Quantenphysik verstehen - 1. Projektteil

Untertitel: zusammen mit einer phänomenologischen Untersuchung von Emission und Absorption von Licht
Status: abgeschlossen
Startdatum: 01.01.2011
Enddatum: 01.09.2014
Projektträger: Pädagogische Forschungsstelle Stuttgart , Naturwissenschaftliche Sektion am Goetheanum
Projektverantwortliche: Johannes Kühl
Beteiligte Personen: Dipl. Phys Matthias Rang

Obwohl die Quantenmechanik heute als eine der best fundierten Theorien in der Physik gilt, ist ein tieferes Verständnis, was man gewöhnlich die „Interpretation“ oder „Deutung“ der Quantenmechanik nennt, noch nicht abschließend erarbeitet. Dies bezieht sich nicht auf das Handhaben der Mathematik – sie funktioniert, sondern auf das, was man gelegentlich „physikalisches Verständnis“ nennt. Ein Zugang dazu ist aber gerade für Oberstufenschüler wichtig.

Wie die Quantenphysik in der Schule behandelt werden könnte ist im Zusammenhang des Waldorf-Unterrichts bisher nur vereinzelt bearbeitet. So wurde im theoretischen Teil vor allem der Frage nachgegangen, wie man auf die quantenmechanischen „Paradoxien“ kommt. Es hat sich gezeigt, dass das wesentlich schwieriger zu beantworten ist als z. B. die Frage, wie man auf die Wellen kommt: Es gibt durchaus periodische Phänomene am Licht in der Natur (Höfe), die man experimentell untersuchen kann usw. Vergleichbare Phänomene für die Teilchen gibt es nicht, und die Frage, warum ein Elektron stationäre Zustände im Atom einnehmen kann – also die Frage nach der Erklärung der Linienspektren) ist bereits ihrer Natur nach nicht erscheinungs-, sondern modellorientiert. Dem widmet sich der erste Teil des Projekts.

Da es eine wesentliche Vertiefung bedeutet, wenn man mit einem Thema auch experimentell arbeitet, haben wir das Projekt mit einem experimentellen Teil ergänzt: Wir hatten realisiert, dass zwar der Bereich, für den man bei z. B. optischen Phänomenen gewöhnlich von der Wellennatur des Lichtes spricht, von einem phänomenologischen (erscheinungsorientierten) Gesichtspunkt sehr gut bearbeitet ist, der Bereich allerdings, wo man auf die Teilchennatur zu sprechen kommt, nämlich Emission und Absorption, in dieser Weise so gut wie nicht behandelt ist. Erst beide Bereiche zusammen führen aber zu den genannten Paradoxien. Aus diesem Grunde wurde durch Matthias Rang ein Experiment entworfen und z. T. durchgeführt, in welchem ein kontinuierlicher Übergang von einem Linienspektrum zu einem kontinuierlichen Spektrum bei Gasen in Abhängigkeit vom Druck erzeugt werden kann. Ob daraus ein „unterrichtstaugliches“ Experiment wird, ist noch Gegenstand der Erprobung.

Beschreibung des Projektes auf der  Homepage des Forschungsinstituts am Goetheanum: science.goetheanum.org/Physik-Chemie-Gaeste.349.0.html

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