Das Tao der Physik

Materie, hinunter in das Reich der
subatomaren Teilchen, eindringt. Das Thema von der Einheit
aller Dinge und Ereignisse taucht bei unserem Vergleich der
modernen Physik mit der östlichen Philosophie immer wieder
auf. Wenn wir die verschiedenen Modelle der subatomaren
Physik studieren, sehen wir, daß sie immer wieder auf verschiedene Weise die gleiche Einsicht ausdrücken: daß die Bestandteile der Materie und die daran beteiligten Grundphänomene
alle zusammenhängen, zueinander in Beziehung stehen und
voneinander abhängen; daß sie nicht als isolierte Einheiten,
sondern nur als integrierte Teile des Ganzen verstanden werden können.
    In diesem Kapitel möchte ich mit Hilfe einer ausführlichen
Analyse des Beobachtungsvorgangs die aus der Quantentheorie hervorgehende Verkettung der Natur darstellen.*
    Vorher muß ich jedoch auf den Unterschied zwischen dem
mathematischen Gerüst einer Theorie und ihrer verbalen Fassung zurückkommen. Das mathematische Gerüst der Quantentheorie hat zahlreiche Tests erfolgreich bestanden und wird
jetzt als richtige und genaue Beschreibung aller atomaren Phänomene anerkannt. Die verbale Formulierung aber, d. h. die
Metaphysik der Quantentheorie, steht auf weit weniger festem
Grund. Tatsächlich konnten die Physiker in mehr als vierzig
Jahren kein klares metaphysisches Modell liefern.
    Die folgende Diskussion basiert auf der sogenannten Kopenhagener Deutung der Quantentheorie, die in den späten
zwanziger Jahren von Bohr und Heisenberg entwickelt wurde
und immer noch das anerkannteste Modell darstellt. Im folgenden beziehe ich mich auf die Darlegung von Henry Stapp von
der Universität von
Kalifornien 3 , die sich mit bestimmten
Aspekten der Theorie und mit einem bestimmten Typ von experimenteller Situation befaßt, dem man in der subatomaren
Physik häufig begegnet.**
    Der Ausgangspunkt der Kopenhagener Deutung ist die Unterteilung der physikalischen Welt in ein beobachtetes System
(Objekt) und ein beobachtendes System. Das beobachtete System kann ein Atom, ein subatomares Teilchen, ein atomarer
Vorgang etc. sein. Das beobachtende System besteht aus den
Versuchsapparaten und schließt einen oder mehrere menschliche Beobachter ein. Eine erhebliche Schwierigkeit entsteht
jetzt aus der Tatsache, daß die beiden Systeme verschieden behandelt werden. Das beobachtende System wird mit Ausdrükken der klassischen Physik beschrieben, diese Ausdrücke können aber für die Beschreibung des beobachteten Objekts nicht
sinnvoll angewendet werden. Wir wissen, daß klassische Begriffe auf dem atomaren Niveau unzureichend sind, aber wir
müssen sie benutzen, um unsere Versuche zu beschreiben und
die Ergebnisse festzuhalten. Aus diesem Paradox gibt es keinen
Ausweg. Die technische Sprache der klassischen Physik ist nur
eine Verfeinerung der Umgangssprache, und sie ist die einzige
Sprache, die uns zum Übermitteln der Versuchsergebnisse zur
Verfügung steht.
    * Obwohl ich die Mathematik ganz beiseite lasse und die Analyse stark vereinfache, kann die folgende Diskussion ziemlich trocken und technisch wirken. Vielleicht sollte man sie als Yoga-Übung auffassen, die wie viele geistige Übungen der östlichen Traditionen möglicherweise nicht viel Spaß
macht, aber zu tiefen und wunderbaren Einsichten in die Natur der Dinge
führen kann.
** Andere Aspekte der Quantentheorie werden in den folgenden Kapiteln
dargelegt.
    Die beobachteten Systeme werden in der Quantentheorie in
Form von Wahrscheinlichkeiten beschrieben. Das bedeutet,
daß wir den Aufenthaltsort eines subatomaren Teilchens nie
mit Sicherheit voraussagen können, auch nicht, wie ein atomarer Vorgang ablaufen wird. Zum Beispiel sind die meisten
heute bekannten subatomaren Teilchen instabil, d. h. sie zerfallen nach einer bestimmten Zeit in andere Teilchen. Es ist jedoch unmöglich, diese Zeit genau vorauszusagen. Wir können
nur die Wahrscheinlichkeit des Zerfalls nach einer bestimmten
Zeit voraussagen oder, anders ausgedrückt, die durchschnittliche Lebensdauer einer großen Zahl gleichartiger Teilchen. Das
gleiche gilt für die Art und Weise des Zerfallens. Generell kann
ein instabiles Teilchen zu verschiedenen Kombinationen anderer Teilchen zerfallen, und wieder können wir nicht voraussagen,
welche Kombination ein bestimmtes Teilchen wählen
wird. Wir können nur voraussagen, daß von einer großen Anzahl Teilchen etwa 60 % auf die eine Art zerfallen werden, 30 %
auf die andere und 10% auf eine dritte. Es ist klar, daß man
viele