Unsere Welt zu verstehen:  Modell Quantenphysik

 

 
Das besonders genaue Modell der Quantenphysik

— hmsgnr0392z

 
 
(1)  Quantenphysik verfeinert den Zustandsbegriff
 
 
Die klassische Physik versucht eine Welt W zu verstehen, indem sie sich W als Summe disjunkter Teilwelten W(j) auffasst und dann davon ausgeht, dass man W kennt, sobald man alle W(j) kennt. Mit anderen Worten:
 
Klassische Physik geht davon aus, dass der Zustandsraum von W die direkte Summe der Zustandsräume aller W(j) sei und jedes W(j) sich autonom verhalte.
 
Ein Nachteil dieses Vorgehens wird sofort klar: Jede so erhaltene Beschreibung von W wird ums ungenauer sein, in je weniger kleine Teilwelten W(j) man sich W partitioniert denkt.
 
 
Quantenphysik dagegen ist genauer: Sie ist holistisch in dem Sinne, dass sie neben sämtlichen Teilwelten auch noch die Beziehungen zwischen ihnen betrachtet und sie als ebenfalls wesentliche Bestandteile von W anerkennt. Dies zu erreichen, geht Quantenphysik davon aus, dass der Zustandsraum von W das direkte Produkt der Zustandsräume all seiner kleinstmöglichen, nicht mehr teilbaren Teilwelten w(j) sein müsse.
 
 
 
(2)  Nur Quantenphysik kennt komplementäre Größen
 
 
Als komplementär bezeichnete Niels Bohr zwei Größen, deren begrifflicher Gebrauch für das volle Verständnis einer Sache unverzichtbar ist, obgleich sie einander ausschließen.
 
Er hat das erklärt am Beispiel von Liebe und Gerechtigkeit: Um zu überleben benötigen Menschen beides. Und doch ist — im strengen Sinne ihrer Bedeutung — die gleichzeitige Anwendung beider nicht möglich. Sie sind komplementär.
 
Beispiel für Komplementarität in der Quantenphysik sind das Wellen- und das Teilchenmodell: Jede Welle ist ausgebreitet über den ganzen Raum, ein Teilchen aber wird als punktförmig und zu jeder Zeit als an einem ganz bestimmten Ort lokalisiert gedacht.
 
 
 
Heisenbergs Matrizenmechanik lieferte die mathematische Struktur, die zur Darstellung des Zustandsraumes, aber auch der Komplementarität in der Quantenphysik nötig war. Da sich jede quantenphysikalische Messung als linearer Operator auf dem Zustandsraum darstellt, spiegelt sich die Komplementarität in der Tatsache, dass das Produkt zweier Operatoren von der Reihenfolge ihrer Anwendung abhängt.