0:00:06.585,0:00:10.081
Es ist in der Physik[br]eine der erstaunlichsten Tatsachen:

0:00:10.081,0:00:13.758
Alles im Universum vom Licht[br]über Elektronen bis zu Atomen

0:00:13.758,0:00:18.223
verhält sich gleichzeitig[br]wie ein Teilchen und wie eine Welle.

0:00:18.223,0:00:19.763
Das ganze andere komische Zeug,[br]

0:00:19.763,0:00:22.085
das du vielleicht[br]über Quantenphysik gehört hast,

0:00:22.085,0:00:26.549
Schrödingers Katze, Gott würfelt nicht[br]und spukhafte Fernwirkung

0:00:26.549,0:00:28.747
folgt direkt aus der Tatsache,

0:00:28.747,0:00:33.101
dass alles eine Teilchen-[br]und Wellennatur hat.

0:00:33.101,0:00:34.712
Das klingt vielleicht verrückt.

0:00:34.712,0:00:38.023
Wenn man sich umsieht, erkennt man[br]Wellen im Wasser und Felsenteilchen

0:00:38.023,0:00:39.638
und sie sind nicht vergleichbar.

0:00:39.638,0:00:41.876
Wie kommt man dann darauf[br]sie zu kombinieren?

0:00:41.876,0:00:46.355
Physiker haben nicht ohne Grund[br]diese Dinge miteinander vermischt.

0:00:46.355,0:00:49.439
Vielmehr wurden sie[br]zur dualen Natur des Universums

0:00:49.439,0:00:51.887
durch einen Prozess[br]der kleinen Schritte geführt,

0:00:51.887,0:00:56.131
der viele Beweisstücke[br]wie bei einem Puzzle zusammenfügte.

0:00:56.131,0:00:57.372
Die erste Person,[br]

0:00:57.372,0:01:00.372
die eine duale Natur des Lichts[br]ernsthaft vorschlug,

0:01:00.372,0:01:03.008
war Albert Einstein im Jahr 1905,

0:01:03.008,0:01:06.651
aber er griff eine frühere Idee[br]von Max Planck auf.

0:01:06.651,0:01:08.664
Planck erklärte die Farben des Lichts,

0:01:08.664,0:01:11.813
die heiße Objekte, wie der Glühfaden[br]in der Glühbirne aussendet.

0:01:11.813,0:01:14.234
Aber dazu benötigte er[br]einen extremen Trick:

0:01:14.234,0:01:17.204
Er meinte, die Objekte würden[br]aus Oszillatoren bestehen,

0:01:17.204,0:01:20.087
die Licht nur in separaten Blöcken[br]aussenden könnten,

0:01:20.087,0:01:23.470
also in Energieeinheiten,[br]die von der Lichtfrequenz abhingen.

0:01:23.470,0:01:25.514
Planck war damit nie wirklich glücklich,[br]

0:01:25.514,0:01:28.334
aber Einstein griff es auf[br]und arbeitete damit.

0:01:28.334,0:01:30.903
Er wendete Plancks Idee[br]auf das Licht selbst an,

0:01:30.903,0:01:34.069
indem er meinte, das Licht,[br]jedem als Welle geläufig,

0:01:34.069,0:01:36.179
sei tatsächlich ein Photonenstrom,

0:01:36.179,0:01:38.569
mit einer jeweils eigenen Energiemenge.

0:01:38.569,0:01:41.937
Einstein nannte es selbst[br]das einzig wahre Revolutionäre,

0:01:41.937,0:01:43.997
das er getan hätte,

0:01:43.997,0:01:45.882
aber es erklärt, wie Licht,[br]

0:01:45.882,0:01:49.122
das auf metallische Oberflächen scheint,[br]Elektronen herausschlägt.

0:01:49.122,0:01:51.196
Sogar Leute, die diese Idee ablehnten,[br]

0:01:51.196,0:01:53.526
mussten zugeben,[br]dass sie brillant funktioniert.

0:01:53.526,0:01:57.158
Das nächste Puzzle-Teil[br]kam von Ernest Rutherford aus England.

0:01:57.158,0:02:01.990
Ernest Marsden und Hans Geiger,[br]die für Rutherford arbeiteten,

0:02:01.990,0:02:04.925
schossen im Jahr 1909[br]Alpha-Teilchen auf Goldatome

0:02:04.925,0:02:08.983
und waren erstaunt herauszufinden,[br]dass manche direkt zurückprallten.

0:02:08.983,0:02:13.921
Das zeigte: Die meiste Masse des Atoms[br]findet sich in einem winzigen Atomkern.

0:02:13.921,0:02:16.430
Das gezeichnete Atom aus der Grundschule

0:02:16.430,0:02:19.961
mit Elektronen, die herumkreisen[br]wie in einem Miniatur-Sonnensystem,

0:02:19.961,0:02:21.111
ist von Rutherford.

0:02:21.111,0:02:23.871
Es gibt nur ein kleines Problem[br]mit Rutherfords Atommodell:

0:02:23.871,0:02:25.007
Es funktioniert nicht.

0:02:25.007,0:02:27.593
Die klassische Physik sagt uns,[br]dass ein Elektron,

0:02:27.593,0:02:29.803
das im Kreis herumschnellt,[br]Licht aussendet

0:02:29.803,0:02:33.182
und verwendet das, um Radiowellen[br]oder Röntgenstrahlen zu erzeugen.

0:02:33.182,0:02:34.952
Rutherfords Atome sollten kurzzeitig

0:02:34.952,0:02:37.199
Röntgenstrahlen[br]in alle Richtungen versprühen,

0:02:37.199,0:02:40.796
bevor das Elektron einer Spirale folgend[br]in den Atomkern kracht.

0:02:40.796,0:02:44.376
Niels Bohr, ein dänischer[br]theoretischer Physiker,

0:02:44.376,0:02:45.866
der mit Rutherford arbeitete,

0:02:45.866,0:02:48.451
wies darauf hin, dass Atome[br]offensichtlich existieren,

0:02:48.451,0:02:51.430
also vielleicht die Gesetze der Physik[br]geändert werden müssten.

0:02:51.430,0:02:54.818
Bohr schlug vor, dass ein Elektron[br]auf gewissen speziellen Umlaufbahnen

0:02:54.818,0:02:57.324
überhaupt kein Licht aussendet.

0:02:57.324,0:02:59.486
Atome verschlucken[br]und senden Licht nur aus,

0:02:59.486,0:03:01.666
wenn Elektronen die Umlaufbahn wechseln,

0:03:01.666,0:03:04.582
und die Lichtfrequenz hängt[br]vom Energieunterschied ab,

0:03:04.582,0:03:08.392
wie es Planck und Einstein einbrachten.

0:03:08.392,0:03:10.914
Bohrs Atom löst Rutherfords Problem

0:03:10.914,0:03:15.107
und erklärt, warum Atome[br]nur sehr bestimmte Lichtfarben aussenden.

0:03:15.107,0:03:17.744
Jedes Element hat seine eigenen[br]speziellen Umlaufbahnen

0:03:17.744,0:03:20.441
und somit seine eigene[br]einzigartige Reihe an Frequenzen.

0:03:20.441,0:03:22.829
Das Bohr-Modell hat nur[br]ein winziges Problem:

0:03:22.829,0:03:25.741
Es gibt keinen Grund[br]für spezielle Umlaufbahnen.

0:03:25.741,0:03:28.631
Aber Louis de Broglie,[br]ein französischer Doktorand,

0:03:28.631,0:03:30.560
rundete alles ab.

0:03:30.560,0:03:33.938
Er wies darauf hin, dass wenn Licht,[br]das jedem als Welle geläufig war,

0:03:33.938,0:03:35.483
sich wie ein Teilchen verhält,

0:03:35.483,0:03:38.695
sich vielleicht das Elektron,[br]das jedem als Teilchen geläufig war,

0:03:38.695,0:03:40.835
wie eine Welle verhält.

0:03:40.835,0:03:42.538
Wenn Elektronen Wellen sind,

0:03:42.538,0:03:46.216
ist es einfach, Bohrs Regel zum Auffinden[br]spezieller Umlaufbahnen zu erklären.

0:03:46.216,0:03:49.740
Sobald man sich vorstellt,[br]dass Elektronen sich wie Wellen verhalten,

0:03:49.740,0:03:51.127
kann man nach ihnen suchen.

0:03:51.127,0:03:53.737
Innerhalb weniger Jahre[br]beobachteten Wissenschaftler

0:03:53.737,0:03:55.766
in den USA und im Vereinigten Königreich

0:03:55.766,0:03:57.849
das wellenartige Verhalten von Elektronen.

0:03:57.849,0:04:01.067
Heute hat man dafür eine wunderbar klare[br]Demonstrationsmöglichkeit:

0:04:01.067,0:04:04.637
Einzelne Elektronen auf Hindernisse[br]mit Schlitzen zu schießen

0:04:04.637,0:04:06.704
Jedes Elektron wird wie ein Teilchen[br]

0:04:06.704,0:04:09.899
an einem bestimmten Ort[br]zu einem bestimmten Zeitpunkt erfasst.

0:04:09.899,0:04:12.307
Wiederholt man das Experiment viele Male

0:04:12.307,0:04:16.582
umreißen die einzelnen Elektronen[br]ein Streifenmuster,

0:04:16.582,0:04:18.902
das kennzeichnend für Wellenverhalten ist.

0:04:18.902,0:04:22.295
Die Vorstellung, dass Teilchen sich[br]wie Wellen verhalten und umgekehrt,

0:04:22.295,0:04:25.738
ist eine der seltsamsten[br]und mächtigsten in der Physik.

0:04:25.738,0:04:28.147
Der berühmte Ausspruch[br]von Richard Feynman lautet,

0:04:28.147,0:04:31.252
dass dies das wesentliche Rätsel[br]der Quantenmechanik sei.

0:04:31.252,0:04:33.307
Alles andere folgt daraus

0:04:33.307,0:04:35.992
wie Puzzle-Teile, die sich zusammenfügen.