Dieser Audiobeitrag wird von der Universität Erlangen-Nürnberg präsentiert.

Guten Morgen, willkommen zur Quantentheorie-Vorlesung. Sie haben es vielleicht gesehen,

der Kurs hieß ursprünglich Felder und Quanten. Das ist in der Prüfungsordnung

sinnigerweise geändert worden. Wir konzentrieren uns nur auf die Quanten für drei Semesterwochenstunden.

Näheres zu den organisatorischen Details folgt später. Worum geht es in der Quantentheorie

und warum muss man die beherrschen als Lehrer, Materialwissenschaftler oder Physiker?

Die grundlegende Einsicht ist, dass alles, was sie in der Mechanik gelernt haben, ist falsch.

Und es ist nicht nur ein bisschen falsch oder rettbar falsch, es ist sowas von falsch.

Es ist alles falsch. Die Kinematik ist völlig falsch.

Dass ein Teilchen einer Bahnkurve folgt, ist völlig falsch. Die Dynamik, dass diese Bahnkurve,

die es natürlich schon mal nicht gibt, von irgendetwas beherrscht wird wie dem Newtonischen Gesetz,

lachhaft falsch. Und was eigentlich noch viel schlimmer ist, ist das gesamte daraus resultierende

Weltbild, das wir gewonnen haben aus der Schule, aus der angeblichen Alltagserfahrung, aus der

Vorlesung, alles was wir uns schön ausgedacht haben, ist alles völlig falsch. Die wahre Welt,

nämlich also sie und ich und der Tisch und das Licht und irgendwie alles, alles ist nämlich

nicht von der klassischen Mechanik beschrieben, sondern von etwas, was wir Quantenmechanik nennen,

aber was das ist, werden wir sehen. Also es ist eigentlich alles unrettbar falsch. Und diese

Vorlesung, die ist dann doch die Rettung. Okay, die erste Vorlesung, mit der wir heute beginnen,

ist das Experimentum crucis, also das Schlüsselexperiment, das entscheidende Experiment,

das kritische Experiment und Quantenwahrscheinlichkeiten. Die heutige Vorlesung ist konzeptionell sehr

wichtig. Wir werden heute sehr wenig Technik machen, aber man muss etliches konzeptionelles

vorausschicken, damit man nachher nicht die Technik macht und sich dann fragt, was bedeutet das alles.

Das ist auch ein Ansatz, die Quantenmechanik zu lehren. Dieser Ansatz heißt shut up and calculate.

Wir verfolgen den Ansatz, denk nach, calculate, think about it and then calculate. Also wir

versuchen erst die Konzepte zu extrahieren. Das kann nicht deduktiv gehen, aber was wir tun können,

was wir tun müssen als Physiker, wir sollten nicht allzu viel philosophieren, sondern wir sollten

uns an einem Experiment orientieren. Meine Behauptung, dass alles, was Sie gelernt haben und alles,

was Sie sich vorstellen über Teilchen, deren Dynamik und so weiter, so völlig, so ganz lachhaft

falsch ist, das muss ich Ihnen jetzt irgendwie zeigen. Weil wir leider keinen Experimentator heute

morgen zur Verfügung haben, muss ich Ihnen das erzählen, wie dieses Experiment aussieht, was in

diesem Experiment herauskommt. Das haben Sie sicher auch schon mal gehört, aber wir werden das dann

in einer etwas neuartigen Weise analysieren und werden dadurch isolieren, was genau an der

klassischen Mechanik denn alles nicht sein kann und das ist eben verdammt viel. Also der erste

Abschnitt für die heutige Vorlesung ist eben dieses entscheidende Experiment. Experimentum crucis,

das ist irgendwie neues Latein, das ist Newton und so. Das entscheidende Experiment. Worum geht es?

Wir verschaffen uns den folgenden Aufbau irgendwo im Labor und Sie können den Experimentator Ihres

Vertrauens bitten, das zu realisieren und heute kann man das tatsächlich genauso realisieren,

wie ich das jetzt hinmale. Lange Zeit war das in genau dieser Form ein Gedankenexperiment, aber heute

läuft es. Sie nehmen da so einen kleinen Stromkreis und Sie jagen da Strom durch irgendwie so eine

Glühwende und die fängt an zu leuchten und so zeug, vor allem werden dabei Elektronen ausgeschlagen

und davor stellen Sie so einen Schirm, damit die Elektronen, die da irgendwie nach irgendwo fliegen,

nicht so zum Tragen kommen, sondern Sie hier effektiv so eine kleine Elektronenkanone gebastelt

haben. Also dieses ganze Ding soll eine Elektronenkanone sein. Es könnte auch eine Photonen,

eine Lichtteilchenkanone sein. Sie können heute sogar, ich glaube das Experiment,

das die größten Teilchen benutzt, benutzt irgendwie sowas wie 800 atomige Moleküle.

Also auch möglich oder alternativ könnte man 800 atomige Moleküle nehmen und alles,

was ich jetzt im Folgenden sage für Elektronen, gilt auch für diese 800 atomigen Moleküle und

im Prinzip gilt es auch für einen Walfisch, den Sie da durchschießen. Na ja, im Prinzip.

Okay, aber wir fangen einfach mal mit Elektronen an. Sie verschaffen sich so eine Elektronenkanone.

Spielzeug, das Männer heute auch Frauen aufbauen und dafür von ihren Frauen verlassen werden und