Lichtquanten: Die Geschichte des komplexen Konzepts und mentalen Modells von Photonen

Vorwort
Vorwort zur erweiterten zweiten Auflage
Danksagungen
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
1 Einführung
	1.1 Methodisches zu dieser Studie
	1.2 Terminologische Abgrenzung von Begriff, Konzept und mentalem Modell
	1.3 Konzeptentstehung als schichtweise semantische Anreicherung
2 Der Einstieg: Plancks und Einsteins Wege zur Quantisierung
	2.1 Planck und die Energiequantisierung 1900
	2.2 Einsteins Gedankenführung bis zum Aufsatz von 1905
	2.3 Einstein und Planck: Ein Vergleich
	2.4 Plancks zweite Quantentheorie 1909–13
	2.5 Die Vielfalt der Begrifflichkeit in statu nascendi
	2.6 Der langsame Aufstieg des Terminus ‚Photon‘
3 Zwölf Bedeutungsschichten von Lichtquanten
	3.1 Teilchenmodelle des Lichtes
	3.2 Ausbreitung mit endlicher, aber sehr hoher Geschwindigkeit sowie Gleichheit der Lichtgeschwindigkeit für alle Farben
	3.3 Emission und Absorption von Licht durch Materie
	3.4 Strahlungsdruck von Licht auf Materie
	3.5 Energietransport durch Licht
	3.6 Energie-Frequenz-Proportionalität im Photoeffekt
	3.7 Strenge Energiequantisierung: E=hν
	3.8 Welle-Teilchen-Dualismus: Erste Andeutung und Vertiefungen
	3.9 Spontane und induzierte Emission: 1916–17
	3.10 Lichtquanten tragen Eigendrehimpuls (Spin)
		3.10.1 Eigendrehimpuls als vierte Quantenzahl der Bohr- Sommerfeldschen Atomtheorie:  Spin avant la lettre
		3.10.2 Erste experimentelle Indizien
		3.10.3 Raumquantisierung im Stern-Gerlach-Experiment
		3.10.4 Spin als vierte Quantenzahl
	3.11 Ununterscheidbarkeit der Lichtquanten – der Ursprung der Bose-Einstein-Statistik
	3.12 Photonen als virtuelle Austauschteilchen der QED
4 Verschiedene mentale Modelle früher Akteure (bis 1926)
	4.1 Newtons Vorstellungen zu „globuli of light“
	4.2 Einsteins mentales Modell von Lichtquanten 1909
	4.3 Einsteins eigene Zweifel am Konzept der Lichtquanten 1910–1915
	4.4 Johannes Starks mentales Modell von Lichtquanten
	4.5 J.J. Thomsons mentales Modell harter Röntgenstrahlung
	4.6 W.H. Braggs Paar-Teilchen-Modell von γ-Strahlung
	4.7 Energiepakete bei Planck, Debye und Sommerfeld
	4.8 Edgar Meyer und Walther Gerlach über Verzögerungszeiten
	4.9 Debye, v. Laue und Schrödinger über Wellenpakete
	4.10 G. N. Lewis\' mentales Modell von Photonen 1926
5 Frühe Rezeption des Konzepts von Lichtquanten
	5.1 Anfängliche Skepsis
	5.2 Der Compton-Effekt als Wegscheide 1922/23
	5.3 Die BKS-Theorie 1924 und Experimente von Bothe & Geiger zu deren Widerlegung
	5.4 Führungsfelder bei De Broglie, Slater und Born 1924–27
	5.5 Diracs Quantisierung des Strahlungsfeldes 1927
	5.6 Semiklassische Theorien
	5.7 Ernst Blochs Materialismusproblem 1936/37
6 Der Reflex dieser Entwicklungen
	6.1 ... in Lehrbüchern und im naturwissenschaftlichen Unterricht
	6.2 ... in den Feynman Lectures on Physics
7 Alternative Theorien der Begriffsentwicklung
	7.1 Begriffsgeschichte als Ergebnis denkgeschichtlicher Entwicklung (Fleck)
	7.2 Metamorphose oder Entfaltung von Begriffen
	7.3 Arianna Borrellis Materialität von Konzepten
	7.4 ‚Lichtquantum‘ als ‚conceptual blending‘
	7.5 Historische Ontologie und angewandte Metaphysik
	7.6 Biographie wissenschaftlicher Objekte (Daston und Arabatzis)
	7.7 Mentale Modelle als Erklärungsansatz
8 Experimente zur Quantenmechanik des Photons seit 1945
	8.1 „Photonenklumpen“: Hanbury Brown und Twiss (HBT) 1955–57
	8.2 Einzelne Photonen und halbdurchlässiger Spiegel: Campbell 1909, Clauser 1973  und Grangier, Aspect & Roger 1986
	8.3 Ein-Photon-Interferenzexperimente: Von Taylor 1909 bis Grangier, Aspect & Roger 1986
	8.4 Verschränkte Photonen: Alain Aspect u.a. 1980ff.
	8.5 Wheelers delayed choice: Welchen Weg nehmen Photonen?
	8.6 Photon-Bunching und Hong-Ou-Mandel-Dip 1987
	8.7 Photonen-Antibunching in der Resonanzfluoreszenz
	8.8 Photon-Erzeugung und -Vernichtung  in einer Kavität
	8.9 Quantenverschränkung und Quantenteleportation
	8.10 Hochenergetische Photon-Photon-Streuung
9 Wie muss unser heutiges mentales Modell des Photons aussehen?
	9.1 Welle, Teilchen oder Feld?
	9.2 Kein naiver Realismus – Instrumentalistische Interpretation
	9.3 ,Reale` vs. ,virtuelle` Photonen
	9.4 Vermeidung unberechtigter Lokalitäts-Zuschreibungen
	9.5 Abschiednahme von der Individuierbarkeit
	9.6 Das Photon: „mysterious quantum Cheshire cat“ oder „elusive beast“?
10 Zusammenfassung/Abstract
Bibliographie
Literatur
Namens- und Stichwortverzeichnis