Quantenphilosophie: Deutungen und Bücher

Dass die Quantenmechanik funktioniert, bezweifelt niemand. Sie sagt die Ergebnisse von Experimenten mit einer Genauigkeit voraus, die in der Physik ihresgleichen sucht, und ohne sie gäbe es weder Laser noch Computerchips. Was sie über die Welt aussagt, ist dagegen bis heute umstritten. Darum geht es in der Quantenphilosophie, und genau an dieser Stelle streiten sich Physiker und Philosophen seit hundert Jahren, manchmal erbittert, oft erstaunlich unterhaltsam.

Worüber gestritten wird

Der Kern des Streits ist das sogenannte Messproblem. Nach der Schrödingergleichung entwickelt sich der Zustand eines Quantenobjekts völlig gleichmäßig und vorhersagbar, und er kann dabei eine Überlagerung mehrerer Möglichkeiten sein. Misst man aber, findet man immer nur ein einziges Ergebnis, und welches das ist, lässt sich nur mit einer Wahrscheinlichkeit angeben. Was passiert bei der Messung, und was ist eine Messung überhaupt? Das berühmteste Bild dafür ist Schrödingers Katze.

Auf diese Fragen gibt es mehrere Antworten, die alle dieselben Messergebnisse vorhersagen und sich nur darin unterscheiden, was sie für wirklich halten:

  • Kopenhagener Deutung. Sie geht auf Niels Bohr und Werner Heisenberg zurück und war lange die Lehrbuchmeinung. Die Wellenfunktion beschreibt danach vor allem unser Wissen über ein System, und über das, was zwischen zwei Messungen „wirklich“ geschieht, schweigt die Physik. Eine einheitliche Lehre ist sie allerdings nie gewesen; Bohr und Heisenberg selbst haben sie verschieden ausgelegt.
  • Viele-Welten-Deutung. Hugh Everett schlug 1957 vor, die Schrödingergleichung immer gelten zu lassen. Dann gibt es keinen Kollaps: Bei jeder Messung treten alle Ergebnisse ein, jedes in seinem eigenen Zweig der Wirklichkeit.
  • Bohmsche Mechanik. Nach Ideen von Louis de Broglie und David Bohm haben Teilchen stets einen bestimmten Ort und werden von der Wellenfunktion geführt. Der Zufall ist dann nur scheinbar, der Preis ist eine Verbindung über beliebige Entfernungen, die „Nichtlokalität“.
  • Kollapstheorien. Sie ändern die Schrödingergleichung selbst ein wenig ab, sodass Überlagerungen großer Objekte von allein zerfallen. Diese Theorien lassen sich im Prinzip experimentell prüfen.
  • Neuere Ansätze wie die relationale Deutung von Carlo Rovelli oder der Quanten-Bayesianismus (QBism) verstehen Quantenzustände als Beziehungen zwischen Systemen oder als Erwartungen eines Beobachters.

Eine Frage ließ sich allerdings im Labor klären. John Bell zeigte 1964, dass jede Theorie, in der Messwerte schon vorher feststehen und sich nichts schneller als das Licht beeinflusst, bestimmte Grenzen einhalten müsste. Verschränkte Teilchen verletzen diese Grenzen, wie Experimente seit den 1970er-Jahren immer genauer gezeigt haben. Für solche Experimente erhielten Alain Aspect, John Clauser und Anton Zeilinger 2022 den Physik-Nobelpreis. Mehr dazu im Artikel Beamen und Verschränkung.

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Zum Einstieg

  • Einsteins Schleier. Die neue Welt der QuantenphysikAnton Zeilinger · Goldmann, 2005 · ISBN 978-3-442-15302-2Der spätere Nobelpreisträger erklärt Zufall, Verschränkung und Messung ohne Formeln und vertritt die Idee, dass Information ein Grundbegriff der Quantenphysik ist. Ein guter, persönlicher Einstieg in die philosophischen Fragen.Bei Amazon ansehen*
  • What Is Real? The Unfinished Quest for the Meaning of Quantum PhysicsAdam Becker · Basic Books, 2018 (englisch) · ISBN 978-0-465-09605-3Die Geschichte des Deutungsstreits von Bohr und Einstein über Bohm, Everett und Bell bis heute, spannend erzählt und mit deutlicher Kritik daran, wie lange die Kopenhagener Sicht als einzig erlaubte galt.Bei Amazon ansehen*

Ebenfalls lesenswert und auf unserer Seite Bücher zur Quantenphysik vorgestellt: Carlo Rovellis „Helgoland“, Manjit Kumars „Quanten“ und Heisenbergs Erinnerungen „Der Teil und das Ganze“.

Die Gründer und ihre Kritiker im Original

  • Physik und PhilosophieWerner Heisenberg · Hirzel, 2011 · ISBN 978-3-7776-2153-1Heisenbergs Vorlesungen aus den 1950er-Jahren über die Kopenhagener Deutung, ihre Vorgeschichte in der Philosophie und ihre Folgen für unser Weltbild. Aus erster Hand und gut lesbar. Passend dazu: Werner HeisenbergBei Amazon ansehen*
  • Atomphysik und menschliche ErkenntnisNiels Bohr · Vieweg, 1985 · ISBN 978-3-528-08910-8Bohrs Aufsätze und Vorträge aus den Jahren 1930 bis 1961, darunter seine Gedanken zur Komplementarität. Nicht immer leicht, aber unverzichtbar, wenn man wissen will, was Bohr wirklich gesagt hat. Heute vor allem antiquarisch erhältlich.Bei Amazon ansehen*
  • Speakable and Unspeakable in Quantum MechanicsJohn S. Bell · Cambridge University Press, 2004 (englisch) · ISBN 978-0-521-52338-7Bells gesammelte Aufsätze, darunter die Arbeit von 1964 mit der nach ihm benannten Ungleichung. Klar und scharf formuliert, für alle mit etwas Physikstudium.Bei Amazon ansehen*

Zum Vertiefen

  • Philosophie der Quantenphysik. Zentrale Begriffe, Probleme, PositionenCord Friebe, Meinard Kuhlmann, Holger Lyre u. a. · Springer Spektrum, 2018 · ISBN 978-3-662-54275-0Das deutschsprachige Standardwerk zum Thema, von Physikern und Philosophen gemeinsam geschrieben. Stellt die Deutungen sachlich nebeneinander und erklärt Begriffe wie Messproblem, Nichtlokalität und Dekohärenz.Bei Amazon ansehen*
  • Die Physik der WelterkenntnisDavid Deutsch · Springer Basel, 2014 · ISBN 978-3-0348-6020-8Der Quantencomputer-Pionier verbindet Viele-Welten-Deutung, Theorie der Berechnung, Evolution und Erkenntnistheorie zu einem großen Weltbild. Anregend, aber keine Einstiegslektüre, und die Viele-Welten-Sicht wird hier klar bevorzugt. Passend dazu: QuantencomputerBei Amazon ansehen*
  • The End of Time. The Next Revolution in PhysicsJulian Barbour · Oxford University Press, 2001 (englisch) · ISBN 978-0-19-514592-2Barbour vertritt die These, dass es Zeit im Grunde nicht gibt und das Universum aus zeitlosen „Momentaufnahmen“ besteht. Ungewöhnlich und herausfordernd, gerade für Leser, die sich für Quantengravitation interessieren. Passend dazu: QuantengravitationBei Amazon ansehen*
  • Are Quanta Real? A Galilean DialogueJosef M. Jauch · Indiana University Press (englisch) · ISBN 978-0-253-20545-2Ein schmales Buch, in dem drei Gesprächspartner nach dem Vorbild von Galileis Dialogen über Polarisatoren, Doppelspalt, Messung und Unschärfe diskutieren. Fast ohne Mathematik und mit viel Witz. Passend dazu: Die UnschärferelationBei Amazon ansehen*

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