Einstein, Quantenspuk und die Weltformel (German Edition)

an der spukhaften Wesensentwicklung der Quantenphysik einmal mehr unmissverständlich Ausdruck zu verleihen.

3.6 Die spukhafte Fernwirkung
    Für jedes Quantenphänomen gibt es eine Veranschaulichung in unserem Alltag, die den entsprechenden Effekt zwar unrealistisch 42 , aber quantenmechanisch korrekt in unsere Alltagswelt portiert. Der Tunneleffekt lässt Menschen durch Wände laufen. Die Zustandsüberlagerung (Superpositionsprinzip) lässt eine Katze gleichzeitig tot und lebendig sein. Bei der spukhaften Fernwirkung versagen jedoch alle Analogien aus unserer Alltagswelt. Es gibt nur ein Wort, mit dem man die Wirkung dieses Phänomens einigermassen treffend umschreiben kann: Teleportation.
    Zwei verschränkte Teilchen 43 werden voneinander entfernt. Teilchen Alpha bleibt auf der Erde. Teilchen Beta wird zum nächsten Stern gebracht. Die Teilchen können zwei mögliche Zustände annehmen, sagen wir „Up“ und „Down“. Sobald eines der beiden Teilchen gemessen wird, steigt das andere verschränkte Teilchen sofort in den gegenteiligen Zustand.
    Solange wir Alpha einfach ruhen lassen, befindet sich das Teilchen in der Zustandsüberlagerung. Es kann sowohl „Up“ als auch „Down“ sein. Wenn wir den Zustand des Teilchens messen, kollabiert seine Wellenfunktion und es nimmt einen der beiden möglichen Zustände an. Im selben Moment springt das andere Teilchen in den gegenteiligen Zustand. Das Problem dabei: Das gemessene Teilchen entscheidet sich zufällig für einen der beiden Zustände. Das andere Teilchen nimmt aber in jedem Fall augenblicklich den gegenteiligen Zustand an. Wie weiss es aber, in welchen Zustand das gemessene Teilchen gesprungen ist? Wie weiss Beta auf dem weit entfernten Stern, welchen Zustand Alpha soeben auf der Erde angenommen hat?
    42 Unrealistisch bedeutet in diesem Zusammenhang, dass ein Quantenphänomen im Alltag stattfinden kann, die Wahrscheinlichkeit dazu aber sehr klein ist (und deshalb unrealistisch).
    43 Zwei Teilchen sind verschränkt, wenn sie am gleichen Ort zur gleichen Zeit entstanden sind. Diese Teilchen sind fortan miteinander verbunden. Der Mechanismus dahinter ist gänzlich unbekannt.
    Einige Physiker vermuten verborgene Variablen, in denen die Zustandsverteilung von Anfang an festgelegt ist. Demnach wäre die Zustandswahl nur scheinbar zufällig, da sich die verborgenen Variablen unserem Blick und Zugriff entziehen. Die Theorie verborgener Variablen steht aufgrund experimenteller Erkenntnisse der letzten Jahre aber auf wackligem Grund. Und selbst wenn diese Theorie stimmen sollte, lässt sich damit die spukhafte Fernwirkung nicht wirklich erklären. Denn der seltsamste Aspekt besteht darin, dass beide Teilchen, egal wie weit entfernt voneinander sie sich befinden, bei der Messung des einen Teilchens unverzüglich einen Zustand annehmen. Information darf aber gemäss der Relativitätstheorie maximal mit Lichtgeschwindigkeit übertragen werden. Ansonsten wäre die Kausalität verletzt, das heisst die Information erreichte den Empfänger in der Vergangenheit und damit bevor die Information überhaupt abgeschickt worden ist. Wie kann es also sein, dass Beta auf dem einige Lichtjahre entfernten Stern sofort von der Messung an Alpha auf der Erde erfährt? Ohne jede Zeitverzögerung?
    Sofort wird eine mögliche Parallele zum Tunneleffekt klar. Wie beim Tunneleffekt wird auch hier die Lichtgeschwindigkeit in Frage gestellt. Es kommt scheinbar zu einer unmittelbaren Übertragung der Messung, wobei die Entfernung der beiden verschränkten Teilchen beliebig gross sein kann. Zwei verschränkte Teilchen sind durch einen unbekannten Mechanismus miteinander verbunden. Zustandswechsel werden wie durch Teleportation vom einen zum anderen Teilchen übertragen. Die Relativitätstheorie folgt dem Prinzip der Lokalität, das heisst, jedes Ereignis kann ein anderes Ereignis nur lokal beeinflussen. Oder anders ausgedrückt: Wenn ein Ereignis A auf der Erde stattfindet und ein Ereignis B auf Alpha Centauri, und beide Ereignisse nur ein Lichtjahr auseinander liegen, können sich die beiden Ereignisse nicht beeinflussen, da das Licht vier Jahre braucht, um von der Erde zu Alpha Centauri zu gelangen.
    In der Quantenphysik befindet sich ein Teilchen nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit an einem bestimmten Ort. Diese Wahrscheinlichkeit wird mit einer Wellenfunktion beschrieben. Ein Elektron, das auf der Erde um ein Atom kreist, hat die grösste Aufenthaltswahrscheinlichkeit in der Nähe des