Welle-Teilchen-Dualismus

Welle-Teilchen-Dualismus, physikalischer Begriff für das scheinbar gegensätzliche Verhalten von Objekten des Mikrokosmos. Nach den Gesetzen der Quantenmechanik scheint Materie oder Strahlung unter manchen Umständen aus Teilchen zu bestehen, und unter anderen Umständen zeigen sie ein Verhalten, das man am besten mit Wellen beschreiben kann.

Besonders deutlich wird der scheinbare Widerspruch am so genannten Doppelspalt-Experiment (siehe Materiewellen). Einzelne Elektronen werden auf eine Platte mit zwei dünnen Schlitzen geschossen. Entsprechend der klassischen Vorstellung von Teilchen trifft jedes einzelne Elektron auch an einer einzigen bestimmten Stelle auf dem Schirm auf. Elektronen sind also Teilchen. Die Orte, an welchen die Elektronen auf den Schirm treffen, kann man aber nicht klassisch erklären, sondern nur mit Hilfe der Quantenmechanik und Materiewellen. Entsprechend der Schrödinger-Gleichung breitet sich die Wellenfunktion nach den Gesetzen der Wellenlehre aus. Die Amplitude der Wellenfunktion bestimmt die Wahrscheinlichkeit, mit welcher das Teilchen auf einer bestimmten Stelle auf dem Schirm auftrifft.

In ein und demselben Experiment zeigt also das Elektron sowohl Teilchencharakter, da jedes Elektron als Punktteilchen an nur einer Stelle gleichzeitig auftrifft, als auch Wellencharakter, da die Auftreffwahrscheinlichkeit durch Wellengesetze bestimmt wird.

Wenn man das Experiment für viele Teilchen durchführt, kann man auf der Photoplatte am Grad der Schwärzung direkt die Wahrscheinlichkeit und damit die Wellenamplitude erkennen. Die Elektronen scheinen dann in diesem Experiment ausschliesslich eine Welle zu sein. Nur wenn man das Experiment auch für einzelne Teilchen durchführt, taucht zusätzlich der Teilchencharakter auf.