Quanten

Auf der Suche nach Schrödingers Katze

Der Begriff "Quanten" hat sich, ähnlich wie bei "Zen" oder "Dao", zu einem Modewort entwickelt und wird heute leider sehr inflationär verwendet. Meistens wird die Quantenphysik zur Deutung von Phänomenen bemüht, welche zur Zeit noch nicht wissenschaftlich erklärt werden können. Auch wird die Quantenphysik gerne mit östlichen Weisheitslehren in Verbindung gebracht. Die Quantenpysik ist aber keine Weltanschauung, Philosophie oder Religion, wie z.B. der Daoismus oder der Advaita Vedanta, und daher können Begrifflichkeiten der verschiedenen Lehren nicht zu einander in Beziehung gesetzt werden. In der Quantenphysik hat z.B. der Begriff "Welle" eine andere Bedeutung als in der Alltagsprache.

Als wissenschaftliche physikalische Theorie ist die Quantenpysik, oder genauer die Quantenmechanik, eine gültige mathematische Beschreibung von Vorgängen im atomaren und subatomaren Bereich. Auf der Makroebene, also in unserem Alltagsleben, gelten immer noch die Gesetze der klassischen newtonschen Physik. Die Eigenschaften von Quantensystemen auf der Makroebene werden als "klassischer Grenzfall" bezeichnet, da bei hohen Teilchenzahlen quantenmechanische Effekte durch statistische Streuung nahezu unmessbar werden. Aber auch in biologischen Systemen sind anscheinend nichttriviale quantenmechanische Effekte nachzuweisen. So könnte der Wirkungsgrad der Photosynthese von mehr als 95 Prozent durch die Quantenmechanik erklärt werden.

Populärwissenschaftliche Ausführungen zur Quantentheorie und Begriffe wie "Welle-Teilchen-Dualismus" oder "Verschränkung" verleiten natürlich zu metaphysischen Spekulationen. Allerdings gilt im Zweifel immer noch der Satz des Physikers und Nobelpreisträgers Richard Feynman: "... es ist sicher zu sagen, niemand versteht Quantenmechanik".

Drei fundamentale Eigenschaften der Quantenwelt

Welle-Teilchen-Dualismus, Superposition und Verschränkung

Lesetipp

Wie die seltsamen Gesetze der Quantenwelt unsere Wirklichkeit formen. Die Quantenmechanik ist in ihrem Kern heute noch genauso kurios wie vor einem Jahrhundert. Doch inzwischen finden die Wissenschaftler sich immer besser in der spukhaften Welt zwischen Welle und Teilchen zurecht. Sie testen die Grenzen der Theorie in immer ausgefeilteren Experimenten aus und ersinnen neue Anwendungen. Ihnen gelingen sichere Verschlüsselungsmethoden, sie entwickeln neue Modelle für die Struktur der Atomkerne, sie testen die Gravitation auf atomaren Skalen und beschreiben immer komplexere Materiezustände - vor allem aber erlangen sie faszinierende Erkenntnisse über unsere Wirklichkeit und die Gesetze des Kosmos. Das Spezial gibt einen Überblick über die neuesten Entwicklungen in der Quantenmechanik. © Bild und Text Spektrum der Wissenschaft. Vom Atomkern bis zum Kosmos - Wie die seltsamen Gesetze der Quantenwelt unsere Wirklichkeit formen, Spektrum der Wissenschaft, Spezial 2/16

Buchtipp

Teleportation, Quantencomputer und allerhand weitere fantastische Dinge, deren Bedeutung sich gemeinhin nur dem Physiker erschließen: Obwohl die Quantenphysik mittlerweile über hundert Jahre alt ist, sind ihre Aussagen immer noch weithin unbekannt oder gelten als besondere Provokation des gesunden Menschenverstands. Was aber, wenn der interessierte Laie wissen will, was die Welt im Innersten zusammenhält? Für diesen Fall bietet der international renommierte Experimentalphysiker Anton Zeilinger eine fesselnde, allgemeinverständliche Einführung in die Quantenphysik. Text und Bild Goldmann Verlag. Einsteins Schleier - Die neue Welt der Quantenphysik, Anton Zeilinger, 2005, ISBN: 978-3-442-15302-2

Anton Zeilinger über Verschränkung

Buchtipp

"Quantenphysik ist bizarr und komisch, und sie widerspricht komplett unserem gesunden Menschenverstand" oder ganz einfach "Die spinnen, die Physiker" - so oder ähnlich ist die Wahrnehmung vieler Menschen, wenn es um die Grundtheorie der modernen Physik geht. Die These dieses Buches lautet: "Quantenphysik, so bizarr und abgehoben sie erscheinen mag, ist für unser heutiges Leben die bedeutendste wissenschaftliche Theorie. Und ihr Einfluss ist bei weitem nicht an irgendein Ende gelangt. Da kommt noch einiges auf uns zu!" Der Autor steigt dabei mitten in unser Alltagsleben ein: Sie wollen mehr über heutige und zukünftige Technologien erfahren? Dann beschäftigen Sie sich mit dem Quantencomputer oder dem Quanteninternet; Technologien, deren erste Prototypen in den letzten Jahren möglich wurden und schon sehr bald unser tägliches Leben bestimmen werden. Das Buch wird Bewusstsein schaffen für die Bedeutung der Quantenphysik heute, dabei werden auch philosophische und weltanschauliche Fragen nicht außer Acht gelassen. Am Schluss wird der Leser den heutigen Stand der Quantenphysik kennen und dabei Antwort auf Fragen finden, die Einstein, Bohr, Heisenberg und andere Physik-Genies des 20. Jahrhunderts noch nicht wussten. Mit diesem Buch erschließen sich ihm nicht nur eine Reihe ganz neuer Technologien, sondern auch die dramatischen Einflüsse der modernen Physik für das Gefüge unserer Weltanschauung. © Bild und Text Springer Verlag. Die zweite Quantenrevolution - Vom Spuk im Mikrokosmos zu neuen Supertechnologien, Lars Jaeger, Springer Verlag, 2018

Buchtipp

Leben ist das faszinierendste Phänomen des Universums. Aber wie entsteht es? Wie funktioniert es? Und wieso verändert es sich ständig? Die noch junge Wissenschaft der Quantenbiologie liefert bahnbrechende Erklärungen für diese bislang ungelösten Rätsel. Jim Al-Khalili und Johnjoe McFadden zeigen, wie die unglaublich kleinen Ereignisse in der Quantenwelt eine große Wirkung auf alles Leben haben. Genau wie Richard Dawkins‘ Das egoistische Gen kann dieses Buch unser Verständnis von Evolution grundlegend verändern. Dieses Buch eröffnet uns eine völlig neue Sichtweise darauf, wie Leben entsteht und sich erhält. Die Autoren verbinden aktuelle wissenschaftliche Erkenntnisse mit großartigen Erzählungen über das Faszinosum Leben. © Bild und Text Ullstein. Der Quantenbeat des Lebens - Wie Quantenbiologie die Welt neu erklärt; Jim Al-Khalili, Johnjoe McFadden, Ullstein; 2015

Buchtipp

Dieses Buch räumt mit der Vorstellung auf, dass esoterische und alternativmedizinische Konzepte mit der Relativitätstheorie und Quantenphysik zu begründen wären: "Die Quantenheilung basiert auf den Erkenntnissen der Quantenphysik", heißt es in Internetseiten, Büchern und Broschüren zahlreicher Alternativmediziner. Hypnotiseure und Reiki-Meister folgern aus E = mc², dass Materie aus der Energie der Gedanken entsteht. "Alles ist vorstellbar", folgt in einem Buch über Schamanismus aus der Quantenmechanik. Um zwischen Grenzgebieten der Physik und Quantenunsinn unterscheiden zu können, nimmt der Autor die Leser mit auf eine Reise durch die Grundlagen der Quantenphysik und Relativitätstheorie und beschreibt, welche Hürden diese Theorien nehmen mussten, um als wissenschaftlich anerkannt zu werden. "Quarkstückchen" zeigen reale Beispiele für Kurioses und Unwissenschaftliches, das den Anschein erweckt, sich auf Quantenphysik und Relativitätstheorie zu stützen. Wer sich auf Einstein, Heisenberg oder Schrödinger beruft, beansprucht wissenschaftliche Seriosität und schreckt unangenehme Fragen ab. Was steckt aber wirklich hinter den Theorien der modernen Physik? Holm Hümmler erläutert die wichtigsten Konzepte und zeigt auf, wo Wissenschaft nur falsch verstanden und wo sie in Scheinargumenten missbraucht wird. © Bild und Text Springer Verlag. Relativer Quantenquark - Kann die moderne Physik die Esoterik belegen?, Holm Gero Hümmler, Springer Verlag, 2017

Buchtipp

Der Zufall regiert unsere Welt. Mit welchen Zahlen man morgen im Lotto gewinnt oder wo es in zwei Jahren regnen wird, ist reine Glückssache. Trotzdem gehen wir davon aus, dass sich die Welt an berechenbare Naturgesetze hält - wie eine Uhr, in der ein Zahnrad das nächste bewegt. Wenn man sich auf die Suche nach den wissenschaftlichen Wurzeln des Zufalls begibt, stößt man auf Schmetterlinge, die mit einem Flügelschlag den Lauf der Welt verändern, auf winzige Teilchen, die ihre Eigenschaften ganz zufällig festlegen, und auf genetische Mutationen, die das Leben in neue Bahnen lenken. Seltsamerweise fällt es uns aber schwer, den Zufall richtig einzuordnen. Wir glauben Muster zu sehen, wo in Wirklichkeit nur das Chaos am Werk ist, wir verwechseln echte Leistung mit purem Glück. Florian Aigner nimmt den Leser mit auf eine Reise von der Physik über die Biologie bis zur Psychologie. Leichtfüßig und unterhaltsam manövriert er uns durch ein Panoptikum der Wissenschaften, auf der Suche nach der tiefen Bedeutung des Zufalls für das Universum, für das Leben und für uns alle. Florian Aigner ist Physiker und Wissenschaftserklärer. Er promovierte über theoretische Quantenphysik und schreibt heute über Wissenschaft und Technik - unter anderem in seiner Kolumne "Wissenschaft und Blödsinn" in der Futurezone. Oft hinterfragt er auch esoterische Behauptungen, die immer wieder mit echter Wissenschaft verwechselt werden. © Bild und Text Brandstätter Verlag. Der Zufall, das Universum und du; Florian Aigner; Brandstätter Verlag; 2016

Buchtipp

Vom Big Bang bis zum Beamen – die Physik ist ein spannendes und sehr weites Feld. Alles scheint messbar, berechenbar, beweisbar. Doch stimmt das wirklich? Gibt es überhaupt noch Geheimnisvolles, Unerklärbares, Verwunderliches? Aber ja doch: Kaum will der Physiker das Prinzip des elektrischen Stroms begreifen, steht er vor den Grundfragen unserer Existenz. Rolf Heilmann nimmt uns mit auf eine Reise zu alltäglichen Wundern, die direkt an die Grenzen unserer naturwissenschaftlichen Weltbilder führt. Warum vergeht die Zeit? Was ist eigentlich Energie? Wieso ist unsere Welt so vielfältig? Endgültige Antworten gibt es nicht – das müssen die Physiker zugeben. Aber was sie bereits wissen, ist schon für sich genommen grandios: Es braucht Neugier und Mut zum abwegigen Denken, dann entdecken wir eine faszinierende Welt voller Geheimnisse um uns herum. Bild und Text Herbig Verlag. Auch Physiker kochen nur mit Wasser - Wo die Wissenschaft an ihre Grenzen gerät - Eine Entdeckungsreise, Rolf Heilmann, Herbig, 2015

"Physik hat genauso ihre Grenzen wie die Religion. Die Grenzen sind zwar unterschiedlicher Natur, aber sie sind vorhanden. Wissenschaft und Religion basieren letztendlich auf Annahmen, anders ausgedrückt auf 'Glauben' an unbeweisbare Aussagen. Das Problem der nicht weiter hinterfragbaren Sachverhalte trifft jedoch alle Wissenschaften." S. 74

"Bei jedem Schritt in eine tiefere Ebene der Strukturen verlieren wir bislang existierende Qualitäten. So lösen sich die Physiker immer weiter von den alltäglichen Strukturen und Erfahrungen. Selbst die 'kleinsten' Elementarteilchen können noch als 'Manifestationen' oder 'Emergenzen' aus einem zugrunde liegenden Vakuum betrachtet werden, sodass wir schließlich mit unseren Erkenntnissen beim 'Nichts' als dem 'Grundstoff' unserer Welt landen. Wie können wir uns dann überhaupt das Sein vorstellen? Warum gibt es überhaupt etwas und nicht einfach nichts?" S. 169

"Wir wissen nicht, was kommen wird. Nur eines wissen wir: Seit es Menschen gibt, haben sie gestaunt und sich gewundert. Sie haben versucht, hinter die Zusammenhänge zu kommen. Dabei entwickelten sie Phantasie und Kreativität. Das hat sie als Menschen ausgezeichnet. Wenn wir das Wundern und Fragen verlernen, vergessen wir, was uns zu Menschen macht." S.227

Auch Physiker kochen nur mit Wasser, Rolf Heilmann, Herbig, 2015

Bewusstsein und Quantenpysik

Buchtipp

Amit Goswami ist ein indisch-amerikanischer Physiker. Er war Professor am Institut of Theoretical Science der University of Oregon. Die modernen Paradoxien der Wissenschaft lassen sich lösen wenn man annimmt, dass das Universum nicht aus Materie, sondern aus Bewusstsein besteht. Goswami zeigt, dass die Verbindung zwischen den Erkenntnissen der modernen Wissenschaft, etwa der Quantenphysik, und den uralten spirituellen Traditionen des Ostens auf ein neues, revolutionäres Weltbild hinausläuft. Das Universum hat Sinn, Zweck und Richtung. © Bild und Text Lüchow. Das bewusste Universum, Amit Goswami, Lüchow, 2013. Amit Goswami - Center for Quantum Activism www.amitgoswami.org

Buchtipp

Was verstehen wir unter Bewusstsein? Was sind die Grundprinzipien der Quantentheorie? Welcher Zusammenhang besteht zwischen beiden? In ihrem neuen Buch erläutern Brigitte und Thomas Görnitz ausführlich das Konzept der "Protyposis", einer abstrakten Quanteninformation. Diese einfachste Quantenstruktur bildet die Basis für eine zur Einheit führende naturwissenschaftliche Beschreibung sowohl der Materie als auch des Bewusstseins. Damit wird die Trennung zwischen Leib und Seele überwunden und es wird deutlich, wie untrennbar verwoben die Bereiche der Quantentheorie und der Psychologie im Grunde sind. Das Buch führt den Leser auf eine spannende Reise zum Bewusstsein und zeigt, wie der Weg dorthin von der Kosmologie über die biologische Evolution bis zum Menschen durch die Quantentheorie verstehbar gemacht werden kann. Gemeinsam präsentieren die Autoren Themenkomplexe aus Quantentheorie, Lebenswissenschaft und Psychologie und schaffen so ein informatives Werk über die naturwissenschaftlichen Zusammenhänge der Wirklichkeit. © Bild und Text Springer Verlag. Von der Quantenphysik zum Bewusstsein - Kosmos, Geist und Materie; Görnitz, Thomas, Görnitz, Brigitte; Springer Verlag; 2016

Buchtipp

Christine Mann, Tochter von Werner Heisenberg, und Frido Mann, Enkel von Thomas Mann, zeigen in ihrem gemeinsamen Buch 'Es werde Licht. Die Einheit von Geist und Materie in der Quantenphysik', wie der Umbruch in den Naturwissenschaften durch die Quantentheorie gravierende – und gute – Folgen für unser Denken und Handeln hat: Der Gegensatz von Idealismus und Materialismus wird überwunden, eine ganzheitliche Sicht der Welt und des Menschen wird möglich. Eine verständliche Erklärung der bahnbrechenden Einsichten der Quantentheorie und ein eindringlicher sowie persönlicher Aufruf zu einem neuen Menschenbild in der Naturwissenschaft. © Bild und Text Fischer Verlag. Es werde Licht - Die Einheit von Geist und Materie in der Quantenphysik;  Frido Mann, Christine Mann; Fischer Verlag; 2017