Einstein, Quantenspuk und die Weltformel (German Edition)

allgemeinen Relativitätstheorie, indem er sie auf fundamentale geometrische Prinzipien zurückführte, auf die Krümmung und Verzerrung der Raumzeit. Noch bevor die Kernspaltung erprobt und die ersten oberirdischen Atombomben in amerikanischen Wüsten gezündet worden sind, waren die Grundlagen der Quantenmechanik geschaffen. Mathematisch wie physikalisch. Aber es mangelt bis heute an einer wirklich umfassenden Interpretation, die den Quantenspuk in eine umfassende Erklärung kanalisiert und damit all die Fragezeichen beseitigt, die durch den Mikrokosmos geistern.
    Die überraschende Erkenntnis, dass ein unbeobachtetes Teilchen zahlreiche Wege beschreitet, also vielerorts gleichzeitig ist, markiert erst den Anfang eines langen Pfades wissenschaftlicher Neuorientierung. Die Quantenphysik macht nämlich nicht Halt davor, so ziemlich alle grundsätzlichen Prinzipien der Physik zu zerstören. Die Tatsache, dass ein Teilchen, sobald wir es beobachten, den quantenchaotischen Charakter ablegt und unserer Alltagerwartung gehorcht, markiert erst den ersten Schritt einer langen Entdeckungsreise. Einer Entdeckungsreise, die zwangsläufig in einer übergeordneten Theorie münden dürfte. Insofern unser Verstand überhaupt fähig ist, dem Fluss der Wahrheit über all die Wasserfälle und Strudel bis zur Quelle zu folgen. Bis dahin ist es bestimmt noch ein weiter Weg. Denn als eine fundamentale Theorie müsste die Quantenphysik schlussendlich auf alle Grössenskalen (innerhalb der Planck-Grenzen) anwendbar sein beziehungsweise insbesondere eine Erklärung liefern, weshalb die Quantenphänomene im Alltag weitgehend unterdrückt werden. Im Kleinsten scheint die Welt augenblicklich ein unorganisiertes Chaos zu sein. Die Teilchen ein einziger wilder Haufen, der jeder klassischen Berechenbarkeit zuwiderläuft. Aus den wohlerzogenen Billardkugeln werden störrische Zufallselemente, die sich unserer Vorhersage entziehen und das Spiel mit ungewissem Ausgang wieder spannend machen. Sobald wir uns jedoch in die Stadt stürzen, in der Schule sitzen, Fernsehen schauen oder im Stadion unser Fussballteam anfeuern, verhält sich die Natur, wie wir es gewohnt sind. In unserer Alltagswelt verschwinden die Mysterien, die die Welt des Kleinen prägen.
Meistens jedenfalls.
    Das Doppelspaltexperiment ist nur ein Schlüssel, um das seltsame Haus der Quantenphysik zu betreten. Aber es führen viele Wege nach Rom. Ein weiteres Paradebeispiel, das die mysteriösen Phänomene weiterführt und mitten in unseren makroskopischen Alltagportiert, ist die „Schrödinger Katze“. Die schattenreiche Katze, die ums Stuhlbein streift.
    Mitte der 30er Jahre stand die Quantenmechanik im Streitgespräch. Die Fachwelt lag sich in den Haaren. Es ging nicht unbedingt darum, ob die Theorie an und für sich richtig ist. Sondern vielmehr um deren Vollständigkeit. Einen Grund für die Skepsis fand Einstein in der Unschärferelation, die der deutsche Physiker Werner Heisenberg im Jahr 1927 aufgestellt hat. Die Heisenbergsche Unschärferelation ist ein Grundpfeiler der Quantenmechanik. Sie besagt, dass man zwei komplementäre Grössen nie gleichzeitig exakt messen kann. Sie können demnach den Aufenthaltsort und die Geschwindigkeit eines Teilchens niemals gleichzeitig präzis feststellen. Egal wie gut Ihre Messinstrumente auch sind. Diese Aussage ist von weitreichender Bedeutung für das Verständnis der Quantenmechanik. Ihre Interpretation besagt nämlich, dass beispielsweise die Bewegung eines Teilchens nicht vorhergesagt, sondern nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit abgeschätzt werden kann. Da man den Impuls und den Aufenthaltsort eines mikroskopischen Balls nicht gleichzeitig bestimmen kann, ist es prinzipiell nicht möglich, dessen Flugbahn präzis vorherzusagen, sondern nur mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit. Die Natur verfügt damit über einen Verschleierungsmechanismus, der verhindert, dass wir ihr zu tief in die Karten schauen. Desto präziser wir nämlich den Impuls zu bestimmen versuchen, desto unschärfer wird der Aufenthaltsort. Und umgekehrt. Sie können sich diesen Umstand anhand eines Pokerspiels veranschaulichen. Stellen Sie sich vor, Sie sind bei einem Kollegen zum Poker spielen eingeladen. Stellen Sie sich weiter vor, Sie seien ziemlich vergesslich und können sich nur gerade die Karten einprägen, die Sie in den Händen halten. An alle Karten, die Sie sonst irgendwie sehen, erinnern Sie sich nur so lange, wie Sie Ihren Blick darauf richten.