ZusammenfassungDie korrekte Beschreibung der Phase eines quasimonochromatischen Lichtfeldes, idealisiert als Ein-Moden-Zustand des Strahlungsfeldes, gehört zu den delikatesten Problemen der Quantentheorie. Tatsächlich bemühen sich die Theoretiker seit Generationen vergeblich, einen Phasenoperator zu finden, der dem quantenmechanischen Standard entspricht. Woran es hapert, ist die Hermitizität. Nur mit Hilfe eines mathematischen Tricks gelang es, einen in Strenge Hermiteschen Phasenoperator zu konstruieren, nämlich dadurch, daß man die „Spielwiese“ des Phasenoperators künstlich einengte, d. h. die Dimension des entsprechenden Hilbert-Raums auf einen sehr großen endlichen Wert beschränkte. Wirft man einen Blick auf die Historie, so stellt man fest, daß bereits in der allerersten (heute leider weitgehend vergessenen) Arbeit zum Phasenproblem [LON 26] der befriedigendste Zugang gefunden wurde. Es wurden nämlich Phasenzustände, d. h. quantenmechanische Zustände scharfer Phase φ in folgender Form eingeführt ∣φ⟩=2π1n=0∑∞einφ∣n⟩ (10.1) wobei ∣n⟩ die Zustände scharfer Photonenzahl n bezeichnen (s. Abschn. 4.2 und A.1).
Die korrekte Beschreibung der Phase eines quasimonochromatischen Lichtfeldes, idealisiert als Ein-Moden-Zustand des Strahlungsfeldes, gehört zu den delikatesten Problemen der Quantentheorie. Tatsächlich bemühen sich die Theoretiker seit Generationen vergeblich, einen Phasenoperator zu finden, der dem quantenmechanischen Standard entspricht. Woran es hapert, ist die Hermitizität. Nur mit Hilfe eines mathematischen Tricks gelang es, einen in Strenge Hermiteschen Phasenoperator zu konstruieren, nämlich dadurch, daß man die „Spielwiese“ des Phasenoperators künstlich einengte, d. h. die Dimension des entsprechenden Hilbert-Raums auf einen sehr großen endlichen Wert beschränkte. Wirft man einen Blick auf die Historie, so stellt man fest, daß bereits in der allerersten (heute leider weitgehend vergessenen) Arbeit zum Phasenproblem [LON 26] der befriedigendste Zugang gefunden wurde. Es wurden nämlich Phasenzustände, d. h. quantenmechanische Zustände scharfer Phase φ in folgender Form eingeführt 10.1 ∣φ⟩=2π1n=0∑∞einφ∣n⟩ wobei ∣n⟩ die Zustände scharfer Photonenzahl n bezeichnen (s. Abschn. 4.2 und A.1).
Die Heisenberg-Gesellschaft widmet sich dem Nachlass von Werner Heisenberg, der Aufarbeitung spannender Aspekte der Wissenschaftsgeschichte – insbesondere der Quantenmechanik – und der schulischen Vermittlung moderner Physik. Bei der Mitgliederversammlung im Oktober 2020 hat Ernst Peter Fischer einen Einblick in Heisenbergs Gemütslage in den schwierigen 1940er Jahren gegeben. Kontrastreich dazu ist eine ganz moderne Anwendung der Quantenmechanik: Peter Hommelhoff schildert die Kontrolle von Elektronen mit Laserlicht und den Vorstoß der Experimentiertechnik in den Attosekundenbereich. Historische Briefe von Heisenberg an Freunde in der Jugendbewegung und ein Vortrag zum Thema Quantenmechanik und Religion ergänzen das historische Bild. Der letzte Beitrag wirft einen Blick auf die immerwährende Interpretation der Quantenmechanik und ihre statistischen Aspekte: Kann es eine deterministische Erweiterung der Quantenmechanik geben? Einstein, Podolski, Rosen und andere wünschten sich das sehr – Pauli und Heisenberg hingegen hielten es für unmöglich und Heisenberg gibt hier eine detaillierte Begründung.