Fasst man die (zeitabhängige) Schrödinger-Gleichung als eine Art
Wellengleichung auf, dann sind ihre Lösungen Wellen. Im Fall der
1-Teilchen-Schrödinger- Gleichung bei Vernachlässigung des Spins wären sie
Wellen in einem dreidimensionalen Raum. Die Wellenfunktion für ein
1-Teilchen-Problem hat z.B. folgende Form: Ψ (x,t) ("Psi"). x
ist dabei nicht die Teilchenkoordinate - die kann es ohne eine
Messung ja nicht geben - , sondern der Ort, an dem Wahrscheinlichkeiten
berechnet oder Messungen durchgeführt werden sollen.
Ihre Lösungen sind aber nicht als realistische Wellen
aufzufassen. Deshalb werden sie Wellenfunktionen genannt. Für
diese Auffassung - keine realistische Wellen - gibt es viele Gründe:
- Im Falle der n-Teilchen-Schrödinger-Gleichung sind ihre Lösungen
"Wellen" in einem 3 x n-dimensionalen Raum, wenn der Elektronenspin
wieder vernachlässigt wird. D.h. es handelt sich nicht um Wellen
im Anschauungsraum sondern in
einem abstrakteren Raum. Er wird Konfigurationsraum genannt. Nur im Fall
eines Teilchens ist dieser Raum genauso wie der Anschauungsraum
dreidimensional.
- Ihre Werte sind in der Regel komplexe Zahlen. Messgrößen dagegen
haben als Werte immer reelle Zahlen.
- Eine Wellenfunktion ist i.A. nicht direkt messbar. Als komplexwertige
Größe kann sie das ja auch nicht sein.
- Der Kollaps der Wellenfunktion bei
einer Messung wird zur leicht verständlichen Denknotwendigkeit. Es ist
dann nichts Geheimnisvolles dabei, weil nicht erklärt werden muss, wie
nach einer Ortsmessung die Information "Teilchen hier gemessen"
instantan ins ganze Weltall transportiert werden müsste.
- Es gibt andere gleichwertige Formulierungen der Quantentheorie, die
ohne solche Wellen auskommen. In der Heisenberg-Formulierung
("Heisenberg-Bild") werden direkt Erwartungswerte von Messgrößen
studiert ohne "Umweg" über die Wellenfunktion der
Schrödinger-Formulierung, welche dennoch in vielen Fällen äußerst
nützlich ist.
- Man kommt nicht zu neuen Erkenntnis, wenn man daran glaubt, dass die
Wellenfunktion realistisch wäre.
Die Wellenfunktionen als physikalische Lösungen
der Schrödinger-Gleichung haben nur einen Sinn, nämlich Vorhersagen
zu machen für die Wahrscheinlichkeit des Eintretens be-stimmter
Messwerte.
|
Bei Licht übernimmt die quantentheoretisch abgeänderte elektrische
Feldstärke E(x,t) die Rolle der Wellenfunktion
[genaugenommen das Vektorpotential A(x,t) als Operator] .