Zugegeben: Der Titel klingt reißerisch. Aber ein Experiment, dessen Bestandteile sich über einige Milliarden Lichtjahre erstrecken, verdient diesen Titel vermutlich schon. Zugegeben, niemand hat mit Überlichtgeschwindigkeit das Universum durchquert und irgendwo anders einen Detektor aufgebaut oder so, aber trotzdem ist das Experiment schon ziemlich abgefahren.
Geht’s auch weniger reißerisch und vielleicht mit mehr Informationen? Na klar, jetzt habt Ihr ja eh schon hier geklickt (muahahahaha $$$$), dann kann ich auch noch mal halbwegs in Ruhe erklären, worum es eigentlich geht. Hintergrund des Ganzen Experiments ist die Quantenmechanik, genauer gesagt die berühmte Verschränkung in der Quantenmechanik. Ausführlich habe ich die in dieser dreiteiligen Serie erklärt (Teil 1, Teil 2, Teil 3), deshalb gibt es heute nur eine Kurzfassung mit der Grundidee:
Ein Verschränkungsexperiment beginnt damit, dass man zwei Teilchen erzeugt (oder anderweitig verschränkt, aber heute nehmen wir Licht, also Photonen, die man erzeugen kann), und zwar so, dass ihre Eigenschaften gekoppelt sind. Gekoppelte Eigenschaften gibt es natürlich auch klassisch: Wenn ich zwei Bälle mit einer Feder verbinde, die Feder zusammendrücke und dann loslasse, fliegen die beiden Bälle genau in entgegengesetzte Richtung weg, wenn ich den einen beobachte, kann ich na klar vorhersagen, was der andere macht. Die Quantenverschränkung ist allerdings ein bisschen seltsamer als das.
Unsere beiden Photonen können polarisiert sein – stellt man sich ein Photon als eine kleine elektromagnetische Welle vor (was sehr vereinfacht ist, aber für unsere Zwecke heute ausreicht), dann schwingt bei einem polarisierten Photon das elektrische Feld in einer bestimmten Richtung auf und ab. Die Richtung des elektrischen feldes ist immer senkrecht zur Ausbreitungsrichtung, fliegt unser Photon von links nach rechts, kann die Polarisation senkrecht sein (auf und ab) oder waagerecht (vorn und hinten) oder irgendwas dazwischen.
Will man wissen, ob Licht polarisiert ist, schickt man es durch einen Polfilter:
(Eigenes Bild)
Oben seht ihr eine senkrecht und eine waagerecht polarisierte Welle. Treffen die auf einen senkrechten Polfilter, kommt die eine durch, die andere nicht, Die durchkommende Welle trifft dann auf einen waagerechten Polfilter und es bleibt nichts übrig.
Unten seht ihr, dass man das Bild ändern kann, wenn man einen dritten Polfilter hinzufügt, der um 45° gedreht ist. Jetzt kommt ein Teil des Lichts durch diesen Filter durch. Betrachtet man ein einzelnen Photon, das senkrecht polarisiert ist, dann zwingt dieser gedrehte Polfilter das Photon, sich zu “entscheiden”: Es hat eine 50%-Wahrscheinlichkeit, durchzukommen, und eine 50%-Wahrscheinlichkeit, absorbiert zu werden.
Bei einem Verschränkungsexperiment sendet man jetzt die beiden Photonen so aus, dass sie dieselbe Polarisation haben – ist das eine senkrecht, dann auch das andere, ist das eine waagerecht, dann auch das andere. Senden wir die beiden Photonen zu zwei unterschiedlichen Beobachterinnen (die traditionell Alice und Bob heißen), dann misst Alice ein waagerecht polarisiertes Photon, wenn Bob es misst, und umgekehrt. Misst Alice mit einem schrägonal gedrehten Polfilter unter 45°, dann zwingt sie ihr Photon, sich zu entscheiden, ob es durch den Polfilter geht oder nicht. Wenn Bob auch unter 45° misst, dann bekommen beide immer noch perfekt korrelierte Ergebnisse, nach wie vor sind beide Photonen immer perfekt korreliert. Es kann deshalb nicht so sein, dass die Photonen sich schon beim Aussenden entscheiden, wie sie polarisiert sein wollen, denn zum Aussendezeitpunkt steht ja noch nicht fest, wie Alice und Bob ihre Filter orientieren. (Eine detaillierte Analyse, die zeigt, wie die Korrelation zwischen Alice und Bob genau aussieht, findet ihr in der oben verlinkten Artikelserie. Und nein, man kann damit auch keine überlichtschnellen Signale übertragen, auch wenn das auf den ersten Blick so aussehen mag.)
Aber Moment: Wenn wir in einem Labor Polfilter drehen, dann dauert das eine Weile. Und wenn wir das Experiment mit Photonen machen, die ja ziemlich flott unterwegs sind (299792458m/s), dann ist es in den meisten Experimenten doch sicher so, dass die Polfilter schon eingestellt sind, bevor die Photonen erzeugt werden. Könnte es also nicht sein, dass die Drehung der Polfilter auf irgendeine seltsame Weise dafür sorgt, dass der Zustand der Photonen beeinflusst wird?
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