Quantenmechanik zu Fuß 1

Das Lehrbuch bietet eine Einführung in die Grundlagen der nicht-relativistischen Quantenmechanik. Der Autor stellt Standardthemen kombiniert mit neuen Entwicklungen dar und schafft so einen neuen Zugang zum Thema. Die Hilfsmittel für die mathematische Formulierung der wesentlichen Prinzipien der Quantenmechanik erläutert er schrittweise. Weiterführende Themen wie z. B. der Quanten-Zeno-Effekt werden im Anhang behandelt. Der Band enthält 250 Aufgaben und ist insbesondere für Studierende geeignet, die nicht den Schwerpunkt Theorie gewählt haben.

Autorentext

Nach einem Studium der Physik und Musik mit Schwerpunkt Klavier in Freiburg promovierte Jochen Pade dort in theoretischer Physik. Als langjähriger Dozent in Theoretischer Physik und aufgrund seiner zeitweise ausgeübten wissenschaftsjournalistischen Tätigkeiten kann er auf reiche Erfahrung auch im Bereich Didaktik und Popularisierung der Naturwissenschaft zurückgreifen.

Klappentext

Die beiden Bände von Quantenmechanik zu Fuß führen Schritt für Schritt in die Grundlagen der nichtrelativistischen Quantenmechanik ein.

Dieser erste Band konzentriert sich hauptsächlich auf die wesentlichen Prinzipien, während Anwendungen und Erweiterungen des Formalismus in Band 2 zu finden sind.

Um die Grundideen der Quantenmechanik und ihre mathematische Formulierung schnell und anschaulich darzustellen, wird in den ersten Kapiteln systematisch zwischen analytischer und algebraischer Darstellung gewechselt. Auf diese Weise können neben dem traditionellen Lehrstoff frühzeitig auch aktuelle Themen detailliert besprochen werden, wie z.B. Neutrino-Oszillationen und Quantenkryptographie. Ausgearbeitete Beispiele erleichtern den Zugang. Die erforderlichen mathematischen Werkzeuge werden dabei nach Bedarf eingeführt. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Darstellung und Diskussion des Messproblems und anderer grundlegender konzeptueller Fragen. Ein Kapitel über die Postulate der Quantenmechanik schließt diesen ersten Band ab.

Im Anhang findet sich eine kompakte Zusammenfassung der wichtigsten mathematischen Hilfsmittel, sodass auf ergänzende Literatur verzichten werden kann. Außerdem werden dort weiterführende Themen wie der Quanten-Zeno-Effekt und Time-delay-Experimente behandelt. Über 250 Übungsaufgaben mit ausführlichen Lösungen helfen dabei, das Verständnis für die behandelten Themen zu vertiefen.

Die vorliegende überarbeitete und aktualisierte zweite Auflage ist um eine Einführung in einige Ideen und Probleme der relativistischen Quantenmechanik erweitert. In diesem ersten Band werden die Klein-Gordon- und die Dirac-Gleichung behandelt. Für die Relativistik benötigte Grundlagen anderer Gebiete werden in kompakter Form bereit gestellt (spezielle Relativitätstheorie, klassische Feldtheorie und Elektrodynamik).

Quantenmechanik zu Fuß richtet sich an alle Studierenden der Physik und andere, die eine angemessen einfache, frische und moderne Einführung in die Quantenmechanik suchen. Das Buch eignet sich auch sehr gut zum Selbststudium.

Der Autor

Nach einem Studium der Physik und Musik mit Schwerpunkt Klavier in Freiburg promovierte Jochen Pade dort in theoretischer Physik. Als langjähriger Dozent in Theoretischer Physik und aufgrund seiner zeitweise ausgeübten wissenschaftsjournalistischen Tätigkeiten kann er auf reiche Erfahrung auch im Bereich Didaktik und Popularisierung der Naturwissenschaft zurückgreifen.

Zusammenfassung

Die beiden Bände von Quantenmechanik zu Fuß führen Schritt für Schritt in die Grundlagen der nichtrelativistischen Quantenmechanik ein.

Dieser erste Band konzentriert sich hauptsächlich auf die wesentlichen Prinzipien, während Anwendungen und Erweiterungen des Formalismus in Band 2 zu finden sind.

Um die Grundideen der Quantenmechanik und ihre mathematische Formulierung schnell und anschaulich darzustellen, wird in den ersten Kapiteln systematisch zwischen analytischer und algebraischer Darstellung gewechselt. Auf diese Weise können neben dem traditionellen Lehrstoff frühzeitig auch aktuelle Themen detailliert besprochen werden, wie z.B. Neutrino-Oszillationen und Quantenkryptographie. Ausgearbeitete Beispiele erleichtern den Zugang. Die erforderlichen mathematischen Werkzeuge werden dabei nach Bedarf eingeführt. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Darstellung und Diskussion des Messproblems und anderer grundlegender konzeptueller Fragen. Ein Kapitel über die Postulate der Quantenmechanik schließt diesen ersten Band ab.

Im Anhang findet sich eine kompakte Zusammenfassung der wichtigsten mathematischen Hilfsmittel, sodass auf ergänzende Literatur verzichten werden kann. Außerdem werden dort weiterführende Themen wie der Quanten-Zeno-Effekt und Time-delay-Experimente behandelt. Über 250 Übungsaufgaben mit ausführlichen Lösungen helfen dabei, das Verständnis für die behandelten Themen zu vertiefen.

Die vorliegende überarbeitete und aktualisierte zweite Auflage ist um eine Einführung in einige Ideen und Probleme der relativistischen Quantenmechanik erweitert. In diesem ersten Band werden die Klein-Gordon- und die Dirac-Gleichung behandelt. Für die Relativistik benötigte Grundlagen anderer Gebiete werden in kompakter Form bereit gestellt (spezielle Relativitätstheorie, klassische Feldtheorie und Elektrodynamik).

Quantenmechanik zu Fuß richtet sich an alle Studierenden der Physik und andere, die eine angemessen einfache, frische und moderne Einführung in die Quantenmechanik suchen. Das Buch eignet sich auch sehr gut zum Selbststudium.

Inhalt
Grundlagen.- Hin zur Schrödinger-Gleichung.- Polarisation.- Mehr zur Schrödinger-Gleichung.- Komplexe Vektorräume und Quantenmechanik.- Zwei einfache Lösungen der Schrödinger-Gleichung.- Wechselwirkungsfreie Quantenmessung.- Aufenthaltswahrscheinlichkeit.- Neutrinooszillationen.- Erwartungs-, Mittel-, Messwerte.- Zwischenhalt; Quantenkryptographie.- Abstrakte Schreibweise.- Kontinuierliche Spektren.- Operatoren.- Postulate der Quantenmechanik.