Was ist der unterschied zwischen biologie und physik

“Physik die, die Wissenschaft von den Naturerscheinungen im Bereich der unbelebten Materie sowie von deren Eigenschaften, […]” so beginnt der erste Satz im Eintrag meines Lexikons. Das ist eine schöne Definition. Sie greift genau das auf, was sich Laien bei der Abgrenzung der Naturwissenschaften voneinander vorstellen: Biologie ist alles, was belebt ist. Chemie ist irgendwie künstlich, meist giftig. Auf keinen Fall eine Naturerscheinung, sondern von Menschen gemacht. Nur die Physik vereint Natur mit unbelebt.

Es ist gar nicht so einfach, die drei großen Naturwissenschaften1, Biologe, Chemie und Physik, voneinander abzugrenzen. Die meisten Menschen kennen diese Wissenschaften aus der Schule und haben eine klare Vorstellung davon, welches Wissen diesen Fächern zuzuordnen ist. Biologie behandelt Wissensgebiete wie Atmung, Kommunikation von Insekten, Bienchen und Blümchen, kurz: Alles was lebt. Chemie behandelt im Wesentlichen was passiert, wenn zwei Flüssigkeiten zusammengekippt werden. Seltener: Wenn eine Flüssigkeit mit einem Feststoff in Kontakt kommt.

Wenn naturwissenschaftliche Laien sagen, sie möchten keine Chemie im Essen haben oder sie bevorzugen natürliche Medizin auf biologischer Basis, verstehe ich was gemeint ist. Ich schüttle dennoch meinen Kopf, denn das Weltbild hinter diesen Vorstellungen ist naiv. Es drückt die Hoffnung aus, die Natur sorge schon irgendwie für ihre Geschöpfe. Was die Pflanzenwelt an Nahrungsmittel oder Medikamente hervorbringt, könne nicht schlecht sein. Erst der Mensch verdirbt die Natur durch chemischen Eingriff.

Naiv ist diese Sicht, weil aus naturwissenschaftlicher Sicht nichts dafür spricht, dass die Natur gut ist. Im Gegenteil: Viele Pflanzen und Pilze haben Abwehrmechanismen gegen Fressfeinde entwickelt, also auch gegen uns. Sie sind giftig, ungenießbar oder einfach nur bitter. Diese Abwehrmechanismen sind oft chemische Giftstoffe, die ganz natürlich von Pflanzen oder Pilzen gebildet werden. Chemie im Bio.

Die Grenze zwischen Biologie und Chemie ist konstruiert.2 Was in einem Organismus abläuft lässt sich chemisch oder biologisch erklären. Damit liegt der Unterschied eher in der Herangehensweise. Die Biologie untersucht biochemische Vorgänge auf historischer Grundlage. Ihre Fragestellung ist: Wie hat sich ein Merkmal entwickelt? Sie untersucht Gemeinsamkeiten und Unterschiede der Organismen, die auf eine gemeinsame Entwicklungsgeschichte zurückzuführen sind. Die Chemie untersucht dieselben biochemischen Vorgänge auf Grundlage von Bindungsmodellen und Gleichgewichtsreaktionen. Sie erklärt Gemeinsamkeiten und Unterschiede der Organismen aus vergleichbar ablaufenden chemischen Prozessen im Zellinneren und Änderungen im chemischen Verhalten mutierter Proteine.

Bio und Chemie sind Seiten derselben Medaille. Genießen Sie ihre Chemie im Essen. Ohne würde es nicht schmecken.

Anmerkungen:

1. Es gibt noch eine ganze Reihe weiterer: Astronomie, Geologie, Meteorologie, Ozeanographie,… Nehmen wir die hinzu, wird es gänzlich unübersichtlich.

2. Wie sie wissen, schätze ich den Konstruktivismus

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Veröffentlicht von Joachim Schulz

Joachim Schulz ist Gruppenleiter für Probenumgebung an der European XFEL GmbH in Schenefeld bei Hamburg. Seine wissenschaftliche Laufbahn begann in der Quantenoptik, in der er die Wechselwirkung einzelner Atome mit Laserfeldern untersucht hat. Sie führte ihn unter anderem zur Atomphysik mit Synchrotronstrahlung und Clusterphysik mit Freie-Elektronen Lasern. Vier Jahre hat er am Centre for Free-Electron Laser Science (CFEL) in Hamburg Experimente zur kohärenten Röntgenbeugung an Biomolekülen geplant, aufgebaut und durchgeführt. In seiner Freizeit schreibt er zum Beispiel hier im Blog oder an seiner Homepage "Joachims Quantenwelt".

Die Naturwissenschaften können sehr ähnlich aussehen für jemanden, der sich noch nie wirklich damit beschäftigt hat. Am einfachsten lässt sich wohl noch die Biologie vom Rest abgrenzen, denn hierbei geht es um Lebewesen und alles, was mit ihnen zu tun hat. Was ist jedoch genau der Unterschied zwischen Physik und Chemie?

Definition Chemie

Die Chemie beschäftigt sich mit den verschiedenen Stoffen, die in unserer Umwelt und dem Universum vorkommen. Jeder Stoff hat seinen eigenen molekularen Aufbau und daraus resultierende Eigenschaften. Diese Eigenschaften verändern sich, wenn zwei Stoffe aufeinandertreffen – diesen Vorgang nennt man eine chemische Reaktion. Nach einer chemischen Reaktion haben sich die Eigenschaften der Ausgangsstoffe verändert und/oder die Atome und Moleküle schließen sich zu einem oder mehreren komplett neuen Stoffen zusammen. Entsprechend interessieren sich Chemiker auch für die verschiedenen Arten von Bindungen zwischen Atomen und Molekülen und auch für die chemische Freigabe und Bindung von Energie.

Was bei der Physik anders ist

Physik beschäftigt sich hingegen mit den Kräften der Natur und den Gesetzen, welche diese folgen. Da so ziemlich alles diesen Kräften und Gesetzen unterliegt, kann man sagen, dass Chemie in sich selbst ein Teilgebiet der Physik ist, denn die physikalischen Kräfte wirken eben auch auf die Stoffe, mit denen sich die Chemie beschäftigt. Allerdings gibt es auch Teilgebiete der Chemie, die nichts mit physikalischen Kräften und dergleichen zu tun haben, und umgekehrt. Mehr dazu wird zum Beispiel auf der Quantenwelt Webseite erklärt.

Der wohl grundlegendste Unterschied ist, dass bei physikalischen Experimenten und Versuchen die Stoffe in der Regel nicht ihre molekulare Struktur und demnach ihre Natur und Eigenschaften ändern. In physikalischen Versuchen bleibt der Stoff der gleiche, kann aber seinen Zustand ändern, zum Beispiel von fest nach flüssig.

Zwei Perspektiven

Die beiden Naturwissenschaften sind also eng verwandt und überschneiden sich zum Teil, sind jedoch nicht identisch. Beide Fächer beobachten sozusagen die gleichen Dinge, aber von unterschiedlichen Perspektiven und mit unterschiedlichen Forschungszielen. Während Chemie Materie genau zu beschreiben und einzuordnen sucht, möchte Physik verstehen, warum genau sich die Materie so verhält, wie sie es tut.

Eine Analogie, die wir ganz hilfreich fanden, vergleicht die Sache mit Computern: IT-System-Elektroniker verstehen genau, wie ein Computer aufgebaut ist und funktioniert, aber es sind die Informatiker, die genau wissen, was man mit einem Computer alles machen kann. Die ersteren sind vergleichbar mit Chemikern, die letzteren mit Physikern.

Überschneidung: Physikalische Chemie

Wo sich die beiden Naturwissenschaften überschneiden, heißt das Teilgebiet schlicht und einfach physikalische Chemie. Hier geht es darum, dass Methoden der Physik auf Objekte der Chemie angewendet werden. Physikalische Erscheinungen und Abläufe, die in chemischen Vorgängen vorkommen, werden quantitativ beschrieben und erklärt. Kurz, es werden die Zusammenhänge zwischen Chemie und Physik eingehend erforscht. Beispiele hierfür sind Thermodynamik, Reaktionskinetik und Elektrochemie.

Was hat Biologie mit Physik zu tun?

Ist Biologie Physik?

Was ist der Unterschied zwischen Physik und Chemie?

In welcher Beziehung steht die Physik zu anderen Naturwissenschaften?