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Seit über hundert Jahren krempelt die Quantentheorie die Welt um: Ohne sie gäbe es weder die Kernspaltung noch die Halbleitertechnik. Sie lässt uns zuverlässige Vorhersagen über physikalische Systeme treffen, weswegen wir entsprechende Dinge erfinden können: Nahezu jedes Stück moderner Technologie vom Magnetresonanztomographen bis zum Mobiltelefon wird von Quantenphysik gestützt, was sie zu einem Grundpfeiler unserer Welt macht. Höchste Zeit also, dass auch wir als Laien tiefer in dieses Wissenschaftsfeld vordringen und uns mit seinen Grundprinzipien vertraut machen. Der weltweit anerkannte Quantenphysiker Frank Verstraete entblättert für uns zusammen mit seiner Frau, der Autorin und Künstlerin Céline Broeckaert, Schicht um Schicht die Quantenwelt. Die beiden nehmen uns mit auf eine faszinierende Reise durch die schönste aller Theorien.

 

 

Die Fortschritte in der Physik sind ein ständiges Pingpong zwischen Theorie und Experiment, zwischen Denken und Überprüfen. Und letztlich sind es immer die Experimente und nicht der Verstand oder das Bauchgefühl, die entscheiden, ob eine neue Theorie notwendig ist. Ein Wissenschaftler schert sich nicht darum, wer etwas zuerst entdeckt hat. Die Frage, die ihm den Schlaf raubt, lautet: Welches wissenschaftliche Gesetz kann das erklären, was ich mit eigenen Augen sehe? Und kann dieses Gesetz das Ergebnis zukünftiger Experimente vorhersagen? Das ist die Grundlage der wissenschaftlichen Methode und die einzig richtige Weise, Wissenschaft zu betreiben. Letztendlich beruht auch unsere Intuition «üblicherweise» nur auf unserer alltäglichen Erfahrung mit dem relativ Großen, dem Sichtbaren sozusagen, sie ist jedoch unzuverlässig, sobald wir uns in die Welt des mikroskopisch Kleinen begeben. Ein Atom, das, grob gesprochen, aus einem Kern mit ihn umkreisenden Elektronen besteht, ist etwas völlig anderes als eine Miniaturversion einer Sonne mit sie umrundenden Planeten. Was natürlich nicht bedeutet, dass ein gutes Verständnis des Makroskopischen nicht hilfreich sein kann, um mehr Einblick in das Mikroskopische zu gewinnen und umgekehrt. (Verlagstext)

 

 

Aus dem Inhalt:

Vorwort des Physikers 11 / Vorwort der Autorin 14 / Wie Sie dieses Buch lesen sollten 18 / /

 

I «Wiskunst» - Mathematik als Kunst des gesicherten Wissens 21 / / 1 Die unwahrscheinliche Effektivität der Mathematik 23 / 1.1 Wie Aristoteles von seinem Sockel gestoßen wurde 24 / 1.2 Mathematik ist die Sprache der Natur 28 / 1.3 Den Löwen erkennt man an seinen Klauen 30 / 1.4 Algebrakadabra 36 / / 2 Symmetrie 43 / 2.1 Die Ordnung des Chaos 44 / 2.2 Wenn die Symmetrie bricht 48 / 2.3 Gruppen: die Struktur hinter den Symmetrien 52 / 2.4 Trommeln und Atome 58 / /

 

II Quantenphysik 65 / / 3 Die (Un-)Wahrscheinlichkeit eines Teilchens 71 / 3.1 Den Nagel auf den Kopf getroffen 72 / 3.2 Licht: Welle und Teilchen 82 / 3.3 Die ersten Atommodelle 90 / 3.4 Über Teilchen und Wellenpakete 96 / 3.5 Das Doppelspaltexperiment 101 / 3.6 Heisenbergs Mikroskop 104 / / 4 Die erste Quantenrevolution 109 / 4.1 Verschönerte Wellen 110 / 4.2 Informationswellen 115 / 4.3 Doppelspalt: die Theorie 118 / 4.4 Quantentunneln 120 / 4.5 Matrixmechanik 122 / 4.6 Schönheit ist Wahrheit, Wahrheit ist Schönheit 125 / 4.7 Der Spin wird zum Qubit 133 / / 5 Quantenphilosophie 143 / 5.1 Quantenquatsch 144 / 5.2 Verschränkungen 146 / 5.3 Niels versus Albert 147 / 5.4 Das EPR-Paradoxon 150 / 5.5 Schrödinger lässt die Katze aus dem Sack 156 / 5.6 Hunde, die bellen, beißen nicht 160 / 5.7 Kontextualität 166 / / 6 Eins, zwei, viele 169 / 6.1 Die Ununterscheidbarkeit von Teilchen 171 / 6.2 Hotel Hilbert 174 / 6.3 Atome und Moleküle 185 / 6.4 Die feste Materie 200 / 6.5 Quantenfarbe 206 / 6.6 Über Bose, Einstein und Laser 210 / / 7 Pudding und Quark 219 / 7.1 Subatomare Physik: die Experimente 220 / 7.2 Subatomare Physik: die Theorie 239 / 7.3 Wir sind alle aus Sternen gemacht 257 / / 8 Mehr ist Anders(on) 263 / 8.1 Emergenz 264 / 8.2 Renormierung 273 / 8.3 Supraleitung 276 / 8.4 Die Entdeckung der Perfektion 281 / / 9 Die zweite Quantenrevolution 289 / 9.1 Quantenmetrologie 291 / 9.2 Quantensimulation 293 / 9.3 Quanteninformation 296 / 9.4 Quantenkomplexität 300 / 9.5 Quantencomputer 308 / 9.6 Wenn Quanten spinnen 311 / 9.7 Quantenphysik 2.0: verschränkte Teilchen 316 / / Epilog 330 / Dank 334 / Glossar 336 / Ergänzende Literatur 343 / Register 346