Title: SATZ: Quantenobjekte - Interpretation der "Elektronenwelle"
Course: PULS - Physik LK

Nachdem wir drei große Widersprüche zur klassischen Physik kennengelernt haben, beginnen wir nun damit die Quantenmechanik kennen zu lernen. Die Grundlagen werden mit Hilfe der Interferenz der "Elektronenwellen" am Doppelspalt veranschaulicht.

Der Film macht folgendes deutlich:

Interpretation der "Elektronenwelle"

Die Auslenkung der Elektronenwelle an einer bestimmten Stelle hat keine Bedeutung, sondern nur die Auslenkung an dieser Stelle zum Quadrat.
Dieses Auslenkungsquadrat gibt die Wahrscheinlichkeit an, das Elektron an dieser Stelle zu registrieren.
Kurz ausgedrückt: Die Auslenkung zum Quadrat ist die Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Elektrons an dieser Stelle.

Die Konsequenzen sind weitreichend und lösen alle Erklärungswidersprüche auf. Dazu in den folgenden Kapiteln mehr. An dieser Stelle noch einige Bemerkungen.

Vorstellungsvermögen und Sinneswahrnehmungen

Wenn man physikalische Sachverhalte verstehen will, überträgt man sie auf Alltagssituationen. So habe ich mal das Gedankenexperiment beschrieben in dem man einen Kinderwagen und einen Güterwagon mit maximal möglicher Kraft angeschieben möge. Die resultierenden Beschleungungen sind jedem klar und die Abhängigkeit der Beschleungiung von der Masse des beschleunigten Objekts ebenso. Die Kunst die klassische Physik zu verstehen ist es, solche Übertragungen zu kennen und zu verstehen. Alltagssituationen sind aber Dinge, die wir unmittelbar mit unseren Sinnen wahrnehmen. In den Theorien der klassischen Physik kommen aber glücklicherweise nur Dinge vor, die man auf Alltagssituationen übertragen kann.

Die Objekte mit denen wir uns nun beschäftigen sind aber so klein, dass sie weit davon entfernt sind, von unseren Sinnen wahrgenommen zu werden. Man kann also nicht unbedingt davon ausgehen, dass sie sich so verhalten wie Objekte, die wir mit unseren Sinnen wahrnehmen können. Und die Erkenntnisse der Quantenmechanik zeigen es, dass sie sich nicht so verhalten wie Objekte aus unser Alltagserfahrung.

Ein Objekt als Teilchen zu bezeichnen ruft eine bestimmte Vorstellung hervor. Man denkt sich ein kleines, gerade noch sichtbares Objekt vor. Es hat Masse und Volumen, da es aus einer Substanz besteht. Es hat eine Oberfläche, die die Grenze zur Umgebung darstellt.

Unter einer Welle stellt man sich die Berge und Täler auf Wasseroberflächen vor, die sich kreisförmig von der Stelle ausbreiten, an der der Stein auftraf. Eine Welle benötigt ein Medium (die Wasseroberfläche und die Wassermoleküle an der Wasseroberfläche) und Oszillatoren in dem Medium die aus der Ruhelage ausgelenkt werden können (die Wassermoleküle auf der Oberfläche).

Ein Elektron ist nach obigen Satz weder Teilchen noch Welle. Es ist nicht räumlich begrenzt wie eine Teilchen, da es durch beide Spalte gleichzeitig hindurchgehen kann. Es ist keine Welle, da es kein reales Medium und keine realen Oszillatoren gibt. Man kann das Elektron nur an einer Stelle registrieren.

Objekte die nur zum Teil die Eigenschaften von einem Teilchen bzw. von einer Welle haben, nennt man Quanten oder Quantenobjekte. Und ein Elektron ist ein Quantenobjekt.