Einsteins Schleier
Die neue Welt der Quantenphysik

von Anton Zeilinger

Derzeit nicht lieferbar

Verlag: C.H. Beck
Erscheinungsdatum: 01.01.2003

Rezension aus FALTER 12/2003

Der Experimentalphysiker Anton Zeilinger, berühmt geworden durch seine "Quantenteleportation", ringt um ein tieferes Verständnis der Quantentheorie, versucht sich an einem neuen Weldbild - und hat darüber ein gemeinverständliches Buch geschrieben.

Träum ich? Wach ich? Leb ich? Bin ich bei Sinnen?" So mag es uns mit Kleists Prinzen von Homburg gehen, wenn wir uns vom Strom der Geschichten treiben lassen, die Anton Zeilinger in seinem jüngsten Buch, "Einsteins Schleier. Die neue Welt der Quantenphysik", vor dem staunenden Leser ausbreitet. Denn die Quantenwelt birgt viele Rätsel. Wer hat noch nicht von Schrödingers Katze gehört, die angeblich sowohl tot als auch lebendig sein kann? Die Kategorien der Anschauung, mit welchen wir unsere Alltagswelt organisieren, werden von der Quantenphysik radikal infrage gestellt. Die Physiker nennen diese "alten" Kategorien "klassisch" und meinen damit - ganz im Unterschied zu Nestroys Jux (Melchior: "Das is klassisch.") - die Physik, die Galilei und Newton begründet haben.

Inzwischen ist auch die Physik der Quantenwelt - gemessen am Tempo des wissenschaftlich-technologischen Fortschritts - uralt: Vor über hundert Jahren, im November 1900, durchschlug Max Planck einen gordischen Knoten bei der Erklärung der Strahlung in einem vollkommen schwarzen Hohlkörper, der Hohlraumstrahlung, und postulierte "Quanten", kleine, nicht weiter teilbare Portionen dieser Strahlung - eine schlichte Verzweiflungstat, wie Planck selbst bekannte. Ein Verständnis dieses Schritts war Planck selbst nicht möglich.

1905 nahm der 26-jährige Albert Einstein das neue Quantenkonzept ernst, postulierte die Photonen, erklärte damit den bislang unverstandenen Photoeffekt, und gewann dafür den Nobelpreis des Jahres 1921. Die Quantentheorie in ihrer heute gültigen Form wurde Mitte der Zwanzigerjahre des vergangenen Jahrhunderts von Werner Heisenberg, Max Born, Erwin Schrödinger und Paul A.M. Dirac formuliert. Und kaum ein anderes theoretisches Gebäude der exakten Wissenschaften hat dem Ansturm experimenteller Widerlegungsversuche so gut standgehalten wie die Quantentheorie.

Worin also liegt das Problem? Warum soll sich das breite Publikum, an das sich Zeilinger mit seinem Buch wendet, mit haarspalterischen Argumenten einer kleinen Gruppe von Quantentheoretikern herumschlagen, wo doch ein Stapel ungelesener Krimis von Raymond Chandler auf dem Nachtkastl wartet? Zeilingers Buch hat einen gleich einfachen wie emotionellen Anspruch: die Faszination, die die Quantenphysik bietet, mit dem Leser zu teilen und ihre möglichen Konsequenzen für unsere Anschauung von der Welt zu diskutieren.

Für Zeilinger ist es ganz offenkundig, dass wir "Änderungen unseres uns lieb gewordenen Weltbildes" werden hinnehmen müssen. Ohne vom Leser mathematisches Rüstzeug zu verlangen (jede mathematische Gleichung halbiert die Anzahl der Käufer - ausgenommen Einsteins E = mc2 ), bereitet Zeilinger, unterbrochen von kurzen historischen Exkursen zur Entstehung der Quantentheorie, in einer auch für den nicht eingeweihten Leser fasslichen Art die neuesten experimentellen Ergebnisse auf, an denen er mit seinen Arbeitsgruppen maßgeblichen Anteil hat.

Ein jeder Text zur Quantentheorie - sei er wissenschaftlich oder populär - beginnt mit der "Ur-story", der Diskussion des so genannten Doppelspaltexperiments. Dabei können Teilchen, die von einer Quelle ausgesendet werden, durch zwei in einem Schirm angebrachte Öffnungen treten, um danach auf einem weiteren Schirm, der als Nachweisgerät funktioniert, beobachtet zu werden. Anhand der verschiedenen Variationen und Verfeinerungen dieses Schlüsselexperiments der Quantenphysik diskutiert Zeilinger deren heiß umkämpfte Interpretationen. Denn die quantenphysikalischen Phänomene zu erklären, das heißt, sie mithilfe eines mathematischen Formalismus berechenbar zu machen, ist den Physikern (die sich mit wenigen Ausnahmen gerne als kleine Philosophen verstehen) nicht genug. Sie wollen die Welt, die "Natur" verstehen, wollen wissen, "was die Welt im Innersten zusammenhält".

Auch Zeilinger erschöpft sich nicht darin, mit dem Leser Erwin Schrödingers Konzept der "verschränkten Systeme" oder die eigenen richtungweisenden Experimente zu diskutieren - also die "Quantenteleportation", deren Nachweis der Arbeitsgruppe um Zeilinger - damals an der Universität Innsbruck - 1997 gelang und dem Physiker internationales Medienecho bescherte. Gedeutet werden aber auch seine jüngsten Arbeiten zur Übertragung von Quanteninformation - ein möglicher Schritt zur Realisierung eines "Quantencomputers".

Neben der enormen Herausforderung an den Experimentalphysiker, die Grenzen des technisch Machbaren immer weiter hinauszuschieben und damit zugleich die Grenzen unseres Wissens über die Quantenphänomene zu erweitern, steht über allem der Anspruch Zeilingers, die "tiefere Bedeutung" der Quantentheorie zu verstehen. Seit Beginn seines Studiums an der Universität Wien 1963 hat ihn, wie er bekennt, dieser Anspruch in Bann gehalten. Es ist eine der Stärken des Buches, dass es dem Autor gelingt, diese Faszination auch dem Leser zu vermitteln.

Der seit einigen Jahren wieder an der Universität Wien tätige Experimentalphysiker ist nicht bescheiden: Er ringt um eine neue Interpretation der Quantentheorie und damit um ein besseres Verständnis der Welt, um ein neues Weltbild. Hier steht er mit großen Geistern aus der Quantenwelt in einer langen Tradition: Max Planck, Albert Einstein, Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg und Niels Bohr - um nur die "Quantenerfinder" zu nennen - kämpften um dieses Verständnis, um eine adäquate Interpretation der von ihnen geschaffenen Theorie. Und Zeilinger lässt sie alle als Zeugen in einer nunmehr schon fast ein Jahrhundert währenden Diskussion zu Wort kommen.

Am Ende des Buches schaltet sich Zeilinger mit seinem eigenen Vorschlag in die Diskussion ein. Er scheint überzeugt zu sein, ein Ende des titelgebenden Schleiers erwischt zu haben, der das oder möglicherweise auch nur sein physikalisches Weltbild noch verhängt. Mut machen ihm dabei die eigenen Experimente zur Übertragung und Verarbeitung von Information mit Photonen, erste mögliche Schritte zur Realisierung eines "Quantencomputers". Dieses Ende des Schleiers, an dem Zeilinger zupft, ist der Begriff der Information, von dem er sich eine zentrale Rolle beim Verständnis der Wirklichkeit erhofft.

Zeilinger steht mit seinem Vorschlag indes nicht allein da. Der US-amerikanische Physiker John Archibald Wheeler, einst Mitarbeiter von Niels Bohr und Lehrer von Richard Feynman, hat solches schon vor längerer Zeit auf die prägnante Formel "It from Bit" gebracht. "It", das ist die Welt dort draußen, "Bit", ja, das sind die 0 und 1. In den Worten Zeilingers: "Information ist der Urstoff des Universums, die Wirklichkeit kommt danach." Und: "Wirklichkeit und Information sind die zwei Seiten derselben Sache."

Noch scheint dieser neue Blick auf die Quantenwelt selbst verschleiert. Die knallharte (mathematische) Anwendung dieses Konzepts der Information als Urgrund allen Seins bleibt vage. Bis jetzt haben wir nur "Zeilingers Weltbild" - spannend und herausfordernd. Die Physiker aber wollen Formeln, mathematische Gleichungen, die neue Fragestellungen eröffnen. Bis es so weit ist, lassen wir uns von Zeilinger in die "Welt der Quantenphysik" entführen - und nehmen uns einen Band von Chandler mit auf den Weg.

Wolfgang L. Reiter in FALTER 12/2003 vom 21.03.2003 (S. 22)


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