Fragen & Antworten

Fragen & Antworten · Stand: Oktober 2026

An dieser Stelle stand früher das Diskussionsforum von quanten.de. Heute sammeln wir hier Antworten auf die Fragen, die Menschen zur Quantenphysik am häufigsten stellen, kurz genug zum Nachschlagen und mit Quellen, damit Sie sie auch zitieren können. Wer tiefer einsteigen will, findet bei fast jeder Antwort einen Link zum ausführlichen Artikel.

Themen: Die Grundbegriffe · Messen, Zufall und die Frage, was wirklich ist · Verschränkung und Beamen · Quantentechnik heute · Quanten-Mythen, kurz geprüft · Ein bisschen Geschichte · Lernen, zitieren, mitmachen

Alle 40 Fragen auf einen Blick
  1. Was ist ein Quant?
  2. Wie groß ist das Plancksche Wirkungsquantum?
  3. Ist Licht eine Welle oder ein Teilchen?
  4. Gilt das auch für Elektronen und Atome?
  5. Was ist eine Wellenfunktion?
  6. Was bedeutet Überlagerung?
  7. Was ist Spin?
  8. Was unterscheidet Fermionen von Bosonen?
  9. Warum sieht das Periodensystem so aus, wie es aussieht?
  10. Quantenphysik, Quantenmechanik, Quantentheorie: Ist das dasselbe?
  11. Was besagt die Unschärferelation?
  12. Ist in der Quantenphysik wirklich alles Zufall?
  13. Verändert der Beobachter das Ergebnis? Braucht es dafür ein Bewusstsein?
  14. Ist Schrödingers Katze nun tot oder lebendig?
  15. Warum merken wir im Alltag nichts von Quanteneffekten?
  16. Welche Deutung der Quantenmechanik ist die richtige?
  17. Gibt es schon eine Theorie der Quantengravitation?
  18. Was ist Verschränkung?
  19. Ist Verschränkung schneller als das Licht?
  20. Wofür gab es den Physik-Nobelpreis 2022?
  21. Kann man Menschen beamen?
  22. Was ist ein Qubit?
  23. Was kann ein Quantencomputer heute schon?
  24. Kann ein Quantencomputer meine Verschlüsselung knacken?
  25. Was ist der Tunneleffekt?
  26. Was hat eine Atomuhr mit Quantenphysik zu tun?
  27. Wo steckt Quantenphysik in meinem Alltag?
  28. Was ist von „Quantenheilung“ zu halten?
  29. Ist unser Bewusstsein ein Quanteneffekt?
  30. Kann man mit Quantenphysik Gedanken übertragen oder die Zukunft ändern?
  31. Wer hat die Quantenphysik erfunden?
  32. Hat Einstein die Quantenphysik abgelehnt?
  33. Warum war 2025 das Internationale Jahr der Quantenwissenschaft?
  34. Muss man für Quantenphysik viel Mathematik können?
  35. Welches Buch empfehlen Sie für den Einstieg?
  36. Darf ich Texte und Abbildungen von quanten.de verwenden?
  37. Wie zitiere ich quanten.de richtig?
  38. Wie prüft quanten.de seine Artikel?
  39. Wo ist das alte Diskussionsforum?
  40. Meine Frage ist nicht dabei. Was nun?

Die Grundbegriffe

Was ist ein Quant?

Das Wort kommt vom lateinischen quantum, „wie viel“. Gemeint ist eine Portion: die kleinste Menge, in der sich zum Beispiel Energie zwischen Licht und Materie austauschen lässt. Max Planck hat diese Portionierung im Dezember 1900 eingeführt, eher widerwillig und als Rechentrick, weil er die Strahlung heißer Körper sonst nicht erklären konnte[1]. Fünf Jahre später nahm Albert Einstein den Trick ernst und behauptete, Licht bestehe tatsächlich aus solchen Energiepaketen[2]. Heute nennt man sie Photonen. Wie er darauf kam, erzählt unser Artikel über den Fotoeffekt.

Für ein Lichtquant gilt E = hf: Je höher die Frequenz f, desto mehr Energie trägt das einzelne Paket. Ein Photon grünen Lichts hat ungefähr 2,3 Elektronenvolt, ein Röntgenquant tausende Male mehr. Wer es ausführlicher mag: Was sind Quanten?

Wie groß ist das Plancksche Wirkungsquantum?

Seit dem 20. Mai 2019 ist es nicht mehr gemessen, sondern festgelegt: h = 6,626 070 15 · 10−34 Joulesekunden, exakt[3]. Seitdem hängt das Kilogramm an dieser Zahl und nicht mehr an einem Metallzylinder in einem Tresor bei Paris. In vielen Formeln taucht außerdem ħ („h quer“) auf, das ist einfach h geteilt durch 2π.

Wie winzig die Zahl ist, merkt man, wenn man sie in den Alltag überträgt. Ein Laserpointer mit einem Milliwatt Leistung und grünem Licht schickt pro Sekunde rund 3 · 1015 Photonen los. Bei dieser Menge sieht niemand mehr einzelne Portionen, das Licht wirkt wie ein gleichmäßiger Strom.

Ist Licht eine Welle oder ein Teilchen?

Die ehrliche Antwort lautet: keins von beiden, jedenfalls nicht so, wie wir Wellen im Wasser oder Kugeln auf dem Billardtisch kennen. Hinter einem Doppelspalt erzeugt Licht Streifen, wie es nur Wellen tun. Am Detektor kommt es aber in einzelnen Portionen an, jedes Photon an genau einer Stelle. Dimmt man die Lichtquelle so weit herunter, dass immer nur ein Photon unterwegs ist, landen die Treffer zuerst scheinbar wahllos verteilt. Erst nach Tausenden Treffern zeichnet sich das Streifenmuster ab.

Physiker sagen deshalb gern: Die Ausbreitung beschreibt man mit Wellen, das Ankommen mit Teilchen. Das ist keine Ausrede, sondern genau das, was die Gleichungen der Quantenmechanik leisten. Den Versuch Schritt für Schritt: Das Doppelspaltexperiment, die lange Geschichte der Frage: Welle-Teilchen-Dualismus.

Gilt das auch für Elektronen und Atome?

Ja, und das war 1924 die eigentliche Überraschung. Louis de Broglie schlug in seiner Doktorarbeit vor, dass jedes Teilchen eine Wellenlänge hat, λ = h/p, also Plancksche Konstante geteilt durch Impuls. Drei Jahre später sahen Clinton Davisson und Lester Germer genau diese Wellen, als sie Elektronen an einem Nickelkristall streuten[4].

Wie schön das aussehen kann, zeigte eine Gruppe um Akira Tonomura 1989: Sie schickte Elektronen einzeln durch eine Art Doppelspalt und filmte, wie sich aus lauter Einzeltreffern das Interferenzmuster aufbaut[5]. Zehn Jahre später gelang dasselbe in Wien mit Fußballmolekülen aus 60 Kohlenstoffatomen[6]. Bei einem geworfenen Tennisball liegt die Wellenlänge dagegen in der Größenordnung von 10−34 Metern. Die gibt es auch, man wird sie nur nie messen.

Was ist eine Wellenfunktion?

Sie ist das mathematische Objekt, mit dem die Quantenmechanik den Zustand eines Systems beschreibt, meist mit dem griechischen Buchstaben ψ (Psi) geschrieben. Was sie physikalisch bedeutet, war anfangs völlig unklar. Max Born hat 1926 die Lesart vorgeschlagen, die sich durchgesetzt hat: Das Betragsquadrat |ψ|2 gibt an, mit welcher Wahrscheinlichkeit man ein Teilchen an einem Ort findet[7]. Für diese Idee bekam er 1954 den Nobelpreis.

Ob die Wellenfunktion etwas Wirkliches ist oder nur unser Wissen zusammenfasst, darüber streiten Physiker und Philosophen noch immer. Für das Rechnen spielt das keine Rolle, für das Weltbild schon.

Was bedeutet Überlagerung?

Ein Quantensystem kann sich in einem Zustand befinden, der aus mehreren Möglichkeiten zusammengesetzt ist, etwa „Spin nach oben“ und „Spin nach unten“ zugleich. Das heißt nicht, dass es in Wahrheit eins von beiden ist und wir es bloß nicht wissen. Die Anteile können sich nämlich gegenseitig verstärken oder auslöschen wie Wellen, und genau das sieht man im Experiment.

Erst bei einer Messung bekommt man ein eindeutiges Ergebnis, und welches, lässt sich nur mit einer Wahrscheinlichkeit vorhersagen. Auf diesem Prinzip beruht übrigens auch jedes Qubit.

Was ist Spin?

Spin ist eine Eigenschaft von Teilchen, die sich verhält wie ein Drehimpuls und ein winziger Magnet. Der Name verführt zu dem Bild einer rotierenden Kugel, aber das trifft es nicht: Ein Elektron hat nach allem, was man weiß, keine Ausdehnung, die sich drehen könnte. Das Seltsame am Spin ist, dass er bei einer Messung nur bestimmte Werte annimmt. Otto Stern und Walther Gerlach zeigten 1922 in Frankfurt, dass ein Strahl von Silberatomen im Magnetfeld nicht verschmiert, sondern sich in genau zwei Teilstrahlen aufspaltet[8].

Auf dem Spin beruhen die Kernspintomographie, die Leseköpfe moderner Festplatten (Spintronik) und die Einteilung aller Teilchen in Fermionen und Bosonen.

Was unterscheidet Fermionen von Bosonen?

Der Spin. Teilchen mit halbzahligem Spin, also 1/2, 3/2 und so weiter, heißen Fermionen. Dazu gehören Elektronen, Protonen und Neutronen, aus denen alle Materie um uns herum besteht. Zwei gleiche Fermionen können nie denselben Zustand besetzen, das ist das Pauli-Prinzip. Teilchen mit ganzzahligem Spin heißen Bosonen, etwa Photonen. Sie haben nichts dagegen, sich zu Millionen im selben Zustand zu sammeln.

Dieser kleine Unterschied hat riesige Folgen. Weil Elektronen sich nicht stapeln lassen, haben Atome Schalen und Stoffe eine Ausdehnung, und man fällt nicht durch den Fußboden. Weil Photonen es gern gemeinsam tun, gibt es Laserlicht. Mehr dazu: Fermionen und Bosonen.

Warum sieht das Periodensystem so aus, wie es aussieht?

Weil die Elektronen eines Atoms die verfügbaren Zustände nach festen Regeln auffüllen und wegen des Pauli-Prinzips in jede Schale nur eine begrenzte Zahl passt. Daraus ergeben sich die Zeilenlängen 2, 8, 8, 18, 18, 32 und 32. Elemente in derselben Spalte haben eine ähnlich besetzte äußerste Schale und verhalten sich deshalb chemisch ähnlich, Natrium und Kalium zum Beispiel reagieren beide heftig mit Wasser. Die ganze Herleitung mit allen 118 Elementen: Periodensystem.

Quantenphysik, Quantenmechanik, Quantentheorie: Ist das dasselbe?

Im Alltag werden die drei Wörter oft gleich benutzt, und meistens ist das auch in Ordnung. Wer es genau nimmt, unterscheidet so: Quantenmechanik ist die Theorie, die Heisenberg, Born, Jordan, Schrödinger und Dirac 1925 und 1926 aufgestellt haben, mit Wellenfunktionen und Operatoren. Quantentheorie ist der Oberbegriff, zu dem auch die ältere Quantentheorie von Planck und Bohr und die späteren Quantenfeldtheorien gehören. Quantenphysik schließlich meint das ganze Fachgebiet samt Experimenten und Anwendungen.

Messen, Zufall und die Frage, was wirklich ist

Was besagt die Unschärferelation?

Ort und Impuls eines Teilchens lassen sich nicht gleichzeitig beliebig genau festlegen. Multipliziert man die beiden Unschärfen, kommt mindestens ħ/2 heraus. Werner Heisenberg hat das 1927 formuliert[9].

Oft hört man, das liege daran, dass jede Messung das Teilchen anstößt. Das ist nur die halbe Geschichte, und Heisenberg selbst hat mit seinem Mikroskop-Gedankenexperiment zu diesem Missverständnis beigetragen. Die Unschärfe steckt bereits im Zustand selbst: Ein Teilchen mit genau festgelegtem Ort hat schlicht keinen genau festgelegten Impuls. Mehr dazu, mit Rechenbeispielen, im Artikel zur Unschärferelation.

Ist in der Quantenphysik wirklich alles Zufall?

Bei einzelnen Ereignissen, so weit man weiß, ja. Wann ein bestimmter radioaktiver Atomkern zerfällt, kann niemand vorhersagen, auch nicht mit dem besten Messgerät. Die Halbwertszeit gilt nur für viele Kerne zusammen, dort aber erstaunlich präzise.

Albert Einstein hat das gestört. „Jedenfalls bin ich überzeugt, daß der nicht würfelt“, schrieb er am 4. Dezember 1926 an Max Born[10]. Lange konnte man glauben, hinter dem Zufall verstecke sich eine noch unbekannte Ordnung. Seit den Experimenten zur Bellschen Ungleichung ist klar, dass eine solche Ordnung jedenfalls nicht lokal sein kann (siehe Nobelpreis 2022). Es gibt Theorien ohne echten Zufall, etwa die Bohmsche Mechanik, aber sie zahlen dafür mit Fernwirkungen, die vielen Physikern noch weniger behagen.

Verändert der Beobachter das Ergebnis? Braucht es dafür ein Bewusstsein?

Mit „Beobachter“ ist in der Physik kein Mensch gemeint, der hinschaut, sondern ein Messgerät, das mit dem Quantensystem in Wechselwirkung tritt. Ein Detektor am Doppelspalt zerstört das Interferenzmuster auch dann, wenn niemand je auf seine Anzeige blickt.

Dass erst ein Bewusstsein die Wellenfunktion zum Kollaps bringt, haben einzelne Physiker wie Eugene Wigner zeitweise erwogen. In der heutigen Forschung ist das eine Außenseiterposition, und kein Experiment hat je einen Hinweis darauf geliefert.

Ist Schrödingers Katze nun tot oder lebendig?

Erwin Schrödinger hat sich die Katze 1935 ausgedacht, und zwar als Kritik[11]. Er wollte vorführen, wie absurd es wäre, die Überlagerung von Zuständen eines Atoms einfach auf ein Tier in einer Kiste zu übertragen. Durchgeführt hat den Versuch nie jemand, und keine Katze kam dabei zu Schaden.

Warum man an großen Dingen nie Überlagerungen sieht, erklärt man heute vor allem mit der Dekohärenz: Ein Gegenstand, der ständig mit Luftmolekülen, Licht und Wärmestrahlung wechselwirkt, verliert seine Quanteneigenschaften in unvorstellbar kurzer Zeit[12]. Die ganze Geschichte, samt den „Katzenzuständen“, die Physiker inzwischen im Labor erzeugen: Schrödingers Katze.

Warum merken wir im Alltag nichts von Quanteneffekten?

Zwei Gründe. Erstens ist h so klein, dass Quantensprünge bei Gegenständen unserer Größe völlig im Rauschen verschwinden. Zweitens, und das ist der wichtigere Punkt, ist ein Alltagsgegenstand nie allein. Jedes Staubkorn wird pausenlos von Gasmolekülen und Photonen getroffen, und jede dieser Begegnungen „misst“ gewissermaßen, wo es sich befindet. Diese Dekohärenz sorgt dafür, dass aus der Quantenwelt die vertraute klassische Welt wird[12].

Deshalb kühlen Physiker ihre Quantenexperimente oft auf Bruchteile eines Grades über dem absoluten Nullpunkt und arbeiten im Hochvakuum. Nicht weil Quantenphysik dort anders wäre, sondern weil man sie sonst nicht zu sehen bekommt.

Welche Deutung der Quantenmechanik ist die richtige?

Das weiß niemand, und das ist kein Geheimnis, das wir hier verschweigen. Alle ernsthaften Deutungen, ob Kopenhagener Deutung, Viele-Welten-Interpretation, Bohmsche Mechanik oder Kollapstheorien, sagen für die heute möglichen Experimente dieselben Ergebnisse voraus. Sie unterscheiden sich darin, was sie über die Wirklichkeit hinter den Messwerten behaupten. Einen Überblick und Bücher zum Weiterdenken gibt es auf unserer Seite Quantenphilosophie.

Gibt es schon eine Theorie der Quantengravitation?

Nein, nicht in einer bestätigten Form, und das ist eine der großen offenen Baustellen der Physik. Quantenmechanik und Allgemeine Relativitätstheorie funktionieren jede für sich hervorragend, lassen sich aber nicht ohne Widersprüche zusammenfügen. Spürbar wird das erst bei extremen Bedingungen, im Inneren Schwarzer Löcher oder im allerersten Augenblick des Universums. Kandidaten wie die Stringtheorie und die Schleifen-Quantengravitation sind mathematisch weit gediehen, experimentell bestätigt ist keiner. Mehr dazu unter Quantengravitation.

Verschränkung und Beamen

Was ist Verschränkung?

Zwei Teilchen sind verschränkt, wenn sich ihr gemeinsamer Zustand nicht in zwei Einzelzustände zerlegen lässt. Misst man dann am einen Teilchen, steht das Ergebnis am anderen sofort fest, egal wie weit die beiden voneinander entfernt sind. Einstein, Podolsky und Rosen hielten das 1935 für einen Beleg, dass die Quantenmechanik unvollständig sein müsse[13]. Schrödinger gab dem Phänomen im selben Jahr seinen Namen.

Ein Vergleich, der oft bemüht wird, sind zwei Handschuhe in getrennten Kisten: Findet man links den rechten, weiß man sofort, dass in der anderen Kiste der linke liegt. Der Vergleich ist nützlich, aber er hinkt. Bei den Handschuhen stand das Ergebnis von Anfang an fest. Bei verschränkten Teilchen zeigen die Messungen, dass es so einfach nicht sein kann. Warum, erklärt unser Artikel zur Quantenverschränkung.

Ist Verschränkung schneller als das Licht?

Die Korrelation zwischen den Messergebnissen stellt sich ohne Zeitverzug ein, das stimmt. Nutzen lässt sie sich für eine Nachricht aber nicht. Wer am einen Ende misst, bekommt ein zufälliges Ergebnis und kann nicht beeinflussen, welches. Erst wenn beide Seiten ihre Messprotokolle auf gewöhnlichem Weg vergleichen, also höchstens mit Lichtgeschwindigkeit, wird der Zusammenhang sichtbar. Die Relativitätstheorie bleibt damit unangetastet.

Wofür gab es den Physik-Nobelpreis 2022?

Alain Aspect, John F. Clauser und Anton Zeilinger wurden für Experimente mit verschränkten Photonen ausgezeichnet, mit denen sie die Verletzung der Bellschen Ungleichungen nachwiesen und die Quanteninformationswissenschaft mitbegründeten[14].

Zum Hintergrund: John Bell hatte 1964 gezeigt, dass jede Theorie mit lokal vorab festgelegten Eigenschaften eine bestimmte Grenze für Korrelationen einhalten muss[15]. Die Quantenmechanik sagt voraus, dass diese Grenze überschritten wird. Clauser testete das ab 1972, Aspect Anfang der 1980er-Jahre, Zeilinger mit immer raffinierteren Aufbauten. 2015 gelang in Delft ein Test ohne die bis dahin diskutierten Schlupflöcher, mit Elektronenspins in 1,3 Kilometern Abstand[16]. Die Quantenmechanik hat jedes Mal recht behalten.

Kann man Menschen beamen?

Nein, und daran wird sich auf absehbare Zeit nichts ändern. Was im Labor seit 1997 funktioniert, heißt zwar Quantenteleportation[17], aber dabei reist kein Gegenstand von A nach B. Übertragen wird der Zustand eines Teilchens auf ein anderes, das schon am Ziel wartet. Dazu braucht man ein verschränktes Paar und zusätzlich eine ganz gewöhnliche Nachricht, die höchstens mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs ist.

Der Rekord ist trotzdem beachtlich: 2017 teleportierten chinesische Forscher Photonenzustände vom Boden zum Satelliten Micius, über Entfernungen bis etwa 1400 Kilometer[18]. Ein Mensch besteht allerdings aus rund 7 · 1027 Atomen. Wie das alles genau abläuft: Beamen und Quantenteleportation.

Quantentechnik heute

Was ist ein Qubit?

Das Quantengegenstück zum Bit. Ein klassisches Bit ist 0 oder 1. Ein Qubit kann sich in einer Überlagerung aus 0 und 1 befinden, mit einstellbaren Anteilen. Bei der Messung kommt trotzdem nur 0 oder 1 heraus. Der Vorteil entsteht erst, wenn viele Qubits miteinander verschränkt sind und ein Algorithmus es schafft, die falschen Rechenwege sich gegenseitig auslöschen zu lassen. Gebaut werden Qubits unter anderem aus supraleitenden Schaltkreisen, gefangenen Ionen, neutralen Atomen und Photonen.

Was kann ein Quantencomputer heute schon?

Weniger, als manche Schlagzeile vermuten lässt, aber mehr als noch vor fünf Jahren. Die heutigen Geräte haben je nach Bauart dutzende bis über tausend physikalische Qubits, rechnen aber noch mit vielen Fehlern. Ein wichtiger Schritt war 2024 ein Chip von Google, bei dem die Fehlerrate eines logischen Qubits sank, je mehr physikalische Qubits man zu seinem Schutz einsetzte[19]. Genau so soll Fehlerkorrektur funktionieren, und lange war unklar, ob sie in der Praxis aufgeht.

Für die großen Anwendungen, etwa die genaue Simulation von Molekülen für Chemie und Medizin, braucht es aber Maschinen mit sehr vielen fehlerkorrigierten Qubits. Seriöse Fachleute rechnen dafür eher in Jahren bis Jahrzehnten als in Monaten. Wie ein Quantencomputer rechnet: Quantencomputer, und wie man die Qubits baut: Supraleitende Qubits.

Kann ein Quantencomputer meine Verschlüsselung knacken?

Heute nicht. Peter Shor hat 1994 gezeigt, dass ein ausreichend großer Quantencomputer große Zahlen effizient in Primfaktoren zerlegen könnte[20], und darauf beruht die Sicherheit von RSA und verwandten Verfahren. Ein solcher Rechner existiert noch nicht.

Das Problem wird trotzdem ernst genommen, weil verschlüsselte Daten heute gespeichert und später entschlüsselt werden könnten. Im August 2024 hat das US-Normungsinstitut NIST deshalb die ersten drei Standards für sogenannte Post-Quanten-Kryptografie veröffentlicht, Verfahren, die auch einem Quantencomputer standhalten sollen[21]. Browser und Messenger stellen nach und nach darauf um. Mehr dazu: Post-Quanten-Kryptographie.

Was ist der Tunneleffekt?

Ein Teilchen kann eine Energiebarriere überwinden, für die es nach klassischer Rechnung gar nicht genug Energie hätte. Es „tunnelt“ hindurch, mit einer Wahrscheinlichkeit, die mit der Dicke und Höhe der Barriere sehr schnell abnimmt. George Gamow hat damit 1928 erklärt, wie Alphateilchen aus einem Atomkern entkommen[22].

Ohne Tunneleffekt würde die Sonne nicht leuchten, denn die Protonen in ihrem Inneren sind für eine Verschmelzung eigentlich zu langsam. Auf der Erde nutzt man ihn im Rastertunnelmikroskop, für das Gerd Binnig und Heinrich Rohrer 1986 den Nobelpreis erhielten[23], und in jedem USB-Stick: Beim Flash-Speicher tunneln Elektronen auf eine isolierte Speicherzelle und bleiben dort, auch ohne Strom. Ausführlich, mit Rechenbeispiel: Der Tunneleffekt.

Was hat eine Atomuhr mit Quantenphysik zu tun?

Alles. Eine Atomuhr zählt die Schwingungen von Mikrowellenstrahlung, die genau zu einem Quantensprung im Cäsiumatom passt. Seit 1967 ist die Sekunde darüber definiert: als 9 192 631 770 Perioden dieser Strahlung[3]. Weil alle Cäsiumatome gleich sind, tickt jede gut gebaute Atomuhr der Welt im selben Takt.

Praktisch heißt das: Ohne Atomuhren an Bord der Satelliten wüsste kein Navigationsgerät, wo es ist. Schon eine Abweichung von einer Mikrosekunde entspricht bei Lichtgeschwindigkeit rund 300 Metern.

Wo steckt Quantenphysik in meinem Alltag?

In fast jedem Gerät, das einen Stecker oder einen Akku hat. Transistoren funktionieren nur, weil sich Elektronen in Halbleitern nach den Regeln des Bändermodells bewegen, und davon stecken in einem Smartphone-Chip viele Milliarden. LEDs leuchten, weil Elektronen beim Wechsel zwischen zwei Energiebändern Photonen mit genau festgelegter Farbe abgeben. Dazu kommen Laser im Scanner an der Supermarktkasse, Solarzellen auf dem Dach, der MRT im Krankenhaus und der Flash-Speicher im Handy.

Man schätzt oft, dass ein großer Teil der Wirtschaftsleistung moderner Länder auf Technik beruht, die ohne Quantenphysik nicht denkbar wäre. Wie groß der Anteil genau ist, hängt stark davon ab, wie man zählt, deshalb nennen wir hier keine Prozentzahl.

Quanten-Mythen, kurz geprüft

Das Wort „Quanten“ klingt nach Zukunft und wird entsprechend gern verkauft. Ein paar Behauptungen, die immer wieder auftauchen, und was die Physik dazu sagt.

Was ist von „Quantenheilung“ zu halten?

Mit Quantenphysik hat sie nichts zu tun, außer dem Namen. Quanteneffekte wie Überlagerung und Verschränkung überleben in einem warmen, feuchten, ständig bewegten Körper nur winzige Bruchteile einer Sekunde, und sie lassen sich weder durch Handauflegen noch durch Gedanken gezielt steuern. Es gibt keine physikalische Grundlage für die Behauptung, man könne mit „Quantenenergie“ Krankheiten heilen.

Das heißt nicht, dass sich jemand nach so einer Sitzung nicht besser fühlen kann. Dann liegt es aber an Zuwendung, Entspannung oder Erwartung, nicht an Quanten. Bei ernsthaften Beschwerden gehört die Behandlung in ärztliche Hände. Ausführlich: Quantenheilung: Was steckt dahinter? und Joe Dispenza und das Quantenfeld.

Ist unser Bewusstsein ein Quanteneffekt?

Das ist eine offene, aber eher unwahrscheinliche Hypothese. Der Mathematiker Roger Penrose und der Anästhesist Stuart Hameroff vermuten seit den 1990er-Jahren, dass Quantenvorgänge in den Zellen des Gehirns eine Rolle spielen. Max Tegmark hat dagegen abgeschätzt, dass Überlagerungen im Gehirn nach 10−13 bis 10−20 Sekunden zerfallen, viel schneller als jeder Nervenimpuls[24]. Die Debatte ist nicht beendet, aber ein experimenteller Beleg für ein „Quantenbewusstsein“ steht aus.

Kann man mit Quantenphysik Gedanken übertragen oder die Zukunft ändern?

Nein. Verschränkung erlaubt keine Signale, wie oben unter Ist Verschränkung schneller als das Licht? beschrieben, und in der Quantenmechanik wirkt nichts in die Vergangenheit zurück. Wer so etwas verspricht, benutzt die Fachwörter, aber nicht die Physik dahinter.

Ein bisschen Geschichte

Wer hat die Quantenphysik erfunden?

Nicht einer allein, und das ist das Schöne an dieser Geschichte. Max Planck hat 1900 das Wirkungsquantum eingeführt, Albert Einstein 1905 das Lichtquant. Niels Bohr baute 1913 daraus ein Atommodell, das vieles erklärte und noch mehr offenließ. Die eigentliche Quantenmechanik entstand dann in kurzer Zeit: Werner Heisenberg 1925 auf Helgoland, kurz darauf mit Max Born und Pascual Jordan in Göttingen, Erwin Schrödinger 1926 mit seiner Wellengleichung, Paul Dirac in Cambridge. Heisenberg, Jordan und Dirac waren damals Anfang zwanzig.

Die ganze Geschichte: 100 Jahre Quantenmechanik, und ein Porträt eines der Hauptakteure: Werner Heisenberg.

Hat Einstein die Quantenphysik abgelehnt?

Das wird oft so erzählt und ist schief. Einstein gehörte zu ihren Begründern, den Nobelpreis bekam er ausdrücklich für die Entdeckung des Gesetzes des photoelektrischen Effekts, nicht für die Relativitätstheorie[25]. Was er ablehnte, war die Vorstellung, die Quantenmechanik sei eine vollständige Beschreibung der Natur. Er hielt sie für richtig, aber für unfertig. Mit Niels Bohr stritt er darüber jahrzehntelang, freundschaftlich und auf höchstem Niveau.

Warum war 2025 das Internationale Jahr der Quantenwissenschaft?

Weil Heisenbergs entscheidende Arbeit im Sommer 1925 erschien, gilt 2025 als hundertster Geburtstag der Quantenmechanik. Die Vereinten Nationen haben das Jahr deshalb zum Internationalen Jahr der Quantenwissenschaft und -technologie erklärt[26]. Und ganz passend ging der Physik-Nobelpreis 2025 an John Clarke, Michel H. Devoret und John M. Martinis, deren Experimente aus den 1980er-Jahren zeigten, dass auch ein elektrischer Schaltkreis, den man in der Hand halten kann, Quantenverhalten zeigt[27].

Lernen, zitieren, mitmachen

Muss man für Quantenphysik viel Mathematik können?

Für das Verständnis der Ideen: nein. Doppelspalt, Unschärfe, Verschränkung, das alles lässt sich mit Bildern und ein paar Zahlen erklären, und so sind die meisten Artikel auf quanten.de auch geschrieben. Wer aber selbst rechnen will, kommt an Linearer Algebra, komplexen Zahlen und Differentialgleichungen nicht vorbei. Im Physikstudium beginnt die Quantenmechanik deshalb meist im dritten oder vierten Semester, wenn dieses Handwerkszeug sitzt.

Welches Buch empfehlen Sie für den Einstieg?

Kommt darauf an, was Sie mögen. Wer Geschichten liebt, fängt mit Heisenbergs Erinnerungen „Der Teil und das Ganze“ an. Wer es knapp und witzig will, mit Richard Feynmans „QED“. Für Schule und Studium gibt es solide Lehrbücher. Unsere Auswahl mit einer kurzen Einschätzung zu jedem Titel: Bücher zur Quantenphysik.

Darf ich Texte und Abbildungen von quanten.de verwenden?

Ja, mit Quellenangabe und Link, etwa im Unterricht, für ein Referat, eine Facharbeit oder eine Präsentation. Für kommerzielle Zwecke fragen Sie uns bitte vorher kurz an. Fast alle Artikel gibt es auch als PDF zum Ausdrucken, der Link steht jeweils im dunklen Kasten am Anfang.

Wie zitiere ich quanten.de richtig?

Am Ende jedes Artikels steht ein Zitiervorschlag. Allgemein reicht diese Form:

quanten.de: Titel des Artikels. Stand: Monat Jahr. URL: https://quanten.de/… (abgerufen am TT.MM.JJJJ)

Für Zahlen und Fakten in wissenschaftlichen Arbeiten empfehlen wir, zusätzlich die Originalquelle anzugeben, die wir im Artikel nennen. Die Quellen sind nummeriert, die Nummer im Text führt direkt dorthin.

Wie prüft quanten.de seine Artikel?

Jede Zahl, jedes Datum und jede Formel in unseren Artikeln geht auf eine Quelle zurück, und zwar möglichst auf die Originalarbeit oder eine anerkannte Stelle wie die Physikalisch-Technische Bundesanstalt, das BIPM oder das Nobelkomitee. Die Quellen stehen nummeriert am Ende jedes Artikels, damit Sie selbst nachsehen können. Wo die Wissenschaft sich nicht einig ist, schreiben wir das dazu.

Fehler passieren trotzdem. Wenn Ihnen einer auffällt, schreiben Sie uns bitte an info@quanten.de. Wir korrigieren ihn und passen das Datum unter „Stand“ an.

Wo ist das alte Diskussionsforum?

Das Forum von quanten.de gibt es nicht mehr, die alten Beiträge sind leider nicht erhalten. Viele Links im Netz führen noch dorthin, deshalb landen Sie jetzt auf dieser Seite. Typische Fragen, wie sie dort gestellt wurden, beantworten wir hier, und die Liste wächst weiter.

Meine Frage ist nicht dabei. Was nun?

Schreiben Sie uns an info@quanten.de. Fragen, die viele interessieren, nehmen wir hier auf, und manche bekommen einen eigenen Artikel.

Quellen

  1. M. Planck: Zur Theorie des Gesetzes der Energieverteilung im Normalspectrum. In: Verhandlungen der Deutschen Physikalischen Gesellschaft 2 (1900), S. 237–245.
  2. A. Einstein: Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt. In: Annalen der Physik 17 (1905), S. 132–148, doi:10.1002/andp.19053220607.
  3. Bureau International des Poids et Mesures: The International System of Units (SI). 9. Auflage, 2019. bipm.org/en/publications/si-brochure.
  4. C. Davisson, L. H. Germer: Diffraction of Electrons by a Crystal of Nickel. In: Physical Review 30 (1927), S. 705–740, doi:10.1103/PhysRev.30.705.
  5. A. Tonomura, J. Endo, T. Matsuda, T. Kawasaki, H. Ezawa: Demonstration of single-electron buildup of an interference pattern. In: American Journal of Physics 57 (1989), S. 117–120, doi:10.1119/1.16104.
  6. M. Arndt, O. Nairz, J. Vos-Andreae, C. Keller, G. van der Zouw, A. Zeilinger: Wave–particle duality of C60 molecules. In: Nature 401 (1999), S. 680–682, doi:10.1038/44348.
  7. M. Born: Zur Quantenmechanik der Stoßvorgänge. In: Zeitschrift für Physik 37 (1926), S. 863–867, doi:10.1007/BF01397477.
  8. W. Gerlach, O. Stern: Der experimentelle Nachweis der Richtungsquantelung im Magnetfeld. In: Zeitschrift für Physik 9 (1922), S. 349–352, doi:10.1007/BF01326983.
  9. W. Heisenberg: Über den anschaulichen Inhalt der quantentheoretischen Kinematik und Mechanik. In: Zeitschrift für Physik 43 (1927), S. 172–198, doi:10.1007/BF01397280.
  10. A. Einstein, H. und M. Born: Briefwechsel 1916–1955. Kommentiert von Max Born. Nymphenburger, München 1969.
  11. E. Schrödinger: Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik. In: Die Naturwissenschaften 23 (1935), S. 807–812, doi:10.1007/BF01491891.
  12. W. H. Zurek: Decoherence, einselection, and the quantum origins of the classical. In: Reviews of Modern Physics 75 (2003), S. 715–775, doi:10.1103/RevModPhys.75.715.
  13. A. Einstein, B. Podolsky, N. Rosen: Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete? In: Physical Review 47 (1935), S. 777–780, doi:10.1103/PhysRev.47.777.
  14. Nobel Prize Outreach: The Nobel Prize in Physics 2022. nobelprize.org/prizes/physics/2022/summary.
  15. J. S. Bell: On the Einstein Podolsky Rosen Paradox. In: Physics 1 (1964), S. 195–200, doi:10.1103/PhysicsPhysiqueFizika.1.195.
  16. B. Hensen u. a.: Loophole-free Bell inequality violation using electron spins separated by 1.3 kilometres. In: Nature 526 (2015), S. 682–686, doi:10.1038/nature15759.
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  18. J.-G. Ren u. a.: Ground-to-satellite quantum teleportation. In: Nature 549 (2017), S. 70–73, doi:10.1038/nature23675.
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