Techniklexikon

Definition

in der Physik das Verfahren der Konstruktion physikalischer Begriffe sowie der Bestimmung ihrer Bedeutung. Weder das Definitionsproblem als Problem des sprachlichen Aufbaus der Physik noch das Bedeutungsproblem, d.h. auf welche Weise physikalische Begriffe ihre Bedeutung erhalten, können gegenwärtig als gelöst betrachtet werden. Ohne Rücksicht auf die von der Wissenschaftstheorie angebotenen Klassifikationsschemata unterscheidet man im Hinblick auf die physikalische Begriffsbildung zweckmässigerweise zwischen Definitionen von Gegenständen, Systemen oder Objekten auf der einen Seite und von Eigenschaften auf der anderen Seite. Bei der Definition physikalischer Systeme treten hauptsächlich die folgenden Definitionsarten auf:

a) Nominaldefinition: Einführung eines neuen Begriffs (Namensgebung) oder Ersetzung eines längeren Ausdrucks (Definiens) durch einen kürzeren (Definiendum). Beispiele sind Elektron, Neutron, Phonon oder Magnon. Solche Namen haben zwar oft eine mnemotechnische Funktion, sagen über die physikalische Bedeutung aber nichts aus.

b) Realdefinition: hier unterscheidet man noch zwischen analytischer Definition und empirischer Definition. Die analytische oder erläuternde Definition ist die Erklärung eines bereits existierenden Begriffs durch eine Bedeutungsanalyse, die seinen Inhalt (Intension) und Umfang (Extension) präzisieren soll. Eine empirische Definition ist die Beschreibung eines Systems durch empirische Fakten. So kann man das System Luft empirisch definieren als eine quantitativ bestimmbare Mischung von Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid und Edelgasen.

c) Implizite Definition: Definition eines Systems durch den (theoretischen) Kontext, in dem es auftritt. Eine derartige Definition, beispielsweise für einen starren Körper, beschreibt das Verhalten des Körpers durch die Theorie "Mechanik starrer Körper".

Von diesen Definitionsarten liefert allenfalls die analytische Definition Auskunft über die physikalische Bedeutung eines Begriffs. Sie erfolgt meistens durch die Aufzählung der Eigenschaften, die das System charakterisieren. Ein klassisch-mechanisches System ist beispielsweise explizit durch die Angabe seiner dynamischen Eigenschaften definiert. Die Definition physikalischer Systeme ist dann auf die Definition quantifizierbarer, physikalischer Eigenschaften (physikalische Grösse) reduziert, die ihrerseits ihre Bedeutung durch die folgenden Arten von Definitionen erhalten:

a) Operationale Definition: Angabe einer Vorschrift, welche Operationen nötig sind, um eine physikalische Grösse wie Länge, Impuls oder Dichte zu messen, samt Festlegung einer Masseinheit und einer Skala.

b) Mathematische Definition (Zuordnungsdefinition): explizite Definition durch die Angabe einer Definitionsgleichung in mathematischer Darstellung wie p = m  für den Impuls oder r = m/V für die Dichte.

c) Kontextuelle Definition: Bestimmung der Bedeutung durch die physikalischen Gesetze und Anwendungen, in denen der zu definierende Begriff auftritt. Beispiele sind die Aussagen, dass der Impuls eine Erhaltungsgrösse ist, oder dass die Dichte eines Körpers eine Invariante bezüglich seiner Grösse darstellt.

Alle drei Aspekte sind notwendige Voraussetzung für eine vollständige Bedeutungsbestimmung physikalischer Grössen. Die operationale Definition ist nötig, um Begriffe zu vermeiden, die experimentell nicht realisiert werden können, wie absoluter Raum oder absolute Zeit, während die mathematische Definition die für theoretische Beweise erforderliche Präzision liefert. Einen weiteren Bedeutungsaspekt kann unter Umständen die Rekonstruktion der historischen Entwicklung eines physikalischen Begriffs liefern. [MG1]