{"id":"5eeca2546cee0700067cc33d","slug":"quantenwelt-de","title":"Quantenwelt","audio_url":"https://hls.blinkist.io/bibs/5eeca2546cee0700067cc33d/5eeca2546cee0700067cc33f-T1592566733.m4a?Expires=1653261523&Signature=aJmsXlrkkaURDX2RUGLKQC3S5ubLwpI1n0ez6Mmrpy67RfgyooMfU2rFsVxlxJ8BnNfB5jNBfcgLeny7NxdzQPr4ia55HfcJHeL2ag83TM-1CBz2NG~LbrgybsVh9qnNAcOQCe3yMKWn--a6E3JJCtHwdtvf7RO2QqSX4xNh3VAxbV9908HaL5OYVCRQkPylC~BJfRth6XUcwb4V~159421lGqPn9AYxeW8WOtXicSXSGsJeS2WIuJpW-btq99wybsk7bEKKATmZRyRApEuLOe8NS55mjar9yxPWDtk6mrI9-1FnvwBh0Ug6u~OSDHmtq4~GjZzdzRNYyNycvjx4lg__&Key-Pair-Id=APKAJXJM6BB7FFZXUB4A","chapters":[{"id":"5eeca2546cee0700067cc33f","title":"Die Quantenmechanik stellt die großen Fragen der Menschheit und spaltet die Physik.","text":"

Es ist das Vermächtnis wissenschaftlicher Arbeit, dass wir heute bestimmte Naturgesetze als Regelmäßigkeiten und Wahrheiten anerkennen dürfen. So können wir uns darauf verlassen, dass der Apfel vom Baum auf den Boden fällt und nicht zum Himmel fliegt und dass die Erde eine Kugel ist, die die Sonne umkreist. Doch vieles ist noch ungelöst und nicht alles ist direkt vom Menschen mess- oder wahrnehmbar. Je tiefer wir in die Dinge eintauchen und je mehr wir uns den allerkleinsten Teilchen und Molekülen nähern, desto mehr Rätsel gibt uns die Natur auf.

Was ist zum Beispiel ein Stein? Relativ einfach, denkt sich der Physiker zunächst: Ein Stein besteht aus Molekülen, die aus Atomen bestehen, und diese wiederum setzen sich aus Elektronen und anderen Elementarteilchen zusammen. Doch was sind diese Elementarteilchen genau? Mit dieser Frage beschäftigt sich die Quantenphysik – und die ist ein Reich voller Paradoxien. Nichts ist dort von Dauer. Alles ist Welle und Teilchen zugleich. Auf einmal erscheint die Frage, was ein Stein ist, schwieriger als gedacht.

Um die Quantenphysik zu erklären, entwickelten Physiker zu Beginn des 20. Jahrhunderts die Theorie der Quantenmechanik. Vom ersten Tag an waren sie über die Frage zerstritten, wie man die Quantenmechanik verstehen sollte, und die Meinungsverschiedenheiten dauern bis heute an. Im Zentrum des Streits stehen zwei fundamentale Fragen über die Erkenntnis der Welt.

Die erste Frage lautet: Gibt es eine Wirklichkeit unabhängig von unserem Geist? Mit anderen Worten: Existiert da draußen eine wirkliche Welt – ganz egal, ob und wie wir sie wahrnehmen? Die zweite Frage ist: Können wir die Wirklichkeit verstehen und beschreiben?

Jene Physiker, die beide Fragen mit Ja beantworten, gelten als Realisten. Sie glauben an eine wirkliche Welt, die weder von unserem Wissen noch von unserer Wahrnehmung abhängt. Albert Einstein zum Beispiel war ein Realist und auch der Autor zählt sich zu ihnen.

Die anderen aber, die die obigen Fragen mit Nein beantworten würden, werden als Antirealisten bezeichnet. Das klingt zunächst verschroben. Denn im Hinblick auf die Dinge unseres Alltags – etwa einen Stuhl, einen Baum oder eine Katze – sind die meisten Physiker Realisten. Sobald wir die alltägliche Größenskala des Menschen jedoch verlassen und die kleine Welt der Atome und Elektronen betreten, gehen die Meinungen auseinander.

Schuld daran ist die Quantenmechanik, denn sie stellt uns vor eine Wahl. Glauben wir ihr, müssen wir den Realismus zu Grabe tragen. Beharren wir aber auf dem Realismus, kann die Quantenmechanik nicht die korrekte Beschreibung der Welt sein. Dass eine realistische Theorie der Quantenwelt möglich ist, sollen diese Blinks zeigen.

"},{"id":"5eeca2546cee0700067cc340","title":"Die Quantenmechanik gibt tiefe Rätsel auf.","text":"

Seit rund einhundert Jahren bildet die Quantenmechanik das Fundament der Naturwissenschaften. Sie erklärt die Existenz von Atomen und gibt Aufschluss über die chemischen Eigenschaften von Molekülen. Durch die Quantenmechanik wissen wir, warum Metalle elektrisch leitend sind und wie sich Stoffe zueinander verhalten. All diese Erklärungen liefert sie mit großer Überzeugungskraft. Und dennoch ist sie zutiefst rätselhaft.

Drei Phänomene der Quantenmechanik stellen unsere Intuition besonders auf die Probe. Beginnen wir mit der Superposition. Diese besagt, dass sich Elementarteilchen wie Atome oder Elektronen an zwei verschiedenen Orten zugleich befinden können. Allein das scheint rätselhaft genug. Physiker beobachten zudem das Phänomen der Verschränkung. Hier interagieren zwei Teilchen erst miteinander, bewegen sich dann voneinander fort und bleiben doch miteinander verbunden, indem sie Eigenschaften teilen, die sie nur gemeinsam besitzen – nicht jedoch allein.

Noch nicht verwirrend genug? Schließlich stellt uns die Quantenmechanik vor das sogenannte Messproblem. Obwohl sich ein Teilchen in Superposition von Ortszuständen befinden kann – irgendwie also ein bisschen hier und ein bisschen dort zugleich –, können wir immer nur genau eine Position des Teilchens mithilfe eines Messgerätes erfassen.

Wer nun glaubt, dass das nach ziemlich großem Unsinn und wohl kaum nach fundierter Wissenschaft klingt, befindet sich in guter Gesellschaft. Wie der Autor selbst meinte auch Einstein einst, dass die Quantenmechanik in ihrer bisherigen Form unvollständig sein müsse. Erst wenn die Theorie geeignet ergänzt würde, könnten wir ihr einen Sinn abringen und womöglich ihre Rätsel lösen. Die Quantenmechanik war für Einstein daher bestenfalls eine vorübergehende Notlösung für die Beschreibung der Wirklichkeit.

Doch gehörte Einstein, wie wir bereits erfahren haben, zu den Realisten unter den Physikern. Die Antirealisten um den dänischen Pionier der Quantenmechanik Niels Bohr und den deutschen Physiker Werner Heisenberg hingegen erklärten die unsinnige Rätselhaftigkeit kurzerhand zum Prinzip. Sie meinten, das Problem sei weniger die Quantentheorie selbst als vielmehr der Mensch dahinter: Wir seien einfach nicht in der Lage, die Theorie richtig zu verstehen oder angemessen darüber zu sprechen.

Lange Zeit glaubten Physiker, dass sie die Zukunft vorausberechnen könnten, wenn sie die physikalische Welt nur lückenlos beschrieben. Mit der Quantenmechanik stießen sie jedoch an Grenzen. Ein Beispiel dafür ist die Heisenbergsche Unschärferelation. Wollen wir etwa die Position und den Impuls eines Teilchens in Erfahrung bringen, um dessen Bahn zu bestimmen, müssen wir uns für eine der Informationen entscheiden: Position oder Impuls. Nie können wir beides wissen, wir wissen immer nur die Hälfte. Die Erkenntnis, dass uns in der Quantenmechanik nie alle Informationen über ein System vorliegen, ist eines ihrer wichtigsten Prinzipien.

"},{"id":"5eeca2556cee0700067cc341","title":"Die Quantenmechanik kann viele Probleme bislang nicht lösen.","text":"

Die Physik möchte grundlegende Phänomene der Natur verstehen und erklären können. Obwohl die Quantenmechanik dafür enorm viel Potenzial liefert, bringt sie verschiedene Probleme mit sich, die unser Wissen beschränken und deterministische Beschreibungen über die Zukunft ausschließen. Eines haben wir bereits im letzten Blink erfahren: Wir können stets nur die Hälfte des Wissens erlangen, das wir bräuchten, um die Zukunft vorherzusagen.

Ein weiteres Hindernis folgt aus dem Subsystemprinzip, das der Theorie zugrunde liegt: Jedes System, in dem die Quantenmechanik gilt, ist ein Subsystem eines größeren Systems. Der Hintergrund ist, dass die Quantenmechanik allein auf solche physikalischen Größen Bezug nimmt, die von einem Messgerät oder einem Beobachter erfasst werden können, wobei Messgerät oder Beobachter selbst außerhalb des untersuchten Systems stehen müssen. Eine unmittelbare Konsequenz ist, dass die Quantentheorie alle Ambitionen aufgibt, das gesamte Universum zu beschreiben. Denn das Universum ist per Definition kein Subsystem eines größeren Systems.

Wir schauen uns eine weitere Überlegung an, die uns zeigt, warum die Quantenmechanik unvollständig sein muss. Um diese zu verstehen, müssen wir uns zunächst mit den Begrifflichkeiten der Theorie vertraut machen.

In der klassischen Newtonschen Physik wird die vollständige Beschreibung eines Systems – beispielsweise die Beschreibung der Positionen aller Teilchen samt ihrem Impuls zu einem bestimmten Zeitpunkt – als klassischer Zustand bezeichnet. In der Quantentheorie wissen wir jedoch immer nur die Hälfte. Die Beschreibung der Hälfte aller Informationen eines Systems wird daher als Quantenzustand bezeichnet.

Die Quantenmechanik folgt nun zwei grundlegenden Regeln. Regel 1 besagt, dass ein gegebener Quantenzustand deterministisch in einen anderen Quantenzustand übergeht. So weit ist also alles wie in der klassischen Physik. Es gibt klare Regeln, nach denen sich die Dinge über die Zeit verändern. Allerdings gilt diese Regel nur, solange das System in Ruhe ist. Sobald es gestört wird, verändert sich sein Zustand und wir können keine genaue Vorhersage mehr treffen. Nehmen Physiker Partikelmessungen vor, stören sie in diesem Moment das stabile System und bringen den Zufall ins Spiel. Dies ist die Regel 2, die besagt, dass wir das Ergebnis einer Messung immer nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit voraussagen können.

So wird die Physik zu einem Würfelspiel der Wahrscheinlichkeiten – absolute Gewissheiten und deterministische Aussagen gibt es nicht. Zugleich werden Messungen zu irgendwie besonderen Ereignissen im Universum, was zutiefst merkwürdig ist und ebenfalls Rätsel aufgibt.

"},{"id":"5eeca2556cee0700067cc342","title":"In der Quantenmechanik sind manche Katzen tot und lebendig zugleich.","text":"

Nach all der theoretischen Gedankenakrobatik und all dem technischen Quantenjargon wollen wir uns in diesem Blink einem berühmten Beispiel zuwenden. Die Rede ist von Schrödingers Katze und dem Rätsel, vor das sie uns stellt. Leider kommen wir auch hier nicht um etwas Fachsprache herum. Aber die Mühe wird sich lohnen!

Wir erinnern uns an die Quantenzustände: Das waren Beschreibungen eines physikalischen Systems, bei denen wir nur über die Hälfte der nötigen Informationen verfügen. Da in der Quantenphysik alle Dinge zugleich Welle und Teilchen sind, ein Quantenzustand uns aber immer nur entweder eine Position oder einen Impuls verrät, können wir solche Zustände durch eine der beiden Größen repräsentieren. Typischerweise wählt man dafür den Impuls. Einen Impuls ohne Position können wir uns als Welle vorstellen und so werden Quantenzustände durch Wellen repräsentiert.

Nun können zwei Quantenzustände superponiert, also überlagert werden und dadurch einen dritten Quantenzustand definieren. Dies entspricht einem physikalischen Prozess, bei dem die jeweiligen Wellen der Zustände zusammengefügt werden. Dabei vergisst jedoch der neue Quantenzustand die Eigenschaft, die die beiden vorherigen Zustände unterschied.

Eine Person könnte beispielsweise eine Hundeliebhaberin sein, während eine andere eine Katzenliebhaberin ist. Wenn wir die Zustände dieser beiden Personen superponieren, wissen wir nur noch, dass die Personen Hundeliebhaberinnen oder Katzenliebhaberinnen sind. Die Superposition entspricht somit der Oder-Verknüpfung zweier Zustände.

Gleichzeitig lassen sich Quantenzustände auch als Und-Zustände kombinieren. Das geschieht etwa, wenn sich ein Proton und ein Elektron zu einem Wasserstoffatom verbinden. Beide haben für sich genommen ihren eigenen Quantenzustand. Ihre Verbindung zum Wasserstoffatom aber erzeugt einen neuen Quantenzustand, der die beiden Zustände vereinigt.

Kommen wir nun endlich zur Katze. Der österreichische Physiker Erwin Schrödinger entwarf 1935 folgendes Gedankenexperiment: Man tue ein angeregtes Atom, einen Geigerzähler und eine Katze in eine geschlossene Kiste.

Das angeregte Atom befindet sich in einem instabilen Zustand, sodass es nach einer gewissen Zeit zerfällt und dabei Energie in Form eines Photons, also eines Lichtteilchens, abgibt. Sobald der Geigerzähler das Photon misst, soll er der Katze einen tödlichen Stromstoß verpassen, so das Gedankenexperiment.

Die Krux ist nun, dass, solange wir die Kiste nicht öffnen, die arme Katze sowohl tot als auch lebendig ist. Denn das Atom befindet sich in einer Superposition von zerfallen oder nicht zerfallen. Während ein solcher Zustand in der Quantenwelt der Atome Sinn ergeben mag, ist er in Bezug auf Katzen absurd. Und das stellt uns vor ein Rätsel. Denn warum gelten für Atome andere Regeln als für Katzen?

"},{"id":"5eeca2556cee0700067cc343","title":"Über lange Zeit triumphierte der Antirealismus in der Quantenmechanik.","text":"

Die Quantenmechanik ist voller Rätsel und Widersprüche. Und doch wurde das 20. Jahrhundert zum Triumphzug der Theorie. Ihre Rebellion wurde in Windeseile zur Orthodoxie. Wie konnte das geschehen?

Die Quantenrevolution begann mit Einstein. Im Jahr 1905 veröffentlichte dieser einen Aufsatz, in dem er einen radikalen Vorschlag unterbreitete. Er schlug eine Doppelnatur des Lichts vor, das zugleich Welle und Teilchen sein sollte. Zuvor hatten die Physiker angenommen, Licht bestehe nur aus Wellen. Denn Experimente wie das Doppelspaltexperiment, das Interferenzmuster von Licht nachwies, suggerierten den Wellenzustand. Zugleich aber gab es Hinweise auf Teilcheneigenschaften des Lichts, wie etwa den fotoelektrischen Effekt, bei dem Licht Elektronen aus einer Metalloberfläche herauslöst.

Der junge französische Aristokrat Louis de Broglie vervollständigte die von Einstein begonnene Revolution, indem er die Welle-Teilchen-Dualität für universell erklärte. Er postulierte, dass nicht nur Licht, sondern alle Materie und Strahlung Welle und Teilchen zugleich seien.

Die Physiker-Gemeinschaft war zunächst ratlos. Niemand schien die neue Erkenntnis so recht zu verstehen. Bis auf einen: den dänischen Physiker Niels Bohr, für den nun die große Stunde schlug. War Einstein mit Leib und Seele Realist, so war Bohr überzeugter Antirealist. Für ihn war die Geburt einer neuen Physik nicht genug. Er verkündete zugleich eine Revolution der Philosophie.

Bohr bezeichnete seinen Ansatz als Komplementarität. Ihr zufolge sind weder Wellen noch Teilchen wirkliche Eigenschaften der Natur, sondern bloße Vorstellungen unseres Geistes. Sie sind bloß intuitive, nützliche Bilder, die wir der Natur aufzwingen. Und das lässt sich schwer widerlegen: Immerhin beobachten wir die winzigen Elektronen und Atome nie direkt, sondern stets nur indirekt durch deren Reaktion mit Messinstrumenten. Letztlich, so Bohr, könnten wir von einem Elektron nie außerhalb des Kontexts eines Experiments sprechen und müssten daher das Ziel aufgeben, in der Naturwissenschaft eine objektive Beschreibung der Welt zu finden.

Bohrs Verständnis der Quantenphysik wird heute als Kopenhagener Interpretation bezeichnet, die über Jahrzehnte die einzige Lehrversion der Quantentheorie darstellte. Für den Autor ist dieser Umstand ein Skandal. Denn tatsächlich gab es von Anfang an eine realistische Version der Quantentheorie, die Führungswellentheorie, die de Broglie bereits 1927 vorstellte.

De Broglies Idee basierte auf seinem Konzept der universellen Welle-Teilchen-Dualität. Er nahm an, dass Teilchen immer an einem bestimmten Ort sind und einem eindeutigen Pfad folgen. Zugleich fließen jedoch Wellen durch den Raum, die die Teilchen führen und alle anderen möglichen Pfade nehmen.

Alles, was die Quantenmechanik voraussagt, sagt auch die Führungswellentheorie voraus. Und alles, was in der Quantenmechanik rätselhaft erscheint, wird durch sie verständlich. Und doch wurde de Broglies Theorie lange Zeit verdrängt und vergessen.

"},{"id":"5eeca2556cee0700067cc344","title":"Der Realismus kehrte erst spät und nur langsam in die Quantenphysik zurück.","text":"

Mit dem Beginn der 1930er-Jahre gab de Broglie es auf, seine Führungswellentheorie zu verteidigen. Mit Ausnahme von Einstein, der den Ansatz lobte, schenkte kaum einer der Pioniere der Quantenphysik seiner Theorie viel Aufmerksamkeit. Die antirealistische Kopenhagener Interpretation setzte sich durch und wurde zur allgemeinen Lehre. So blieb es bis in die frühen 1950er-Jahre.

Zu dieser Zeit verfasste der junge US-amerikanische Physiker David Bohm ein Lehrbuch zur Quantenmechanik. Er folgte zunächst der Kopenhagener Doktrin, doch nach einem Gespräch mit Einstein in Princeton fragte er sich, ob es nicht doch eine deterministische, realistische Quantentheorie geben könnte.

Es brauchte wenig Zeit, bis Bohm eine realistische Quantentheorie entwarf. Nicht wissend, dass de Broglie diese Idee bereits formuliert hatte, erfand er die Führungswellentheorie noch einmal neu. Auch in Bohms Quantenphysik führen Wellen die Teilchen und sowohl Wellen als auch Teilchen sind Bestandteile der realen Welt und universell.

Die Reaktionen in der Physikwelt waren verhalten. Einstein schien der Weg doch „zu billig“, Heisenberg sah in der Theorie nur einen „irrelevanten Überbau“ der Quantenmechanik und Robert Oppenheimer meinte sogar, man müsse Bohm gemeinsam ignorieren, wenn man ihn schon nicht widerlegen könne. Zwar griffen vereinzelt internationale Forschungsteams die Theorie Bohms auf, das Interesse an ihr wuchs jedoch nur langsam.

Erst in den 1960er-Jahren gewann der Realismus wieder an Auftrieb. Theoretiker wie Jeffrey Bub oder Philip Pearle entwickelten alternative Theorien, die unter der Sammelbezeichnung Modelle des physikalischen Kollapses bekannt sind.

Solche Modelle gehen von der Idee aus, dass im Allgemeinen nur Wellen existieren, die jedoch hin und wieder „kollabieren“, sich dabei stark an einem Ort konzentrieren und daher wie Teilchen erscheinen. Da es keine Teilchen gibt, löst sich so der rätselhafte Dualismus von Wellen und Teilchen in Luft auf. Weiterhin ist für makroskopische Objekte wie Quantenwellen die Wahrscheinlichkeit eines Kollapses ungleich höher als für einzelne Atome. Das erklärt, warum sich große Objekte immer an einem Ort befinden und sich nicht wie einzelne Teilchen überlagern können.

Für die Realisten unter den Quantenphysikern ergaben sich somit zwei Wahlmöglichkeiten. Wenn sowohl Wellen als auch Teilchen existieren sollten, führte dies zur Führungswellentheorie. Aber diese hat ihren Preis. Denn in ihr muss es gespenstische, leere Wellen geben, die keine Teilchen führen und parallele, ebenfalls reale Welten darstellen. Wenn hingegen nur Wellen existieren sollten, führte dies zu den Kollapsmodellen. Auch diese bergen jedoch Probleme in sich.

"},{"id":"5eeca2556cee0700067cc345","title":"Mit der Renaissance des Realismus entsprossen weitere Quantentheorien.","text":"

Mit der neuen Führungswellentheorie und den Kollapsmodellen wurde der Realismus in der Quantenphysik wiedergeboren. Das war ein großer Schritt in die richtige Richtung. Aber die neuen Theorien konnten die realistischen Hoffnungen noch nicht erfüllen. In der Führungswellentheorie spuken gespenstisch leere Wellen und Welten herum. Die Kollapsmodelle wiederum stehen in Konflikt mit Einsteins Relativitätstheorie und dem Satz der Energieerhaltung, um nur zwei der vielen Probleme zu nennen.

Mit der Renaissance des Realismus kamen weitere interessante Ansätze zur Quantentheorie hinzu, einen davon wollen wir hier genauer betrachten: den magischen Realismus. Er geht auf den US-amerikanischen Physiker Hugh Everett III zurück, der 1957 eine Theorie vorschlug, die heute als Viele-Welten-Interpretation der Quantenmechanik bekannt ist.

Die Idee dahinter ist folgende: Der Hauptgrund, warum die klassische Quantenmechanik den Realisten Bauchschmerzen bereiten muss, ist die zuvor erwähnte Regel 2, die Messungen zu irgendwie besonderen Ereignissen und die Welt zu einem Würfelspiel der Wahrscheinlichkeiten macht. Everett verwarf daher kurzerhand Regel 2 und versuchte, der Quantenmechanik einen Sinn auf Basis von Regel 1 abzugewinnen. Wir erinnern uns: Regel 1 nimmt an, dass sich Quantenzustände analog zur klassischen Physik deterministisch verändern, solange das System ungestört ist.

Everett schlug vor, die Wirklichkeit neu zu denken. Wann immer wir vor einem Rätsel wie der toten und zugleich lebendigen Schrödingerschen Katze stehen, müssen wir beide Möglichkeiten als wirklich betrachten. Unsere Erfahrung ist nur ein Teil der gesamten Wirklichkeit, denn wir sehen entweder eine tote oder eine lebendige Katze.

Wenn ein Quantenexperiment durchgeführt wird, spaltet sich das Universum in parallele Welten auf, von denen jede eines der möglichen Ergebnisse des Experiments ist. Das klingt in der Tat magisch, wenn nicht sogar gänzlich unrealistisch, und tatsächlich ist die Viele-Welten-Interpretation problematisch. Denn warum spaltet sich das Universum genau dann, wenn wir etwas messen wollen?

Wie der magische Realismus liefern auch andere Ansätze bisher kein überzeugendes Bild der Quantenphysik. Wir müssen daher weitersuchen.

"},{"id":"5eeca2556cee0700067cc346","title":"Eine realistische Quantentheorie ist möglich, doch wird mit ihr der Raum verschwinden.","text":"

Es gibt also eine ganze Reihe von realistischen Alternativen zur klassischen Quantenmechanik. Wir haben die Führungswellentheorie erörtert, Kollapsmodelle besprochen und magische wie auch kritische Ansätze kennengelernt. Aber ist eine der bisherigen Theorien schlüssig genug, um eine realistische Erklärung der Welt zu liefern? Hat eine der bisherigen Theorien das Zeug, die Quantenmechanik endgültig vom Thron zu stoßen?

Leider nein. Wie es scheint, bergen alle der bisher ausgearbeiteten realistischen Ansätze in der Quantenphysik ernsthafte Probleme in sich. Das ist jedoch kein Grund zur Ernüchterung, sondern Anreiz zu weiterer Forschung. Denn wie sonderbar die Welt auch sein mag, es muss möglich sein, Realist im Quantenuniversum zu sein. Davon ist der Autor überzeugt. Und tatsächlich hat er ein paar Ideen, wie wir zu einer vollständigen Theorie der Quantenphysik gelangen können.

Wie wir gesehen haben, geht die klassische Quantenmechanik von einem merkwürdigen Dualismus aus: Alles ist Welle und Teilchen zugleich. Einige realistische Ansätze wie die Führungswellentheorie behalten dieses „doppelte Sein“ von Wellen und Teilchen bei, wohingegen andere Konzepte wie die Kollapsmodelle nur auf Wellen basieren. Ansätze, die nur Teilchen und keine Wellen berücksichtigen, waren bislang nicht erfolgreich.

Die bisherige Forschung lässt aus Sicht des Autors folgenden Schluss zu: Wir scheinen vor einer Wahl zu stehen. Entweder existieren nur Wellen oder es gibt eine andere fundamentale Eigenschaft, die die physikalische Welt erfasst und die Wellen beschreibt. Wenn uns die Wellen nicht zum Ziel führen, welche Eigenschaft könnte das sein?

Klassischerweise nehmen wir an, dass Raum und Zeit fundamentale Eigenschaften der Wirklichkeit sind. Der Realismus stellt uns vor die Wahl: Raum oder Zeit. Entweder ist nur der Raum eine fundamentale Eigenschaft der Wirklichkeit, aus der sich die Zeit ergibt. Oder die Zeit ist fundamental und der Raum geht daraus hervor. Der Autor meint, die Zeit sei fundamental.

Er schlägt einen Ansatz vor, den er als kausale Perspektiventheorie bezeichnet. Diese beinhaltet drei wesentliche Hypothesen. Erstens ist die Zeit im Sinne der Verursachung fundamental. Das bedeutet, dass der Prozess der Entstehung zukünftiger Ereignisse aus gegenwärtigen Ereignissen wesentlich ist. Zweitens ist die Zeit irreversibel. Der kausale Prozess von gegenwärtigen zu zukünftigen Ereignissen kann also nicht rückwärts laufen und geschehene Ereignisse ungeschehen machen. Drittens ist der Raum emergent. Fundamental gesehen gibt es den Raum nicht, sondern nur Ereignisse, die andere Ereignisse zur Folge haben.

So hat der Realismus seinen Preis: Wir müssen uns vom Raum verabschieden.

"},{"id":"5eeca2556cee0700067cc347","title":"Zusammenfassung","text":"

Die Kernaussage dieser Blinks ist:

Die Pioniere der Quantenphysik waren sich von Beginn an uneinig, wie die Welt der Atome und Elektronen richtig zu verstehen sei. Lange Zeit dominierte die Theorie der Antirealisten, die meinten, es gebe keine Wirklichkeit unabhängig vom Menschen. Doch dieser Ansatz ist voller Paradoxien und Rätsel. Ein realistisches Verständnis der Quantenphysik bringt uns weiter. Realisten glauben, dass es eine „wirkliche Welt da draußen“ gibt. Zwar ist die Quantentheorie bis heute unvollständig, doch mit dem Realismus ergeben sich Möglichkeiten, die Welt der Quanten zu durchdringen und unserem Universum einen Sinn abzuringen, ohne in Rätseln zu sprechen.

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Zum Weiterlesen: Die perfekte Theorie von Pedro G. Ferreira

Einstein setzte zu Beginn des 20. Jahrhunderts eine Zwillingsrevolution in Gang. Die Geschichte der ersten Revolution, der Quantentheorie, haben wir in diesen Blinks erforscht. Über Einsteins zweite Revolution, die Relativitätstheorie, kannst du in den Blinks zu Die perfekte Theorie (2019) mehr erfahren. Während uns die Quantentheorie Einsicht in die kleine Welt der Atome gibt, zeigt Autor Pedro Ferreira wie uns die Relativitätstheorie die Tore zum Universum, zum Beginn der Zeit und der Entstehung der Sterne und Galaxien eröffnet.

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