Das hier ist die Rezension eines
Kapitels von “Der Stoff aus dem der Kosmos
ist” von Brian Greene. Links zu den Rezensionen der anderen Kapitel kann man hier finden.
Im letzten Kapitel ging es um die Relativitätstheorie und darum, wie sie unsere Vorstellung von Raum und Zeit verändert hat. Kapitel 4 beschäftigt sich mit der Quantenmechanik – und die wird das, was wir für die Wirklichkeit halten noch viel stärker durcheinanderwirbeln…
Ist ein Teilchen ein Teilchen? Oder was?
Die Relativitätstheorien von Albert Einstein haben die Physik revolutioniert. Und wenn die Physik nach Einstein auch nicht mehr die selbe wie zuvor war, war sie doch immer noch ein “normale” Physik. Ok, die Vorgänge bei hohen Geschwindigkeiten und die Aufgabe von absoluten Raum und Zeit widersprechen der menschlichen Intuition und sind anfangs schwer zu akzeptieren. Aber trotz allem ist das relativistische Universum immer noch, so wie das von Newton, ein deterministisches Universum. Ich kann im Prinzip zu jeder Zeit sagen, wo sich ein bestimmtes Objekt befindet und wie es sich verhält. Und auch wenn Einstein die Vorstellung von “Raum” dramatisch verändert hat, ist der Raum doch immer noch das Medium, das ein Objekt vom anderen trennt:
“Dinge, die verschiedene Orte im Raum einnehmen, sind verschiedene Dinge. Mehr noch: ein Objekt kann ein anderes nur beeinflussen, wenn es in irgendeiner Weise den Raum überwindet, der sie trennt.”
schreibt Greene. Diese Eigenschaft des Raums nennt man “Lokalität” und das unser Universum lokal ist, scheint offensichtlich zu sein. Wenn wir mal von Telepathie und ähnlichen esoterischen Unsinn absehen für deren Existenz es keinerlei ernsthafte Belege gibt, dann müssen wir immer auf irgendeine Art und Weise mit den Dingen oder Menschen in Kontakt treten, die wir irgendwie beeinflussen wollen. Wenn ich die Aufmerksamkeit einer anderen Person erregen will, muss ich sie berühren oder mit meiner Stimme ein paar Luftmoleküle in Bewegung setzen die irgendwann ihr Trommelfell zum schwingen bringen oder ich muss elektromagnetische Impulse über Datenleitungen schicken um am anderen Ende einen Computer eine Email am Schirm anzeigen zu lassen die per Wechselwirkung mit Lichtphotonen dann von der Person gesehen wird. Usw. Was räumlich getrennt ist, ist tatsächlich getrennt.
Dachten wir zumindest – denn die Quantenmechanik hat da eine andere Meinung. Das fängt schon damit an, dass es in der Quantenmechanik nicht mehr wirklich klar ist, was ein Teilchen eigentlich ist. Bisher dachte man, es wäre eine Art punktförmiges oder zumindest punktähnliches Objekt mit klar definierten Eigenschaften. Das berühmte Doppelspaltexperiment zeigt, dass dem nicht so ist. Ein Teilchen verhält sich ab und zu auch so wie eine Welle. Oder besser gesagt: je nachdem wie ich es betrachte sieht es mal so aus als wäre es ein Teilchen und mal so, als wäre es eine Welle. Ein Teilchen schafft es sogar, mit sich selbst wechselzuwirken. Ich vermute mal, jeder kennt den Doppelspaltexperiment? Greene erklärt ihn natürlich auch in seinem Buch – das will ich aber jetzt nicht alles wiederholen. Falls jemand sein Wissen auffrischen will – hier ist ein kurzes Video:
Aber wenn z.B. ein Elektron kein reines Teilchen ist und nicht nur eine Welle – was ist es dann? Erwin Schrödinger meinte, vielleicht könnte man den Stoff aus dem ein Elektron gemacht ist, irgendwie “verschmieren”. Aber das kann nicht wirklich sein – denn wenn man ein Elektron mit geeigneten Experimenten lokalisiert, dann erscheint es immer als punktartiges Teilchen. Max Born hatte 1927 dann eine radikale neue Idee und meinte, die “Teilchenwelle” ist kein verschmiertes Elektron o.Ä. sondern eine Wahrscheinlichkeitswelle! Wenn man ein Elektron quantenmechanisch allgemein beschreibt, dann bekommt man keinen präzisen Ort sondern nur Wahrscheinlichkeiten die angeben, wie wahrscheinlich es ist, es an einem bestimmten Ort zu finden. Je höher die Welle an einem bestimmten Punkt, desto höher die Wahrscheinlichkeit. Diese Welle ist nicht auf einen bestimmten Bereich im Raum beschränkt – sondern prinzipiel über das ganze Universum ausgebreitet. Und auch wenn die Wahrscheinlichkeit ein Elektron außerhalb eines gewissen Bereichs anzutreffen annähern Null ist, ist sie doch nicht komplett null.
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