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Nobelpreis 2025: Verstehen wir Quantenphysik wirklich? [Ganze Doku] | Terra X Harald Lesch
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[Musik]
Können Sie sich eine Welt im
Allerkleinsten vorstellen? Eine Welt,
die so ganz anders ist als unsere?
Machen wir eine Reise in eine völlig
neue Dimension?
[Musik]
Diese Figur hier ist weniger als 20 mm
groß.
1000 mal kleiner als ein Millimeter ist
ein Mikrometer. Das ist das Reich der
Bakterien. noch 1000 mal kleiner, also
Nanometer, dann erreicht man die Welt
der Moleküle und noch zehn mal kleiner,
dann erreicht man die Quantenwelt.
Aber das wirkliche technische Potenzial
der Quantenphysik können wir immer noch
erst nur erahnen. In naher Zukunft wird
es Anwendungen geben, die unser Leben
grundlegend verändern könnten. Und ganz
aktuell, es könnte sein, dass in Zukunft
ein Blutstropfen ausreicht, um unseren
Gesundheitszustand so umfassend zu
analysieren, dass man passenaue
Behandlungen entwickeln könnte. Darüber
spreche ich später mit einem
Nobelpreisträger, der diese Technik
entwickelt. Tja, und dann gibt es ja
noch das Vorurteil, dass eben
Quantenmechanik so kompliziert und so
abgehoben ist und nur von wenigen
Expertinnen und Experten wirklich
verstanden werden kann, aber das stimmt
nicht. Willkommen in der Quantenwelt.
[Musik]
[Musik]
Unsere Verkehrsmittel,
die Architektur mit modernen
Materialien, Handys, Computer,
Photoboltaik und Hightechmedizin.
[Musik]
All diese Technologien, die uns im
Alltag begleiten, beruhen auf
Quantenphysik.
Vor rund 100 Jahren sah die Welt der
Technik noch ganz anders aus.
In 2025 feiern wir den h Geburtstag der
Quantenphysik. Ihr zu Ehren haben die
Vereinten Nationen dieses Jahr zum
Jubiläumsjahr
der Quantenwissenschaft und
Quantentechnologie ernannt. Die Geburt
der Quantentheorie unterscheidet sich
von anderen Meilenstein der Physik.
Während die beiden Relativitätstheorien
von Einstein im Alleingang entwickelt
wurden, hatten viele kluge Köpfe über 20
Jahre sich Gedanken darüber gemacht, wie
könnte eine Theorie der Materie
aussehen? Begeben wir uns in die Welt
des Jahres 1900. als alles seinen Anfang
nahmen.
Vor 1900 im Zeitalter der
Industrialisierung war Technik durch
große Maschinen und komplexe Mechanik
gekennzeichnet.
[Musik]
Doch dann beginnt das Zeitalter der
Elektrizität und eine neue Welt
entsteht. Das Bild der Städte verändert
sich. Die Zeit der Pferdedroschken geht
zu Ende.
Elektrizität revolutioniert unsere
Kommunikation. Mit der neuen Technik
lassen sich große Entfernungen
problemlos überbrücken. Zunehmend werden
die alten Gaslampen durch elektrisches
Licht ersetzt.
Aber was hinter den elektrischen
Effekten steckte, das wusste man nicht,
obwohl man tagtäglich die Technologien
und die Maschinen nutzte. Die großen
Physiker wie Max Blan und Albert
Einstein vermuteten, dass man in die
Welt der kleinsten Teichen, also zu den
Atomen und Elektronen vorstoßen müsste,
um die elektrischen Phänomene zu
erklären. Aber wie?
[Musik]
Das künstliche Licht erzeugt durch
Elektrizität konfrontiert die
Wissenschaft mit einer grundsätzlichen
Frage: Was genau ist Licht überhaupt?
Schon Anfang des 19. Jahrhunderts
versuchte man mit einem neuen Ansatz
eine Antwort zu finden. Das
Doppelspaltexperiment
sollte Klarheit schaffen.
Wenn Licht durch zwei Spalte fällt, wäre
nahliegend, dass auf der Wand dahinter
ebenfalls zwei Streifen erscheinen. Doch
zu sehen sind mehrere Streifen.
Warum?
Wenn man hier auf den Wasserstrom
blickt, dann sieht man im Prinzip das
gleiche wie beim Doppelspaltexperiment.
Da, wo das Wasser in die ISA fließt, da
treffen zwei Wellen aufeinander und
überlagern sich. Na ja, und dann
entstehen eben Wellenberge, wenn sie
sich verstärken oder wenn sie sich
auslöschen, dann entstehen Wellentäler.
Nimmt man an, dass sich auch Licht in
Wellen ausbreitet, dann lässt sich das
Streifenmuster beim
Doppelspaltexperiment erklären. Licht
besteht aus Wellen, die sich überlagern
oder auslöschen, wenn sie aufeinander
treffen,
genauso wie die Wasserwellen.
Doch die Charakterisierung des Lichts
als Welle stößt an Grenzen, als man
versucht Besonderheiten des elektrischen
Lichts zu verstehen. Die ersten
Glühbirnen leuchten z.B. nicht sehr
hell. Das Licht war gelblich.
Bekannt war bereits, je heißer ein
Material wird, wie beispielsweise ein
Glühraht, desto schneller schwingen die
Lichtwellen, die dabei ausgestrahlt
werden. So verändert das Licht seine
Farbe und wird heller.
Doch bei den Messungen zeigt sich, dass
im nichts sichtbaren Ultraviolettbereich
die Helligkeit des Lichts trotz höherer
Temperatur nicht weiter ansteigt,
sondern sogar abnimmt. Die Wellentheorie
passt nicht mehr.
Mit den bekannten Gesetzen der Physik
lässt sich das Phänomen Licht nicht
erklären. Erst als der Münchner Physiker
Max Blank sozusagen out of the box
denkt, ist er auf der richtigen Spur.
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