Brigitte Röhlein – Schrödingers Katze: Einführung in die Quantenphysik

Die Autorin beginnt mit einem Gedankenexperiment zur Quantenphysik („Schrödingers Katze“), bevor sie die historische Entwicklung von der klassischen Physik zur Quantentheorie vorstellt (unter anderem die wissenschaftlichen Beiträge von Isaac Newton, Clerk Maxwell, Max Planck, Albert Einstein, Werner Heisenberg und Niels Bohr).
• Max Planck und das elementare Wirkungsquantum
• Unschärferelation Werner Heisenbergs
• Kopenhagener Deutung (Heisenberg und Bohr)
• Einstein versus Heisenberg
• Kopenhagener Deutung versus Multiwelt-Theorie

Röhlein vergleicht die Aussagen von Quantenphysik und klassischer Physik:
Wahrscheinlichkeit und Zufall treten an die Stelle strenger Kausalität mit ihrem Ursache-Wirkung-Prinzip.
• Wenn statistische Wahrscheinlichkeiten die Gewissheiten ersetzen, bedeutet dies eine Abkehr von der Kausalität als Wirkprinzip?
• Wie lassen sich die unterschiedliche Wirkprinzipien der (quantenphsikalischen) Mikrowelt und der vom Kausalitätsprinzip bestimmten Makrowelt in Einklang bringen?
• Wie durch Beobachtung und Messung aus Wahrscheinlichkeit Realität wird.

Ferner werden auch folgende Themen behandelt:
• die Schnittpunkte der Quantenphysik zu klassischer Physik und zur Chemie
Eigenschaften des Lichts, Spektrallinien, Absorptionslinien und Emissionslinien und was sich aus Struktur und Besonderheiten von Spektrallinien folgern lässt
• das Phänomen Licht als Welle und Teilchen: Wellentheorie versus Teilchentheorie, Doppelspalt-Experimente
• die Bedeutung der Quanten
Photonen als Energiemengen oder Lichtquanten
Quantenzahlen: Bahndrehimpuls, magnetische Quantenzahl, Spin und Spinquantenzahl
• die Bahnen von Elektronen: die möglichen Energieniveaus von Elektronen
• das Pauli-Prinzip: atomar gebundene Elektronen verfügen niemals über identische Quantenzahlen
• der Wechsel von Elektronen zwischen verschiedenen Atom-Schalen
• die Polarisation von Lichtwellen im Raum: die Richtung des Lichts im Raum, Polarisationsfilter
• Tunnel-Effekt
• Ionen-Fallen
• Quantentheorie und die Theorie der chaotischen Inflation

Das Schlusskapitel enthält eine ausführliche Darstellung praktischer Anwendungsbeispiele der Quantenphysik wie beispielsweise Lasertechnologie, Supraleiter, Medizintechnik (Kernspintomografie), Mikroelektronik und Quantencomputer.

Empfehlung: Natürlich ist auf knapp 120 Textseiten nur ein erster Überblick über die Quantenphysik möglich. Geeignet ist dieses Buch für alle, die einen leicht verständlichen und anschaulichen Einstieg in ein Wissensgebiet suchen, dass gleichermaßen für Mikro- und Astrophysik von zentraler Bedeutung ist.

 

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