Unbestimmtheit und Schrödingers Katze

Die Quantenwelt ist eine Welt der Atome und subatomaren Teilchen; die klassische Welt ist eine Welt der Menschen und Planeten.

Anscheinend sehr unterschiedliche Orte!

Klassisch: Wir können sowohl wissen, wo sich etwas befindet, als auch, wie schnell es sich bewegt...

Klassisch: Ein Ball, der sich von A nach B bewegt, nimmt einen festgelegten Weg. Wenn dazwischen eine Wand mit zwei Löchern ist, geht der Ball entweder durch das eine Loch oder das andere ...

Klassisch: Wir wissen, dass der Ball nach B fliegt und nicht irgendwo anders hin ...

Quanten: Wir können beides nicht genau wissen. Vielleicht können wir beides sogar überhaupt nicht wissen. Das ist das heisenbergsche Unbestimmtheitsprinzip ...

Quanten: Ein Teilchen nimmt alle Wege von A nach B, unter anderem die Wege durch verschiedene Löcher -die Pfade summieren sich auf und bilden eine Wellenfunktion, die sich von A aus ausbreitet...

Quanten: Das Teilchen kann überall dort enden, wo die Wellenfunktion hinreicht. Wo es ist, entdecken wir erst, wenn wir eine Beobachtung machen ...

Klassisch: Vorsichtige Quanten: Beobachtungen verändern

Beobachtungen beeinflussen die die Wellenfunktion völlig - wenn wir z. Bewegung des Balls nicht... B. das Teilchen am Ort C beobachten, dann kollabiert die Wellenfunktion so, dass sie völlig auf C beschränkt ist (und breitet sich dann wieder aus).

Eine Katze im Kasten!

Aber Katzen (klassische Physik!) bestehen aus Atomen (Quantenphysik!). Erwin Schrödinger stellte sich vor, was dieses Zusammenspiel von klassischer Physik und Quantenphysik für eine Katze bedeuten würde. (Mach das Folgende nicht mit deiner Hauskatze nach. Schrödinger hat das Experiment auch nicht wirklich durchgeführt!) Er stellte sich vor, eine Katze in einen völlig licht- und schalldichten Kasten zu sperren, zusammen mit etwas Gift, einem Strahlungsdetektor und einer kleinen Menge radioaktiven Materials. Wenn der Detektor anschlägt (weil ein Atom Strahlung durch einen Kernzerfall erzeugt hat), dann wird automatisch das Gift freigesetzt. Wenn man eine Weile wartet, ist die Katze dann noch lebendig? Die Atome im Kasten (auch die der Katze) nehmen alle möglichen Pfade: Bei einigen entsteht Strahlung, sodass das Gift freigesetzt wird, in anderen Fällen entsteht keine Strahlung. Erst wenn wir eine Beobachtung machen, indem wir den Kasten öffnen, entdecken wir, ob die Katze überlebt hat. Davor ist die Katze weder definitiv tot noch definitiv lebendig - in gewisser Weise ist sie eine Kombination von beidem.

Werner Karl Heisenberg (1901-1976)

Werner Heisenberg war ein deutscher Wissenschaftler, der Atomphysik erforschte. In seinen quantenmechanischen Arbeiten entwickelte er das »Unbestimmtheitsprinzip«, das besagt, dass man nicht zum gleichen Zeitpunkt den Ort und den Impuls eines Teilchens genau bestimmen kann. Wenn einer der beiden Werte genau (oder fast genau) ausgearbeitet wurde, dann ist der andere umso ungenauer. Daher ist es besser, mit statistischen Wahrscheinlichkeiten zu arbeiten, als genaue Bewegungsgesetze aufzustellen.

1944 hielt Heisenberg einen Vortrag in der Schweiz, die im Zweiten Weltkrieg neutral war. Die Amerikaner schickten einen Geheimagenten mit einer Waffe - und der Anweisung, Heisenberg zu erschießen, wenn sein Vortrag vermuten ließ, dass Deutschland eine Atombombe hatte oder nahe daran war, sie zu entwickeln. Zu Heisenbergs Glück war Deutschland noch weit von der Atombombe entfernt.

Heisenberg erhielt 1932 den Nobelpreis für Physik.

Erwin Schrödinger (1887-1961)

Erwin Schrödinger war ein österreichischer theoretischer Physiker. Er studierte Quantenmechanik und leitete eine wichtige Gleichung ab, die erklärt, warum sich Teilchen manchmal wie Wellen verhalten. Schrödinger war gegen Hitler und die Nazis. Er verließ Deutschland vor dem Krieg und lebte und lehrte in Irland und nahm schließlich auch die irische Staatsbürgerschaft an.

Schrödinger ist noch heute berühmt für sein Gedankenexperiment, das man »Schrödingers Katze« nennt - Wissenschaftler sind sich immer noch nicht einig, was mit der Katze passieren könnte! Im Garten von Schrödingers ehemaligem Wohnhaus in Zürich befindet sich eine lebensgroße Blechskulptur einer Katze - manchmal steht sie aufrecht und scheint »lebendig«, manchmal liegt sie scheinbar »tot« am Boden. Schrödinger erhielt 1933 den Nobelpreis für Physik.

 
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