17 Quantenmechanik

In Bild 17.1 siehst du ein Gruppenfoto, das bei der Solvay-Konferenz 1927 aufgenommen wurde.

Gruppenfoto bei der 5. Solvay-Konferenz (1927)

Bild 17.1: Gruppenfoto bei der 5. Solvay-Konferenz (1927)

Bei dieser Konferenz in Brüssel ging es um die neu entwickelte Quanten-Theorie. Die bedeutendsten Physikerinnen und Physiker ihrer Zeit nahmen daran teil, unter ihnen so bekannte Namen wie Paul Ehrenfest, Erwin Schrödinger, Wolfgang Pauli, Werner Heisenberg, William Lawrence Bragg, Paul Dirac, Arthur Holly Compton, Louis-Victor de Broglie, Max Born, Niels Bohr, Max Planck, Marie Curie, Hendrik Antoon Lorentz und Albert Einstein. 17 der 29 anwesenden Personen besaßen oder bekamen in der Folgezeit den Nobelpreis!

Nachdem die Relativitätstheorie das Verständnis von Raum, Zeit und Gravitation grundlegend veränderte, wurde fast zeitgleich die Quantenmechanik entwickelt. Sie beschreibt das Verhalten des Mikrokosmos von Atomen und Elementarteilchen. Ihre Modelle und Vorstellungen sind anders als unsere Alltagserfahrung, sodass Niels Bohr zu Werner Heisenberg meinte: „Wenn man nicht zunächst über die Quantentheorie entsetzt ist, kann man sie doch unmöglich verstanden haben.“.

Über hundert Jahre später gibt es jedoch keinen Zweifel darüber, dass die Formeln der Quantenmechanik den Mikrokosmos korrekt beschreibt – das haben tausende Experimente gezeigt. Trotzdem diskutieren Physikerinnen und Physiker nach wie vor sehr viel darüber. Es gibt nämlich bis heute keine Einigung darüber, wie wir diese Beschreibung zu deuten haben – also was uns diese Formeln über die Natur eigentlich genau sagen. Jetzt könntest du sagen: „Ist doch egal, Hauptsache es funktioniert“ (engl. shut up and compute). Damit geben sich aber die meisten Physikerinnen und Physiker nicht zufrieden. Denn auch die Vorstellungsmodelle, was die Gleichungen der Quantenmechanik bedeuten, hilft ihnen, sich weitere Experimente auszudenken und neue Fragen zu stellen.

Obwohl die Quantenmechanik einer der jüngsten Zweige der Physik ist, ist sie zugleich die fundamentalste Beschreibung der Natur. Sie zeigt uns nicht nur die prinzipiellen Grenzen der Messbarkeit (17.3.9) auf, sondern auch bisher unbekannte Eigenschaften der Natur, wie Quantenverschränkung (17.8.2), die Nullpunktsenergie (17.5.7) oder den Tunneleffekt.