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Welle-Teilchen-Dualismus


Quantenphysik


Basiswissen


In vielen Physik-Lehrbüchern wird beschrieben, dass Quantenobjekte sowohl Wellen- als auch Teilcheneigenschaften haben. Eine andere Sprechweise ist, dass sich zum Beispiel Licht manchmal wie eine Welle und manchmal wie ein Teilchen verhalten. Diese Doppelnatur des Licht erwähnte bereits Isaac Newton[3][4]. Was das bedeutet wird hier kurz erklärt.

Was sind Teilchen?


Elektronen oder Protonen haben eindeutig Teilchencharakter. Teilchen sind in der Physik durch besondere Eigenschaften charaktisiert:


Wie verhalten sich Wellen?


Wellen sind etwas ganz anderes als Teilchen. Man kann sich zum Beispiel eine Wasserwelle in einem Wellenbad vorstellen. Typische Eigenschaften von Wellen sind:


Was ist wellenartig an Teilchen?


Die Erscheinung einzelner Quantenobjekte (Photonen, Elektronen) ist immer teilchenartig: Photonen oder Elektronen werden als eng umgrenzte Flecken auf Schirmen beobachtet, niemals als ausgedehntes Wellenbild. Die Teilchen selbst sind NICHT wellenartig. Der Wellencharakter bezieht sich korrekt gesehen nur auf die Formeln, die zur Berechnung von Beobachtungswahrscheinlichkeiten dienen. Wenn man von einer Teilchenfrequenz oder der Wellenlänge eines Teilchens spricht, dann meint das nur: in den Formeln zur Berechnung der Erscheinungsorte dieser Teilchen zu bestimmten Zeiten werden Frequenzen und Wellenlängen eingesetzt. Mehr dazu unter Teilchenwelle ↗

Nach welche Kriterien wählt man das Modell?



Eine Kritik des Begriffes Welle-Teilchen-Dualismus


Photonen, Atome und auch größere Gebilde wie Moleküle zeigen eindeutig Wellen- wie auch Teilcheneigenschaften. Obwohl beide Denkbilder theoretisch unvereinbar sind, treten sie in der Wirklichkeit doch gemeinsam auf. Nach den gängigen Definitionen eines Dualismus[1] müssen sich zwei Dinge aber gegenseitig ausschließen oder zumindest bekämpfen, auf keinen Fall aber ergänzen zu einem stimmigen, harmonischen Gesamtbild. Spricht man also von eine Welle-Teilchen-Dualismus meint man damit eigentlich, dass sich die zwei Beschreibungen gegenseitig ausschließen sollen. Das tun sie aber nicht, so kann der Widerspruch beispielsweise durch die Bornsche Wahrscheinlichkeitsinterpretation auch theoretisch aufgehoben werden. Der Pionier der Quantenphysik, Niels Bohr, wies immer wieder auf die gegenseitige Bedingtheit beider Beschreibungsweisen hin und sprach entsprechend nicht von einem Dualismus sondern von einer Komplementarität ↗

Tipps



Fußnoten