sebkrause.de – willkommen!
Lexikon * Aktuelles * FAQ * Ich * Kontakt * Impressum * * english
Nerd-Lexikon für Nicht-Nerds: Begriffe aus diversen Fachgebieten, für Nichtfachmänner verständlich erläutert. Über das Lexikon: Über das Lexikon.
<< Heartbleed ... Index ... hexadezimale Zahl >>
HEISENBERGSCHE UNSCHäRFERELATION
(Kategorie: Physik)

Die H. ist eine Gleichung aus dem Bereich der Quantenmechanik. Sie beschreibt, wie sich auf quantenmechanischer Ebene Teilchen nicht sämtliche Informationen entlocken lassen.

Wenn wir die Geschwindigkeit eines Autos messen wollen, dann schicken wir im Allgemeinen einen Radarstrahl zum Auto. Das Auto reflektiert, und aus dem reflektierten Licht (Radar ist Licht) kann man die Geschwindigkeit ablesen. So weit, so gut.

Nun möchten wir die Geschwindigkeit einer Ameise messen. Zufällig krabbelt das gute Tier gerade auf einem Lineal entlang! Wir schauen also zu, merken uns Zeit und Startpunkt, warten, schauen wieder und lesen die Geschwindigkeit ab.

Vorbereitend soll erwähnt werden, dass wir die Ameise nicht im Dunkeln hätten stoppen können; etwas Licht braucht man zum Ablesen...

Nun möchten wir, sagen wir, die Geschwindigkeit eines Atomkernes messen. Wie macht man das am besten? Nun, neben der Tatsache, dass man freilich ein gutes Mikroskop benötigt, wird man auch hier vor allem eines brauchen: Licht! Das klingt banal, aber: Es gibt einen riesigen Unterschied zwischen der Ameise und dem Atomkern. Wenn nämlich die Ameise von Licht getroffen wird, macht ihr das nichts. Licht aber, genauso wie alle Energieformen, Materie usw., Licht also kommt nur in irgendwelchen kleinsten Einheiten daher - und diese kleinste Einheit bereits ist in der Lage, unseren Atomkern aus seiner Bahn zu schubsen!

Das beudeutet: Um unseren Atomkern zu vermessen, müssen wir auf irgendeine Weise mit ihm wechselwirken. Andererseits wollen wir ihn ja eigentlich nicht stören; denn wir wollen ja seinen Bewegungszustand vermessen, ohne den während der Messung zu verändern!

Und da liegt der Hase im Pfeffer: Genau das - geht nicht. Denn für die eingebrachte Energie gilt nämlich, dass sie ein sehr kleines Raumvolumen auflösen muss (Atomkerne sind WIRKLICH klein), was bedeutet, dass sie (da sie wie alles auch Welle ist) eine kleine Wellenlänge haben muss - und das bedeutet, dass die Frequenz hoch sein muss und damit auch die Energie. Je genauer man kleine Strukturen auflösen muss (um scharf zu sehen), desto mehr Energie muss man aufwenden, und desto mehr stört man das Objekt der Beobachtung - zumindest auf so kleinen Skalen.

Wir können also prinzipbedingt unseren Atomkern nur entweder nicht beobachten (und nichts über ihn erfahren) - oder beobachten und stören. Und stören heißt: Es anstoßen! Denn Atomkerne wechselwirken mit dem Licht, das sie trifft, und ändern ihre Bewegungsrichtung. Und schon können wir nicht mehr genau sagen, wie schnell es war UND wo es war.

Die Heisenbergsche Unschärferelation fasst diesen Effekt nun nochmal in Zahlen und gibt genau an, wieviel "man wissen kann". Je mehr von dem einen, desto weniger von dem anderen! Erwähnt sei noch, dass die H. nicht nur für das Paar {Ort, Zeit} gilt, sondern für eine Reihe anderer Größen auch, unter anderem auch für {Zeit, Energie} - was interessant für den Casimir-Effekt ist...

<< Heartbleed ... Index ... hexadezimale Zahl >>