Dieses Open-Access-Buch erschließt die Welt der Quantenphysik, ohne die anspruchsvollen mathematischen Vorkenntnisse vorauszusetzen, die alle anderen Texte verlangen. Statt sich auf einen rein beschreibenden Ansatz oder den üblichen Zugang über höhere Mathematik zu beschränken, vermittelt dieses Buch fundierte Quantenmechanik – und zwar auf dem Niveau von Menschen ohne naturwissenschaftliche Ausbildung. Es eignet sich für fortgeschrittene Schülerinnen und Schüler, lebenslang Lernende, Citizen Scientists, Studierende im Bachelor- und Masterstudium sowie sogar für Berufstätige in diesem Fachgebiet. Dabei behandelt es ein breites Themenspektrum, für das keine Mathematik über den Schulstoff hinaus erforderlich ist. Das Buch inspiriert zudem Lehrkräfte an Hochschulen und Schulen, die nach neuen Möglichkeiten suchen, Quantenkonzepte ohne fortgeschrittene Mathematik zu vermitteln. Es bietet die erforderliche formale Ausbildung für die spätere Arbeit in der Quantenwissenschaft und -technologie.
Zu Beginn nutzt das Buch Feynmans Methode, um viele rätselhafte Konzepte der Quantenmechanik ausschließlich mit Schulmathematik zu erklären und dabei dennoch fortgeschrittene Ideen abzudecken. Anschließend entwickelt es Formalismus und Abstraktion und behandelt Themen aus dem Bachelorstudium wie Spin, harmonischen Oszillator, Drehimpuls, nichtrelativistischen Wasserstoff sowie das Teilchen im Kasten. Den Abschluss bildet eine vertiefte Behandlung von Themen auf Masterniveau, darunter Zeitentwicklung, relativistischer Wasserstoff, das Heisenberg-Spinmodell, Bosonen und Fermionen, Quantensimulation, zweite Quantisierung und Quantenmessungen. Die mathematischen Anforderungen gehen nie über komplexe Zahlen und lineare Algebra hinaus; alle benötigten Grundlagen werden im Buch vermittelt.
Dieses Buch besteht aus zwei Teilen in einem Band: Teil 1 behandelt konzeptionelle Ideen und quantenmechanisches Denken, gefolgt von Entwicklungen in der Quantenmechanik eines einzelnen Teilchens mit Schwerpunkt auf statischen Eigenschaften. Teil 2 behandelt fortgeschrittene Themen wie Dynamik, Relativität, Vielteilchenphysik, Elektronenkorrelationen, Dekohärenz, die Quantisierung des Lichts und Messungen.
Viele Themen werden auf einem Niveau behandelt, das dem aktuellen Forschungsstand entspricht und über das hinausgeht, was üblicherweise in Lehrveranstaltungen zur Quantenmechanik im Masterstudium vermittelt wird. Es gibt keinen Grund mehr, eine der faszinierendsten Entwicklungen des menschlichen Wissens nicht kennenzulernen. Bereiten Sie sich auf die zweite Quantenrevolution vor. Dieses Buch kann aus jedem und jeder einen Quantenmechaniker machen. Auch aus Ihnen!
