Rezension zu QED von Richard P Feynman
Die seltsame Theorie des Lichts und der Materie
von PhilippWehrli
Kurzmeinung: Didaktisch brillant erklärt das Genie den Kern der von ihm begründeten Quantenelektrodynamik, der präzisesten Theorie der gesamten Physik.
Rezension
PhilippWehrlivor 7 Jahren
Als Richard Feynman am 15. Februar 1988 in Pasadena starb, entrollten die Studenten am höchsten Universitätsgebäude ein weithin sichtbares Transparent mit der Aufschrift: „We love you, Dick!“
Das ist kein Zufall. Denn Feynman war nicht nur einer der genialsten Physiker aller Zeiten – einer meiner Professoren meinte: der genialste überhaupt -, sondern er war ein begnadeter Lehrer, mit einer ansteckenden Begeisterung für die Physik. Und ungeheuer unterhaltsam, wie nicht zuletzt seine Anekdoten-Sammlungen ‚Sie belieben wohl zu scherzen, Mr. Feynman’ und ‚ Kümmert Sie, was andere Leute denken?’ beweisen.
Zur Quantenelektrodynamik (QED) hat Feynman selbst entscheidend beigetragen, man könnte fast sagen, diese Theorie sei nur durch Feynman überhaupt verständlich geworden. Soweit sie überhaupt verständlich ist. Denn wie Feynman selbst erklärte: "Wer sagt, er versteht die Quantenphysik, der hat sie nicht wirklich verstanden."
Quanten – und alle Materie und auch das Licht bestehen aus Quanten – benehmen sich unvorstellbar seltsam. Wenn ein Quant von A nach B fliegt, fliegt es nicht auf direktem Weg da hin. Auch nicht auf indirektem Weg. Ein Quant geht alle möglichen Wege! Zumindest müssen wir in der Rechnung alle möglichen Wege berücksichtigen, wenn wir die Geschehnisse richtig vorher sagen wollen. Dies ist die Idee der von Feynman entdeckten Pfadintegral Methode: Jedes Teilchen geht alle überhaupt möglichen Wege und zwar nicht nur durch den Raum, sondern auch durch die Zeit! – In manchen Fällen spielt es tatsächlich eine Rolle, dass ein Teilchen auch ‚in der Zeit rückwärts’ gehen kann. Wenn wir aber alle diese z. T. völlig verrückten Wege berücksichtigen, dann erreichen wir eine fantastische Genauigkeit in der Vorhersage. Die QED hat sich in allen nur denkbaren Experimenten bewährt und ihre Vorhersagen sind präziser als die irgendeiner anderen Theorie. (Wobei manche Astrophysiker diese Auszeichnung für die allgemeine Relativitätstheorie proklamieren).
So kompliziert das alles klingt, Feynman schafft es, seine Idee allgemein verständlich zu erklären. Sein Werk besteht nämlich aus zwei Teilen: Er entdeckte erstens, wie die möglichen Wege in Teilstücke zerlegt werden kann. Und zweitens fand er zu jedem möglichen Teilstück einen mathematischen Term und er zeigte, wie diese Terme summiert werden müssen. In QED schildert er nur den anschaulichen Teil, diesen aber an einer ganzen Reihe interessanter Beispiele.
Jedem Wegstück ordnet er einen Pfeil zu, eine sogenannte Amplituden. Im Lauf der Zeit rotieren die Pfeile, was insgesamt zu einer Welle durch die Raumzeit führt. Mit solchen rotierenden Pfeilen erklärt Feynman in Kapitel 2 auf brillante Weise das Hamiltonsche Prinzip der kleinsten Wirkung, wobei er diesen Begriff nicht verwendet. Dieses Prinzip stellt fest, dass Licht jeweils den kürzesten Weg von A nach B wählt. Dadurch, dass wir alle Wege berücksichtigen, erhalten wir also im Normalfall das Resultat, dass das Teilchen den kürzesten Weg zu gehen scheint.
Ausführlich erklärt Feynman auch die von ihm erfundenen Feynman Diagramme. Natürlich reicht Feynmans Erklärung bei weitem nicht für ein Physikstudium. Wie bereits erwähnt arbeitet er in diesem Buch völlig ohne Formeln. Wer aber –wie ich- gerne die Grundidee einer Theorie kennt, bevor er sich in die Mathematik stürzt, findet mit diesem Buch eine wahre Perle.
Das ist kein Zufall. Denn Feynman war nicht nur einer der genialsten Physiker aller Zeiten – einer meiner Professoren meinte: der genialste überhaupt -, sondern er war ein begnadeter Lehrer, mit einer ansteckenden Begeisterung für die Physik. Und ungeheuer unterhaltsam, wie nicht zuletzt seine Anekdoten-Sammlungen ‚Sie belieben wohl zu scherzen, Mr. Feynman’ und ‚ Kümmert Sie, was andere Leute denken?’ beweisen.
Zur Quantenelektrodynamik (QED) hat Feynman selbst entscheidend beigetragen, man könnte fast sagen, diese Theorie sei nur durch Feynman überhaupt verständlich geworden. Soweit sie überhaupt verständlich ist. Denn wie Feynman selbst erklärte: "Wer sagt, er versteht die Quantenphysik, der hat sie nicht wirklich verstanden."
Quanten – und alle Materie und auch das Licht bestehen aus Quanten – benehmen sich unvorstellbar seltsam. Wenn ein Quant von A nach B fliegt, fliegt es nicht auf direktem Weg da hin. Auch nicht auf indirektem Weg. Ein Quant geht alle möglichen Wege! Zumindest müssen wir in der Rechnung alle möglichen Wege berücksichtigen, wenn wir die Geschehnisse richtig vorher sagen wollen. Dies ist die Idee der von Feynman entdeckten Pfadintegral Methode: Jedes Teilchen geht alle überhaupt möglichen Wege und zwar nicht nur durch den Raum, sondern auch durch die Zeit! – In manchen Fällen spielt es tatsächlich eine Rolle, dass ein Teilchen auch ‚in der Zeit rückwärts’ gehen kann. Wenn wir aber alle diese z. T. völlig verrückten Wege berücksichtigen, dann erreichen wir eine fantastische Genauigkeit in der Vorhersage. Die QED hat sich in allen nur denkbaren Experimenten bewährt und ihre Vorhersagen sind präziser als die irgendeiner anderen Theorie. (Wobei manche Astrophysiker diese Auszeichnung für die allgemeine Relativitätstheorie proklamieren).
So kompliziert das alles klingt, Feynman schafft es, seine Idee allgemein verständlich zu erklären. Sein Werk besteht nämlich aus zwei Teilen: Er entdeckte erstens, wie die möglichen Wege in Teilstücke zerlegt werden kann. Und zweitens fand er zu jedem möglichen Teilstück einen mathematischen Term und er zeigte, wie diese Terme summiert werden müssen. In QED schildert er nur den anschaulichen Teil, diesen aber an einer ganzen Reihe interessanter Beispiele.
Jedem Wegstück ordnet er einen Pfeil zu, eine sogenannte Amplituden. Im Lauf der Zeit rotieren die Pfeile, was insgesamt zu einer Welle durch die Raumzeit führt. Mit solchen rotierenden Pfeilen erklärt Feynman in Kapitel 2 auf brillante Weise das Hamiltonsche Prinzip der kleinsten Wirkung, wobei er diesen Begriff nicht verwendet. Dieses Prinzip stellt fest, dass Licht jeweils den kürzesten Weg von A nach B wählt. Dadurch, dass wir alle Wege berücksichtigen, erhalten wir also im Normalfall das Resultat, dass das Teilchen den kürzesten Weg zu gehen scheint.
Ausführlich erklärt Feynman auch die von ihm erfundenen Feynman Diagramme. Natürlich reicht Feynmans Erklärung bei weitem nicht für ein Physikstudium. Wie bereits erwähnt arbeitet er in diesem Buch völlig ohne Formeln. Wer aber –wie ich- gerne die Grundidee einer Theorie kennt, bevor er sich in die Mathematik stürzt, findet mit diesem Buch eine wahre Perle.