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Einführung in die Grundzüge der Quantenmechanik als Teil der theoretischen Physik für interessierte Laien mit Grundkenntnissen in Physik und Mathematik.

Was sind die Prinzipien der Quantenmechanik? Wie funktioniert Verschränkung? Was besagt das Bellsche Theorem? Mit diesem Buch gehen Leonard Susskind und Art Friedman eine Herausforderung an, die jeder Physik-Fan bewältigen will: die Quantenmechanik.

Begeisterte Physik-Amateure bekommen die notwendige Mathematik und die Formeln an die Hand, die sie für ein wirkliches Verständnis benötigen. Mit glasklaren Erklärungen, witzigen und hilfreichen Dialogen und grundlegenden Übungen erklären die Autoren nicht alles, was es über Quantenmechanik zu wissen gibt - sondern alles Wichtige.

 

Über den Autor:

Leonard Susskind ist seit 1979 Professor für Theoretische Physik an der Stanford University und seit 2000 Felix-Bloch-Professor für Physik. Er lebt in Palo Alto, Kalifornien. Er gilt als einer der Väter der Stringtheorie.

Art Friedman war Student von Leonard Susskind. Er arbeitet in Bereich Software Engineering, lehrt und schreibt Bücher. Wenn er nicht über Quantenverschränkung rätselt, spielt er Geige.

 

Aus dem Inhalt:

Vorwort vii / Prolog xi / Einleitung xiii / 1 Systeme und Experimente 1 / 1.1 Quantenmechanik ist anders 1 / 1.2 Spins und Qubits 2 / 1.3 Ein Experiment 3 / 1.4 Experimente sind niemals behutsam 8 / 1.5 Logische Aussagen 9 / 1.6 Überprüfung klassischer Aussagen 11 / 1.7 Überprüfung quantentheoretischer Aussagen 12 / 1.8 Komplexe Zahlen 14 / 1.9 Vektorräume 16 / 2 Quantenzustände 23 / 2.1 Zustände und Vektoren 23 / 2.2 Darstellung von Spin-Zuständen 24 / 2.3 Längs der x-Achse 27 / 2.4 Längs der y-Achse 28 / 2.5 Zählen der Parameter 30 / 2.6 Darstellung von Spinzuständen als Spaltenvektoren 31 / 2.7 Alles zusammenfügen 31 / 3 Prinzipien der Quantenmechanik 33 / 3.1 Lineare Operatoren 34 / 3.2 Die Prinzipien 44 / 3.3 Ein Beispiel: Spinoperatoren 47 / 3.4 Konstruktion der Spinoperatoren 48 / 3.5 Ein häufiges Missverständnis 52 / 3.6 Noch einmal 3-Vektor-Operatoren 53 / 3.7 Einfahren der Ergebnisse 55 / 3.8 Das Spinpolarisations-Prinzip 58 / 4 Zeit und Veränderung 61 / 4.1 Eine klassische Erinnerung 62 / 4.2 Unitarität 62 / 4.3 Determinismus in der Quantenmechanik 63 / 4.4 Ein genauerer Blick auf U(t) 64 / 4.5 Die Hamilton-Funktion 65 / 4.6 Was ist eigentlich aus h geworden? 67 / 4.7 Erwartungswerte 69 / 4.8 Ignorieren des Phasenfaktors 71 / 4.9 Verbindung zur klassischen Mechanik 72 / 4.10 Erhaltung der Energie 75 / 4.11 Der Spin im Magnetfeld 76 / 4.12 Lösung der Schrödingergleichung 78 / 4.13 Rezept für ein Schrödinger-Kätzchen 81 / 4.14 Kollaps 82 / 5 Unbestimmtheit und Zeitabhängigkeit / 5.1 Kommutierende Variablen / 5.2 Messung / 5.3 Das Unbestimmtheitsprinzip / 5.4 Die Bedeutung der Unbestimmtheit / 5.5 Die Cauchy-Schwarzsche Ungleichung / 5.6 Cauchy-Schwarz-Ungleichung / 5.7 Das allgemeine Unbestimmtheitsprinzip / 6 Verschränkung 99 / 6.1 Tensor produkt 100 / 6.2 Klassische Korrelation 103 / 6.3 Kombinierte Quantensysteme 106 / 6.4 Zwei Spins 107 / 6.5 Produktzustände 108 / 6.6 Zählen der Parameter der Produkt zustände 109 / 6.7 Verschränkte Zustände 110 / 6.8 Alices und Bobs Observablen 111 / 6.9 Zusammengesetzte Observablen 115 / 7 Mehr zu Verschränkung 121 / 7.1 Tensorprodukte in Komponentenform 122 / 7.2 Äußere Produkte 128 / 7.3 Dichtematrizen: Ein neues Werkzeug 130 / 7.4 Verschränkung und Dichtematrizen 131 / 7.5 Verschränkung für zwei Spins 134 / 7.6 Berechnung von Alices Dichtematrix 139 / 7.7 Tests auf Verschränkung 141 / 7.8 Der Messprozess 144 / 7.9 Verschränkung und Lokalität 147 / 7.10 Quantensimulatoren: Das Bellsche Theorem 149 / 7.11 Zusammenfassung der Verschränkung 151 / 8 Teilchen und Wellen 155 / 8.1 Stetige Funktionen 156 / 8.2 Der Zustand eines Teilchens 165 / 8.3 Fourier-Transformation und die Impulsbasis 170 / 8.4 Kommutatoren und Poisson-Klammern 173 / 8.5 Das Heisenbergsche Unbestimmtheitsprinzip 175 / 9 Teilchendynamik 179 / 9.1 Ein einfaches Beispiel 179 / 9.2 Nicht-relativistische freie Teilchen 183 / 9.3 Zeitunabhängige Schrödingergleichung 186 / 9.4 Geschwindigkeit und Impuls 187 / 9.5 Quantisierung 189 / 9.6 Kräfte 190 / 9.7 Lineare Bewegung und der klassische Grenzfall 193 / 9.8 Pfadintegrale 197 / 10 Der harmonische Oszillator 203 / 10.1 Die klassische Beschreibung 205 / 10.2 Die quantenmechanische Beschreibung 206 / 10.3 Die Schrödingergleichung 209 / 10.4 Energieniveaus 210 / 10.5 Der Grundzustand 211 / 10.6 Erzeugungs- und Vernichtungsoperatoren 213 / 10.7 Zurück zu den Wellenfunktionen 220 / 10.8 Die Bedeutung der Quantisierung 223 // A Matrizen 227 / A.1 Pauli-Matrizen 227 / A.2 Wirkung der Spinoperatoren 228 / A.3 Basiswechsel 229 / A.4 Spinkomponente in n-Richtung 229 / A.5 Multiplikationstabellen der Spinoperatoren 230 / Index 231