Quanten-Designer

Warum sehen wir von solchen Quantenphänomenen nichts in der von uns wahrnehmbaren Realität?

Markus Arndt ist von ganz anderem Charakter. Er forscht an der Uni Wien und befasst sich mit dem Phänomen von Schrödingers Katze, also mit der Delokalisierung von Teilchen.

In der strikten Isolation seiner Versuchsanordnungen können die Wiener Forscher Werner Heisenbergs "Unschärfe-Relation" beweisen: dass sich in der Quantenwelt immer nur eine Größe - beispielsweise den Ort oder aber den Impuls eines Teilchens - eindeutig bestimmen lässt. Misst man eine, wird die andere "unscharf": Sie wird zu einer nur noch statistisch fassbaren Größe.

Markus Arndt

Anders gesagt: Ein Teilchen kann gleichzeitig hier oder auch dort sein, sich also delokalisieren. Und das kann die Forschergruppe von Arndt heute nicht nur für einzelne Atome, sondern schon für Moleküle beweisen. Mit Molekülaggregaten aus achthundert Atomen halten die Wiener übrigens den Weltrekord delokalisierter Teilchen.

Für Arndt, einen feinsinnigen Quantenphysiker, sind solche Erkenntnisse ein guter Grund, sich auch Gedanken über die Wirklichkeit zu machen und sich mit der Frage zu beschäftigen, wie die beobachtbare Realität und die Phänomene der isolierten Quantenwelt zusammenhängen. Arndt versucht, hinter die für uns inzwischen kontrollierbare Fassade der Phänomene zu blicken - dorthin, wo der Verstand des Menschen eigentlich nicht die geeigneten Wahrnehmungssensoren hat.

So weiß auch Arndt, dass der Versuch als solcher, die beobachtbare Wirklichkeit und die darunter liegende Quantenfluktuation zur Deckung zu bringen, fast zwingend zum Scheitern verurteilt ist. Doch wer mit ihm spricht, der nimmt wahr, dass ihm die intellektuelle Auseinandersetzung mit dieser für uns vielleicht nie lösbaren Frage dennoch etwas bedeutet. Wer sich dafür interessiert, den möchte ich an dieser Stelle auch auf mein Hintergrundgespräch mit ihm hinweisen, in dem es vor allem um die erkenntnis-theoretischen Implikationen der Quantenphysik geht.

Die Gruppe von Arndt entwickelt bereits neue Experimentalanordnungen, mit denen noch deutlich größere Moleküle und Nanoteilchen delokalisiert werden sollen. Ob es eine Massengrenze der Quantenphysik gibt, ist eine Frage, die heute theoretisch noch nicht eindeutig geklärt ist. Die Quantenwelt könnte "grenzenlos" sein - sozusagen unter allem fluktuieren, was wir Wirklichkeit nennen. Dann stellt sich allerdings sofort die Frage: Warum sehen wir von solchen Quantenphänomenen nichts in der von uns wahrnehmbaren Realität?

Die Dekohärenz-Theorie rechnet mit einer erweiterten Schrödinger-Gleichung vor, warum das so ist: Kein Objekt ist je perfekt isoliert. In der Alltagsumgebung wechselwirken Quanten laufend miteinander, etwa mit Molekülen der Luft. Der Physiker bezeichnet dieses Phänomen als "Quantenverschränkung". Quantenphysikalische Phänomene sind demnach zwar in unserer Welt allgegenwärtig, aber in unserem Alltagsleben können wir sie trotzdem nicht mehr beobachten, weil sie sich in zu viele Wechselwirkungspartner verlieren.

Neben der Dekohärenz als inzwischen etabliertem Teil der Quantenphysik, vermuten manche Wissenschaftler, könnte es weitere, bislang noch unbekannte Effekte in der Quantendynamik geben. Es wäre möglich, dass deren Quantendynamik durch bisher unbekannte Teilchen oder Felder - vielleicht auch durch die Gravitation - verändert wird.

Und somit geht es dabei auch um die große, noch offene Frage einer Weltformel! (Susanne Päch)