Sonderausgabe 14. Dezember 2000:
100 Jahre Quantentheorie
Günter Sturm, ScienceUp Sturm und Bomfleur GbR,
Camerloherstr. 19, D-85737 Ismaning,
Quanten.de Newsletter Sonderausgabe Dezember 2000,
ISSN 1618-3770
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Der deutsche Physiker Max Planck (Physik-Nobelpreis 1918)
hielt am 14. Dezember 1900 auf einer Sitzung der deutschen
physikalischen Gesellschaft ein Referat mit dem Titel:
"Zur Theorie des Gesetzes der Energieverteilung im Normalenspektrum".
Dieser Vortrag war die Geburtsstunde der Quantentheorie.
Worum ging es bei diesem Vortrag?
Machen wir noch einen kleinen historischen Ausflug:
"Natura non facit saltus" - Die Natur macht keine Sprünge.
Diese Aussage von Leibnitz kennzeichnet die Auffassung
der klassischen Physik, dass alle Vorgänge stetig verlaufen.
Bereits aber 1877 hat der österreichische Physiker Ludwig
Boltzmann die statistische Verteilung der Energie von
Gasmolekülen berechnet und damit aufgrund einer Betrachtung von
einzelnen Gasteilchen die bereits vorher aus der Thermodynamik
bekannten Gasgesetze (z. B. pV = nRT) begründet. Boltzmann
verwendete dabei als mathematischen Kunstgriff Energiequanten E,
deren Energie er im Laufe der Rechnungen gegen 0 gehen lies, und so
zum Energie-Kontinuum gelangte. Seine "Quanten" waren also eine
reine Rechengröße ohne "physikalische" Bedeutung.
Beim Versuch, die elektromagnetische Strahlung, die von einem schwarzen
Körper ausgeht (also z. B. ein glühendes Eisen, das auch sichtbares Licht
aussendet) zu erklären, benutzte Planck ebenfalls den Begriff der
(Licht-)Quanten.
Im Gegensatz zur Theorie von Boltzmann konnte er den Grenzübergang
- Energie der Quanten geht gegen Null - jedoch nicht ausführen.
Nach seinen eigenen Aussagen "dachte er sich nicht viel dabei".
Planck hielt Quanten nicht für real. Aber er brauchte sie, um seine
Strahlungsformel in Übereinstimmung mit dem Experiment
(Wiensches Strahlungsgesetz und Rayleigh-Jeans Gesetz) zu bringen.
Und hier taucht auch zum ersten Mal die "Grundgleichung" der
Quantentheorie auf:
Die Energie eines Quants ist direkt der Frequenz proportional, und diese
von Planck gefundene Proportionalitätskonstante wird heute das
Plancksche Wirkungsquantum h (h = 6.62618 * 10 e-34 Js)
genannt.
In Plancks Formulierung bezog sich diese Formel auf ein artifizielles
Mikrogebilde (Oszillator), das elektromagnetische Strahlung der
Frequenz 
absorbiert und emittiert.
Den nächsten großen Schritt in der Entwicklung der Quantentheorie
machte Albert Einstein 1905: Bei der Untersuchung des Photoeffekts
kam er zu dem Schluss, dass Quanten (Lichtteilchen, Photonen)
real sind und nicht nur eine Rechengröße. Für diese grundlegende
Arbeiten bekam Einstein 1921 den Physik-Nobelpreis.
Günter Sturm
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