Quantenphysik Wie die Kräfte des Kosmos unser Leben bestimmen
Die Physiker sind auf ein unglaubliches Phänomen gestoßen: Quanten, die kleinsten Elementarteilchen, scheinen Informationen miteinander auszutauschen. Da der ganze Kosmos aus Quanten besteht, könnte hinter allem Geschehen eine unsichtbare mächtige Intelligenz stehen: allgegenwärtig und allmächtig. Wie sehr werden wir von dieser Kraft gelenkt?
Der Anruf kam ungelegen. Ich diskutierte gerade angeregt mit P.M.-Kollegen über einen Artikel, den ich über Quanten schreiben wollte – ein komplexes und schwieriges Thema, das Ablenkungen nicht verträgt. Ich ging trotzdem ans Telefon. Am anderen Ende der Leitung meldete sich Heinz Schauer aus Kronberg im Taunus: »Ich habe gerade in einem alten P.M.-Heft geschmökert und bin dabei auf einen Bericht von Ihnen über Quantenphysik gestoßen. Mich hat das Thema so fasziniert, dass ich wissen möchte, ob es neue Erkenntnisse gibt.«
Ich fiel fast vom Stuhl. Konnte der Mann Gedanken lesen? Klar, dass am Telefon sofort das Wort »Telepathie« fiel – was mich gleich noch einmal verblüffte, denn in meinem geplanten Artikel sollte es um so etwas Ähnliches wie Telepathie zwischen Quanten gehen. Wie sie zustande kommt und wie sie – wenn es ein solches Phänomen tatsächlich gibt – unser gesamtes Verständnis von der Realität auf den Kopf stellen könnte. Wie gesagt, ein schwieriges Thema, aber als ich den Telefonhörer aufgelegt hatte, war ich ganz »heiß« darauf, tief in die Welt der kleinsten Teilchen einzutauchen. Danke, Herr Schauer! Hier ist »Ihre« Geschichte.
An der Universität von Genf arbeitet Professor Antoine Suarez. Als Quantenphysiker kennt er sich in der Welt der Elementarteilchen bestens aus – heißen sie nun Elektronen oder Photonen, Neutronen oder Protonen. Suarez ließ mich an einem sensationellen Experiment teilnehmen, mit dem er zeigen wollte, dass es zwischen Teilchen eine geheimnisvolle »Quanten-Fernwirkung« gibt – eine »telepathische« Beziehung, ähnlich der zwischen Herrn Schauer und mir. Was ich zu sehen bekam, verdient den Namen »Wunder«.
Für sein Experiment stellte Suarez zunächst Photonen (Lichtteilchen) her: Laserlicht schießt durch einen Kristall, dabei entsteht ein Zwillingspaar von Photonen
. Die Experimentiervorrichtung zwingt die beiden Teilchen dazu, in entgegengesetzte Richtungen zu fliegen. Auf seinem Weg passiert jedes von ihnen ein raffiniert ausgeklügeltes System von halb durchlässigen Spiegeln. Diese werden nach dem Zufallsprinzip gesteuert: Mal lässt der eine Spiegel »sein« Photon durch und der andere nicht – oder umgekehrt. Ob die Teilchen durchkommen, wird von einer Messapparatur hinter den jeweiligen Spiegeln registriert.
Da der ganze Versuchsablauf dem Zufall unterliegt, sollte man annehmen: Ob jedes der beiden Photonen seinen Spiegel passiert oder nicht, ist ebenfalls eine Sache des reinen Zufalls. Aber nachdem Suarez das Experiment x-mal mit immer wieder neuen Photonen-Pärchen wiederholt hatte, ergab sich ein völlig anderes Bild. Der Zufall war aufgehoben – jedes Teilchen verhielt sich exakt so wie sein Zwillingsbruder: Passierte das eine Photon seinen Spiegel, kam auch das andere durch; blieb das eine hängen, war auch für das andere Schluss der Reise. Und dabei war es völlig egal, ob die Spiegel gerade auf »durchlassen« oder »stoppen« eingestellt waren.
So hinterließen die kleinen Teilchen ein großes Problem: Wie konnte es sein, dass die elementaren Zwillinge immer das Gleiche tun, unbeeinflusst von allem, was um sie herum passiert? Unser Denken ist vom Prinzip der Kausalität dominiert – aber was war in dem unerklärlichen Verhalten der Photonen Ursache, was Wirkung? Teilte da ein Teilchen dem anderen mit: Wir fliegen jetzt gemeinsam durch die Spiegel, oder wir bleiben beide hängen? Wie war es zu dieser rätselhaften Quanten-Fernwirkung gekommen?
Dass sich Quanten gegenseitig beeinflussen, dafür lieferte Suarez mit seinem historischen Experiment den Beweis. Aber wie das zustande kommt, da gerät auch der Quantenphysiker an die Grenzen des menschlichen Geistes: »Hier ist eine mächtige unsichtbare Intelligenz am Werk: Gott, Engel oder sonst was.« So ist das »Wunder von Genf« ein ernst zu nehmender Hinweis da-rauf, dass hinter der sichtbaren Welt unsichtbare Kräfte walten. Ich kam mir in Suarez’ Labor vor wie Harry Potter auf dem Bahngleis 9 3/4: Ich war in eine »magische« Welt eingetreten, die ständig um uns ist.
Auch wenn die Frage nach der Ursache der Fernwirkung zwischen Quanten erst einmal unbeantwortet bleiben muss, drängt sich eine andere förmlich auf. Wenn die allerkleinsten Teilchen in einem Informationsaustausch miteinander stehen: Gilt das nur für die isolierten Quanten im Laborversuch – oder für alle Quanten? Wenn alle Elementarteilchen in einer geheimnisvollen Verbindung stünden, müssten wir die telepathischen Fähigkeiten des Mikrokosmos für den ganzen Makrokosmos annehmen. Denn alle Materie besteht letztlich aus Quanten.
Am Beginn des Urknalls war sämtliche Materie in einem imaginären Punkt konzentriert. Sie stob auseinander und bildete in einem Zeitraum von 15 Milliarden Jahren den Kosmos, wie wir ihn heute kennen – auch unsere Erde und mit ihr Pflanzen, Tiere und uns Menschen. Wie alles, was existiert, waren auch wir bereits im Urknall angelegt als Teil eines Universums. Wenn zu Beginn von Zeit und Raum alles mit allem vereint war – dann könnte dieses uralte Band auch heute noch existieren. Dann wären alle fernen Sterne untereinander verkettet – aber auch mit unserer Sonne, unseren Planeten und uns selbst. Die Glieder dieser Kette wären die Quanten mit ihrer schier unglaublichen Fähigkeit, durch eine Art Telepathie Kontakt miteinander aufzunehmen. Und wenn alle Quanten des Universums auf dieser Kette aufgereiht sind, müsste auch alle Materie an dieser eigenartigen Kommunikation teilhaben. Was der Mars »tut« – von irgendwoher ferngesteuert? Was wir als Menschheit tun – Ausführung eines »Befehls«, der uns über die Quantenkette erreicht? Aber wer gibt den Befehl?
Dass selbst 15 Milliarden Jahre nach dem Urknall noch alles mit allem verbunden sein könnte, dafür gibt es anschauliche Hinweise: die so genannten morphologischen Grundmuster in der Natur. Zum Beispiel die Spiralform: Sie findet sich in Schneckenhäusern ebenso wie in kosmischen Spiralnebeln. Verblüffend auch die Parallele zwischen Atomen und urzeitlichen Tierchen: Trilobiten, die vor 570 bis 300 Millionen Jahren in den Weltmeeren lebten, gleichen aufs Haar dem Atom des Elements Rubidium
Solche Grundmuster gibt es in großer Zahl, und sie lassen den britischen Biochemiker Rupert Sheldrake vermuten, dass es »morphologische Atomfelder« gibt, in denen das gesamte Wissen aller Geschichte und Evolution gespeichert ist. Von diesem gigantischen Reservoir könnte die quantenphysikalische Kommunikation zwischen verschiedenen Bereichen der Realität ihren Ausgang nehmen: mit der Folge, dass es so viele morphologische Grundmuster in der Natur gibt – aber auch Phänomene wie Vorahnung (Präkognition), Gedankenübertragung (Telepathie) oder die Synchronizität von gleichartigen Ereignissen. Kann womöglich nichts in unserem Gehirn geschehen, ohne dass irgendetwas irgendwo im Universum darauf reagiert – und umgekehrt? Die jüngsten Erkenntnisse der Quantenphysik jedenfalls deuten darauf hin, dass wir den Kosmos auf eine völlig neuartige Weise als ein Ganzes ansehen müssen.
Wie aber könnte das »Quantenwissen« über Zeit und Raum in alle Teile der Materie eindringen – auch in unseren Körper, unseren Geist? Anders gefragt: Welche Vorstellung haben Quantenphysiker davon, wie die telepathischen Botschaften empfangen werden?
Auf der Suche nach einer Antwort, wie die kleinsten aller Teilchen »ticken«, ist der menschliche Verstand immer wieder auf Schwierigkeiten gestoßen. »Wer von der Quantentheorie nicht schockiert ist, der hat sie nicht verstanden«, sagte 1927 der Physiker Niels Bohr – ein Satz, den seine heutigen Kollegen noch unterschreiben würden.
Schock Nummer eins: Quanten sind »unscharf«. Unzählige Versuche haben gezeigt: Ermittelt der Forscher den Ort eines Elektrons, kann er nicht gleichzeitig dessen Geschwindigkeit feststellen. Und umgekehrt: Misst er die Geschwindigkeit des Quants, erfährt er nichts über dessen Ort. Das Elektron als objektive Realität entzieht sich dem Beobachter. Eine für den »Normalverstand« verrückte Vorstellung – der Mond steht ja auch nicht nur deshalb am Himmel, weil wir hinschauen. Schock Nummer zwei: Photonen sind gleichzeitig Teilchen und Welle – auch eine Art Unschärfe. Und eine Tatsache, die uns unfasslich erscheint. Oder hat man jemals so etwas beobachtet: Ein Skifahrer rast auf einen Baum zu und teilt sich kurz davor wie eine Welle – mit dem einen Ski fährt er links, mit dem anderen rechts am Baum vorbei; danach gleiten beide Teile vereint weiter zu Tal. So könnten nur Quanten Ski fahren – weil sie Teilchen und Welle zugleich sind.
Was ist zu erwarten von einem Teilchen, das sich ständig einer objektiven Darstellung entzieht? Jedenfalls keine Antwort auf die Frage, ob und wie es mit seinen telepathischen Fähigkeiten den ganzen Kosmos determinieren könnte. Auch der Physiker Albert Einstein hatte mit den kleinsten Teilchen so seine Probleme. Einerseits war er zwar felsenfest davon überzeugt, dass den Quanten durchaus eine objektive Realität zukommt. Andererseits endete eines seiner Gedankenexperimente, mit dem er Suarez’ Versuch im Kopf vorwegnahm, irgendwie im Nebulösen. Er stellte sich vor: Zwei Photonen rasen in entgegengesetzter Richtung durch den Raum. Da jedes von ihnen mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs ist, können sie sich unmöglich gegenseitig beeinflussen: Denn jede Form von Informationsübertragung müsste in doppelter Lichtgeschwindigkeit geschehen – laut Relativitätstheorie unmöglich. Wenn sich Teilchen gegenseitig beeinflussen, dann muss dahinter eine physikalische Ursache stecken – basta! Akausale Wirkungen ließ Einstein nicht zu, denn »Gott würfelt nicht«. Und was stellte sich das Genie als denkbare Ursache der Fernwirkung zwischen Quanten vor? Eine »verborgene Variable«. Das Denken über Quanten in den herkömmlichen physikalischen Kategorien war damit offensichtlich an ein Ende gekommen.
Aber auch für die Quantenphysiker lag die Latte noch lange Zeit hoch. »Unschärfe«, »Teilchen-Welle-Dualität« – wie sollte man bei so viel Unklarheit klare Aussagen treffen: ob die Teilchen einander Informationen übermitteln, wie sie das tun und ob der Transfer sich auf den ganzen Kosmos erstreckt? Das erste quantenphysikalische Experiment, das die wissenschaftliche Erkenntnis in dieser Richtung voranbrachte, gelang erst 1982 dem französischen Physiker Alain Aspect. Sein Versuchsaufbau war dem von Professor Suarez schon sehr ähnlich – würde es die Einstein’sche »verborgene Variable« als physikalische Ursache einer Quanten-Telepathie geben, hätte sie bei diesem Versuch entdeckt werden müssen. Aber da war nichts. Trotzdem zeigte sich zwischen den Teilchen eine unerklärliche Informationsübertragung – doppelte Licht-geschwindigkeit hin oder her.
22 Jahre später bestätigte Suarez mit seinem Experiment nicht nur die Ergebnisse von Aspect – er drang sogar noch tiefer in die Geheimnisse der Quantenwelt ein. Denn in einer Variante seines Versuchs konnte er erstmals einen handfesten Hinweis darauf entdecken, dass hinter der Quanten-Telepathie eine »mächtige unsichtbare Intelligenz« steht.
Suarez wandelte sein Experiment insofern ab
, als er die Zwillings-Photonen nicht nur wie bisher durch ein statisches, stehendes Spiegelsystem schickte – sondern zusätzlich durch ein dynamisches: Hier bewegte sich der Spiegel mit hoher Geschwindigkeit von der Photonenquelle weg. Dadurch befanden sich die Teilchen – wieder nach dem Zufallsprinzip gesteuert – in unterschiedlichen Zeitsystemen: mal in einem »schnellen«, mal in einem »langsamen« System. Mit den Folgen, die Einsteins Relativitätstheorie beschreibt und die experimentell bewiesen sind: In schnellen Systemen – wie Flugzeugen oder Raketen – verläuft die Zeit langsamer. Weil die Zeit also relativ ist, können Beobachter in verschiedenen Zeitsystemen die zeitliche Reihenfolge zweier Ereignisse unterschiedlich wahrnehmen. Das war auch in Suarez’ Experiment so: Bei der Messung im Zeitsystem des stehenden Spiegels trifft das Photon hier früher auf als das andere Photon auf den schnellen Spiegel; bei der Messung im Zeitsystem des schnellen Spiegels trifft das Photon hier früher auf als das andere auf den stehenden Spiegel. Welches Teilchen zuerst auftrifft, ist also relativ – es gibt kein absolutes Vorher und Nachher. Das bedeutet: Keines der beiden Teilchen kommt als erstes an! Also steht keinem von beiden für eine »Absprache« über ein konformes Verhalten auch nur die geringste Zeit zur Verfügung – dennoch taten sie exakt dasselbe. Suarez’ ungeheuerliche Schlussfolgerung: »Bei der Wechselbeziehung zwischen den Teilchen steht die Zeit still. Es ist, als ob bei der Quanten-Telepathie die Zeit außer Kraft gesetzt ist.«
Aber wer kann die Zeit außer Kraft setzen? Dass es zu einer Informationsübertragung jenseits der Zeit kommt, erklärt Suarez so: Teilchen, die miteinander durch eine Wechselwirkung verknüpft sind, werden zu Bestandteilen eines unteilbaren Systems – sie sind zeitgleich über einen gewissen Raum verteilt. Alles, was wir in unserem Alltagsleben sehen – Häuser, Berge oder Menschen –, ist eindeutig zu lokalisieren. Teilchen dagegen können sich zur selben Zeit in Köln und Berlin aufhalten: Sie sind non-lokal – überall. Und hinter dieser Non-Lokalität könnte sich das eigentliche Wunder verbergen – eine solche Vorstellung kannten wir bisher nur aus der Religion: Gott ist allgegenwärtig.
Gott ist auch allwissend. Und sogar zu dieser religiösen Vorstellung schlagen Quantentheoretiker heute eine Brücke. Für den französischen Physiker Jean Charon sind Quanten »denkende Einheiten«. Ihr »Denkvermögen« erlangen sie auf geradezu abenteuerliche Weise: Elektronen beispielsweise schlucken unablässig Photonen; weil Lichtteilchen masselos sind, wäre dies theoretisch möglich. Die geschluckten Photonen haben – wie nachweislich alle Teilchen – einen »Spin«: Sie drehen sich um sich selbst. Wenn jetzt zwei Photonen im Elektron ihren Drehsinn von »linksherum« auf »rechtsherum« verändern könnten, wäre eine binäre Informationsübertragung wie in einem Computer möglich: Der Schaltzustand »Eins« oder »Null« entscheidet, ob eine Informationen fließt oder nicht. Auf diese Weise, so Charon, würden die ge-schluckten Photonen zum »Gedächtnis« des Elektrons. Sie würden Informationen von außen aufnehmen, also lernen – und das Gelernte an andere Elektronen übermitteln, indem sie ihre Photonen an ein Nachbarelektron weitergeben. So soll die Quantenwelt allmählich »allwissend« werden – das gesamte Wissen der Schöpfung enthalten.
Auch wenn man Charon auf seinen Gedankenflügen nicht folgen mag, sollten wir akzeptieren, dass wir in der Quantenphysik ein völlig neues Weltbild kennen lernen. »Der Quanten-Spuk«, so Professor Suarez, »deutet darauf hin, dass hinter der sichtbaren Welt Kräfte Entscheidungen treffen, welche sich vollends der menschlichen Kontrolle entziehen.« Ob man das Wirken einer jenseitigen Intelligenz als un-heimlich empfindet oder als beruhigend – das muss letztlich jeder für sich selbst entscheiden.
