Quantenmechanik nur mit Matrizen
Das Buch gibt eine Einführung in die Quantenmechanik mittels Matrizenrechnung. Heisenbergs Matrizenmechanik ist darin ausführlich beschrieben und die grundlegenden Gleichungen werden mit algebraischen Methoden und Matrizen berechnet. Während in vielen Leh
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Quantenmechanik nur mit Matrizen
Quantenmechanik nur mit Matrizen
Günter Ludyk
Quantenmechanik nur mit Matrizen
Günter Ludyk Physics and Electrical Engineering University of Bremen Bremen, Deutschland
ISBN 978-3-662-60881-4 ISBN 978-3-662-60882-1 (eBook) https://doi.org/10.1007/978-3-662-60882-1 Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. Deutsche Übersetzung der englischen Originalausgabe erschienen bei Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2018 © Springer-Verlag GmbH Deutschland, ein Teil von Springer Nature 2020 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von allgemein beschreibenden Bezeichnungen, Marken, Unternehmensnamen etc. in diesem Werk bedeutet nicht, dass diese frei durch jedermann benutzt werden dürfen. Die Berechtigung zur Benutzung unterliegt, auch ohne gesonderten Hinweis hierzu, den Regeln des Markenrechts. Die Rechte des jeweiligen Zeicheninhabers sind zu beachten. Der Verlag, die Autoren und die Herausgeber gehen davon aus, dass die Angaben und Informationen in diesem Werk zum Zeitpunkt der Veröffentlichung vollständig und korrekt sind. Weder der Verlag, noch die Autoren oder die Herausgeber übernehmen, ausdrücklich oder implizit, Gewähr für den Inhalt des Werkes, etwaige Fehler oder Äußerungen. Der Verlag bleibt im Hinblick auf geografische Zuordnungen und Gebietsbezeichnungen in veröffentlichten Karten und Institutionsadressen neutral. Planung/Lektorat: Margit Maly Springer Spektrum ist ein Imprint der eingetragenen Gesellschaft Springer-Verlag GmbH, DE und ist ein Teil von Springer Nature. Die Anschrift der Gesellschaft ist: Heidelberger Platz 3, 14197 Berlin, Germany
Für meine Familie Renate Larissa Stefan Ann-Sophie Alexander Luna und Buddy
Vorwort
„Ist dies schon Wahnsinn, so hat es doch Methode.“ Hamlet
Die Matrizenmechanik wurde 1925 von Werner Heisenberg1 eingeführt. Allerdings schreibt der Nobelpreisträger Steven Weinberg2 über diese Veröffentlichung: Ich habe den Aufsatz mehrmals zu lesen versucht, und obwohl ich die Quantenmechanik zu verstehen glaube, habe ich nie verstanden, wie Heisenberg die mathematischen Schritte in seinem Aufsatz begründete.
Heisenberg und seine Kollegen hatten sich jahrelang mit einem Problem abgemüht, das 1913 durch Niels Bohrs3 Atomtheorie aufgeworfen wurde: Warum nehmen Elektronen in Atomen nur bestimmte zulässige Bahnen mit bestimmten definierten Energien ein? Heisenberg machte einen neuen Anfang. Er beschloss, da die Bahn eines Elektrons in einem Atom nicht direkt beobachtet werden kann, sich nur mit messbaren Größen zu befassen, nämlich mit den Energien der Quantenzustände,
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