Einführung in Quantenmechanik

von Martin Ziegler

 

Man hört ja so viel über Quantenmechanik und ihre Mysterien: den überlichtschnellen Tunneleffekt, die Unschärferelation, Materiewelleninterferenz, das EPR-Paradoxon, Hawking's Zerfallstheorie der Schwarzen Löcher...
Diese popularwissenschaftliche Einführung soll klarmachen, daß nicht die Quantenmechanik selbst mysteriös ist, sondern höchstens einige ihrer Interpretationen!

Inhaltsverzeichnis

  1. Wofür Quantenmechanik?

  2. Was ist Quantenmechanik?

  3. Was ist Quantenmechanik NICHT?

  4. Schwachpunkte der Quantenmechanik

  5. FAQs zur Quantenmechanik

  6. Literatur über Quantenmechanik


Wofür Quantenmechanik?

Die Klassische Mechanik erlaubt es, die Bewegung makroskopischer Körper wie Billardkugeln, Gewehrgeschosse, Planeten, Kreisel oder Pendel aus der Kenntnis der auf sie einwirkenden Kräfte vorherzusagen. Bei sogenannten Mikroteilchen, beispielsweise Elektronen oder Protonen, versagt diese Theorie jedoch: Sie kann das Linienspektrum des Wasserstoffatoms nicht beschreiben. Hier greift erst die Quantenmechanik.

Konsequent müßte man eine Gewehrkugel als gekoppeltes System von circa 1023 Mikroteilchen (Eisenatome) behandeln, doch liegen die Differenzen der Vorhersagen der Quantenmechanik von denen der Klassischen Mechanik in der Regel weit unterhalb der Meßgenauigkeit. In diesem Sinne kann man die Klassische Mechanik als makroskopischen Grenzfall der Quantenmechanik bezeichnen [2].


Was ist Quantenmechanik?

Obwohl die Anfänge der Quantenmechanik bis in die 20er Jahre (Bohr, Sommerfeld) zurückreichen, gehen bis heute die Auffassungen auseinander über die sogenannte "Interpretation der Quantenmechanik". Um Mißverständnisse zu vermeiden, sollte daher nicht von der Quantenmechanik gesprochen werden sondern stets dazu gesagt sein, welche Interpretation gemeint ist; beispielsweise die der Kopenhagener Schule [4], die Teilchendichte-Interpretation, diejenige von David Bohm, die Schrödingersche Materiewellen-Theorie, die Bornsche oder vielleicht sogar Feynmans "Halt's-Maul-und-rechne!" -Interpretation.

Eine herausragende Rolle spielt die Quantenmechanik nach Ludwig [3], eine Verfeinerung der von Neumannschen Interpretation [0]. Sie beschreibt keine Einzelsysteme (z.B. Ion in der Paul-Falle); dafür tauchen in ihr die zahlreichen Paradoxien (z.B. EPR [8]) der anderen Interpretationen nicht auf! Auf diese Quantenmechanik beziehe ich mich im folgenden.


Was ist Quantenmechanik NICHT?


Schwachpunkte der Quantenmechanik


FAQs zur Quantenmechanik


Literatur über Quantenmechanik

[0] J. von Neumann: " Mathematische Grundlagen der Quantenmechanik", Springer (1932)

[1] G.Grawert: "Quantenmechanik", Aula-Verlag 1989

[2] J.Schröter: "Classical Mechanics as a Limit of
    Quantum Mechanics", Ann.Phys. Bd.23, (1969)

[3] G.Ludwig: "Foundations of Quantum Mechanics", Springer 1983

[4] J.Audretsch: "Wieviele Leben hat Schrödingers Katze?",
    BI 1990

[5] F.Hättich: "Quantenmechanik im L-Konzept",
    Diplomarbeit Uni-GH Paderborn 1996

[6] M.Ziegler: "Eine alternative Formulierung der Quantenmechanik",
    Diplomarbeit Uni-GH Paderborn 1997

[7] "Quantenlogik oder klassische Logik: eine vergleichende Einführung"

[8] G.Ludwig: "Das EPR-Paradoxon als makroskopisches Experiment
    und seine Auswirkungen auf unsere Vorstellung von Physik",
    Ann.Phys. Bd.42 (1985) 150-168

[9] R.F. Werner: Vorlesung "Grundlagen und Interpretation der Quantenmechanik".