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

welches das eine oder das andere Loch durchquert hat. Dagegen hat die Wellenfunktion des Elektrons, die über den Raum ausgebreitet ist, beide Löcher passiert und dann mit sich selbst wechselgewirkt. So beunruhigend diese Vorstellung auch ist, in Experimenten konnte sie wiederholt bestätigt werden. In diesem Zusammenhang hat der Physiker Sir James Jeans einmal gesagt: »Wahrscheinlich ist es genauso sinnlos, über den Platz zu diskutieren, den ein Elektron einnimmt, wie über den Platz, den eine Furcht, eine Angst oder eine Ungewißheit braucht.« (Auf einem Autoaufkleber in Deutschland habe ich diesen Gedanken einmal knapp zusammengefaßt gesehen: »Hier hat Heisenberg möglicherweise geschlafen.«)

    Abbildung 5.1. Ein Elektronenstrahl wird durch zwei kleine Löcher geschossen und von einem lichtempfindlichen Film aufgefangen. Zwei Flecken erwarten wir auf dem Film zu sehen. Statt dessen finden wir ein welliges Interferenzmuster. Wie kommt das? Nach der Quantentheorie ist das Elektron ein punktartiges Teilchen und kann nicht beide Löcher passieren, wohl aber ist es der mit jedem Elektron ver- knüpften Schrödingerschen Welle möglich, beide Löcher zu durchqueren und mit sich selbst zu interferieren.

    4. Es besteht eine gewisse Wahrscheinlichkeit, daß Teilchen unüberwindbare Hindernisse »durchtunneln« oder mittels eines Quantensprungs überwinden.

    Diese Feststellung gehört sicherlich zu den verblüffendsten Vorhersagen der Quantentheorie. Auf der atomaren Ebene hat die Vorhersage geradezu spektakuläre Erfolge gefeiert. »Tunneleffekte« oder Quantensprünge durch Hindernisse haben jeden experimentellen Test bestanden. Tatsächlich ist eine Welt ohne Tunneleffekt heute nicht mehr vorstellbar.
       Ein einfaches Experiment, das die Richtigkeit des Tunneleffektes beweist, beginnt damit, daß man ein Elektron in eine Schachtel befördert. Normalerweise hat das Elektron nicht genügend Energie, um die Wände der Schachtel zu durchdringen. Wenn die klassische Physik recht hätte, würde das Elektron die Schachtel niemals verlassen. Doch nach der Quantentheorie wird sich die Wahrscheinlichkeitswelle des Teilchens über die Schachtel verteilen und in die Umgebung hinaussickern. Mit Schrödingers Wellengleichung läßt sich das Durchsickern der Wand exakt berechnen. Mit anderen Worten, es gibt eine geringe Wahrscheinlichkeit, daß sich der Aufenthaltort des Elektrons irgendwo außerhalb der Schachtel befindet. Ebensogut kann man sagen, es besteht eine bestimmte, aber geringe Wahrscheinlichkeit, daß das Elektron das Hindernis (die Schachtelwand) durchtunnelt und aus der Schachtel gelangt. Mißt man im Labor die Rate, mit der Elektronen solche Hindernisse durchtunneln, so entsprechen die ermittelten Zahlen exakt der Quantentheorie.
       Dieser Quanten-Tunneleffekt ist das Geheimnis, auf dem die Tunneldiode beruht, denn sie ist ein rein quantenmechanisches Gerät. Normalerweise hätte die Elektrizität nicht genügend Energie, um die Tunneldiode zu durchdringen. Nun kann aber die Wellenfunktion dieser Elektronen die Hindernisse in der Diode überwinden, und damit besteht eine nicht zu vernachlässigende Wahrscheinlichkeit, daß durch den Tunneleffekt Elektrizität auf die andere Seite des Hindernisses gelangt. Wenn Sie das nächste Mal dem schönen Klang Ihrer Stereoanlage lauschen, dann denken Sie daran, daß Sie den Rhythmus unzähliger Elektronen vernehmen, die diesen und anderen merkwürdigen Gesetzen der Quantenmechanik gehorchen. Wenn die Quantenmechanik falsch wäre, dann würde die gesamte Elektronik, einschließlich unserer Fernsehgeräte, Computer, Radios, Stereoanlagen und so fort, nicht mehr funktionieren. (Ja, wenn die Quantentheorie falsch wäre, würden die Atome in unserem Körper zusammenstürzen, und wir würden uns auf der Stelle auflösen. Nach den Maxwellschen Gleichungen müßten die Elektronen, die in einem Atom kreisen, ihre Energie in einer Mikrosekunde verlieren und in den Kern stürzen. Dieser plötzliche Kollaps wird durch die Quantentheorie verhindert. Damit sind wir der lebende Beweis für die Richtigkeit der Quantenmechanik.)
       Infolgedessen gibt es auch eine endliche, berechenbare Wahrscheinlichkeit, daß »unmögliche« Ereignisse eintreten. Beispielsweise kann ich berechnen, wie wahrscheinlich es ist, daß ich unerwartet verschwinde, die Erde durchtunnele und in Hawaii wieder auftauche. (Allerdings wäre die Zeit, die ich auf das Eintreten eines solchen Ereignisses