Quantenmechanik - Quantenphysik verstehen
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Quantenmechanik

Die Quantenmechanik ist neben Einsteins Relativitätstheorie eine der revolutionären neuen Theorien des 20. Jahrhunderts. Aus der Sicht der täglichen Welt sind viele quantenmechanische Vorgänge verblüffend und schwer vorstellbar. Auf diesen Seiten möchte ich einige Erkenntnisse der Quantenmechanik vorstellen. Beginnen möchte ich das mit ein paar Bemerkungen zur Geschichte der Quantenmechanik.

Ich arbeite schon seit einigen Jahren mit quantenmechanischen Effekten und habe dabei die Erfahrung gemacht, dass man Quantenphysik am besten versteht, wenn man sich nicht auf klassische Bilder verlässt sondern versucht quantenmechanisch zu denken. Herbei geht man am besten von den experimentellen Eigenschaften der Quantenobjekte aus. Die Quantenwelt ist nicht aus klassischen Objekten aufgebaut sondern umgekehrt: Quantenmechanische Vorgänge liegen der direkt beobachtbaren Welt zugrunde.

Quantenobjekte - Wellen oder Teilchen?

So wie das Licht offenbar auch Teilcheneigenschaften hat, so haben typische Teilchen - wie Elektronen, Atomkerne und auch ganze Atome - auch Welleneigenschaften. In einigen quantenmechanischen Vorgängen spielen Welleneigenschaften wie Polarisation oder Dispersion die entscheidende Rolle. In anderen ist die Quantisierung entscheidend oder ein Quantenobjekt erscheint in einem kleinen Raumbereich lokalisiert, die Objekte scheinen also eher die Eigenschaften von Teilchen zu haben. Für diese Beobachtung wird zuweilen der Begriff Welle-Teilchen-Dualismus verwendet.

Quantenmechanische Objekte sind jedoch nicht Wellen oder Teilchen, sie haben immer Eigenschaften von beiden. In der Quantenmechanik spricht man deshalb meist von Zuständen. Viele quantenmechanische Zustände können mit Wellenfunktionen dargestellt werden, wobei diese Wellenfunktionen sowohl den Wellen- als auch den Teilchencharakter der Quantenobjekte beschreiben. Für die grundlegenden Objekte der Quantenwelt hat sich der Begriff Elementarteilchen durchgesetzt. Wenn hier also von Teilchen die Rede ist sind stets Objekte gemeint, die Teilchen- und Wellencharakter haben.

Dass alle Quantenobjekte sowohl Wellen- als auch Teilcheneigenschaften haben, heißt selbstverständlich nicht, dass es keine unterschiedlichen Arten von Elementarteilchen gibt. Unterschiedliche Teilchen kann man in der Quantenmechanik anhand grundlegender Eigenschaften unterscheiden.

Vielteilchentheorien

Oft wird in Einführungen zur Quantenmechanik nur auf das Verhalten einzelner Quantenobjekte eingegangen. Ich möchte auch diesen Seiten ein bisschen weiter gehen und Konzepte zur Betrachtung vieler Teilchen vorstellen.

Letzte Änderung: 11.07.2004