100 Jahre Quantenmechanik: Die Menschen, die die Welt veränderten

(Dan Tri) – Dieses Jahr jährt sich die Geburt der Quantenmechanik zum 100. Mal – von bahnbrechenden Theorien bis hin zu globalen Anwendungen. Für Vietnam ist dies eine einmalige Gelegenheit, die Welle der Quantentechnologie-Revolution zu nutzen und die Zukunft zu gestalten.

Auf diesem Schwarzweißfoto aus dem frühen 20. Jahrhundert sitzen Dutzende Wissenschaftler in eleganten Anzügen vor einem alten gotischen Gebäude.

Dies war kein gewöhnliches Treffen – es war eine der wichtigsten wissenschaftlichen Konferenzen der Menschheitsgeschichte, die die größten Köpfe der Physik des 20. Jahrhunderts zusammenbrachte.

Zu diesen ernsten Gesichtern gehörten Albert Einstein mit seinem charakteristischen silbernen Haar, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Max Planck und viele andere Wissenschaftler, die gemeinsam eine der revolutionärsten wissenschaftlichen Theorien entwickelten: die Quantenmechanik.

Die Solvay-Konferenz von 1927 brachte die damals weltweit führenden Wissenschaftler zusammen (Foto: Wiki).

In diesem Jahr jährt sich die offizielle Geburtsstunde der Quantenmechanik zum 100. Mal. Die Vereinten Nationen haben das Jahr 2025 zum Internationalen Jahr der Quantenwissenschaft und -technologie erklärt, um das hundertjährige Jubiläum dieser wissenschaftlichen Revolution zu feiern und ihr Potenzial im nächsten Jahrhundert weiterzu erforschen .

Dies ist für uns auch eine Gelegenheit, auf die außergewöhnliche Entwicklung einer Theorie zurückzublicken, die das Verständnis der Menschen vom Universum völlig verändert und Anwendungen im heutigen Leben geschaffen hat.

Der Ursprung einer Revolution

Im Sommer 1925 reiste der junge deutsche Physiker Werner Heisenberg auf die Nordseeinsel Helgoland, um seiner schweren Pollenallergie zu entfliehen.

An diesem abgelegenen Ort dachte er darüber nach, eine bahnbrechende Arbeit „über die Neuinterpretation kinematischer und mechanischer Beziehungen im Sinne der Quantentheorie“ zu schreiben. Was er jedoch nicht erwartete, war, dass die Arbeit nach ihrer Veröffentlichung eine neue Ära in der Physik einläuten würde.

Den Wissenschaftlern war bereits klar, dass Newtons klassische Physik viele Phänomene auf atomarer Ebene nicht erklären konnte.

Der geniale Physiker Albert Einstein trug zur Entwicklung der Physik bei – der Quantenmechanik (Foto: PBS).

Max Planck entdeckte, dass Energie in diskreten „Paketen“, sogenannten Quanten, absorbiert und abgegeben wird. Einstein nutzte diese Idee, um den photoelektrischen Effekt zu erklären. Doch erst Heisenberg und seine Kollegen entwickelten ein vollständiges theoretisches System eines neuen Zweigs der Physik – der Quantenmechanik.

Das Besondere dabei ist, dass die Quantenmechanik nicht einfach eine neue Theorie ist, die die alte ersetzt. Sie erfordert von uns, unsere intuitiven Vorstellungen von der Realität aufzugeben.

In der Quantenwelt können Teilchen gleichzeitig in mehreren Zuständen existieren (sogenannte Quantensuperposition), können sich gegenseitig sofort beeinflussen, selbst wenn sie Millionen von Kilometern voneinander entfernt sind (Quantenverschränkung), und wir können nicht gleichzeitig die Position und den Impuls eines Teilchens kennen (gemäß der Heisenbergschen Unschärferelation).

Von der Theorie zur breiten Anwendung

Viele Menschen denken, die Quantenmechanik sei bloß eine komplizierte mathematische Formel im Labor. Tatsächlich hat sie jedoch jeden Winkel des modernen Lebens durchdrungen.

Die meisten unserer alltäglichen elektronischen Geräte basieren auf Quantenprinzipien. Das Smartphone in Ihrer Tasche enthält Milliarden von Transistoren – Geräte, die auf der Grundlage der Quantenmechanik von Halbleitern erfunden wurden.

Ohne Quantenmechanik hätten wir keine Computer, kein Internet, kein GPS … Oder Laser – eine weitere wichtige Erfindung, die auf Quantenprinzipien basiert – wird weithin verwendet, von Barcode-Lesegeräten in Supermärkten über CD/DVD-Lesegeräte bis hin zu Augenoperationen und der Datenübertragung über Glasfaserkabel …

Magnetresonanztomographiegeräte (MRT) basieren auf dem Prinzip der Kernspinresonanz – einem Quantenphänomen (Foto: ST).

Auch die moderne Medizin profitiert stark von der Quantenmechanik. Magnetresonanztomographie-Geräte (MRT) arbeiten nach dem Prinzip der Kernspinresonanz – einem Quantenphänomen.

Auch Strahlenbehandlungen gegen Krebs basieren auf einem Verständnis der Quantenphysik von Atomkernen.

Selbst etwas scheinbar so Unglaubliches wie die Kosmologie erfordert die Quantenmechanik. Wir verstehen, warum Sterne leuchten, wie sie schwere Elemente erzeugen und wie sie schließlich sterben – alles dank der Quantenmechanik.

Es erklärt, warum feste Materie nicht kollabiert, warum Metalle Strom leiten und zahllose andere Phänomene in der Natur.

Die „verborgenen Figuren“ der Geschichte

Blicken wir auf die Geschichte der Quantenphysik zurück, fallen uns oft nur berühmte Namen wie Einstein, Heisenberg oder Schrödinger ein. Doch die Geschichte der Quantenphysik umfasst viele weitere vergessene Persönlichkeiten, insbesondere Frauen.

Lucy Mensing war eine solche Frau. Sie arbeitete in derselben Gruppe wie Heisenberg und berechnete einige der ersten Anwendungen seiner Theorie der Quantenmechanik.

Es gibt viele weitere bedeutende Wissenschaftlerinnen, die in der Geschichte nicht die Anerkennung fanden, die sie verdienen. 2025 erscheint ein biografisches Buch über 16 Wissenschaftlerinnen in der Geschichte der Quantenphysik, das dazu beitragen soll, diese vergessenen Beiträge wieder ins Licht zu rücken.

Quantencomputer, der von China erforscht und entwickelt wurde (Foto: The Quantum Insider).

Dies erinnert uns daran, dass Wissenschaft nicht das Werk einzelner Genies ist, sondern das Ergebnis der gemeinsamen Anstrengung vieler. Jede Entdeckung baut auf der vorangegangenen Arbeit auf, und der Erfolg der Quantenmechanik ist das Ergebnis internationaler Zusammenarbeit über politische und kulturelle Grenzen hinweg.

Die zweite Quantenrevolution

Während das 20. Jahrhundert Zeuge der Geburt und Entwicklung der Quantenmechanik als wissenschaftliche Theorie war, läutet das 21. Jahrhundert die Ära der „zweiten Quantenrevolution“ ein.

Damals begannen die Menschen, die seltsamen Eigenschaften der Quantenmechanik direkt auszunutzen, um völlig neue Technologien zu entwickeln.

Quantencomputer gehören zu den am meisten erwarteten Technologien. Im Gegensatz zu herkömmlichen Computern, deren Bits nur den Zustand 0 oder 1 annehmen können, nutzen Quantencomputer Qubits, die dank des Prinzips der Quantensuperposition beide Zustände gleichzeitig annehmen können.

Dadurch können Quantencomputer viele Berechnungen parallel durchführen und möglicherweise Probleme in Tagen oder sogar Stunden lösen, für deren Berechnung herkömmliche Computer Millionen von Jahren benötigen würden.

Quantencomputer versprechen zudem eine Revolution in vielen Bereichen. In der Medizin können sie komplexe Molekülstrukturen präzise simulieren und so dazu beitragen, neue Medikamente schneller und effizienter zu entwickeln.

In der Materialwissenschaft können Quantencomputer neue Materialien mit einzigartigen Eigenschaften entwickeln. Im Finanzwesen können sie Portfolios optimieren und Risiken auf beispiellosem Niveau analysieren.

Japan ist eines der führenden Länder in der Quantentechnologieforschung (Foto: DigWatch).

Ein weiterer vielversprechender Anwendungsbereich ist die Quantensensorik. Durch die Nutzung von Quanteneffekten sind diese Sensoren äußerst empfindlich und können kleinste Änderungen in Magnetfeldern, der Schwerkraft oder der Zeit messen.

Sie können in der Medizin zur Früherkennung von Krankheiten, in der Geologie zur Rohstoffsuche oder zur präzisen Positionsbestimmung ohne GPS eingesetzt werden.

Quantenkommunikation, insbesondere Quantenkryptographie, bietet eine absolut sichere Methode zur Informationsübertragung. Basierend auf den Prinzipien der Quantenmechanik verändert jeder Abhörversuch den Quantenzustand und wird sofort erkannt.

Mehrere Länder haben bereits mit dem Aufbau von Quantenkommunikationsnetzen begonnen und in Zukunft könnte das Quanteninternet Realität werden.

Herausforderungen und Chancen für Vietnam

Angesichts der zweiten Quantenrevolution braucht Vietnam eine Strategie, um nicht zurückzufallen. Investitionen in Forschung und Ausbildung im Bereich der Quantenwissenschaften sind dringend erforderlich.

Wir müssen neue Generationen von Wissenschaftlern und Ingenieuren ausbilden, die sich mit Quantentechnologie auskennen, und die entsprechende Forschungsinfrastruktur aufbauen.

In Vietnam arbeiten viele Experten und Wissenschaftler gemeinsam an der Erforschung der Quantentechnologie (Foto: President Club).

Auch internationale Zusammenarbeit ist wichtig. Wie die Geschichte zeigt, entstehen wissenschaftliche Durchbrüche oft durch grenzüberschreitende Zusammenarbeit. Vietnam muss sich aktiv an internationalen Forschungsprojekten zur Quantentechnologie beteiligen und von den Erfahrungen hochentwickelter Länder lernen.

Gleichzeitig müssen wir das Wissen über die Quantenmechanik der Öffentlichkeit zugänglich machen. Viele Menschen halten dieses Gebiet noch immer für zu komplex und weit entfernt, doch wie wir gesehen haben, beeinflusst es jeden Aspekt des modernen Lebens.

Ein grundlegendes Verständnis der Quantenmechanik hilft den Menschen, die Bedeutung neuer Technologien zu erkennen und fundierte Entscheidungen für die Zukunft zu treffen.

Ein Blick in die Zukunft

Wenn wir uns Fotos der Pioniere der Quantenphysik ansehen, sehen wir nicht nur die Menschen, die das Verständnis der Menschheit vom Universum verändert haben, sondern auch den Geist der Wissenschaft – die Leidenschaft für die Forschung, die Bereitschaft, alte Ideen in Frage zu stellen und über Grenzen hinweg zusammenzuarbeiten.

Dieser Geist ist auch im 21. Jahrhundert noch immer von entscheidender Bedeutung, um die Höhen der Wissenschaft zu erreichen.

Dieses Jahr ist nicht nur eine Zeit, um 100 Jahre Quantenmechanik zu feiern, sondern auch eine Zeit, nach vorne zu blicken.

Mit der Entwicklung der Quantentechnologie stehen wir an der Schwelle zu beispiellosen neuen Möglichkeiten. Quantencomputer könnten helfen, die größten Herausforderungen der Menschheit zu lösen – vom Klimawandel bis zur Entwicklung von Medikamenten zur Heilung unheilbarer Krankheiten.

Quantensensoren könnten neue Wege eröffnen, das Universum zu erforschen und uns selbst zu verstehen. Quantenkommunikation könnte eine sicherere und privatere vernetzte Welt schaffen.

Die Quantenmechanik hat gezeigt, dass die Realität viel komplexer und magischer ist, als wir uns je vorgestellt haben. Die vielleicht wichtigste Lehre aus 100 Jahren Quantenmechanik lautet daher: Seien Sie immer bereit für Überraschungen, bleiben Sie immer neugierig und hören Sie nie auf zu forschen.

Quelle: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/100-nam-co-hoc-luong-tu-nhung-con-nguoi-thay-doi-the-gioi-20250626124351568.htm