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- Herausgeber: Michael Wagner Verlag
- Kategorie: Geisteswissenschaft
- Sprache: Deutsch
Auf seinen Europareisen besuchte Albert Einstein auch Innsbruck. Nicht etwa, um die Alpenkulisse zu genießen, sondern um über die neuesten Ideen zur gerade in der Entstehung befindlichen Quantenphysik zu diskutieren. Anlässlich der 88. Versammlung der Gesellschaft für Forscher und Ärzte traf er in den Stadtsälen im September 1924 die wichtigsten Köpfe der Physik der damaligen Zeit. Worum gingt es bei diesem Treffen? Hatte es weiteren Einfluss auf die Entwicklung der Physik? Anlässlich des 100-Jahr-Jubiläums von Einsteins Aufenthalt in Tirol lädt uns der Physiker und Psychologe Salvatore Matteo Giacomuzzi zu einem Ausflug in die lokale Wissenschaftsgeschichte ein und vermittelt anschaulich (und mit nur einer physikalischen Formel!) den Wissensstand um die Atom- und Quantenphysik der 1920er Jahre. Er zeichnet nach, wie die Nobelpreisträger Albert Einstein, Erwin Schrödinger und Wolfgang Pauli Gedanken austauschten, die ihre weiteren Forschungen maßgeblich beeinflussten. Dabei lernen wir diese Physiker als Persönlichkeiten kennen und erfahren Spannendes über die Entwicklungen und Entdeckungen der Physik im 20. Jahrhundert.
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Seitenzahl: 91
Veröffentlichungsjahr: 2024
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Ähnliche
Salvatore Matteo GiacomuzziEinstein in Innsbruck
Salvatore Matteo Giacomuzzi
EINSTEININ INNSBRUCK
Über die wegweisenden Dialogezur modernen Quantenmechanik von 1924
Michael Wagner Verlag
Gedruckt mit freundlicher Unterstützung durch dieAbteilung Kultur des Amtes der Tiroler Landesregierung.
© 2024 by Michael Wagner Verlag in der Studienverlag Ges.m.b.H., Erlerstraße 10, A-6020 Innsbruck
E-Mail: [email protected]
Internet: www.michael-wagner-verlag.at
Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf in irgendeiner Form (Druck, Fotokopie, Mikrofilm oder in einem anderen Verfahren) ohne schriftliche Genehmigung des Verlages reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden.
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ISBN 978-3-7107-6815-6
Projektleitung: Michael Wagner Verlag / Elisabeth Waldhart
Buchgestaltung, Satz und Umschlaggestaltung: Michael Wagner Verlag / Karin Berner
Umschlagfoto: Albert Einstein am Innsbrucker Hauptbahnhof, September 1924
(orphan works, Courtesy of Institute for Advanced Study). Colorierung durch Iris Haberer.
Dieses Buch erhalten Sie auch in gedruckter Form mit hochwertiger Ausstattung in Ihrer Buchhandlung oder direkt unter www.michael-wagner-verlag.at
INHALTSVERZEICHNIS
Vorwort des Autors
Vorwort
Kapitel I.
Vom Rosinenkuchenmodell zur modernen Quantenmechanik
Kapitel II.
Ein Teilchenbild tut not
Kapitel III.
Radioaktivität und Röntgenstrahlen werden entdeckt
Kapitel IV.
Erste moderne (quantentheoretische) Atommodelle entstehen
Kapitel V.
Tirol und Innsbruck zur Zeit von Einsteins Besuch
Kapitel VI.
Die Innsbrucker Tagung der Naturwissenschaftler und Ärzte 1924
Kapitel VII.
Albert Einstein in Innsbruck
Kapitel VIII.
Die Innsbrucker Gespräche zwischen Albert Einstein, Erwin Schrödinger und Wolfgang Pauli
Kapitel IX.
Die Wiederentdeckung eines österreichischen Physikgenies – Wolfgang Pauli
Literaturverzeichnis
Namensregister
Über den Autor
VORWORT DES AUTORS1
Die Entstehung dieses Büchleins verdankt seinen Ursprung der Lektüre der publizierten Privatkorrespondenzen von Wolfgang Pauli, woraufhin viele Monate unzähliger Diskussionen unter Freunden folgten und verschiedene Ansätze zur Publikation gefunden und wieder verworfen wurden. Schlussendlich entstand die Idee, die getane Arbeit in dem hier vorliegenden Band zusammenzufassen.
Das Büchlein soll aufzeigen, dass die Landeshauptstadt von Tirol schon vor 100 Jahren Schauplatz eines naturwissenschaftlichen Großereignisses war, zu dem sich sogar Albert Einstein und viele andere berühmte Naturwissenschaftler dieser Zeit in Innsbruck ein Stelldichein gaben. Innsbruck wurde zum internationalen Treffpunkt der Physikgrößen jener Zeit. Die historische Rekonstruktion zeigt auf, dass das damalige Innsbrucker Treffen eine nachhaltige Wirkung auf die weitere Entwicklung der heutigen Quantenmechanik hatte und schließlich sogar zu zwei österreichischen Nobelpreisen führte. Es lässt sich nun anhand verschiedener Dokumente nachzeichnen, dass insbesondere bei der in Innsbruck im Herbst 1924 stattgefundenen 88. Versammlung Deutscher Naturforscher und Ärzte wichtige Vorgespräche und Erörterungen zwischen Albert Einstein, Erwin Schrödinger und Wolfgang Pauli zur Entwicklung der Quantenmechanik geführt wurden.
Um diese kurze Reise in die naturwissenschaftliche Vergangenheit für den Laien angenehmer und nachvollziehbarer zu gestalten, wurden die wichtigsten Entwicklungen im Vor- und Nachfeld dieser Tagung mit Albert Einstein in leicht verständlicher Form, ohne Formeln, erörtert. Wann immer es sich als passend erwies, wurde Bezug zur damaligen Situation der Naturwissenschaften in Tirol genommen.
Seit dem berühmten Doppelspaltversuch des Engländers Thomas Young aus dem Jahre 1802 rätselte man, ob denn Licht nun eine Welle oder ein Teilchen ist. Dieser Versuch gehört wohl zu den berühmtesten der Wissenschaftsgeschichte und wird damit zu Recht auch als Jahrtausendversuch bezeichnet. Aus neuen Experimenten scheint sich heute die Annahme zu festigen, dass Welle- und Teilchencharakter gleichzeitig existierende Eigenschaften der Atome zu sein scheinen, welche sich je nach Reinheit der sie aussendenden Quelle in der einen oder in der anderen Art manifestieren können.
Aus derartigen Grundfragen heraus entwickelte sich die heutige Quantenphysik. Wahrscheinlich gehört die Quantentheorie, welche sich aus der klassischen Atomtheorie heraus entwickelte, zu einer der größten Geistesleistungen des 20. Jahrhunderts. Aus ihr entstand ab 1925 die heute bekannte Quantenmechanik bzw. Quantenphysik.
Die gewaltigen Implikationen der Quantenmechanik werden allerdings erst in unserem Jahrhundert langsam ersichtlich. Bis vor wenigen Jahren wusste noch kaum jemand etwas mit den Begriffen Quanten, Quantenteleportation oder Qubit2 anzufangen. Dieses Wissen blieb bis zum 21. Jahrhundert eigentlich nur Spezialisten vorenthalten, welche sich in ihrer kleinen Welt ausspannen.
So meinte der österreichische Quantenphysiker Anton Zeilinger, ehemaliger Professor am Institut für Experimentalphysik (1990–1999) an der Universität Innsbruck, geradezu paradigmatisch: „Man muss seiner Intuition und seinen Spinnereien ein bisschen vertrauen.“ Umso erfreulicher war aus österreichischer und Innsbrucker Sicht, dass Anton Zeilinger mit seinen Spinnereien 2022 den Nobelpreis für Physik erhielt.
Zusätzlich wurde im Jahr 2023 ebenso der Nobelpreis für Chemie auf dem Gebiet der Quantenmechanik an die Forscher Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus und Alexey I. Ekimov für die Entdeckung und Synthese von Quantenpunkten4 vergeben.
Heute schon bauen rund 30 % des gegenwärtigen weltweiten Bruttosozialprodukts auf der Quantenmechanik und ihren Ansätzen auf – Tendenz stark steigend. Moderne Handys, Mikrochips, Computer, Laser, Mikrowellen, Computer- und Magnet-Tomographien, Internet, Quantencomputer und viele andere Dinge beruhen alle auf den Effekten der Quantenmechanik.
Es ist eine Fehlannahme zu glauben, dass Einstein die Quantentheorie etwa nicht verstanden hätte. Im Gegenteil. Er hielt sie für die bedeutendste Theorie seiner Zeit. Gerade in seinen frühen Arbeiten lieferte Albert Einstein bedeutende Beiträge zur frühen Quantentheorie. Albert Einstein verbrachte bis zu seinem letzten Tage mehr Zeit mit Fragen zur Quantentheorie als mit seiner berühmten Relativitätstheorie.
Im sog. Manhattan-Projekt leitete J. Robert Oppenheimer ab 1942, unter militärischer Leitung, die Entwicklung der Atombombe. Die Korrespondenzen aus der Zeit rund um die Innsbrucker Tagung geben uns aber die besondere Gelegenheit, auch etwas Licht auf den jungen J. Robert Oppenheimer zu werfen.
Wie man in der Biografie von Max Born5 (1954 deutscher Nobelpreisträger für grundlegende Beiträge zur Quantenmechanik und Doktorvater in Göttingen von J. Robert Oppenheimer) nachlesen kann, kannte dieser die Einstellung vieler seiner Generation zur Bombe. Sie missfiel ihm. Viele Physiker, die im Manhattan-Projekt arbeiteten, waren seine früheren Schüler und Assistenten: Robert Oppenheimer, Victor Weisskopf, Enrico Fermi, Edward Teller, Eugene Wigner, Klaus Fuchs und die spätere Nobelpreisträgerin Maria Göppert-Mayer. So schrieb Born an Göppert-Mayer einmal: „… ob Oppenheimer oder irgendjemand von den anderen auch nur einen Augenblick nachgedacht haben, bevor sie mit dieser Uranium Arbeit begonnen haben.“ Born fragte sich, ob sie überhaupt an der Bombe mitgearbeitet hätten, wenn er die Verantwortung der Physiker gegenüber der Gesellschaft stärker betont hätte.
Die verwendete Literatur ist im Anhang angeführt. Manche Quellen verweisen wieder auf andere Quellen bzw. ist deren Ursprung mitunter nicht immer eindeutig nachzuvollziehen. Insofern stellt das Literaturverzeichnis keine vollkommene Auflistung aller in Betracht kommenden Werke dar, aber soll auf jeden Fall ein Anreiz sein, sich mit dem einen oder anderen Thema näher zu beschäftigen.6
Da ein Buch immer mehrere Mütter und Väter hat, soll hier folgenden gedankt werden: Herrn Mag. Dr. Gerhard Holzmüller, Herrn Mag. Dr. Rainer Mayr, Herrn DDr. Lukas Morscher, Herrn Mag. Markus Ertl, Frau Tanja Kowal, Frau Romana Raidl, Frau Iris Haberer, Social Engineer Thomas Steidl, Bernhard Plazza und Spino.
Innsbruck, im Oktober 2023Prof. Priv.-Doz. DDr. S. M. Giacomuzzi
1 Aus Gründen der besseren Lesbarkeit wird im Folgenden auf die gleichzeitige Verwendung weiblicher und männlicher Sprachformen verzichtet und das generische Maskulinum verwendet. Sämtliche Personenbezeichnungen gelten jedoch gleichermaßen für beide Geschlechter.
2 Das Qubit oder Quantenbit ist die kleinste Informationseinheit eines Quantencomputers. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Bit existiert es wirklich z. B. als Photon und kann mehrere Zustände gleichzeitig annehmen.
3 Dank der neuen Attophysik kann man die Elektronen in bestimmten Materialien sehr schnell steuern und etwa zukünftige elektronische Geräte viel schneller machen als bisher. Ebenso könnte man die Startphase von chemischen Reaktionen kontrollieren. Auch wären Blutproben besser untersuchbar und minimale Änderungen könnten in der (Früh-)Diagnostik festgestellt werden.
4 Quantenpunkte sind halbleitende Nanokristalle, die einen Durchmesser von zwei bis zehn Nanometern haben (ein Nanometer entspricht einem Milliardstel eines Meters). Diese Nanopartikel werden etwa in LED-Fernsehbildschirmen und in der medizinischen Bildgebung verwendet. Dort können sie etwa Ärzte bei der Entfernung von Tumoren leiten.
5 Was lange nur Physikstudenten wussten, ist, dass Olivia Newton-John (die bekannte Schauspielerin und Sängerin aus Grease) die Enkelin von Max Born war.
6 Wo es Sinn machte, wurden alte Schreibweisen der damaligen Briefkorrespondenzen, zur besseren Lesbarkeit, an die heutige Schriftform angepasst.
VORWORT
Die aktuelle Grundlagendiskussion über Historie und Geschichtswissenschaft zeigt heute deutlich, dass die wissenschaftlichen Formen des menschlichen Denkens nicht ohne Bezug auf lebensweltliche Zusammenhänge zwischen Denken und Handeln verstanden werden können. Die Geschichtsschreibung ist nicht nur von wissenschaftlichen, sondern auch von praktischen Interessen abhängig, die aus ihrem gesellschaftlichen Kontext resultieren.
Für die Geschichtsforschung stehen das Verstehen von Ereignissen, Zusammenhängen, Persönlichkeiten, Intentionen und Handlungen im Vordergrund, aber auch Strukturen und Prozesse als Bedingungen, Voraussetzungen und Folgen von Ereignissen, Entscheidungen und Handlungen. Dabei spielen die Logik des historischen Denkens, die Verwissenschaftlichung als Rationalisierung, aber auch Narrative eine entscheidende Rolle.
Die vorliegende kleine Studie ist in den größeren Rahmen der Landes- bzw. Stadtgeschichte und in einem konkreteren Sinne in die Wissenschaftsgeschichte einzuordnen. Es geht dabei um die Vorträge, Diskussionen und Gespräche auf der 88. Versammlung Deutscher Naturforscher und Ärzte im Jahre 1924 in Innsbruck und um wichtige Vorgespräche und Debatten zwischen Albert Einstein, Erwin Schrödinger und Wolfgang Pauli.
Der Autor der Studie leistet mit diesem Bericht und seiner Darstellung der Diskussionen einen wichtigen Beitrag zur historischen Bedeutung der Herausbildung und Entwicklung der modernen Quantenmechanik und damit auch zu einer lokalen Geschichte der Naturwissenschaften bzw. der Quantenphysik in Österreich sowie darüber hinaus für die Wissenschaftsgeschichte im Allgemeinen. Die vorliegende Studie eröffnet auch interessante Erkenntnisse zu naturwissenschaftlichen Weltbildern und zum Dialog zwischen Natur- und Geisteswissenschaften.
Innsbruck, im Juni 2023Univ.-Prof. Dr. h. c. H. Reinalter(Leiter des privaten Forschungsinstitutsfür Ideengeschichte)
