Wie schreibt man eine Diplomarbeit (in theoretischer Physik).

Bemerkung für Diplomanden: Das Schreiben Ihrer Diplomarbeit (Masterarbeit) ist die letzte Anstrengung und der Höhepunkt Ihres studentischen Lebens! Glauben Sie mir, dass nicht nur Forschung, sondern auch das Schreiben wissenschaftlicher Prosa Spaß machen kann!

Es ist empfehlenswert, diesen Text zu lesen, bevor Sie mit dem Schreiben anfangen. Danach ist es zu spät.

1. Was ist eine Diplomarbeit

Im Laufe Ihres wissenschaftlichen Lebens (in Akademia oder in Industrieforschung) werden Sie ziemlich viel schreiben müssen. Typische Zweige wissenschaftlicher Prosa sind Antrag und Bericht. Bericht ist reine Prosa, bei einem Antrag ist normalerweise viel Dichtung dabei. Wissenschaftliche Originalartikel sind eine Form des Berichts. Eine ganz selbstständige Form der wissenschaftliche Prosa sind die Kompilationsarbeiten: übersichtsartikel und Monographien. Diplomarbeit ist
keine Kompilation. Reine wissenschaftlich Poesie (a là "De rerum natura" von Lukrez) ist selten, reine wissenschaftliche Dichtung (beinhaltend frei erfundene Daten und frei gezeichnete Kurven) ist heutzutage verpönt.

Diplomarbeit ist eine Qualifikationsarbeit, die zeigen muss, dass Sie in der Lage sind, a) eine selbständige wissenschaftliche Arbeit (unter Einleitung Ihrer Betreuer/in) durchzuführen und b) einen vernünftigen Bericht darüber zu schreiben. Diese Arbeit wird benotet, dabei werden sowohl ihre wissenschaftliche Qualitäten als auch ihre Form und Struktur bewertet. Die letzte ist sehr wichtig.

Der wichtige Punkt: Die Arbeit muss lesbar sein. Investieren Sie genug Zeit ins Schreiben. Denken Sie über die Struktur nach. Die Diplomarbeiten sind im Schnitt die am schwersten zu lesenden wissenschaftlichen Texte, da sie im Schnitt auch die am schnellsten geschriebenen wissenschaftlichen Texte sind! Aus diesem Grund empfehle ich mit Nachdruck, lieber noch eine Woche ins Schreiben zu investieren als noch einen Lauf Ihrer Programme zu machen!

Damit Sie nicht alles auf einmal plötzlich aufschreiben müssen, schreiben Sie die Teile des Berichtes parallel zu Ihrer wissenschaftlichen Forschung, so dass jeder abgeschlossene Teil als solcher sofort dokumentiert wird. Das befreit Sie auch von der hastigen Suche nach den Parameterwerte, die Sie bei Ihrer frühen Rechnungen benutzt haben, von den langen Versuche Ihre eigenen Ideen noch einmal in Erinnerung zu rufen und vom Durchwühlen der Schmierpapierberge.

2. Motivation

Die Motive, eine Diplomarbeit zu schreiben, sind vielfältig: Es gibt wissenschaftliche, psychologische und administrative Motive. Ein administratives Motiv zum Schreiben ist der sich nähernde Abgabetermin. Dies ist der äußere Zwang, der Sie endlich dazu bewegt, Ihre Gedanken und Ihre Resultate endgültig zu Papier zu bringen. Das psychologische Motiv ist, endlich ein/e Diplomphysiker/in zu werden. Noch dazu macht es ungeheuren Spaß, Wissenschaft zu machen! Diese beide Klassen der Motive sind universal, und müssen deswegen nicht in der Diplomarbeit selbe erwähnt
werden: Jeder Leser kennt sie, darüber zu lesen ist völlig uninteressant. Wissenschaftliche Motivation ist dagegen von großem Interesse. Jede wissenschaftliche Arbeit ist motiviert durch vorherige Entwicklung der Wissenschaft. Eine erfolgreiche wissenschaftliche Arbeit muss rechtzeitig gemacht werden:  Die verspätete Arbeiten sagen normalerweise wenig Neues über das Thema (wenn Sie nicht eine geglückte mathematische Formalisierung eines bekannten physikalischen Zusammenhang darstellen). Eine verfrühte Arbeit bringt auch wenig Lorbeeren: Das beste, was einem passieren kann, ist, dass bei Ihrer Pensionierung jemand sagt: "Als Sie noch Student/in waren, haben Sie so und so was (fast) gemacht, was wir
normalerweise als Resultat von Herrn/Frau  So und so betrachten, und wofür dieser Herrn/Frau  So und so seine (ihre) Professur (oder gar Nobelpreis) bekommen hat. Sie Arme/r." Grosse Wissenschaftler sind auch die Meister, das zu erkennen, was rechtzeitig ist. Die Paare Einstein/Smoluchowski oder Einstein/Poincaré oder Einstein/Hilbert sind nicht zufällig, sondern zeigen, dass diese großen Wissenschaftler wussten, wie und wann genau etwas zu machen gilt. Die Erklärung, warum und warum gerade jetzt die Sachen gemacht werden müssen (d.h. die wissenschaftliche Motivation des Forschungsvorhaben), ist ein wichtiger Teil jeder schriftlichen wissenschaftlichen Arbeit.

3. Struktur der Arbeit

Jede Diplomarbeit besteht aus einer Einleitung, einem Hauptteil, einer Zusammenfassung und einem Literaturverzeichnis. Die Anwesenheit aller dieser Teile ist zwingend. Diese müssen auch ein einsprechendes Volumen haben. Da die Zusammenfassung am Ende der Arbeit steht, ist sie normalerweise in der letzte Nacht vor der Abgabe geschrieben, und kommt sehr oft zu kurz. Das ist ein großes Fehler, da diese einen wichtigen, integralen Bestandteil jedes Berichts darstellt (siehe unten), und eine wichtige Funktion hat. Die Arbeit ohne Zusammenfassung oder die Arbeit mit einer Zusammenfassung von einer halben Seite wird (von mir) mit nicht besser als 2.0 benotet.

Eine typische Struktur der Arbeit ist:

Einleitung mit in etwa 1/5 - ¼ des Gesamtvolumen

Hauptteil (so viele Kapitel wie nötig)

Zusammenfassung (2-5 Seiten)

Literaturverzeichnis (so lang wie nötig, aber nicht länger)

Anhänge (fakultativ)

Die Einleitung muss folgende Information beinhalten: Die Motivation. Warum ist das Thema wichtig? Warum gerade jetzt? Auf welche Arbeiten der Vorgänger baut die Arbeit auf? Die Antworten auf diese Fragen müssen durch entsprechende Zitaten belegt werden. Dieser Teil ist kompilativ, und stellt eine kleine Übersicht über das Thema dar.

Die Problemstellung. Formulieren Sie bitte genau Ihr Problem. Die Themen der Arbeiten sind normalerweise sehr breit gehalten und das aus gutem Grund: Wissenschaftliche Forschung ist "ergebnisoffen". Wenn man am Anfang wusste, was am Ende herauskommt, wäre es keine Forschung, sondern bestenfalls eine Ingenieurarbeit (im schlimmsten Fall - ein Schwindel). Worum es in einer Arbeit tatsächlich geht, sind normalerweise wohl begrenzte und scharf formulierte Probleme.
Formulieren Sie solche Probleme, diskutieren Sie ihre Formalisierung in Form der Gleichungen oder Algorithmen. Zeigen Sie den Platz von diesen spezifischen Problemen im Rahmen des allgemeinen Thema.

Methoden und Zugänge. Ihr Zugang zum Problem muss auch genau diskutiert werden. Warum ist dieser Zugang adäquat? Welche Methoden wurden
angewandt? Welche Modifikationen oder Verallgemeinerungen haben Sie gemacht, um die existierende Methoden auf Ihr spezielles Problem anwenden zu können? Es ist klar, das Sie sich nicht alles selbst ausgedacht haben. Deswegen: Zitate, Zitate, Zitate...

Typische Fehler sind einfach zu verstehen, aber schwer zu verzeihen. Man arbeitet fast ein Jahr lang zu dem Thema. Die Arbeit ist schwer, technisch, alltäglich und ab und zu langweilig. Man wird demotiviert. Die Verliebtheit ins Thema ist weg. Am Ende muss man das alles innerhalb des letzten Monats (Woche, Tag) zusammenschreiben. Aber die Motivation ist nicht mehr da... Und nicht mehr in die Einleitung. Das Literaturverzeichnis wird entsprechend dünn, als ob es davor kein
Wissenschaft gab. Die Arbeit wirkt wie Eis zwischen zwei dünnen Waffeln. Oder: Man arbeitet fast ein Jahr lang zu dem Thema. Die Arbeit ist äußerst interessant. Man hat so viel gelernt. Es gibt so viel Tiefe, Feinheiten, Schönheit. Man will es alles nicht vergessen und muss das alles unbedingt aufschreiben. Vor allem, die eigene Arbeit (schwer, technisch, alltäglich und ab und zu langweilig) ist so uninteressant im Vergleich mit den genialen Arbeiten bekannter Autoren, dass die Einleitung (im Gegensatz zum Hauptteil) wächst und wächst, so dass die Diplomarbeit zu einem Übersichttext wird, mit kleinem Anhängsel, wo die eigenen Arbeiten beschrieben sind. Es wird zu einer Enzyklopädie... Das entsprechende Literaturverzeichnis wächst ins Unendliche. Das Ganze wird wie ein dickes, belegtes Brötchen mit einer zu dünnen Scheibe Wurst in der Mitte. Versuchen Sie, diese Fehler zu vermeiden. Vergessen Sie nicht: Es ist die Harmonie der Teile, die zu einer guten Note führt...

Der Hauptteil enthält den eigentlichen Bericht über die von Ihnen gemachte Arbeit. Dies ist normalerweise unproblematisch. Vergessen Sie aber nicht, dass das tatsächlich ein Bericht ist.

1) Sie haben Dokumentationspflicht. Ihr Bericht muss nicht nur einfach lesbar sein. Die in dem Bericht angegebene Information muss ausreichend sein, um die Arbeit zu wiederholen (sei es, um nachzuprüfen oder um sie weiterzuführen). Deswegen muss sie gut dokumentiert sein. Die analytische Rechnungen sind dabei unproblematisch. Die numerische Arbeiten sind viel komplizierter. Dokumentieren Sie Ihren Algorithmus, auch wenn er so üblich ist wie ein Runge-Kutta Integrator und geben Sie alle Parameter an. Für weniger bekannte Algorithmen erklären Sie, wie sie
funktionieren und was da eigentlich gemacht wird. Im Fall der Monte-Carlo Simulationen geben Sie die Stichprobengrößen an, diskutieren Sie die statistische Bearbeitung der Daten. Geben Sie die Fehlehrbalken an (wenigstens wenn sie größer sind als die Liniendicke oder Symbolgröße). Sonst ist ein Satz "Diese analytischen Resultate sind durch die Resultate von Monte-Carlo-Simulationen bestätigt" leer und nicht verifizierbar.

2) Sagen Sie alles, was Sie sagen wollen, aber nicht mehr. Vermeiden Sie die Aussagen, die nirgendwo führen, wie z.B. "Wir haben eine Stabilitätsanalyse der Lösung durchgeführt, die Resultaten diese Analyse haben aber aus Platzgründen in dieser Arbeit keine Niederschrift gefunden." (historisches Beispiel). Das Lesen solcher Sätze macht den Gutachter wütend, was es auf jeden Fall zu vermeiden gilt. Erstens, der Satz sagt nichts aus. Zweitens, es ist (deswegen!) nicht verifizierbar. Drittens, es ist so wie so reine Lüge, da es (im Gegensatz zu einem Phys. Rev. Letter) bei einer Diplomarbeit keine Begrenzung bezüglich des Umfangs gibt. Es ist viel besser, keine Stabilitätsanalyse durchzuführen, als so etwas zu schreiben. Ein solcher Satz ist Grund genug, um eine sonst hervorragende Arbeit als schriftliche Leistung mit nicht mehr als 2.0 zu bewerten (historischer Beispiel).

3) Denken Sie über eine vernünftige und durchgehende Notation nach. Man hat insgesamt genug lateinische und griechische Buchstaben (plus Indices), um in einer Arbeit von 50 bis 100 Seiten zwei verschiedene Größen nicht mit gleichem Buchstabe b bezeichnen zu müssen. Falls es doch nicht ausreicht, benutzen Sie Fraktur, kyrillisches, hebräisches Alphabet oder Musikzeichen (wie #), versuchen Sie aber trotzdem, sich nicht zu wiederholen!

Ein Verzeichnis der Bezeichnungen und in der Arbeit benutzten Spezialnotationen und Sonderzeichen ist immer sehr hilfreich und willkommen.

4) Trennen Sie scharf zwischen Ihre eigenen Arbeit und der Arbeit anderer Leute. Genieren Sie sich nicht wegen Ihrer Resultate. Da Wissenschaft sich oft inkrementell entwickelt, wird Ihre Arbeit, nachdem sie fertig wird, zu einem kleinen Teil des Gasamtkorpus der wissenschaftlichen Information. Es ist natürlich bedrückend, wie klein dieser Teil ist. Allerdings ist es das einzig Neue, und dieses Neue zu bekommen, war Zweck Ihrer harten Arbeit. Es muss absolut klar sein, welche Rechnungen von Ihnen selbst gemacht sind, welche Resultate neu sind, und welche Resultate die Arbeiten Ihrer Vorgänger wiederholen. Im letzten Fall muss auch explizit erklärt werden, ob sie durch gleiche Methoden oder auf einem anderen Wege erhalten wurden. In der Diskussion der Resultate ist es absolut notwendig, nicht nur eine Antwort auf in der Einleitung formulierte Fragen zu geben, sondern auch explizit zu schreiben: "Dies ist ein neues Resultat unsere Arbeit", oder "Dies ist ein bekanntes Resultat aus ..., die wir hier auf einem alternativen Wege erhalten haben", oder "Das ist unsere Verallgemeinerung der Resultate von ...", oder "Das bekräftigt die Aussagen der Arbeit von..., da wir jetzt einen besseren Simulationsalgorithmus benutzen (größere Datenmenge erzeugt haben, eine analytische Lösung gefunden haben, u.s.w.)".

Einige Bemerkungen zur Bildern. Jedes Bild muss ein Bildunterschrift haben. Auch wenn es dem Autor selbsterklärend erscheint oder im Haupttext steht, muss in der Bildunterschrift erklärt werden, was und als Funktion von welcher Variablen da geplottet wird, wie die Parameter der Rechnungen sind, was die einzelnen Kurven bedeuten, welche Achsen benutzt werden (z.B. logarithmisch oder semilogarithmisch). Jedes Bild muss auch im Text diskutiert werden: Nochmals was geplottet wird, was bedeutet das Bild, welche Aussagen kann man anhand des Bildes machen. Nochmals: Jedes Bild wird zweimal diskutiert: Technisch in Unterschrift, inhaltlich im Text! Es ist selbstverständlich, dass das Bild als solches verständlich sein muss: Nicht zu kleine Achsenbeschriftung, nicht zu viele Kurven pro Bild u.s.w.

Typische Fehler erwachsen aus Nichtbeachtung dieser Punkte.

Zusammenfassung. Wenn der Leser eines wissenschaftlichen Berichts (z.B. ich als Gutachter) im Dickicht der Formeln verloren geht, blättert er um, und sucht in der Zusammenfassung die Antworten auf seine Fragen. Wehe dem Autor, bei dessen Arbeit solche Antworten nicht im entsprechenden Teil zu finden sind. Eine Diplomarbeit ist kein Märchen, wo es in der Zusammenfassung heißt "Und sie haben geheiratet und waren glücklich bis zum Ende Ihrer Tage".

Zusammenfassung ist ein Informationsmodell der ganzen Arbeit, das heißt, ihre Struktur muss die Struktur der ganzen Arbeit widerspiegeln. Das heißt, sie muss die Motivation, die Problemstellung und die Resultate der Arbeit ausführlich diskutieren. Es muss unterstrichen werden, welche Resultate neu sind, welche die Wiederholung oder Verbesserung der vorherigen Arbeiten sind u.s.w. Die Reihenfolge der
Diskussion muss der Struktur der vorherigen Arbeit absolut entsprechen. Allerdings wird die Diskussion in der Zusammenfassung in möglichst nicht-technische Sprache, ohne Formel und Grafiken geführt. Die Zusammenfassung kann auch einen Ausblick enthalten, oder neue Ideen aufwerfen, die Sie für Ihre weitere wissenschaftliche Arbeit oder für die Arbeit Ihrer Nachfolger wichtig finden.

Fehler:
Oft diskutiert man die Resultate am Ende jeder Kapitel so ausführlich, das man keine Lust hat die Diskussion in der Zusammenfassung zu wiederholen. Großer Fehler! Wenn Sie faul sind, benutzen Sie wenigstens die Copy-and-Paste Funktion, um sie in die Zusammenfassung reinzukopieren. Da ist der eigentliche Platz für Diskussion, und da muss sie stehen!

Oft vergisst man, das die Einleitung (mit ihren wichtigen Teilen "Motivation" und "Problemstellung") auch in der Zusammenfassung widergespiegelt werden muss. Eine Zusammenfassung, die mit dem Satz "in Kapitel II der Arbeit" (Krasses historisches Beispiel: "In Kapitel V der Arbeit") anfängt, verfehlt ihr Ziel (als Informationsmodell) vollkommen.

Literaturverzeichnis. Geben Sie die vollständigen Zitate in einer der üblichen Formen an. Der richtige Ort der Zitate ist am Ende der Arbeiten, nicht in den Fußnoten. Die durchgehende Nummerierung der Zitate (nach erstmaliger Erwähnung im Text, nicht nach der Name des 1. Autors) ist zu empfehlen, da in diesem Fall die Liste der Zitate mit der Struktur der Arbeit kohärent ist und es die getrennte Arbeit mit Zusammenfassung und Zitatenliste bei Bewertung der Struktur der Arbeit erlaubt. Die Titel der Artikel anzugeben ist nicht zwingend aber oft hilfreich. Prüfen Sie sorgfältig die Richtigkeit Ihrer Zitate (im Zeitalter des Web of Science ist das ein Kinderspiel)!
Zitieren Sie nur die Arbeiten, die Sie auch gelesen haben, sonst sind unangenehme Überraschungen vorprogrammiert!

Zu lange Rechnungen, Teile der Programme u.s.w. sind oft als Anhänge angegeben. Benutzen Sie Anhänge sparsam, nur dann, wenn das entsprechende Material in dem Kapitel des Hauptteils das Lesen erschwert oder zu einem großen Unterschied in der Länge verschiedener Kapitel führt.

4. Zusammenfassung

Die Diplomarbeit ist eine Qualifikationsarbeit, und wird nicht nur anhand ihrer wissenschaftlichen Qualität benotet. Sie muss auch lesbar sein. Die Diplomarbeit besteht hauptsächlich aus einer Einleitung, einem Hauptteil und einer Zusammenfassung. Die Einleitung enthält die Diskussion der Motivation der Arbeit sowie die Diskussion der Problemstellung und Lösungsansätze. Der Hauptteil der Arbeit ist eher unproblematisch, vergessen Sie aber nicht Ihre
Dokumentationspflicht! Denken Sie an eine durchgehende Notation, vergessen Sie nicht, die Bilder sorgfältig zu diskutieren, trennen Sie scharf zwischen Ihrer Arbeit und der Arbeit anderer Leute. Die Zusammenfassung ist ein Informationsmodell der ganzen Arbeit, das heißt, ihre Struktur muss die Struktur der ganzen Arbeit widerspiegeln. Anhänge sind fakultativ.

Viel Spaß beim Schreiben!