AB welcher Größe gilt die Quantenmechanik?
Ab welcher Größe( Radius, Umfang eines Teilchens) gilt die Quantenmechanik?
Ist sowas die Aufgabe eines theoretischen Physikers?
1 Antwort
Das hängt leider von den Umständen (außer Größe und Masse auch noch Energie bzw. Temperatur) ab, und es gibt einen großen Übergangsbereich, in dem sich Objekte teilweise klassisch und teilweise quantenmechanisch verhalten.
Was Du mit freiem Auge sehen kannst, wird sich fast immer klassisch verhalten (wenn man von Supraleitern und solchen Dingen absieht). Auch Dinge die Du in einem Mikroskop (ein paar 100 nm) sehen kannst sind in aller Regel mit klassischer Mechanik beschreibbar. Das ist auch kein Wunder, denn wäre es anders, dann hätte man die QM ja schon viel früher entdeckt.
Was kleiner als ein Atom ist, also z.B. ein Proton oder ein Elektron, gehorcht dagegen der QM.
Du siehst, daß ich genau die Größe der Atome und Moleküle ausgelassen habe, denn das ist genau der Übergangsbereich.
Manche Dinge in Molekülen kann man ohne QM perfekt verstehen. Moleküle haben z.B. einen festgelegten Ort und Impuls (außer, wenn man sehr genau hinsieht), sie können sich als ganze drehen und schaun dabei in jedem Moment in eine andere Richtung (das tun QM Objekte nicht!), sie können schwingen und verhalten sich dabei im wesentlich klassisch, nur daß ihre Energieniveaux gequantelt sind, und sie haben eine innere Struktur mit definierten Abständen und Winkeln zwischen den Atomen.
Aber die Elektronen sind ja viel kleiner und leichter, und sie folgen ausschließlich der Quantenmechanik; mit klassischer Mechanik kann man weder verstehen, wie die Elektronen an ihre Kerne gebunden sind, noch wie verschiedene Atome chemische Bindungen zueinander bilden können. Elektronen haben keine definierten Abstände voneinander, sie haben keinen Ort, an dem sie sich zu einer bestimmten Zeit aufhalten etc.
Man sagt oft, daß die Atomkerne in Molekülen sich zwar fast klassisch verhalten, aber von den quantenmechanisch agierenden Elektronen zusammengeleimt sind (das ist die berühmte Born–Oppenheimer-Näherung).
