{"id":85253,"date":"2025-07-01T08:50:14","date_gmt":"2025-07-01T06:50:14","guid":{"rendered":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/?p=85253"},"modified":"2025-07-14T11:24:36","modified_gmt":"2025-07-14T09:24:36","slug":"die-quantenmechanik-revolution-in-der-physik","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/2025\/07\/01\/die-quantenmechanik-revolution-in-der-physik\/","title":{"rendered":"Die Quantenmechanik – Revolution in der Physik"},"content":{"rendered":"
\"\"Der Physiker Apl. Prof. Dr. Dirk L\u00fctzenkirchen-Hecht von der Bergischen Universit\u00e4t – \u00a9 UniService Third Mission<\/span><\/div>\n

Wer war Werner Heisenberg, dieser Ausnahmewissenschaftler?<\/strong><\/p>\n

Dirk L\u00fctzenkirchen-Hecht: „Ein kleiner Widerspruch direkt zu Anfang, strenggenommen, war nat\u00fcrlich Max Planck der Begr\u00fcnder der Quantenphysik. Der hat ja schon 1900 im Grunde genommen den Begriff Quant eingef\u00fchrt und daf\u00fcr auch 1918 den Nobelpreis f\u00fcr Physik bekommen. Aber man verbindet nat\u00fcrlich Quantenphysik vor allem mit Werner Heisenberg. Heisenberg ist in einer Akademikerfamilie gro\u00df geworden. Sein Urgro\u00dfvater war in der Kunst aktiv und hat den ‚goldenen Schnitt‘ sozusagen mit vorbereitet. Die Eltern waren letztendlich interdisziplin\u00e4r unterwegs. Musik, Kunst, Geschichte. Literatur, da war irgendwie alles da. Sein Vater war Professor f\u00fcr Byzantinistik in M\u00fcnchen, ihm wurde sozusagen die Wissenschaft mit in die Wiege gelegt. Am Anfang wusste er eigentlich gar nicht, was er machen sollte.<\/p>\n

Er war sehr musikalisch, konnte auch sehr gut Klavier spielen und hat das auch w\u00e4hrend seiner Lehrt\u00e4tigkeit in den Universit\u00e4ten immer gepflegt. Aber Naturwissenschaften waren auch f\u00fcr ihn interessant, vor allem mathematische Methoden fand er spannend. Er hat sich f\u00fcr Physikalische Prozesse und Ph\u00e4nomene sehr interessiert und wollte wissen, wie da die Mathematik hineinspielt, so dass er sich letztendlich f\u00fcr ein Physikstudium entschied. Die strengen mathematischen Konzepte haben ihn fasziniert, daher w\u00fcrde ich ihn als den Gr\u00fcndungsvater der theoretischen Physik, oder der mathematischen Physik bezeichnen.“<\/p>\n

Was bedeutet die Quantenmechanik?<\/strong><\/p>\n

Dirk L\u00fctzenkirchen-Hecht: „Letztlich ist es die Grenze von dem, was wir als klassische Physik kennen. Ein Beispiel: Wenn ich jetzt einen Topf mit Wasser anschaue, dann geht das Wasser sozusagen bis auf den Grund, und das nennen wir als Physiker den Grundzustand, der Zustand der niedrigsten Energie. Wenn ich jetzt diesen Wassertopf immer kleiner mache, dann kann man schon sehen, dass das Wasser steigt, die Energie wird also eingesperrt. Und die Quantenmechanik geht noch einen Schritt weiter. Wenn ich den Raum, auf den ich die Materie beschr\u00e4nke, noch kleiner mache, dann treten ganz komische Effekte auf. Das ist das, was Heisenberg als erster gesehen hat.<\/p>\n

\"\"\u00a9 Bergische Universit\u00e4t<\/span><\/div>\n

Beispielsweise \u2013und das kennen wir auch-, Licht f\u00e4llt durch eine T\u00fcr und ich habe einen Schattenwurf seitlich der T\u00fcr, weil das Licht geradeaus durchscheint. Wenn ich die T\u00fcr so klein mache, dass sie in die Gr\u00f6\u00dfenordnung der Wellenl\u00e4nge des Lichts kommt, dann treten neue Effekte auf, denn dann wird das Licht hinter dem Spalt wieder breiter, was ja eigentlich aus der klassischen Erfahrung heraus nicht m\u00f6glich ist. Das ist das, was man mit der Heisenberg`schen Unsch\u00e4rferelation beschreiben kann. Wenn man also Materie und Licht auf kleine R\u00e4ume einsperrt, dann tritt eine neue Physik auf, neue Ph\u00e4nomene, die man mit klassischen Methoden im Grunde genommen nicht mehr erkl\u00e4ren kann.“<\/p>\n

Warum konnte die Atomphysik das Verhalten komplizierter Atome und Molek\u00fcle Anfang der 1920er Jahre auf einmal nicht mehr beschreiben?<\/strong><\/p>\n

Dirk L\u00fctzenkirchen-Hecht: „Zum einen ist die Experimentalphysik weitergeschritten, man konnte bestimmte Sachen einfach genauer messen, weil man Messger\u00e4te daf\u00fcr hatte, also z B. Spektrometer, um die Farbspektren von Gasen und Molek\u00fclen genauer zu messen. Und dann hat man eben Unstimmigkeiten gefunden. Man kann das am sch\u00f6nsten an der Beschreibung des Sonnenspektrums sehen. Die Spektrallinien konnte man mit den klassischen Methoden nicht erkl\u00e4ren und erst durch die Modelle von Heisenberg und auch anderer seiner Kollegen verst\u00e4ndlich machen. Nils Bohr beispielsweise, der hat letztlich auch von den Experimentalphysikern die Daten genommen, hat damit Kombinatorik betrieben und dann ein qualitatives Modell erstellt, aber Heisenberg war dann derjenige, der es auch umf\u00e4nglich erkl\u00e4ren konnte.“<\/p>\n

\"\"Werner Heisenberg im Jahr 1933. Der Physiker wurde am 5.12.1901 in W\u00fcrzburg geboren. Er erhielt 1932 den Nobelpreis f\u00fcr Physik – \u00a9 CC BY-SA 3.0<\/span><\/div>\n

Diese Unvollkommenheiten in der Atomtheorie st\u00f6rten den Wissenschaftler Werner Heisenberg. 1925 vollendete er seine grundlegende Arbeit \u201eU\u0308ber die quantentheoretische Umdeutung kinematischer und mechanischer Beziehungen“. Mit diesen Ergebnissen f\u00fchrte er eine widerspruchsfreie Quantenmechanik herbei. Was war das bahnbrechende dabei?<\/strong><\/p>\n

Dirk L\u00fctzenkirchen-Hecht: „Das wirklich bahnbrechende dabei ist, dass man mehrere Eigenschaften prinzipiell nicht gleichzeitig messen kann. Das ist aber kein Messfehler, kein ungenaues Experiment, sondern es geht schlicht und grundlegend einfach nicht. Heisenberg war der erste, der gezeigt hat, dass im Grunde eine gleichzeitige Messung von mehreren Eigenschaften unm\u00f6glich ist. Ort und Impuls, Zeit und Energie sind komplement\u00e4re Gr\u00f6\u00dfen.“<\/p>\n

Gemeinsam mit Niels Bohr, Max Born und Pascual Jordan entwickelte er die Unsch\u00e4rferelation und machte den Prinzipien der \u201eklassischen Physik\u201c ein Ende. Da gab es doch bestimmt auch Protest aus den eigenen Reihen, oder?<\/strong><\/p>\n

Dirk L\u00fctzenkirchen-Hecht: „Ja sicher. Man muss das auch im zeitlichen Kontext sehen. Diese Ideen waren schon revolution\u00e4r und es gab ganz viele, die sich auch massiv dagegen gewehrt haben. Dazu kam noch ein paar Jahre sp\u00e4ter die Machtergreifung der Nazis, und dann gab es ja auch die \u201edeutsche Physik\u201c, Typen wie Johannes Stark, der den nach ihm benannten Stark-Effekt entdeckt hatte und gegen Heisenberg wetterte. Man nannte die Wissenschaftler um Heisenberg auch die \u00b4jungen Wilden`. Heisenberg hat mit weniger als 25 Jahren promoviert und war schon mit 28 Jahren Professor. Die Gegenwehr endete dann, als es gen\u00fcgend experimentelle Befunde gab und man die Richtigkeit seiner Befunde anerkannte.“<\/p>\n

1933 erhielt er daf\u00fcr den Nobelpreis f\u00fcr Physik. Aber Heisenberg war auch auf anderen Gebieten ein erfolgreicher Forscher und besch\u00e4ftigte sich mit Kernphysik und Reaktorphysik. Sehr umstritten ist seine Mitwirkung bei der Entwicklung der Atombombe unter der Naziherrschaft. Was hat er beim sogenannten Uranprojekt gemacht?<\/strong><\/p>\n

Dirk L\u00fctzenkirchen-Hecht: „Es gab in Deutschland die Bestrebung nach modernen Waffen. Die Kernspaltung war 1938 durch Otto Hahn entdeckt worden, den ersten Kernreaktor hatte man schon 1942 zum Laufen bekommen und dann gab es diese Riesenmenge an Energie, die dabei freigesetzt werden konnte und die Bestrebung, daraus eine Bombe zu bauen. Heisenberg war Theoretiker, hatte Interesse auch an Kernphysik, weil auch das alles Ph\u00e4nomene sind, die auf kleinen Skalen ablaufen. Er war pr\u00e4destiniert daf\u00fcr, dies alles einmal auszurechnen und zu sagen, was getan werden muss, um so eine Bombe herzustellen. Seiner Expertise zufolge h\u00e4tte man aber die Menge an Uran, die n\u00f6tig gewesen w\u00e4re, nicht so schnell beschaffen k\u00f6nnen, so dass das Interesse der Nazis daran dann nachlie\u00df. Angeblich hat Heisenberg, das wird zumindest gesagt, seinen Kollegen Niels Bohr in Kopenhagen getroffen und ihm zu verstehen gegeben, dass Deutschland sich von dieser Technik zur\u00fcckziehe.<\/p>\n

\"\"Werner Heisenberg und die Unsch\u00e4rferelation in originaler Form auf einer deutschen Briefmarke – \u00a9 gemeinfrei<\/span><\/div>\n

Bohr hat das aber anders interpretiert und gedacht, die Deutschen arbeiten mit Hochdruck an der Bombe und hat damit hintenherum den Bau der Atombombe bei den Amerikanern getriggert. Heisenberg war in der Kernphysik schon sehr aktiv und hat auch selber gesagt, man h\u00e4tte auch mit Plutonium eine Atombombe bauen k\u00f6nnen. Da h\u00e4tten sicher 15 Kilo gereicht. Man wei\u00df nicht, ob er dieses Wissen bewusst vor den Nazis verschwiegen hat. Jedenfalls wurde auch er nach dem Krieg mit allen, die am Uranprojekt beteiligt waren, interniert und war sehr schockiert, als er vom Abwurf und den Folgen der Atombomben in Hiroshima und Nagasaki erfuhr. Sp\u00e4ter hat er sich massiv gegen Kernwaffen eingesetzt.“<\/p>\n

Heisenberg gilt auch als Vordenker der sogenannten Chaostheorie der 1970er Jahre. Was hat es damit auf sich?<\/strong><\/p>\n

Dirk L\u00fctzenkirchen-Hecht: „Da ist er wieder auf dem Weg zur\u00fcck zu seinen Anf\u00e4ngen. Er kam immer schon mit einem mehr mathematisch getriebenen Interesse und hat sich im Rahmen seiner Dissertation mit turbulenter Str\u00f6mung auseinandergesetzt. Das kennen wir alle aus der Alltagserfahrung, so ein windschnittiges Auto, da str\u00f6mt die Luft \u00a0sch\u00f6n gleichm\u00e4\u00dfig, es erzeugt wenig Wirbel, wenig Chaos. Mit gleicher Leistung kann ich mit so einem windschnittigen Auto viel schneller fahren als mit einem VW-K\u00e4fer. Heisenberg hat sich mit diesem Thema mathematisch auseinandergesetzt. Wenn man eine turbulente Str\u00f6mung hat, dann bewegt sich die chaotisch. Da sind diverse Verwirbelungen usw., das kann man auch in Fl\u00fcssigkeiten beobachten, wenn das Wasser beispielsweise in der Badewanne abl\u00e4uft.<\/p>\n

Mathematisch sind das sehr einfache Gleichungen mit wenigen Formelbuchstaben, aber, wenn man sich die L\u00f6sungen ansieht, dann werden das sehr komplizierte und komplexe Gleichungen. Heisenberg hat sich zeitlebens daf\u00fcr interessiert, aber Anfang der 1970er Jahre wieder besonders. Neben den genannten Verwirbelungen kann man diese Chaostheorie auch an Verkehrsstaus oder bei Chaos in der Wirtschaft anwenden und berechnen und dann auch Vorhersagen treffen. Der Ursprung dazu ist schon 1924 in Heisenbergs Doktorarbeit zu finden. Auch was wir heute als neuronale Netze oder K\u00fcnstliche Intelligenz bezeichnen, das resultiert letztlich aus seinen Aktivit\u00e4ten heraus. Er war schon ein kleines Universalgenie.“<\/p>\n

Wie erinnern wir uns heute an ihn?<\/strong><\/p>\n

Dirk L\u00fctzenkirchen-Hecht: „Das, was vor allem zur\u00fcckbleibt, ist seine Unsch\u00e4rferelation. Er war u.a. aber auch einer der Gr\u00fcndungsv\u00e4ter des CERN (Das CERN, die Europ\u00e4ische Organisation f\u00fcr Kernforschung, ist eine Gro\u00dfforschungseinrichtung in der N\u00e4he von Genf, Anm. d. Red.), er hat die Vertr\u00e4ge gestaltet, die heute noch greifen. Er hat Max-Planck-Institute in G\u00f6ttingen und M\u00fcnchen gegr\u00fcndet, bzw. auch geleitet und er war im Forschungsrat und hat die Bundesregierung in den 50er und 60er Jahren beraten. All das ist leider ein wenig hinter seiner Unsch\u00e4rferelation verloren gegangen.“<\/p>\n

UWE BLASS\u00a0<\/strong><\/p>\n

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\"\"Apl. Prof. Dr. Dirk L\u00fctzenkirchen-Hecht – \u00a9 UniService Third Mission<\/span><\/div>\n

\u00dcber Dr. Dirk L\u00fctzenkirchen<\/h4>\n

Apl. Prof. Dr. Dirk L\u00fctzenkirchen-Hecht ist Mitglied des Instituts Kondensierte Materie \u2013 R\u00f6ntgenphysik in der Fakult\u00e4t f\u00fcr Mathematik und Naturwissenschaften an der Bergischen Universit\u00e4t.<\/p>\n

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Die Quantenmechanik entstand im Jahr 1925 durch den Physiker Werner Heisenberg. \u00dcber dieser Revolution in der Physik hat sich Autor Uwe Blass in der spannenden Uni-Reihe „Jahr100Wissen“ mit Apl. Prof. Dr. Dirk L\u00fctzenkirchen-Hecht, Mitglied des Instituts Kondensierte Materie \u2013 R\u00f6ntgenphysik in der Fakult\u00e4t f\u00fcr Mathematik und Naturwissenschaften an der Bergischen Universit\u00e4t, unterhalten.<\/p>\n","protected":false},"author":7,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[27],"tags":[],"class_list":["post-85253","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-wissen"],"publishpress_future_action":{"enabled":false,"date":"2026-04-25 13:32:41","action":"change-status","newStatus":"draft","terms":[],"taxonomy":"category","extraData":[]},"publishpress_future_workflow_manual_trigger":{"enabledWorkflows":[]},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/85253","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/7"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=85253"}],"version-history":[{"count":8,"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/85253\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":85265,"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/85253\/revisions\/85265"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=85253"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=85253"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=85253"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}