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E-Book

Die zweite Quantenrevolution

Vom Spuk im Mikrokosmos zu neuen Supertechnologien

AutorLars Jaeger
VerlagSpringer-Verlag
Erscheinungsjahr2018
Seitenanzahl568 Seiten
ISBN9783662575192
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis24,99 EUR
'Quantenphysik ist bizarr und komisch, und sie widerspricht komplett unserem gesunden Menschenverstand' oder ganz einfach 'Die spinnen, die Physiker' - so oder ähnlich ist die Wahrnehmung vieler Menschen, wenn es um die Grundtheorie der modernen Physik geht. Die These dieses Buches lautet: 'Quantenphysik, so bizarr und abgehoben sie erscheinen mag, ist für unser heutiges Leben die bedeutendste wissenschaftliche Theorie. Und ihr Einfluss ist bei weitem nicht an irgendein Ende gelangt. Da kommt noch einiges auf uns zu!' 
Der Autor steigt dabei mitten in unser Alltagsleben ein: Sie wollen mehr über heutige und zukünftige Technologien erfahren? Dann beschäftigen Sie sich mit dem Quantencomputer oder dem Quanteninternet; Technologien, deren erste Prototypen in den letzten Jahren möglich wurden und schon sehr bald unser tägliches Leben bestimmen werden. Das Buch wird Bewusstsein schaffen für die Bedeutung der Quantenphysik heute, dabei werden auch philosophische und weltanschauliche Fragen nicht außer Acht gelassen. 
Am Schluss wird der Leser den heutigen Stand der Quantenphysik kennen und dabei Antwort auf Fragen finden, die Einstein, Bohr, Heisenberg und andere Physik-Genies des 20. Jahrhunderts noch nicht wussten. Mit diesem Buch erschließen sich ihm nicht nur eine Reihe ganz neuer Technologien, sondern auch die dramatischen Einflüsse der modernen Physik für das Gefüge unserer Weltanschauung.




Dr. Lars Jaeger, 48, hat Physik, Mathematik, Philosophie und Geschichte in Bonn und Paris studiert und mehrere Jahre in der theoretischen Physik im Bereich der Quantenfeldtheorien und Chaostheorie (Universität Bonn, Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme Dresden) geforscht. Er lebt seit zwanzig Jahren in der Nähe von Zürich, wo er - als umtriebiger Querdenker - zwei eigene Unternehmen aufgebaut hat, die mit mathematischen Methoden globale Kapitelmärkte modellieren und daraus systemische Handelsmodelle konstruieren. Die Begeisterung für die Naturwissenschaften und die Philosophie hat ihn nie losgelassen. Lars Jaeger ist Autor der Bücher Die Naturwissenschaften: Eine Biographie, Wissenschaft und Spiritualität: Universum, Leben, Geist - Zwei Wege zu den großen Geheimnissen und Supermacht Wissenschaft - Unsere Zukunft zwischen Himmel und Hölle



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Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Prolog: Das weiße Kaninchen6
Inhaltsverzeichnis12
Teil I Quantum 2.0 – die zweite technologische Revolution aus der Welt der Quanten22
1 Große Macht23
Quantenphysiker – von Magiern zu Ingenieuren27
Immer abstraktere Theorie, immer konkretere Technologie – der Laser31
Quantenphysik und Elektronik – vom Transistor zum integrierten Schaltkreis34
Neue Verbindungen – Quantenchemie und Quantenbiologie38
Quantenphysik überall – und es kommt noch viel mehr41
2 Nach unten hin gibt es noch viel Platz43
Aus Quantenspuk wird Technologie46
Immer genauer messen – Quantentechnologien machen es möglich53
Der heilige Gral der Datensicherheit – die Quantenkryptographie58
3 Technologie im Allerkleinsten62
Nano – Unendliche Möglichkeiten im unsichtbar Kleinen63
Wundermaterialien66
Wertvoller als Diamant69
Von der Mikro- zur Nanoelektronik72
Ultrakleine Maschinen – Beherrscher der Nanowelt74
Wenn Nano- und Biotechnologie miteinander verschmelzen76
Assembler – eine Welt aus Staub78
4 Unfassbar schnell82
Der heutige Computer – ein Konzept aus den 1940er-Jahren85
Eine neue Art zu rechnen89
Exponentielle Rechenkraft91
Probleme, die Quantencomputer lösen – und neue, die sie schaffen könnten96
Wann kommt der Quantencomputer?101
Das Quanteninternet103
Teil II Quantenwelten – Bizarres im ganz Kleinen108
5 Widersprüchliche Atome109
Philosophische Widersprüche111
Höhlengleichnis gegen Atome mit Haken und Ösen115
Der Weg zu einer physikalischen Theorie der Atome117
Der problematische Rahmen der klassischen Physik120
6 Natura facit saltus124
Ein Akt der Verzweiflung125
Der nächste Quantensprung – Einsteins Lichtteilchen128
Der Welle-Teilchen-Dualismus130
Von Thomsons Rosinenkuchen bis zu den Bohr’schen Quantensprüngen133
Strichcodes der Elemente138
7 Tertium datur142
Welle-Teilchen-Dualismus 2.0143
Wellenmechanik – schöne neue abstrakte Welt146
Heisenbergs Unschärferelation und die neue Quantenmechanik148
Wellenfunktion und Wahrscheinlichkeiten – der Abschied von der physikalischen Kausalität152
8 Sowohl als auch und weder noch158
Bizarres am Doppelspalt161
Der mysteriöse Kollaps der Wellenfunktion166
Bohrs Komplementaritätsprinzip – die Kopenhagener Deutung168
Der Streit – die Bohr-Einstein-Debatte um eine spukhafte Fernwirkung171
9 Verlust der Identität176
Grenzen in Auflösung177
Zwei Elektronen – und doch ein und dasselbe179
Zwei und doch eines182
Altes Rätsel, neue Auflösung – das Gibbs-Paradoxon187
Wechselspiele mit Fermionen und Bosonen189
Supraleitung, Suprafluidität und Laser – nützliche makroskopische Quanteneffekte192
Offene Probleme der Kopenhagener Deutung195
Teil III Von Quantenfeldtheorien zu einer „Theorie von Allem“ – alles Materielle löst sich auf199
10 Negative Energien und der Elektronenspin200
Einsteins zweiter Geniestreich – die Spezielle Relativitätstheorie201
Eine neue Gleichung und die Auflösung des Spin-Rätsels206
Vom Entsetzen zur Sternstunde der theoretischen Physik208
Löcher im See210
Der Weg zur ersten Quantenfeldtheorie213
11 Quantenfeldtheorien216
In zwei Sprüngen vom klassischen Teilchen zum Quantenfeld218
Die Neue Welt übernimmt die Führung222
Quanten des elektromagnetischen Feldes – die neue Rolle des Photons227
Teilchen aus dem Nichts230
Die Entmaterialisierung der Materie232
Alles ist eins234
12 Unendlich minus unendlich gleich endlich239
Sesam, öffne dich!241
Spiralen und Loops244
Kompliziert ohne Ende248
Jenseits des Horizonts250
Verbleibendes Unwohlsein252
13 Immer mehr Teilchen255
Konfusion im Teilchenzoo256
Der edle achtfache Pfad der Physik259
Drei Quarks für ein Musterzeichen262
Gefangene Quarks265
Das Standardmodell der Elementarteilchenphysik268
Das Teilchen, ohne das nichts geht272
Noch nicht am Ende273
14 Einstein passt nicht rein277
Einsteins zweite Relativitätstheorie280
Ganz nah an der Sonne283
Sackgasse Singularität285
Die Krux mit den Hierarchien288
Jenseits des Standardmodells292
Supersymmetrien, Strings und Quantenschlaufen295
Der Blick in die Sterne297
Teil IV Einschnitte ins philosophische, ästhetische und spirituelle Denken302
15 Der Weg in die Substanzlosigkeit303
Kein Boden mehr unter den Füßen307
Zufriedene Physiker, unzufriedene Philosophen311
„Shut up and calculate!“315
16 Das neue Wahrheitsverständnis317
Der Königsberger Revolutionär321
Zufriedene Philosophen, unzufriedene Physiker325
Sekt und Selters329
Ganz oder gar nicht?333
17 Das ewige Wechselspiel337
Das Ende der Ich-Illusion340
Die Substanzlosigkeit des Mittleren Weges342
Leerheit im Herzen347
Unlösbar verbunden und doch nicht in Einem verschwimmend350
Eine Brücke über einen Abgrund von über 1800 Jahren352
18 Symmetrien356
Von der Kunst zur Wissenschaft358
Symmetrie als Invarianz361
Die größte Mathematikerin aller Zeiten365
Ein Ausflug ins 8. Semester Mathematik369
Schön genug, um wahr zu sein371
Das Muttermal auf der Wange374
19 Quantenbewusstsein und das Tao der Physik378
Quantenphysik und Geist – ein populärer Zusammenhang381
Die Quantenphysik als Krücke für unklares Denken382
Ein paar Jahrzehnte zu spät384
Ochs vorm Berge, eins, zwei, drei …387
Das Tao der Physik – die quantenesoterische Bewegung389
Der Trugschluss der Quantenesoterik393
20 Quantenphysik und Glauben396
Einstein und Gott am Würfeltisch398
Bohr und das fernöstliche Denken401
Heisenberg und die Welt der Werte405
Wie die Quantenphysik den Glauben in die Ecke drängte407
Was die Physik offen lassen muss409
Teil V Verschränkung – des Quanten-Pudels Kern415
21 Katzenschicksale416
Der Sprung über die Grenze418
Lagebesprechung420
Die Verschränkung betritt die Bühne423
Alles ist wahr426
Die finale Frage429
22 Wigners Freund432
Messung mit Hintermann433
Quanteneffekte in biologischen Systemen436
Quantenphysik am Beginn des Lebens441
Quantenphysik in unserem Kopf444
23 EPR und die verborgenen Variablen449
Einstein sträubt sich451
Zusammenprall der Ansichten454
Ein kurzes Strohfeuer457
24 Die experimentelle Auflösung der Bohr-Einstein-Debatte461
Bohm oder Bohr?462
Das zweimal erfundene Rad464
Von der Idee zur konkreten Anleitung466
Aus Zwei mach Vier469
Ein erfolgreiches Sabbatjahr472
Es spukt wirklich in der Quantenwelt474
Ein Startschuss – und kaum jemand läuft los478
Mit Licht zum Erfolg480
Die schrittweise Demontage der verborgenen Variablen482
Eine Welt voller No-Gos484
25 Das Zeitalter der Verschränkung488
Erste Schritte in eine neue Technik490
Abhörsicher durchs Weltall494
Von der klassischen Informationstheorie zum Quantencomputer497
Eine verpasste Gelegenheit500
Ein weites Feld502
26 Schrödingers Katze lebt508
Die Suche nach dem magischen Punkt511
Wenn Quantensysteme ein Bad in der Menge nehmen513
Realität durch Dekohärenz516
Ultraschnell in die Realität520
Wie es weitergeht522
Die Kehrseite der Dekohärenz524
Teil VI Die Zukunft – Wohin geht es?528
27 Quantenrevolution 2.0529
Technologie und gesellschaftlicher Wandel533
Das mächtige Trio535
Schnelle neue Welt537
Wer sitzt am Steuer?541
Sich informieren ist erste Bürgerpflicht545
Epilog: Ein Morgen im Jahr 2050548
Literatur553
Personenverzeichnis561
Sachverzeichnis563

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