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The Uncertainty Relation

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In der klassischen Mechanik kann
man - wenn man den Ort x und den Impuls p eines Teilchens zu einer Zeit t exakt kennt und alle Kräfte, die auf das Teilchen wirken - dessen Bahn brechen. Also Ort und Impuls für alle zukünftigen Zeiten t vorhersagen. Im Prinzip würde das bedeuten, dass man, wenn man Ort und Impuls von allen Teilchen im Universum zu einem Zeitpunkt exakt kennen würde, und diese Daten in einem Supercomputer, den sogenannten "Laplaceschen Dämon" einfüttert, dass dieser in der Lage wäre, Ort und Impuls für alle Teilchen des Universums für alle Zukunft vorherzusagen. Dieses Weltbild wurde allerdings grundlegend erschüttert. In
der Welt der Quanten herrschen
nämlich andere Gesetze. Betrachten wir Objekte von der Größenordnung eines Atoms, so spüren wir die Wellennatur der Materie. Ein Atom ist eine Überlagerung aus verschiedenen Zuständen, die alle nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit eingenommen werden. Welcher Zustand tatsächlich eingenommen wird, entscheidet sich erst durch die Beobachtung der atomaren Wellenfunktion Psi. Wir brauchen also einen Beobachter. "Psst - hey, wir brauchen dich." Aha. Gut. Wir können also entweder erst den Impuls p und dann den Ort des Atoms beobachten oder umgekehrt. Aber wie sieht das nun aus in der Welt der Quanten? Nichts wie hinterher! Rechts ist die Wellenfunktion im Ortsraum und links im Impulsraum. Wenn
wir versuchen den Ort x exakt zu bestimmen, also die
Welle im Ortsraum einzuquetschen, dann zerfließt sie im Impulsraum und umgekehrt. Wir müssen also zwischen beiden einen Kompromiss finden. Und zwar dergestalt, dass das Produkt der Unsicherheiten delta x und delta p größer ist als
h quer. Das Planksche Wirkungsquantum. Tja, und so klein die
Formel ist - sie ist der Aufbruch in eine neue Ära in der Physik: Die Ära der Quantenmechanik.
Classical mechanics
Momentum
Meeting/Interview
Universe
Force
Quantum
Particle
Interference (wave propagation)
Momentum
Wave function
Physical law
Quantum state
Atom
Order of magnitude
Wind wave
Ära
Physicist
Quantum mechanics
Planck constant
Computer animation

Metadata

Formal Metadata

Title The Uncertainty Relation
Alternative Title Die Unschärferelation
Author Heusler, Stefan
License CC Attribution - NonCommercial - NoDerivatives 3.0 Germany:
You are free to use, copy, distribute and transmit the work or content in unchanged form for any legal and non-commercial purpose as long as the work is attributed to the author in the manner specified by the author or licensor.
DOI 10.3203/IWF/C-7054
IWF Signature C 7054
Publisher IWF (Göttingen)
Release Date 2004
Language German
Producer Stefan Heusler, Arts of Science
Production Year 1999

Technical Metadata

IWF Technical Data Video-Clip ; F, 4 min 11 sec

Content Metadata

Subject Area Physics
Abstract Die von Heisenberg formulierte Unschärferelation, das Grundprinzip der Quantenmechanik, wird in einer Animation mit Kreide auf der Wandtafel erläutert.
The uncertainty relation of Heisenberg, which is the basic principle of quantum mechanics, is explained in this animation (chalk on cupboard technique).
Keywords Quantentheorie
Unschärferelation
uncertainty relation
quantum physics

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