Quantenphysik

Die mysteriöse Unbestimmtheit der Quantenphysik führt zu einigen besonders bizarren Phänomenen

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Sie gehört zu den am meisten angewandten und am besten überprüften Theorien der modernen Wissenschaft. Keine andere, nicht einmal Einsteins Relativitätstheorie, hat die Physik des 20. Jahrhunderts derart geprägt. Die Quantenphysik ist Grundlage von Laser, Mikroelektronik und Nanotechnik. Mit ihrer Hilfe suchen Kosmologen nach den Ursprüngen des Universums. Die Quantentheorie soll erklären, was die Welt im Innersten zusammenhält.

Die Mysterien der Quantenphysik

Dabei steckt die Quantenphysik selbst voller Mysterien. Da nehmen Teilchen verschiedene Wege gleichzeitig – oder sie verwandeln sich in Wellen. Da können sich Teilchen in merkwürdigen Überlagerungszuständen befinden. Da beeinflussen sich zwei Teilchen auf spukhafte Weise augenblicklich über größte Entfernungen. Wenn Sie jetzt die Stirn runzeln, sind Sie in guter Gesellschaft.

Richard Feynman, einer der Großen der modernen Physik, sagte über seine Lieblingstheorie: »Wer sie verstanden hat, der hat sie nicht verstanden.« Und Albert Einstein, ihr Mitbegründer (manche meinen sogar: ihr Vater), kritisierte sie bis zu seinem Tod. Er fand sie mystisch und wies auf Widersprüche zu seiner eigenen Theorie hin.

Aber die Quantenphysik »funktioniert«: Ihr mathematischer Formalismus erlaubt richtige Vorhersagen. Niemand zweifelt an ihren Gleichungen. Was die Formeln jedoch wirklich bedeuten, weiß niemand genau. Wie kann das sein? Ist es nicht zutiefst seltsam und unbefriedigend, dass wir eine Theorie als Grundlage der modernen Physik akzeptieren, die uns lauter Rätsel aufgibt?

Die meisten Physiker kümmern sich freilich nicht um diese Ungereimtheiten – Diskussionen über die korrekte Deutung der Quantenphysik verweisen sie ins Reich der Philosophie. Und wer dennoch auf der Notwendigkeit einer solchen Debatte beharrt, macht sich in der Zunft zum Außenseiter und gefährdet womöglich sogar seine akademischen Aussichten.

Ist es schlimm, dass wir die Stütze der modernen Physik nicht verstehen? Hauptsache, möchte man meinen, es kommt das Richtige heraus. Aber das ist nicht der Sinn von Wissenschaft.

Mal angenommen, wir hätten bloß eine Formel, um den Bremsweg eines Autos zu berechnen, wüssten aber nicht, was Reibung ist. Dann würden wir die Formel nicht bloß nicht verstehen, sondern – etwa im Falle einer regennassen Fahrbahn – sogar falsch anwenden.

Auch die Formeln des Griechen Ptolemäus erfassten die Bewegungen der Planeten erstaunlich präzise. Doch das dahinter steckende geozentrische System mit Planeten, die um die Erde kreisen, und Epi-Planeten, die um die Planeten kreisen, und Epi-Epi-Planeten, die um die Epi-Planeten kreisen, war hoffnungslos verquer. Obwohl grundfalsch, blieb es über tausend Jahre in Gebrauch.

Um das Mysteriöse der Quantenphysik zu sehen, müssen wir bei den Grundlagen beginnen – bei den Quanten selbst.