Dozent: Allan Adams, Assistenzprofessor in Kurs 8, spezialisiert auf Stringtheorie und Anwendungen in Gravitation, Quantenmechanik und Festkörperphysik.
Kurs: 8.04 (Quantenmechanik), Frühling 2013.
Rezitationsdozenten: Barton Zwiebach und Matt Evans.
TA: Paolo Glorioso.
Kursübersicht
Hauptziel: Intuition für quantenmechanische Phänomene entwickeln.
Missverständnis: Quantenmechanik ist nicht extrem schwer, erfordert aber Anstrengung.
Lernmethode: Probleme lösen, um Intuition und Verständnis zu entwickeln.
Praktische Kursinformationen
Materialien: Alle Kursmaterialien (Vorlesungsunterlagen, Hausaufgaben, Prüfungen, Noten) werden auf der Stellar-Website verfügbar sein.
Videoaufzeichnungen: Vorlesungen werden für MIT OpenCourseWare aufgezeichnet.
Problemsets:
Fällig im Physikfach bis 11 Uhr dienstags.
Keine verspäteten Arbeiten akzeptiert, aber eine Problemset-Bewertung wird gestrichen.
Zusammenarbeit wird gefördert, aber die endgültige Ausarbeitung muss individuelle Arbeit sein.
Bewertungen
Zwischenprüfungen: Zwei, Termine werden bekannt gegeben.
Abschluss: Eine Abschlussprüfung.
Clicker: Erforderlich für Quizze im Unterricht und Teilnahme, die zur Gesamtnote beitragen.
Lehrbücher
Kein spezifisches Lehrbuch; stattdessen eine Reihe empfohlener Texte für diverse Perspektiven.
Wöchentliche Leseaufgaben aus empfohlenen Texten.
Ermutigung, Lehrbücher mit Kommilitonen zu teilen.
Fragen und Klarstellungen
Verspätungspolitik: Keine verspäteten Arbeiten, aber die niedrigste Punktzahl wird gestrichen.
Videozugang: Videos am Ende des Semesters auf OCW verfügbar.
Zusätzliche Ressourcen: Empfehlungen für andere Videoressourcen auf Anfrage möglich.
Einführung in die Quantenmechanik
Fokus: Verständnis der grundlegenden Eigenschaften von Elektronen durch Experimente.
Eigenschaften von Elektronen:
Farbe: Schwarz oder weiß.
Härte: Hart oder weich.
Messgeräte: Farbenkasten und Härtekasten zur Bestimmung der Eigenschaften.
Experimente und Beobachtungen
Wiederholbarkeit: Eigenschaften bleiben konsistent (z.B. einmal schwarz, immer schwarz bei erneuter Messung).
Korrelation: Keine Korrelation zwischen Farbe und Härte.
Erkenntnis der Quantenmechanik: Quantenmechanik führt zu nicht-deterministischen Ergebnissen auf fundamentalen Ebenen.
Experimentelle Analyse
Reihe von Experimenten:
Farb- und Härtemessungen zeigten nicht-anhaltende Eigenschaften.
Einführung von Barrieren in den Pfaden der Elektronen ergab unerwartete Ergebnisse.
Kritische Beobachtungen:
Die Messung einer Eigenschaft kann eine andere beeinflussen.
Ergebnisse können nicht deterministisch vorhergesagt werden.
Schlussfolgerung: Elektronen reisen nicht auf klassischen Pfaden.
Konzeptueller Rahmen
Superposition: Elektronen können in Zuständen existieren, die nicht definitiv eine Eigenschaft oder eine andere, sondern eine Superposition von Möglichkeiten sind.
Unschärferelation: Fundamental in der Quantenmechanik, zeigt an, dass einige Eigenschaften nicht gleichzeitig bekannt sein können.
Philosophische Implikationen
Fundamentaler Wandel: Quantenmechanik stellt klassisches Intuition und deterministisches Verständnis in Frage.
Anwendung in der realen Welt: Diese Prinzipien gelten nicht nur für Elektronen, sondern auch für größere Systeme wie Moleküle und sogar makroskopische Objekte unter bestimmten Bedingungen.
Kursziel
Zielsetzung: Verständnis und Intuition für Quantensuperposition und andere quantenmechanische Phänomene im Laufe des Semesters entwickeln.