Lichtquanten - Die Geschichte des komplexen Konzepts und mentalen Modells von Photonen

Dieses Buch beschäftigt sich mit der Entstehungsgeschichte des komplexen Konzeptes von Photonen aus wissenschaftshistorischer, kognitionspsychologischer und naturwissenschaftlicher Sicht. Dabei werden unter anderem sechs verschiedene mentale Modelle des Lichtquantums bzw. Photons diskutiert. Der Bogen wird vom Teilchenmodell Newtons, dem Singularitätsmodell Einsteins und Bohrs bis zum modernen Konzept der Quantisierung des elektromagnetischen Feldes in der Quantenelektrodynamik gespannt. Der Autor beschäftigt sich zuerst mit der Entwicklungsgeschichte des Photons innerhalb der modernen Physik ab 1900, bevor er zwölf Bedeutungsschichten des Photons ausgehend vom Anfang des 20. Jahrhunderts präsentiert. Anschließend werden die mentalen Modelle des quantisierten Lichts diskutiert und das heutige Modell des Photons besprochen. Die erste Auflage dieses Buches hatte ca. 16.000 downloads und eine altmetric von 10. Die deutlich erweiterte zweite Auflage des Buches wurde unter anderem dur ch zusätzliche Abschnitte über semiklassische Theorien, Dirac, QED und über die Feynman Lectures ergänzt. Ferner wurde das Kapitel über verschiedene Modelle der Begriffsentwicklung und den hier vertretenen Ansatz der Suche nach mentalen Modellen stark erweitert. Das Buch richtet sich sowohl an Naturwissenschaftler wie auch an Wissenschaftshistoriker und Andere, die sich mit der Begriffs- und Ideengeschichte von Konzepten auseinandersetzen.

Inhaltsverzeichnis:

Einführung.- Der Einstieg: Plancks und Einsteins Schritte zur Quantisierung.- Zwölf Bedeutungsschichten von "Lichtquantum".- Mentale Modelle früher Akteure.- Frühe Rezeption des Konzepts von Lichtquanten.- Der Reflex dieser Entwicklungen in Lehrbüchern und im naturwissenschaftlichen Unterricht.- "Lichtquantum" reinterpretiert als "conceptual blending".- Neuere Experimente zur Quantenmechanik des Photons (seit 1945).- Wie muss unser heutiges mentales Modell von Photonen aussehen?- Bibliographie.

Rezension:

"Hentschel wählt dabei den bemerkenswerten Zugang, eine kombinierte Begriffs- und Ideengeschichte zu schreiben, zu der philologische, kognitionspsychologische und wissenschaftshistorische Perspektiven beitragen. Er unterscheidet dabei verschiedene semantische Schichten des Konzepts, die in einem komplexen Prozess der Anreicherung (Akkretion) erst allmählich zur Ausformung des Begriffs führen. Zusätzlich führt Hentschel sogenannte mentale Modelle von Lichtquanten ein, die in der Forschungspraxis wirksam waren und sind." (Oliver Passon, in: NTM, Jg. 32, Heft 1, 2024)

"Klaus Hentschels Studie zu Lichtquanten überzeugt. Sie ist gründlich recherchiert und macht den wissenschaftlichen Erkenntnisprozess nachvollziehbar ..." (Wolfgang Steinicke, in: Spektrum.de, 12. März 2024)

" ... das große Verdienst des Autors, ein äußerst gründliches und verständliches Werk zu einem gleichermaßen komplexen wie wichtigen Gegenstand der Physik geschrieben zu haben. Das Buch ist dam it sowohl Einsteigerinnen und Einsteigern als auch Fachleuten zum Studium nachdrücklich zu empfehlen." (Dr. Johannes-Geert Hagmann, in: pro-physik.de, 25. März 2024)