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Einsteins Spuk: Teleportation und weitere Mysterien der Quantenphysik [Taschenbuch]

Anton Zeilinger , Friedrich Griese
4.6 von 5 Sternen  Alle Rezensionen anzeigen (38 Kundenrezensionen)
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Produktbeschreibungen

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“Einsteins Spuk”: Das ist die Idee von der Quantenverschränkung. Offenbar können Teilchen so eng miteinander verbunden sein, dass die Messung des einen den Zustand des anderen sofort beeinflusst – egal wie weit sie voneinander entfernt sind. Einstein nannte die Verschränkung “spukhaft”, und tatsächlich mutet sie eher wie Magie an als wie Wissenschaft. Doch im Reich der Quanten ist ja fast alles anders, als es uns der “gesunde Menschenverstand” und unsere Welterfahrung vermuten lassen. Anton Zeilinger – Professor in Wien, Empfänger zahlreicher wichtige wissenschaftlicher Auszeichnungen und Bestsellerautor (Einsteins Schleier) – unternimmt mit diesem Buch den schwierigen Versuch, die Grundlagen und Geheimnisse der Quantenphysik jedem Interessierten zugänglich zu machen. Und das gelingt ihm auf verblüffende Weise.

Ganz wichtig ist dabei, dass Zeilinger mit seinen Erklärungen früher einsetzt als die meisten anderen: Zunächst klärt er erst einmal ausführlich die Grundlagen, also beispielsweise “Was ist Licht überhaupt?” und “Was ist unter Unschärfe zu verstehen?”. Dabei und auch im weiteren Verlauf des Buches setzt er außerdem zahlreiche Techniken ein, die das Verstehen und Nachvollziehen auch kompliziertester Ideen und Experimente ermöglichen: Er erfindet das Studentenpaar Alice und Bob, die Experimente durchführen, bei denen wir als LeserInnen sozusagen live und Schritt für Schritt dabei sind. Er verwendet fiktive Dialoge zwischen Alice und Bob und verschiedenen Wissenschaftlern, was durch die Frage-Antwort-Struktur unserem Vorgehen beim Lernen optimal entspricht. Er setzt Cartoons und kleine Geschichten ein. Und er scheut sich auch nicht, Informationen auf verschiedene Weise zu wiederholen. Genau das verhindert, was auch vorgebildeten Laien bei anderen Büchern zur Quantenphysik irgendwann unweigerlich passiert: dass sie an einem Punkt aussteigen, weil sie einen bestimmten Schritt nicht mehr nachvollziehen können.

Wie spannend Zeilingers Thema ist, wird dabei nicht erst dann deutlich, wenn er über die Quantenteleportation spricht (die übrigens bereits erfolgreich durchgeführt wurde, wenn sie auch nur wenig mit “Beamen” zu tun hat). Seine Begeisterung für die Quantenwelt überträgt sich von Anfang an auf den Leser – der Zeilinger mit Spannung, Schmunzeln und vielen Aha-Effekten durch dieses außergewöhnliche Buch gern folgen und dabei mehr von der Quantenphysik begreifen wird als je zuvor. -- Gabi Neumayer -- Dieser Text bezieht sich auf eine vergriffene oder nicht verfügbare Ausgabe dieses Titels.

Pressestimmen

"Zeilinger kann Begeisterung vermitteln, weil er selbst ein Begeisterter ist." (Die Zeit)

"Ein aufschlussreiches Lesevergnügen, denn Zeilinger berichtet aus erster Hand von der experimentellen Erforschung der Quantenwelt." (Spektrum der Wissenschaft)

"Die moderne Physik - spannender als jeder Roman!" (Rheinischer Merkur)

Klappentext

"Zeilinger kann Begeisterung vermitteln, weil er selbst ein Begeisterter ist."
Die Zeit

"Ein aufschlussreiches Lesevergnügen, denn Zeilinger berichtet aus erster Hand von der experimentellen Erforschung der Quantenwelt."
Spektrum der Wissenschaft

"Die moderne Physik - spannender als jeder Roman!"
Rheinischer Merkur

Über den Autor und weitere Mitwirkende

Anton Zeilinger, geb. 1945, Professor am Institut für Experimentalphysik der Universität Wien, zählt zu den international bedeutendsten Quantenphysikern der Gegenwart. Die Presse, die ihn als "Mr. Beam" titulierte, hat ihn und seine Teleportationsexperimente einem breiten Publikum bekannt gemacht und das allgemeine Interesse an der Quantenphysik enorm gesteigert. Zeilinger lehrte und forschte u.a. am MIT und am Collège de France. Seine Arbeit wurde mit zahlreichen Preisen und Auszeichnungen gewürdigt, u.a. mit dem Orden Pour le Mérite, dem Forschungspreis der Alexander-von-Humboldt-Stiftung, dem Wissenschaftspreis der Stadt Wien, dem World Future Award 2001, der Lorenz-Oken-Medaille der Gesellschaft Deutscher Ärzte und Naturforscher sowie dem Sartorius-Preis der Göttinger Akademie der Wissenschaften.

Neben dem Bestseller »Einsteins Schleier« und Fachpublikationen veröffentlicht er auch regelmäßig in populärwissenschaftlichen Zeitschriften wie "Scientific American", "Nature", "Science" und in Printmedien wie "FAZ" und "NZZ".

Leseprobe. Abdruck erfolgt mit freundlicher Genehmigung der Rechteinhaber. Alle Rechte vorbehalten.

Offenheit und Neugier – ein Vorwort

Ohne Offenheit und Neugier geht es in der Wissenschaft nicht. Neugier, das brennende Verlangen, herauszufinden, was dahinter steckt, zu versuchen, die Welt zu verstehen. Und Offenheit für das Neue, auch wenn es dem zuwiderläuft, was man eigentlich erwartet hat. Offenheit und Neugier sind vielleicht die wichtigsten Eigenschaften, die ein Wissenschaftler mitbringen muss.
Offenheit und Neugier sind auch das Einzige, was Sie, liebe Leserin und lieber Leser, mitbringen sollten, wenn Sie dieses Buch aufschlagen und zu lesen beginnen. Es wurde ausdrücklich für Nichtwissenschaftler geschrieben. Ich hoffe daher, dass Sie, wenn Sie es beendet haben, einen Einblick in eine neue Welt gewonnen haben, die sich meist einem direkten Zugang durch unser Alltagsverständnis verschließt – die Welt der Quantenphysik.
Sie werden im Folgenden zwei Studenten treffen: Alice und Bob. Die beiden sind selbst dabei zu lernen, worum es in der Quantenphysik geht. Und Sie werden sehen, dass nicht nur Alice und Bob nicht alles verstehen, sondern offenbar sogar ihr Professor manchmal vor Rätseln steht. Sie können sich also beruhigt zurücklehnen, wenn auch Sie nicht alles nachvollziehen können. Darum geht es nicht.
Es geht darum, einen Blick hinter die Kulissen zu werfen und zu sehen, wie moderne Quantenphysik heute im Laboratorium stattfindet. Sie werden erfahren, wie einfach die Experimente im Grunde sind und wie schwierig es trotzdem ist, zu verstehen, was tatsächlich vor sich geht.
Die zweite Absicht des Buches aber ist es, Ihnen zu zeigen, wie viele Fragen noch offen sind. Noch wichtiger als die Änderungen durch neue Technologie werden wahrscheinlich die auf der Quantenphysik beruhenden Änderungen unserer Weltanschauung sein – Änderungen, von denen wir gegenwärtig nur eine grobe Ahnung haben. Diese Vermutung liegt deshalb nahe, weil die Quantenphysik bereits fast ein Jahrhundert alt ist und dennoch bis heute keine einheitliche, zufrieden stellende Interpretation gefunden wurde – wahrscheinlich deshalb, weil die Änderungen weit radikaler sein müssen, als vielen lieb ist.
Zu den Technologien der Zukunft gehören Quantenteleportation und Quantencomputer, aber auch viele andere interessante Ideen. Sie werden ein Gefühl dafür bekommen, was hinter diesen Konzepten steht und welche enormen Entwicklungsmöglichkeiten hier vorhanden sind – insbesondere in der Datenübertragung sowie für superschnelle Rechner. Vieles von diesen Dingen beruht auf einem Phänomen, das Albert Einstein »spukhaft« nannte: Zwei Teilchen können auf viel engere Weise miteinander verbunden sein, als man dies nach dem gesunden Menschenverstand eigentlich erwarten würde. Beobachtung an einem der beiden Teilchen beeinflusst das andere, egal, wie weit es entfernt ist. Heute wissen wir durch viele Experimente, dass diese »Verschränkung« kein Spuk, sondern tatsächlich ein Teil unserer Welt ist. Sie werden in dem Buch genau kennen lernen, worum es sich handelt und wie sich dies zum Beispiel in der Quantenteleportation anwenden lässt.
Einsteins Spuk zeigt meine persönliche Sicht, die sicher nicht von allen Physikern geteilt wird. Ich habe auch nicht vor, die Leserinnen und Leser mit erhobenem Zeigefinger zu belehren. Vielmehr möchte ich, dass wir uns die Dinge gemeinsam ansehen, und dies geschieht eben am besten, indem man den Leuten bei ihrer Arbeit »über die Schulter schaut«. Ich lade Sie daher ein, sich geistig die Ärmel hochzukrempeln und sich auf das Abenteuer Quantenphysik einzulassen. Dass nicht alle Fragen beantwortet werden, möge auch Anregung sein, sich selbst neue Gedanken zu machen.
Einige Teile in Einsteins Spuk beschreiben unmittelbar persönliche Erfahrungen, beispielsweise der Besuch auf Teneriffa. Andere sind fiktiv, wie etwa die Dialoge zwischen Alice und Bob. Aber auch sie beruhen auf tatsächlich durchgeführten Experimenten. Es wird zudem bewusst offen gelassen, an welchem Ort die Geschichte von Alice und Bob spielt. Die Leserin, der Leser wird Hinweise auf mehrere Orte finden. Ebenso sind Alice und Bob nicht nur fiktive Studenten, sondern auch die handelnden Personen in Protokollen der Quantenkommunikation und Quantenteleportation. Ich hoffe, dass die Leser diesen Versuch, Quantenunbestimmtheit auch in den Aufbau des Buches einfließen zu lassen, mit Vergnügen zur Kenntnis nehmen werden.
Es ist meine vielleicht unbescheidene Hoffnung, mit Einsteins Spuk ein wenig dazu beizutragen, dass Sie, liebe Leserin und lieber Leser, das beginnende Quantenjahrhundert als genauso spannend und aufregend empfinden wie der Autor, der selbst sehr neugierig auf die neuen Entwicklungen ist.
Anton Zeilinger, Wien, im Oktober 2005

Prolog: Unter der blauen Donau

Alljährlich am 1. Januar leitet das Neujahrskonzert der Wiener Philharmoniker das junge Jahr ein. Es wird aus dem Goldenen Saal des Wiener Musikvereins in alle Welt übertragen. Milliarden begeisterter Hörer lauschen den schönen Walzern, Polkas, Ouvertüren und anderen Stücken von Johann Strauß Vater und Sohn und deren Zeitgenossen. Wenn das Programm beendet ist, applaudieren die Zuhörer, doch alle warten noch auf die Zugabe. Dann setzen ganz leise die Streicher ein, und wieder klatschen alle, denn sie erkennen das erwartete Stück. Das Orchester schweigt, und der Dirigent wünscht den Anwesenden und den Zuhörern in aller Welt ein glückliches Neues Jahr. Wieder setzen die Streicher ein, und das Orchester spielt den berühmten Walzer »An der schönen blauen Donau« von Johann Strauß, der oft als inoffizielle Nationalhymne Österreichs bezeichnet wird. Es gibt nicht viele Musikstücke, die zugleich die Freude und die untrennbar mit dem menschlichen Dasein verbundene Melancholie so gut vermitteln können wie diese Musik, die für die großen Bälle des kaiserlichen Wien geschrieben wurde und noch heute alljährlich während der Ballsaison aufgeführt wird.
Die Anwesenden und die Zuschauer an den Fernsehern ahnen nicht, dass unweit des Goldenen Saals, innerhalb der Wiener Stadtgrenzen, mit modernster Technik ein Experiment durchgeführt wird, das die Vorstellungskraft herausfordert, einerseits mit Ideen, die man bisher nur aus der Science-Fiction kannte, andererseits mit seinen Folgen für das Verständnis der uns umgebenden Welt.
Das Konzert endet mit der letzten Zugabe, dem »Radetzkymarsch« von Johann Strauß, einem der schmissigsten und fröhlichsten Stücke, die je geschrieben wurden. Wir verlassen den Konzertsaal und fahren an die Donau. Es ist ein schöner Wintertag, und es sind nur wenige Menschen unterwegs, weil der 1. Januar ein Feiertag ist. Der Fluss fließt in zwei Armen durch Wien, die eine lang gestreckte Insel umschließen. Um vom Ufer auf die Insel zu gelangen, nehmen wir die Steinspornbrücke, die, weil sie für den öffentlichen Verkehr gesperrt ist, nicht einmal auf allen Karten verzeichnet ist.
Auf der Insel steuern wir ein graues Gebäude an, das hinter hohen Bäumen versteckt liegt. Hier befindet sich das Pumpwerk der Wiener Kanalisation. Unter dem Fluss verläuft ein großer Abwasserkanal, der beide Seiten miteinander verbindet. Er soll das gesamte Abwasser von der Ostseite der Donau, von den Wienern liebevoll »Transdanubien« (»Jenseits der Donau«) genannt, auf die andere Seite zu einer riesigen Abwasseraufbereitungsanlage pumpen, denn die sehr umweltbewussten Wiener möchten nicht, dass Abwasser direkt in den Fluss geleitet wird und dort die Umwelt gefährdet.
Wir betreten das Gebäude und begeben uns mit dem Fahrstuhl zwei Etagen nach unten. Nun befinden wir uns tiefer als die Wassermassen des Flusses. Nach einem kurzen Gang tut sich ein Tunnel auf, welcher die Flussufer in Transdanubien und im eigentlichen Wien miteinander verbindet. In diesem Tunnel verlaufen parallel Abwasserröhren und zahlreiche Kabel.
Versteckt in der Nähe des Eingangs zu einem der Tunnel erwartet uns eine andere Szene: In einer Ecke stoßen wir auf einen...
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