Quantenphysik

Es geschieht genau das, was man erwartet: bei nur einem geöffneten Spalt ergibt sich das Muster A’ oder B’, bei beiden geöffneten Spalten das bekannte Interferenzmuster. Aber was tun die Elektronen dabei? Teilen sie sich auf und gehen als Wellen zur Hälfte durch Spalt A und zur Hälfte durch Spalt B?

Was geschieht mit jeden einzelnen Elektron?
Eine Welle als ausgebreitetes Objekt kann beide Spalten passieren, doch das Elektron selbst scheint ein wellenartiges Teilchen zu sein. Es müsste also den einen oder anderen Spalt zweifelsfrei passieren. Doch selbst, wenn die Elektronenquelle nur noch einzelne Elektronen die Versuchsanordnung passieren lässt, bleibt das Interferenzmuster bestehen!

Dies ist das zentrale Rätsel der Quantenwelt. Baut man der Versuch um, um festzustellen, durch welchen Spalt das Elektron geht, gehen die Elektronen wie "normale" Teilchen durch einen der Spalte. Auch nach Tausenden von Elektronen entsteht kein Interferenzmuster, sondern nur zwei helle Flecke. Überwachen wir den Durchgang nicht, so scheint das Elektron zu merken, dass beide Spalte offen sind und geht durch beide.

In diesem Zusammenhang spricht man von Wahrscheinlichkeitswellen, mit denen man z.B. vorhersagen kann, wohin in einem Strahl von Elektronen einzelne Teilchen fliegen. (?)

Nach der KD, die vor allem auf Nils Bohr zurückgeht, handelt es sich bei einem Teilchen um eine "kollabierende Wellenfunktion". Durch das Experiment gehen "Wahrscheinlichkeitswellen" und kollabieren auf dem Bildschirm zum Teilchen.

Die vielzitierte "Kopenhagener Deutung" galt fünfzig Jahre lang als die einzige akzeptierte Deutung der Quantenwelt. Zahlreiche Experimente zu ihrer Widerlegung führten immer wieder nur zu deren Bestätigung. In den vergangenen zwei Jahrzehnten kamen alternative Theorien auf, deren Skurrilitäten aber noch weiter gingen.

Kern der Kopenhagener Deutung sind:

• die Unbestimmtheit (Unschärferelation)
• das Zusammenbrechen der Wellenfunktion
• der mit dem Experiment verbundene Beobachter und die Nichtlokalität

Unserer gewohnten Realitätsauffassung liegen drei Annahmen zugrunde:

• Es gibt reale Dinge, die existieren unabhängig davon, ob wir sie beobachten oder überhaupt existieren.
• Man kann aus sich wiederholenden Ergebnissen allgemeingültige Schlussfolgerungen ziehen.
• Keine Wirkung kann sich schneller als mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten.

Diese "lokal-realistische" Auffassung der Welt steht im Widerspruch zur KD.

Mehr Experimente, mehr Theorien (Futter für Suchmaschinen)

Die KD der Quantenphysik soll mathematisch absolut sauber funktionieren. Alle Experimente bis in die 90er Jahre bestätigten ihre Auffassung. Doch was sollen solche Aussagen wie "Etwas existiert nur, wenn ich es beobachte." oder "Teilchen als Zusammenbruch der Wellenfunktion"? In den vergangenen Jahrzehnten wurden faszinierende Experimente ersonnen und durchgeführt und neue alternative Theorien erstellt, die ich hier kurz andeuten möchte. Doch letztlich fand ich immer nur neue Fragen, und keine Theorie stellte mich zufrieden.

Statt weiterer Erklärungen empfehle ich hier einige Links zu Leuten, die es besser wissen sollten.

Das ERP-Paradoxon
Zwei Teilchen wechselwirken und fliegen auseinander. Wenn die KD stimmt, gibt es eine Fernwirkung zwischen den beiden Teilchen.

Schrödingers Katze
In einer verschlossenen Kiste sind eine radioaktive Quelle, ein Detektor, eine Flasche mit Gift und eine gedachte Katze. Die Wahrscheinlichkeit für ein zerfallendes Atom ist 50%. Zerfällt es, wird die Giftflasche zerstört und die Katze getötet. Schaut man nach, ist es entweder geschehen oder nicht. Was ist, wenn man nicht nachschaut? Bis dann ist die Katze tot und lebendig.

Das teilnehmende Universum. Wheelers Experiment der verzögerten Entscheidung

Das Spin-Paradoxon bewies die Fernwirkung des ERP-Experiments.

Das Rätsel der Polarisation

Der Bell-Test bewies 1982 die Nichtlokalität.

Ergebnis: Ein völlig neues Weltbild. Teilchen, die irgendwann in Wechselwirkung waren, bleiben Teile eines Systems. Alles bis zurück zum Urknall ist untrennbarer Bestandteil eines einzigen Systems.

Eine andere, die KD einschließende Theorie ist die "Viele-Welten-Interpretation". Alle Möglichkeiten sind in parallelen, von einander völlig isolierten Universen verwirklicht.

Die neueste mir bekannte Theorie ist John Cramers Transaktionsinterpretation. (siehe: John Gribbin. Schrödingers Kätzchen und die Suche nach der Wirklichkeit.)

"Ein Emitter schickt eine Angebotswelle in die Zukunft und in die Vergangenheit. Sie wird von einem Absorber aufgefangen, der gleichsam als Echo eine Bestätigungswelle in der Zeit rückwärts zum Emitter und in die Zukunft sendet. Angebotswelle und Bestätigungswelle heben einander überall im Universum auf, nur nicht auf dem direkten Weg zwischen Emitter und Absorber."
usw.

Feynman
Ich beende an dieser Stelle unbefriedigt – ist das so ungewöhnlich? – die Betrachtung der Quantenwelt. Nicht, ohne auf Richard Feynman hinzuweisen, der mit seinen bahnbrechenden Arbeiten die Tür öffnete zur Quantenelektrodynamik.
(siehe: Richard P. Feynman. QED. Sie seltsame Theorie des Lichts und der Materie.)

Die Theorie beschreibt "alle Phänomene der physikalischen Welt mit Ausnahme der Gravitation und der Radioaktivität".