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WELTJAHR DER PHYSIK: QUANTEN

Die Quantenphysik hat mit der Relativitätstheorie und der Kosmologie eines gemeinsam: Man muss sich von allem, was mit Vernunft und dem „gesunden Hausverstand“ zu tun hat, verabschieden. Die Geburtsstunde der Quantenphysik schlug im Dezember 1900, als der deutsche Physiker Max Planck eine neue Formel für die „Schwarzkörperstrahlung“ vorschlug. Diese Formel besagt, dass jede Form von Energie nur als Vielfaches bestimmter Mindestmengen (lat. Quantum = Menge) übertragen wird. Obwohl Planck 1918 für seine Entdeckung den Nobelpreis erhielt, konnte er sich mit den wichtigsten Erkenntnissen der Quantenphysik zeitlebens nicht anfreunden.

Der Quantenphysik gelang nach der Entwicklung des Atommodells (1913) durch den dänischen Nobelpreisträger Niels Bohr der Durchbruch. Das Theoriengebäude ist schwer zu durchschauen, weil sie nur in der Sprache der höheren Mathematik zu vermitteln ist. Unser Gehirn hat sich im Laufe der Evolution an unsere Welt angepasst. Die Struktur der realen Welt muss mit unserem Denken wenigstens teilweise übereinstimmen, andernfalls wäre unser Überleben nicht möglich. Im Quantenuniversum haben wir aber eine völlig fremde Welt vor uns, vor dem unser Hirn mit seiner Fähigkeit zum begrifflichen Denken kapitulieren muss. Werner Heisenberg sagte einmal: „Ob wir entfernte Sterne oder Elementarteilchen studieren - auf diesen neuen Gebieten endet die Kompetenz unserer Sprache …, Mathematik ist die einzige Sprache, die uns verbleibt. Ich persönlich halte es für falsch, zu sagen, die Elementarteilchen der Physik seien kleine Stückchen von Materie; ich ziehe es vor, zu sagen, sie seien Repräsentanten von Symmetriegesetzen. Je kleiner die Partikel werden, umso mehr bewegen wir uns in einer rein mathematischen Welt.“

Trotz dieser Erkenntnis gibt es kein Forschungsgebiet, das erfolgreicher war und dem mehr Nobelpreise zugeordnet werden können, als die Quantenphysik. Albert Einstein erhielt seinen Nobelpreis für seine quantenphysikalische Pionierarbeit über den „fotoelektrischen Effekt“. Der deutsche Atomphysiker Hans Bethe erhielt 1937 den Nobelpreis für seine Arbeit über die Kernprozesse, die für das Leuchten der Sterne verantwortlich sind.

John Bardeen, Leon Cooper und John Schrieffer entwickelten die Theorie der Supraleitung und erhielten dafür 1972 den Nobelpreis. Bardeen, der zuvor mit zwei anderen Physikern den Transistor entwickelt hatte, wurde damit zum zweiten Mal Nobelpreisträger im selben Fach. Bardeen war Schüler von Eugene Wigner, der ebenfalls für seine quantenphysikalischen Arbeiten den Nobelpreis erhalten hatte. Schüler-Lehrer-Verhältnisse sind bei Quantenphysik-Nobelpreisen häufig anzutreffen.

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© 2005 Rudolf Öller, Bregenz