Zusammenfassung
Die nichtlineare Physik hat sich in wenigen Jahrzehnten zu einem etablierten Forschungsbereich entwickelt. Sie trägt der Tatsache Rechnung, dass die Beschränkung auf lineare Zusammenhänge, wie sie für die klassische Physik aber auch für die Quantenmechanik typisch ist, zahlreichen Phänomenen und Problemen nicht gerecht wird. Strukturbildung, Komplexität, Selbstorganisation, Chaos, Fraktale … das sind nur einige Themenbereiche der modernen Naturwissenschaften, die sich nur mit Hilfe der nichtlinearen Physik beschreiben lassen.
Fragen können an einfachen Beispielen zugänglich gemacht werden wie etwa:
- Wie kommt es zur selbstorganisierten Entstehung, Aufrechterhaltung und Stabilisierung komplexer Systeme in der belebten und unbelebten Natur?
- Wie lassen sich solche Strukturbildungsprozesse modellhaft erfassen?
- Welcher Zusammenhang besteht zwischen Form und Funktion komplexer Systeme?
- Inwieweit lässt sich das Verhalten komplexer Systeme vorhersagen?
Access this chapter
Tax calculation will be finalised at checkout
Purchases are for personal use only
Literatur
Backhaus, U. & Schlichting, H.J. (1987): Ein Karussell mit chaotischen Möglichkeiten. Praxis der Naturwissenschaften. Physik 36/7, 14–22.
Backhaus, U. & Schlichting, H.J. (1990): Auf der Suche nach Ordnung im Chaos. Der mathematische und naturwissenschaftliche Unterricht 43/8, 456–466.
Bell, T. (2003): Strukturprinzipien der Selbstregulation. Komplexe Systeme, Elementarisierungen und Lernprozessstudien für den Unterricht der Sekundarstufe II. Berlin: Logos Verlag.
Boysen, G. et al. (2000): Oberstufe Physik. (Sachsen‐Anhalt 11). Berlin: Cornelsen Verlag.
Buttkus, B., Nordmeier, V. & Schlichting, H. J. (1993): Der chaotische Prellball. In: Deutsche Physikalische Gesellschaft (Hrsg.): Didaktik der Physik. Vorträge der Frühjahrstagung der DPG Esslingen 1993, 455–461.
Buttkus, B., Schlichting, H. J. & Nordmeier, V. (1995): Tropfendes Wasser als chaotisches System. Physik in der Schule 33/2, 67–71.
Euler, M. (1995): Synergetik für Fußgänger I – Selbsterregte Schwingungen in mechanischen und elektronischen Systemen. Physik in der Schule Nr. 5, S. 189–194. Synergetik für Fußgänger II – Laseranalogie und Selbstorganisationsprozesse bei selbsterregten Schwingern. Physik in der Schule Nr. 6, 237–242.
Komorek, M., Duit, R. & Schnegelberger, M. (Hrsg.) (1998): Fraktale im Unterricht. Zur didaktischen Bedeutung des Fraktalbegriffs. Kiel: IPN‐Materialien.
Komorek, M. (1998): Elementarisierung und Lernprozesse im Bereich des deterministischen Chaos. Kiel: IPN‐Materialien.
Korneck, F. (1998): Die Strömungsdynamik als Zugang zur nichtlinearen Dynamik. Aachen: Shaker Verlag.
Köhler, M., Nordmeier, V. & Schlichting, H.J. (2001): Chaos im Sonnensystem. In V. Nordmeier, (Red.): Didaktik der Physik ‐ Bremen 2001. Berlin: Lehmanns Media.
Lichtenberg, G. Ch. (1980): Schriften und Briefe Band II. München: Hanser.
Luchner, K. & Worg, R. (1986): Chaotische Schwingungen. Praxis der Naturwissenschaften ‐ Physik 35/4, 9.
Mandelbrot, B.B. (1987): Die fraktale Geometrie der Natur. Basel: Birkhäuser Verlag.
Nordmeier, V. (1993): Fraktale Strukturbildung – Einfache Experimente für den Physikunterricht. In: Physik in der Schule, 4/31, 152.
Nordmeier, V. (1999): Zugänge zur nichtlinearen Physik am Beispiel fraktaler Wachstumsphänomene. Ein generisches Fraktal‐Konzept. Münster: LIT‐Verlag.
Nordmeier, V. (2006): Dünen und Sandrippel – Strukturbildungsphänomene in der Natur. In: Praxis der Naturwissenschaften ‐ Physik 3/55, 13–18.
Nordmeier, V. & Jonas, O. (2006): Neue Wege ins Chaos – Experimente mit dem ‚Universalpendel’. In V. Nordmeier & A. Oberländer (Hrsg.): Didaktik der Physik ‐ Kassel 2006. Berlin: Lehmanns Media.
Nordmeier, V. & Schlichting, H. J. (1996): Auf der Suche nach Strukturen komplexer Phänomene. (Themenheft Komplexe Systeme). Praxis der Naturwissenschaften ‐ Physik 1/45, 22–28.
Nordmeier, V. & Schlichting, H. J. (2003): Nichtlinearität und Strukturbildung. Chaos für die Schule. In: Physik in unserer Zeit 1/34, 32–39.
Nordmeier, V. & Schlichting, H. J. (2006): Einfache Experimente zur Selbstorganisation – Strukturbildung von Sand und anderen Granulaten. In: Unterricht Physik 17/94, 28–31.
Nordmeier, V. & Schlichting, H. J. (2008): Physik beim Frühstück. Unterricht Physik 19/105–106, 12–16.
Peitgen, H.‐O., Jürgens, H. & Saupe, D. (1992): Bausteine des Chaos – Fraktale. Berlin: Klett‐Cotta/Springer‐Verlag.
Prigogine, I. et al. (1991): Anfänge. Berlin: Merve.
Rössler, O. E. (1977): In H. Haken (Hrsg.) Synergetics: A Workshop. Berlin u. a.: Springer Verlag.
Rodewald, B. & Schlichting, H.J. (1986): Prinzipien der Synergetik – erarbeitet an Spielzeugen. Praxis der Naturwissenschaft ‐ Physik 35/4, 33–41.
Schlichting, H.J. (1988a): Freihandversuche zu Phasenübergängen. Physik und Didaktik 16/2, 163–170.
Schlichting, H.J. (1988b): Komplexes Verhalten modelliert anhand einfacher Spielzeuge. Physik und Didaktik 17/3, 231–244.
Schlichting, H.J. (1990): Physikalische Phänomene am Dampf‐Jet‐Boot. Praxis der Naturwissenschaften ‐ Physik 39/8, 19–23.
Schlichting, H.J. (1992a): Geduld oder Physik – ein einfaches Spielzeug mit physikalischen Aspekten. Praxis der Naturwissenschaften ‐ Physik 41/2, 5–8.
Schlichting, H.J. (1992b): Schöne fraktale Welt – Annäherungen an ein neues Konzept der Naturwissenschaften. Der mathematische und naturwissenschaftliche Unterricht, 45/4, 202–214.
Schlichting, H.J. (1994): Auf der Grenze liegen immer die seltsamsten Geschöpfe – Nichtlineare Systeme aus der Perspektive ihrer fraktalen Grenzen. Der Mathematische und Naturwissenschaftliche Unterricht 47/8, 451–463.
Schlichting, H. J. (2000): Energieentwertung – ein qualitativer Zugang zur Irreversibilität. Praxis der Naturwissenschaften ‐ Physik 49/2, 2–6; ders.: Von der Energieentwertung zur Entropie. Praxis der Naturwissenschaften ‐ Physik 49/2, 7–11; ders.: Von der Dissipation zur Dissipativen Struktur. Praxis der Naturwissenschaften ‐ Physik 49/2, 12–16.
Schlichting, H.J. & Nordmeier, V. (1996): Strukturen im Sand. Kollektives Verhalten und Selbstorganisation bei Granulaten. Der mathematische und naturwissenschaftliche Unterricht 49/6, 323–332.
Schlichting, H.J. & Nordmeier, V. (2000): Thermodynamik und Strukturbildung am Beispiel der Entstehung eines Flussnetzwerkes. Der mathematische und naturwissenschaftliche Unterricht ‐ MNU, 53/8, 450–454.
Schlichting, H.J., Nordmeier, V. & Buttkus, B. (1993): Wie fraktal ist der Mensch ? – Anmerkungen zur Problematik des tierischen und menschlichen Stoffwechsels aus der Sicht der fraktalen Geometrie. In: Physik in der Schule, 9/31, 310–312.
Schroeder, M. (1994): Fraktale, Chaos und Selbstähnlichkeit. Heidelberg: Spektrum Akademischer Verlag.
Schwarzenberger, P. & Nordmeier, V. (2005): Chaos im Physikunterricht. In V. Nordmeier & V. Oberländer (Hrsg.). Didaktik der Physik ‐ Berlin 2005. Berlin: Lehmanns Media.
Sernetz, M. (2000): Die fraktale Geometrie des Lebendigen. Spektrum der Wissenschaft, 7, 72–79.
UP (2006): Chaos & Struktur (Themenheft). Unterricht Physik 17/94.
Wierzioch, W. (1988): Ein Schwingkreis spielt verrückt. In W. Kuhn (Hrsg.): Vorträge der Frühjahrstagung der DPG Gießen 1988, 292–298.
Worg, R. (1993): Deterministisches Chaos. Mannheim: Wissenschaftsverlag.
Author information
Authors and Affiliations
Editor information
Editors and Affiliations
Rights and permissions
Copyright information
© 2015 Springer-Verlag Berlin Heidelberg
About this chapter
Cite this chapter
Nordmeier, V., Schlichting, J. (2015). Chaos und Strukturbildung. In: Kircher, E., Girwidz, R., Häußler, P. (eds) Physikdidaktik. Springer-Lehrbuch. Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-41745-0_18
Download citation
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-41745-0_18
Published:
Publisher Name: Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg
Print ISBN: 978-3-642-41744-3
Online ISBN: 978-3-642-41745-0
eBook Packages: Life Science and Basic Disciplines (German Language)