Quantenmechanik-Tutorial: Einleitung.

Übersicht. English version.

Das Geburtsjahr der Quantenmechanik

wird allgemein mit 1900 angegeben, als Max Planck in Berlin seine Überlegungen für elektromagnetische Wellen darlegte, die zur Beziehung E = h· mit einem konstanten Faktor h führten. Zwar hatte Johann Jakob Balmer bereits 1884 ganzzahlige Beziehungen für die Linien im Spektrum des Wasserstoffatoms gefunden, doch erst die Entdeckung der Proportionalität zwischen Frequenz und Energie durch Max Planck initiierte in den folgenden Jahren eine ganz neue Denkweise, die u. a. durch Arbeiten von Albert Einstein, Niels Bohr und Louis de Broglie geprägt wurde und 1926/1927 durch die Formulierung der Matrizenmechanik und der Unschärferelation (Werner Heisenberg), der Wellenmechanik (Erwin Schrödinger) sowie durch die statistische Deutung (durch Max Born) einen Abschluss fand. Diese neue Physik konnte alle experimentellen Beobachtungen in einem gemeinsamen Gedankengebäude "Quantenmechanik" vereinigen und bot damit eine solide Grundlage für weitere Entwicklungen von der Teilchenphysik bis zur Quantenchemie, von der Mathematik bis zur Philosophie.

Entsprechend vielfältig sind die Varianten

für den Unterricht: Quantenmechanik kann auf mannigfaltige Art vermittelt werden, weil sie Grundlage für so Vieles ist. Die Darstellung in diesem Tutorial ist eine der Möglichkeiten; sie entspringt einer Grundlagenvorlesung in Physikalischer Chemie, die vom Autor über 14 Jahre gehalten wurde. Die Web-Seiten dieses Tutorials sind ein Versuch, die dabei gewonnene Erfahrung in Darstellung und Aufbau auf ein modernes Medium zu übertragen und einem größeren Leserkreis anzubieten, allerdings nicht ohne einen warnenden Hinweis.

Web-Seiten erlauben eine andere Darstellungsart als traditionelle Lehrbücher: Querverweise, denen rasch gefolgt werden kann, Links zu externen Seiten mit ähnlichem oder ergänzendem Inhalt, animierte Abbildungen, etc.; nachteilig sind die Bindung an technische Einrichtungen und die generell schlechtere Lesbarkeit am Bildschirm. (Korrekturlesen sollte z. B. nach Möglichkeit immer von Papier und nicht vom Bildschirm erfolgen.) Hinsichtlich der mathematischen Darstellung halten sich Vor- und Nachteile von Web-Seiten derzeit wahrscheinlich die Waage: Formeln und Gleichungen können von den meisten Web-Browsern nur schlecht dargestellt werden, wohingegen Javascript die Darstellung von Graphen direkt aus mathematischen Formeln erlaubt - wovon in diesem Tutorial an vielen Stellen Gebrauch gemacht wird.