche der Gravitation unterliegen. Erst bei einer solchen Vereinigung von Quantentheorie und Gravitationstheorie (allgemeiner Relativitätstheorie) könnten alle vier Grundkräfte einheitlich behandelt werden, sodass eine vereinheitlichte Theorie der Elementarteilchen resultierte.  Die bisherigen Kandidaten von Quantengravitationstheorien, Supersymmetrie und Supergravitations-, String- und M-Theorien versuchen, eine solche Vereinheitlichung zu erreichen. Überhaupt ist es ein praktisch leitendes Ziel heutiger Physiker, sämtliche Vorgänge der Natur durch eine möglichst geringe Anzahl von möglichst einfachen Naturgesetzen zu beschreiben. Diese sollen das Verhalten möglichst grundlegender Eigenschaften und Objekte (etwa Elementarteilchen) beschreiben, sodass höherstufige (emergente) Prozesse und Objekte auf diese Beschreibungsebene reduzierbar sind.  Ob dieses Ziel prinzipiell oder praktisch erreichbar ist, ist eigentlich nicht mehr Gegenstand der einzelwissenschaftlichen physikalischen Erkenntnisbemühung, ebenso wenig, wie es allgemeine Fragen darüber sind, welchen Gewissheitsgrad physikalische Erkenntnisse grundsätzlich erreichen können oder faktisch erreicht haben. Derartige Fragen sind Gegenstand der Epistemologie und Wissenschaftstheorie. Dabei werden ganz unterschiedliche Positionen verteidigt. Relativ unbestritten ist, dass naturwissenschaftliche Theoriebildungen in dem Sinne nur Hypothesen sind, dass man nicht mit Gewissheit wissen kann, ob es sich dabei um wahre und gerechtfertigte Auffassungen handelt. Man kann hier noch in spezifischerer Weise vorsichtig sein, indem man sich auf die Theorie- und Begriffsvermitteltheit aller empirischen Erkenntnisse beruft oder auf die Tatsache, dass der Mensch als erkennendes Subjekt ja unter den Gegenstandsbereich physikalischer Theorien fällt, aber nur als wirklich Außenstehender sicheres Wissen haben könnte. Denn für Beobachter, die mit ihrem Erkenntnisobjekt interagieren, bestehen prinzipielle Grenzen der Prognostizierbarkeit im Sinne einer Ununterscheidbarkeit des vorliegenden Zustandes – eine Grenze, die auch dann gelten würde, wenn der Mensch alle Naturgesetze kennen würde und die Welt deterministisch wäre. Diese Grenze hat praktische Bedeutung bei deterministischen Prozessen, für welche geringe Änderungen des Anfangszustands zu großen Abweichungen in Folgezuständen führen – Prozesse, wie sie durch die Chaostheorie beschrieben werden. Aber nicht nur eine praktische Voraussagbarkeit ist in vielen Fällen nur begrenzt möglich, auch wird von einigen Wissenschaftstheoretikern eine Aussagefähigkeit physikalischer Modelle über die Realität überhaupt bestritten. Dies gilt in verschiedenen Ausarbeitungen eines sogenannten wissenschaftstheoretischen Antirealismus in unterschiedlichem Ausmaß: für unterschiedliche Typen physikalischer Begriffe wird eine reale Referenz bestritten oder für unwissbar gehalten. Auch eine prinzipielle oder wahrscheinliche Zusammenführbarkeit einzelner Theorien wird von einigen Wissenschaftstheoretikern bestritten.

Beziehung zu anderen Wissenschaften.

Die Beziehungen zur Philosophie sind traditionell eng, hat sich doch die Physik aus der klassischen Philosophie entwickelt, ohne ihr jemals grundsätzlich zu widersprechen, und waren nach heutigen Kategorien zahlreiche bedeutende Physiker zugleich wichtige Philosophen und umgekehrt. Gemäß der heutigen philosophischen Disziplinenunterscheidung ist die Physik insbesondere auf die Ontologie bezogen, welche die Grundstrukturen der Realität in möglichst allgemeinen Begriffen zu beschreiben versucht, darüber hinaus auf die Erkenntnistheorie, welche die Gütekriterien von Wissen überhaupt zu erfassen versucht, spezieller noch auf die Wissenschaftstheorie, welche die allgemeinen Methoden wissenschaftlicher Erkenntnis zu bestimmen versucht und natürlich auf die Naturphilosophie bzw. Philosophie der Physik, die oftmals als Unterdisziplin der Ontologie oder Wissenschaftstheorie behandelt wird, jedenfalls aber spezieller gerade auf die Einzelerkenntnisse der Physik bezogen arbeitet, deren Begriffssystem analysiert und ontologische Interpretationen physikalischer Theorien diskutiert.

Physik in der Gesellschaft.

Da die Physik als die grundlegende Naturwissenschaft gilt, werden physikalisches Wissen und Denken bereits in der Schule meist im Rahmen eines eigenen Schulfaches unterrichtet. Im Rahmen des Schulsystems wird Physik in der Regel als Nebenfach ab Klassenstufe 5–7 unterrichtet und wird in der Oberstufe oft auch als Leistungskurs geführt.

Die Physik ist eine Naturwissenschaft, die grundlegende Phänomene der Natur untersucht. Um deren Eigenschaften und Verhalten anhand von quantitativen Modellen und Gesetzmäßigkeiten zu erklären, befasst sie sich insbesondere mit Materie und Energie und deren Wechselwirkungen in Raum und Zeit.

Fyzika (z řeckého φυσικός ("fysikos"): přírodní, ze základu φύσις "(fysis)": "příroda", archaicky též "silozpyt") je exaktní vědní obor, který zkoumá zákonitosti přírodních jevů. Popisuje vlastnosti a projevy hmoty, antihmoty, vakua, přírodních sil, světla i neviditelného záření, tepla, zvuku atd. Vztahy mezi těmito objekty fyzika obvykle vyjadřuje matematickými prostředky. Mnoho poznatků fyziky je úspěšně aplikováno v praxi, což významně přispívá k rozvoji civilizace.