Von einem jungen Ausnahmetalent noch vor dem Abitur verfasst, eröffnet diese Einführung in die Prinzipien der Quantenphysik einen tieferen Einblick in die Welt des Mikrokosmos als so manches populärwissenschaftliche Buch. Das Niveau des Buches liegt genau zwischen der sehr oberflächlichen und formelfreien populärwissenschaftlichen Literatur und der allzu hochgestochenen, von höherer Mathematik gespickten Studienliteratur.Die junge Autorin schreibt in einem erfrischenden und mitreißenden Stil über das faszinierende Gebiet der kleinsten Teilchen, deren Verhaltensweisen sich fundamental unterscheiden von dem, was der gesunde Menschenvestand im Allgemeinen erwartet.(Klappentext)
/ AUS DEM INHALT: / / /
Einleitung 1
1 Licht und Materie 7
Was ist eigentlich Licht? 8
Aber was schwingt da wie? 9
Was sind Frequenz und Wellenlange des Lichts? 11
Was ist eigentlich Materie? 12
Woraus besteht ruhemassebehaftete Materie? 13
Sind Elementarteilchen wirklich Teilchen? 15
2 Die Herkunft des Planckschen Wirkungsquantums 17
Woher kommt die Quantenhypothese? 18
Wie konnte die Ultraviolettkatastrophe gelost werden? 19
Wovon ist der Energiebetrag eines Lichtquants abhängig? 20
3 Der photoelektrische Effekt 23
Was ist der photoelektrische Effekt? 24
Was ist das Nichtklassische am Photoeffekt? 25
Wie loste Einstein diese Widerspriiche? 28
Wie lasst sich hierdurch ein Wert für h bestimmen? 30
4 Das Doppelspaltexperiment 33
Was ist das Doppelspaltexperiment? 34
Was passiert beim Doppelspaltversuch mit Licht? 35
Wie lasst sich das Streifenmuster erklaren? 38
Ist Licht also doch eine Welle? 41
5 Das Doppelspaltexperiment mit Elektronen 43
Kann das Doppelspaltexperiment auch mit Elektronen durchgeführt werden? 44
Was passiert beim Doppelspaltexperiment mit Elektronen? 44
Konnte man sich das Streifenmuster nicht auch anders erklaren? 47
Muss das Elektron nun doch als Welle angesehen werden? 48
Welche Schliisse muss man aus dem Ausgang des Experiments ziehen? 50
6 Der Compton-Effekt 51
Was versteht man unter dem Compton-Effekt? 52
Wie lasst sich die Wellenlangenanderung berechnen? 53
Warum tritt der Compton-Effekt nicht bei sichtbarem Licht auf? 58
Ist der Compton-Effekt nur mit einem Teilchenmodell beschreibbar? 59
7 Die Heisenbergsche Unschärferelation 61
Was besagt die Heisenbergsche Unschärferelation? 62
Wie kann man sich die Unschärferelation praktisch vorstellen? 64
Liefie sich das Interferenzmuster ebenfalls durch die Unschärferelation erklaren? 64
Was lasst sich aus dem Ausgang der Experimente schliefien? 67
Ist das Doppelspaltexperiment auch mit anderen Teilchen durchführbar? 69
Was ist das Elektron jetzt eigentlich wirklich: Welle oder Teilchen? 70
8 Der Kollaps der Wellenfunktion 73
Wo liegt iiberhaupt der Widerspruch zwischen dem Wellen- und dem Teilchenmodell? 74
Was genau bedeutet der Begriff Welle-Teilchen-Dualismus? 76
Wie wird aus der Elektronen-Welle ein Teilchen
auf dem Projektionsschirm? 77
Was geschieht mit dem Rest der Elektronen-Welle? 78
Zur Entstehung dieses Buchs XI
Wie steht es um Gleichzeitigkeit und instantane Informationsiibertragung? 79
Wodurch wird der Kollaps der Wellenfunktion ausgelöst? 82
9 Die Bohr-Einstein-Debatte 87
Wie kam es zur Bohr-Einstein-Debatte? 88
Was ist denn ,,Zufall" physikalisch gesehen überhaupt? 90
Wie lautete Einsteins Kritik? 91
Welche Experimente diskutierten Bohr und Einstein? 94
Welche experimentellen Fakten lagen den Diskussionen zu Grunde? 97
Wie lautete Bohrs Entgegnung? 97
Welche Schlussfolgerungen kann man aus der Bohr-Einstein-Debatte ziehen? 100
10 Das Bohrsche Atommodell 103
Welche Atommodelle gab es? 104
Welche Makel besitzt das Planetenmodell Rutherfords? 106
Wie lost das Bohrsche Atommodell diese Diskrepanzen? 107
Was ist der Bohrsche Radius? 110
Welche Werte besitzen die Energieniveaus in der Atomhulle? 112
Wie geschieht die Absorption bzw. Emission von Photonen? 113
Ist das Bohrsche Atommodell als ,,richtig" anzusehen? 115
11 Die Schrödinger-Gleichung 117
Was ist der Unterschied zwischen der Matrizen- und der Wellenmechanik? 118
Welche Bedeutung kommt der Wellenfunktion zu? 120
Wie leitet sich die Schrodinger-Gleichung her? 122
Was berechnet man mit der Schrodinger-Gleichung? 126
Welche Auswirkung hatte die Schrodinger-Gleichung auf das Atommodell? 128
12 Schrödingers Katze 131
Worum handelt es sich bei Schrödingers Katze? 132
Wie ist das Gedankenexperiment um Schrodingers Katze aufgebaut? 134
Wo liegt die Paradoxie beim Gedankenexperiment um Schrödingers Katze? 135
Wie stellt man den iiberlagerten Zustand eines Teilchens quantenmechanisch dar? 136
In welchem Zustand befindet sich die Katze? 139
13 Die Interpretation des quantenmechanischen Formalismus 141
Wie lautet die Losung des Schrodingerschen Katzenparadoxons? 142
Was besagt die Kopenhagener Deutung? 143
Was besagt die Viele-Welten-Interpretation? 146
Was besagt die Theorie der Dekoharenz? 150
Welche Interpretation entspricht der ,,Realitat"? 157
14 Das EPR-Paradoxon 159
Was ist das EPR-Paradoxon und woher kommt es? 160
Wie sieht der gedankliche Versuchsaufbau des EPR-Experiments aus? 162
Ist also doch kein Paradigmenwechsel durch die Quantenmechanik notig? 165
Ist die Quantenmechanik tatsachlich unvollstandig? 166
Quantenmechanik oder Theorien verborgener Variabler? 167
Schließt die Quantenmechanik verborgene Variable prinzipiell aus? 169
Wie gestaltet sich die Bohmsche Mechanik? 170
15 Die Bellsche Ungleichung 173
Ist eine experimented Entscheidung iiber
verborgene Variablen moglich? 174
Was ist der Spin eines Teilchens? 175
Spinmessung nach Theorien verborgener Variabler oder Quantenmechanik? 177
Wie gestaltet sich der Aufbau des Bohmschen EPR-Experiments? 180
Wie lauten die Voraussagen der Theorien verborgener Variabler? 182
Wie geschieht die experimentelle Uberprufung der Voraussagen? 186
16 Die modernen Anwendungen der Quantenphysik 189
Wie wird die Quantenphysik praktisch angewendet? 190
Was ist Quanteninformation? 190
Was ist Quanten-Teleportation? 192
Was sind Quanten-Computer? 198
Was ist Quanten-Kryptographie? 201
Zur Entstehung dieses Buchs XIII
17 Quantengravitation 209
Wozu brauchen wir eine Quantengravitation? 210
Gibt es eine Lösung fur den Theorien-Konflikt? 212
Was besagt die Stringtheorie? 213
Was besagt die Loop-Quantengravitation? 215
Bestehen zwischen den Quantengravitationstheorien auch Gemeinsamkeiten? 216
Ist Quantengravitation noch Physik oder schon Philosophic? 219
Nachwort 221
Glossar 225
Weiterfuhrende Literatur 231
Sach- und Namenverzeichnis 241