Neue Sichtweisen in der Physik 117 Quantenphysik und Quantenobjekte Was ist nun eigentlich Quantenphysik? Nun, die Quantenphysik ist das Gebiet der Physik, welches sich mit den Verhaltensweisen von Quantenobjekten beschäftigt. [...] Unter dem Begriff Quantenobjekt versteht man für gewöhnlich atomare oder subatomare Ob jekte, also beispielsweise Elementarteilchen, wie die bekannten Atombausteine Elektron, Proton und Neutron. In einer allgemeineren Formulierung lässt sich festhalten, dass sowohl Materie als auch Licht im kleinen Maßstab als Quantenobjekte zu bezeichnen sind. Allerdings können sich auch wesentlich größere Ansammlungen von mehreren Dutzend Atomen noch wie Quantenobjekte verhalten. Silvia Arroyo Camejo, S.17 Moderne Physik – neue Sichtweisen Die Quantenmechanik gilt als einer der größten Er fol ge der Physik. Das ist eine Einschätzung, die einerseits auf der Erklärungskraft dieser Theorie und ihrem enormen Vorhersage-Potenzial im Bereich der atoma ren Erscheinungen beruht. [...] Bei vielen interessierten Laien ist [dabei] der Eindruck aufgekommen [und dieser Eindruck stimmt], dass die Quantentheorie bestimmte Implikationen habe – sprechen wir ruhig einmal von „metaphysischen“ Implikationen –, die uns dazu nö ti gen könnten, grundlegende, für unser gewöhnliches Bild der Welt wesentliche Annahmen zu revidieren. [...] Es ist beispielsweise davon die Rede, dass aus quantentheoretischen Gründen die (vermeintlich) klare Trennlinie zwischen erkennenden Subjekten einerseits und potenziellen Erkenntnisgegenständen andererseits, als von den Subjekten angeblich unabhängigen Dingen, nicht länger als eine klare Trennlinie betrachtet werden könne. Es soll einen Bereich des Verschwimmens und des Verschwindens von Subjekt-Objekt-Gegen sätzen geben. Ulrich Nortmann, S. 3 Unscharf – unbestimmt – unsicher Das Prinzip der Heisenberg’schen Unschärferelation stellt wohl eines der zentralsten und vor allem fundamentalsten Elemente der Quantenmechanik dar. [...] Man stelle sich hierzu ein beliebiges Quantenobjekt, M3 M4 M5 5 10 5 10 15 20 5 10 15 20 25 1 Nennt die drei Säulen des Weltbilds der klassischen Physik und erstellt dazu ein Schaubild. ➜ M1 2 Sammelt in der Gruppe vertraute, alltägliche Beispiele von Ursache und Wirkung. Nehmt dann an, das Prinzip von Ursache und Wirkung wäre ein Witz: Welche skurrilen Situationen könnten dadurch im Alltag auftreten? ➜ M1/M2 3 Gib die Definition von Quantenobjekten wieder. ➜ M3 4 Beschreibe, welche Wandlungen im Weltbild durch die Quantentheorie veranlasst werden. ➜ M4/M5 Glossar: Determinismus, Kausalität, Laie, PierreSimon Laplace, metaphysisch, Isaac Newton wie beispielsweise ein Elektron, vor. Wüsste man nun den exakten Aufenthaltsort und den genauen Impuls (also das Produkt aus der Masse und Geschwindigkeit) dieses Teilchens, könnte man aus den klassischen Ge setzen der Newton’schen Mechanik die exakte Position dieses Teilchens zu jedem beliebigen Zeitpunkt ermitteln. [...] Nach diesem deterministischen Weltbild wäre also der Kosmos seit dem Punkt seiner Entstehung vollständig festgelegt. Eigentlich eine an sich simple und logisch leicht nachvollziehbare Offensichtlichkeit, möchte man meinen. Da scheint es umso amüsanter, dass der geniale Quantenphysiker Werner Heisenberg diesem klassischen Determinismus einen Strich durch die Rechnung machte, indem er seine überaus revolutionäre Unschärferelation aufstellte, die einen einschränkenden Bezug zwischen der Ortsunschärfe und der Impulsunschärfe herstellt. [...] Die Heisenberg’sche Unschärferelation schränkt unser Wissen über die Bahnen von Quantenobjekten grundlegend ein. Dabei ist von besonderer Wichtigkeit, dass diese Wissensgrenze nicht aufgrund von technisch begründeten Messungenauigkeiten oder unpräzisen Messinstrumenten entsteht, sondern eine definitive Eigenschaft der Materie im Mikrokosmos selbst darstellt. nach Silvia Arroyo Camejo, S.86-88 A u fg a b e n Nu r z u Pr üf zw ec k Ei g nt um d es C .C . B ch ne r V er la gs