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Stellen Sie sich vor, Sie öffnen die Wochenendzeitung und durchsuchen die Puzzleseiten nach dem Sudoku. Sie verbringen Ihren Morgen damit, dieses logische Rätsel zu lösen, nur um anhand der letzten Felder zu erkennen, dass es keinen einheitlichen Weg gibt, es zu beenden.

"Ich muss einen Fehler gemacht haben", denken Sie. Also versuchst du es erneut, diesmal beginnend an der Ecke, die du nicht beenden konntest, und arbeitest zurück in die andere Richtung. Aber das gleiche passiert wieder. Sie sind bis zu den letzten Quadraten und stellen fest, dass es keine einheitliche Lösung gibt.

Die grundlegende Natur der Realität gemäß der Quantenmechanik zu erarbeiten, ist ein bisschen wie ein unmögliches Sudoku. Egal, wo wir mit der Quantentheorie beginnen, wir geraten immer in ein Rätsel, das uns zwingt, die grundlegende Funktionsweise der Welt zu überdenken. (Das macht die Quantenmechanik so viel Spaß.)

Lassen Sie mich Sie mit den Augen eines Philosophen auf eine kurze Tour durch die Welt der Quantenmechanik mitnehmen.

1. Gruselige Fernwirkung

Soweit wir wissen, ist die Lichtgeschwindigkeit (etwa 300 Millionen Meter pro Sekunde) die ultimative Geschwindigkeitsbegrenzung des Universums. Albert Einstein verspottete bekanntermaßen die Aussicht, dass physikalische Systeme sich schneller gegenseitig beeinflussen, als ein Lichtsignal zwischen ihnen wandern könnte.

In den 1940er Jahren nannte Einstein dies „gruselige Fernwirkung”. Als die Quantenmechanik früher solche gruseligen Ereignisse vorherzusagen schien, argumentierte er, dass die Theorie noch nicht abgeschlossen sein müsse und eine bessere Theorie die wahre Geschichte erzählen würde.

Wir wissen heute, dass es sehr unwahrscheinlich ist, dass es eine solche bessere Theorie gibt. Und wenn wir glauben, dass die Welt aus klar definierten, unabhängigen Stücken von „Dingen“ besteht, dann muss unsere Welt eine Welt sein, in der gruselige Aktionen auf Distanz zwischen diesen Stücken erlaubt sind.

2. Den Griff nach der Realität lockern

"Was ist, wenn die Welt nicht aus klar definierten, unabhängigen Stücken besteht?" Ich höre dich sagen. "Dann können wir diese gruselige Aktion vermeiden?"

Ja wir können. Und viele in der Quantenphysik denken auch so. Für Einstein wäre dies jedoch kein Trost.

Einstein hatte eine lange Debatte mit seinem Freund Niels Bohr, einem dänischen Physiker, über genau diese Frage. Bohr argumentierte, wir sollten in der Tat die Idee aufgeben, dass das Zeug der Welt gut definiert ist, damit wir gruselige Fernaktionen vermeiden können. Nach Bohrs Ansicht hat die Welt keine bestimmten Eigenschaften, es sei denn, wir betrachten sie. Wenn wir nicht hinschauen, dachte Bohr, ist die Welt, wie wir sie kennen, nicht wirklich da.

Aber Einstein bestand darauf, dass die Welt gemacht werden muss etwas ob wir es uns ansehen oder nicht, sonst könnten wir nicht miteinander über die Welt sprechen, und die Wissenschaft auch nicht. Aber Einstein konnte nicht sowohl eine klar definierte, unabhängige Welt als auch keine gruselige Fernwirkung haben… oder doch?

3. Zurück in die Zukunft

Die Bohr-Einstein-Debatte ist in der Geschichte der Quantenmechanik einigermaßen bekannt. Weniger bekannt ist die neblige Ecke dieses Quantenlogik-Puzzles, in der wir sowohl eine klar definierte, unabhängige Welt als auch keine gruselige Aktion retten können. Aber wir müssen auf andere Weise komisch werden.

Wenn ein Experiment zur Messung eines Quantensystems im Labor durchgeführt werden könnte, könnte sich dies irgendwie auf das System auswirken Bevor die Messung, dann konnte Einstein seinen Kuchen haben und ihn auch essen. Diese Hypothese heißt „Rückkausalität”, Weil die Auswirkungen des Experiments reisen müssten in der Zeit rückwärts.

Wenn Sie das seltsam finden, sind Sie nicht allein. Dies ist keine sehr verbreitete Ansicht in der Quantenphysik, aber sie hat ihre Anhänger. Wenn Sie mit gruseligen Aktionen aus der Ferne oder ohne eine Welt, wie wir sie kennen, akzeptieren müssen, wenn wir nicht hinschauen, scheint Retrokausalität doch keine so seltsame Option zu sein.

4. Keine Aussicht vom Olymp

Stellen Sie sich vor, Zeus sitzt auf dem Olymp und überblickt die Welt. Stellen Sie sich vor, er könnte alles sehen, was passiert ist und passieren wird, überall und für alle Zeiten. Nennen Sie dies die „Gottesansicht“ der Welt. Es ist natürlich zu denken, dass es eine Art und Weise geben muss, wie die Welt ist, auch wenn sie nur von einem allsehenden Gott erkannt werden kann.

Jüngste Studien in der Quantenmechanik legt nahe, dass eine Sicht Gottes auf die Welt selbst im Prinzip unmöglich ist. In bestimmten seltsamen Quantenszenarien können verschiedene Wissenschaftler die Systeme in ihren Labors genau betrachten und gründlich aufzeichnen, was sie sehen - aber sie sind sich nicht einig darüber, was passiert ist, wenn sie Notizen vergleichen. Und es könnte durchaus keine absolute Tatsache geben, wer richtig ist - nicht einmal Zeus konnte es wissen!

Wenn Sie also das nächste Mal auf ein unmögliches Sudoku stoßen, können Sie sicher sein, dass Sie in guter Gesellschaft sind. Die gesamte Quantenphysik-Community und vielleicht sogar Zeus selbst wissen genau, wie Sie sich fühlen.

Über den Autor

Peter Evans, ARC Discovery-Stipendiat für frühe Karriere, Die Universität von Queensland

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