Die Vermessung des Körpers

Bevor wir keine Messung vornehmen und das Teilchen tatsächlich fixieren, bestehen nur diese Wahrscheinlichkeiten.
Das Doppelspaltexperiment
    Das vermutlich einfachste Beispiel für die Merkwürdigkeit der Quantenwelt ist ein Experiment, das bereits Anfang des 19. Jahrhunderts durchgeführt wurde. Es handelt sich um das Doppelspaltexperiment von Thomas Young. Mit diesem Versuch wurde »bewiesen«, dass Licht eine Welle ist. Dazu wurde ein kräftiger, schmaler Lichtstrahl durch ein Paar eng beieinander liegender senkrechter Spalten in einer Blende geschickt. Die vermischten Strahlen aus den beiden Spalten fielen auf einen Schirm, der sich in einiger Entfernung befand. Statt zwei hellen Punkten – einer für jeden Spalt – zeigte sich auf dem Schirm eine Reihe heller und dunkler Streifen.
    (11) Das Doppelspaltexperiment von Thomas Young
    Da die Streifen scheinbar ein sogenanntes Interferenzmuster darstellten, wurde dieses Ergebnis als Beweis dafür herangezogen, dass Licht eine Welle sei: Wenn sich zwei Wasserwellen kreuzen, bildet sich oft ein regelmäßiges Muster. Wo beide Wellen am selben Punkt nach oben gehen, erhält man eine starke Aufwärtswellenbewegung. An den Punkten wiederum, an denen beide Wellen nach unten gehen, bildet sich ein Gefälle. Geht jedoch eine Welle in dem Punkt nach oben, wo die andere nach unten geht, heben sie sich gegenseitig auf, und die Oberfläche bleibt eben. Das ist die Interferenz, die Überlagerung zweier Wellen. Wenn Licht dasselbe täte, befänden sich die dunklen Streifen dort, wo sich die Wellen gegenseitig aufgehoben hätten, und die hellen Streifen, wo sich die Wellen addiert hätten.
    Solche Interferenzen scheinen mit Teilchen nicht möglich zu sein. Stellen wir uns vor, wir würden viele kleine Stückchen Fensterkitt durch zwei Spalten an eine Wand werfen. Dabei entstünde wohl kaum ein Streifenmuster. Und doch wissen wir heute, dass Licht ein Photonenstrahl ist. Wie also entsteht der Effekt? Erstaunlicherweise baut sich selbst dann ein Interferenzmuster auf, wenn man jeweils nur ein einziges Photon auf die beiden Spalte feuert. Womit könnten sich die einzelnen Photonen wohl überlagern, dass sich die Streifen bilden?
    Die Quantenphysik liefert die seltsame Erklärung: Das Ganze geschieht, weil jedes Photon durch beide Spalten gleichzeitig geht und von sich selbst überlagert wird! Erinnern Sie sich, dass ein Quantenteilchen theoretisch jeden möglichen Weg von A nach B nehmen kann, jeden mit einer anderen Wahrscheinlichkeit. Weil es keine genaue Position hat, sondern diese vielmehr eine Kombination aller verschiedenen Möglichkeiten ist, geht ein einzelnes Photon durch beide Spalten. Die Wahrscheinlichkeit, wo es anzutreffen ist, breitet sich wie eine Welle aus. Diese Wahrscheinlichkeitswelle ist es schließlich auch, die bei den Teilchen das Interferenzmuster hervorruft.
    Wenn man spezielle Detektoren in das Experiment einbezieht, mit denen sich spezifizieren lässt, durch welchen Spalt das Photon ging, verschwindet das Muster, obwohl das Photon den Spalt ungehindert durchdringen konnte. Auf dem Schirm zeigen sich zwei helle Flecken, wie man sie auch bei den Kitt-Stückchen erwarten würde. Sobald man eine Messung vornimmt und das Photon damit zwingt, entweder an einem Ort oder an einem anderen zu sein, statt einen breiten Wahrscheinlichkeitsbereich über sämtliche möglichen Wege zu bilden, kann es nicht durch beide Spalten gleichzeitig gehen. Es genügt schon, ein Photon auch nur zu beobachten, damit es sein Verhalten vollkommen verändert.
Die Heisenbergsche Unschärferelation
    Die Quantentheorie mag obskur erscheinen, aber denken Sie daran, dass jedes Mal, wenn Sie Ihre Augen gebrauchen und etwas betrachten, Quantenprozesse am Werk sind. Tatsächlich besteht Ihr gesamter Körper aus Atomen, von denen wiederum jedes einzelne aus Quantenpartikeln besteht. Der wahrscheinlich bekannteste Begriff, wenn es um Quantenteilchen geht, ist jener der Unschärferelation. Dieser wird manchmal dahingehend ausgelegt, dass in einem Quantenuniversum nichts sicher ist – doch handelt es sich dabei nicht um ein philosophisches Denkgebäude. Die Unschärferelation (nach dem deutschen Wissenschaftler, der sie aufstellte, häufig auch Heisenbergsche Unschärferelation genannt) besagt schlicht, dass zwei komplementäre Eigenschaften eines Teilchens nicht gleichzeitig beliebig genau messbar sind. Je genauer man beispielsweise den Ort eines Teilchens kennt, desto weniger genau lässt sich