Die Vermessung des Körpers

Titel: Die Vermessung des Körpers Kostenlos Bücher Online Lesen
Autoren: Brian Clegg

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sein Impuls bestimmen (Impuls ist eine vektorielle Größe, deren Richtung parallel zur Geschwindigkeit zeigt). Kennt man den Impuls genau, dann könnte sich das Teilchen irgendwo im Universum befinden.
    Eine gute Methode, sich die Heisenbergsche Unschärferelation zu vergegenwärtigen, ist es, sich vorzustellen, man fotografierte ein Teilchen. Wenn man eine kurze Verschlusszeit wählt, wird das Teilchen im All »eingefroren«. Man erhält ein gutes, scharfes Bild davon, wie das Teilchen aussieht. Über seine Bewegung aber lässt sich anhand des Fotos nichts aussagen. Es könnte statisch sein oder gerade blitzschnell vorbeizischen. Verwendet man hingegen eine lange Verschlusszeit, erscheint das Teilchen auf dem Foto als längliche, verschwommene Form. Diese ist sehr undeutlich und lässt kaum erkennen, wie das Teilchen aussieht, doch gibt sie einen klaren Hinweis darauf, wie schnell es sich bewegt. Mit der Beziehung von Impuls und Position verhält es sich ganz ähnlich.
Die Quantenverschränkung
    Auf Quantenebene passiert noch viel (viel!) mehr Haarsträubendes. Ich möchte hier nur kurz auf das bemerkenswerteste Phänomen eingehen, die sogenannte Quantenverschränkung. Diese besagt, dass man zwei Quantenteilchen miteinander verbinden (oder eben »verschränken«) kann, sodass sie effektiv eine Einheit bilden – auch wenn man ein Teilchen beispielsweise mit dem Auge wahrnehmen kann, während sich das andere Lichtjahre entfernt im All befindet. Diese Verschränkung umfasst häufig ein bestimmtes Charakteristikum eines Teilchens, etwa seinen Spin.
    Der Spin oder Quanten-Spin ist eine lustige Angelegenheit. Anders als man vermuten könnte, geht es dabei nicht darum, dass sich ein Partikel um sich selbst dreht wie zum Beispiel die Erde. Der Spin eines Teilchens lässt sich zwar messen, aber mit »digitalem« Ergebnis. Das bedeutet, dass das Teilchen bei einer Messung nur einen von zwei Werten haben kann: »auf« oder »ab«. Vor der Messung besitzt das Teilchen keinen Wert für seinen Spin, sondern lediglich eine Wahrscheinlichkeit der vielen verschiedenen Messergebnisse.
    So könnte zum Beispiel eine Wahrscheinlichkeit von 50:50 bestehen, dass der Wert »auf« oder »ab« beträgt. Nimmt man bei einem solchen Partikel eine Messung vor, erhält man also die eine Hälfte der Zeit den Wert »auf«, die andere Hälfte der Zeit den Wert »ab«. Bis man die Messung vornimmt, kann man jedoch nicht vorhersagen, was man vorfinden wird, da sich das Teilchen weder in dem einen noch in dem anderen Zustand befindet – vielmehr befindet es sich in einer Zustandsüberlagerung, »auf« und »ab« bestehen zur selben Zeit, ganz so wie das Photon, das jeden möglichen Weg geht, bis man es fixiert.
    Stellen Sie sich nun vor, dass wir zwei solche Quantenteilchen verbinden. Wir können sie so miteinander verschränken, dass wir, wenn wir den Spin des einen Teilchens messen, sicher wissen, dass das andere einen entgegengesetzten Spin hat. (Es gibt mehrere Möglichkeiten, dies zu bewerkstelligen. Die einfachste ist, gleichzeitig zwei Photonen aus demselben Elektron zu generieren.) Jetzt kommt das Erstaunliche: Man kann diese beiden Teilchen so weit voneinander trennen, wie man will – von mir aus schicken Sie eins ans andere Ende des Universums. Doch wenn man den Spin des »dagebliebenen« Teilchens misst und dieser zum Beispiel »auf« ergibt, dann weiß man mit Sicherheit, dass der des anderen »ab« ist.
    Das erscheint zunächst nicht gar so außergewöhnlich. Schließlich könnte man sich auch vorstellen, eine Münze entlang der Kante in zwei Hälften zu sägen. Dann hätte man zwei halb so dicke Münzen, eine mit Kopf, die andere mit Zahl darauf. Man steckt eine der beiden in die Hosentasche, ohne zu wissen, welche es ist. Die andere befördert man wieder ans andere Ende des Universums, ebenfalls ohne sie vorher anzusehen. Dann schaut man nach, welche Hälfte man in der Hosentasche hat. Ist es die Kopf-Hälfte, weiß man sofort, dass die andere Hälfte die Zahl zeigen muss. Das ist keine Hexerei. Doch die Quantenteilchen verhalten sich vollkommen anders.
    Die Münzhälften besitzen die Werte »Kopf« und »Zahl« von dem Augenblick an, in dem man sie herstellt. Wenn man die verschränkten Teilchen erzeugt, besitzt keines von beiden einen vordefinierten Spin. Jeder beträgt tatsächlich gleichzeitig »auf« und »ab«, mit einer Wahrscheinlichkeit von 50 Prozent für das eine und das andere, wenn man eine Messung vornimmt.
    Die zwei