Hyperspace: eine Reise durch den Hyperraum und die zehnte Dimension ; [Einsteins Rache]

widersprechen scheint.

    3. Nie können wir gleichzeitig die Geschwindigkeit und den Ort eines subatomaren Teilchens kennen.

    Das ist das Heisenbergsche Unbestimmtheitsprinzip, der bei weitem umstrittenste Aspekt der Theorie, der aber seit einem halben Jahrhundert jeder Überprüfung im Labor standgehalten hat. Untersuchungsdaten, die von dieser Regel abweichen, sind nicht bekannt.
       Nach dem Unbestimmtheitsprinzip können wir nie sicher sein, wo sich ein Elektron befindet oder mit welcher Geschwindigkeit es sich bewegt. Allenfalls können wir berechnen, mit welcher Wahrscheinlichkeit das Elektron mit einer bestimmten Geschwindigkeit an einem bestimmten Ort erscheinen wird. So hoffnungslos, wie man annehmen könnte, ist die Situation indessen nicht, weil wir die Wahrscheinlichkeit, mit der das Elektron zu finden ist, mathematisch exakt berechnen können. Obwohl das Elektron ein Punktteilchen ist, wird es von einer Welle begleitet, die einer genau definierten Gleichung, der Schrödingerschen Wellengleichung, gehorcht. Ganz grob läßt sich sagen: Je größer die Welle, desto größer die Wahrscheinlichkeit, daß wir an diesem Punkt das Elektron finden.
       So verschmilzt die Quantentheorie das Teilchenund das Wellenkonzept zu einer hübschen Dialektik: Die fundamentalen physikalischen Objekte in der Natur sind Teilchen, aber die Wahrscheinlichkeit, ein Teilchen an einem gegebenen Ort in Raum und Zeit zu finden, liefert eine Wahrscheinlichkeitswelle. Diese Welle gehorcht ihrerseits einer genau definierten mathematischen Gleichung, die Schrödinger entwickelt hat.
       Was die Quantentheorie so widersinnig erscheinen läßt, ist der Umstand, daß sie alles auf diese verwirrenden Wahrscheinlichkeiten reduziert. Mit großer Genauigkeit können wir vorhersagen, wie viele Elektronen in einem Strahl gestreut werden, wenn sie sich durch einen Schirm mit Löchern bewegen. Doch unter keinen Umständen können wir exakt angeben, welches Elektron in welche Richtung streuen wird. Das liegt nicht an der Unscharfe unserer Instrumente, sondern ist laut Heisenberg ein Naturgesetz.
       Natürlich hat diese Formulierung beunruhigende philosophische Konsequenzen. Nach Newtonscher Auffassung ist das Universum ein riesiges Uhrwerk, das am Anfang der Zeit aufgezogen worden ist und seither tickt, weil es den drei Newtonschen Bewegungsgesetzen gehorcht. Diese Vorstellung des Universums wurde nun durch Ungewißheit und Zufall ersetzt. Ein für allemal zerstörte die Quantentheorie Newtons Traum von der mathematischen Vorhersagbarkeit der Bewegung aller Teilchen im Universum.
       Wenn die Quantentheorie gegen unseren gesunden Menschenverstand verstößt, so vor allem, weil sich die Natur offenbar wenig um unseren gesunden Menschenverstand schert. So verwirrend und bizarr diese Ideen auch erscheinen mögen, sie lassen sich ohne Schwierigkeit im Labor verifizieren, beispielsweise im berühmten Doppelspalt-Experiment. Nehmen wir an, wir feuern einen Elektronenstrahl auf einen Sichtschirm mit zwei schmalen Spalten ab. Hinter dem Schirm haben wir empfindliches Fotopapier aufgespannt. Nach der klassischen Physik des 19. Jahrhunderts müßten durch die Elektronenstrahlen hinter den beiden Spalten zwei winzige Flecken in das Fotopapier eingebrannt werden. Doch wenn wir das Experiment im Labor tatsächlich durchführen, finden wir auf dem Fotopapier ein Interferenzmuster (eine Folge von hellen und dunklen Streifen), das man im allgemeinen mit wellenartigem, nicht teilchenartigem Verhalten verbindet (Abbildung 5.1.). (Am einfachsten läßt sich ein Interferenzmuster erzeugen, indem man ein ruhiges Bad nimmt und dann rhythmische Wellen über die Wasseroberfläche laufen läßt. Das spinnennetzartige Muster der Wellen, die sich auf der Wasseroberfläche kreuzen, ist ein Interferenzmuster, hervorgerufen durch den Zusammenstoß vieler Wellenfronten.) Das Muster auf dem Fotopapier entspricht einer Welle, die beide Spalten gleichzeitig passiert hat und dann hinter dem Schirm mit sich selbst interferiert. Da das Interferenzmuster durch die kollektive Bewegung vieler einzelner Elektronen hervorgerufen wird und da die Welle gleichzeitig durch beide Spalten gedrungen ist, müssen wir bei naiver Betrachtungsweise zu dem absurden Schluß gelangen, daß Elektronen irgendwie durch beide Löcher gleichzeitig gelangen können. Doch wie kann ein Elektron an zwei Orten zur gleichen Zeit sein? Nach der Quantentheorie ist das Elektron ein Punktteilchen,