This article reviews the current status of lattice-dynamical calculations in crystals, using density-functional perturbation theory, with emphasis on the plane-wave pseudopotential method. Several specialized topics are treated, including the implementation for metals, the calculation of the response to macroscopic electric fields and their relevance to long-wavelength vibrations in polar materials, the response to strain deformations, and higher-order responses. The success of this methodology is demonstrated with a number of applications existing in the literature.

/pdf/phonons-and-related-crystal-properties-from-density-3mdybdn8w1.pdf

Phonons and related crystal properties from density-functional perturbation theory

Raman spectroscopy of graphene and graphite: Disorder, electron phonon coupling, doping and nonadiabatic effects

Über die Zuordnung von Wellenfunktionen und Eigenwerten zu den Einzelnen Elektronen Eines Atoms

For centuries knowledge meant proven knowledge — proven either by the power of the intellect or by the evidence of the senses. Wisdom and intellectual integrity demanded that one must desist from unproven utterances and minimize, even in thought, the gap between speculation and established knowledge. The proving power of the intellect or the senses was questioned by the sceptics more than two thousand years ago; but they were browbeaten into confusion by the glory of Newtonian physics. Einstein’s results again turned the tables and now very few philosophers or scientists still think that scientific knowledge is, or can be, proven knowledge. But few realize that with this the whole classical structure of intellectual values falls in ruins and has to be replaced: one cannot simply water down the ideal of proven truth - as some logical empiricists do — to the ideal of’probable truth’1 or — as some sociologists of knowledge do — to ‘truth by [changing] consensus’.2

Falsification and the Methodology of Scientific Research Programmes

Meeting the Universe Halfway is an ambitious book with far-reaching implications for numerous fields in the natural sciences, social sciences, and humanities. In this volume, Karen Barad, theoretical physicist and feminist theorist, elaborates her theory of agential realism. Offering an account of the world as a whole rather than as composed of separate natural and social realms, agential realism is at once a new epistemology, ontology, and ethics. The starting point for Barad’s analysis is the philosophical framework of quantum physicist Niels Bohr. Barad extends and partially revises Bohr’s philosophical views in light of current scholarship in physics, science studies, and the philosophy of science as well as feminist, poststructuralist, and other critical social theories. In the process, she significantly reworks understandings of space, time, matter, causality, agency, subjectivity, and objectivity.

In an agential realist account, the world is made of entanglements of “social” and “natural” agencies, where the distinction between the two emerges out of specific intra-actions. Intra-activity is an inexhaustible dynamism that configures and reconfigures relations of space-time-matter. In explaining intra-activity, Barad reveals questions about how nature and culture interact and change over time to be fundamentally misguided. And she reframes understanding of the nature of scientific and political practices and their “interrelationship.” Thus she pays particular attention to the responsible practice of science, and she emphasizes changes in the understanding of political practices, critically reworking Judith Butler’s influential theory of performativity. Finally, Barad uses agential realism to produce a new interpretation of quantum physics, demonstrating that agential realism is more than a means of reflecting on science; it can be used to actually do science.

Meeting the Universe Halfway: Quantum Physics and the Entanglement of Matter and Meaning

In der Anwendung der Quantentheorie auf die Molekeln kann man folgende Entwicklungsstufen unterscheiden: Das erste Stadium1) ersetzt die zweiatomige Molekel durch das Hantelmodell, das als einfacher „Rotator“ behandelt wird. Mehratomige Molekeln werden in entsprechender Weise als starre „Kreisel“ angesehen.2) Dieser Standpunkt erlaubt es, die einfachsten Gesetze der Bandenspektren und der spezifischen Warme mehratomiger Gase zu erklaren. Das nachste Stadium1) last die Annahme starrer Verbindungen zwischen den Atomen fallen und berucksichtigt die Kernschwingungen, zunachst als harmonische Schwingungen; dabie ergenben sich nach Sponer3) und Kratzer4) Zusammenhange zwischen den einzelnen Banden eines Bandensystems.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/andp.19273892002

Zur Quantentheorie der Molekeln

In der vorliegenden Arbeit werden zunachst exakte Definitionen der Worte: Ort, Geschwindigkeit, Energie usw. (z. B. des Elektrons) aufgestellt, die auch in der Quantenmechanik Gultigkeit behalten, und es wird gezeigt, das kanonisch konjugierte Grosen simultan nur mit einer charakteristischen Ungenauigkeit bestimmt werden konnen (§ 1). Diese Ungenauigkeit ist der eigentliche Grund fur das Auftreten statistischer Zusammenhange in der Quantenmechanik. Ihre mathematische Formulierung gelingt mittels der Dirac-Jordanschen Theorie (§ 2). Von den so gewonnenen Grundsatzen ausgehend wird gezeigt, wie die makroskopischen Vorgange aus der Quantenmechanik heraus verstanden werden konnen (§ 3). Zur Erlauterung der Theorie werden einige besondere Gedankenexperimente diskutiert (§ 4).

Über den anschaulichen Inhalt der quantentheoretischen Kinematik und Mechanik

Aus der Diracschen Theorie des Positrons folgt, da jedes elektromagnetische Feld zur Paarerzeugung neigt, eine Abanderung der Maxwellschen Gleichungen des Vakuums. Diese Abanderungen werden fur den speziellen Fall berechnet, in dem keine wirklichen Elektronen und Positronen vorhanden sind, und in dem sich das Feld auf Strecken der Compton-Wellenlange nur wenig andert. Es ergibt sich fur das Feld eine Lagrange-Funktion:
 
$$\begin{gathered} \mathfrak{L} = \tfrac{1}{2}(\mathfrak{E}^2 - \mathfrak{B}^2 ) + \tfrac{{e^2 }}{{hc}}\int\limits_0^\infty {e^{ - \eta } } \tfrac{{d\eta }}{{^{\eta ^3 } }}\left\{ {i\eta ^2 (\mathfrak{E}\mathfrak{B}) \cdot } \right.\frac{{\cos \left( {\tfrac{\eta }{{\left| {\mathfrak{E}_k } \right|}}\sqrt {\mathfrak{E}^2 - \mathfrak{B}^2 + 2i(\mathfrak{E}\mathfrak{B})} } \right) + konj}}{{\cos \left( {\tfrac{\eta }{{\left| {\mathfrak{E}_k } \right|}}\sqrt {\mathfrak{E}^2 - \mathfrak{B}^2 + 2i(\mathfrak{E}\mathfrak{B})} } \right) - konj}} \hfill \\ \left. { + \left| {\mathfrak{E}_k } \right|^2 + \tfrac{{\eta ^2 }}{3}(\mathfrak{B}^2 - \mathfrak{E}^2 )} \right\}. \hfill \\ \left( {\begin{array}{*{20}c} {\mathfrak{E},\mathfrak{B} Kraft auf das Elektron.} \\ {\left| {\mathfrak{E}_k } \right| = \frac{{m^2 c^3 }}{{e\hbar }} = \frac{1}{{137}}\frac{e}{{({{e^2 } \mathord{\left/ {\vphantom {{e^2 } {m c^2 }}} \right. \kern-\nulldelimiterspace} {m c^2 }})^2 }} = Kritische Feldst\ddot arke.} \\ \end{array} } \right) \hfill \\ \end{gathered}$$

 Ihre Entwicklungsglieder fur (gegen
 
$$\left| {\mathfrak{E}_k } \right|$$

 kleine Felder beschreiben Prozesse der Streuung von Licht an Licht, deren einfachstes bereits aus einer Storungsrechnung bekannt ist. Fur grose Felder sind die hier abgeleiteten Feldgleichungen von den Maxwell schen sehr verschieden. Sie werden mit den von Born vorgeschlagenen verglichen.

Folgerungen aus der Diracschen Theorie des Positrons

Aus der Diracschen Theorie des Positrons folgt, da jedes elektromagnetische Feld zur Paarerzeugung neigt, eine Abanderung der Maxwellschen Gleichungen des Vakuums. Diese Abanderungen werden fur den speziellen Fall berechnet, in dem keine wirklichen Elektronen und Positronen vorhanden sind, und in dem sich das Feld auf Strecken der Compton-Wellenlange nur wenig andert.

Die Weissschen Molekularkrafte werden zuruckgefuhrt auf ein quantenmechanisches Austauschphanomen; und zwar handelt es sich um diejenigen Austauschvorgange, die in letzter Zeit von Heitier und London mit Erfolg zur Deutung der homoopolaren Valenzkrafte herangezogen worden sind.

Werner Heisenberg

Papers

Zur Quantentheorie der Molekeln

Über den anschaulichen Inhalt der quantentheoretischen Kinematik und Mechanik

Folgerungen aus der Diracschen Theorie des Positrons

Folgerungen aus der Diracschen Theorie des Positrons

Zur Theorie des Ferromagnetismus