Quantenkoffer – Der Koffer 2

Quantenphysik – Revolution unseres Weltbilds

Der Anspruch der Physik war es immer, die Welt bis ins kleinste Detail zu beschreiben. Doch die Quantenphysik lässt dieses Weltbild an seine Grenzen stoßen und eröffnet einen völlig neuen Blickwinkel.

Kaum etwas hat die Menschheit so sehr beschäftigt wie das Licht. Ob es nun in der Bibel als Ursprung allen Lebens beschrieben wird, den Philosophen der Antike als Symbol für absolute Erkenntnis galt, wir einzelne historische Abschnitte als „dunkles Zeitalter” beschreiben oder die Aufklärung mit „Erleuchtung” gleichsetzen – beim Ringen um Wissen, Glauben und unseren Platz im Universum war das Licht schon immer eine gern genommene Metapher.

„Es werde Licht! Und es ward Licht.“ – Altes Testament, Das erste Buch Mose

Zum Untersuchungsgegenstand wurde es allerdings erst mit dem Aufkommen der modernen Naturwissenschaften, insbesondere innerhalb der Physik. Bis weit in die Neuzeit hinein war relativ unklar, was Licht eigentlich ist. Dessen wirkliche Erforschung wurde erst durch ein Verständnis von Wissenschaft möglich, das in der frühen Phase der Aufklärung seinen Ursprung hatte: Die Reduzierung von Beobachtungen auf einfache Gesetzmäßigkeiten, ein Prinzip, das auch von Isaac Newton bei der Formulierung der klassischen Mechanik angewandt wurde.

„Dass ich erkenne, was die Welt im Innersten zusammenhält” – Johann Wolfgang von Goethe

Die klassische Mechanik gab Anstoß zu einem Weltbild, das ab diesem Zeitpunkt auch das Verständnis von Kultur, Staatswesen, Gesellschaft oder Seelenleben veränderte. Die Menschheit erlangte, losgelöst von religiösem Dogma und beflügelt durch den Geist der Aufklärung, ein völlig neues Selbstbewusstsein. Denn wenn die Welt bestimmten physikalischen Gesetzen folgt und die Menschheit in der Lage ist diese zu entschlüsseln, würden sich irgendwann sämtliche Phänomene vollständig erklären und vorhersagen lassen.

Mit der Aufklärung setzte so eine wissenschaftliche Suche nach Kausalität ein, die den Anspruch hatte, alles zueinander in Bezug zu setzen – oder, wie es Goethe formulierte, herauszufinden, „was die Welt im Innersten zusammenhält”. Es ist eine besondere Ironie der Geschichte, dass ausgerechnet zuerst das Licht dafür sorgte, dass dieses Bild zu Beginn des 20. Jahrhunderts mit dem Aufkommen der Quantenphysik ins Wanken geriet. Plötzlich gab es Theorien, die die zuvor in der klassischen Mechanik und der Relativitätstheorie wurzelnden Anschauungen unter bestimmten Voraussetzungen widerlegte. An die Stelle der eindeutigen Bestimmbarkeit trat die Unschärfe und an die Stelle der genauen Berechnung trat die Wahrscheinlichkeit.

„Der Alte würfelt nicht” – Albert Einstein

Denn wo vorher genau bestimmt werden konnte, wie sich ein bewegliches Objekt – etwa ein Himmelskörper – verhalten wird, lässt die Quantentheorie diese Bestimmung nur noch mit der Hilfe von Wahrscheinlichkeiten zu. Ein Verständnis, das die physikalische Zunft damals schockierte. „Der Alte würfelt nicht”, so eines der bekanntesten Zitate von Albert Einstein, der selbst wertvolle Beiträge zur Quantenphysik lieferte. Auch die Phrase ”spukhafte Fernwirkung“, die sich auf das völlig neue Phänomen der Verschränkung bezieht, stammt von Einstein.

So viele Rätsel die Quantenphysik aufwarf, so offensichtlich ist ihr Nutzen: Im Alltag begegnet sie uns in den meisten technischen Geräten, in elektronischen Halbleiterelementen und damit jedem Mikrochip, in der Magnetresonanztomographie aber natürlich auch in Lasern oder Leuchtdioden. Die Quantenphysik ist damit eine der am besten experimentell überprüften Theorien der Physik.

„Das Verständnis reicht oft viel weiter als der Verstand” – Marie von Ebner-Eschenbach

Dies führte allerdings noch nicht dazu, dass das Verständnis einer absoluten, deterministischen Vorstellung der Welt und des Universums in Frage gestellt wurde. Die Quantenphysik ist jetzt über 100 Jahre alt und es ist sehr leicht viele gute Zitate von ihren Gründern aus der Zeit ihrer Entstehung zu finden. In der heutigen Zeit ist ihr wirkliches Verständnis allerdings auf Randbereiche der Physik beschränkt und hat noch keinen wirklichen Zugang zu anderen Bereichen der Gesellschaft erreicht. Es müssen deshalb schon junge Menschen mit diesen Phänomenen in Berührung kommen und sie durch wirkliches „Begreifen“ verstehen. Dies ist der „Aufklärungsanspruch“ des Quantenkoffers.