Quantenthermodynamik

Fakultät Landbau/Umwelt/Chemie

Quantenthermodynamik

Die orthodoxe Deutung der Quantenmechanik (Kopenhagener Deutung) [1, 2] und die darauf aufbauenden Quantenfeldtheorien hatten und haben viele Erfolge zu verzeichnen. Noch heute werden sie gefeiert und finden breite Anwendung. Auch wenn experimentelle Fakten ihnen zunehmend widersprechen, werden grundlegende Schwierigkeiten und Zweideutigkeiten selten thematisiert. Die Kopenhagener Deutung stellt eine Wahrscheinlichkeitsdeutung dar, die sich als mathematische Phänomenologie verstehen lässt. Bereits Planck, Einstein, Schrödinger, Ehrenfest und De Broglie bezweifelten diese Interpretation, doch erkannten sie als „effektive Zwischenlösung“ an, die von Autoritäten wie Bohr, Born, Heisenberg, Jordan, Pauli und von Neumann vorgeschlagen wurde. Die „anti-realistische“ [3] Kopenhagener Deutung verneint eine objektive Realität der Quanten unabhängig vom Beobachter, wie etwa Werner Heisenberg beschreibt:

Alle Gegner der Quantentheorie sind sich aber über einen Punkt einig. Es wäre nach ihrer Ansicht wünschenswert, zu einer Realitätsvorstellung der klassischen Physik, oder allgemeiner gesprochen, zur Ontologie des Materialismus zurückzukehren, also zur Vorstellung einer objektiven, realen Welt, deren kleinste Teile in der gleichen Weise objektiv existieren wie Steine und Bäume, gleichgültig ob wir sie beobachten oder nicht. [4]

Die Quantenthermodynamik (QT) ist zurzeit eine Nischentheorie [5]. Die heutigen Ansätze der QT versuchen, die als nicht fundamental geltende Thermodynamik in die orthodoxe Kopenhagener Interpretation der Quantenmechanik einzupassen. Neuere Forschungsarbeiten [6–9] legen einen anderen Weg nahe: die Verknüpfung der realistischen und auch auf Quantenebene gültigen Gesetze der Thermodynamik mit realistischen Interpretationen der Quantenphysik, wie sie bereits von Louis De Broglie, David Bohm, Jean-Pierre Vigier und anderen vorgeschlagen wurden [10–14]. Heute wächst die Akzeptanz realistischer Interpretationen, doch werden sie in der universitären Lehre kaum vermittelt. Eine realistische Quantenphysik gelingt nur unter Verzicht auf realitätsferne relativistische Masse- und Zeitkonzepte [9].

  1. W. Heisenberg: Anschaulicher Inhalt der quantenmechanischen Kinematik, Z. Phys. 43 (1927) 172–198.
  2. N. Bohr: The Quantum Postulate and the Recent Development of Atomic Theory, Nature 121 (1928) 580–590.
  3. L. Smolin: Einstein’s Unfinished Revolution, Penguin Books, 2019.
  4. W. Heisenberg: Physik und Philosophie, Ullstein, Frankfurt, 1959.
  5. D. Castelvecchi: New in Focus, Nature 543 (2017) 597.
  6. G. Kalies: Vom Energieinhalt ruhender Körper, De Gruyter, Berlin, 2019.
  7. G. Kalies: Matter-Energy Equivalence, Z. Phys. Chem. 234 (2020) 1567–1602.
  8. G. Kalies: A Solution of the Time Paradox of Physics, Z. Phys. Chem. 235 (2021) 849–874.
  9. G. Kalies: Back to the roots: The concepts of force and energy, Z. Phys. Chem. 236 (2022) 481–533.
  10. D. Bohm, J.-P. Vigier: Model of the Causal Interpretation of Quantum Theory in Terms of a Fluid with Irregular Fluctuations, Phys. Rev. 96 (1954) 208–216.
  11. L. de Broglie: Einführung in die Theorie der Elementarteilchen, Verlag G. Braun, Karlsruhe, 1965.
  12. D. Bohm, B.J. Hiley: The Undivided Universe, Routledge, London, New York, 1993.
  13. O. Passon: Bohmsche Mechanik, Harri Deutsch, Frankfurt am Main, 2004.
  14. X. Oriols, J. Mompard: Applied Bohmian Mechanics: From Nanoscale Systems to Cosmology, Jenny Stanford, 2019.