Eine Rundreise durch die Quantenphysik

Viktor Hund, Massimo Malvetti, Hartmut M. Pilkuhn

Friedrich-Schiller-Universität Jena. Multimediazentrum, Krüger, Heidemarie

Photonen sind Quanten des elektromagnetischen Feldes und damit Objekte in der Raumzeit. Ein einzelnes Photon ist durch seine Ausbreitungsrichtung und durch seine Quantenzahl gekennzeichnet. Die Detektion einzelner Photonen in der Quantenphysik ist möglich und wird durch hochempfindliche Detektoren erreicht, die auf quantenmechanischen Effekten basieren. Neueste Entwicklungen der Photonen-Messtechnik mit supraleitenden Nanodraht-Einzelphotonen-Detektoren mit einer Zeitauflösung von wenigen Pikosekunden (ps) ermöglichen nicht nur die Detektion einzelner Photonen, sondern auch die direkte Bestimmung der Quantenzahlen. Das ist von Interesse bei der digitalen sicheren Kommunikation mit einzelnen Photonen, beim optischen Rechnen mit einzelnen Photonen und bei der Bildgebung mit einzelnen Photonen. Dieser Vortrag nimmt Sie mit auf eine Reise in die Welt einzelner und verschränkter Photonen.

Karen Rieck

Die Beschreibung der Natur in mikroskopischen Bereichen durch die Quantentheorie gehört zu den geistigen Errungenschaften unserer Zeit und hat unser Wissenschaftsverständnis grundlegend beeinflusst.So ist es nicht verwunderlich, dass die Quantenphysik ein verpflichtender und etablierter Unterrichtsinhalt der gymnasialen Oberstufe ist, durch den das Weltbild der Schülerinnen und Schüler 1 um den Aspekt der "modernen" Physik erweitert werden soll.Allerdings gilt die Quantenphysik im Gegensatz zu klassischen Themen als abstrakt und unanschaulich.Durch den mathematischen Formalismus und die Schwierigkeiten bei der Begriffsbildung gehört die Quantenphysik ohne Zweifel zu den anspruchvollsten Themen der Schulphysik.Im Hinblick auf die Entwicklung von Unterrichtskonzepten zur Einführung der Quantenphysik im Schulunterricht müssen im Wesentlichen zwei Perspektiven berücksichtigt werden.Dies ist zum einen die pädagogische Sicht, aus der es gilt eine Entscheidung zu treffen, auf welchem methodischen Weg die Inhalte unterrichtet werden sollen, zum anderen die fachliche Sicht, in der es um eine Klärung und Aufbereitung der fachlichen Inhalte für den Unterricht geht.Aus pädagogischer Sicht wird es für den Ablauf von Lernprozessen als günstig angesehen, wenn der Ausgangspunkt sinnlich wahrnehmbare Phänomene, konkrete Objekte, Ereignisse und Handlungen sind.Für den Physikunterricht heißt dies, dass er mit einem Studium der Phänomene beginnen sollte, die direkt beobachtet und erfahren werden können.Zudem wird es als sinnvoll angesehen, dass Inhalte aufeinander aufbauen, so dass die Schülerinnen und Schüler im Verlaufe ihres Unterrichts durch die Vernetzung von Inhalten einen Einblick in die Struktur der Physik bekommen können.Aus fachlicher Sicht müssen dagegen die wesentlichen Begriffe und Prinzipien herausgearbeitet werden, die das Grundlegende des physikalischen Sachverhaltes beschreiben.In einem weiteren Schritt müssen diese Begriffe und Prinzipien auf ein für den Schulunterricht angemessenes Niveau gebracht werden. 1 Aus sprachlichen Gründen werden in dieser Arbeit nicht in jedem Fall sowohl die männliche als auch die weibliche Form verwendet.

Matthias Bartelmann, Dieter Lüst, Andreas Wipf +3 more

Erich Hamberger, Herbert V. R. Pietschmann

Der Quantenphysiker Herbert Pietschmann beschäftigt sich seit Jahrzehnten mit dem Phänomen Kommunikation. Der Kommunikationswissenschaftler Erich Hamberger setzt sich seit langem mit der Frage der Adaptierung erkenntnistheoretischer Einsichten der Quantentheorie für die Geistes- und Biowissenschaften auseinander. 2003 begegnen sich die beiden - und staunen über die „verschränkten Erkenntnisinteressen“. 2006 bestreiten sie eine erste gemeinsame universitäre Lehrveranstaltung. 2011 folgt Das Phänomen Kommunikation transdisziplinär betrachtet. Aus ihrer Zusammenarbeit ist dieses Buch entstanden. Naturwissenschaft arbeitet auf der Grundlage des mechanistischen Denkrahmens. Die bisher einzige Ausnahme ist die Quantenphysik. Weder Leben noch Kommunikation ist mittels des mechanistischen Denkrahmens zu verstehen. Auch der Denkrahmen der Quantenphysik reicht dazu nicht aus. Der Bedarf nach adäquatem Denken im Bereich der Kommunikation kann durch quantenphysikalisches Denken NICHT befriedigt werden, jedoch kann dadurch ein Weg aufgezeigt werden, wie ein adäquater Denkrahmen zu gestalten ist.

Matthias Bartelmann, Björn Feuerbacher, Timm Krüger +3 more