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Quantenphysik für Dummies: Was sind Quanten?

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Der typische Deutsche ist kein sehr Phantasiebegabter Mensch. Parallelwelten? Zeitreisen? Wurmlöcher? Ist doch alles nur Humbug. Falsch -denn wer sich mit der Welt der Quantenphysik beschäftigt, entdeckt nach und nach, das wir in einer ziemlich abgefahrenen Welt leben, in der eigentlich nichts unmöglich scheint.

Seit Anbeginn der Zeiten ist der Mensch auf der Suche nach einem System, das ihm die Welt erklärt. Wir alle, zumindest die meisten von uns, sind auf der Suche nach der Matrix. Jahrtausende musste dafür die Religion herhalten. Wer im Namen der Religion sprach -oder sprechen durfte- der hatte recht. Punkt. Völlig egal, wie schwachsinnig die jeweiligen Thesen auch sein mochten. In manchen Gebieten der Welt ist das heute noch so. Die Religion muss nichts beweisen -sie muss einzig dafür sorgen, das man glaubt, was sie postuliert.

Die Religion muss nichts beweisen -sie muss einzig dafür sorgen, das man glaubt, was sie postuliert.

Dann kam das Zeitalter der klassischen Wissenschaften, in dem nur noch galt, was auch praktisch beweisbar war. Nach und nach setzte sich eine neue Nüchternheit durch, die nur noch gelten liess, was auch methodisch beweisbar war. Die Welt wurde von der Wissenschaft wortwörtlich entzaubert. Die Natur galt nunmehr als absolut berechenbares, grosses, mechanisches Räderwerk. Es schien, als hätte die Religion ausgespielt. Das, was sie Jahrtausende lang ihren Anhängern erzählte, galt als verlogen, erfunden, verstaubt -ungeachtet der Tatsache, das alle grossen Religionen dieser Welt eigentlich im Grossen und Ganzen das selbe behaupten.

Nach und nach drang der Mensch immer tiefer in die Materie vor. Hielten die Alten Griechen noch das Atom für den kleinsten Baustein der Materie, aus dem sich alle Dinge zusammensetzen, entdeckte man im Laufe der Zeit immer weitere, noch kleinere Teilchen. Und je kleiner diese Teilchen wurden, desto seltsamer wurde ihr Verhalten. Es schien, als ob in der Welt der kleinsten Teilchen völlig andere Naturgesetze wirkten und man erkannte bald, das man sich diese neue Welt nicht mit den Regeln der klassischen, vorhersehbaren, mechanischen Physik erklären konnte.

Die Geburt der Quantenphysik

Das war die Geburt der Quantenphysik und der Quantemmechanik, die das Verhalten und die Naturgesätze der atomaren und subatomaren Welt beschreiben. Und diese brechen radikal mit den Vorstellungen der klassischen Physik. In der Welt der Quantenphysik spielen Zeit und Raum nur bedingt eine Rolle, scheint die Zukunft unter Umständen die Vergangenheit zu beeinflussen und die Existenz einer (oder vieler) paralleler Welten sogar eine mathematisch zwingende Tatsache zu sein.

Und siehe da, hier schliesst sich wieder der Kreis zur Religion. Nachdem wir uns enttäuscht von ihr abgewandt hatten, ihre Auswüchse, die Verfolgung andersgläubiger und ihren Anspruch zur Alleinherrschaft nicht mehr hinnehmen wollten und in der Wissenschaft unser neues Heilsversprechen sahen, das uns alle ungeklärten Fragen des Universums beantworten würde, wissen wir heute -dank der Quantenphysik- das wohl doch einiges von dem, was uns die Religion bereits vor tausenden von Jahen erzählte, einen wahren Kern hat.

Die Existenz eines „Jenseits“? Quantenphysikalisch eigentlich fast schon zwingend vorausgesetzt. Die Unsterblichkeit der menschlichen Seele? Auch hier geben quantenphysikalische Erkenntnisse der Religion im Grunde recht. Nahtoderlebnisse, von denen betroffene Menschen meist das selbe berichten (ein langer Tunnel, der in ein helles Licht führt) -erklärbar durch die Relativitätstheorie, wie Markholf Niemz in seinem -unglaublich interessanten- Buch Lucy im Licht postuliert..

Doch alles der Reihe nach. Dieses Thema ist natürlich sehr komplex und gleicht der Reise Neos in die Matrix. Manche Dinge, die sich in der quantenphysikalischen Welt abspielen, sind so phantastisch und unglaublich, das manch einer sich wohl wünscht, er hätte lieber die blaue Pille genommen und wäre in der überschaubaren Welt Isaac Newtons geblieben, statt einer neuen Realität ins Auge zu sehen, die die Grenzen unserer gewohnten Logik sprengt.

Die Quantenphysik beschreibt die Naturgesetze in der Welt des Allerkleinsten, den Quanten. Aber was zum Teufel sind Quanten? Weiter auf der nächsten Seite.

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Neueste Kommentare

  1. Danke für deine Mühe! Wisse bloß, auch Frauen können sich dafür interessieren. Dazwischen kommt nämlich die Phrase "meine Herrren" … und ich kann mir vorstellen, dass auch Energie eine Masse besitzt. Bzw. ich finde nicht, dass sich die einzelnen Teilchen und Wellen widersprechen müssen. Was, wenn die einzelnen Teilchen jediglich die Welle aufbauen? So, wie die eizelnen Zellen den Körper? Alles Liebe, irena

  2. Mike-vom-Mars

    Danke dir für den Hinweis -habe das in "Damen und Herren" geändert, um doch mal politisch korrekt zu sein :)

    Ob Energie auch eine Masse besitzt: nach der Formel E = mc² entspricht jede Masse m einer wohlbestimmten Menge an Energie E, aber auch jede Energie E einer wohlbestimmten Masse m.

    Für Photonen (Lichtteilchen) gilt das laut Einstein aber nicht. Zumindest besitzen sie keine Ruhemasse. Diese ist auch nicht nötig, da Photonen sich immer bewegen, und zwar mit Lichtgeschwindigkeit. Und die Relativitätstheorie lehrt uns, das keine Objekte mit endlicher Ruhemasse auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden können -dazu wäre unendlich viel Energie nötig.

    Allerdings hat Licht eine bewegte Masse. Bewegte Masse ist nur eine Andere Masseinheit für Energie. Diese bewegte Masse des Lichts sorgt auch dafür, das Photonen von der Gravitation beeinflusst werden, also Licht z.B. gebogen werden kann. Der Gravitation ist es nämlich egal, ob sie Masse oder Energie vor sich hat.

  3. Hi ..
    habe Eure Aussagen gelesen zum Thema E=mc².
    … wenn also ein teilchen keine Ruhemasse hat muss es sich dann ewig bewegen.
    Nach neuesten Versuchen wurde schon ein Lichtteilchen im Experiment in seiner bewegung zum Stillstand gebracht. Wie verhält sich das denn mit der Aussage, das ein Photon immer mit lichtgeschwindigkeit sich bewegt ????

    Gruss indenetek

  4. Mike-vom-Mars

    Die rein theoretische Obergrenze der Lichtgeschwindigkeit beträgt zwar 299.792,458 Kilometer pro Sekunde – dabei geht man aber von einem Vakuum als Medium aus. Tatsächlich aber hängt die wirkliche Geschwindigkeit des Lichts, wie beim Schall, vom jeweiligen Medium ab, in dem es sich bewegt. Bewegt sich Licht durch die Atmosphäre der Erde, dann ist es "nur" 299.710 Kilometer pro Sekunde schnell. Bewegt es sich durch Wasser, dann ist es nur noch mit 225.000 Kilometer pro Sekunde unterwegs. In ganz speziellen Experimenten mit speziellen Medien ist es sogar schon gelungen, dass Licht auf 61 Kilometer pro Stunde abzubremsen.

    Es ist sogar möglich, einen "Licht-Überschallknall" zu beobachten, der eintritt, wenn sich Objekte schneller als das Licht bewegen. Da die Brennelemente in einem wassergefüllten Ausklingbecken gelagert werden, können diese schnellen Elektronen schneller als die Lichtgeschwindigkeit im Wasser sein und geben dann die sogenannte “Tscherenkow”-Strahlung ab, ein bläuliches Leuchten.

    Man muss sich klar machen, dass die Lichtgeschwindigkeit eine wirklich fundamentale Größe ist. Es ist nicht einfach “nur” die Lichtgeschwindigkeit – es ist die Geschwindigkeit, mit der sich masselose Teilchen bewegen (müssen). Es ist die Geschwindigkeit, mit der sich alle elektromagnetischen Wellen ausbreiten. Es ist eine Geschwindigkeit, die so gut wie alles im Universum beeinflusst. Diese Zahl steckt in fast allen physikalischen Formeln und wird zur Beschreibung fast aller astronomischen Phänomene benötigt. Ein Universum mit einer anderen Lichtgeschwindigkeit würde auch ganz anders aussehen.

    Sterne würden anders funktionieren und strahlen (oder gar nicht mehr strahlen), die chemischen Elemente wären anders aufgebaut, die Interaktion zwischen den Elementarteilchen würde anders ablaufen, und so weiter.

    Man kann also davon ausgehen, dass die Geschwindigkeit des Lichts im Vakuum tatsächlich immer und überall 299.792,458 Kilometer pro Sekunde beträgt.

  5. Wunderbar beschrieben, danke für den netten Artikel.
    Wermutstropfen: Das orthografische Problem mit "das" und "dass" ist im WEB ja allgegenwärtig, so auch hier. Das tut etwas weh, wenn auch die inhaltliche Qualität ungeschmälert bleibt.

  6. Mike-vom-Mars

    Ach, damit kann ich noch leben – das so viele aber mittlerweile aus einem Paket ein PaCKet machen, aus einem Haken einen HaCKen und vieles eCKelig (ekelig) finden, ist eigentlich viel wundersamer :-D

  7. So wunderbar einfach und sauber erklärt! Endlich hab ich jetzt den Hauch einer Ahnung um was es bei Quantenphysik geht. Danke dafür. Es sollte mehr Lehrer geben die so erklären können. Oder Bücher. Oder Internetblogs von Marsianern :)

  8. Mike-vom-Mars

    Dieses Thema ist nur deshalb für uns so "schwer" zu verstehen, weil wir im Alltag nicht wirklich (zumindest nicht bewusst) damit in Berührung kommen und unser Gehirn sich so im Laufe des Lebens eine simple Welt zurechtgezimmert hat, die auf dem einfach nachzuvollziehenden Newtonschen Weltbild basiert. Dieses ist einfacher zu verstehen, weil man es direkt beobachten, "anfassen" kann und weil es einfach perfekt in den menschlichen Alltag passt.

    Wenn man sich dann aber irgendwann mit der wundersamen Welt der Quanten beschäftigt, muss man erst mal wieder umdenken und sich wieder bewusst machen, das die Welt im Innersten nicht die ist, die wir uns bequemlicherweise zurechtgedacht haben :-)

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