17.08.2004
Interactive Quantum Mechanics
Brandt, Dahmen, Stroh
Interactive Quantum Mechanics
Dieses Buch hat zwei Aspekte: Zum ersten stellt es wesentliche Grundlagen der Wellenlehre der Quantenmechanik und auch beschränkt der Elektrodynamik dar. Zum anderen ist es ein Übungsbuch zum Erlernen und Ausprobieren der Lösungen der Schrödinger-Gleichung in mannigfachen Situationen, wie sie in der nichtrelativistischen Physik des Mikrokosmos vorkommen. Behandelt werden ein- und dreidimensionale Lösungen für freie und gebundene Systeme, für die Streuung und die hierzu gehörigen Funktionen der mathematischen Physik.
Moderne Lehrbücher der Quantenmechanik beschäftigen sich in erster Linie mit den so eigenen physikalischen Grundlagen dieser Theorie. Die Anwendungen sind auf einige Standardbeispiele beschränkt und eine tiefere Einsicht in die Bedeutung und Vielfalt der Anwendungen wird nicht entwickelt. In diesem Buch werden dagegen die physikalischen Konzepte und ihre mathematische Form für viele wichtige, elementare Fälle in sehr übersichtlicher Form ausgeführt. Unter diesem Aspekt ähnelt das Buch solchen Klassikern wie dem von Schiff, geht aber im Umfang und Detail darüber hinaus. Allerdings kann es wohl nicht wirklich als eine Einführung in die Quantenmechanik dienen; es ist aber eine willkommene und sehr nützliche Ergänzung der üblichen Lehrbücher.
Bemerkenswerter als der erste Aspekt ist die Art, wie der Computer als eigentliches Medium des 'Buches' implementiert ist. Denn eigentlich ist das 'Buch' eine Anleitung, wie man das Programm 'Interquanta' oder kurz IQ benutzen soll. Es ist aus einer längeren Beschäftigung der Autoren mit der graphischen Veranschaulichung der Quantenmechanik hervorgegangen ('The Picture Book of Quantum Mechanics', 'Quantum Mechanics on the Personal Computer', beide bei Springer). Die jetzt vorgelegte Version ist so überarbeitet, daß die Möglichkeiten moderner PCs und Software ausgenutzt werden. Dadurch ist ein Lernmittel entstanden, das unter den vielen Versuchen der heute 'E-Learning' genannten Anwendung der neuen Medien hervorragt.
Das pädagogische Konzept, durch 'Ausprobieren und Variation' der Parameter beim Lösen bestimmter Probleme ein Gefühl für die Quantenmechanik zu entwickeln, war bereits in den ersten Versionen verwirklicht und seiner Zeit um zehn Jahre voraus. Der Autor dieser Besprechung hat diese ersten Auflagen in Vorlesungen zur Einführung in die Quantenphysik zur Entwicklung seiner eigenen Anschauung und Intuition vielfach benutzt. Für die Studierenden blieb dann aber nur der Vortrag mit einigen guten Bildern, da nur wenige einen eigenen Rechner mit ausreichender Rechenleistung besaßen. Heute hat praktisch ausnahmslos jeder einen leistungsfähigen Rechner und jeder kann die Lösungen selber durchgehen und eine Auswahl der etwa 300 Übungsaufgaben bearbeiten. Die neue mit Java gestaltete Bedienungsoberfläche erleichtert jetzt das Ausprobieren der Beispiele erheblich. Dieser neue Rahmen enthält auch wahlweise eine geschriebene oder eine gesprochene Erklärung der Demonstrationen von Grundsituationen. Hierbei haben insbesondere die gesprochenen Erläuterungen nach einiger Skepsis überzeugt - es ist nur schade, daß man diese nicht auf Klick wiederholen kann. Der neue Zugang zu IQ zeigt jedenfalls, wie E-Learning funktionieren kann. Wir behalten 10 % dessen was wir lesen (Folien oder 'Beamer' in der Vorlesung), 20 % dessen was wir hören (Vortrag der Vorlesung), 30 % dessen was wir sehen (Experimente in der Vorlesung), 50 % dessen was wir hören und sehen (Experimentalvorlesung), aber 90 % dessen was wir selber getan haben (Praktikum und Lehrmittel wie Interquanta).
Zusammenfassend also: ein exzellentes und höchst empfehlenswertes Lern- und Lehrmittel für den beschriebenen Zweck.
Dieses Buch hat zwei Aspekte: Zum ersten stellt es wesentliche Grundlagen der Wellenlehre der Quantenmechanik und auch beschränkt der Elektrodynamik dar. Zum anderen ist es ein Übungsbuch zum Erlernen und Ausprobieren der Lösungen der Schrödinger-Gleichung in mannigfachen Situationen, wie sie in der nichtrelativistischen Physik des Mikrokosmos vorkommen. Behandelt werden ein- und dreidimensionale Lösungen für freie und gebundene Systeme, für die Streuung und die hierzu gehörigen Funktionen der mathematischen Physik.
Moderne Lehrbücher der Quantenmechanik beschäftigen sich in erster Linie mit den so eigenen physikalischen Grundlagen dieser Theorie. Die Anwendungen sind auf einige Standardbeispiele beschränkt und eine tiefere Einsicht in die Bedeutung und Vielfalt der Anwendungen wird nicht entwickelt. In diesem Buch werden dagegen die physikalischen Konzepte und ihre mathematische Form für viele wichtige, elementare Fälle in sehr übersichtlicher Form ausgeführt. Unter diesem Aspekt ähnelt das Buch solchen Klassikern wie dem von Schiff, geht aber im Umfang und Detail darüber hinaus. Allerdings kann es wohl nicht wirklich als eine Einführung in die Quantenmechanik dienen; es ist aber eine willkommene und sehr nützliche Ergänzung der üblichen Lehrbücher.
Bemerkenswerter als der erste Aspekt ist die Art, wie der Computer als eigentliches Medium des 'Buches' implementiert ist. Denn eigentlich ist das 'Buch' eine Anleitung, wie man das Programm 'Interquanta' oder kurz IQ benutzen soll. Es ist aus einer längeren Beschäftigung der Autoren mit der graphischen Veranschaulichung der Quantenmechanik hervorgegangen ('The Picture Book of Quantum Mechanics', 'Quantum Mechanics on the Personal Computer', beide bei Springer). Die jetzt vorgelegte Version ist so überarbeitet, daß die Möglichkeiten moderner PCs und Software ausgenutzt werden. Dadurch ist ein Lernmittel entstanden, das unter den vielen Versuchen der heute 'E-Learning' genannten Anwendung der neuen Medien hervorragt.
Das pädagogische Konzept, durch 'Ausprobieren und Variation' der Parameter beim Lösen bestimmter Probleme ein Gefühl für die Quantenmechanik zu entwickeln, war bereits in den ersten Versionen verwirklicht und seiner Zeit um zehn Jahre voraus. Der Autor dieser Besprechung hat diese ersten Auflagen in Vorlesungen zur Einführung in die Quantenphysik zur Entwicklung seiner eigenen Anschauung und Intuition vielfach benutzt. Für die Studierenden blieb dann aber nur der Vortrag mit einigen guten Bildern, da nur wenige einen eigenen Rechner mit ausreichender Rechenleistung besaßen. Heute hat praktisch ausnahmslos jeder einen leistungsfähigen Rechner und jeder kann die Lösungen selber durchgehen und eine Auswahl der etwa 300 Übungsaufgaben bearbeiten. Die neue mit Java gestaltete Bedienungsoberfläche erleichtert jetzt das Ausprobieren der Beispiele erheblich. Dieser neue Rahmen enthält auch wahlweise eine geschriebene oder eine gesprochene Erklärung der Demonstrationen von Grundsituationen. Hierbei haben insbesondere die gesprochenen Erläuterungen nach einiger Skepsis überzeugt - es ist nur schade, daß man diese nicht auf Klick wiederholen kann. Der neue Zugang zu IQ zeigt jedenfalls, wie E-Learning funktionieren kann. Wir behalten 10 % dessen was wir lesen (Folien oder 'Beamer' in der Vorlesung), 20 % dessen was wir hören (Vortrag der Vorlesung), 30 % dessen was wir sehen (Experimente in der Vorlesung), 50 % dessen was wir hören und sehen (Experimentalvorlesung), aber 90 % dessen was wir selber getan haben (Praktikum und Lehrmittel wie Interquanta).
Zusammenfassend also: ein exzellentes und höchst empfehlenswertes Lern- und Lehrmittel für den beschriebenen Zweck.
Prof. Dr. Thomas Walcher, Institut für Kernphysik, Universität Mainz
Weitere Infos:
- S. Brandt, H. D. Dahmen, T. Stroh: Interactive Quantum Mechanics Springer, Heidelberg 2003. XIII, 306 S., 90 Abb., 319 Übungen, mit CD-ROM, Geb.,
ISBN 0387002316Dieses Buch können Sie direkt bei amazon.de 
