Die fundamentalen Phänomene der Quantenmechanik und ihre Bedeutung für unser Weltbild

Kurt Bräuer

ISBN 978-3-89722-464-3
228 Seiten, Erscheinungsjahr: 2000
Preis: 18.00 €
Die fundamentalen Phänomene der Quantenmechanik und ihre Bedeutung für unser Weltbild

Die Begründer der bedeutendsten physikalischen Theorien haben sich immer sehr intensiv mit der Bedeutung ihrer Theorien auseinandergesetzt. Ihre tiefgreifenden Gedanken sind ausgesprochen faszinierend und wichtig für ein Naturverständnis. Leider geht im Lauf der Zeit viel davon verloren und Mathematik und Rechentechnik gewinnt immer mehr an Bedeutung. Das kommt wohl daher, daß auf diesen Gebieten Neues möglich ist.

Das vorliegende Buch liefert eine Zusammenfassung der Gedanken vieler großer Physiker, aber auch Biologen und Psychologen. Sie alle haben sich hochqualifiziert, intensiv und tiefschürfend mit den Naturwissenschaften und ihrem Zusammenhang zur Wirklichkeit auseinandergesetzt.

Die einzelnen Kapitel führen von den eher formalen Aspekten der Quantenmechanik über zur Interpretation und zum Weltbild.

Die Physik, und damit auch die Quantenmechanik, basiert auf Symmetrien. Unabhängige Beobachter sollen zu einer einheitlichen Beschreibung der Naturphänome kommen. Daraus lassen sich alle Erhaltungssätze und Meßgrößen ableiten und die Grundgleichungen der Physik aufstellen.

Raum und Zeit erweisen sich als eine Grundbedingung dafür, daß Individuen eine gemeinsame Welt erfahren. Daraus folgen direkt die Gesetze für eine deterministische Zeitentwicklung der quantenmechanischen Wellenfunktion.

Die Quantenmechanik lehrt jedoch durch ihre Unschärferelationen und die Komplementarität verschiedener Meßgrößen, daß die Naturphänomene durch diese Symmetrien nicht vollständig festgelegt sind. Photonen oder Elektronen zum Beispiel sind weder kleine Kügelchen, die sich unter der Einwirkung verschiedener Kräfte auf Trajektorien durch die Raumzeit bewegen, noch sind sie Wellen. Sie haben keine eindeutige Wirkung. Eigentlich sind sie reine Symmetriebeziehungen, welche die beobachtbaren Phänomen so einschränken, daß viele potentielle Beobachter dasselben Phänomen erfahren können.

Zur Manifestation eindeutiger Phänomene kommt es nur im Bereich des Beobachtbaren. Zwischen Quelle und Detektor ist ein Quant nicht beobachtbar und sein Verhalten ist nicht völlig festgelegt. Die Wirkung auf den Detektor ist jedoch ein beobachtbares und damit eindeutiges Phänomen. Sie ist ein Bestandteil der erfahrbaren Wirklichkeit.

Die Reduktion unscharfer Symmetriebeziehungen zu eindeutigen Tatsachen beim Meßprozeß ist nichtlokal und irreversibel. Die Nichtlokalität ist dabei für uns nicht zu begreifen, denn die Inhalte unseres individuellen Bewußtseins werden ausschließlich aus unabhängigen, in Raum und Zeit isolierten Objekten zusammengesetzt. Hier deuten sich Einschränkungen unserer individuellen Welterfahrung an und Wolfgang Pauli sah im Erscheinen der eindeutigen Phänomene physikalische Hinweise auf ein kollektives, nichtlokales Bewußtsein im Sinne von Carl Gustav Jung.

Der irreversible Charakter des Meßprozesses hingegen ist uns sehr vertraut aus unserer täglichen Erfahrung. Wir erfahren sehr viele Abläufe, die nicht invariant unter Zeitumkehr sind. Die physikalischen Grundgesetze, also auch die Grundgleichungen der Quantenmechanik, unterliegen der Zeitumkehrsymmetrie. Die Symmetrie wird gebrochen durch das Erscheinen eindeutiger Phänomene im Rahmen des symmetrisch Möglichen.

Reduktion und Wahrnehmbarkeit spielt nicht nur in der Quantenmechanik eine entscheidende Rolle. Um die Entropie oder die Temperatur eines Gases richtig zu berechnen, muß man annehmen, daß die Gasmoleküle ununterscheidbar sind. Das bedeutet aber, daß sie sich nicht auf Trajektorien bewegen, mit Hilfe derer man sie zumindest prinzipiell unterscheiden könnte. Die Trajektorien sind nicht beobachtbar und daher sind sie keine Grundlage für Wärmephänomene. Die Moleküle bewegen sich in ihrer Gesamtheit nicht auf Trajektorien. Sie können, genauso wie die quantenmechanischen Meßergebnisse, nur statistisch erfaßt werden und die statistische Behandlung liefert entscheidend andere Ergebnisse als eine inkohärente Addition konkreter Einzelereignisse.

Nach Niels Bohr muß auch biologisches Wachstum ganz analog gesehen werden. Die physikalischen Gesetzmäßigkeiten sind nicht ausreichend, um Lebensprozesse zu erklären. Die physikalischen Gesetze bilden eine Grundlage für eine individuelle Wahrnehmung der Lebensformen. Die Formen selber bilden sich in diesem Rahmen aus, indem sie wahrnehmbar werden.

Unsere Wirklichkeit besteht aus Phänomen. Auch wenn diese fast beliebig in Teilphänomene zerlegt werden können, so ist die Wirklichkeit doch nicht aufgebaut aus Kügelchen, die sich unter Kraftwirkungen auf Trajektorien bewegen. Sie ist auch nicht vollständig berechenbar. Phänomene erscheinen als Ganzes im Lichte unseres Bewußtseins.

Daher ist die Struktur der klassischen Welt unserer Wahrnehmung auch eng verknüpft mit der Struktur unseres individuellen Bewußtseins. Dieses baut sich auf aus einzelnen Gedächtnisinhalten, die ihrer Natur nach unabhängige Objekte repräsentieren. Der nichtlokale, ganzheitliche Charakter der Manifestationen, der in Quantenexperimenten explizit nachweisbar ist, bleibt weitgehend unbewußt.

Unbewußtes manifestiert sich in Raum und Zeit, in der inneren und äußeren Welt. So dringt es ins individuelle Bewußtsein. In der Welt, also auch in unseren Mitmenschen, haben wir die Chance uns zu erkennen; unser Ego und unser ganzes Selbst.