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Bochumer Offline
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Ort: Bochum
#1332217 - 04/04/2018 11:17 Von der Astronomie zur Quantenmechanik


Hallo Community!

Ich behaupte jetzt mal einfach, dass man unvermeidlich mit Quantenmechanik in Berührung kommt, wenn man sich ernsthaft für Astronomie interessiert.

Auf dem Flohmarkt habe ich folgendes Buch gekauft, welches mich total gefesselt hat: 'Einstein/Born Briefwechsel 1916-55'. Von da an wollte ich mehr wissen und habe mir noch 'Max Born- Die Relativitätstheorie Einsteins' besorgt und noch diverse andere Bücher.

Ich gebe zu: Ich verstehe davon nicht mal die Hälfte. Und das ärgert mich gewaltig!
Ich bin mittlerweile 36 und fest im Berufsleben und habe nicht mehr die Möglichkeit zu studieren. Aber ich habe einfach Bock auf Quantenmechanik bekommen. 
Jetzt bin ich schon an dem Punkt angelangt, dass ich mich wohl mehr in Mathematik reinknien muss. Zumindest Formeln verstehen.

Nun mal die Frage an Euch! Wie steht ihr zur Quantenphysik? Was könnt ihr mir empfehlen?
Kurz zu meinem Wissensstand: Habe zwar kein Abi, aber dafür eine sehr gute Ausbildung als Energieelektroniker abgeschlossen. Das bedeutet Elektrik allgemein und Mathe kann ich gut nachvollziehen.


LG Andre
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LG Andre

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Wolfgang_Hofer Offline
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#1332293 - 04/04/2018 21:35 Re: Von der Astronomie zur Quantenmechanik [Re: Bochumer]


Hallo Andre

Original geschrieben von: Bochumer
Ich behaupte jetzt mal einfach, dass man unvermeidlich mit Quantenmechanik in Berührung kommt, wenn man sich ernsthaft für Astronomie interessiert.


Das kommt natürlich darauf an, was man unter "in Berührung kommen" versteht. Feststeht: Man kann sich wunderbar mit Astronomie beschäftigen, ohne die geringste Ahnung von Quantenphysik zu haben.

Ich habe beruflich mit sehr vielen Bereichen der Physik und Chemie zu tun und Mathematik spielt dabei natürlich auch eine große Rolle. Zwei Bereiche wurden aber bereits in meinem Studium ausgeblendet: Allgemeine Relativitätstheorie und Quantenmechanik. Ich habe beides auch beruflich nie gebraucht.

Alles, was ich darüber weiß, habe ich aus populärwissenschaftlichen Büchern. Ich kann hierbei nur für mich sprechen: Das bleibt für mich auf einem unbefriedigenden Wischiwaschi-Niveau. Ich habe auch ein Buch gelesen, bei dem der Autor behauptet hat, dass es ihm gelungen sei, die Relativitätstheorie ohne (oder mit wenig) Mathematik zu erklären. Bei mit hat es jedenfalls überhaupt nicht funktioniert.

Früher hat mich das gewurmt, heute nicht mehr.

Dir muss klar sein, dass ein echtes und tiefes Verständnis der Quantenmechanik ohne Studium nicht funktionieren wird. (Das wäre ungefähr so, wie wenn man Neurochirurg im Selbststudium werden wollte.)

Wenn dir oberflächliche, populärwissenschaftliche Kenntnisse reichen, dann knie dich rein.

Gruß
Wolfgang
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Getretener Quark wird breit, nicht stark. (Johann Wolfgang Goethe)

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Theguius Offline
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Beiträge: 36
#1332301 - 04/04/2018 22:07 Re: Von der Astronomie zur Quantenmechanik [Re: Bochumer]


Hallo Andre,

Ich möchte Dir mal dieses Buch empfehlen:

Das neue Bild der Welt: Chaos, Relativität, Weltformel (Gebundene Ausgabe – 1. Januar 1992)
von Joachim Bublath (das ist der Lesch der 80-iger und 90-iger Jahre)

Krieg keinen Schreck wegen des Erscheinungsjahres. Es ist faszinierend aufbereitet, alles sehr schön graphisch dargestellt. Auch Quantenphysik ist darin enthalten. Einfacher und verständlicher kann man die Themen nicht mehr für 'Ottonormalverbraucher' abbilden.
Hier wird auch mal E=mc² mit verständlicher Mathematik hergeleitet (keine Integral- oder Differentialrechnung, geschweige Differentialgleichungen, Matrizen usw.).
Ich bin Maschinenbauingenieur und habe eine gute technisch- naturwissenschaftliche Ausbildung. Zum Verständnis dieser 'Kost' brauchst Du aber sehr viel Interesse und Faszination, beides besitzt Du und etwas Abstraktionsvermögen und Vorstellungskraft, das vermute ich bei Dir ganz stark.

In 'Amazonien' bekommst Du es gebraucht für < 1,-€. Schon allein deshalb keine Fehlinvestition.

Viel Spass mit dem Buch.

CS
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Gruss
Andreas

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Bochumer Offline
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Beiträge: 29
Ort: Bochum
#1332317 - 05/04/2018 07:00 Re: Von der Astronomie zur Quantenmechanik [Re: Bochumer]


@Wolfgang
Ich schätze es wird darauf hinauslaufen, dass es oberflächlich bleibt. Anders zu denken wäre naiv.
Dein Beispiel mit dem Neurochirurg bringt es wohl auf den Punkt.
Wenn man nicht gerade mit einem hohen IQ gesegnet ist, bleibt einem nur das pauken und dafür habe ich nicht genug Zeit. Will mein Haupthobby ja nicht vernachlässigen.

Vielen Dank jedenfalls für deine ehrliche Antwort.
Und klar: Astronomie funktioniert hervorragend ohne Quantenmechanik.

@Andreas
Erstmal danke für dein Buchtipp!! Ist bestellt! (Warum sollte ich einen Schreck kriegen? Die Ausgabe 'Relativitätstheorie Einsteins' von Max Born die ich hier habe ist von 1922).
Interesse, Faszination, Abstraktionsvermögen und Vorstellungskraft ist vorhanden! Ich habe einfach Lust auf diese Sachen und wenn die Kinder groß sind, scheue ich mich nicht noch mal die Schulbank zu drücken.
Bis dahin wird es allerdings, wie Wolfgang es bereits schrieb, eher oberflächlich bleiben.
_________________________
LG Andre

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Theguius Offline
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Beiträge: 36
#1332396 - 05/04/2018 20:44 Re: Von der Astronomie zur Quantenmechanik [Re: Bochumer]


Hallo Andre,

Du wirst es nicht bereuen, das Buch gekauft zu haben.
Ich bin schon mal auf Dein Feedback gespannt.

Dann wollte ich noch sagen: Wir haben es in der Astronomie schneller mit Quantenmechanik zu tun, als wir manchmal so denken.
Da wäre zum Beispiel die Beugung des Lichts.
- Beugungsringe, intra- und extrafokal
- Beugung an den Fangspiegelspinnen
Da sind quantenmechanische Vorgänge im Spiel. ;-)

CS
_________________________
Gruss
Andreas

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Wolfgang_Hofer Offline
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Beiträge: 308
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#1332421 - 05/04/2018 23:15 Re: Von der Astronomie zur Quantenmechanik [Re: Theguius]




Original geschrieben von: Theguius
Wir haben es in der Astronomie schneller mit Quantenmechanik zu tun, als wir manchmal so denken.
Da wäre zum Beispiel die Beugung des Lichts.


Wellenoptik ist z.B. ein Bereich der Physik, den ich seinerzeit im Studium gelernt habe. Wir haben damals z.B auch das Beugungsmuster hinter einem Doppelspalt berechnet. Aber alles ohne Quantenmechanik sondern rein klassisch. Ich will damit nur sagen: Man kommt vielleicht hier tatsächlich "in Berührung mit Quantenmechanik", für die Praxis brauchen tut man sie bei Beugungserscheinungen aber nicht.

Wer sich für die Zeit direkt nach dem Urknall und verdampfende schwarze Löcher interessiert, der kommt natürlich nicht um die Quantenmechnik herum.

Gruß
Wolfgang

P.S.: Chemie ist übrigens nicht die Physik der äußeren Elektronenhülle. Man kann auch Chemie wunderbar ohne Kenntnis echter Quantenmechanik betreiben.
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Getretener Quark wird breit, nicht stark. (Johann Wolfgang Goethe)

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Bochumer Offline
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Beiträge: 29
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#1332436 - 06/04/2018 07:55 Re: Von der Astronomie zur Quantenmechanik [Re: Wolfgang_Hofer]


Original geschrieben von: Wolfgang_Hofer

Wellenoptik ist z.B. ein Bereich der Physik, den ich seinerzeit im Studium gelernt habe. Wir haben damals z.B auch das Beugungsmuster hinter einem Doppelspalt berechnet. Aber alles ohne Quantenmechanik sondern rein klassisch. Ich will damit nur sagen: Man kommt vielleicht hier tatsächlich "in Berührung mit Quantenmechanik", für die Praxis brauchen tut man sie bei Beugungserscheinungen aber nicht.


Ich gebe dir 100% recht. Solange du eine Wellenquelle auf den Doppelspalt losschickt ist es klassisch. Erst wenn man z.B Elektronen auf den Doppelspalt schießt, ist man in der Quantenmechanik.

Original geschrieben von: Wolfgang_Hofer

P.S.: Chemie ist übrigens nicht die Physik der äußeren Elektronenhülle. Man kann auch Chemie wunderbar ohne Kenntnis echter Quantenmechanik betreiben.

Vor kurzem habe ich gelesen das Biologie abgewandte Chemie ist und Chemie angewandte Physik. Sicherlich sind die Wissenschaften irgendwo grenzüberschreitend. Aber ich bin auch der Meinung das Chemie erstmal Chemie ist und Physik, Physik.
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LG Andre

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jbrachte Offline
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Beiträge: 75
#1332541 - 06/04/2018 15:28 Re: Von der Astronomie zur Quantenmechanik [Re: Bochumer]


Hallo Andre,

meiner Erfahrung nach ist das Problem der deutschsprachigen naturwissenschaftlichen Literatur für ernsthaft interessierte Laien folgendes:

Es gibt jede Menge populärwissenschaftliche Werke, die aber oftmals von der Märchenliteratur nicht zu unterscheiden sind. Andererseits hat man die Hochschulbücher, in denen man schon auf den ersten Seiten an den mathematischen Methoden scheitert, die sich die Physikstudenten in ihren Propädeutika aneignen müssen, die dem Laien mit Abiturwissen aber unzugänglich sind.

Man braucht etwas dazwischen, und das ist vor allem auf dem amerikanischen Büchermarkt zu finden. Grund dafür könnte das amerikanische College-System sein, wo es Physikvorlesungen für Studenten gibt, die nicht Physiker werden wollen.

Aus meiner Sicht ist das beste Buch über Quantenmechanik: David Z. Albert, Quantum Mechanics and Experience. Steht, glaube ich, sogar als pdf irgendwo im Netz. Da bekommt man ein solides Verständnis der Grundlagen der Theorie, ohne daß man Aufgaben rechnen müßte. Überhaupt geht es Albert ums Verstehen und nicht ums Rechnen. Die Mathematik beschränkt sich auf etwas Vektorrechnung.

Viele Grüße von einem Landsmann
Johannes

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Bochumer Offline
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Beiträge: 29
Ort: Bochum
#1333730 - 14/04/2018 23:12 Re: Von der Astronomie zur Quantenmechanik [Re: Bochumer]


Danke auch dir Johannes.
Ich wurde jetzt von mehreren auf den Boden der Tatsachen geholt, dass es wohl nicht mehr als ein Kratzen an der Oberfläche bleiben wird.
Also machen englischsprachige Bücher da auch wenig Sinn, wenn ich immer wieder den Translater bemühen muss.
Von daher ist das von mir anfangs erwähnte Buch (Max Born, Die Relativitätstheorie Einsteins) schon genau das, was diesem Anspruch genügt.
Knie mich gerade in Vektorrechnung rein. Habe tolle Youtube-Videos darüber gefunden. Übrigens auch eine Super Sache wenn man die Schrottvideos ausklammert (wie bei fast allem).
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LG Andre

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Joachim_G Offline
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#1337148 - 08/05/2018 23:28 Re: Von der Astronomie zur Quantenmechanik [Re: Bochumer]


Hallo Andre,

geht mir genauso: Astroteilchenphysik (ich interpretiere "Quantenmechanik" im Weiteren in diese eher praktische Richtung) wird immer bedeutender und ist sehr interessant. Leider haben hier gleichzeitig alle recht, wenn gesagt wird, dass dieses Fachgebiet sehr anspruchsvoll ist und gute und aktuelle Lehrbücher fast nur noch in Englisch erscheinen. Ich will aber trotzdem darauf hinweisen, dass es hier einen experimentellen bzw. historischen Zugang gibt. Damit meine ich, dass zunächst die Technik und die Entwicklung der Beschleuniger beschrieben wird, und dann erst die Ergebnisse der Experimente (die dann in Modellen zusammengefasst werden). Diese Maschinen sollten einem Energieelektroniker eigentlich liegen. Ich konnte dazu bisher nur englische Sachen entdecken, ich schreibe die aber trotzdem mal hin:


Ugo Amaldi: Particle Accelerators: From Big Bang Physics to Hadron Therapy (Das fängt an mit der ersten Röntgenröhre, die ja im Prinzip ein einfacher Elektronenbeschleuniger im keV-Bereich ist, und endet mit den aktuellen Sachen am CERN. Ganz am Ende Beschreibungen medizinischer Anwendungen, muss man nicht lesen. Auf den Seiten des Springer-Verlages gibt es einige Seiten als Vorschau.)


Pauline Gagnon: Who Cares about Particle Physics? (Finde ich sehr schön, Experimente gut beschrieben, hat auch ein kosmologisches Kapitel, dunkle Materie, Mikrowellenhintergrund, AMS-02. Etwas weniger technisch. Vorschauseiten auf Amazon.)


Donald Lincoln: The Large Hadron Collider (Weniger historisch, beschreibt im wesentlichen den LHC. Manchmal etwas Blabla. Vorschauseiten auf Amazon.)


Alle diese Bücher sind nach 2010 erschienen, aber noch vor dem Nachweis des Higgs-Boson (obwohl es in den Texten schon in der Luft liegt) und richten sich an den (sehr) interessierten Laien. Das Standart-Modell ist überall ein wesentliches Kern-Element. Mathe gibt es kaum, das ist wie gesagt alles eher technisch. Wegen des Englisch (und wegen der Inhaltsverzeichnisse) empfehle ich die Vorschauseiten anzusehen. Mit B2 geht das aber schon. Ach ja, und der Wikipedia-Einträge "Astroteilchenphysik" und "Astroparticle physics" enthalten natürlich auch Literaturhinweise.

Gruß
Joachim
PS: Ich hoffe, Du meintest nicht wirklich Quantenmechanik. Die quantenmechanische Beschreibung der in diesen Büchern beschriebenen Teilchen und Wechselwirkungen wirst Du dort nicht finden. Ich wüsste auch nicht, was man da empfehlen kann. Das ist weit jenseits meines Horizontes, leider.

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Joachim_G Offline
Junior-Mitglied

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Beiträge: 2
#1338341 - 17/05/2018 14:51 Re: Von der Astronomie zur Quantenmechanik [Re: Joachim_G]


Hu,

kleiner Nachtrag, angeregt durch diesen thread bin ich nochmal zum Physik-Regal gegangen und mir ist aufgefallen, dass Feynman sehr umfangreich über Quantenmechanik gesprochen hat. Schon im ersten Band seiner Vorlesungen (Mechanik, Strahlung, Wärme) gibt es ein ganzes Kapitel "Quantenverhalten" mit einer Erläuterung der Grundprinzipien der QM. Und dann gibt es noch den dritten Band, der Quantenmechanik heißt. Gibt's auch in deutsch:

Richard P. Feynman, Robert B. Leighton, Matthew Sands: Vorlesungen über Physik. Band I, II, III, Oldenbourg Verlag, München.

Online kann man die frei und in Englisch finden, da kann man zumindest vorher mal nachsehen, wie das mathematische Niveau ist:

http://www.feynmanlectures.caltech.edu/

Gruß
achim

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UwePilz Offline
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Beiträge: 3857
Ort: Leipzig
#1338707 - 20/05/2018 16:11 Re: Von der Astronomie zur Quantenmechanik [Re: Bochumer]


> Aber ich bin auch der Meinung das Chemie erstmal Chemie ist und Physik, Physik.

Chemie ist die Physik der Elektronenhüllen smile
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Bleibt dran, am Okular.
--
Uwe Pilz. Astro-Seiten ~ FG Kometen

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Wolfgang_Hofer Offline
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Ort: Westerwald
#1338710 - 20/05/2018 16:23 Re: Von der Astronomie zur Quantenmechanik [Re: UwePilz]


Original geschrieben von: UwePilz
Chemie ist die Physik der Elektronenhüllen smile


Stimmt! Und Musik ist die Physik der Luftdruckschwankungen. biggrin
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