Quanten

Kontingente

Der Begriff Quanten (aus dem Lateinischen "wie groß", "wie viel") bezieht sich in der Physik auf ein Objekt, das durch eine Zustandsänderung in einem System mit diskreten Werten einer physikalischen Größe, meist Energie, erzeugt wird. "Werde deine Quanten los!": Hast du je davon gehört? Die Quanta zeigt oft ein Verhalten, das wir aus dem Alltag nicht kennen. Quanten sind "in" - jeder, der sich selbst respektiert, hat mit Quanten oder Quanten etwas zu bieten.

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Physikalisch bezieht sich der Ausdruck Quantum (von lat. quantum'wie groß','wie viel') auf ein durch eine Zustandsänderung in einem Körper erzeugtes Gebilde mit einzelnen Grössen, in der Regel einer physischen Grösse, in der Regel also in Form von Energien. Quanta kann nur in gewissen Teilen dieser physischen Menge vorkommen, sie ist also die Quantisierung dieser Mengen.

Quantifizierte Grössen werden in der Quantenphysik und verwandten Gebieten der Theorie wie der Quanten-Elektrodynamik dargestellt. Der physikalische Ausdruck quantitative ist oft mit einem Partikelcharakter der zu betrachtenden Grösse verbunden. Als Beispiel für ein Quantum, dem kein Partikelcharakter zugeordnet werden kann, dient das Drehimpulsquantum. Quanten werden nicht als physikalische Begriffe zur Beschreibung der Atomstruktur der Substanz benutzt, obwohl auch hier eine kleine Maßeinheit (Quantisierung) vorkommt.

Die Photonen als Quanten des Elektromagnetfeldes. Der Phonon als Quantum der mechanischen Verzerrungen im Volumen. Der Plasmone als Quantum einer Erregung im festen Zustand, in dem die Ladungen aneinander oszillieren. Die Magnone als Quantum der magnetischen Erregungen. Die Drehimpulsmenge, die nicht als Partikel gedeutet wird. Die Gluonen als Quanten des Kraftfelds, das die starken Wechselwirkungen ausstrahlt.

Gravitation als Quantisierungsgröße des Gravitationsfeldes.

Das sind Quanten?

Dr. rer. nat. Quantum sind die kleinsten Teile der umliegenden Realität. Noch vor hundert Jahren galt, dass alle Vorgänge in der Bauphysik ohne Sprünge, ohne "kleinste" Einzeleinheiten, permanent ablaufen. Daran zweifelt heute niemand mehr, deshalb wollen wir nicht auf die "historische" Weiterentwicklung des Quantenkonzepts eingehen. Wenn Sie sich für dafür interessieren, finden Sie viele Informationen unter den Verweisen auf Quanten. de verfügbaren, oder in unserem Rundbrief "100 Jahre Quantentheorie".

In der Regel wird der Ausdruck "Quantum" (nicht mehr teilbar) verwendet, wenn ihr korpuskuläres und nicht ihr wellenförmiges Benehmen im Mittelpunkt steht. Häufig bezeichnet der Ausdruck Quantum aber auch die kleinsten Einheiten von Energie, die von einem auf ein anderes umgeschaltet werden übertragen Zu Recht, denn diese Energie-Einheiten haben ihrerseits sowohl Wellen- als auch Partikelcharakter.

Es hat sich herausgestellt, dass nur Energie-Einheiten (Quanten) einer gewissen Größe von einem auf ein anderes umsetzbar sind übertragen Exaktes Maß dieser Energiemaßeinheiten hängt hängt sowohl vom jeweiligen Anlagenzustand ab, als auch vom Anlagenzustand. Schauen wir uns ein simples Beispiel an: Eine ältere Großvateruhr mit einer Pendeluhr, die noch in Ihrem Haus zu haben ist.

Eine solche Großvateruhr hat in der Regel eine kleine Schnecke am Ende des Uhrenpendels, mit der die Pendelfrequenz exakt nachgeregelt wird. Kannst du eine andere Häufigkeit festlegen? Bei einer Großvateruhr kann das Oszillationspendel nur gewisse Schwingfrequenzen einnehmen. Allerdings nur in der Theorie, denn in der Realität kann man jede gewünschte Häufigkeit vorgeben.

Der quantenmechanisch zulässige Frequenzunterschied des Pendelpendels einer Großvateruhr ist so klein, dass er in unserer gesamthaften Lebenswelt nicht spürbar ist. Es ist eine Zeit, in der wir die Gesetzmäßigkeiten der Quantum-Mechanik nicht sofort erahnen. Da alle von uns empfundenen Gegenstände im Verhältnis zu Atomkernen (10.000.000.000. 000 mal größer) gigantisch sind, erleben wir die Quantum-Mechanik nicht selbst.

Dabei werden alle Quanteneffekte gemittelt. Bei der Großvateruhr entspricht der Unterschied in der Schwingfrequenz, d.h. den Oszillationsquanten, nur 10-34Joules. Durch die viel höhere Schwingfrequenz und die viel geringere Schwungmasse einer Moleküls im Gegensatz zu einer Großvateruhr kann eine Molekül ebenso nur sichere, aber messbare (!) verschiedene Schwingfrequenzen (Größenordnung 10-20 Joule) annehmen.

Also bemerken wir kein Quantum, weil sich alle Wirkungen der Quanten-Welt in unserer Vorstellung mitteln. Aber Quanten sind allgegenwärtig. Außerdem gibt es gerade in deinem Hirn Quantenvorgänge, mit denen du diesen Schriftzug verstehst (wenn ich über ausgedrückt Bescheid weiß, sonst schreibst du mir :-).

So sind Quanten etwas "ganz Normales" und allgegenwärtiges. Hoffentlich habe ich ein kleines Quantum zum Verständnis des Begriffs Quantum beigefügt.

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