Heft 2, von einem hervorragenden Kenner der Materie besprochen.B. L. van der Waerden schreibt unter anderem: ,,Auf jeder Seite spurt man, dab hier ein Kenner am Werk ist: einer, der die ganze Entwicklung aus nachster N i h e beobachtet und gedanklich mit vollzogen hat, von den ersten tastenden Versuchen bis zur vollen begrifflichen Krirung".Dem kann sachlich nichts hinzugefiigt werden.So sei dem Rezensenten eine personliche Bemerkung erlaubt.Ich greife einen Satz aus dem Vorwort auf.Der Autor schreibt: ,,Vielleicht versteht man die Physik besser, wenn man die Schwierigkeiten ihrer Entstehung kennt".Dies ist sicher richtig.Ich mijchte noch weitergehen und sagen, dab wir versuchen sollten, die personliche Leistung einzelner Wissenschaftler in ihrem Bemiihen um ein besseres Verstandnis der Zusammenhange zu erkennen.Gerade f i r Lehrer aller Bereiche scheint mir dies besonders wichtig.Nur wenn der Lehrende diese Leistung selbst erkennt, kann er seinen Schiilern einen Eindruck von dem menschlichen Abenteuer vermitteln, das wissenschaftliche Forschung immer war und sicherlich bleiben wird.Biicher wie die ,,Geschichte der Quantentheorie" kiinnen da eine grobe Hilfe sein.Deshalb sei dieses Buch allen denen empfohy Ien, die nicht nur wissen wollen, wo wir heute stehen, sondern auch, wie wir dorthin
Heft 2, von einem hervorragenden Kenner der Materie besprochen.B. L. van der Waerden schreibt unter anderem: ,,Auf jeder Seite spurt man, dab hier ein Kenner am Werk ist: einer, der die ganze Entwicklung aus nachster N i h e beobachtet und gedanklich mit vollzogen hat, von den ersten tastenden Versuchen bis zur vollen begrifflichen Krirung".Dem kann sachlich nichts hinzugefiigt werden.So sei dem Rezensenten eine personliche Bemerkung erlaubt.Ich greife einen Satz aus dem Vorwort auf.Der Autor schreibt: ,,Vielleicht versteht man die Physik besser, wenn man die Schwierigkeiten ihrer Entstehung kennt".Dies ist sicher richtig.Ich mijchte noch weitergehen und sagen, dab wir versuchen sollten, die personliche Leistung einzelner Wissenschaftler in ihrem Bemiihen um ein besseres Verstandnis der Zusammenhange zu erkennen.Gerade f i r Lehrer aller Bereiche scheint mir dies besonders wichtig.Nur wenn der Lehrende diese Leistung selbst erkennt, kann er seinen Schiilern einen Eindruck von dem menschlichen Abenteuer vermitteln, das wissenschaftliche Forschung immer war und sicherlich bleiben wird.Biicher wie die ,,Geschichte der Quantentheorie" kiinnen da eine grobe Hilfe sein.Deshalb sei dieses Buch allen denen empfohy Ien, die nicht nur wissen wollen, wo wir heute stehen, sondern auch, wie wir dorthin
Physik ist eine wunderbare Wissenschaft. Wenn ich einen guten Physiklehrer auf dem Gymnasium gehabt hätte, ware ich vielleicht Physiker geworden. Ich bereue es aber nicht, Informatiker geworden zu sein. Wenn man tief genug in die Grundlagen der eigenen Wissenschaftsdisziplin einsteigt, dann berührt man auch andere Gebiete der Grundlagenforschung, erwirbt einen Zugang zu den gemeinsamen Fundamenten aller Wissenschaften und sieht vieles klarer und spannender, als wenn man es nur aus der engen Sicht einer Wissenschaftsdisziplin betrachtet. Die Physik bietet gleichzeitig einen breiteren und tieferen Blick auf die Welt und keine andere Wissenschaft hat unser Weltbild insbesondere im neunzehnten und in der ersten Hälfte des zwanzigsten Jahrhunderts so stark geprägt wie gerade die Physik. Spannende Entdeckungen, unerwartete Wendungen und spektakuläre Ergebnisse waren gang und gäbe in der physikalischen Forschung. Die Quantenmechanik selbst gehort für mich zu den größten Errungenschaften der Wissenschaft. Sie zu verstehen und zu akzeptieren, war für die Menschen nicht leichter als im Mittelalter den Glauben an die zentrale Position der Erde im Universum aufzugeben. Warum hatte die Quantenmechanik mit ihrer Anerkennung ähnliche Probleme wie Galileo Galilei? Die Gesetze der Quantenmechanik sind Regeln für das Verhalten der Elementarteilchen und diese Regeln stehen im Widerspruch zu unseren Erfahrungen aus der Makrowelt. Im Folgenden nennen wir die wichtigsten Prinzipien der Quantenmechanik, die die Weltanschauung der klassischen Physik sprengen.
Physik ist eine wunderbare Wissenschaft. Wenn ich einen guten Physiklehrer auf dem Gymnasium gehabt hätte, wäre ich vielleicht Physiker geworden. Ich bereue es aber nicht, Informatiker geworden zu sein. Wenn man tief genug in die Grundlagen der eigenen Wissenschaftsdisziplin einsteigt, dann berührt man auch andere Gebiete der Grundlagenforschung, erwirbt einen Zugang zu den gemeinsamen Fundamenten aller Wissenschaften und sieht vieles klarer und spannender, als wenn man es nur aus der engen Sicht einer Wissenschaftsdisziplin betrachtet. Die Physik bietet gleichzeitig einen breiteren und tieferen Blick auf die Welt und keine andere Wissenschaft hat unser Weltbild insbesondere im neunzehnten und in der ersten Hälfte des zwanzigsten Jahrhunderts so stark geprägt wie gerade die Physik. Spannende Entdeckungen, unerwartete Wendungen und spektakuläre Ergebnisse waren gang und gäbe in der physikalischen Forschung. Die Quantenmechanik selbst gehört für mich zu den größten Errungenschaften der Wissenschaft. Sie zu verstehen und zu akzeptieren, war für die Menschen nicht leichter als im Mittelalter den Glauben an die zentrale Position der Erde im Universum aufzugeben. Warum hatte die Quantenmechanik mit ihrer Anerkennung ähnliche Probleme wie Galileo Galilei? Die Gesetze der Quantenmechanik sind Regeln für das Verhalten der Elementarteilchen und diese Regeln stehen im Widerspruch zu unseren Erfahrungen aus der Makrowelt. Im Folgenden nennen wir die wichtigsten Prinzipien der Quantenmechanik, die die Weltanschauung der klassischen Physik sprengen.
Wenn heutzutage eine Gesellschaft von Physikern zusammenkommt, um Fragen der theoretischen Physik zu diskutieren, so wird das Gespräch früher oder später eine ganz bestimmte Wendung nehmen. Vielleicht haben Sie die Gesellschaft verlassen, als gerade die eigenen Spezialfragen oder die neuesten physikalischen Entdeckungen besprochen wurden; aber wenn Sie nach einer Stunde zurückkommen, können Sie jede Wette eingehen, daß man inzwischen bei einem alles überwuchernden Gesprächsthema angelangt sein wird: bei dem verzweifelten Stand der eigenen Unwissenheit. Und das ist keine Phrase. Es ist nicht einmal wissenschaftliche Bescheidenheit. Im Gegenteil, häufig ist die Einstellung eher ein naives Erstaunen darüber, daß die Natur ihr letztes Geheimnis so erfolgreich vor dem scharfsinnigen menschlichen Intellekt hat verbergen können. Die Sache liegt einfach so, daß wir auf dem Wege des Fortschritts urn eine Ecke gelangt sind, und nun steht plötzlich unsere Unwissenheit unverhüllt vor uns, erschreckend und unabweisbar.
Die Quantenmechanik ist eine der wichtigsten Theorien der modernen Physik.Mit ihr lassen sich nicht nur grundlegende Phänomene wie z.B. das Emissionsspektrum von Atomen oder die Stabilität von Materie erklären, sondern sie steckt auch in vielen technischen Anwendungen vom MP3-Player bis zum Tunnelmikroskop, und in Zukunft werden wir vermutlich Technologien wie Quantenkryptographie oder Quantencomputer mit großer Selbstverständlichkeit einsetzen.Die Kenntnis der Quantenmechanik ist daher nicht nur ein Schlüssel für das Verständnis unserer Welt, sondern unabdingbar für die Entwicklung moderner Technologien.Folgerichtig wird die Quantenmechanik heute oft schon in der Schule gelehrt; in jedem Fall jedoch an Universitäten, wo sie in den meisten Naturwissenschaften und auch in vielen Ingenieurwissenschaften zum Curriculum gehört.Eine große Hürde bei der Vermittlung und damit auch auf dem Weg zum Verständnis der Quantenmechanik ist nun nicht, wie man etwa vermuten könnte, die Mathematik, auch wenn diese an der einen oder anderen Stelle sicherlich einige Herausforderungen beinhaltet, sondern die Sprache.Der Grund dafür liegt darin, dass Sprache kein gegebenes Konstrukt ist, welches unabhängig vom Menschen und dessen Wissen über die Welt existiert, sondern sich vielmehr im Laufe der Menschheitsgeschichte durch die Auseinandersetzung des Menschen mit seiner Umwelt entwickelt hat.Sprache ist damit auch immer ein Abbild der Welt, so wie sie der Mensch wahrnimmt.Und dass diese Wahrnehmung gelegentlich trügt, wissen wir spätestens seit Einstein, der uns gezeigt hat, dass unsere Vorstellung von Raum und Zeit nicht der physikalischen Wirklichkeit entspricht.Die Quantenmechanik führt uns nun, mehr noch als die Relativitätstheorie, weg von den uns vertrauten Vorstellungen von der physikalischen Wirklichkeit.Damit verliert aber auch die Sprache ihre Legitimation als ein Werkzeug zur Beschreibung der Quantenmechanik.Streng genommen verbleibt als einzig legitimer Zugang zur Quantenmechanik daher die Mathematik.Mit ihr lassen sich, aufbauend auf einer Handvoll Axiome, alle Gesetze der Quantenmechanik ableiten und damit alle physikalischen Beobachtungen korrekt und widerspruchsfrei beschreiben.Allerdings sind diese Axiome, im Gegensatz zu z.B. denen der Newton'schen Mechanik, alles andere als unmittelbar einsichtig.Um daher auch solchen Leserinnen und Lesern den Zugang zur Quantenmechanik zu ermöglichen, welche die Quantenmechanik nicht als Teildisziplin der Mathematik oder der theoretischen Physik betreiben wollen, werden wir in diesem Buch trotz aller Gefahren den Weg der Sprache und der Bilder beschreiten.Dabei gehen wir von wenigen einfachen Schlüsselexperimenten aus, mit denen sich die Grundgleichungen der Quantenmechanik anschaulich begründen lassen.Im Gegensatz zu vielen anderen Lehrbüchern greifen wir jedoch nicht auf das berühmte Doppelspaltexperiment mit Elektronen oder das Experiment von Stern-Gerlach zurück, sondern wir arbeiten in den ersten Kapiteln ausschließlich mit einem Interferometer und Polarisationsfiltern
Die Schwankungserscheinungen bilden eines jener Kapitel der Physik, die einer scheinbar geringfügigen Beobachtung ihr Leben verdanken und dann in überraschend kurzer Zeit eine ungeahnte Bedeutung erlangen. So war es etwa mit der Entdeckung der Röntgenstrahlen und der Radioaktivität. Während jedoch diese immerhin nur beschränkte physikalische Gebiete in neuem Lichte erscheinen lassen, macht es den Eindruck, als ob man es bei den Schwankungserscheinungen, von denen die vorliegende Monographie handelt, mit einer naturwissenschaftlichen Betrachtungsweise zu tun hätte, die geeignet wäre, das ganze Gebiet dieser Wissenschaft von einem neuen, und anfangs fremdartig anmutenden Gesichtspunkte betrachten zu lassen. Da sie sich im wesentlichen auf die Annahme einer diskontinuierlichen Struktur der Materie stützt, ist es vielleicht nicht überflüssig, einen Blick auf die Entwickelung dieser Theorie seit ihrer Entstehung zu werfen.
Gleich von Anfang an machte mir die Forschung groBen Spa& und bis auf den heutigen Tag ist sie mir eine Freude geblieben.Dieses Vergnugen gleicht ein ganz klein wenig jenem, das jeder empfindet, der Kreuzwortratsel lost.Aber es ist doch noch vie1 mehr, vielleicht sogar mehr als die Freude an schopferischer Arbeit in anderen Berufen, die Kunst ausgenommen.Es besteht in dem Gefuhl, in das Mysterium der Natur einzudringen, ein Geheimnis der Schopfung zu luften und etwa Sinn und Ordnung in einen Teil der chaotischen Welt zu bringen.Dies ist eine philosophische Befriedigung.Ich habe mich bemuht, Philosophen aller Geschichtsepochen zu lesen, und viele erleuchtende Gedanken gefunden, doch keinen standigen Fortschritt zu tieferer Erkenntnis und eingehenderem Verstandnis.Die Naturwissenschaft hingegen vermittelt mir das Gefuhl eines bestandigen Fortschritts: ich bin uberzeugt, daB die theoretische Physik tatsachlich Philosophie ist.Sie hat grundlegende Begriffe umgesturzt, zum Beispiel uber Raum und Zeit (Relativitat), uber Kausalitat (Quantentheorie) und uber Stoff und Materie (Atomistik).Sie hat uns neue Denkmethoden gelehrt (Komplementaritat), *) Die ,,Recollections of Max Born", erschienen im Bull. of Atomic Scientists 21, No. 7, 8 u. 9 (1965), wurden in deutscher Obersetzung in Universitas 23. 249 (1968) Wiedergegeben und sind in das Buch von Hedwig und Max Born ,,Der Luxus des Gewissens" aufgenommen worden (vgl.Phys.B1. 25, 235, 1969).Das letzte der drei Kapitel, das ,,Oberlegungen" Uberschrieben ist, hat in der deutschen Uffentlichkeit Aufmerksamkeit erregt.Hier mBgen nun die entscheidenden letzten Seiten der Bomschen AusfUhrungen unter Hinweis auf das neue Buch wiedergegeben werden.Wir danken Herrn Dr. B.