Focusing on the challenges of merging quantum theory with Einstein's theory of relativity, this book provides a contemporary overview of the ongoing quest for a unified theory of "quantum gravity." It explores the complexities and various approaches in theoretical physics, highlighting the significance of achieving a coherent understanding of these fundamental concepts.
Claus Kiefer studierte Physik und Astronomie an den Universitäten Heidelberg und Wien. Er promovierte 1988 in Heidelberg über den Begriff der inneren Zeit in der kanonischen Quantentheorie der Gravitation, habilitierte sich 1995 und lehrte an den Universitäten Zürich und Freiburg. Längere Aufenthalte unter anderem an der University of Cambridge, der Université de Montpellier und dem Wissenschaftskolleg zu Berlin. Seit 2001 ist er Professor für Theoretische Physik an der Universität zu Köln. Bei S. Fischer erschien von ihm zuletzt 'Der Quantenkosmos. Von der zeitlosen Welt zum expandierenden Universum'.
Vier Elementarkräfte kennt unser Universum. Drei betreffen die Ebene der Atome, eine die Planeten und Galaxien. Wie kann man alle vier Kräfte in ein einheitliches Modell bringen? Das ist die spannende Frage, auf die die Physik bislang noch keine Antwort gefunden hat – bislang. Denn die Theorie der Quantengravitation schickt sich an, diese große Frage des Universums zu beantworten. Claus Kiefer nimmt den Leser mit auf eine kurzweilige Reise durch Relativitätstheorie und Quantentheorie, Zeitpfeil und Kosmologie hin zu Quantengravitation und Quantenkosmologie. Er erklärt, was hinter Phänomenen wie Schwarzen Löchern, Schrödingers Katze, Dunkler Energie, Strings und der Wellenfunktion des Universums steckt und skizziert die aufregende neue Theorie und ihre Antwort auf die Schlüsselfrage der modernen Physik.
In diesem neuen Band aus der Reihe "Fischer Kompakt" führt Kiefer, Professor für theoretische Physik, in das aktuelle und technisch bedeutsame Gebiet der Quantentheorie ein. Mithilfe der Quantentheorie lassen sich Objekte der Mikrowelt (Moleküle, Atome, Elementarteilchen) und ihre Wechselwirkungen konsistent beschreiben. Von großer Bedeutung sind dabei der Welle-Materie-Dualismus und die Unbestimmtheitsrelation, nach der nur Wahrscheinlichkeitsvoraussagen für Ort und Impuls getroffen werden können. Nach den Grundlagen bespricht der Autor "Anwendungen" der Quantentheorie, z.B. beim Wasserstoffatom und Atomen mit mehreren Elektronen. Der letzte Teil ist der Interpretation der Quantentheorie gewidmet. Der Anhang enthält "Vertiefungen" mit physikalischen und mathematischen Details sowie ein Glossar und Literaturhinweise. Zwar ist der Formelapparat auf ein Minimum beschränkt, dennoch sind vertiefte Kenntnisse in Mathematik und Physik zum Verständnis dieser betont kurzgefassten Einführung nützlich. (2).
Originaltext und ausführlicher historischer Kommentar von Claus Kiefer Die Arbeit von Einstein, Podolsky und Rosen (EPR) aus dem Jahr 1935 gehört zu den Klassikern der modernen Physik. In ihr wird zum ersten Mal die zentrale Eigenschaft der Quantentheorie thematisiert: die Verschränkung. Im allgemeinen sind Systeme in der Natur miteinander verschränkt, das heißt, sie besitzen nur einen gemeinsamen, nicht aufteilbaren, Zustand. Diese Tatsache ist für alle Merkwürdigkeiten verantwortlich, die gemeinhin mit der Quantentheorie in Verbindung gebracht werden, wozu die Gedankenexperimente mit Schrödingers Katze und Wigners Freund zählen. Die Verschränkung quantenmechanischer Systeme spielt eine zentrale Rolle bei Experimenten mit Atomen und Photonen (Nobelpreis 2012 für Haroche und Wineland) und der geplanten Konstruktion von Quantencomputern. Das Buch bringt die Originalarbeit von EPR in deutscher Übersetzung und einen ausführlichen Kommentarteil, der sowohl den historischen Kontextder Arbeit beleuchtet als auch auf alle Aspekte der Verschränkung eingeht. Es widmet sich insbesondere der Interpretation der Quantentheorie und deren Konsequenzen für ein grundlegendes Verständnis der Natur.
Die Nordrhein-Westfälische Akademie der Wissenschaften und der Künste ist eine Vereinigung der führenden Forscherinnen und Forscher des Landes. Sie wurde 1970 als Nachfolgeeinrichtung der Arbeitsgemeinschaft für Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen gegründet. Die Akademie ist in drei wissenschaftliche Klassen für Geisteswissenschaften, für Naturwissenschaften und Medizin sowie für Ingenieur- und Wirtschaftswissenschaften und in eine Klasse der Künste gegliedert. Mit Publikationen zu den wissenschaftlichen Vorträgen in den Klassensitzungen, zu öffentlichen Veranstaltungen und Symposien will die Akademie die Fach- und allgemeine Öffentlichkeit über die Arbeiten der Akademie und ihrer Forschungsstellen informieren.
