Jochen Pade – författare

This book, the first in a two-volume set, provides an introduction to the fundamentals of (mainly) non-relativistic quantum mechanics. This first volume chiefly focuses on the essential principles, while applications and extensions of the formalism can be found in volume 2. Including but also moving beyond material that is covered in traditional textbooks on quantum mechanics, the book discusses in detail current issues such as interaction-free quantum measurements or neutrino oscillations, as well as fundamental problems and epistemological questions, such as the measurement problem. A chapter on the postulates of quantum mechanics rounds off this first volume.

In order to quickly and clearly present the main principles of quantum mechanics and its mathematical formulation, there is a systematic transition between wave mechanics and algebraic representation in the first few chapters, in which the required mathematical tools are introduced step by step. Moreover, the appendix concisely reviews the most important mathematical tools, allowing readers to largely dispense with supplementary literature. The appendix also explores advanced topics, such as the Quantum-Zeno effect and time-delay experiments. Over 250 exercises, most of them with solutions, help to deepen the reader’s understanding of the topics discussed.

This revised second edition is expanded by an introduction to some ideas and problems of relativistic quantum mechanics. In this first volume, the Klein-Gordon and the Dirac equations are treated. Fundamentals of other areas are compiled in compact form, i.e., outlines of special relativity, classical field theory and electrodynamics.

The book is chiefly intended for student science teachers and all students of physics, majors and minors alike, who are looking for a reasonably easy and modern introduction to quantum mechanics.

This book, the second in a two-volume set, provides an introduction to the basics of (mainly) non-relativistic quantum mechanics. While the first volume addresses the basic principles, this second volume discusses applications and extensions to more complex problems. In addition to topics dealt with in traditional quantum mechanics texts, such as symmetries or many-body problems, it also treats issues of current interest such as entanglement, Bell’s inequality, decoherence and various aspects of quantum information in detail. Furthermore, questions concerning the basis of quantum mechanics and epistemological issues which are relevant e.g. to the realism debate are discussed explicitly. A chapter on the interpretations of quantum mechanics rounds out the book.

This revised second edition is expanded by an introduction into some ideas and problems of relativistic quantum mechanics. In this second volume, an overview of quantum field theory is given and basic conceptions of quantum electrodynamics are treated in some detail.

Originally written as a course for students of science education, the book addresses all those science students and others who are looking for a reasonably simple, fresh and modern introduction to the field.

Quantenmechanik zu Fuß führt in die Grundlagen der nicht-relativistischen Quantenmechanik ein. Das Buch wendet sich an Studierende des Lehramts Physik sowie alle Studierende der Physik, die einen angemessen leichten, frischen und modernen Einstieg in das Gebiet suchen.

Im vorliegenden ersten Band werden die wesentlichen Prinzipien der Quantenmechanik erarbeitet. Um sie und ihre mathematische Formulierung möglichst schnell und klar entwickeln zu können, wird systematisch zwischen Wellenmechanik und algebraischer Darstellung gewechselt. Neben Themen, die traditionell in Lehrbüchern der Quantenmechanik dargestellt werden, werden ausführlich aktuelle Aspekte wie wechselwirkungsfreie Quantenmessung, Neutrinooszillationen oder Quantenkryptographie besprochen sowie Grundlagenprobleme und erkenntnistheoretische Fragen diskutiert, wie sie im Zusammenhang mit dem Messprozess auftreten. Die Aufstellung der Postulate der Quantenmechanik schließt diesen Band ab; sie bilden den Rahmen für die Erweiterungen und Anwendungen, die im zweiten Band erörtert werden.

Die benötigten mathematischen Hilfsmittel werden Schritt für Schritt eingeführt. Im Anhang ist das wichtigste mathematische Rüstzeug kompakt gesammelt, so dass auf ergänzende Literatur weitgehend verzichtet werden kann. Außerdem werden im Anhang weiterführende Themen vertieft wie z.B. der Quanten-Zenon-Effekt oder Delayed-choice-Experimente.

Rund 230 Aufgaben, die meisten mit Lösungen.

Quantenmechanik zu Fuß führt in die Grundlagen der nicht-relativistischen Quantenmechanik ein. Das Buch wendet sich an Studierende des Lehramts Physik sowie alle Studierende der Physik, die einen angemessen leichten, frischen und modernen Einstieg in das Gebiet suchen.

Nachdem im ersten Band die wesentlichen Prinzipien erarbeitet wurden, werden im vorliegenden zweiten Band Anwendungen und Erweiterungen besprochen. Neben Themen, die traditionell in Lehrbüchern der Quantenmechanik dargestellt werden wie Symmetrien oder Vielteilchensysteme, werden ausführlich aktuelle Aspekte wie Verschränkung, Bellsche Ungleichungen, Dekohärenz oder verschiedene Sachverhalte aus dem Bereich der Quanteninformation behandelt. Außerdem werden eingehend Grundlagenprobleme und erkenntnistheoretische Fragen erörtert, wie sie z.B. im Rahmen der Realismusdebatte auftreten. Ein Kapitel über Interpretationen der Quantenmechanik schließt diesen Band ab.

Wiederum werden die benötigten mathematischen Hilfsmittel Schritt für Schritt eingeführt; gegebenenfalls wird im Anhang das wichtigste mathematische Rüstzeug kompakt gesammelt. Darüber hinaus werden im Anhang weiterführende Themen vertieft wie z.B. Lenzscher Vektor, Hardys Experiment und Shor-Algorithmus.

Rund 130 Aufgaben, die meisten mit Lösungen.

Die beiden Bände von Quantenmechanik zu Fuß führen Schritt für Schritt in die Grundlagen der nichtrelativistischen Quantenmechanik ein.

Dieser erste Band konzentriert sich hauptsächlich auf die wesentlichen Prinzipien, während Anwendungen und Erweiterungen des Formalismus in Band 2 zu finden sind.

Um die Grundideen der Quantenmechanik und ihre mathematische Formulierung schnell und anschaulich darzustellen, wird in den ersten Kapiteln systematisch zwischen analytischer und algebraischer Darstellung gewechselt. Auf diese Weise können neben dem traditionellen Lehrstoff frühzeitig auch aktuelle Themen detailliert besprochen werden, wie z.B. Neutrino-Oszillationen und Quantenkryptographie. Ausgearbeitete Beispiele erleichtern den Zugang. Die erforderlichen mathematischen Werkzeuge werden dabei nach Bedarf eingeführt. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Darstellung und Diskussion des Messproblems und anderer grundlegender konzeptueller Fragen. Ein Kapitel über die Postulate der Quantenmechanik schließt diesen ersten Band ab.

Im Anhang findet sich eine kompakte Zusammenfassung der wichtigsten mathematischen Hilfsmittel, sodass auf ergänzende Literatur verzichten werden kann. Außerdem werden dort weiterführende Themen wie der Quanten-Zeno-Effekt und Time-delay-Experimente behandelt. Über 250 Übungsaufgaben mit ausführlichen Lösungen helfen dabei, das Verständnis für die behandelten Themen zu vertiefen.

Die vorliegende überarbeitete und aktualisierte zweite Auflage ist um eine Einführung in einige Ideen und Probleme der relativistischen Quantenmechanik erweitert. In diesem ersten Band werden die Klein-Gordon- und die Dirac-Gleichung behandelt. Für die Relativistik benötigte Grundlagen anderer Gebiete werden in kompakter Form bereit gestellt (spezielle Relativitätstheorie, klassische Feldtheorie und Elektrodynamik).

Quantenmechanik zu Fuß richtet sich an alle Studierenden der Physik und andere, die eine angemessen einfache, frische und moderne Einführung in die Quantenmechanik suchen. Das Buch eignet sich auch sehr gut zum Selbststudium.