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Der Erfolg heiligt die Mittel: Heisenberg, Oppenheimer und der Übergang zur modernen Physik

  • Gerald Holton

Zusammenfassung

Wahrscheinlich hat keine andere Wissenschaft eine turbulentere und fruchtbarere Epoche durchlebt als die Physik in den drei Jahrzehnten zwischen der Jahrhundertwende und dem Ende der zwanziger Jahre. Begriffe, die anfänglich über jeden Zweifel erhaben schienen, wurden zu fast unbekannten Relikten einer weit zurückliegenden „klassischen“ Periode. Sogar der Zugriff zu wissenschaftlichen Problemen änderte sich dramatisch, und auch die Namen einiger der Hauptakteure — der Curies, Rutherford, Planck, Einstein, Minkowski, Schrödinger, Bohr, Born und andere in ihrer Generation — bezeichnen oft „revolutionäre“ Neuerungen.

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Anmerkungen

  1. 1.
    Max Jammer, The Conceptual Development of Quantum Mechanics ( McGraw-Hill, New York 1966 ), 219Google Scholar
  2. 2.
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  3. 3.
    Ref. 2, S. 5–6Google Scholar
  4. 4.
    Heisenbergs Arbeit „Zur Quantentheorie der Linienstruktur und der anomalen Zeemann-Effekte“ erschien in der Zeitschrift für Physik 8, 273–297 (1922). Bezüglich weiterer Details und einer wertvollen Diskussion von Heisenbergs „einzigartigem Stil”, sowie die Reaktion darauf siehe David C. Cassidy, „Heisenberg’s First Paper“, Physics Today 31, Nr. 7, 23–28 (1978), und D,.vid C. Cassidy, „Heisenberg’s First Core Model of the Atom: The Formation of a Professional Style”, Historical Studies in the Physical Sciences 10, 187–224 (1979). Wie Cassidy gezeigt hat, waren halbzahlige Quantenzahlen bereits von A. Landé und anderen benutzt worden, während Heisenbergs bewußte Herleitung aus akzeptierten Prinzipien wie halbzahliger Drehimpuls und eines magnetischen Kernes neu waren. „Nicht nur hatte Heisenberg reelle nichtganzzahlige Drehimpulse eingeführt, sondern auch [ohne explizit darauf hinzuweisend die Sommerfeldschen Quantenbedingungen verletzt, die Drehimpuls-Auswahlregeln, Raumquantisierung, klassische Strahlungstheorie, das Larmorsche Präzessionstheorem und die halbklassischen Kriterien der Anschaulichkeit in Modellinterpretationen“ (ibid., S. 190–191).Google Scholar
  5. 5.
    Andere nützliche Artikel über diese Punkte sind: Paul Forman, The Doublet Riddle and Atomic Physics circa 1924,“ Isis 59, 156–174 (1968); Edward McKinnon, „Heisenberg, Models, and the Rise of Matrix Mechanics”, Historical Studies in the Physical Science 8, 137–188 (1977); Daniel Serwer, „Unmechanischer Zwang: Pauli, Heisenberg, and the Rejection of the Mechanical Atom, 1923–1925,“ ibid., 189–256; David Bohm, „Heisenberg’s Contribution to Physics,” in W. C. Price and S. S. Chissick, The Uncertainty Principle and Foundations of Quantum Mechanics (John Wiley, New York 1977 ), S. 559–563 (über Heisenbergs „Radikale mathematische und physikalische Betrachtung der Gesamtlage“); und A. Hermann, K. v. Meyenn, und V. F. Weisskopf (Hrsg.), Wolfang Pauli: Wissenschaftlicher Briefwechsel mit Bohr, Einstein, Heisenberg, u.a. 1, 1919–1929 ( Springer, New York 1979 ).Google Scholar
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    W. Heisenberg, Der Teil und das Ganze (Piper, München 1968) W. Heisenberg, Tradition in der Wissenschaft (Piper, München 1977). Dieses Buch enthält eine Sammlung seiner späteren Aufsätze. Siehe auch seine Artikel „Development of Concepts in the History of Quantum Theory,“ Am. J. Phys. 43, 389–394 (1975), und The Nature of Elementary Partickes,”Physics Today 29, Nr. 3 (1976), 32–39MathSciNetGoogle Scholar
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    W. Heisenberg, „Über quantentheoretische Umdeutung kinematischer und mechanischer Beziehungen,“ Zeitschrift für Physik 33, 879–893 (1925)ADSzbMATHGoogle Scholar
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    W. Heisenberg, „Über den anschaulichen Inhalt der quantentheoretischen Kinematik und Mechanik“, Zeitschrift für Physik 43, 172–198 (1927)ADSCrossRefzbMATHGoogle Scholar
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  12. 12.
    Max Jammer, The Philosophy of Quantum Mechanics (John Wiley, New York 1974), S. 21. In den nächsten Zeilen ordnet Jammer Max Born eine relativ unbedeutende Rolle hei den weiteren Entwicklungen zu: „Wie Max Born bald erkannte, waren die,Mengen`, mit deren Hilfe Heisenberg das Problem des anharmonischen Oszillators gelöst hatte“, Größen, die aus der Theorie der Matrizen bekannt waren. „Innerhalb weniger Monate wurde Heisenbergs neuer Zugang durch Born, Jordan und Heisenberg selbst ausgearbeitet.” Ähnlich schätzt auch Ref. 1, S. 197 oben, Borns Beitrag ein.Google Scholar
  13. 13.
    Siehe Max Born, Zeitschrift für Physik 37, 863 (1926) und 38, 803 (1926), sowie Borns Brief an Einstein vom 11. November 1926. Heisenberg war darüber aufgebracht, daß Born den Begriff der Wahrscheinlichkeit der Quantenmechanik aufpfropfte, die Heisenberg als abgeschlossene Theorie betrachtete. Ferner benützte Born die Wellenfunktion der Schrödingerschen Wellenmechanik, die eine kontinuierliche Deutung des atomaren Bereiches zum Ziel hatte und auch Anschauungen zulassen sollte. Heisenberg sandte daraufhin sofort eine Veröffentlichung ein, in der Borns Wahrscheinlichkeitsdeutung der Wellenfunktion nicht erwähnt und Schrödinger kritisiert wird (W. Heisenberg, „Schwankungserscheinungen und Quantenmechanik`; Zeitschrift für Physik 40, 501–506 (1926).) Hier zeigte Heisenberg, daß sich eine Wahrscheinlichkeitsdeutung von selbst in natürlicher Weise aus der Quantenmechanik ergibt und als Folge der Quantensprünge verstanden werden kann. Später distanzierte sich Heisenberg noch weiter von Born und ging so weit, Borns statistische Deutung der Welllenfunktion als Ergebnis der „Entwicklung und Ausarbeitung einer zuvor 119241 von Born, Kramers und Slater vorgeschlagener Idee zu betrachten“. [Heisenberg, in: Theoretical Physics in the Twentieth Century (hrsg. von M. Fierz und V. F. Weisskopf) (Interscience, New York 1960), S. 40–471. Borns ursprüngliche Wahrscheinlichkeitsdeutung versagte in ihrer Anwendung auf das Doppelspaltexperiment. Wiederum vollzog Heisenberg den kritischen Schritt, indem er die Deutung der Wellenfunktion veränderte und sie nicht „als rein mathematische Fiktion betrachtete, sondern ihr eine Art physikalischer Realität zuschrieb”. (Ref. 12, S. 44 ).Google Scholar
  14. 14.
    Siehe dazu: Stanley Coben, „Scientific Establishment and the Transmission of Quantum Mechanics to the United States, 1919–1932,“ American Historical Review 76 (1971); Laura Fermi, Illustrious Immigrants (Univ. of Chicago Press, Chicago, 2. Auflage 1971); Daniel J. Kevles, The Physicistis: The History of a Scientific Community in Modern America (A. Knopf, New York 1978) (besonders die Kapitel 14–16 und S. 450–457); Katherine R. Sopka, Quantum Physics in America, 1920–1935 (Arno Press, New York 1980); J. H. Van Vleck, „American Physics Comes of Age,” Physics Today 17, Nr. 6 (1964); Spencer R. Weart, The Physics Business in America, 1919–1940: A Statistical Reconnaissance,“ in Nathan Rein-gold (Hrsg.), The Sciences in the United States: A Bicentennial Perspective (Princeton University Press, Princeton 1979); und Charles Weiner, „A New Site for the Seminar: the Refugees and American Physics in the 1930s”, in Donald H. Fleming und Bernard Bailyn (Hrsg.), The Intellectual Migration: Europe and America, 1930–1960 ( Harvard University Press, Cambridge 1969 ).Google Scholar
  15. 15.
    J. H. Van Vleck, Ref. 14, S. 25Google Scholar
  16. 16.
    Ibid., S. 24Google Scholar
  17. 17.
    Zitiert bei Kevles, Ref 14, S. 169Google Scholar
  18. 18.
    Die Zitate der Oppenheimer Briefe folgen Alice Kimball Smith und Charles Weiner (Hrsg.), Robert Oppenheimer, Letters and Recollections ( Harvard University Press, Cambridge 1980 ).Google Scholar
  19. 19.
    M. Born und R. Oppenheimer, „Zur Quantentheorie der Molekeln“, Annalen der Physik 84, 457–484 (1927) (eingegangen am 25. August). Die erste Anmerkung dieser Arbeit bezieht sich auf eine gemeinsame Arbeit von Born und Heisenberg, die drei Jahre zuvor veröffentlicht worden war.Google Scholar
  20. 20.
    Ref. 18, S. 227Google Scholar
  21. 21.
    Siehe z.B. A. Hermann et al. (Ref. 4)Google Scholar
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    Ref. 18; siehe auch G. Holton, „Young Man Oppenheimer“, Partisan Review 48, Nr. 3 (Juli 1981 ), 380–388Google Scholar

Copyright information

© Springer Fachmedien Wiesbaden 1984

Authors and Affiliations

  • Gerald Holton

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