Mikrokosmos

Unschärferelation

Werner Heisenberg war ein deutscher Physiker, der mit nur 25 Jahren einen der fundamentalsten quantenmechanischen Grundsätze formulierte: Ort und Impuls eines Teilchens lassen sich nie beide zugleich genau angeben. Der Grund dafür liegt nicht an mangelhaften Messinstrumenten, sondern an der Natur der Teilchen selbst: Hat man den Ort z. B. eines Elektrons bestimmt, wird die gleichzeitige Bestimmung seines Impulses stets ungenau bzw. unscharf sein. Daher der Name Heisenbergsche Unschärferelation.

Formal lässt sich dies als Δx · Δp ≥ h/4π ausdrücken, wobei Δx die Unsicherheit im Ort, Δp die Unsicherheit im Impuls und h das Planck’sche Wirkungsquantum bezeichnet. Abstrahiert spricht diese fundamentale Aussage für den Wellencharakter der Materie, wogegen sich nach der klassischen Newton’schen Mechanik Ort und Impuls eines Teilchens durchaus gleichzeitig exakt bestimmen ließen.

Zum Verständnis hilft folgendes Bild: Bewegt man das Ende eines Seils völlig ungleichmäßig auf und ab, entstehen fortlaufend Wellen unterschiedlicher Wellenlänge und Frequenz entlang des Seils (ein „Wellenkontinuum“). Will man die Frequenz an einem einzigen Ortspunkt des Seils bestimmen, geht das nicht, denn die Frequenz lässt sich nur über eine längere Strecke erfassen, und damit wird die Ortsangabe unweigerlich unscharf. Man kann also nicht gleichzeitig eine beliebig kleine Strecke betrachten und einen exakten Frequenzwert erhalten, weshalb genau dieses Prinzip der Unschärferelation zugrunde liegt. Für den MedAT ist vor allem die Kernaussage relevant: Ort und Impuls eines Teilchens können niemals gleichzeitig exakt bestimmt werden.