Quantenfeldtheorie: Photonen und ihre Deutung

تعدادی کتاب بسیار خوب در مورد نظریه کوانتومی میدان الکترومغناطیسی وجود دارد. بنابراین افزودن دیگری به اینها نیاز به توجیه دارد. نمایش هایی در سطح ریاضی بالا برای متخصص طراحی شده است. با این حال، یکی از بنیانگذاران الکترودینامیک کوانتومی، ریچارد فاینمن، نیز در کتاب QED - The Strange Theory of Light and Matter تلاش بسیار قابل توجهی انجام داد تا ایده های اساسی QED را به مخاطبان گسترده ای از افراد غیرمتخصص علاقه مند نزدیک کند. فرمالیسم ریاضی ارائه ما در میانه این طیف وسیع ادبیات قرار می گیرد. این یک بازنمایی آموزشی از ایده های اساسی اساسی نظریه است که از فرمالیسم ریاضی استفاده می کند. این کتاب برای دانش‌آموزانی که قبلاً دروس پایه نظری مکانیک، الکترودینامیک و مکانیک کوانتومی را گذرانده‌اند، به‌ویژه برای کارآموزان معلم مورد توجه قرار می‌گیرد. با توجه به سالها تجربه در تربیت معلم، کمبودهای این گروه از فیزیکدانان را می دانیم که در چارچوب مقررات مطالعاتی خود و همچنین به دلیل بالا بودن، به طور جدی با نظریه کوانتومی میدان الکترومغناطیسی تماس نداشته اند. سطح خواسته ها عواقب این وضعیت ناگوار ناشناخته نیست. این ادعای نادرست مبنی بر اینکه یک فوتون ذره مانند برای تفسیر نظری اثر عکس ضروری است، هنوز در حال انجام است. اگر معلمان گهگاه در دوره های آموزشی بیشتر یاد بگیرند که فوتون باید به عنوان حالت برانگیختگی میدان الکترومغناطیسی تعبیر شود، این فقط در صورتی برای آنها معنی دارد که ایده های اساسی نظریه کوانتومی را در زمینه ریاضی ابتدایی نیز بدانند. دانش پیشینه آنها را از آموزش اشتباه به مدرسه محافظت می کند.

Es gibt eine Reihe von sehr guten Büchern zur Quantentheorie des elektromagneti­ schen Feldes. Diesen ein weiteres hinzuzufügen, bedarf daher einer Begründung. Darstellungen auf hohem mathematischem Niveau sind für den Spezialisten kon­ zipiert. Einer der Begründer der Quantenelektrodynamik Richard Feynman hat aber auch in seinem Buch QED -Die seltsame Theorie des Lichtes und der Materie den sehr bemerkenswerten Versuch unternommen, einem breiten Publikum von interes­ sierten Nichtspezialisten die Grundgedanken der QED ganz ohne mathematischen Formalismus näher zu bringen. Unsere Darstellung ist in der Mitte dieses breiten Literaturspektrums plaziert. Es handelt sich um eine didaktisch reflektierte auf die wesentlichen Grundgedanken der Theorie gerichtete Darstellung, die sich sehr wohl des mathematischen Formalismus bedient. Das Buch wendet sich an Studenten, die bereits die theoretischen Grundkurse in Mechanik, Elektrodynamik und Quantenmechanik absolviert haben, insbesondere an Lehramtskandidaten. Aufgrund langjähriger Erfahrungen in Lehrerfortbildung kennen wir die Defizite dieser Physikergruppe, die im Rahmen ihrer Studienordnung und auch nicht zuletzt wegen des hohen Anspruchniveaus mit der Quantentheorie des elektromagnetischen Feldes ernsthaft nicht in Berührung gekommen ist. Die Folgen dieser bedauerlichen Situation sind nicht unbekannt. So wird immer noch die falsche Behauptung vertreten, zur theoretischen Deutung des Photoeffektes sei ein teilchenhaftes Photon notwendig. Wenn Lehrer gelegentlich in Fortbildungskur­ sen erfahren, das Photon sei als Anregungszustand des elektromagnetischen Feldes zu deuten, dann sagt ihnen dies nur dann etwas, wenn sie die Grundgedanken der Quantentheorie auch in einem elementaren mathematischen Kontext kennen, der sie mit diesem Hintergrundwissen davor bewahrt, in der Schule Falsches zu lehren.