Materie als Feld

Eine Einführung

von

Hund, Friedrich

BuchKartoniert, Paperback

420 Seiten

Deutsch

Springererschienen am24.07.2012Softcover reprint of the original 1st ed. 1954

\Vennlllan das \Vesen der Quantentheorie kurz kennzeichnen soll, so ist sie die Lehre von der Rolle, die das elementare \Virkungsquantum h in der Natur spielt, und diese besteht in der gegenseitigen Begrenzung des anschaulichen Teilchenbildes und des anschaulichen \Vellen-oder Feld- bildes bei Licht und bei: Materie. Eine logisch abgeschlossene Theorie ist sie aber nur in begrenztem Sinne: die quantentheoretische Abanderung der nichtrelativistischen Punktmechanik einerseits und die quanten- theoretische Abanderung einer anschaulichen Feldtheorie der Materie nicht zu rascher Stroemungsgeschwindigkeit andererseits, haben den gleichen physikalischen Inhalt. Schon die Beschreibung des Elektronen- spins und die Quantisierung von Feldern mit dem +-Zeichen weisen uber diesen Rahmen hinaus. Der Zugang zu einer solchen auf den Dualismus Teilchen--Feld zu grundenden Theorie von der Seite des Teilchenaspektes her ist vor allem dadurch begrenzt, dass es eine klassische Punktmechanik fur relativistische Teilchengeschwindigkeiten nicht gibt wegen der endlichen Ausbreitungs- geschwindigkeit von Kraftwirkungen. Es schien darum zunachst aus- sichtsvoller, von der Seite des Feldaspektes her weiter vorzudringen. Die quantentheoretische Abanderung dieser anschaulichen Feldtheorie gelang mit verlasslichen Ergebnissen uber den Fall nichtrelativistischer Stroe- mungsgeschwindigkeiten hinaus und erschloss eine vertiefte Auffassung des Spins von Teilchen (0, hj2, h), der chemischen Kraft und der Kern- kraft und gab einen Zugang zu den Umwandlungen von Elementar- teilchen. Sie stiess dann auch an Schwierigkeiten, ahnlich wie in einer klassischen Theorie, die die Vorstellung von Feld und punktfoermigem Teilchen gleichzeitig benutzt; sie sind heute wohl noch nicht uberwunden.mehr

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Klappentext\Vennlllan das \Vesen der Quantentheorie kurz kennzeichnen soll, so ist sie die Lehre von der Rolle, die das elementare \Virkungsquantum h in der Natur spielt, und diese besteht in der gegenseitigen Begrenzung des anschaulichen Teilchenbildes und des anschaulichen \Vellen-oder Feld- bildes bei Licht und bei: Materie. Eine logisch abgeschlossene Theorie ist sie aber nur in begrenztem Sinne: die quantentheoretische Abanderung der nichtrelativistischen Punktmechanik einerseits und die quanten- theoretische Abanderung einer anschaulichen Feldtheorie der Materie nicht zu rascher Stroemungsgeschwindigkeit andererseits, haben den gleichen physikalischen Inhalt. Schon die Beschreibung des Elektronen- spins und die Quantisierung von Feldern mit dem +-Zeichen weisen uber diesen Rahmen hinaus. Der Zugang zu einer solchen auf den Dualismus Teilchen--Feld zu grundenden Theorie von der Seite des Teilchenaspektes her ist vor allem dadurch begrenzt, dass es eine klassische Punktmechanik fur relativistische Teilchengeschwindigkeiten nicht gibt wegen der endlichen Ausbreitungs- geschwindigkeit von Kraftwirkungen. Es schien darum zunachst aus- sichtsvoller, von der Seite des Feldaspektes her weiter vorzudringen. Die quantentheoretische Abanderung dieser anschaulichen Feldtheorie gelang mit verlasslichen Ergebnissen uber den Fall nichtrelativistischer Stroe- mungsgeschwindigkeiten hinaus und erschloss eine vertiefte Auffassung des Spins von Teilchen (0, hj2, h), der chemischen Kraft und der Kern- kraft und gab einen Zugang zu den Umwandlungen von Elementar- teilchen. Sie stiess dann auch an Schwierigkeiten, ahnlich wie in einer klassischen Theorie, die die Vorstellung von Feld und punktfoermigem Teilchen gleichzeitig benutzt; sie sind heute wohl noch nicht uberwunden.

Details

ISBN/GTIN978-3-642-52870-5

ProduktartBuch

EinbandartKartoniert, Paperback

Verlag

Springer

Erscheinungsjahr2012

Erscheinungsdatum24.07.2012

AuflageSoftcover reprint of the original 1st ed. 1954

Seiten420 Seiten

SpracheDeutsch

Gewicht629 g

IllustrationenVIII, 420 S. 39 Abb.

Artikel-Nr.29461414

Rubriken

GenreNaturwissenschaft/Umwelt/Technik

Inhalt/Kritik

Inhaltsverzeichnis

Grundlagen.- 1. Wirkungsquantum.- 2. Lichtteilchen und Materiewellen.- 3. Feldtheorie der Materie.- Erstes Kapitel. Elektromagnetisches Feld als Vor bild.- 4. Maxwellsche Theorie.- 5. Elektromagnetische Wellen.- 6. Lokalisierung von Energie und Impuls. Kräfte.- 7. Invarianzeigenschaften.- 8. Vierervektoren und Tensoren.- 9. Viererschreibweise der Maxwellschen Theorie.- 10. Variationsprinzip.- 11. Lagrange-Funktion und potentielle Energie.- Zweites Kapitel. Vorrelativistisches anschauliches Wellenbild der Materie.- 12. Materiewellen.- 13. Wellengleichung.- 14. Einfache Wellengruppen.- 15. Elektrisch geladene Materie.- 16. Reflexion und Brechung. Tunneleffekt.- 17. Eigenschwingungen in Potentialmulden.- 18. Übergreifen der Wellenfunktion.- 19. Streuung von Materiewellen.- 20. Variationsprinzip.- 21. Kräfte des Materiefeldes.- 22. Chemische Kraft.- Drittes Kapitel. Relativistisches anschauliches Feldbild der Materie.- 23. De-Broglie-Wellen.- 24. Wellengleichung. Energie- und Impulsdichte.- 25. Elektrisch geladene Materie.- 26. Materie im elektromagnetischen Feld.- 27. Variationsprinzip.- 28. Langsam bewegte Materie.- 29. Energie-Impuls-Tensor.- 30. Kräfte des Materiefeldes.- 31. Kernkraft.- 32. Materieerzeugung im elektrischen Feld.- Viertes Kapitel. Einteilchensystem.- 33. Schrödinger-Gleichung für ein Teilchen.- 34. Analyse eines Feldes.- 35. Wahrscheinlichkeitsdeutung.- 36. Mehrere ungekoppelte Teilchen. Fermi- und Rose-Statistik.- 37. Relativistisches Einteilchensystem.- Fünftes Kapitel. Quantentheorie der Mechanismen.- 38. Gesichtspunkte.- 39. Komplementarität und Vertauschungsregeln.- 40. Schrödinger-Gleichung.- 41. Anderer Ausgangspunkt. Zwei Arten harmonischer Oszillatoren.- 42. Harmonischer Oszillator mit komplexen Variabeln.- 43. Kanonische Variable in der klassischen Mechanik.- 44. Die Zeit neben den Ortskoordinaten.- 45. Vertauschungsregeln für kanonische Variable.- 46. Allgemeine Quantentheorie.- 47. Übergang zum Schrödinger-Schema.- Sechstes Kapitel. Feldquantelung.- 48. Gesichtspunkte.- 49. Vertauschungsregeln und Eigenwerte.- 50. Ladung als ganzzahliges Vielfaches der Elementarladung.- 51. Kräftefreier Fall.- 52. Einfache Übungsaufgabe zur Wellenquantelung.- 53. Materieerzeugung.- 54. Teilchenzahlen.- 55. Feld als Mechanismus.- 56. Rechnen mit Entwicklungskoeffizienten.- 57. Äquivalenz des gequantelten Feldbildes mit dem gequantelten Teilchenbild (-Quantelung).- 58. Feldquantelung bei Fermi-Statistik.- 59. Lorentzinvariante Vertauschungsregel.- Siebentes Kapitel. Materie mit Spin 1.- 60. Spin.- 61. Richtungseigenschaften bei Spin 1 und 2.- 62. Vektorielle Materiewelle im sonst feldfreien Raum.- 63. Einfluß eines elektromagnetischen Feldes.- 64. Magnetisches Verhalten des Spins.- 65. Energie-Impuls-Tensor.- 66. Spinanteil des Drehimpulses.- 67. Quantelung.- Achtes Kapitel. Materie mit Spin ½.- 68. Spin ½.- 69. Nichtrelativistische Näherung.- 70. Spinorentransformation im relativistischen Fall.- 71. Spinoranalysis.- 72. Diracsche Gleichung.- 73. Ebene Wellen.- 74. Einfluß eines elektromagnetischen Feldes.- 75. Elektromagnetisches Verhalten des Spins.- 76. Kleinsches Paradoxon.- 77. Löchertheorie und Materieerzeugung.- 78. Vierkomponentige Spinoren.- 79. Dirac-Gleichungen mit allgemeinen ?- und ?-Operatoren.- 80. Besondere ?- und ?-Matrizen.- 81. Die aus den ?? und ?? gebildeten Tensoren.- 82. Energie-Impuls-Tensor. Drehimpuls.- 83. Der vom Spin herrührende Anteil von Ladung und Strom.- 84. Variationsprinzip.- 85. Quantelung.- Neuntes Kapitel. Allgemeine Feldtheorie.- 86. Allgemeine anschauliche Feldtheorie.- 87. Lorentz-Invarianz. Symmetrisierung des kanonischen Tensors.- 88. Energie-Impuls-Tensor.- 89. Drehimpuls.- 90. Phaseninvarianz.- 91. Eichinvarianz.- 92. Beispiele.- 93. Quantelung.- Zehntes Kapitel. Verknüpfung von Materiearten.- 94. Übersicht.- 95. Bekannte Kopplung: Materie und elektromagnetisches Feld.- 96. Felder mit Potentialen.- 97. Paarerzeugung im Potential hoher Frequenz.- 98. Zeitproportionale Übergangswahrscheinlichkeiten.- 99. Felder mit Quellen.- 100. Kräfte zwischen den Trägern von Quellen.- 101. Kopplungstypen dritten Grades (Yukawa-Kopplung).- 102. Kopplung vierten Grades (Fermi-Kopplung).- 103. Zusammenhalt von Materie.- 104. Kernkräfte.- 105. Spinabhängige Kernkräfte.- Elftes Kapitel. Elementarteilchen.- 106. Teilchenaspekt.- 107. Neue Elementarteilchen.- 108. Reaktionen und Kopplungen.- 109. Störungsrechnung für Umwandlungen.- 110. Störungsrechnung mit Feldquantelung. Vernichtungs- und Erzeugungsoperatoren.- 111. Beispiele.- 112. Zerfall von Elementarteilchen.- 113. Indirekte Kopplungen.- 114. Streuvorgänge.- Literatur (Darstellungen der Feldtheorie oder wichtiger Teile davon).mehr