Die Vereinigung des Teilchen- und Wellenbildes in der Wellen-(Quanten-) Mechanik

Hans Adolf Bauer

Hans Adolf Bauer

Hans Adolf Bauer

Claude N. Cohen-Tannoudji, Bernard Diu, Franck Laloë

Wilhelm Macke

Zwei Begriffe präpariert die klassische Physik scharf heraus: den Begriff des Teilchens bei der Behandlung des Massenpunktes in der klassischen Mechanik und den Begriff der Welle, der in der Elektrodynamik, Optik, Akustik und in anderen Gebieten fundamental in Erscheinung tritt.Bei der Beobachtung der verschiedensten physikalischen Erscheinungen hat sich nun seit der Jahrhundertwende im Rahmen einer "modernen Physik" herausgestellt, daß beide Elemente der klassischen Physik, Teilchen und Wellen, in der Natur überhaupt nicht existieren, sondern nur genabelte Beschreibungsformen allgemeinerer Naturereignisse darstellen, die als Quanten bezeichnet werden.

Gerhard Heber, Gerhard‐Wilhelm Weber

Wir haben im vorigen Kapitel gesehen, daß das klassische Teilchenbild wichtige, empirisch gesicherte Eigenschaften der Materie nicht wiedergibt, nämlich die Interferenzfähigkeit von Materiestrahlen und das Auftreten von ausgezeichneten, diskreten Energieniveaus bei oszillatorischen Bewegungen atomarer Teilchen. Andererseits enthält das soeben entwickelte Wellenoder Feldbild gerade diese Eigenschaften der Materie zwanglos, versagt aber angesichts der Existenz diskreter, stabiler kleinster Bausteine der materiellen Substanzen, der Elementarteilchen. Da die Materie selbst eine Einheit bildet, die Wellen- und Teilcheneigenschaften zugleich besitzt, muß man versuchen, eine entsprechende Theorie zu entwickeln, die beide Eigenschaften enthält. Eine solche Theorie ist die Quantenmechanik, an deren Aufbau wir jetzt gehen. Dabei können verschiedene Wege eingeschlagen werden: Man kann erstens die Wellentheorie in geeigneter Weise abändern, so daß sie die Mängel der klassischen Formulierung des vorigen Kapitels nicht mehr besitzt. Auf diese Weise gelangt man zur wellenmechanischen Form der Quantenmechanik. Oder man kann zweitens die klassische Teilchenmechanik entsprechend abändern, wodurch man die sog. Matrizenmechanik erhält. Es zeigte sich, daß die beiden so entwickelten Theorien, Wellen- und Matrizenmechanik, mathematisch äquivalent sind und als spezielle Ausdrucksformen einer allgemeineren Gesetzesgruppe, eben der Quantenmechanik, aufgefaßt werden können.