Aspekte des Nichtgleichgewichts in der Quantenthermodynamik

Die Frage nach dem Weg ins globale Gleichgewicht ausgehend von einem Nichtgleichgewichtszustand spielte seit den Anfägen der phänomenologischen Thermodynamik und der Statistischen Mechanik eine zentrale Rolle. Heute reicht ihr Einfluß von wichtigen technischen Errungenschaften der gegenwärtigen menschlichen Gesellschaft wie Wärmekraftmaschinen, Kühlschränken und Computern bis hinein in die moderne Physik auf fast allen Längenskalen, von Bose-Einstein-Kondensaten und Supraleitern bis zu Schwarzen Löchern. Die vorliegende Arbeit behandelt die Fundierung makroskopischer Gesetze den Zerfall ins Gleichgewicht betreffend, beispielsweise das berühmte Fourier Gesetz auf Basis Schrödingerscher Quantenmechanik. Dazu ist die Verwendung einer Vielzahl moderner Methoden der theoretischen Physik nötig wie die Theorie offener Quantensysteme, die Kubo-Formel im Liouville-Raum und die neuartige Hilbert-Raum-Mittelmethode. Es stellt sich heraus, dass sowohl die Relaxation ins Gleichgewicht als auch der Transport von Wärme durch Quanteneffekte bestimmt wird, vergleichbar mit der Rolle der Verschränkung bei der Betrachtung des globalen Gleichgewichts innerhalb der Quantenthermodynamik. Schließich wird die Fundierung der phänomenologischen Thermodynamik auf Basis einer mikroskopischen Theorie hoffentlich unser Verständnis dieser einzigartigen und weitreichenden Theorie und ihres Hintergrunds vertiefen und eventuell den Horizont über ihre nanoskopischen Grenzen hinaus erweitern.