Die Entstehung aus dem Nichts: 6) Unbestimmtheiten

Das Modell der Quantenmechanik ergibt, dass bestimmte Größen nicht gleichzeitig genau messbar sind.

Werner Heisenberg hat dies zuerst in der Unbestimmtheitsrelation UBR zwischen Ort x und Impuls p = m*v formuliert:

Je genauer man den Ort x eines Objektes bestimmen will, desto unbestimmter wird der Impuls p und umgekehrt. Es ist also nicht möglich, gleichzeitig genau Ort und Impuls (Schwung) eines Mikroobjektes zu messen.

Der Grund liegt nicht in dem Messgerät oder einem Unvermögen der Physiker/innen. Das Modell der Quantenmechanik ergibt dies als recht einfache mathematische Folgerung aus der Beschreibung der Quanten durch Wellen.

Die Unbestimmtheiten Δx und Δp hängen voneinander ab, für ihr Produkt gilt: Δx * Δp > h/2π. 

Durch kein Experiment lässt sich die UBR umgehen, trotzdem ist sie nicht die Folge eines experimentellen Einflusses oder einer Störung sondern eine ontologische Eigenschaft eines Mikroobjektes, d.h. die von uns Menschen erdachten Größen Ort und Impuls haben für das Mikroobjekt andere Eigenschaften. Es macht deswegen keinen Sinn von einer Bahn oder Bewegung eines Mikroobjektes zu sprechen.

Wir gehen sogar weiter:

Bahnen, Orte und Geschwindigkeiten sind Begriffe unserer menschlichen Anschauungen, sie gibt es in der Realität der Quantenwelt nicht.

Solche Unbestimmtheiten gibt es auch zwischen anderen Größen: Es existieren zum Beispiel nicht bestimmte Drehimpulskomponenten eines Objektes zur gleichen Zeit. 

Sehr weitreichende Konsequenzen hat auch die Unbestimmtheit von Energie E und Zeit t:

ΔE * Δt > h/2π. Für den Zeitraum Δt ist die Energie eines Mikroobjektes unbestimmt, d.h. für beliebig kurze Zeiträume kann ein beliebig hoher Energiebetrag ΔE «aus dem Nichts“ auftauchen.

Darüber mehr im nächsten Plot zu diesem Thema. 

Vortrag zu Unbestimmtheiten: Do, 13.12., 18.00 Uhr im SFN