Quantensprung

Der Begriff Quantensprung (engl. meist quantum leap, gelegentlich auch quantum jump) wurde im frühen 20. Jahrhundert geprägt. Hintergrund war die Entdeckung, dass sich fundamentale Widersprüche der damaligen Physik mit der Annahme auflösen lassen, dass manche physikalische Systeme nur diskrete Zustände annehmen können. Da Zwischenzustände nicht erlaubt sind, muss der Wechsel eines solchen Systems von einem Zustand in einen anderen unverzüglich erfolgen, wobei ein Energiequant emittiert oder absorbiert wird. Ein solcher augenblicklicher Übergang wurde Quantensprung genannt. Diese Entdeckung stand in völligem Widerspruch zur damaligen Vorstellung, dass in der Natur alle Abläufe kontinuierlich seien (natura non facit saltus).

Frühe Formulierungen der Quantenphysik waren nicht frei von Widersprüchen, die schließlich 1925 gelöst wurden, als Werner Heisenberg, Max Born und Pascual Jordan die Matrizenmechanik formulierten. Eine Folge dieser Formulierung war die Unschärferelation, die besagt, dass Energie und Zeit nicht gleichzeitig genau gemessen werden können, mithin also die Vorstellung eines instantanen Übergangs zwischen zwei exakt festgelegten Energieniveaus falsch ist. Erwin Schrödinger verfolgte mit seiner Wellenmechanik einen komplett anderen Lösungsansatz, der aber letztlich zum selben Resultat führte, wie Schrödinger selbst zeigte.

Der Begriff Quantensprung wurde ursprünglich geprägt, weil man ein Wort brauchte, um ein neu entdecktes Phänomen zu benennen. Einige Physiker, z. B. Schrödinger, lehnten den Begriff aber ab, da er die falsche Vorstellung eines instantanen Übergangs suggeriert. Korrekt ist hingegen die Vorstellung, dass der Übergang zwar eine endliche Zeit benötigt, über den Zustand des Systems während dieser Zeit aber grundsätzlich nichts ausgesagt werden kann. Heute wird das Wort Quantensprung in der Physik kaum noch benutzt, man spricht allgemein von Übergängen.

Umgangssprache

Umgangssprachlich wird heute oft von einem Quantensprung gesprochen, wenn von einem großen oder ungewöhnlichen Fortschritt die Rede ist, oder um eine plötzliche Änderung oder eine neue Stufe einer Entwicklung zu bezeichnen, z. B. wenn es sich um kompromisslose oder sofortige Zustands- oder Paradigmenwechsel handelt. Diese Metapher ist zwar verbreitet, aber falsch.

In kleinsten (atomaren und subatomaren) physikalischen Systemen sind die Übergänge zwischen den Zuständen nicht kontinuierlich, sondern immer quantisiert. Somit beschreibt der Begriff Quantensprung hier nichts Besonderes, sondern Quantensprünge sind die einzig möglichen Zustandsänderungen in solchen Systemen. Da sich die Quantenmechanik mit atomaren und subatomaren Systemen befasst, sind diese Übergänge zudem sehr klein und in den meisten Fällen nicht mit einer qualitativen Veränderung des Gesamtsystems verbunden. Einfach gesagt ist ein Quantensprung eine Zustandsänderung in einem sehr kleinen System, also eine sehr kleine Änderung der Wirklichkeit. Umgekehrt ist jede noch so kleine Zustandsänderung immer ein Quantensprung, es gibt nichts kleineres.

Siehe auch

• Quantum Leap ist der englische Titel der Science-Fiction-Fernsehserie Zurück in die Vergangenheit
• Quant
• Plancksches Wirkungsquantum, die Einheit eines kleinstmöglichen "Quantensprungs".

Weblinks

 Wiktionary: Quantensprung – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• Der Quantensprung im Bohrschen Atommodell Frühe Quantenphysik
• Are there quantum jumps? Schrödingers Meinung
• There are no quantum jumps, nor are there particles! by H. D. Zeh, Physics Letters A172, 189 (1993; PDF-Datei; 67 kB)
• Der Quantensprung Die zweifelhafte Karriere eines Fachausdrucks (ZEIT 1996)
• M.B. Plenio und P.L. Knight The Quantum Jump Approach to Dissipative Dynamics in Quantum Optics, vgl. auch Rev. Mod. Phys. 70 101-144 (1998). (Beschreibung der Dynamik offener Systeme mittels Quantensprüngen)
• Historisches zum Quantensprung, Sommerfeld und Einstein 1911