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 Quantenmechanik 1



Kann man die Quantenmechanik überhaupt verstehen? Warum ist sie denn als Theorie zugelassen, wenn man sie nicht verstehen kann? Weil sie so ungeheuer erfolgreich ist und es noch nie ein Experiment gegeben hat, was Teile vor ihr widerlegt hätte. Sie ist die Grundlage moderner Technik, wobei der Transistor mitsamt der Digitaltechnik nur ein Beispiel darstellt. Sie passt halt nur nicht in unsere Verständniswelt.

Dazu ein Beispiel aus dem Kfz-Bereich. Sie kennen sicher von den mannigfaltigen Anwendungen eines Katalysators diejenige für den Benzinmotor. Platin 'begünstigt' die Oxidation und Rhodium die Reduktion, aber kein Chemiker weiß warum. Gehen diese katalytischen Werkstoffe vielleicht doch sehr kurz in die Reaktion ein, oder bleiben sie, wo sie sind?

Jedenfalls darf keine Bleischicht deren Oberfläche 'verschmieren', was die chemischen Prozesse beeinflussen würde. Am Ende einer langen Wirkungsdauer kann ziemlich exakt die Minimenge zurückgewonnen, die zur Produktion einst nötig war. Soll man nun millionenfach auf den Katalysator verzichten, nur weil man seine Wirkungsweise bis ins Detail nicht versteht? Natürlich nicht.

So müssen wir nicht unbedingt entscheiden, ob Elektronen Teilchen- oder Wellencharakter haben. Was ist eine Welle und warum ist sie kein Teilchen? Ganz einfach erklärbar am Beispiel der Saite eines Musikinstruments. Sie ist fest eingespannt zwischen zwei Punkten, was u.U. auch der Finger des/der darauf Spielenden sein kann. Je kürzer die Einspannlänge, desto höher der Ton. Der verbreitet sich im Raum.

Sitzt man nun nebenan, so hört man bis zu einem gewissen Grad mit, übrigens auch noch, wenn die Türe zwischen den Räumen geschlossen wird. Es geht also nicht um Luftströme, die den Raum durchfluten. Wellen übertragen in der Regel Energie ohne Teilchentransport. Allerdings sind die hier skizzierten Schallwellen auf Materie angewiesen, elektromagnetische Wellen oder Licht wäre das nicht.

Noch ein interessanter Ansatz: So wie man z.B. die Längenausdehnung einer Eisenbahnschiene durch Erwärmung messen kann, ohne das gesamte Schienennetz umgreifen zu müssen, so kann man auch das immer weiter sich kontinuierlich erweiternde Universum erfassen. Und natürlich zurückrechnen, wann es einmal so etwa Atomgröße hatte, den Urknall jetzt einmal beiseitegelassen.

Das reicht um anzunehmen, dass gewisse Gesetze der Quantenmechanik auch auf unsere Gestirne anwendbar sind. Also lässt Niels Bohr, wie schon erwähnt, Elektronen um einen Atomkern kreisen wie die Erde um die Sonne oder den Mond um die Erde. Vorteil bei den Elektronen: Man kann durch Zuführen von Energie z.B. in Form von Wärme deren Umlaufbahn verändern.

Allerdings ist die Wirkung nur von kurzer Dauer und die Elektronen nehmen wieder ihre alte Bahn unter Abgabe von Energie ein, erkennbar für uns an einem winzigen Lichtblitz mit klar abgegrenzten Balken typischer Farben. Die Frequenz verrät das jeweilige Elektron, da kein anderes in der Atomhülle das gleiche Energieniveau hat. Ahnen Sie jetzt, was ein Quantensprung ist?

Da geht also keineswegs ein Elektron kontinuierlich von einem in den anderen Zustand über, sondern tauscht seine Energie von jetzt auf gleich aus, ohne irgendetwas dazwischen. Das Problem: So etwas kennen wir aus unserer Erfahrungswelt nicht. Da gibt es ein 'Winzig' und ein 'Riesig', was sich vollkommen anders verhält als unser Dazwischen.

Wenn wir allerdings an die beiden Bereiche denken, dann ist sind deren Größenordnungen so weit von uns entfernt, dass ein möglicher Schöpfer wohl nicht erwartet hat, dass kluge Köpfe jemals dahinterkommen.







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