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Lettre

1. Einleitung

Jan Schaldach

Published Jun 30, 2026• 0 citations
Publisher

Abstract

Den Sommer des Jahres 1970 verbrachte Michail Bachtin in der kleinstädtischen Abgeschiedenheit von Klimovsk.Seit dem Ende des Zweiten Weltkriegs war die früher unscheinbare Siedlung zu einem aufstrebenden, modernen Satellitenstädtchen Moskaus gewachsen.Und während junge Arbeiterfamilien an den beiden Klimovsker Bahnstationen in die Vorortzüge mit Fahrtrichtung Moskau stiegen, um eine reichliche Stunde später in das Leben der Hauptstadt einzutauchen, las der altgewordene Michail Bachtin in seiner kleinen Wohnung im Klimovsker Pflegeheim über die Quantentheorie und notierte sich in einem Arbeitsheft die Erkenntnis: "Die Position des Experimentierenden und Beobachtenden in der Quantentheorie.Das Vorhandensein dieser aktiven Position verändert die gesamte Situation und, folglich, die Ergebnisse des Experiments.Ein Ereignis, welches einen Beobachter hat, so weit entfernt, versteckt und passiv er auch sei, ist bereits ein vollkommen anderes Ereignis.(Siehe den ,geheimnisvollen Besucher' Zosimas)" 1 1 "Позиция экспериментирующего и наблюдающего в квантовой теории.Наличие этой активной позиции меняет всю ситуацию и, следовательно, результаты эксперимента.Событие, которое имеет наблюдателя, как бы он ни был далек, скрыт и пассивен, уже совершенно иное событие.(См.«таинственный посетитель» Зосимы.)"Bachtin 1979, S. 340, Übersetzung JS.In Klimovsk hatten Bachtin und seine Frau übergangsweise eine Wohnung in einem Pflegeheim bekommen, bevor Bachtin vom Schriftstellerverband eine eigene Wohnung in Moskau erhielt.Bei dem "geheimnisvollen Besucher" Zosimas handelt es sich um eine Binnenerzählung aus Dostoevskijs Die Brüder Karamasov.Dem späteren Mönch Zosima, der in deutschen Übersetzungen zumeist Starez Sossima genannt wird und die moralisch-religiöse Autorität in den Brüdern Karamasov verkörpert, vertraute in seiner Jugend ein gewisser Michail an, einen Mord begangen zu haben.Dieser Michail, ein angesehener, stadtbekannter Wohltäter, der als "geheimnisvoller Besucher" zu Zosima kam, hatte vierzehn Jahre zuvor aus Eifersucht seine damalige Geliebte umgebracht.Als Schuldiger wurde jedoch ihr kurz zuvor im Streit entlaufener, leibeigener Diener verurteilt.Zosima wurde durch dieses Geständnis zum einzigen "Beobachter" eines scheinbar nie vorgefallenen Verbrechens.Auch als Michail in tiefer Reue die Stadtgesellschaft über seinen Mord unterrichtete, wurde ihm sein Verbrechen nicht geglaubt und das Geständnis als eine geistige Verwirrung abgetan.Vgl.

DOI
10.14361/9783839478721-007

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ZusammenfassungWie wir in Kapitel 4 schon gesehen haben, brachte die im ersten Viertel unseres Jahrhunderts entwickelte Quantentheorie einschneidende Veränderungen unserer Auffassungen über die Natur mit sich. Dieser Wandel rührte vor allem vom Verzicht auf einen strikten Determinismus her, und zwar nicht nur für längere Zeiträume wie in der klassischen Mechanik, sondern auch für kurze Zeitspannen im atomaren Maßstab. Manche Wissenschaftshistoriker meinen, die irrationale, antideterministische Stimmung und das politische Chaos in Deutschland nach der Niederlage im 1. Weltkrieg hätten zum Aufkommen der Quantenmechanik entscheidend beigetragen. Lewis S. Feuer bezog sich auf die letztlich erfolglose Revolution in Bayern mit dem Versuch, eine Räterepublik zu errichten, und auf den danach einsetzenden Gegenterror, als er schrieb: «Ohne die Geschehnisse von 1919 in München hätte Heisenberg die Unschärferelation nicht aufstellen können.»(34) Solche provozierenden externen soziologischen Deutungen der Wissenschaft enthalten zuweilen ein Körnchen Wahrheit, so daß sie plausibel klingen; aber sie geben das Wesen der Naturwissenschaft verzerrt wieder. Um die psychologischen Ursprünge neuer Ideen zu erklären, reicht es nicht aus, ihre experimentelle Bestätigung, ihre breite Akzeptanz und ihre Dauerhaftigkeit zu beschreiben.

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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.

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ZusammenfassungWie wir in Kapitel 4 schon gesehen haben, brachte die im ersten Viertel unseres Jahrhunderts entwickelte Quantentheorie einschneidende Veränderungen unserer Auffassungen über die Natur mit sich. Dieser Wandel rührte vor allem vom Verzicht auf einen strikten Determinismus her, und zwar nicht nur für längere Zeiträume wie in der klassischen Mechanik, sondern auch für kurze Zeitspannen im atomaren Maßstab. Manche Wissenschaftshistoriker meinen, die irrationale, antideterministische Stimmung und das politische Chaos in Deutschland nach der Niederlage im 1. Weltkrieg hätten zum Aufkommen der Quantenmechanik entscheidend beigetragen. Lewis S. Feuer bezog sich auf die letztlich erfolglose Revolution in Bayern mit dem Versuch, eine Räterepublik zu errichten, und auf den danach einsetzenden Gegenterror, als er schrieb: «Ohne die Geschehnisse von 1919 in München hätte Heisenberg die Unschärferelation nicht aufstellen können.»(34) Solche provozierenden externen soziologischen Deutungen der Wissenschaft enthalten zuweilen ein Körnchen Wahrheit, so daß sie plausibel klingen; aber sie geben das Wesen der Naturwissenschaft verzerrt wieder. Um die psychologischen Ursprünge neuer Ideen zu erklären, reicht es nicht aus, ihre experimentelle Bestätigung, ihre breite Akzeptanz und ihre Dauerhaftigkeit zu beschreiben.
Seit im Jahre 1928 durch die fundamentalen Arbeiten von Sommerfeld und Bloch die moderne Festkörperphysik begründet wurde, hat es lange Zeit dem Verständnis der elektronischen Eigenschaften der festen Körper keine wesentlichen Schwierigkeiten bereitet, daß es sich bei den Kristallelektronen um ein Vielkörpersystem wechselwirkender Teilchen handelt.Die auf Drude zurückgehende Idee, diese Elektronen als ideales Gas zu behandeln, erwies sich vielmehr durch die Ableitung eines entsprechenden Hamilton-Operators nach Hartree, Fock und Slater als begründbar und als so tragfähig, daß der aus ihr hervorgegangenen "Einelektronentheorie" der Kristalle faszinierende Erfolge beschieden waren.Indessen hat die zunehmende Verfeinerung der Experimentierkunst und die mit ihr einhergehende Vertiefung der theoretischen Fragestellung in den zurückliegenden zwanzig Jahren dazu geführt, daß dem Vielteilchencharakter fast aller Probleme der Elektronentheorie der Festkörper in einem ständig wachsenden Teil der erscheinenden Publikationen Rechnung getragen wird und eine entsprechende Vertrautheit mit den Begriffen und den formalen Methoden der Quantentheorie der Vielteilchensysteme für den Festkörperphysiker zu einem Erfordernis von zunehmender Dringlichkeit wird.Mit der Anwendung der ursprünglich in der Quantenfeldtheorie entwickelten mathematischen Methoden auf die Probleme der Quantenstatistik wurde dieselbe außerordentlich gefördert.So liegt heute z.B. im Formalismus der thermodynamischen Greenschen Funktionen ein mathematischer Apparat von großer Allgemeinheit und Geschlossenheit vor, der die Strukturen der physikalischen Qualitäten von Vielteilchensystemen in systematischer, überschaubarer Weise widerspiegelt.In seiner Anwendung auf das Vielelektronenproblem der Kristalle bietet er die Möglichkeit zu einer genaueren Definition der in der traditionellen Festkörperphysik gängigen Begriffe und zu einer Vereinheitlichung und Erweiterung der formalen Sprache, in der ihre physikalischen Inhalte ihren Ausdruck finden.Es erscheint daher vertretbar, den zahlreichen Darstellungen der Quantentheorie der Vielteilchensysteme ein Buch hinzuzufügen, das sich nicht auf translationsinvariante Systeme konzentriert, sondern bemüht ist, die der Kristallstruktur entsprechende geringere Symmetrie des Vielelektronensystems ständig im Blick zu behalten.Es ist für Festkörperphysiker geschrieben und für Studen-
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.
Die Veröffentlichung dieses Vortrages erfolgt in der Hoffnung, mit diesem kleinen Beitrag diejenigen größeren Bestrebungen zu fördern, welche im allgemeinen das Ziel verfolgen, die verschiedenen Teildisziplinen, in welche unsere Geistigkeit auseinandergefallen ist, einander wieder näherzubringen. Die Abspaltung der Naturwissenschaften und der Mathematik als selbständige Teildisziplinen aus einer ursprünglich einheitlichen, aber vorwissenschaftlichen Naturphilosophie, welche im 17. Jahrhundert einsetzte, war zwar eine notwendige Bedingung für die weitere geistige Entwicklung des Abendlandes. Aber heute scheinen mir die Voraussetzungen für ein erneutes Einverständnis der Physiker und der Philosophen über die erkenntnistheoretischen Grundlagen der wissenschaftlichen Naturbeschreibung erfüllt zu sein. Die Entwicklung der Atomistik und Quantentheorie seit 1910 hat nämlich dazu geführt, daß die Physik allmählich gezwungen war, ihren stolzen Anspruch, im Prinzip die ganze Welt verstehen zu können, aufzugeben. Alle Physiker, welche die Entwicklung bejahen, die in der systematischen Konstruktion des mathematischen Formalismus der Wellenmechanik im Jahre 1927 einen vorläufigen Abschluß fand, müssen zugeben, daß wir heute zwar Naturwissenschaften, aber kein naturwissenschaftliches Weltbild mehr besitzen. Eben dieser Umstand könnte aber als Korrektur der früheren Einseitigkeit den Keim eines Fortschrittes in Richtung auf ein einheitliches Gesamtweltbild in sich tragen, in welchem die Naturwissenschaften nur ein Teil sind. Hierin möchte ich die allgemeinere Bedeutung der Idee der Komplementarität erblicken, welche dank dem dänischen Physiker Niels Bohr aus dem Boden der Physik gewachsen ist.
ZusammenfassungRückblickend mag es sonderbar erscheinen, daß zwischen der Entdeckung der Teilcheneigenschaften von Wellen im Jahre 1905 und der Vermutung, die im Jahre 1924 angestellt wurde, daß die Umkehrung ebenfalls wahr sein könnte, zwei Jahrzehnte verstreichen mußten. Es ist jedoch nicht dasselbe, eine revolutionäre Hypothese aufzustellen, um sonst unverständliche Daten zu erklären, wie eine gleichermaßen revolutionäre Hypothese vorzuschlagen, ohne daß für sie eine zwingende Notwendigkeit vorhanden ist. Letzteres tat Louis de Broglie, als er vorschlug, daß Materie sowohl Wellen- als auch Teilcheneigenschaften besitzen sollte. Während jedoch die frühere Quantentheorie des Lichts von Planck und Einstein trotz ihrer Übereinstimmung mit dem Experiment kaum Aufsehen erregt hatte, fand de Broglies Vorstellung sofort Beachtung. Die Existenz der de Broglie-Wellen wurde zwar nicht vor 1927 demonstriert, das ihnen zugrundeliegende Dualitätsprinzip bot jedoch den Ausgangspunkt für Schrödingers erfolgreiche Entwicklung der Quantenmechanik im Jahre 1925.