Von der klassischen Physik zur Quantenphysik

 

M. Komma

 

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Eine Zeitlang war es Mode, die Quantenphysik an der Schule mit einem „radikalen Schnitt“ (axiomatisch und mit Operatoren) zu beginnen, und der historische Weg von der theoretischen Mechanik zur Quantenmechanik galt als „Ochsentour“. Aber gerade die moderne Forschung zur Atom- und Quantenoptik macht wieder ausgiebig Gebrauch von quasiklassischen Modellen und der Übergang von der klassischen Physik zur Quantenphysik (und umgekehrt) ist wieder ein zentrales Thema geworden (Dekohärenz, Quantencomputer,...).

 

Abgesehen von fachlichen Argumenten sollte man auch nicht vergessen, dass Quantenphysik in der Schule altersgerecht unterrichtet werden muss: Schüler (nur Schüler?) in Klasse 12 denken klassisch und das Bohrsche Atommodell ist im Alltag das Symbol schlechthin für die Atomphysik.

 

Es kommt also darauf an, zunächst die Grenzen der klassischen Physik aufzuzeigen und die Modellvorstellungen so zu erweitern, dass die Phänomene korrekt beschrieben werden. Dies geschieht am besten in dem Dreischritt Experiment – Mathematisierung – Interpretation. Dabei spielen die Gleichungen und ihre Veranschaulichung mit modernen Mitteln eine wichtige Rolle: Man kann auch mit Schulmathematik vermitteln, wie der mathematische Apparat der Quantenphysik im wesentlichen funktioniert und damit die Interpretation auf ein tragfähigeres Fundament stellen, als es durch die Einführung neuer Namen (z.B. Quantenobjekt) möglich ist. (Stattdessen sollten sich die Schüler daran gewöhnen, Begriffe kontextabhängig zu verwenden, siehe z.B. „Metamorphosen des Teilchenkonzepts“, B. Falkenburg, PdN Heft 4/51, 1. Juni 2002, S. 14.)

 

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Weitere Materialien:

 

Physikseiten des Isolde Kurz Gymnasiums: http://www.ikg.rt.bw.schule.de/fh/physik.html (Animationen zur Atom- und Quantenphysik).

 

Moderne Physik mit Maple: http://www.ikg.rt.bw.schule.de/fh/embuch.html. Dort auch die komplette Pdf-Datei und Worksheets.

 

Web-Dokumentation der Fortbildung: http://www.ikg.rt.bw.schule.de/qphfortb.htm (mit laufenden Ergänzungen).

 

E-Learning-Plattform für Physik: http://www.LmTM.de/