QuantenphysikDie Wirklichkeit der Welle

Noch immer wird erbittert um die Interpretation der Quantentheorie gerungen. Ist die Natur wirklich per se "unscharf" – oder gibt es eine "tiefer liegende" Realität, die wir nicht kennen? Eine neuer Aufsatz heizt den Streit an.

Seit mehr als hundert Jahren beschreiben die Physiker das merkwürdige Verhalten von (sub)atomaren Objekten durch die Quantentheorie. Genügend Zeit, so sollte man meinen, sich darüber klar zu werden, was die seltsamen Quantengesetze eigentlich bedeuten und wie die Theorie zu interpretieren ist. Erstaunlicherweise ist sich die Fachwelt darüber aber keineswegs einig. Seit sich Niels Bohr und Albert Einstein (»Gott würfelt nicht«) über die Quantenphysik stritten, köchelt die Debatte. Und in letzter Zeit erhält sie sogar neue Nahrung.

Unter dem Titel Quanten-Theorem erschüttert Grundlagen berichtete kürzlich das Fachblatt Nature über eine Arbeit von drei jungen Theoretikern aus London. Mit jugendlicher Unbekümmertheit haben sich die drei an die fundamentale Frage gewagt, wie die berühmte »Wellenfunktion« eines quantenphysikalischen Objekts zu interpretieren sei. Während Generationen von Physikern diese Funktion nur als mathematisches Werkzeug zur Berechnung von Wahrscheinlichkeiten begriffen, kommen Matthew F. Pusey, Jonathan Barrett und Terry Rudolph zu einem anderen Schluss: Die Wellenfunktion sei viel mehr als nur ein Rechentrick – man müsse ihr vielmehr eine konkrete physikalische Realität zuschreiben.

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Nun könnte man das (zugegebenermaßen enorm abstrakte) Gedankenexperiment der drei als kuriosen Einzelfall abtun – zumal ihre Arbeit noch nicht einmal in einem ordentlichen Fachblatt veröffentlicht ist, sondern nur als preprint im Internet zirkuliert . Das Erstaunliche jedoch ist, dass sie bereits enormes Echo erhält und nur ein Beispiel für viele andere Versuche ist, die Quantentheorie neu zu denken.

So diskutierten kürzlich auch an der Universität Wien Physiker bei einer internationalen Konferenz Alternativen zum vorherrschenden Quanten-Weltbild – darunter selbst gestandene Nobelpreisträger wie Gerard ’t Hooft . Der ebenfalls anwesende Theoretiker Lee Smolin postulierte bereits in seinem Buch The trouble with physics , dass »das schwerwiegendste Problem der modernen Naturwissenschaft« vermutlich mit den »Grundlagen der Quantentheorie« zu tun habe.

Im Kern geht es dabei immer noch um jene Frage, die schon Bohr und Einstein umtrieb: Was können wir über die Realität wissen?

Bohr vertrat die Ansicht, dass man sich einzig und allein auf die quantentheoretischen Formeln verlassen könne und dass es unmöglich sei, das »wahre« Treiben atomarer Teilchen zu verstehen. 

Leserkommentare
  1. Moin Moin,

    nur kurz:
    Das zeigt, wie unsicher sich die Physiker ihres theoretischen Fundaments in Wahrheit sind.
    Das ist Quatsch!
    Es zeigt vielmehr, dass Phsiker willens und in der Lage sind, auch Fundamente ihres "Glaubens" zu überdenken. Die Jungspünde werden nicht unter Vorzeigen von Folterwerkzeugen zum Widerruf gezwungen, ihre Arbeit wird geprüft und wenn korrekt vorr. mit höchsten Ehrungen ausgezeichnet.

    CU

    37 Leserempfehlungen
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    Die Physik erhebt ja noch lange nicht den Anspruch die Welt umfassend zu erklären, sondern beschreibt die Realität und liefert Modelle, die zu den Beobachtungen passen. Hier hat sich die Quantenmechanik bisher für bestimmte Systeme bewährt. Wenn die bisherige Theorie an ihre Grenzen stößt, wird sie erweitert - oder im Extremfall über den Haufen geworfen. Ganz pragmatisch.

    Die Physik erhebt ja noch lange nicht den Anspruch die Welt umfassend zu erklären, sondern beschreibt die Realität und liefert Modelle, die zu den Beobachtungen passen. Hier hat sich die Quantenmechanik bisher für bestimmte Systeme bewährt. Wenn die bisherige Theorie an ihre Grenzen stößt, wird sie erweitert - oder im Extremfall über den Haufen geworfen. Ganz pragmatisch.

  2. Wuerde mich echt interessieren.

    Eine Leserempfehlung
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    Der Apfel ist nun nicht mehr nur ein essbares Objekt, das unter anderem aus Wasser, Zucker und diversen Estern besteht und dessen Form und Farbe wir annähernd mit Hilfe der Mathematik und Physik beschreiben können, sondern er ist tatsächlich ein Apfel.

    Unspektakulär, ich weiß, aber theoretischen Physikern geht dabei einer ab.

    Ich empfehle zum Verständnis der Quantenmechanik und der philosophischen Implikationen allerwärmstens:

    Dr. Bertlmanns Socken.
    Wie die Quantenphysik unser Weltbild verändert.
    Shimon Malin

    ISBN 3499620588

    Der Apfel ist nun nicht mehr nur ein essbares Objekt, das unter anderem aus Wasser, Zucker und diversen Estern besteht und dessen Form und Farbe wir annähernd mit Hilfe der Mathematik und Physik beschreiben können, sondern er ist tatsächlich ein Apfel.

    Unspektakulär, ich weiß, aber theoretischen Physikern geht dabei einer ab.

    Ich empfehle zum Verständnis der Quantenmechanik und der philosophischen Implikationen allerwärmstens:

    Dr. Bertlmanns Socken.
    Wie die Quantenphysik unser Weltbild verändert.
    Shimon Malin

    ISBN 3499620588

    • Madder
    • 07.12.2011 um 8:14 Uhr

    Ich hab das Gefühl, dass aktuell deutlich mehr Artikel über Physik erscheinen als sonst, sollten diese nun auch mit Inhalt gefüllt werden, würde mich das sehr erfreuen.

    13 Leserempfehlungen
    • ludna
    • 07.12.2011 um 8:23 Uhr

    ich will nicht schlauer sein als alle Experten, aber die Ansicht, dass die Wellenfunktion die Realität ist, ist nicht so neu.
    Vertrat nicht Heisenberg in der Kopenhagener Deutung die Auffassung, dass man mit Messung die Wellenfunktion so beeinflusst, das sie sich verändert (Kollaps der Wellenfunktion) und daher die Realität nicht erfasst werden kann. Die Wellenfunktion ist damit beides. Realität und mathematisches Hilfsmittel für Wahrscheinlichkeiten.

    Aber leider fehlen mir die Details und den Originalartikel werde ich wahrscheinlich nicht verstehen.

    5 Leserempfehlungen
  3. Zitat: »Während Generationen von Physikern diese Funktion nur als mathematisches Werkzeug zur Berechnung von Wahrscheinlichkeiten begriffen, kommen Matthew F. Pusey, Jonathan Barrett und Terry Rudolph zu einem anderen Schluss: Die Wellenfunktion sei viel mehr als nur ein Rechentrick – man müsse ihr vielmehr eine konkrete physikalische Realität zuschreiben.«

    Mmmh, uns hatte zu Schulzeiten unsere Physiklehrerin die Wellenfunktion nicht als Rechentrick erklärt sondern als ein Modell, das die Realität so gut beschreibt, wie es unser Kenntnisstand zulässt. Ich wäre deswegen bis heute nicht auf die Idee gekommen, die Wellenfunktion als nur mathematisches Werkzeug zu betrachten.

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    • eeee
    • 07.12.2011 um 12:06 Uhr

    verhindern durch ihren naiven Realismus und das eigene Unverdaute Generationen von Schülern daran, die Quantentheorie als das zu sehen, was sie ist. Mit Physikern über Realität zu sprechen, hat doch a priori überhaupt keinen Sinn.

    • eeee
    • 07.12.2011 um 12:06 Uhr

    verhindern durch ihren naiven Realismus und das eigene Unverdaute Generationen von Schülern daran, die Quantentheorie als das zu sehen, was sie ist. Mit Physikern über Realität zu sprechen, hat doch a priori überhaupt keinen Sinn.

  4. Der Apfel ist nun nicht mehr nur ein essbares Objekt, das unter anderem aus Wasser, Zucker und diversen Estern besteht und dessen Form und Farbe wir annähernd mit Hilfe der Mathematik und Physik beschreiben können, sondern er ist tatsächlich ein Apfel.

    Unspektakulär, ich weiß, aber theoretischen Physikern geht dabei einer ab.

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    • Morbox
    • 07.12.2011 um 15:37 Uhr

    Ich als Geisteswissenschaftler kann dazu nur sagen: Jein. Der Apfel mag ja für uns ein Apfel sein, aber das heißt nicht, dass es eine tiefere Realität gibt, nach der der Apfel ein Apfel sein muss. In anderen Sprachen heißen Äpfel anders und man stellt sich vielleicht auf Anhieb etwas anderes darunter vor. Granny Smith statt Jonagold vielleicht. Kein gutes Beispiel, aber um's mal in dem, worum es geht, auf den Punkt zu bringen: Ich denke, anscheinend mit Bohr, dass Physiker auch nur mit Wasser kochen. Der Mensch konstruiert sich seine Welt nicht, wie sie ist, sondern wie er sie sieht. Es gibt kein großes Buch des Universums, in dem drinsteht, dass Zeit relativ zur Geschwindigkeit ist, weil der Begriff "relativ" ebenso von uns geprägt ist wie der Rest. Das heißt, dass wir gute und funktionierende Näherungen produzieren können, was in unserem Universum abläuft. Aber wir werden niemals die eine Wahrheit erkennen - wenn es so etwas denn überhaupt gibt. Denn unsere Wahrnehmung ist die Menschliche, alle Physik ist nur Anpassung unseres Geistes an die Realitäten, die wir vorfinden.

    • Morbox
    • 07.12.2011 um 15:37 Uhr

    Ich als Geisteswissenschaftler kann dazu nur sagen: Jein. Der Apfel mag ja für uns ein Apfel sein, aber das heißt nicht, dass es eine tiefere Realität gibt, nach der der Apfel ein Apfel sein muss. In anderen Sprachen heißen Äpfel anders und man stellt sich vielleicht auf Anhieb etwas anderes darunter vor. Granny Smith statt Jonagold vielleicht. Kein gutes Beispiel, aber um's mal in dem, worum es geht, auf den Punkt zu bringen: Ich denke, anscheinend mit Bohr, dass Physiker auch nur mit Wasser kochen. Der Mensch konstruiert sich seine Welt nicht, wie sie ist, sondern wie er sie sieht. Es gibt kein großes Buch des Universums, in dem drinsteht, dass Zeit relativ zur Geschwindigkeit ist, weil der Begriff "relativ" ebenso von uns geprägt ist wie der Rest. Das heißt, dass wir gute und funktionierende Näherungen produzieren können, was in unserem Universum abläuft. Aber wir werden niemals die eine Wahrheit erkennen - wenn es so etwas denn überhaupt gibt. Denn unsere Wahrnehmung ist die Menschliche, alle Physik ist nur Anpassung unseres Geistes an die Realitäten, die wir vorfinden.

  5. Die Katze ist also tot oder lebendig, auch wenn wir nicht nachsehen.

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    wobei aus Schrödingers Sicht, war die Katze schon immer entweder tot oder lebendig.
    Genau deswegen hat er diesen Gedankenexperiment erfunden.
    Irgendwie verstehe ich auch nicht was die grosse Neuigkeit hier im Artikel sein sollte.

    wobei aus Schrödingers Sicht, war die Katze schon immer entweder tot oder lebendig.
    Genau deswegen hat er diesen Gedankenexperiment erfunden.
    Irgendwie verstehe ich auch nicht was die grosse Neuigkeit hier im Artikel sein sollte.

    • hmber
    • 07.12.2011 um 8:51 Uhr

    Es ist seit der Geburt der Quantenphysik schwer diese zu verstehen. Ein Zeichen für die Unvollkommenheit sind die vielen "mathematischen Tricks". Man weiss es eben (noch) nicht. Sehr schön, dass sich junge Wissenschaftler an solche Themen wagen.

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