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Quantenmechanik für Einsteiger | Harald Lesch

Name: Quantenmechanik für Einsteiger | Harald Lesch
Uploaded: 2015-06-12T19:00:01+00:00
Duration: 1 h 2 min 49 s
Channel: Urknall, Weltall und das Leben
Description: Die Quantenmechanik beschreibt die Welt des sehr Kleinen, wo Dinge unscharf, unbestimmt und anders als in der Alltagserfahrung werden. Eine Zelle ist …

Urknall, Weltall und das Leben1:02:49 3,9 Mio. Aufrufe veröffentlicht 12. Juni 2015 Auf YouTube

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die quantenmechanik das wird jetzt nicht einfach das wird im gegenteil es wird eher kompliziert das ist die theorie von der
die physiker selber sagen man kann sie nicht verstehen es ist die theorie von der die physiker sagen man muss sie hinnehmen
sie lebt ein bisschen von dem motto der erfolg heiligt die mittel also man macht was stellt fest man hat damit erfolg also macht man damit weiter
das ist kommt nicht einig also das mal vorab wenn sie jetzt nicht alles sofort schlagartig verstehen was ich sage wundern sie sich nicht dass wäre mir an
ihrer stelle auch nicht anders gegangen quantenmechanik ist was ganz merkwürdiges die quantenmechanik beschreibt die welt in ganz kleinen also
gucken sich doch an sie sind ja was haben sie so homo sapiens sapiens bringt so im mittel damals 80 kilo auf die waage oder 70 was
sie wollen hauptsache es irgendwas im bereich von einigen zehn kilogramm wie viele teilchen sind denn da jetzt drin in so einem homo sapiens nun nehmen
wir also mal wir haben also nehmen wir mal für spaß 100 kilogramm also ein kilogramm hat 1000 gramm ein proton wiegt 10 hoch minus 24 grad
dann können sie schnell ausrechnen wie viel aus wie vielen teilchen sie bestehen nämlich 19 -24 10 5 gramm sind c29 teilchen
sie bestehen aus 10 129 teilchen sie bestehen aus 10 29 teil ist aber nicht alles sondern sie bestehen natürlich vor allen dingen aufzählen denn sie sind
genauso wie ich ein biologisches lebewesen und dieses lebewesen besteht aus einer billion zellen aber die zelle ist schon kein quantenmechanischer
apparat mehr die zelle ist schon was kommen ja verstehen man kann er die zelle im mikroskop nachgucken sieht wie sich zellen bewegen wie sie sich
vermehren die quantenmechanik die beginnt da wo die dinge ich will es mal ich finde das wort schon mal nennen wo die dinge
unscharf unbestimmt dinge anfangen sich ja merkwürdig zu verhalten ein ganz einfaches beispiel nehmen wir
mal die welt um uns herum der tisch ist hier ich bin hier sie sind da sie können sich aber kurz anfassen damit sie merken dass sie auch da sind
ja wohl zu spüren sich nun also da wo sie sind da kann ein anderer nicht sein da kann nicht dahin wo sie sind weil dabei
müsste sie verdrängen also sie verdrängen raum sie verbrauchen raum und da wo sie sind das ist ganz klar wo sie sind völlig sie
wissen ganz genau ich stehe hier müssen nicht sagen ich kann nicht anders aber sie sind da ganz wunderbar das ist nicht so in der
quantenmechanischen welt das darf auch gar nicht so sein eine klare positionierung eine klare ortsangabe hätte katastrophale folgen da
unten in der welt der alle aller aller kleinsten teilchen also dann wenn es wirklich klein wird also richtig klein nicht nur ein bisschen klein sondern
richtig klein dann darf die welt nicht mehr so sein wie wir sie kennen das da was ist und das ist auch dann da und das bleibt auch dann da wenn es sich nicht
bewegt das ist klassische physik das ist da und kann sich bewegen und ich kann in jedem moment die bewegung von etwas nachvollziehen kontinuierlich wenn die
welt des allerkleinsten sich so verhalten würde wie die dinge um uns rum dann würde es uns gar nicht geben und jetzt machen wir ein ganz konkretes
beispiel nach diesem langen vorwort da geht es um den zusammenhang den sie alle kennen es geht um die anziehung von ladungen
und zwar von ungleich namen ladung aber das positiv geladene protonen das ist ein kern baustein der atomkern besteht aus protonen und neutronen die
neutronen sind elektrisch nicht geladen die protonen aber sind positiv geladen aber wenn man mal so ein positiv geladenes proton kann man sich gut
merken proton ist positiv geladen also gut gelaunt und auf der anderen seite ein elektron negativ geladen was machen um gleichnamige ladungen in dieser welt
hier um uns rum die ziehen sich an die kamera die mich jetzt aufnimmt ist an einen
stromkreislauf angeschlossen und dieser strom kreislauf funktioniert nur deshalb weil ladungen in einem leiter sich bewegen aufgrund von ladungs
unterschieden da wo viel positive ladung sind da fließen die negativen ladungen hin um diesen überschuss an positiven ladungen aus zu bleiben so funktioniert
das mit der spannung in der steckdose ja also dass ich das überhaupt sehen können liegt nur daran weil in dieser welt hatten sich so verhalten wie ich es
ihnen gerade beschrieben habe positive und negative ladungen ziehen sich an und jetzt erzähle ich ihnen nichts neues das haben sie schon ewig in der schule
gelernt nur wer das nicht vergessen und verdrängt höchstens atome bestehen zu 99,9 prozent in der masse aus den atomkern und in dem atom kern wie gesagt
wenn man sich noch werwolf protonen und neutronen das sind die schweren teilchen die sind richtig schwer so ein proton ist
wirklich richtig schwer im vergleich zu einem elektron also 836 schwerer also rund 2000 mal ist ein proton schwerer als ein elektron im
atomkern steckt also die masse des atoms und um diesen atomkern herum um diesen positiv geladenen atomkern herum da rast nun das elektron das weiß man
dass man schon lange und das ist komisch denn eigentlich sollte das doch gar nicht sein dass elektro nach allem was ich ihnen vor hin
erzählt habe das positive und negative ladung sich anziehen müsste das elektron müssten die elektronen die um die atomkerne herum rasen aus denen wir
bestehen müssten die schon längst in den atomkern rhein gefallen sein denn erstens ist der atomkern viel schwerer und zweitens ist auch positiv geladen
was würde das bedeuten es wird gar keine atome geben was für dich ab ab hatte ich jetzt das wäre nur kern materie irgend so ein zeug so ganz
dicht wahnsinnig dicht sie müssen sich das mal überlegen also wenn ein atom sondern das wasserstoffatom dass der einst einfachste element
ein atom so groß wäre wie das allianz staat und in münchen und das elektron dieses einen wasserstoff hatte nur ein elektron dieses elektron auf seinen
grundzustand dann wird natürlich noch die rede sein energetische grundzustand und das wäre die euch dass die tribünen rang im
allianz stadion also würde da draußen herum rasen dann wäre der atomkern in diesem fall ein proton so groß wie ein reiskorn im mittelpunkt am anstoßkreis
das elb das atom ist praktisch leer ist elektron raster draußen drumrum warum fällt das elektron nicht auf dieses reiskorn schließlich sind die beiden
ungleichen a mich geladen das elektron müsste mit dem affenzahn in den kern hinein knallen ja das ist zum beispiel so eine sache
weshalb man eine theorie benötigt eine beschreibung eine physikalische beschreibung benötigt die erklärt warum die elektronen obschon sie die
entgegengesetzte ladung der protonen im atomkern haben nicht in den atomkern hineinfallen warum nicht das war eine der wesentlichen fragen zu beginn des
zwanzigsten jahrhunderts denn man hatte ja schon was verstanden von der natur der dinge also namentlich zum beispiel von ladungen
man wusste es gibt elektromagnetische wellen also es gibt elektrische felder und magnetische felder und die diese merkwürdigen dinge die mit
elektromagnetischen feldern zu tun haben das wusste man auch aus vielen experimenten die verhalten sich wie wellen gibt es die beugung erscheinungen
also das licht ist eine elektromagnetische welle radio ist eine elektromagnetische welle infrarot röntgenstrahlung gammastrahlung alles
elektromagnetische wellen das wusste man und man wusste auch dass die materie aus teilchen zusammengesetzt sind also das heißt mit anderen worten das
ist eine uralte idee diese geschichte mit den atomanteil bahn ist der demokrat schon 300 vor unserer zeitrechnung hatte man sich schon überlegt dass offenbar
die welt eigentlich aus solchen unteilbaren teilen zusammengesetzt sein sollten und dann fand man draußen also unteilbar
sind die gar nicht da gibt es also immerhin schon mal die elektronik konnte man nämlich den atomen entreißen dann waren die atom überreste suchen
ionen die wandern positiv geladen und das elektro negativ geladenes konnte man mit elektrischen feldern konnte man das richtig trennt man konnte also sehen wie
die elektronen auf der einen seite des elektrischen feldes in mich hin zum blues pohl wandern und die ionen positiv geladen die liefen zum - polen man hat
also schon etwas verstanden davon aber man kriegt es nicht auf die reihe denn man hatte auf der einen seite diese teilchen vorstellung die materie waren
war natürlich teilchen wenn man sich ja also in der zeit vor der quantenmechanik war völlig klar hier das material um uns rum hier wir alle das ist alles teilchen
also richtig kleine naja also jetzt mal ganz doof aus elektronen sind so kleine gelbe kügelchen protonen vielleicht kleine rote kügelchen neutronen
vielleicht kleine blaue kügelchen oder so aber man dachte natürlich nicht also artikel halt cottbus und dem gegenüber stand das licht und das waren wellen
obwohl newton vor ein paar hundert jahre vorher schon mal gesagt es könnte auch sein dass nicht auch aus teilchen besteht aber das hat man dann relativ
schnell wieder weggebügelt nachdem es diese beugung erscheinungen gab an der elektromagnetischen welt also ist liegt vor allen dingen und da wusste man schon
das licht das ist eine welle und sowas und jetzt auf einmal anfang des zwanzigsten jahrhunderts dann kriegte man ganz ganz ganz merkwürdige
experimentelle ergebnisse ganz komisch man verstand viele dinge nicht je tiefer man der materie gewissermaßen auf die finger schaut umso mehr stellt man fest
also so wie unsere welt um uns herum ist ich sage es nochmal klar ortsbestimmung klare zeitbestimmung ich weiß ganz genau was passiert geschwindigkeit und so
weiter das scheint da unten irgendwie nicht zu funktionieren da hieß es dann zb unter anderem ja damit man bestimmte erscheinungen
verstehen kann bei der wärmestrahlung müsste die energie in wohldefinierten paketen abgegeben werden max planck brachte im
jahr 1900 diese idee auf er sagte also wenn ich erklären will wie das strahlungs spektrum also praktisch die strahlungs verteilung über die
verschiedenen frequenzen eines körpers zustande kommt wir brauchen nicht reisen klotz der hat also 2000 grad oder sowas oder 3000 mal richtig heiß das ist ja
also weißglut und dann kühlt der ab und dann wird er ja ganz langsam blau blau grün bis hin zum roten und dann irgendwann der temperatur bohr zumindest
sichtbar gar nicht mehr strahlt und dann kommt im infraroten bereich also man konnte messen wie die wärmestrahlung eines solchen körpers verteilt ist und
mit der guten alten musik des 19 jahrhunderts konnte man diese verteilung dieses spektrum überhaupt nicht verstehen das gab eine katastrophe so
genannte ultra violet katastrophe also bildlich ausgedrückt hätte man erwartet dass die strahlungsleistung eines körpers unglaublich nach oben geht de
facto aber zeigte sich sie wächst zunächst an aber dann geht es auch wieder runter das ist das spektrum eines sogenannten hohlraum strahler seines
schwarzen körpers er habe nichts anderes macht als mit sich ihm gleich die mich zu sein und zu strahlen und max planck stellte fest wenn ich dieses spektrum
dieses beobachtete spektrum erklären will dann muss ich und das brachte ihn wirklich in depression ist meine ich wirklich ernst dann muss ich annehmen
dass die energie von diesem strahlten körper ihn besteht pakete abgegeben wird und er brachte damals eine kleine winzig kleine zahl in
die welt spätere ihm benannt worden dass planke wirkungs quantum und das ist die allerkleinste wirkung dies im universum überhaupt gibt es wusste er damals noch
nicht aber er konnte schon ausrechnen 1900 die konnte diese zahl sehr genau ausrechnen stellte fest energie muss von diesen strahlen körpern in paketen
abgegeben werden ist gleich mal f&f ist die frequenz haar ist die planke ist das branche bildungsplanung und ist die energie also er ist gleichsam alef das
war die entscheidende entscheidende gleichung die am anfang einer theorie steht die unser gesamtes konzept von der welt was ihre fundamente betrifft
versicherung kopf gestellt hat völlig die quantenmechanik ist eine hammer theorie und sie ist heute das beste was wir in physik haben sie ist nicht mehr
hinterfragt bat sie ist eine universelle theorie sie ist soweit inzwischen schon dass wir sie gar nicht mehr überprüfen können ohne selbst quantenmechanische
methoden zu verwenden zum beispiel der laser licht verstärkt durch stimulierte emission seien quantenmechanischer apparate die ganze digitale elektronik
die mich jetzt zum beispiel auf diese dvd gebannt hat ist quantenmechanische technik ein großer teil unseres modernen lebens basiert auf den erkenntnissen der
quantenmechanik und begonnen hat alles damit dass man nicht verstand wieso die materie eigentlich stabil ist und wieso ein solcher wärmestrahler ein bestimmtes
spektrum abgegeben hat und sie können sich natürlich vorstellen dass das zunächst einmal von der öffentlichkeit damals gar nicht wahrgenommen worden ist
was die da machen diese physiker ist ja alles ganz nett aber im grunde genommen betrifft es uns da gar nicht wenn man damals schon gewusst hätte was aus
dieser quantenmechanische beschreibung der elementarsten dinge in der welt einmal wird da hätten die leute möglicherweise
entweder die physikalischen laboratorien völlig geschlossen weil sie angst davor hatten oder sie hätten die helden die allerersten helden der quantenmechanik
auf ihren schultern aus den laboratorien getragen und hätten sie umjubelt aber wie so oft manche erkenntnisse der wissenschaft brauchen sehr lange um in
unseren erkenntnis apparat und in unsere köpfe hinein zu kommen max planck im jahre 1900 war der erste der die idee auf brachte da könnte etwas
in portionen abgegeben werden fünf jahre später brachte albert einstein diese idee eigentlich auf den ersten richtig auf den punkt indem er
sagte damit ich verschiedene experimente in diesem fall der sogenannten photoelektrischen effekt damit ich ihn verstehen kann muss ich annehmen dass
die energie nicht nur in portionen abgegeben sondern dass sie auch in portionen aufgenommen wird und dass sie also selbst das licht das
elektromagnetische lichtwecker magnetische strahlung dass sie selbst in portionen vor lichtquanten dafür hat ein stein übrigens seinen nobelpreis
programm nicht für seine relativitätstheorie die war so revolutionär die relativitätstheorie hat sich das nobelkomitee nicht so richtig
getraut über diesen photoelektrischen effekt zu erklären eine grandiose leistung mit der idee strahlung liegt immer in paketen
vor in quanten ja was machen wir jetzt wir haben auf der anderen seite auch die beugung erscheinungen wir wissen ja elektromagnetische strahlung ist auch
eine welle wir haben experimente mit dem foto effekt zeigt sich ganz deutlich das licht ist keine welle um welle oder
teilchen stelle oder welchen oder was was macht ihr jetzt bis jetzt ist zu diesem zeitpunkt war immer alles klar es gab einen klaren
dualismus die welt da die teilchen weiland und jetzt haben wir es mit einem phänomen zu tun dass das gleiche zwei verschiedene seiten
zeigt also wenn es zu beiden welten dazu gehört und das wurde ja noch viel schlimmer nicht nur das lichtteilchen
eigenschaften hat wenige jahrzehnte 15 jahre später fand man heraus dass teilchen also protonen elektronen neutronen dass diese teilchen wählen
eigenschaften besitzen damit wurde auf jeden fall erstmal eines klar wenn die teilchen wählen eigenschaften besitzen dann kann man schon mal verstehen warum
die elektronen nicht in den atomkern hineinfallen also wenn sie sowas sind wie eine welle dann sind sie ja kein teil
da haben sie ja eigenschaften die gewissermaßen ausgebreitet sind ein teilchen das ist was ganz klares teilchen ist hier und nirgendwo sonst
eine welle für die konjunktur sein die hat zwar eine hohe aufenthalts war schlich kite an einer bestimmten stelle aber sie kann auch ausgebreitet sein
eine welle ist eine sehr viel andere physikalische qualität als ein teilchen was also im programm hat völlig anders
jetzt gucken sie mich nicht so an ich weiß es ja auch nicht es ist halt so also das ist jetzt eine wichtige sache sie müssen wir das
einfach zunächst mal glauben teilchen verhalten sich bei manchen experimenten die welt die zeigen interferenzmuster überlagerung muster gibt es einen
berühmten versuch den sogenannten doppel spalt versuch da kann man zeigen wenn man den richtig macht dass man ein einziges electron 1 schickt man durch
den doppel spielt wird man natürlich erstmal sagen moment mal das elektron das kann doch entweder nur durch den einen spalt oder durch den anderen
entweder oder sekt oder selters man hat das elektron das kann machen was es will und das macht es auch man kann mit einzelne elektronen zeigen dass die mit
sich selbst interferieren sich mit sich selbst überlagern dieses überlagerung prinzip das steckt jetzt in dieser welt der
elementarteilchen der aller elementarsten dinge drin ich komme wieder auf meinen mund mein beispiel zurück warum fällt das elektron
nicht in den atomkern rein das ganz einfach nehmen wir mal eine gitarre stellte ich mich immer vorher
ich hatte eine gitarre in der hand also wie ist das mit der gitarre gitarre ist ein saiteninstrument und wenn man die saiten anschlägt dann fangen sie an zu
schwingen die gitarren seite ist eingespannt und zwar oben und unten klar also die wellen die auf dieser seite entstehen können
die müssen da reinpassen und je nachdem wo ich meinen finger auf diese seite stecke kommen eben ganz unterschiedliche töne raus weil eben nur ganz bestimmte
wellen auf diese seite drauf passen je kleiner also jeden die kürzer die seite ist umso höher werden die töne die dabei entstehen das ist uns allen
bekannt und ist hinreichend klar also wellen werden wenn sie so eingespannt sind dann können die nur ganz bestimmte wellenlängen besitzen nämlich genau die
wellenlängen die genau zwischen die beiden punkte passen in dem die seite eingespannt ist was anderes passt da nicht rein und da gibt es die
grundschwingung da gibt es die erste oberschwingungen und so weiter und so weiter sollen und jetzt nehme man atom und denken uns ein elektron wie eine
seite das elektron kann eben nicht überall sein denn da und das muss ich jetzt noch mal sagen bei einer welle eine welle besteht aus was na ja also
natürlich aus einer amplitude aus einer wellen amplitude also der auslenkung und den knoten nämlich da wo die auslenkung 0 ist da wo die auslenkung 0 ist ist die
welle nicht logisch gut also da wo die auslenkung 0 ist die welle nicht und wir schauen uns unsere elektroden welle an wissen das
vectron ist in einem so genannten potenzial ja klar ist ja in mit einem kraftfeld drin dieses kraftfeld entsteht durch die positive ladung des protons in
der mitte und das elektron ist natürlich jetzt schwierig für mich das darzustellen ich kann ja nicht das elektron kann ich also wähle nicht
darstellen ich kann es mit den händen eigentlich immer nur herum kreisen lassen sie wissen schon was ich meine also ich kann es nicht wirklich
schwingen lassen aber wenn das elektron wellen eigenschaft wenn eigenschaften haben sollte und das hat es das wissen wir aus den experimenten dann kann ich
das elektron wie eine seite anschauen und dann kann ich mir angucken in diesem kraftfeld ist die seite des elektrons eingespannt und wo ist der knoten für
das elektron ja im atomkern da ist der knoten der elektronen welle da darf das elektron nicht sein und da wir das elektron ja in dem atom behalten
wollen darf das elektron wo auch nicht sein außerhalb des atoms also wir haben zwei stellen wo wir die elektronen welle
eingespannt haben nämlich erstens den atomkern und zweitens der bereich außerhalb des atoms das elektron darf sich genau dazwischen aufhalten aber
nicht im atomkern und nicht außerhalb des atom von sonsten versionen für das atom ja geladen das elektron wäre frei das heißt mit der eigenschaft dass ein
teilchen eine welle sein kann versteht man zum aller ersten mal warum die materie stabil ist warum sie nicht völlig in sich zusammenstürzt weil ja
wie gesagt der kern ist positiv die elektronen sind negativ das wäre eigentlich nach unserer klassischen vorstellung wäre die materie völlig
zusammengebrochen unter der elektro dynamischen wechselwirkungen dass das nicht der fall ist verdanken wir nur der tatsache dass
die teilchen auf der elementaren fundamentalen ebene der aller aller aller allerkleinsten wechselwirkung keine teilchen mehr sind in dem sinne es
ist hier ich weiß ganz genau wo es ist ich weiß ganz keine ganz genauso seine temperatur sei schon nicht seine temperatur sondern seine geschwindigkeit
das ist alles nicht mehr der fall dort unten ist alles wellenartig alles alles schwankt so und das ist das geheimnis der quantenmechanik nichts mehr in der
welt der allerkleinsten teilchen ist wohl definiert es gibt immer unbestimmt halten und derjenige der das zum aller ersten
mal formuliert hat war werner heisenberg 1926 der hat nämlich aus all den daten experimenten und theorie ansätzen
herausdestilliert das das entscheidende in der quantenmechanik unbestimmtheit bedeutet die überlagerung von diesen wellen eigenschaften der einzelnen
teilchen ob es nun elektronen sind oder protonen oder neutronen lässt sich eben nie ganz genau festlegen das ist eine fundamentale eigenschaft das ist nicht
so die sache wie ja wir können es noch nicht also nach dem motto wir sind noch nicht weit genug
irgendwann werden unsere experimente unsere technologie mal so weit sein dass wir auch diese aller kleinsten teilchen dann ganz genau fest banken ist nicht
tut mir leid da gibt es gewisse eindeutiges schranken wir kommen unter einer bestimmte ausdehnung der welt nicht darunter ist
auch warum ja ganz einfach letztlich hat es ein bisschen was damit zu tun dass wenn man etwas wissen will dann muss man hingucken
jetzt kann natürlich beiden einzel teilchen jetzt nicht mehr hingucken gesehen sie hat diese aber so klein da muss man also anders vorgehen wie macht
man das man nimmt ja sehr intensives licht wird man auf den ersten moment sagen jaja intensives licht das reicht dich also
zum beispiel ihr weniges scheinwerfer oder was auch immer an nicht um mich rum ist ich sehe trotzdem keine einzelne teilchen ja gucken sich darauf ihre
finger sie sehe noch keine einzelheiten das scheint es nicht zu sein wenn man diesen teilchen sehr nahe kommen will braucht man ganz anderen licht arten
hand gestartet beispiel die wellenlänge der röntgenstrahlung ist viel viel kleiner als die wellenlänge von sichtbarem licht
die wellenlänge von röntgenstrahlung ist so klein dass sie es uns erlaubt teilchen oder der strukturen in atomen anzuschauen
zumindestens strukturen innerhalb von kristall geht dann zum beispiel das heißt da kann ich zum allerersten mal sehen aus was denn diese madsack lich so
besteht und jetzt habe ich nur ein einziges problem eine wunderbar kleine sehr kleine wellenlänge die es mir also
erlaubt etwas sehr sehr kleines anzuschauen hat leider gottes eine sehr hohe frequenz elektromagnetische wellen sind gewissermaßen eindeutig der
zusammenhang zwischen frequenz und wellenlänge ist eindeutig das produkt aus frequenz und wellenlänge das ergibt die lichtgeschwindigkeit
das bedeutet wenn ich etwas mit einer sehr sehr sehr sehr kleinen wellenlänge anschaue habe ich eine sehr sehr sehr hohe frequenz sehr hohe frequenz lautet
nach max planck ist eine hohe energie will ich also dort unten in der allerkleinsten teilchenwelt mir irgendwas angucken dann kann ich das gar
nicht tun ohne diese allerkleinsten teilchenwelt zu beeinflussen weil ich durch das blanke hingucke mit einem röntgenstrahlen zum beispiel die welt
natürlich da unten verändere ich kann gar nicht mehr diese allerkleinsten dinge anschauen ohne sie zu beeinflussen das ist gewissermaßen die milchmädchen
variante der heisenbergsche unschärferelation dass man durch das blanke hingucken diese unbestimmtheiten diese schwanken und verursachten aber
heisenberg bedeutet vielmehr heisenberg bedeutet die heisenbergsche unbestimmtes relation bedeutet dass die materie fundamental in ihren aller aller aller
grundlegenden eigenschaften unbestimmtes und das garantiert ihre stabilität sonst werden die elektronen schon längst im atomkern das garantiert auch die
wechselwirkung von licht und materie sie sind jetzt möglicherweise ja irgendwo auf dieser welt und sie werden bombardiert von vertonen
da gibt es zum beispiel die photonen von unserem stern der die runter knallt es können aber auch andere photonen sein und wir verstehen heute wie die
wechselwirkung von licht mit materie ist und diese wechselwirkung von licht mit materie ist nicht irgendwie sondern sie ist gewandelt atome können energie also
die energie von photonen von lichtquanten nur in bestimmten portionen aufnehmen es geht alles nicht irgendwie sind das
ist alles wohl definiert woher wissen wir dass von den strahlungs spektren der verschiedenen atome zb die kleine randbemerkung gewissermaßen für das haus
als astronom von den spektren der sterne in denen in dem licht der sterne sind linien drin und diese linien das können emissions- linien sein das heißt er wird
strahlung abgegeben es können aber auch absorptions linien seien der wirt strahlung aufgenommen diese linien einmal dunkeln als absorption ist einmal
health emission ist die sind sehr sehr fein verteilt im ganzen spektrum das hängt davon ab was für ein element das ist aber dass wasserstoff oder helium
oder sauerstoff denn je nach element gibt sehr unterschiedliche anzahl an elektronen sie wissen ja bei jedem atom ist ja die anzahl der elektronen exakt
gleich der anzahl der protonen deswegen sind die atome der insgesamt elektrisch neutral und je nachdem wie viele elektronen so ein element hat gibt's
natürlich verschiedene möglichkeiten für die elektroden energie aufzunehmen oder abzugeben und deswegen gibt es solche linien spektren aus diesen linien lässt
sich genau ausrechnen wie viel energie die atome haben welche energie aufgenommen worden ist welche abgegeben ist das heißt wir haben eine eins zu
eins korrespondenz zwischen dem licht was wir zum beispiel von den sternen bekommen oder nehmen wir unseren stern den besten start von allen die sonne
nehmen wir den und schauen uns dessen licht an in seinem spektrum gibt es linien noch und nöcher und sie lassen sich alle versteht
mit der quantenmechanik die quantenmechanischen regeln wie die atome aufgebaut sind dass sie überhaupt stabil sind verdanken wir der heisenbergsche
unbestimmtheit relation nämlich die schwankungen die da unten zu schlägt wellen und teilchen teilchen verhalten sich wie wellen lichtwellen verhalten
sich mit teilchen also ist ein ständiges hin und her je nachdem welche art und weise der wechselwirkung auftritt gibt es eben welleneigenschaften und teilchen
eigenschaften und das ganze lässt sich sogar an kosmischen objekten überprüfen oder auf diese art und weise hat man eine ganz hervorragenden abschluss
physikalische theorien gefunden die quantenmechanik ist ja die theorie dass ganz ganz ganz ganz ganz ganz kleinen ne also ganz klein unglaublich
klein über alle maße bleiben und wir finden aber die regeln die wir dort im labor entdeckt haben finden wir in ganz ganz ganz ganz ganz großen zum beispiel
bei der sonne immerhin hat den radius von 700.000 kilometer und es ein ziemlicher promi nun ziemlich großer fußball finden wir die wieder das
bedeutet das muss man sich auf der zunge zergehen lassen dass wir tatsächlich was von der welt verstanden haben die quantenmechanik so schwierig sie auch in
ihren einzelheiten sein mag hat uns ein tor aufgemacht hinzu verständnis wie diese welt als ganzes funktioniert eine natur braucht nur eine physik und nicht
verschiedene und die quantenmechanik ist ein teil dieser einen physiker wann ist denn ihrer meinung nach eine theorie wirklich überzeugend es gibt ja so
wissenschafts theoretische gründe also theorie muss eine vorhersage machen und wenn die vorhersage dann im experiment sich tatsächlich einstellt dann ist eine
theorie gut andere sagen euer theorie muss einfach nur funktionieren ich will mal eine neue definition für eine erfolgreiche theorie hier an
bringen das ist die theorie damit kannst du richtig geld verdienen und die quantenmechanik ist eine solche theorie mit der quantenmechanik werden
30 prozent des weltsozialprodukts verdient und eine theorie mit der man so viel geld verdienen kann die muss einfach richtig sein also von
wahrheit weiß ich ja nix zu sagen als naturwissenschaft hat das ist ihnen ja klar wahrheit ist ja kein begriff der
naturwissenschaften sondern wir können immer nur falsifizieren wir können herausfinden ob etwas nicht falsch ist und bei der quantenmechanik muss ich
aber sagen wie scheint wirklich überhaupt nicht falsch zu seinem gegenteil scheint sehr sehr nah dem wochen zu sagen was ich als physiker
dadurch nicht aussprechen darf weil wahrheit ja eben in der physikalischen forschung nicht zu sohn zu tun hat also die quantenmechanik ist die theorie die
wir am genauesten vermessen können im labor aber wie gesagt die quantenmechanik erlaubt noch ganz andere dinge
sie erlaubt nämlich technologie zu entwickeln und mit dieser technologie kann man geld verdienen alle digitale elektronik auf diesem planeten ist
gerade mechanisch jeder leser jeder leser ist eine quantenmechanische maschine falls mal ich hoffe ja nicht dass es nötig ist
aber falls sie mal untersucht werden müssen und sie werden in eine kernspin resonanz anlage hinein geschoben oder wenn man sogar wissen möchte was in
ihrem gehirn sich abspielt und man macht eine positronenemissionstomographie oder wenn sie gewünscht werden mit einem röntgenapparat dann sind das alles
quantenmechanische apparate das geht aber noch viel weiter wenn sie gerade einatmen und ausatmen natürlich dann passiert etwas geben
sie nehmen teilchen auf und zwar richtig viele teilchen stickstoff klar und sauerstoff das ist ja den den browser ja der wird von unserem blut aufgenommen
mit einer ganz bestimmten art und weise über die ich gar nicht reden will weil das ist ziemlich kompliziert aber wenn sie mal wirklich praktisch zu jeder
frage eine antwort haben dann gucken sie sich mal an wie ihr blut den sauerstoff aufnimmt sie werden erschüttert sein und werden wieder von vorne anfangen also
das staunen kann sich immer wieder lohnen auch bei dem einen blutkreislauf was passiert da eigentlich es werden sauerstoff moleküle
aufgenommen und eine der wichtigsten einer der wichtigsten quantenmechanischen eigenschaften von teilchen ist ihre ununterscheidbarkeit
ein sauerstoff moleküle hier auf der erde und ein sauerstoff moleküle irgendwo vom rand des universums und völlig identisch da gibt es keine
unterschiede die quantenmechanischen teilchen haben keine individuellen eigenschaften atmen sie mal richtig kräftig ein
dann merken sie dass diese teilchen die sie darauf nehmen die reagieren nach ganz bestimmten natur gesetzlichkeiten die quantenmechanik sind wenn das nicht
so wäre dann könnten wir gar nicht atmen es stelle sich mal vor so ein teilchen die werden so wie wir mal schlecht gelaunt mal gut gelaunt und die
bindungsfähigkeit von sauerstoff würde sich nach der laune richten würden wir verbrennen oder sticken je nachdem es gibt also ganz elementare prozesse in
uns die auf dem niveau der teilchen ebene stattfinden die sind krank mechanisch dass wir überhaupt darüber nachdenken können dass die
quantenmechanik falsch sein könnte lässt sich tatsächlich auf einen quantenmechanischen prozess zurück womit ich nicht gesagt haben wir dass unser
gehirn ankommt mechanischer computer ist nein nein nein nein das ist was du hier sind so viele teilchen in einem solchen gehirn eines homo sapiens im schädel
eines homo sapiens sapiens das ist kein quantenmechanischer apparat die teilchen die tun sich derartig intensiv beeinflussen da bleiben gar keine
quantenmechanischen eigenschaften übrig die ganzen überlagerungen verschwinden und deswegen bleibt unser gehirn auch da wo es ist und deswegen sind wir auch da
wo wir sind weil wir auch so vielen teilchen bestehen quantenmechanik quantenmechanik wird dann richtig interessant wenn man etwas sehr gut
isolieren kann von der welt also von den einflüssen der welt aber etwas sehr gut kühlen kann auf sehr niedrige temperaturen oder wenn man einzelne
teilchen anschaut dann ist quantenmechanik interessant dann wird sie auch offenbar aber sobald die umwelt da ist sobald die strahlung in großer
menge auf was drauf haut wird die welt sofort klasse schauen wir uns das mal an wie das heutzutage so funktioniert diese quantenmechanische technologie laser
laser ist licht verstärkung durch stimulierte emission was beim leser passiert ist eigentlich ganz einfach man zwingt milliarden und abermilliarden
elektronen im gleichen moment das gleiche zu tun man pumpt sie gewissermaßen auf ein energie niveau von quantenmechanischen worten gesprochen
macht man aus einer grund schwingung die welle grund welle der elektronen macht man eine ober schwingung und dann gehen die elektronen von diesem oberen
energiezustand wieder auf den niedrigeren energie zustand zurück und das machen alle auf einmal das ist perfekter kommunismus und achtung
kalauer zone deswegen ist der laserstrahl auch rot was du es gibt ja auch grüne laserstrahlen aber viele laserstrahlen
sind rot und so kann man sich gut merken aha alle elektronen machen das gleiche und so weiter die voraussetzungen für diesen akt für dieses für diese licht
verstärkung durch stimulierte emission ist dass man allen elektronen eines materials genau die richtige menge an energie mit gibt so dass sie dann von
einer von einem energieniveau alle gemeinsam wieder runter springen das bedeutet die zustände der elektronen in dem atom haben eine bestimmte
lebensdauer sie bleiben nicht immer so ist ja ganz klar eines der wichtigsten grundgesetze der
materie in diesem universum ist angeregte zustände werden eigentlich am liebsten so schnell wie möglich wieder abgelegt und wenn die elektronen einen
hohen energiezustand haben also eine hohe oberschwingungen besitzen dann werden sie das im allgemeinen dadurch regeln dass sie wieder herunterfallen
und bei diesem runterfallen von einem energieniveau zum anderen wird ein photon abgegeben ja ein lichtband und zwar genau das lichtband was zwischen
diesen beiden energieniveaus gewissermaßen als und energie unterschiede im atomen drin ist so funktioniert heutzutage werden auch bei
röntgenapparate zb elektronenstrahlen erzeugt nun die gucken sich ganz genau an was in der organischen materie passiert meinte strahlend kennen sie
alle kein problem positronen emissions tomographie ist noch mal was ganz besonderes man injiziert uns ein
radioaktives element bei diesem radioaktiven zerfall werden teilchen frei die sogenannten positronen das sind antimaterie teilchen das sind positiv
geladene elektronen ein quantenmechanischer wahnsinns zustand wegner sagen und diese positronen die zeigen an welche aktionen zb in meinem
gehirn stattfinde gibt es verdichtungen das lässt sich also dann tatsächlich also die die aktivität von zellen lässt sich damit darstellen und so weiter also
kernspintomographie positronenemissionstomographie all diese ganzen digitalen elektronischen einrichtungen ließen sich nur entwickeln
mit der vorstellung dass die energie übergänge in der materie in portionen stattfinden bekannt sind wenn man diese theorie im
labor ich hätte überprüfen können dann wäre ein großer teil der modernen welt heute nicht möglich
die technische die technische verwandlung von grundlagen erkenntnissen in die umsetzung von maschinen von informations kreisläufen usw das ist
nirgendwo so gut gegangen bis heute wie in der kann mich ja selbst das hat ja selbst einflüsse auf die art und weise wie wir mit molekülen umgehen zb bei
großen molekülen wieder genetik dass man anfängt moleküle zu manipulieren selbst da schlagen immer quantenmechanische überlegungen zu buche
da die ganze welt aus atomen besteht und das atom gewissermaßen die allergrößte entdeckung des zwanzigsten jahrhunderts ist hat man es hier mit einer theorie zu
tun die alles beschreibt was da ist aber nur auf einem fundamentalen niveau die quantenmechanik erklärt aus welchen bausteinen die welt zusammengesetzt ist
sie erklärt nicht die welt wird tut mir leid ich kann die welt auch nicht erklären ich kann nur erklären bis wohin die quantenmechanik gültig ist und ab
wann sie nicht mehr gültig ist es zeigt sich also die bedeutung der quantenmechanik liegt darin dass sie erkannt hat was sind die elementaren
bausteine dieser welt und wie kann man mit diesen elementaren bausteinen zum beispiel technologie durchführen also das hohelied der quantenmechanik jetzt
ist das aber nicht alles grant mechanische technologie lässt sich eben auch die produktion von waffen benutzten die erkenntnis
dass die materie aus atomen besteht dass es unterschiedliche atome gibt von verschiedenen elementen dass manche elemente radioaktiv zerfallen und dass
dieser radioaktive zerfall sogar technologisch umgesetzt werden kann hat in den 40er jahren des zwanzigsten jahrhunderts zu einer entwicklung
geführt die man im kosmischen kontext würde ich mal sagen als etwas bemerkenswertes bezeichnen muss der planet nummer drei im sonnensystem
hat festgestellt welche ungeheuren kräfte in den kernen von atomen stecken wenn die freisetzt dann hat man eine waffe die atombombe
die einem im prinzip die möglichkeit eröffnet alles leben auf einem planeten komplett zu zerstören man hat also mit der kranken mechanik
angewandt auf die atomkerne eine tür aufgemacht man könnte auch sagen pandoras büchse die büchse der pandora geöffnet hin zu
einer energiedichte zu einer wirklichen energiedichte also das in einem sehr sehr kleinen volumen so ungeheuer viel energie zusammengedrückt ist zu einer
energiedichte gefunden die im wahrsten sinne des wortes unmenschliches was sind das morgen man hat den weiteren entwicklungen sogar noch eine viel
schlimmere energieform entdeckt durch die fusion von atomkernen hat man eine wasserstoffbombe gebaut die in ihrer sprengkraft die atombombe noch bei
weitem über überragt also wir sind als lebewesen die etwas über die welt erkannt haben durchaus in einer zwiespältigen situation diese
erkenntnisse führen auf der einen seite dazu dass man fantastische maschinen entwickeln kann hervorragende medizinische
untersuchungsmethoden wo man extrem kleine körperliche veränderungen schon darstellen kann sogar vielleicht etwas eines tages darüber versteht wie wir
denken und warum wir so denken wie wir es tun auf der anderen seite aber haben wir auch die möglichkeit uns selbst zu zerstören
das heißt diese art der erkenntnis die in der quantenmechanik steckt zeigt auch unser zweigeteiltes ja unsere zweigeteilte charakteristik als
lebewesen wir können gute dinge tun und wir können fürchterliche dinge tun wenn man sich mal an sowas heranwagt sollte man sich
der verantwortung was man da treibt unbedingt bewusst sein und nicht einfach so vor sich hin forschen ja die quantenmechanik das ist nicht nur eine
theorie und damit geld zu verdienen oder zu erklären warum die materie stabil ist die quantenmechanik ist auch wenn sie richtiges die theorie die man braucht um
die beginn des universums zu verstehen ja klar wenn die quantenmechanik die beschreibung die richtige beschreibung der physikalischen vorgänge des
allerkleinsten ist dann muss sie auch am anfang gültig gewesen sein was bedeutet das tja das der anfang des universums ein außerordentlich
schwankender war ja denn inter grant michallik ist alles unbestimmt man kann so ungefähr so haben so pi mal daumen ja aber nicht genau
das heißt der anfang des universums wäre quantenmechanisch gesprochen eine fluktuation von etwas davon was hätte was freilich auch nicht verlassen aber
es wäre halt eine fluktuation und zwar eine sache die hätte auch ganz anders kommen können müssen die fluktuation fluktuation ist ja eben etwas schwankend
es etwas wellenartig sich ausbreiten das da ist etwas passiert was man eben kurz gewissermaßen über das gleichgewicht hinausgeschossen ist und dann ja dann
nicht wieder zurückgekommen ist neben einem pendel also ich will jetzt nicht in trance versetzen so nach dem motto wer schaue auf das
pendel und das wies von links nach rechts der rechte arm wird ganz wenige aber so ein pendel ist zum beispiel schöne sache
wenn man sie es noch mal klar machen kann worum geht's so ein pendel pendelt von einer lage zu anderen zwischendurch ist es mal praktisch bei seinem minimum
angekommen und das pendel sowie notieren und könnte es aber auch sein dass irgend jemand von außen an diesem pendelt herum pendelt und dann fängt das pendel an und
pendelt über alle gleichgewichts lagen hinaus und pendelt und pendelt und eigentlich müsste das pendel natürlich wieder zurück pendeln und irgendwann zum
stillstand kommen aber manche pendler kommen nicht wieder zurück sondern die schwingen und schwingen und schwingen und dann ist das pendel irgendwo
hinweggeflogen das könnte sagen also wenn das richtig eine starke fluktuation am anfang war dann ja und genau so was muss der urknall gewesen sein der anfang
des universums eine solche fluktuation die habe ich noch nichts vorausgesetzt überhaupt nix nix was die astronomen also wissen über den anfang
oder überhaupt über die dynamik des universums sondern einfach nur aus der überlegung wenn die quantenmechanik die richtige theorie ist für die ganz
kleinen dinge also für die elementarteilchen gut das universum am anfang so klein wie ein elementarteilchen gewesen sein sollte
dann müsste ich den anfang quantenmechanisch beschreiben stimmen sie mir noch zu gut sie können sie nicht werden
sie gucken also der anfang des universums ist quantenmechanisch ist eine schwankung was könnte man dennoch daraus lernen aus
dieser schwankungen nun man könnte lernen dass möglicherweise von diesen schwankungen etwas übrig geblieben ist das am anfang energie schwankungen
vorlagen die sich dann in materielle schwankungen verwandelt haben denn und jetzt komme ich natürlich zu dem großen topf der astronomie
denn wir wissen ja ein bisschen was darüber wie das universum sich entwickelt hat woher wissen wir dass ich mache es ganz kurz das universum
expandiert das wissen wir das kann man messen wir wissen auch dass universum ist durchsetzt von einer strahlung die hat heute eine temperatur
von 2,7 kelvin das sind minus 271 grad celsius diese strauß überall im universum absolut fast absolut gleich sie ist überall im universum
fast absolut gleich aber nicht ganz bis auf winzige schwankungen ist sie überall gleich homogen und isotop also gleichmäßig und in alle richtungen
diese hintergrund stark kosmische hintergrundstrahlung überrest des anfangs das heißen anfangs die hintergrundstrahlung entstand 400.000
jahre nachdem anfang ich will aber hier keine kosmologie vorlesung halten sondern ich will wieder zurück zur quantenmechanische beschreibung wenn das
universum expandiert kann ich natürlich gedanklich sofort immer weiter zurückgehen in der zeit dann war es früher kleiner davor war es noch kleiner
und ich kann mich fragen wann hat es denn eine größe erreicht dass meine quantenmechanischen bedingungen nur rolle spielen die quantenmechanischen
gesetz eine rolle spielen ungefähr wenn das universum mit 10.000 1 10 milliardstel sekunde alt ist dann ist es so groß wie ein atom müsste es
eigentlich sein aber im grunde genommen ist es auch egal ab wann denn irgendwann wird es diesen zustand erreicht haben wenn es immer
expandierte dann war es früher irgendwann mal so groß wie ein atom so groß wie ein proton und wie sich herausstellt kann man diesen anfangs
zustand des universums mit hilfe der heisenberg schon unbestimmt heitz relation sogar ziemlich genau festnageln es ist nicht irgendwie sondern
heisenberg teilt uns ja mit du kannst unter einem bestimmten jahr unter einer bestimmten geometrischen größe kannst du gar nicht kommen das schaffst du gar
nicht da unten drunter ist alles schwankend und auf diese art und weise kann man eine kleinste kausal sinnvolle strukturen universum angeben und die s
10 hoch minus 35 meter groß das ist der anfang des universums das ist gewissermaßen die kausale elementar zelle des universums also dass kausale
quandt des universums zentimeter kann man sofort und kleine rechenaufgabe machen gehört ich die lichtgeschwindigkeit teilen dann wissen
wir auch was das elementare zeit quandt dieses universums ist nämlich 10 - 43 sekunden das ist alles die zahlen brauchen sie
nichts zu merken wichtig ist 10 - 35 meter da sind noch 20 größenordnung unter der größe eines protons wenn das elektron entschuldigung wenn das
universum also an anfangen tatsächlich so angefangen haben sollte dann haben wir hier ein paradebeispiel für etwas was nur am
anfang quantenmechanik beschrieben werden muss es muss quantenmechanisch sein gewesen sein so das musste erst mal aus das heißt wenn wir jetzt über den
anfang des universums nachdenken dann müssen wir das immer konnten mechanisch und alle prozesse die sich da abspielen konnten müssen konnte mich anspruchs zu
sein und vor allen dingen aber ich sage es nochmal weil jetzt komme ich gewissermaßen ja ich hoffe dass sie nicht merken ich sag's ihnen aber jetzt
schon mal ich komme zu unserer eigenen existenz zurück diese quantenmechanischen fluktuationen des anfangs diese energie schwankung im
laufe der entwicklung des universums dadurch dass es sich ausdehnte und abkühlte zunächst und das auch heute noch tut gab es verschiedene schritte
bei denen regelmäßig teilchenfamilien auftauchten und kräfte es gibt ja vier grundkräfte gravitation starke kernkraft schwache kernkraft und
elektromagnetische wechselwirkung und zu jeder kraft gehören teilchen sorgen elektron zum beispiel und proton die wechselwirkung miteinander navi
elektromagnetisch genau mit hilfe eines photons nicht so dann gibt es andere teilchen die haben die schwache wechselwirkung die sind dafür die
schwache wechselwirkung ist dafür zuständig dass atomkerne zerfallen die starke wechselwirkung ist dafür zuständig dass atomkerne wieder stabil
bleiben und so weiter also die gravitation kennen sie so besucht sie sind ja mit beiden füßen fest auf dem boden und diese kräfte und die teilchen
die erschienen also in der frühphase des universums je nach temperatur also energie verwandelte sich teilweise in materie und wir wissen natürlich alle
längst ist die einzige formel die man gebrauchen darf in der öffentlichkeitsarbeit ist gleich m c quadrat das wissen alle
also die energie verwandelt sich in materie und antimaterie denn die energie hat ja eigentlich keine ladung also ja wo jetzt die antimaterie ist es hat
genau die umgekehrte ladung von materie eigentlich hätte sich am anfang alles wieder zu energie zerstrahlen müssen aber
es gab eine leichte schwankungen leichte fluktuation die offenbar dazu geführt hat dass fünf milliarden teilchen 5 milliarden anti teilchen gefunden haben
aber ein teilchen bleibt dann übrig das fand kein anti teilchen zerstrahlen und diese winzige asymmetrie in der materie die sorgte dafür dass es überhaupt
irgendwelche materien diesem universum gibt es gibt keine antimaterie aber immerhin ein auf 5 milliarden photonen 5 milliarden lichtteilchen kommt ein
richtiges masse behaftetes zeichen dieser anfang war also eine verwandlung von energie in masse und wenn wir jetzt wieder zurückgehen zu den energie
fluktuationen dann haben mir gewissermaßen nach einer weile wenn die energie sicher in materie verwandelt dann werden aus den energie
fluktuationen materie fluktuationen materielle schwankungen das war am anfang nicht so wichtig am anfang waren diese materiellen
schwankungen die wurden von der strahlung weggeputzt die strahlung die partie praktisch ausradiert und da gab es so gut wie nichts was irgendwie
schwanken konnte weil die strahlung die elektronen an stieß die elektronen flogen davon die protonen märkten und wo sind denn meine elektronen liefen
hinterher also das war praktisch wie sowieso ein tornado in einen lauf das wurde sofort wieder weggeputzt aber irgendwann
konnten sich dann doch materielle fluktuationen bilden und jetzt kommt etwas ganz wichtiges deshalb und nur deshalb
weil es diese anfänglichen quantenmechanischen fluktuationen gab die sich dann in materielle sprich dichte fluktuationen also auf deutsch
dichteschwankungen übersetzt haben deswegen gibt es uns ansonsten würden sie mir nicht zuhören und ich würde nicht sagen
also was passiert hier diese dichteschwankungen bedeutet einmal weniger dicht und einmal mehr höhere dichte geringere dichte höhere dichte
was heißt eigentlich höhere dichte was bedeutet das nun da kommt die königin der kräfte ins spiel die gravitation während die
elektromagnetische kraft positive negative ladung die sub schirmbar eine positive ladung schirmt eine negative ladung ab das gibt es bei der
gravitation nicht die gravitation ist immer anziehen sie ist die schwächste aller kräfte aber unser long run gewinn sie immer sobald also im universum ist
irgendwo ein bisschen dichter ist also eine umgebung fängt die gravitation an und greift sich das material aus der umgebung und so und nur so konnten
ungefähr 400.000 jahre nach dem beginn des universums dichteschwankungen in dem gas damals des gasmarktes wasserstoff und helium konnten dichteschwankungen
langsam ganz langsam aber stetig zu galaxien anwachsen denn der wirkliche hammer ist ja ich weiss ich hoffe ich habe nicht vergessen
zwischendurch während dieser ganzen phase was ich ihnen erzählt da ist das universum haben expandieren ja das liegt ja alles auseinander
normalerweise würde ja die dichte italien dichte wenn schon die expansion ständig da ist geht die teilchen dichte jahr und das vergünstigte also in einem
ordentlichen universum wird wäre das material ja völlig gleich verteilt aber dank dieser quantenmechanischen fluktuation vom anfang gab es eigentlich
immer so eine schwankung von material und wenn diese dichte hoch genug war diese dichteschwankungen hoch stark genug war
dann konnte sich die materie von der allgemeinen expansion entkoppeln das heißt die lokale schwerkraft dieser dichteschwankungen war dominant
gegenüber der expansion das material viel einfach unter seiner eigenen schwerkraft in sich zusammen diese quantenmechanischen fluktuationen vom
anfang sind der grund dafür dass sich galaxien bilden konnten das wird dann auch alles noch viel viel schlimmer ich rede hier nicht von der leuchtenden
materie also dem zeug aus dem hier so bestehen protonen neutronen elektronen das ist ja also überzeugt dass mit licht wechselwirken das wissen sie genau so
gewesen licht beeinflusst uns er wärmt uns unser weiter wir bestehen aus materie die mit strahlung wechselwirkt und in der
frühphase des universums das große problem hatte dass die strahlung jede art von fluktuationen dieser leuchte materie praktisch sofort ausgebügelt hat
es gibt aber eine form von materie die dass die so genannte dunkle materie die nichts anderes macht als nur schwer zu sein und auch das erklärt die quanten
nicht die eigenschaften dieser sogenannten nicht barrio mission dunklen materie kann man mit hilfe der theorien über elementarteilchen also letztlich
quantenmechanischen theorien verstehen also der weg vom labor wir sind hier auf der erde und schauen uns materielle zusammenhänge an wir
nehmen material auseinander wie schauen uns an was haben wir vor uns und sezieren die materie in immer kleinere und klar
die portionen bis wir feststellen aha dort unten in der welt der elementarteilchen da sie die welt völlig anders aus dort haben die teilchen
wellen charakter und das licht hat teilchen charakter wenn ich da unten ganz genau hinschauen will dann sehe ich nach einer weile nur noch schwankungen
schwankungen schwankungen und aus dieser kenntnis dass die welt im allerkleinsten immer schwankendes kann man nun in das ganz große gehen ins universum und kann
sich fragen wenn die quantenmechanik die richtige theorie für das allerkleinste ist dann beschreibt sie uns sogar den anfang des universums und es stellt sich
tatsächlich heraus dass die quantenmechanischen fluktuation die wir ja im labor messen können dass die auch am anfang im universum notwendig dafür
waren dass wir überhaupt existieren denn in einem expandierenden universum wäre hätte sich die materie derartig gleich verteilt da wären nie galaxien
entstanden und die galaxienentstehung ist aber voraussetzung dafür dass genügend gas angesammelt worden ist in diesem gas haben sich sterne gebildet
die sterne und jetzt immer widder weiter gewandert sieht man kommt überhaupt nicht aus dass die sterne sind fusionsreaktoren in sternen verschmelzen
atomkerne miteinander auch das ein vorgang der in der klassischen welt also in der welt in der wir uns aufhalten gar nicht verständlich ist denn in der
klassischen welt stoßen sich gleichnamige ladung ja ab ja ja wie sollen wir denn da bitteschön atomkerne miteinander fusionieren auch das geht
nur wenn man den wellenartigen charakter der teilchen betrachtet da ist es nämlich für ein proton sehr wohl möglich in der nähe eines anderen protons zu
sein die aufenthalts wahrscheinlichkeit dieses protons ist nicht nur dieses zweiten und wenn die nahe genug zusammen
sein können dann bilden sie einen neuen atom kern ein proton verwandelt sich in einen neutron auch das ein rein quantenmechanischer prozess und so
weiter und dann wird aus diesem drohen mit einem andere deutsche wohnen kern werden helium kerne gebaut und so weiter alles
licht der sterne stammt aus atomkernen und die atomkerne verhalten sich kannten mich alle mit diesen quantenmechanischen tunneleffekt lässt sich verstehen warum
dieses universum von licht durchsetzt ist aber tatsächlich im aller aller elementarsten sind es schwankungen des anfangs dafür gesorgt haben dass in
diesem universum sich ein netz bilden konnte ein netz von galaxien die sich zu galaxienhaufen verdichtet haben und innerhalb der galaxien haben sich sterne
gebildet diese sterne haben alle schweren elemente atrium erzeugt alle wenn sie als kohlenstoff einheit das hören was ich da erzähle dann hört mir
sterben anhört sternenstaub sternenstaub so ein gewaltiger materie kreislauf in den galaxien hat dann zumindest bei einem planeten vielleicht bei vielen
anderen aus wissen wir nicht dazu geführt dass eine ganz neue existenzform im universum aufgetaucht ist was es vorher nicht gab nämlich leben und dann
ist sogar vor einigen millionen jahren zu mindestens auf diesem planeten wenn wir uns das nicht einbilden eine intelligente lebensform entstanden die
anfängt fragen zu stellen über das universum und sich damit gewissermaßen das universum sich selbst fragt was mache ich hier eigentlich und die
quantenmechanik ist eine dieser fantastischen intellektuellen leistungen von lebewesen auf einem planeten der wahrscheinlich zu den paradiesischen im
ganzen universum kehrt

Zum Nachlesen

Harald LeschHarald Lesch (* 28. Juli 1960 in Gießen) ist ein deutscher Astrophysiker, Naturphilosoph, Wissenschaftsjournalist, Fernsehmoderator und Hörbuchsprecher. QuantenmechanikDie Quantenmechanik ist eine physikalische Theorie, mit der die Eigenschaften und Gesetzmäßigkeiten von Zuständen und Vorgängen der Materie beschrieben … LichtLicht ist eine Form der elektromagnetischen Strahlung. Im engeren Sinne sind nur die für das menschliche Auge sichtbaren Anteile des elektromagnetischen …