Wie funktioniert Quantenphysik und wie berechnet man sie?

Der Quantenphysik liegt die Einsicht zugrunde, dass bestimmte physikalische Größen auf der atomaren Ebene gequantelt sind. Das bedeutet, dass eine eine solche Größe nur stufenartige Werte annehmen kann.

Wenn man in einem Auto losfährt, dann wird das Auto immer schneller. Irgendwann hat das Auto eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht und es fährt, ohne dass es noch weiter beschleunigt. Als das Auto noch still stand besaß es keine Bewegungsenergie. In dem Moment, wo man in dem Auto mit einer gleichbleibenden Geschwindigkeit fährt, hat das Auto eine konstante Bewegungsenergie inne. Ältere Autos haben ein analoges Tachometer vorne am Armaturenbrett, welches mit einer Nadel die Geschwindigkeit anzeigt. Wenn das Auto steht, zeigt die Nadel auf 0. Wenn man mit einer Geschwindigkeit von 30 km/h fährt, dann zeigt die Nadel auf 30 km/h. In der Zeit, in der man von 0 auf 30 km/h beschleunigt, bewegt sich die Tachonadel von 0 auf 30 km/h. Das bedeutet, dass das Auto während des Schneller-werdens von 0 auf 30 km/h jede Geschwindigkeit zwischen 0 und 30 km/h für einen Moment besessen haben muss. Theoretisch hätte man während des Schneller-werdens jederzeit den Fuß vom Gaspedal nehmen können und man wäre dann mit einer Geschwindigkeit zwischen 0 und 30 km/h gefahren. Man kann also sagen, dass die Bewegungsenergie des Autos eine kontinuierliche Größe ist. Jedem Punkt auf der Tachoanzeige zwischen 0 und 30 km/h ist eine Geschwindigkeit und somit eine Bewegungsenergie zuordenbar. Man kann sich zwei Geschwindigkeiten aussuchen und man wird immer eine weitere Geschwindigkeit dazwischen finden können.

Auf der atomaren Ebene ist das bei einigen Größen anders. Manche Größen sind nicht kontinuierlich. Elektronen z. B. (das sind Teilchen aus denen Atome aufgebaut sind), können in einem Atom bestimme Energieniveaus einnehmen. Möglich sind dann z. B. Energien von 1, 2, 3, 4 usw. Wenn sich ein Elektron auf einem Energieniveau von 1 befindet, dann kann es 1 Energie aufnehmen und dadurch springt es auf das Energieniveau 2. Es kann aber dann aber nicht eine Energie von ½ aufnehmen, weil sich zwischen 1 und 2 kein Energieniveau befindet. Diese Energie wäre nicht kontinuierlich. Man würde stattdessen von diskreten Energieniveaus sprechen.

Also:

kontinuierlich - Alltag

diskret - Quantenphysik

allerdings verstehe ich überhaupt nicht wie man sie berechnet,weil zum Beispiel Zahlen in der Lösung einer Aufgabe vorkommen die rein gar nichts mit der Aufgabe zu tun haben

Ja, so geht mir das auch immer, wenn ich mich mit Quantenphysik beschäftigen möchte ;-)

Sei geduldig, gib dir die Zeit, die man benötigt, um die Grundlagen der klassischen Physik, Mathematik und Chemie zu erlernen (Jahre), bevor man sich Schritt für Schritt in solch komplizierte Themengebiete reinfinden kann.

Prinzipiell ist es immer sehr gut, wenn man als junger Mensch ehrgeizige Ziele hat, aber man muss auch Lernen, Grenzen zu erkennen und nicht mit dem Kopf durch die Wand zu wollen. Das führt nur zu Frust und nicht zu (Lern-)Erfolg. Wenn dich das Thema interessiert, passe in der Schule gut auf, und eines Tages hast du dann deinen Moment der tiefen Erkenntnis (bzw. mehrere).