Hallo!
Als Du diese Frage zum ersten Mal gestellt hast, hoffte ich, dass jemand darauf antworten würde, damit ich überprüfen kann, was von meinem gefährlichen Halbwissen tatsächlich richtig ist. Leider hat sich niemand gemeldet. Genieße das Folgende also mit Vorsicht. Vielleicht gibt es gar keine anschauliche Erklärung der Zweiten Quantisierung.
Wenn ich es richtig verstanden habe, geht es wie folgt:
In der Quantenmechanik (halbklassisch, nach Schrödinger, so wie man es im Physik-Grundstudium lernt) werden allen messbaren Größen Operatoren zugeordnet, die Einfluss auf die Wellenfunktion haben. Die Wellenfunktion selbst beschreibt Teilchen; die Eigenfunktionen sind mögliche Zustände dieser Teilchen; die Eigenwerte mögliche Messwerte der Observablen. (Ich hoffe, dass Du weißt, was Operatoren, Eigenfunktionen und Eigenwerte sind).
Halbklassisch heißt diese Theorie, weil zwar die Teilchen so behandelt werden, nicht aber die Felder, die auf die Teilchen einwirken. Das einfachste Feld, ein einfaches,zeitunabhängiges, skalares Potenzialfeld wird in dieser halbklassischen Theorie einfach als eine Funktion des Ortes dargestellt: V( x )
Wenn man den Quantenmechanischen Formalismus auch auf die Felder anwendet, dann müssen diese auch ihre Operatoren und Wellenfunktionen haben. Es stellt sich heraus, dass die Wellenfunktion des elektromagnetischen Feldes mit der des Photons übereinstimmt.
(Bis hierher bin ich mir noch relativ sicher, langsam wird das Eis aber dünner…)
Wenn man sagt, dass elektromagnetische Kräfte durch Photonen übertragen werden, dann meint man damit nicht, dass ein Elektron einzelne Photonen abgibt, die von einem anderen Elektron absorbiert werden (das hätte ja einen Energiefluss zufolge, den man nicht beobachtet), sondern dass man das Feld der Wechselwirkung durch Wellenfunktionen beschrieben hat, die formal den Photonen entsprechen. Man kann auch die Zahl der ausgetauschten virtuellen Photonen nicht beziffern; es sind wohl unendlich viele. Daraus ergeben sich Probleme, die jedem Mathematiker die Haare zu Berge stehen lassen, aber in der Physik scheint alles gut zu gehen, obwohl man mit unendlichen Zahlen hantiert. (Stichwort: Renormierung).
Um die Auswirkung des Feldes auf ein Teilchen (z. B. ein Elektron) zu berechnen, muss man nun die Wechselwirkungen mit allen undendlich vielen virtuellen Photonen summieren. Es stellt sich heraus, dass alle nicht-extremalen Beiträge insgesamt destruktiv interferieren, so dass am Ende nur „ein“ Photon übrig bleibt, und das ist das Photon, das in den Feynman-Graphen dann jeweils gezeichnet wird. An der Stelle fragt man sich dann als interessierter Laie, warum das eine Elektron weiß, dass es genau in diesem Moment ein Photon abfeuern muss, und woher das andere Elektron weiß, wie es auf das auftreffende Photon reagieren muss. Aber man übersieht halt, dass dieses Photon lediglich die Spitze des Eisbergs ist, die symbolisch für die gesamte Wechselwirkung steht.
Das war nun mein bescheidener Versuch, eine Sache anschaulich zu erklären, die ich auch nicht vollständig verstehe. Ich bilde mir ein, dass ich die Quantenmechanik verstanden habe. Ich bilde mir auch ein, dass ich weiß, was die Schrödinger-Gleichung besagt. Trotzdem verstehe ich bei dem einschlägigen Wiki-Artikel (http://de.wikipedia.org/wiki/Quantenfeldtheorie) nur Bahnhof und kann keine einzige der Gleichungen tatsächlich verstehen.
Wenn in populärwissenschaftlichen Büchern, Zeitschriften oder Sendungen über Quantenphysik diskutiert wird, dann ist das dermaßen „Pseudo“ und es kratzt dermaßen an der Oberfläche. Es hat kaum jemand auch nur die leiseseste Ahnung davon, was die theoretische Physik seit 1930 eigentlich macht! (Das hat nur wenig damit zu tun, welche Farbe die Quarks nun tatsächlich haben…)
Ich weiß, dass ich nichts weiß!
Michael
