Die Quantenphysik birgt die erfolgreichste Theorie aller Zeiten: die Quantentheorie

Quantenphysik – Was wir noch nicht wissen – Existiert der Mond auch wenn keiner hinsieht
© Bayrischer Rundfunk alpha 29.05.2011
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Die in einer Sache befindliche Information ist ausschlaggebend

Die Quantenphysik birgt die erfolgreichste Theorie aller Zeiten: die Quantentheorie. Ein Großteil unseres Lebens basiert auf der Quantentheorie bzw. ist davon abhängig – was den meisten Menschen nicht bewusst ist bzw. was kaum in Betracht gezogen wird. Tatsache ist jedoch, dass mehr als ein Drittel der gesamten Weltwirtschaft von Produkten abhängt, die mithilfe der Quantentheorie entwickelt wurde.

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Der Begriff „Quanten“ wurde gegen Ende des 19 Jahrhunderts durch den Physiker Max Planck geprägt. In seinen Forschungen gelangte er nämlich zu der Erkenntnis, dass es unter den Atomen, Elektronen oder Photonen keine kontinuierlichen Übergänge von einem Zustand in einen anderen gibt. Die sogenannten Pakete, in denen diese Teilchen auftreten, bezeichnete Max Planck als Quanten. Ein gutes Veranschaulichungsbeispiel gibt Wasser ab, das eben nicht kontinuierlich, sondern in Tropfen fließt.

Wie in so vielen Bereichen der Naturwissenschaft gab es auch in der Quantenphysik Studien, deren Ergebnisse reine Paradoxien waren. „Existiert der Mond auch wenn keiner hinsieht?“ lautete in diesem Zusammenhang eine Frage von Albert Einstein an Nils Bohr. Zwar kann dies weder im Film noch an anderer Stelle beantwortet werden, doch trägt eine Erklärung zum Verständnis bei. Einer der heute renommiertesten Quantenphysiker, Prof Dr. Dr. h. c. Anton Zeilinger, sagt dazu Folgendes: „Wir dürfen nicht immer davon ausgehen, dass die Dinge, die wir beobachten, auch tatsächlich vor der Beobachtung existieren oder so existieren, wie wir sie beobachten.“

Prinzipiell geht es also um das Verständnis der Wirklichkeit. Für den Professor liegt der Schlüssel hierzu nicht in der Materie einer Sache, sondern in der Information, die sie enthält.

Um ein Objekt definieren zu können, muss man also wissen, aus welchen Inhaltsstoffen es sich zusammensetzt und wie diese angeordnet sind.

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Gut veranschaulicht wird dies im Film mit einem Hamburger, der erst einmal für jeden sichtbar aus verschiedenen Zutaten besteht, die in bestimmter Weise arrangiert sind. Das Hamburgerbrötchen besteht wiederum aus verschiedenen Inhaltsstoffen, von denen einer Mehl ist. Am Ende der Betrachtungskette angelangt sind es Moleküle, deren Atome sich in bestimmter Weise anordnen, und so darüber entscheiden, ob Mehl Mehl ist. Würden sich die Atome anders anordnen, also eine andere Information weitergeben, wäre es kein Mehl.

Professor Zeilinger erlangte als Physiker Bekanntheit durch die sogenannte Verschränkung. Sie beschäftigt sich mit der Theorie, dass zwei Teilchen, die am selben Ort zur selben Zeit entstanden sind, miteinander verbunden sein können, egal wie weit sie sich später räumlich voneinander entfernen. Beobachtet man nur eines der beiden Teilchen, hat dies einen Einfluss auf den Zustand des anderen. Nils Bohr erklärte dieses Verhalten damit, dass die einzelnen Teilchen trotz der Trennung stets ein einheitliches Ganzes bleiben.

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Für das Verständnis der Wirklichkeit gibt es viele verschiedene Theorien.

Begonnen bei der klassisch physikalischen Behauptung, dass die Dinge ungeachtet unserer Aufmerksamkeit so sind, wie sie sind, bis hin zur Vermutung, dass sie nur im Moment der Beobachtung sind, wie wir sie sehen.

Glücklicherweise gibt es Physiker wie Professor Zeilinger, denen solch ungeklärte Fragen ein Anreiz sind.