100 Jahre Quantenmechanik: Die Menschen, die die Welt veränderten

(Dan Tri) – In diesem Jahr jährt sich die Entstehung der Quantenmechanik zum hundertsten Mal – von bahnbrechenden Theorien bis hin zu globalen Anwendungen. Für Vietnam bietet sich damit eine einmalige Chance, die Welle der Quantentechnologie-Revolution zu nutzen und die Zukunft aktiv mitzugestalten.

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 in der Geschichte der Menschheit, die die größten Köpfe der Physik des 20. Jahrhunderts zusammenbrachte.

Unter diesen ernsten Gesichtern befanden sich 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).

Dieses Jahr jährt sich die offizielle Geburtsstunde der Quantenmechanik zum hundertsten Mal. Die Vereinten Nationen haben das Jahr 2025 zum Internationalen Jahr der Quantenwissenschaft und -technologie erklärt, um ein Jahrhundert dieser wissenschaftlichen Revolution zu feiern und ihr Potenzial im nächsten Jahrhundert weiter zu erforschen .

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

Der Ursprung einer Revolution

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

An diesem abgelegenen Ort erwog er, eine revolutionäre Arbeit „über die Neuinterpretation kinematischer und mechanischer Beziehungen im Sinne der Quantentheorie“ zu verfassen. Was er jedoch nicht erwartet hatte, war, dass diese Arbeit nach ihrer Veröffentlichung eine neue Ära in der Physik einläuten würde.

Wissenschaftler hatten bereits erkannt, dass Newtons klassische Physik viele Phänomene auf atomarer Ebene nicht erklären konnte.

Der geniale Physiker Albert Einstein leistete einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung der Physik – insbesondere der Quantenmechanik (Foto: PBS).

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

Das Besondere an der Quantenmechanik ist, dass sie nicht einfach eine neue Theorie darstellt, die die alte ersetzt. Sie erfordert, dass wir unsere intuitiven Vorstellungen von der Realität aufgeben.

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

Von der Theorie zur breiten Anwendung

Viele Menschen halten die Quantenmechanik für nichts weiter als komplizierte mathematische Formeln im Labor. Tatsächlich aber hat sie jeden Bereich des modernen Lebens durchdrungen.

Die meisten elektronischen Geräte, die wir täglich benutzen, funktionieren nach Quantenprinzipien. Das Smartphone in Ihrer Tasche enthält Milliarden von Transistoren – Bauelemente, die auf dem Verständnis der Quantenmechanik von Halbleitern basieren.

Ohne Quantenmechanik gäbe es weder Computer, noch Internet, noch GPS... Auch Laser – eine weitere wichtige Erfindung, die auf Quantenprinzipien basiert – werden vielfältig eingesetzt, von Barcode-Lesegeräten in Supermärkten und CD/DVD-Lesegeräten bis hin zu Augenoperationen und der Datenübertragung über Glasfaserkabel...

Magnetresonanztomographen (MRT) arbeiten nach dem Prinzip der Kernspinresonanz – einem Quantenphänomen (Foto: ST).

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

Strahlentherapien gegen Krebs basieren auch auf dem Verständnis der Quantenphysik von Atomkernen.

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

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

Die „verborgenen Gestalten“ der Geschichte

Wenn wir auf die Geschichte der Quantenphysiker zurückblicken, fallen uns oft nur berühmte Namen wie Einstein, Heisenberg oder Schrödinger ein. Doch die Geschichte der Entwicklung dieses Fachgebiets umfasst viele weitere, vergessene Persönlichkeiten, insbesondere Frauen.

Lucy Mensing war eine dieser Frauen. Sie arbeitete in derselben Gruppe wie Heisenberg und berechnete einige der ersten Anwendungen seiner Quantenmechaniktheorie.

Es gibt viele weitere bedeutende Wissenschaftlerinnen, die in der Geschichte nicht die ihnen gebührende Anerkennung erhalten haben. Im Jahr 2025 erscheint ein biografisches Buch über 16 Frauen in der Geschichte der Quantenphysik, das dazu beitragen soll, diese vergessenen Beiträge ins Licht der Öffentlichkeit zu rücken.

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

Dies erinnert uns daran, dass Wissenschaft nicht das Werk einsamer Genies ist, sondern das Ergebnis gemeinsamer Anstrengungen vieler. Jede Entdeckung baut auf unzähligen Vorarbeiten auf, und der Erfolg der Quantenmechanik ist das Resultat internationaler Zusammenarbeit, die politische und kulturelle Barrieren überwindet.

Die zweite Quantenrevolution

Wenn das 20. Jahrhundert die Geburtsstunde und Entwicklung der Quantenmechanik als wissenschaftliche Theorie erlebte, so läutet das 21. Jahrhundert die Ära der „zweiten Quantenrevolution“ ein.

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

Quantencomputer zählen zu den am meisten erwarteten Technologien. Im Gegensatz zu herkömmlichen Computern, die Bits verwenden, die nur den Zustand 0 oder 1 annehmen können, nutzen Quantencomputer Qubits, die dank des Prinzips der „Quantenüberlagerung“ gleichzeitig beide Zustände annehmen können.

Dies ermöglicht es Quantencomputern, viele Berechnungen parallel durchzuführen und so potenziell Probleme, für deren Berechnung herkömmliche Computer Millionen von Jahren bräuchten, in Tagen oder sogar Stunden zu lösen.

Quantencomputer versprechen zudem, viele Bereiche zu revolutionieren. In der Medizin können sie komplexe Molekülstrukturen präzise simulieren und so dazu beitragen, neue Medikamente schneller und effektiver zu entwickeln.

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

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

Die Quantensensorik ist ein weiteres vielversprechendes Anwendungsgebiet. Mithilfe von Quanteneffekten sind diese Sensoren extrem empfindlich und können selbst kleinste Veränderungen von Magnetfeldern, Schwerkraft oder Zeit messen.

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

Quantenkommunikation, insbesondere Quantenkryptographie, bietet eine Methode zur absolut sicheren Informationsübertragung. Basierend auf den Prinzipien der Quantenmechanik wird jeder Abhörversuch den Quantenzustand verändern und 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

Da die zweite Quantenrevolution bereits im Gange ist, benötigt Vietnam eine Strategie, um nicht den Anschluss zu verlieren. Investitionen in Forschung und Ausbildung im Bereich der Quantenwissenschaft sind daher dringend erforderlich.

Wir müssen neue Generationen von Wissenschaftlern und Ingenieuren ausbilden, die Quantentechnologien verstehen, und die entsprechende Forschungsinfrastruktur aufbauen.

In Vietnam arbeiten viele Experten und Wissenschaftler zusammen, um die Quantentechnologie zu erforschen (Foto: President Club).

Internationale Zusammenarbeit ist ebenfalls wichtig. Wie die Geschichte gezeigt hat, entstehen wissenschaftliche Durchbrüche oft durch grenzüberschreitende Kooperation. Vietnam muss sich aktiv an internationalen Forschungsprojekten zur Quantentechnologie beteiligen und von den Erfahrungen fortgeschrittener Länder lernen.

Gleichzeitig müssen wir die Quantenmechanik auch der Öffentlichkeit zugänglicher machen. Viele Menschen halten dieses Gebiet immer noch für zu komplex und abgehoben, aber wie wir gesehen haben, beeinflusst es jeden Aspekt des modernen Lebens.

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

Blick in die Zukunft

Wenn wir auf Fotografien der Pioniere der Quantenphysik zurückblicken, sehen wir nicht nur Menschen, die die Art und Weise verändert haben, wie die Menschheit das Universum versteht, sondern auch den Geist der Wissenschaft – eine 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 unerlässlich, um in der Wissenschaft Höchstleistungen zu erbringen.

Dieses Jahr ist nicht nur ein Jahr, um 100 Jahre Quantenmechanik zu feiern, sondern auch ein Jahr, um nach vorn zu blicken.

Mit der Entwicklung der Quantentechnologie stehen wir am Beginn beispielloser neuer Möglichkeiten. Quantencomputer könnten dazu beitragen, die größten Herausforderungen der Menschheit zu bewältigen – vom Klimawandel bis hin zur Entwicklung von Medikamenten zur Heilung unheilbarer Krankheiten.

Quantensensorik könnte neue Wege zur Erforschung des Universums und zum besseren Verständnis unserer selbst eröffnen. Quantenkommunikation könnte eine sicherere und privatere vernetzte Welt schaffen.

Die Quantenmechanik hat gezeigt, dass die Realität viel komplexer und faszinierender ist, als wir es uns je vorgestellt haben. Die vielleicht wichtigste Lehre aus 100 Jahren Quantenmechanik lautet daher: Sei stets auf Überraschungen gefasst, bleibe neugierig und höre niemals 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