Die Welt der Quanten Zusammenfassung_v10

Vortrag Astronomische Vereinigung Tübingen 2012
Die faszinierende Welt der Quanten
Version 1.0
Zusammenfassung:
Die faszinierende Welt der Quanten
Stand 23.05.2012
Dokument:
Die Welt der Quanten Zusammenfassung_v10.doc
Erstelldatum 22/05/2012 20:05:00
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Vortrag Astronomische Vereinigung Tübingen 2012
Die faszinierende Welt der Quanten
Zusammenfassung
Die Quantenmechanik (QM) stellt uns vor immer neue Rätsel. Keine physikalische Theorie ist präziser
und ihr mathematischer Formalismus über alle Zweifel erhaben.
Ein kleiner Ausschnitt der Erfolgsgeschichte: Mit ihr kann man die mikroskopische Welt, insbesondere die
Stabilität und die Eigenschaften der Materie verstehen. Die ganze Chemie ist letztlich durch die
Quantenmechanik auf eine physikalisch erklärbare Basis gestellt worden. Mit Hilfe dieser Theorie konnte
man weitreichende technische Errungenschaften wie den Transistor und den Laser hervorbringen. Die
Quantenphysik hat uns auch erlaubt, Vorgänge in den Sternen, wie die Erzeugung der Energie durch
Kernfusion zu verstehen.
Verständnis
Hat man als normaler Mensch überhaupt eine Chance, wenn man die Dinge näher verstehen will, ohne
mit dem abstrakten und eleganten Formalismus der QM umgehen zu können? Ja, wenn man sich auf das
Verständnis der zentralen Konzepte beschränkt.
Welle-Teilchen Dualismus
Seit Beginn der Entwicklung der Theorie ist der sog. Welle-Teilchen Dualismus einer der Kernpunkte, der
schwer zu begreifen ist, da wir gezwungen sind mit Bildern zu arbeiten, die aus unserer makroskopischen
Alltagserfahrung stammen. Die Vorstellung der Phänomene im Bereich der sog. Ein-Teilchen-Interferenz
soll diesen Aspekt der QM erhellen.
Wie groß ist die Quantenwelt?
Die Quantenmechanik beschreibt die Gesetze des Mikrokosmos. Sie liefert die Theorie für Teilchen,
Photonen, Atome und Moleküle - während für Autos, Menschen und Planeten die klassische Physik in
sehr guter Näherung gilt. Wie groß dürfen Systeme denn sein, an denen sich Quanteninterferenzen
beobachten lassen? Neuere Experimente versuchen diese Frage zu beantworten.
Verschränkung
Die seit den 1960er Jahren stattfindende Entwicklung kann man als „neues Quantenzeitalter“
bezeichnen. Es ist da von Quantenteleportation, Quantencomputer und von Quantenkryptographie die
Rede. Diese beruhen im wesentlich auf der sog. Verschränkung von Teilchen, einem Begriff, den der
Physiker Erwin Schrödinger bereits 1935 prägte. Zwischen zwei (oder mehr) Teilchen werden starke
Korrelationen vorhergesagt. Die QM sagt: Beobachtung eines der beiden Teilchen beeinflusst sofort den
Zustand des anderen und zwar unabhängig davon wie weit sie entfernt sind, auch wenn sie Lichtjahre
entfernt wären. Einstein sprach hier von spukhafter Fernwirkung und hoffte diesen Spuk wieder
loswerden zu können. Die neuesten experimentellen Ergebnisse können ihm jedoch nicht Recht geben.
Müssen wir uns von unseren Vorstellungen, wie die Welt beschaffen ist, verabschieden?
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