Direkt zum Inhalt

Pfadnavigation

  1. Startseite
  2. Physik Abitur
  3. 1 Die Physik - eine Naturwissenschaft
  4. 1.2 Denk- und Arbeitsweisen in der Physik
  5. 1.2.6 Vorbereiten, Durchführen und Auswerten physikalischer Experimente
  6. Gedankenexperiment

Gedankenexperiment

Ein Gedankenexperiment ist eine Methode der Erkenntnisgewinnung. Es ist ein Experiment auf gedanklicher Ebene und wird meist dann angewendet, wenn die Bedingungen für die Durchführung von Realexperimenten nicht gegeben sind oder wenn man Bedingungen, die beim Realexperiment auftreten (z.B. die Reibung), zum Verschwinden bringen will. Gedankenexperimente sind vor allem in der speziellen Relativitätstheorie häufig, werden aber auch in der klassischen Physik angewendet.

Schule wird easy mit KI-Tutor Kim und Duden Learnattack

  • Kim hat in Deutsch, Mathe, Englisch und 6 weiteren Schulfächern immer eine von Lehrkräften geprüfte Erklärung, Video oder Übung parat.
  • 24/7 auf Learnattack.de und WhatsApp mit Bildupload und Sprachnachrichten verfügbar. Ideal, um bei den Hausaufgaben und beim Lernen von Fremdsprachen zu unterstützen.
  • Viel günstiger als andere Nachhilfe und schützt deine Daten.
Jetzt 30 Tage risikofrei testen
Your browser does not support the video tag.

Gedankenexperimente sind ein legitimes Mittel der Naturwissenschaften, speziell der Physik, für die Aufstellung und Überprüfung von Hypothesen. Sie haben nichts mit Spekulation oder Gedankenspielerei zu tun. Dazu müssen sie aber nach bestimmten Regeln durchgeführt werden:

  • Es muss eine Frage an die Natur formuliert werden, die mit dem Experiment beantwortet werden soll.
  • Es müssen klare Ausgangsbedingungen formuliert werden, die den bekannten Naturgesetzen nicht widersprechen.
  • Die Schritte müssen logisch einwandfrei und nachvollziehbar sein.
  • Das Ergebnis ist vom Wahrheitswert her stets unsicher. Es bedarf der Bestätigung durch die Praxis.

Beispiel 1: Gesetze für den freien Fall
Der italienische Naturwissenschaftler GALILEO GALILEI (1564-1642) untersuchte experimentell die Bewegung von Körpern längs einer geneigten Ebene (Bild 1) und fand auf diese Weise die Gesetze für gleichmäßig beschleunigte Bewegungen. Die experimentelle Untersuchung für den freien Fall war zu dieser Zeit nicht möglich. Man war weder in der Lage, ein Vakuum herzustellen, noch war es möglich, die auftretenden kurzen Fallzeiten zu messen. Möglich war aber die gedankliche Übertragung der gefundenen Gesetze unter der Bedingung, dass der freie Fall ebenfalls eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung ist und der Luftwiderstand vernachlässigt wird. Damit konnten auch Gesetze für den freien Fall formuliert werden, die sich in späteren Untersuchungen als zutreffend erwiesen haben.

  • GALILEI ermittelte experimentell die Fallgesetze. Die Übertragung auf den freien Fall war nur im Gedankenexperiment möglich.

    Wolfgang Schreier, Leipzig

Beispiel 2: Synchronisation von Lichtuhren
Der deutsche Physiker ALBERT EINSTEIN (1879-1955) entwickelte im Rahmen seiner speziellen Relativitätstheorie eine ganze Reihe von Gedankenexperimenten, z. B. zur Relativität der Gleichzeitigkeit oder zur Zeitdilatation. Nähere Erläuterungen sind unter diesen Stichworten zu finden. Ein gut überschaubares Beispiel ist auch das von ihm angegebene Verfahren der Synchronisation von Uhren in einem Inertialsystem. Das ist Voraussetzung dafür, das man die Gleichzeitigkeit von Ereignissen feststellen kann.
Dabei geht man (gedanklich) folgendermaßen vor:

  • In die geometrische Mitte zwischen zwei Uhren bringt man eine Lichtquelle.
  • Zu einem bestimmten Zeitpunkt sendet diese Lichtquelle nach beiden Seiten ein Lichtsignal aus. Diese Lichtsignale erreichen unter den angenommenen Bedingungen (Abstand zwischen Lichtquelle und Uhren ist gleich groß, Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes ist in alle Richtungen gleich groß und konstant) zur gleichen Zeit die beiden Uhren.
  • Zum Zeitpunkt des Eintreffens der Lichtsignale starten die Uhren automatisch.
  • Die beiden Uhren laufen dann synchron.
Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Gedankenexperiment." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik-abitur/artikel/gedankenexperiment (Abgerufen: 09. June 2025, 15:34 UTC)

Suche nach passenden Schlagwörtern

  • Wahrheitswert
  • Synchronisation von Uhren
  • Fallgesetze
  • Relativität der Gleichzeitigkeit
  • Zeitdilatation
  • Gedankenexperiment
  • Ausgangsbedingungen
  • Frage an die Natur
  • Galilei> Galileo
  • Experiment
  • Methode der Erkenntnisgewinnung
  • freier Fall
Jetzt durchstarten

Lernblockade und Hausaufgabenstress?

Entspannt durch die Schule mit KI-Tutor Kim und Duden Learnattack.

  • Kim hat in Deutsch, Mathe, Englisch und 6 weiteren Schulfächern immer eine von Lehrkräften geprüfte Erklärung, Video oder Übung parat.
  • 24/7 auf Learnattack.de und WhatsApp mit Bildupload und Sprachnachrichten verfügbar. Ideal, um bei den Hausaufgaben und beim Lernen von Fremdsprachen zu unterstützen.
  • Viel günstiger als andere Nachhilfe und schützt deine Daten.

Verwandte Artikel

Allgemeine Relativitätstheorie im Original

ALBERT EINSTEIN, der 1905 die spezielle Relativitätstheorie und 1915 die allgemeine Relativitätstheorie veröffentlichte, stellte selbst die wichtigste Inhalte dieser Theorien in vielen Vorträgen und Veröffentlichungen dar. Dabei versuchte er die Grundgedanken der neuen Theorien in möglichst einfacher und gut überschaubarer Weise zu formulieren. Ein Beispiel dafür sind die nachfolgenden Auszüge aus einer Arbeit von ihm, die 1916 unter dem Titel „Über die spezielle und die allgemeine Relativitätstheorie“ veröffentlicht wurde.

Wissenstest, Spezielle Relativitätstheorie

Die von Albert Einstein entwickelte spezielle Relativitätstheorie führte zu neuen Vorstellungen von Zeit und Raum. Die Äquivalenz von Masse und Energie ist die Grundlage für das Verständnis von Kernumwandlungen und den damit verbundenen energetischen Prozessen. Die von Einstein vorhergesagte Ablenkung von Licht an großen Massen wurde durch astronomische Beobachtungen bestätigt. Moderne Kommunikationstechnik wie GPS wäre ohne Kenntnis der Relativitätstheorie nicht möglich gewesen. Im Test können Sie Ihre Kenntnisse über ausgewählte Bereiche der Relativitätstheorie prüfen.

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema "Physik - Spezielle Relativitätstheorie".

Viel Spaß beim Beantworten der Fragen!

WISSENSTEST

Grundlegende Prinzipien und Bedeutung der ART

Die spezielle Relativitätstheorie bezieht sich auf Inertialsysteme. Der Einfluss der Gravitation wird ausgeblendet. In Verallgemeinerung seiner speziellen Relativitätstheorie auf beliebige Bezugssysteme unter Einschluss von Gravitationswirkungen entwickelte ALBERT EINSTEIN die allgemeine Relativitätstheorie, die er 1916 veröffentlichte. Sie begründet neue Vorstellungen über Raum und Zeit und ist z.B. die Grundlage aller modernen kosmologischen Theorien.

Zwillingsparadoxon

Die Relativität der Zeitmessung wird häufig am Beispiel von Zwillingen diskutiert, die sich in zueinander bewegten Inertialsystemen befinden und wegen der Zeitdilatation unterschiedlich schnell altern. Bezeichnet wird diese Erscheinung als Zwillingsparadoxon.

Raum und Zeit in der speziellen Relativitätstheorie

In der klassischen Physik wird davon ausgegangen, dass es einen absoluten Raum und unabhängig davon eine absolute Zeit gibt. Aus relativistischer Sicht sind weder Raum noch Zeit absolut, sondern untrennbar miteinander verknüpft und abhängig vom jeweiligen Bezugssystem. Diese neuen Auffassungen über Raum und Zeit wurden von ALBERT EINSTEIN am Anfang des 20. Jahrhunderts im Rahmen seiner Relativitätstheorie entwickelt. Sie führten auch zu einem neuen Verständnis der Begriffe Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft.

Ein Angebot von

Footer

  • Impressum
  • Sicherheit & Datenschutz
  • AGB
© Duden Learnattack GmbH, 2025