Quantenmechanik ist verständlich

Doppelspalt-Experiment

„Auf der anderen Seite denke ich, es ist sicher zu sagen, niemand versteht Quantenmechanik.“ – Richard Feynman

Seit über über 100Jahren beschäftigen sich die Physiker damit, die Welt der kleinsten Bausteine der Natur zu beschreiben. Die Theorie, die sich daraus entwickelt hat, ist die sogenannte Quantenmechanik. Doch wozu brauchte man diese?

Seltsamerweise verhalten sich die kleinen Teilchen (wie Elektronen oder Protonen) nicht wie kleine Kugeln, deren Bewegung man mit der Newtonschen Bewegungsgleichung beschreiben könnte. Letztlich hat sich herausgestellt, dass man das Verhalten der kleinen Teilchen nur statistisch beschreiben kann, also als mittlerers Verhalten bei einer großen Anzahl von Versuchen – genauso wie die Ankunftszeit an meinem Arbeitsort nur einen statistischen Mittelwert bildet, auch wenn ich immer zur gleichen Zeit zuhause losfahre.

Aus dieser Eigenheit resultiert ein theoretisches Modell der Mikrowelt, das zu fassen sich Physiker schwer tun. Entsprechend haben sich verschiedene Interpretationen entwickelt, die von schlicht verwirrendem bis hin zu esoterischem Charakter reichen.

Nichtsdestotrotz haben es viele dieser Gedanken und Interpretationen in Lehrbücher der Schulen geschafft, wie der „Welle-Teilchen-Dualismus“, „Quantensprünge“, die „Heisenbergsche Unschärferelation“ oder die „besondere Rolle des Beobachters“ (Meßprozess).

Schließlich gipfelt das Unverständnis dann in Sätzen wie:

„Es ist physikalisch sinnlos (kurz: sinnlos), von einem Weg des Teilchens von der Quelle zum Nachweisort auf dem Schirm zu sprechen. Ja, noch schärfer: Das Teilchen tritt erst auf, wenn wir es auf dem Schirm nachweisen. Vorher hat es keinen Sinn, ihm irgendein Verhalten oder irgendwelche Eigenschaften zuzuschreiben, es sei denn, diese werden in einem Experiment gemessen.“ (aus der Internetseite „Quantenphysik für die Schule“)

Es stellt sich letztlich die Frage: Bleibt uns nichts weiter als die Worte der „Weisen“ nachzusprechen oder lässt sich die Welt des Kleinsten doch beschreiben und in einem uns bekanntem Kontext verstehen?

Meine Meinung dazu ist: Ja, das ist möglich! Einen Weg dazu beschreibe ich zusammen mit Professor L.Fritsche im Buch „Quantenmechanik für Ahnungslose“, welches auf verschiedenen Publikationen (unter anderem in den Annalen der Physik) und Erfahrungen aus Diskussionen und Vorträgen beruht.

Wir gehen dabei von der unter Physikern einhellig anerkannten Annahme aus, dass das Vakuum nicht leer ist, sondern voll von sogenannten virtuellen Teilchen, die unter Verletzung des Energieerhaltungssatzes kurzzeitig entstehen und wieder verschwinden (auch Vakuumfluktuationen genannt). Seltsamerweise wird der Einfluß dieser Vakuumfluktuationen auf die Bewegung realer Teilchen in der üblichen Herangehensweise nicht berücksichtigt. Nur wenige Physiker haben genau dies getan, und konsequent hat diesen Weg nur Prof. Fritsche verfolgt.

Entsprechend obiger Annahme stellt sich heraus, dass die meisten „unvorstellbaren“ Phänomene der Quantenmechanik einfach erklärbar sind. Die zentrale Gleichung der Quantenmechanik – die Schrödinger-Gleichung – wird aus einer klassischen Strömungsgleichung hergeleitet, bei der die im Mittel auftretende reibungsfreie Bewegung berücksichtigt wird.

Noch eine Anmerkung zum Buch: Da es Physiker ebenso ansprechen soll wie Nichtphysiker, finden sich zwar viele Formeln in ihm; der Nichtphysiker kann diese Formeln aber konsequent überlesen, er wird die Erklärung für die Grundphänomene auch ohne sie verstehen.

Wer Interesse hat, kann das Büchlein direkt beim Verlag, bei den üblichen Quellen im Internet oder im lokalen Buchhandel beziehen

Quantenmechanik für Ahnungslose

Folgende Arbeiten bilden die Grundlage des Buches:

Ein Gedanke zu „Quantenmechanik ist verständlich“

  1. Sehr geehrter Herr Haugk,
    angeregt durch das Buch von Sabine Hossenfelder habe ich mir Ihre „QM für Ahnungslose“ wieder hervorgenommen u mit deutlich mehr Aufmerksamkeit darin studiert. Sie zeigen ja gewissermaßen eine Herleitung der QM auf statistischer Basis. Dabei erinnerte ich mich daran, dass 2002 Ulrich Hoyer (Prof. em.) auch eine Herleitung in dieser Weise vorgelegt hat, veröfffentlicht im Georg Olms Verlag, „Synthetische Quantentheorie“. Sie zitieren das nicht, daher meine Frage: ist Ihnen das Buch bekannt? Wenn ja, dann würde mich Ihre Einschätzung dieser Herleitung interessieren, falls Sie sich dazu äußern mögen. Ich selbst hatte zu Anfang meiner Tätigkeit in der Schule große Probleme, die QM zu vermitteln. In meinem ersten LK hatte ich einen sehr begabten Schüler, der Physik studieren wollte, aber als ich dem die Elektronen als Objekte verkaufen wollte, die sich mal so, mal so verhalten, hat er gesagt: Da werde ich lieber Rechtsanwalt. Daraufhin bin ich in mich gegangen, habe mich entschieden, die Elektronen als Teilchen zu sehen u die Wellenfunktion nur als Wahrscheinlichkeit zu interpretieren, das Elektron an einem bestimmten Ort anzutreffen. Das konnte ich dann mit gutem Gewissen meine ganze Schulzeit so halten. Leider hab ich die Altergrenze erreicht u darf nicht mehr Physik vermitteln.
    Mit freundlichen Grüßen,
    Ferdinand Langguth
    Dipl Phys; StDiR

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