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2015 | Buch

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Philosophie der Quantenphysik

Einführung und Diskussion der zentralen Begriffe und Problemstellungen der Quantentheorie für Physiker und Philosophen

verfasst von: Cord Friebe, Meinard Kuhlmann, Holger Lyre, Paul Näger, Oliver Passon, Manfred Stöckler

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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Über dieses Buch

Die Quantentheorie zeichnet sich durch spektakuläre empirische Erfolge aus. Gleichzeitig ist bis heute höchst strittig, wie sie sich auf Dinge und Eigenschaften in der Welt bezieht. Dabei stellen sich viele weitere philosophische Herausforderungen: Verletzen Quantenobjekte das Prinzip der Kausalität? Sind gleichartige Teilchen ununterscheidbar und daher keine Individuen? Behalten Quantenobjekte in der zeitlichen Entwicklung ihre Identität? Wie verhält sich ein zusammengesetztes Quantensystem zu seinen Teilen? Diese Fragen werden im Rahmen verschiedener Deutungsansätze der Quantentheorie diskutiert. Ein Ausblick in die Quantenfeldtheorie verschärft das Hauptproblem der Nichtlokalität.

Das Buch will fortgeschrittene Studierende der Philosophie in die Grundlagen der Quantenphysik einführen. Zugleich konfrontiert es Physikerinnen und Physiker mit den philosophischen Fragen ihres Faches. Punktuell kann es auch den gymnasialen Physik-Unterricht bereichern.

Cord Friebe

Zurzeit Vertretung der Professur für Analytische Philosophie an der Universität des Saarlandes.

Forschungsschwerpunkte: Philosophie der Physik, Analytische Ontologie, Theoretische Philosophie Kants.

Promotion 1998 zur Ontologie Identischer Teilchen in QM und QFT.

Letzte Buchveröffentlichung: Zeit-Wirklichkeit-Persistenz. Eine präsentistische Deutung der Raumzeit (2012).

Meinard Kuhlmann

Gegenwärtig Vertretung der Professur für Wissenschaftsphilosophie an der Universität Bielefeld.

Arbeitsgebiete: Wissenschaftstheorie, Naturphilosophie und Analytische Ontologie.

Publikationen zu Interpretationen der Quantenfeldtheorie, zu Erklärungen in der Ökonophysik sowie zur Tropenontologie. Letzte Buchveröffentlichung: The Ultimate Constituents of the Material World – In Search of an Ontology for Fundamental Physics (2010).

Holger Lyre

Professor für Theoretische Philosophie an der Universität Magdeburg.

Forschungsschwerpunkte: Wissenschaftstheorie der Physik und der kognitiven Neurowissenschaften, sowie Philosophie des Geistes.

Buchveröffentlichungen (Auswahl):

Lokale Symmetrien und Wirklichkeit (2004).

Informationstheorie. Eine philosophisch-naturwissenschaftliche Einführung (2002).

Quantentheorie der Information (1998, 2. Aufl. 2004).

Kants `Prolegomena': Ein kooperativer Kommentar (hg. mit O. Schliemann, 2012).

Ontological Aspects of Quantum Field Theory (hg. mit M. Kuhlmann und A. Wayne, 2002).

Paul M. Näger

Wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Universität Bremen.

Arbeitsgebiete: Philosophie der Physik, Wissenschaftsphilosophie, Metaphysik.

Dissertation zur Ontologie verschränkter Quantensysteme (in Bearbeitung).

Oliver Passon

Akademischer Rat in der Arbeitsgruppe Physik und ihre Didaktik an der Bergischen Universität Wuppertal.

Arbeitsgebiete: Phänomenologische Optik, Wissenschaftstheorie und Interpretation der Quantenmechanik.

Promotion 2002 in der experimentellen Elementarteilchenphysik.

Buchveröffentlichung: Bohmsche Mechanik (2004, 2. Aufl. 2010).

Manfred Stöckler

Professor für Theoretische Philosophie an der Universität Bremen.

Arbeitsgebiete: Philosophische Probleme der gegenwärtigen Physik (insbesondere der Quantentheorie und der Kosmologie), Philosophie der Zeit und methodologische Probleme bei der Erforschung komplexer Systeme.

Letzte Buchveröffentlichung: (herausgegeben gemeinsam mit Andreas Bartels) Wissenschaftstheorie. Ein Studienbuch (2007).

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Physikalisch-mathematische Grundlagen

Zusammenfassung

Gegenstand dieses ersten Kapitels zur Philosophie der Quantenphysik sind physikalische Systeme, von deren innerer Struktur abgesehen werden kann. Wir betrachten also zunächst Einzelsysteme, einzelne Silberatome etwa oder auch einzelne Elektronen, die nach heutigem Wissensstand tatsächlich keine innere Struktur besitzen. Damit lassen wir all jene Probleme zunächst beiseite, die Mehrteilchenoder zusammengesetzte Systeme dem philosophischen Verständnis bereiten: den „Individualitätsverlust“ gleichartiger Teilchen ebenso wie das neuartige Verhältnis zwischen einem Ganzen und seinen Teilen, wie es das berühmte EPR-Paradoxon zeigt. Beiden Herausforderungen ist je ein eigenes Kapitel gewidmet.

Cord Friebe

2. Messproblem, Minimal- und Kollapsinterpretationen

Zusammenfassung

Nicht erst in der Philosophie, sondern bereits in der Physik wird interpretiert. Mathematische Formalismen wie jener, der im vorhergehenden Kapitel in seinen Grundzügen präsentiert wurde, sind als solche selbst bloß abstrakt, sagen also für sich betrachtet noch nichts über die konkrete Wirklichkeit aus. Es bedarf einer Interpretation, zunächst in dem Sinne, dass den mathematischen Symbolen und Operationen Elemente in der Realität zugeordnet werden.

Cord Friebe

3. Quanten-Identität und Ununterscheidbarkeit

Zusammenfassung

Kapitel 3 steht technisch und sachlich zwischen Kapitel 1 und 6. In Kapitel 1 wurde die 1-Teilchen-Quantenmechanik im Hilbertraum \(\mathcal{H}\) eingeführt, das vorliegende Kapitel behandelt n Teilchen im Tensorprodukt-Raum \(\mathcal{H}_{n}\) und Kapitel 6 variable Teilchenzahlen mit Aufsteige- und Absteigeoperatoren im Fockraum \(\mathcal{H}_{F}=\oplus \mathcal{H}_{n}\). Das Kapitel zerfällt in zwei Teile, wobei 3.1 physikalisch, 3.2 aber stärker philosophisch orientiert ist.

Holger Lyre

4. Verschränkung und Nicht-Lokalität: EPR, Bell und die Folgen

Zusammenfassung

Die Probleme, die wir in diesem Kapitel diskutieren, haben ihren formalen Ursprung in der Art und Weise, wie in der Quantentheorie zusammengesetzte Systeme beschrieben werden (vgl. Abschn. 3.1.2).

Paul Näger, Manfred Stöckler

5. Nicht-Kollaps-Interpretationen der Quantentheorie

Zusammenfassung

In Abschnitt 2.3.1 wurde das Messproblem in der Form eines Trilemmas formuliert. Demnach ist entweder (i) die Wellenfunktion keine vollständige Beschreibung, (ii) die Zeitentwicklung nicht durchgängig unitär oder führen (iii) Messungen nicht zu definiten Ergebnissen. Die in Abschnitt 2.3.1 dargestellte GRW-Theorie wählt (ii) – ergänzt die Schrödinger-Gleichung also um einen nichtlinearen Term, der einen physikalischen Mechanismus für den „tatsächlichen“ Kollaps der Wellenfunktion modelliert. Auch die Kopenhagener Deutung leugnet die durchgängige Zeitentwicklung gemäß der Schrödinger-Gleichung; im Gegensatz zur GRW-Theorie wird diesem Vorgang jedoch keine realistische Deutung gegeben.

Oliver Passon

6. Quantenfeldtheorie

Zusammenfassung

Viele ihrer philosophischen Probleme teilt die Quantenfeldtheorie (QFT) mit der Quantenmechanik. Dazu gehören der Messprozess und die damit zusammenhängenden Interpretationsprobleme, zu denen die QFT nichts Neues beiträgt. Auch die Frage, wie die Objekte, die die Theorie beschreibt, in den Raum eingebettet sind, wird schon in der Quantenmechanik diskutiert. Die neuen mathematischen Strukturen der QFT lassen allerdings auch neue Antworten erwarten, so dass die raumzeitliche Interpretation der Theorie ein wichtiges Thema wird. Die QFT scheint auch eine Sicht auf die Unterscheidbarkeit und die Identität der Quantenobjekte und auf die Geltung des Leibniz-Prinzips (vgl. Kap. 3) zu eröffnen, die über die der Quantenmechanik hinaus geht.

Meinard Kuhlmann, Manfred Stöckler

7. Chronologie und Ausblick

Zusammenfassung

Die folgende Chronologie legt den Fokus auf die Grundlagen und Deutungen der Quantenphysik, sie ist keine Geschichte der Quantenphysik im Ganzen, insbesondere finden die speziellen Entwicklungen der Quantenfeldtheorie und der sich daraus entwickelnden Teilchenphysik keine Berücksichtigung.

Cord Friebe, Meinard Kuhlmann, Holger Lyre

Backmatter

Titel: Philosophie der Quantenphysik
verfasst von: Cord Friebe
Meinard Kuhlmann
Holger Lyre
Paul Näger
Oliver Passon
Manfred Stöckler
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN: 978-3-642-37790-7
Print ISBN: 978-3-642-37789-1
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-37790-7