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Einführung in die Quantenmechanik

Inhalt der Vorlesung

Die Quantentheorie stellt das Fundament der modernen Physik dar, ihre empirische Bestätigung hat in den Naturwissenschaften bislang unerreichte Präzision und Ausmaße erlangt. Und obwohl die Anwendung ihres abstrakten mathematischen Formalismus unstrittig und technisch höchst erfolgreich ist — man schätzt, dass heute beinahe ein Drittel des Bruttosozialprodukts der Hochtechnologieländer auf Anwendungen der Quantentheorie zurückzuführen ist — herrscht bezüglich einer geeigneten Interpretation der Quantentheorie seit ihren Entstehungstagen alles andere als Einigkeit. Keine andere Theorie berührt in so tiefliegender Weise unsere Vorstellungen von physikalischer Realität, Messung, Subjekt-Objekt-Verschränkung, Lokalität oder Separabilität.
    Die Vorlesung führt in den Formalismus der Quantenmechanik ein und demonstriert ihn an wichtigen Anwendungen wie der Erklärung der Spektrallinien des Wasserstoffatoms.
    Die Interpretation des Formalismus mit Hilfe objektiver Wahrscheinlichkeiten, dass also Ergebnisse von Messungen nur mit gewissen Wahrscheinlichkeiten auftreten und nicht vorhersagbar sind, wird ausführlich diskutiert. Es werden auch kurz alternative Deutungen angesprochen, und gezeigt, wie diese getestet werden können. So kann zum Beispiel die Annahme der Existenz (loakler) verborgener Variablen statt objektiver Wahrscheinlichkeiten mit Hilfe der sogenannten Bellschen Ungleichungen getestet und widerlegt werden.

Literaturempfehlungen

Zum Beginn der Vorlesung sei das Skript Anmerkungen zur Quantenmechanik von Prof. Norbert Dragon empfohlen.
Eine kleine Auswahl an Lehrbüchern:

  • J. Audretsch (Hrsg.): Verschränkte Welt (Ein gut lesbarer Einblick in aktuelle Fragestellungen der Quantenmechanik und Quanteninformationstheorie.)
  • J. Audretsch, K. Mainzer (Hrsg.) Wieviele Leben hat Schrödingers Katze? (Gut lesbare Artikel, die Fragen zur Interpretation der Quantenmechanik nachgehen.)
  • Gordon Baym: Lectures on Quantum Mechanics (Sehr schön geschrieben, leider vergriffen.)
  • Claude Cohen-Tannoudji, Bernard Diu, Franck Laloë: Quantenmechanik I,II (Sehr ausführlich geschriebenes Lehrbuch mit vielen Beispielen.)
  • Richard P. Feynman, Robert B. Leighton, Matthew Sands: Quantum Mechanics (Der dritte Band der legendären "Feynman Lectures". Die Herleitungen sind oft ungewöhnlich und überraschend, aber die physikalische Intuition ist unübertroffen.)
  • Albert Messiah: Quantenmechanik I,II (Klassiker, aber nicht mehr sehr zeitgemäß.)
  • A. Galindo, P. Pascual: Quantum Mechanics I,II (Das ultimative Werk für Mathe-Freaks. Wer Lust hat, kann ja mal reinschauen.)
  • Horst Rollnik: Quantentheorie I,II (Aus Vorlesungenskripten hervorgegangenes Buch, das oft interessante Details und Anmerkungen liefert.)
  • J.J. Sakurai, Modern Quantum Mechanics (Sehr gut geschrieben. Vor allem Streutheorie und Drehimpuls in der QM toll erklärt.)
  • Franz Schwabl: Quantenmechanik (Knapp geschrieben, dafür übersichtlich alles Wichtige in einem Band.)
  • Ramamurti Shankar: Principles of Quantum Mechanics (Ein gutes Buch für Vorelsungen an amerikanischen Universitäten. Setzt nicht so viel Mathematik voraus, geht langsam voran.)

Inhalt der Vorlesung

Die Quantentheorie stellt das Fundament der modernen Physik dar, ihre empirische Bestätigung hat in den Naturwissenschaften bislang unerreichte Präzision und Ausmaße erlangt. Und obwohl die Anwendung ihres abstrakten mathematischen Formalismus unstrittig und technisch höchst erfolgreich ist — man schätzt, dass heute beinahe ein Drittel des Bruttosozialprodukts der Hochtechnologieländer auf Anwendungen der Quantentheorie zurückzuführen ist — herrscht bezüglich einer geeigneten Interpretation der Quantentheorie seit ihren Entstehungstagen alles andere als Einigkeit. Keine andere Theorie berührt in so tiefliegender Weise unsere Vorstellungen von physikalischer Realität, Messung, Subjekt-Objekt-Verschränkung, Lokalität oder Separabilität.
    Die Vorlesung führt in den Formalismus der Quantenmechanik ein und demonstriert ihn an wichtigen Anwendungen wie der Erklärung der Spektrallinien des Wasserstoffatoms.
    Die Interpretation des Formalismus mit Hilfe objektiver Wahrscheinlichkeiten, dass also Ergebnisse von Messungen nur mit gewissen Wahrscheinlichkeiten auftreten und nicht vorhersagbar sind, wird ausführlich diskutiert. Es werden auch kurz alternative Deutungen angesprochen, und gezeigt, wie diese getestet werden können. So kann zum Beispiel die Annahme der Existenz (loakler) verborgener Variablen statt objektiver Wahrscheinlichkeiten mit Hilfe der sogenannten Bellschen Ungleichungen getestet und widerlegt werden.

Literaturempfehlungen

Zum Beginn der Vorlesung sei das Skript Anmerkungen zur Quantenmechanik von Prof. Norbert Dragon empfohlen.
Eine kleine Auswahl an Lehrbüchern:

  • J. Audretsch (Hrsg.): Verschränkte Welt (Ein gut lesbarer Einblick in aktuelle Fragestellungen der Quantenmechanik und Quanteninformationstheorie.)
  • J. Audretsch, K. Mainzer (Hrsg.) Wieviele Leben hat Schrödingers Katze? (Gut lesbare Artikel, die Fragen zur Interpretation der Quantenmechanik nachgehen.)
  • Gordon Baym: Lectures on Quantum Mechanics (Sehr schön geschrieben, leider vergriffen.)
  • Claude Cohen-Tannoudji, Bernard Diu, Franck Laloë: Quantenmechanik I,II (Sehr ausführlich geschriebenes Lehrbuch mit vielen Beispielen.)
  • Richard P. Feynman, Robert B. Leighton, Matthew Sands: Quantum Mechanics (Der dritte Band der legendären "Feynman Lectures". Die Herleitungen sind oft ungewöhnlich und überraschend, aber die physikalische Intuition ist unübertroffen.)
  • Albert Messiah: Quantenmechanik I,II (Klassiker, aber nicht mehr sehr zeitgemäß.)
  • A. Galindo, P. Pascual: Quantum Mechanics I,II (Das ultimative Werk für Mathe-Freaks. Wer Lust hat, kann ja mal reinschauen.)
  • Horst Rollnik: Quantentheorie I,II (Aus Vorlesungenskripten hervorgegangenes Buch, das oft interessante Details und Anmerkungen liefert.)
  • J.J. Sakurai, Modern Quantum Mechanics (Sehr gut geschrieben. Vor allem Streutheorie und Drehimpuls in der QM toll erklärt.)
  • Franz Schwabl: Quantenmechanik (Knapp geschrieben, dafür übersichtlich alles Wichtige in einem Band.)
  • Ramamurti Shankar: Principles of Quantum Mechanics (Ein gutes Buch für Vorelsungen an amerikanischen Universitäten. Setzt nicht so viel Mathematik voraus, geht langsam voran.)

 

 

Materialien

Hier sind die Materialien aus Vorlesung und Übung der unten stehenden Semester zu finden.

Wintersemester 2007/08: QM für Lehramtskandidaten

Vorlesung Michael Flohr
Übungsleitung Andre Fischer
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII XIII Klausur
Präsenz-Ü pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf
Haus-Ü pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf
Hinweise pdf

Wintersemester 2005/06: QM für Lehramtskandidaten

Vorlesung Michael Flohr
Übungsleitung Sebastian Uhlmann, Christian Sämann, Kirsten Vogeler

"https://seafile.cloud.uni-hannover.de/d/440eaf2ef7/files/?p=/my_qm1/

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII XIII Klausur
Präsenz-Ü pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf
Haus-Ü pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf
Lösung pdf pdf

Sommersemester 2001: Quantenmechanik I

Vorlesung Norbert Dragon
Übungsleitung Michael Flohr

Ü1 Ü2 Ü3 Ü4 Ü5 Ü6 Ü7 Ü8 Ü9 Ü10 Ü11 Ü12 Ü13 Klausur
Übungen pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf
Hinweise 4:H2 9:H1 10:H2 pdf
Wertung Das Ergebnis der Evaluation der Übungen Statistik

Materialien

Hier sind die Materialien aus Vorlesung und Übung der unten stehenden Semester zu finden.

Wintersemester 2007/08: QM für Lehramtskandidaten

Vorlesung Michael Flohr
Übungsleitung Andre Fischer
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII XIII Klausur
Präsenz-Ü pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf
Haus-Ü pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf
Hinweise pdf

Wintersemester 2005/06: QM für Lehramtskandidaten

Vorlesung Michael Flohr
Übungsleitung Sebastian Uhlmann, Christian Sämann, Kirsten Vogeler

"https://seafile.cloud.uni-hannover.de/d/440eaf2ef7/files/?p=/my_qm1/

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII XIII Klausur
Präsenz-Ü pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf
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Sommersemester 2001: Quantenmechanik I

Vorlesung Norbert Dragon
Übungsleitung Michael Flohr

Ü1 Ü2 Ü3 Ü4 Ü5 Ü6 Ü7 Ü8 Ü9 Ü10 Ü11 Ü12 Ü13 Klausur
Übungen pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf pdf
Hinweise 4:H2 9:H1 10:H2 pdf
Wertung Das Ergebnis der Evaluation der Übungen Statistik