Kann mir jemand sagen, wie das Ausschlussprinzip von Pauli der Materie Stabilität verleiht? Ich weiß, dass zwei Elektronen nicht den gleichen Energiezustand einnehmen können, deshalb können wir Materie nach einer Grenze nicht zusammendrücken, und dieses Prinzip ist dafür verantwortlich, dass wir nicht im Stehen in den Boden einstürzen. Aber meine Frage ist, wenn dem so ist, sollten wir das nicht tun ins Wasser tauchen können, aber wir können es. Warum? Und warum kann nicht die elektrostatische Abstoßung dafür verantwortlich sein? Aufgrund der Tatsache, dass wir aus Elektronen bestehen und alles um uns herum auch, könnte das eine große Möglichkeit sein, denke ich? Ist Paulis Ausschlussprinzip notwendig, um das zu erklären?
Ich werde versuchen, eine qualitative Ansicht zu geben. Es gibt eine Reihe von Kräften, die in verschiedenen Entfernungen und Stärken zusammenarbeiten, um Schüttgüter zu stabilisieren. Das Pauli-Prinzip könnte man wohl als eine der untersten Grundebenen bezeichnen.
Das Pauli-Ausschlussprinzip wird oft mit der Ursache makroskopischer Effekte verwechselt, wie z. B. dafür verantwortlich zu sein, dass Atome oder Moleküle nicht denselben Raum einnehmen, aber das ist nicht wirklich das ganze Bild. Atome und Moleküle sind schließlich meist leerer Raum. Das Ausschlussprinzip ist nur teilweise dafür verantwortlich, warum Materie im makroskopischen Maßstab nicht zur gleichen Zeit am selben Ort sein kann.
Und die Stabilität von Elektronen selbst in einem Atom hat nichts mit dem Pauli-Ausschlussprinzip zu tun, bei dem es ausschließlich um Quantenzustände von Fermion-Materie geht. In dieser Hinsicht muss Fermion-Materie ein begrenztes Volumen einnehmen. Die Elektronen jedes Atoms können nicht alle in das Orbital mit der niedrigsten Energie fallen und müssen sukzessive größere Schalen besetzen, die nicht zu eng zusammengedrückt werden können.
Andrew Lenard betrachtete das Gleichgewicht anziehender (Elektron-Kern) und abstoßender (Elektron-Elektron und Kern-Kern) Kräfte und zeigte, dass gewöhnliche Materie ohne das Pauli-Prinzip kollabieren und ein viel kleineres Volumen einnehmen würde. Das heißt aber nicht, dass man Massenmaterie mit Millionen von Atomen und Molekülen nicht enger zusammenpressen kann, man muss nur erst die anderen abstoßenden Kräfte überwinden. Während das Pauli-Prinzip allen Bits, die Fermionen sind, die ultimativen Grenzen setzt.
In Alltagssituationen, zum Beispiel im Szenario „Eintauchen ins Wasser“, ist die elektromagnetische Abstoßung der Hauptakteur. Das Pauli-Ausschlussprinzip ist auf makroskopischer Ebene nicht wichtig (natürlich bestehen makroskopische Objekte aus Atomen, ist also in gewissem Sinne auch hier wichtig). Wie auch immer, wenn die Dichte hoch genug ist, kann das Pauli-Ausschlussprinzip grundlegend sein: Denken Sie nur an Neutronensterne. In diesen Sternen wirkt die Entartungskraft der Fermionen der Gravitation entgegen, die dazu neigt, den Stern zu kollabieren.
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