Was ist die Welt und wenn ja, wie viele

Wie die Quantenmechanik unser Weltbild verändert
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Kurzbeschreibung des Verlags:

»Eine packende Tour durch den vielleicht größten intellektuellen Erfolg der Menschheit – die Quantenmechanik. Meisterhaft kühn und klar enträtselt Sean Carroll die bizarre Welt der Quanten und enthüllt eine seltsame Wirklichkeit, die uns vollkommen erstaunt.« Brian Greene
Unser Alltag ist ohne die Quantenphysik gar nicht mehr denkbar: Elektronik, Digitaltechnologien, Laser, Mobiltelefon, Satelliten, Fernseher, Radio, Nukleartechnik, die moderne Chemie, medizinische Diagnostik – sie alle beruhen auf der Quantentheorie.
Höchste Zeit zu versuchen, der besten Theorie unserer physikalischen Wirklichkeit näherzukommen und sie zu verstehen. Wie man sie für interessierte Laien veranschaulichen und erklären kann, das gelingt dem Bestsellerautor Sean Carroll mit seiner Version der Viele-Welten-These auf unnachahmliche und beeindruckende Weise. 
Stimmen zum Buch
»Carroll nimmt uns an der Hand und führt uns lächelnd und gesprächig an jenen Ort, an dem sich in jedem Augenblick eine beinahe unendliche Anzahl von Kopien von uns abspaltet, um alternative Leben zu führen. Eine wilde konzeptuelle Fahrt – das ›Sachbuch des Jahres‹ «! Sunday Times BOOKS OF THE YEAR 
»Ich war überwältigt, als ich erkannte, dass so viele grundlegende Fragen so ausgezeichnet erklärt wurden wie noch nie zuvor. ›Was ist die Welt und wenn ja, wie viele‹ ist ein Meisterwerk: Die beste Popularisierung der Quantenmechanik, die ich je gesehen habe, Punkt.« Scott Aaronson, Professor für Informatik und Direktor des Quanten Information Center an der Universität von Texas in Austin.

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FALTER-Rezension

Wie viele Welten und Realitäten gibt es?

An der Wende vom 19. zum 20. Jahrhundert war es noch umstritten, ob es Atome überhaupt gibt, danach revolutionierten die Entdeckung der Radioaktivität, die Relativitätstheorie und die Quantenmechanik unsere fundamentalen Vorstellungen von der Welt innerhalb weniger Jahrzehnte und führten in allen Disziplinen zu einer tiefgreifenden Mathematisierung. Als Folge dieser Umbrüche war Ende des Jahrtausends im naturwissenschaftlichen Denken ein Abstraktionsgrad erreicht, der selbst Sätze wie „Unser Universum ist Teil eines gigantischen Multiversums“ salonfähig machte. Solche Aussagen behagen nicht allen Wissenschaftlern, sind aber Ausdruck eines fundamentalen Problems. Denn trotz vieler Ansätze ist es seit bald 100 Jahren nicht gelungen, die Gravitationskraft der Relativitätstheorie mit den drei Kräften der Quantenmechanik (der elektromagnetischen, der schwachen sowie der starken Wechselwirkung) unter ein theoretisches Dach zu bringen.

Die bisherigen Lösungsversuche setzten auf Anpassungen der zentralen Begriffe von Raum und Zeit. Der 1966 in Philadelphia geborene Sean Michael Carroll, der am renommierten California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena lehrt, wählte den Weg über die Quantenmechanik. In dieser Theorie werden die physikalischen Eigenschaften von Materie im Größenbereich von Atomen und kleiner studiert, was für die Atomphysik, die Festkörper-, Kern- und Elementarteilchenphysik, aber auch für die Quantenchemie zentral ist. Ohne sie würden weder Mikrochips noch Laser oder Computerspeicher funktionieren.

Caroll vertritt die Meinung, dass die Quantenmechanik – eine der erfolgreichsten physikalischen Theorien – keineswegs vollständig ausgearbeitet ist. Die Lehrbücher würden dieses Manko ausklammern, beklagt er, und Forschungsgelder dafür zu bekommen, die Unstimmigkeiten zu beheben, sei kaum möglich. In seinem neuen Buch „Was ist die Welt und wenn ja, wie viele“ sendet der streitbare Physiker drei Botschaften aus. Die erste lautet, dass die Quantenmechanik verständlich sein sollte. Das sei schwierig, aber möglich, wenn man sich von bestimmten intuitiven Denkweisen löse. Darüber hinaus wirbt Carroll für die sogenannte „Viele-Welten-Interpretation“, die auf den höchst originellen US-amerikanischen Physiker Hugh Everett III. (1930–1982) zurückgeht und eine Alternative zur sogenannten Kopenhagener Deutung der Quantenmechanik ist. Und drittens diskutiert er Thesen, die provokante Zusammenhänge zwischen Quantenverschränkung und der Krümmung der „Raumzeit“ herstellen, dem Phänomen, das man unter dem Begriff Schwerkraft oder Gravitation kennt.

Was die Zukunft angeht, gibt er sich optimistisch. Jüngste Fortschritte beim Verständnis der Quantentheorie hätten einige Innovationen vorangetrieben: die Arbeit mit Quantencomputern, Quantenkryptografie und Quanteninformatik allgemein. „Wir haben einen Punkt erreicht, an dem es nicht mehr zweckmäßig ist, den Quantenbereich vom klassischen Bereich abzugrenzen.“ Alles sei quantenmechanisch, und diese Erkenntnis werde auch zum Verständnis der Entstehung von Raum und Zeit beitragen.

Carroll schreibt anspruchsvoll, aber er hat das Talent, seine Gedanken so begeisternd und verständlich formulieren zu können wie einst der legendäre Richard Feynman (1918–1988), der ebenfalls am kalifornischen Caltech lehrte. Nach Carlo Rovellis „Und wenn es die Zeit nicht gäbe?“ (2018) und Lee Smolins „Quantenwelt“ (2019) ist sein streitbares Buch ein weiterer faszinierender Beleg dafür, wie unterhaltend und inspirierend die aktuelle Physik auch für Laien sein kann.

Eine verwandte Problematik schildert der 58-jährige Astrophysiker Avi Loeb, der seit 1997 Professor an der Harvard University ist. Der gebürtige Israeli gilt als Spezialist für die Entstehung von Sternen und beschäftigt sich schon lange mit Ideen und Methoden, mögliche außerirdische Zivilisationen aufzuspüren. Weil er meint, dass es gute Gründe gebe, an die Existenz intelligenten Lebens außerhalb der Erde zu glauben, geriet er jüngst in einen besonders ernsthaften Konflikt mit seinen Fachkollegen. Im Herbst 2017 hatte ein Teleskop auf Hawaii einen Himmelskörper detektiert, auf den man erst aufmerksam geworden war, als er nach Durchquerung unseres Sonnensystems bereits wieder auf dem Weg zurück in den interstellaren Raum war: einen relativ kleinen Körper von ungewöhnlich länglicher Form, dessen Bahn auf eine Zusatzbeschleunigung schließen ließ, und bekam den hawaiianischen Namen ‘Oumuamua, was Botschafter bedeutet.

Loeb ging an der Elite-Uni daran, mit seinen Studenten alle möglichen Optionen für die Einordnung und Deutung dieses seltsamen Flugobjekts zu überprüfen. Das Resultat ihrer Untersuchungen war, dass ‘Oumuamua entgegen der Mehrheitsmeinung kein Komet sein konnte, sondern eher ein Lichtsegel war, wie es auch in der Raumfahrt zum Antrieb von Sonden verwendet wird. Da diese Hypothese einen intelligenten Konstrukteur voraussetzt, schlug ihm seitens seiner Kollegen außergewöhnlich scharfe Kritik entgegen. Sie setzte Loeb derart zu, dass er die innerakademischen Mechanismen seines Fachs grundsätzlich zu hinterfragen begann. Das sehr nachdenklich stimmende Resultat dieser Reflexionen findet man in seinem Buch „Außerirdisch“. Es ist stark autobiografisch gefärbt und inhaltlich sprunghafter als dasjenige von Sean Carroll, sprüht aber ebenso vor Ideen und wirft im gleichen Sinn wie der Text des kalifornischen Quantenphysikers die Frage auf, wieso im akademischen Bereich der Möglichkeit von interstellarem Leben weniger Glauben geschenkt wird als hochabstrakten Theorien wie der von Extradimensionen oder Dunkler Materie.

In einem ausführlichen Interview diesen Februar im Scientific American wies Loeb darauf hin, dass private Firmen wie früher Bell Labs, die ehemalige Forschungsabteilung der Telefongesellschaft AT&T, oder heute Google ihre Forscher dazu animieren, sich auch mit Themen auseinanderzusetzen, bei denen kein direkter kommerzieller Nutzen auszumachen sei, und solche Anstrengungen finanziell sogar unterstützen. Die akademische Welt, nimmt er konsterniert zur Kenntnis, sei da um einiges konservativer, was allerdings wenig Sinn mache. Als Folge davon hat Loeb seinen Job als Vorsitzender des Astronomie-Departements von Harvard jüngst abgegeben.

Für ein neues Weltbild setzen sich ebenfalls schon länger Christine und Frido Mann ein, wenn auch nicht mittels mathematischer Formeln. Als Tochter des Pioniers der Quantenmechanik und Physiknobelpreisträgers Werner Heisenberg und als Enkel des Literaturnobelpreisträgers Thomas Mann haben beide ein starkes Interesse an der Quantenphysik entwickelt und davon motiviert bereits 2017 das Buch „Es werde Licht“ verfasst, in dem sie die harte Wissenschaft mit Fragen der Psychologie und Pädagogik zusammenbringen.

Nun liegt von der 1944 geborenen gelernten Schulpsychologin und dem vier Jahre älteren vielseitigen Psychologiedozenten unter dem Titel „Im Lichte der Quanten“ eine Essaysammlung vor. Beide sind davon überzeugt, wie sie jüngst im SZ-Magazin kundtaten, „dass Materie und Geist eine gemeinsame Grundlage besitzen und dass das Geistige die Materie letztlich beeinflussen kann“. Leben denken sie sich „als instabiles Fließgleichgewicht, das immer wieder durch Selbststeuerung stabilisiert werden muss“. Dabei spiele die „quantische Ebene“ eine wichtige Rolle. Die Essays stammen von Autorinnen und Autoren aus dem Umfeld der Manns und thematisieren die unterschiedlichsten Bezüge, von der Deutung der Quantenmechanik, der Bildung von Bewusstsein und der Wirklichkeit des Geistes bis zu Meditation und der Notwendigkeit einer neuen Form von Aufklärung.

André Behr in Falter 11/2021 vom 19.03.2021 (S. 32)

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Produktdetails
Mehr Informationen
ISBN 9783608983760
Ausgabe 2. Druckaufl., 2021
Erscheinungsdatum 13.03.2021
Umfang 400 Seiten
Genre Sachbücher/Natur, Technik/Naturwissenschaft
Format Hardcover
Verlag Klett-Cotta
Übersetzung Jens Hagestedt
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