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Quantum Physics for Dummies

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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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Recent Comments

  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 :-)

  9. Lieber Mike, danke für Deine Hilfe, einem Begriffstutzigen wie mir wieder ein kleines Stück weitergeholfen zu haben. Als Schmalspurphilosoph habe ich mich mit dem “Zufall“ auseinandergesetz. Zwei Nahtoderfahrungen haben meine Denkweise beeinflusst. Pascal und Herder habe ich neulich (wieder-) entdeckt. Mich erstaunt die Fähigkeit der Menschen, mit nur fünf Sinnen ausgestattet Werkzeuge erfunden zu haben, welche Rückschlüsse auf nicht unmittelbar sichtbares ermöglicht zu haben.
    PS Bei der ersten Erwähnung des Wortesc“Atombombe“ fehlt das zweite b.ich dachte zuerst an eine Wortneuschöpfung Atombeaume (Atombalsam), Atombäume, Atombonbons (es weihnachtet sehr).
    Schöne Feiertage!
    Heinrich

  10. auseinandergesetzt, Sichtbares,,

  11. Mike-vom-Mars

    Danke dir, hab's korrigiert 👍

    Ich denke, der Grund, warum wir Menschen trotz unserer limitierten Sinne Rückschlüsse auf "Unsichtbares" ziehen können, ist, zumindest in der Forschung, vor allem die Mathematik. Sie ist die wahre Sprache des Universums. Sie ermöglicht es uns, nicht nur in die Vergangenheit oder die Zukunft zu sehen, Zusammenhänge und Kausalitäten zu erkennen, sondern auch Dinge zu sehen, die unseren normalen Sinnen nicht zugänglich sind.

    Dem gegenüber gibt es auch noch das intuitive Verstehen. Aber das benötigt einen relativ reinen, unverfärbten Geist, der im Großen und Ganzen frei ist von Kultur, Tradition, Fanatismus, Leidenschaften, Emotion, Erziehung, Vorurteilen und Religionen. Man kann sich also ausrechnen (Wortspiel), wie wenige Menschen wirklich zu intuitivem Verstehen in der Lage sind.

  12. supergute eingängige heranführung an quantenmechanische grundsätzlichkeiten….was mir immer zu quantenmechanisch verschränkten teilchen bzw. informationsübertragung schneller als licht einfällt ist die schilderung einer frau die während des 2ten weltkrieges plötzlich wusste dass ihr mann im felde gefallen war…man könnte von einer gleichzeitigkeit des wissen um einen informationsstand(der eingetretene tod des ehepartners)ausgehen….was zu beweisen wäre durch exakte messung des todeszeitpunktes des mannes und dem zeitpunkt des darum wissens bei der frau…was leider nicht vorliegt…aber mehrere ähnliche schilderungen einer quasi verschränkten verbindung zwischen räumlich getrennten personen sind mir im laufe meiner registrierbereitschaft für solche phänomene aufgefallen…wissenschaftlich zu messen wie schnell ein übertragungstempo von informationen solcher art stattfindet dürfte schwer sein aber machbar.(experimentiell…)bei vorraussagen von kartenabfolgen die z.bsp vom amerikanischen geheimdienst in experimenten mit sogenannten medial veranlagten menschen durchgeführt wurden ist das momentum zeit und damit die übertragungsgeschwindigkeit des wissens um etwas….dass zum beispiel die karo sieben im nachbarraum für das medium nicht sichtbar auf die herz 8 folgt…kaum messbar…noch verwirrender wären exakte vorraussagen zukünftiger tatsachen oder abläufe…dafür gibt es bis jetzt keine mir bekannten unumstösslichen beweise…aber über den linearen ablauf von zeit darf spekuliert werden…und absurd anmutende thesen kann man auch mathematisch untersuchen…wie z.bsp das wissen um zukünftige gegebenheiten…solche informationsübertragung in punkto geschwindigkeit untersuchen zu wollen scheint äusserst absurd zu sein….und geht in der sinnhaftigkeit gegen null…kann aber trotzdem noch nüchtern abgehandelt werden..sollten meine betrachtungen ausgeufert erscheinen …dann sind sie es wohl..verschränkt oder beschränkt…je nach betrachter ….gruss arno…..und ein danke an den macher oder die macher der seite

  13. fragen….
    sind neutrinos quanten?
    sind higgs-bosonen quanten?
    besteht das higgs-feld aus quanten?
    sind w-z…usw-bosonen quanten?
    kann man quanten zerschiessen….ja….sind die kurzlebigen bruchstücke quanten?
    haben die verschiedenen erscheinungsformen von quanten(photon,das noch nicht nachgewiesene graviton,usw)ein grundsätzliches gemeinsames muster…?
    könnten quanten unabhängig von raum und zeit bestehen?…durch die nachgewiesene beschränkung von quantenpaare und des immer gleichen informationstandes des quantenpaares bei messungen, unabhängig von zeit u. raum, drängt sich mir dies auf…
    je mehr ich den fragensack öffne,erscheint es mir dass ich was grundsätzliches nicht erfasst habe oder nicht erfassen kann…bezüglich des wissenschaftlich definierten begriffes…QUANT…egal…wird trotzdem abgeschickt…
    und könnten quanten einfach mal verschwinden da sie in einem anderen gefüge(den menschlichen messinstrumenten nicht zugänglich) eine funktion übernehmen?
    hmmm…ich bin laie…leider…aber sehr sehr interessiert an dieser welt des kleinsten…jede messung durch menschen ist ja eine form von direkter anfrage an noch unbestmmte kleinstteilchen…wo bist du? was machst du? wie erscheinst du?…und das kleinstteilchen reagiert…eine art der interaktion findet statt….mache schluss da alles verschwimmt und meine überlegungen und entstehenden fragen immer mehr intutiv spekulativ werden….bye bye

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