AM ANFANG WAR DAS WORT

Der Versuchsaufbau ist denkbar einfach. Eine Quelle sendet atomar kleine Teilchen, z.B. Elektronen, Photonen, aus, die auf eine Wand mit zwei parallelen Schlitzen (A&B) fallen. Hinter der Wand ist in einem gewissen Abstand ein Schirm, bei dem jedes durch die Schlitze gedrungene Teilchen eine Schwärzung am Auftreffpunkt bewirkt.
Schließt man Schlitz A, so fliegen die Teilchen nur durch B, die am Schirm einen geschwärzten Strich BB hervorrufen (nicht scharf, sondern etwas verschmiert); schließt man B und öffnet A, so ergibt das auf dem Schirm einen verschmierten Strich AA. Öffnet man beide Schlitze, so erwartet man, klassisch gedacht, auf dem Schirm die Superposition (Summe) der Schwärzungen AA+BB. Das ist nicht der Fall. Man sieht stattdessen ein Streifenmuster von vielen Maxima und Minima der Intensität, so als ob an den Schlitzen zum Schirm hin Zylinderwellen starten, die am Schirm interferieren würden. So ein Bild ist eigentlich nichts Neues. Man kennt es als typische Interferenz einer Wellenerscheinung. Maxima entstehen durch das Zusammentreffen zweier Wellenberge, Minima durch gegenseitige Auslöschung von zusammentreffenden Wellenbergen und -tälern. Erstaunlich ist aber, dass diese Wellen nicht als Grauschleier registriert werden, sondern als Teilchen, die scharfe Punkte erzeugen. Man steht damit vor folgender Situation: Einzelne Teilchen treten nacheinander durch einen Doppelspalt und erzeugen auf dem Schirm einzelne punktförmige Schwärzungen. In Summe führen die einzelnen Schwärzungen jedoch zu Interferenzmustern, wie sie sonst nur von Wellen bekannt sind. Welle oder Teilchen? Das ist hier die Frage. Deshalb spricht man auch vom Dualismus von Welle und Teilchen.
Die Quanten-Mathematik ordnet jedem Teilchen eine Wellenlänge zu, je größer das Teilchen, desto kürzer die Wellenlänge. Ein Fußball im Spiel hat auch eine Wellenlänge, aber die ist so klein (≈10hoch -33 m), dass sie nicht beobachtbar ist. Deshalb treten bei makroskopischen Körpern unserer Alltags-Erfahrungs-Welt nur die Teilcheneigenschaften in Erscheinung, außerdem können wir die Körper bewusst wahrnehmen, was für das Folgende noch von Bedeutung sein wird.
Einen noch viel verblüffenderen Aspekt des Doppelspalt-Experiments habe ich noch nicht erwähnt. Man kann das Experiment sogar so führen, dass immer nur ein einzelnes „Teilchen" unterwegs ist. Völlig von einander isolierte und unabhängige „Teilchen" erzeugen dennoch in der Häufigkeitsverteilung der Schwärzungen ein Interferenzmuster so, als kooperierten sie miteinander. Interferieren die „Teilchen" mit sich selbst? Wenn sie sind, als was sie registriert werden, nämlich als Teilchen, dann müssten sie einen Weg von der Quelle durch die Spalte bis zum Schirm durchlaufen. Kein wirkliches lokalisiertes Teilchen kann aber durch beide Spalte zugleich laufen. Will ich beobachten durch welchen Spalt die einzelnen Elektronen von der Quelle zum Schirm fliegen, und bringe eine „Lampe“ (Detektor, der das Teilchen im Flug sieht) an, so verschwindet augenblicklich das Interferenzmuster, und auf dem Schirm erscheint die klassisch erwartete Schwärzung der o.g. Superposition. Nur wenn das Teilchen sein „Weggeheimnis“ bewahrt, hat es die Welleneigenschaft. „Die Vorstellung von Teilchen, die Bahnen durchlaufen, ist überhaupt falsch“ hat Heisenberg gesagt. Es hat bis in die neuere Zeit viele Versuchs-varianten gegeben, die Natur zu überlisten, ihr das „Geheimnis“ zu entlocken: zwecklos! Das beschriebene Verhalten ist ganz tief in der Quantenmechanik verwurzelt, eine Folge der Heisenbergschen Unschärferelation. Ort & Impuls eines Teilchens lassen sich nicht gleichzeitig genau bestimmen. Je genauer das Eine, desto ungenauer das Andere, oder Exaktheit des Einen(Schwärzungs-punkt auf dem Schirm) →völlige Unkenntnis der Bahn, besser: Es gibt gar keine Bahn.
Die Quantenmechanik geht in der Deutung noch weiter. Erst durch eine Messung (Schwärzungs-punkt) ist das Teilchen real; vorher existiert nur eine Wellenfunktion, die nur die Aufenthalts-Wahrscheinlichkeit beschreibt. Mit einer Messung (Messergebnis → Information über das Objekt) kollabiert die Wellenfunktion, und das Teilchen wird als Teilchen real (man könnte sagen: es wird in unsere Welt hinein „geboren“). Das ist die auf den Dänen Niels Bohr zurückgehende „Kopenhagener Deutung“. Albert Einstein war kein Freund davon, er spottete: „Der Mond ist doch da, auch wenn keiner hinsieht“. Aber alle Rededuelle mit Bohr hat Einstein verloren. Die Quantenmechanik hat sich auf breiter Front durchgesetzt, sie ist die am besten durch Experimente verifizierte Theorie der ganzen Physik. Aus dem bisher Gesagten ahnt man schon, dass Information, oder Bewusstsein, eine zentrale Rolle im Quantengeschehen spielen. Ich komme darauf noch zurück.

Eine Wellenfunktion muss nicht auf Einzelobjekte beschränkt sein, sie kann Paare, ganze Ensembles und auch Großobjekte umfassen. Alle Objekte, die eine gemeinsame Wellenfunktion besitzen sind miteinander „verschränkt“, wie man sagt. Dabei geht in die gemeinsame Wellenfunktion nicht die Distanz der verschränkten Objekte ein. Das hat zur Folge, dass wenn bei einem miteinander verschränkten Paar A&B, z.B. Photonen, Photon A durch eine Messung „geboren“ wird, instant Photon B auch „geboren“ wird. Zur Verdeutlichung: Instant bedeutet ohne jeden Zeitverzug, d.h. wenn Photon A und das mit ihm verschränkte Photon B zum Messzeitpunkt mehrere Kilometer voneinander Distanz haben, ist es so, als ob die Wirkung mit unendlicher Geschwindigkeit von A nach B „übergesprungen“ ist. Übergesprungen ist sprachlich falsch, denn solange das Paar von einer Wellenfunktion beschrieben wird, ist es ein –ausgedehntes- Eins , das auch nur als Eins „geboren“ werden kann. Neue Versuche haben das hier Beschriebene ganz klar bestätigt. Zur Zeit Einsteins gab es die Versuche noch nicht, nur die Quantenmathematik sagte solche Fernwirkungen voraus. „Spukhaft“ nannte Einstein sie, denn in ihnen sah Einstein eine Verletzung seiner bestens bestätigten Speziellen Relativitätstheorie, nach der sich nichts schneller fortpflanzen könnte, als mit Lichtgeschwindigkeit. Als Verfechter der klassischen Physik hielt Einstein fest an folgenden Prinzipien, die Ausdruck der klassischen Ontologie der objektiven, an sich seienden Realität sind:
(1) Die Eigenschaften physikalischer Objekte sind messbar und kommen ihnen unabhängig davon zu, ob sie tatsächlich beobachtet werden oder nicht ( Objektivismus ; Einsteins "Mond-Argument" ).
(2) Jedem Element der Realität muss in einer physikalischen Theorie ein Gegenstück entsprechen, wenn die Theorie vollständig sein soll ( Realismus ).
(3) Objekte, die sich gegenseitig nicht beeinflussen können, haben von einander unabhängige Eigenschaften ( Lokalität ).
In einer zusammen mit Podolsky und Rosen im Jahre 1935 publizierten Arbeit (EPR-Paradoxon) versuchte Einstein nachzuweisen, dass die Quantenmechanik unvollständig sei und im Prinzip durch eine Theorie ersetzt werden könne und müsse, die die objektive Realität im Sinne von (2) vollständig beschreibt. Unter Wahrung der Lokalitätsbedingung (3) konnte in der EPR-Arbeit nachgewiesen werden, dass die „unvollständige“ Quanten-Mechanik zur Vervollständigung notwendigerweise verborgener Parameter bedarf.
Andererseits hat in einer fundamentalen Arbeit der Ire J.S.Bell 1964 gezeigt, dass die von der Quantenmathematik vorausgesagten Beziehungen bzw. Effekte nicht durch lokale verborgene Parameter erzeugt werden können.
Das Dilemma war nun, dass die Kombination von EPR & Bell nach Meinung der damaligen Physiker nur „fatale“ Alternativen zuließ: Die Quantenmathematik beschreibt die Natur falsch oder Verzicht auf die Lokalität.
Die Natur direkt zu befragen schien damals völlig utopisch. Erst ab 1981 gelang es Alain Aspect und bis heute vielen Anderen verschränkte Paare herzustellen und zu „trennen“, ohne dass die Verschränkung verloren geht, über Distanzen im Kilometerbereich, demnächst bis zur Weltraumstation ISS.
Die Natur hat geantwortet und, wie schon gesagt, die Aussagen der Quantenmathematik voll bestätigt. „Spukhafte Fernwirkungen“ sind Realitäten, man muss die Lokalitätsbedingung (3) opfern. Das bedeutet: Die Quantenmechanik ist nicht lokal. Trotzdem behält die Spezielle Relativitätstheorie ihre Gültigkeit, denn nach einer 75 Jahre alten Analyse des Ungarn v. Neumann, können die „spukhaften“ Fernwirkungen nicht zur Informationsübertragung genutzt werden. Da die Quantenwelt die Basis für die ganze Physik ist, ist im Grunde alles nicht lokal. Unsere lokalen Naturgesetze (einschließlich der Allgemeinen Relativitätstheorie Einsteins) sind alle nur nützliche Näherungen, die aber nicht in der Lage sind, das Wesen der Welt zu erfassen. Weder Einstein noch Bohr noch Heisenberg hätten sich das so träumen lassen.

Zu welchen Konsequenzen, bzw. Gedanken das bisher Gesagte führen kann, mag man aus den Worten von Professor Dr. Lothar Schäfer (Universität von Arkansas) schließen, die er in einer Akademietagung 2005 in Bonn gesagt hat: »Die Untrennbarkeit der Wirklichkeit hat sich in Experimenten offenbart, in denen Elementarteilchen ohne Verzögerung, instantan, über beliebig weite Entfernungen auf einander einwirken. In Experimenten zum Bell´schem Theorem hat sich erwiesen, dass zwei Teilchen, die irgendwann miteinander wechselwirken [sich verschränken] und sich dann voneinander wegbewegen, miteinander verbunden bleiben können und sich wie ein einziges Ding verhalten, ganz gleich wie weit sie von einander entfernt sind.
Wenn die Wirklichkeit nicht-lokal ist, dann ist die Natur des Universums die einer unteilbaren Ganzheit. Aus diesem Phänomen haben Kafatos und Nadeau einen bemerkenswerten Schluss gezogen: Weil unser Bewusstsein aus der Ganzheit hervorgegangen und ein Teil von ihr ist, ist es möglich zu folgern, dass im Kosmos Elemente eines Bewusstseins aktiv sind. Ein Kosmisches Bewusstsein?
In Interferenzversuchen mit Masseteilchen kann Information als Wirkursache auftreten: Welcher-Weg-Information zerstört die Fähigkeit zu interferieren, Quantenobjekte können auf den Fluss von Informationen reagieren, wenn sich das, was man über sie wissen kann, ändert. Das einzige andere Ding, das wir kennen, das so auf Informationen reagieren kann, ist ein bewusster Geist. In diesem Sinn kann man sagen, dass wir am Grunde der gewöhnlichen Dinge Wesenheiten mit geistesähnlichen Eigenschaften finden.
Viele Pioniere der Physik des 20. Jahrhunderts haben die Bedeutung solcher Phänomene betont. John Wheeler: "Information sitzt im Kern der Physik, wie sie im Kern eines Computers sitzt." Arthur Stanley Eddington: „Das Universum hat die Natur eines Gedankens oder einer Empfindung in einem Kosmischen Geist.“ James Jeans: "Geist ist nicht länger ein zufälliger Eindringling im Reich der Materie, sondern wir beginnen zu ahnen, dass wir ihn als Schöpfer und Herrscher des Reichs der Materie anerkennen müssen."
Anzeichen von Geist tauchen in vielen Phänomenen auf:
• Die nicht-materiellen Wahrscheinlichkeitswellen stehen der Natur von Gedanken näher als der von Dingen.
• Die beschränkte Kapazität von Elektronenzuständen, Elektronen aufzunehmen, beruht auf der Symmetrie der Wellenfunktionen, einer geistigen Eigenschaft von Zahlenlisten.
• In Quantensprüngen reagieren Quantenobjekte spontan. Ein bewusster Geist ist das einzige Ding, das wir kennen, das sich so verhalten kann.
Eddington: Spontaneität in der Physik ist Abwesenheit von Kausalität. "Wenn die Kausalität kein Naturprinzip ist, dann gibt es keine klare Unterscheidung mehr zwischen dem Natürlichen und dem Übernatürlichen."
Auf diese Weise ist auf der Ebene der Quantenwirklichkeit die Demarkationslinie verwischt zwischen dem Natürlichen und dem Übernatürlichen, zwischen dem Physischen und Metaphysischen, zwischen dem Geistigen und Materiellen.
Der Eindruck ist unvermeidlich, dass die Quantenwirklichkeit die Eigenschaften einer Transzendenten Wirklichkeit offenbart hat. Auf der Ebene der Elementarteilchen werden ideenähnliche Zustände masseähnlich. Das Wort ist Fleisch geworden. Was immer König Midas berührte, wurde zu Gold. Was wir berühren, verwandelt sich in Materie. Die Botschaft der Physik des 20. Jahrhunderts ist die, dass die erfahrbare Wirklichkeit an ihren Grenzen nicht im Nichts vergeht, sondern in Metaphysisches übergeht. Physikalische Wirklichkeit grenzt an Metaphysische Wirklichkeit.
Genauso wie leblose Atome Lebewesen bilden, geistlose Moleküle intelligente Gehirne, so bilden metaphysische Wesenheiten die physikalische Wirklichkeit….

Die Physik des 20. Jahrhunderts hat gezeigt, dass die Wirklichkeit anders ist, als wir immer dachten. Die Physikalische Wirklichkeit ist nicht so, wie sie aussieht, und man kann jetzt sinnvoll vorschlagen: 1. Die Grundlage der Materiellen Welt ist nicht materiell. 2. Die Natur der Wirklichkeit ist die einer untrennbaren Ganzheit. 3. Quantenobjekte haben in rudimentärer Form Eigenschaften eines Bewusstseins. Immer mehr Anzeichen deuten nun darauf hin, dass die Grundlage der Wirklichkeit nicht eine große Masse, sondern ein allumfassendes Bewusstsein ist. «

Wo sind die Grenzen für solches Denken? Ist die Wellenfunktion des Universums kollabiert, als der Mensch begann astronomische Beobachtungen zu tätigen? Oder: Ist die Wellenfunktion der kosmischen Hintergrundstrahlung 1970 kollabiert, als Penzias & Wilson sie zufällig entdeckt haben? ; oder etwa viel, viel früher, weil eine andere Intelligenz im All existiert und schneller war, als wir? Lassen sich solche Fragen durch Erforschung der kosmischen Entwicklung beantworten???

Kehren wir zum Anfang zurück, und lesen noch mal den Johannes-Prolog. Im griechischen Urtext steht das Wort ,Logos’ , das mit ,Wort’ übersetzt ist, aber mehr als das bedeutet, nämlich auch ,Vernunft’ und ,Sinn’. Es ist überwältigend wie zutreffend sich die einleitenden Worte des Evangelisten in modernste Erkenntnisse unseres Weltbildes fügen. Physik und Theologie treffen sich fast 2000 Jahre nach der Niederschrift.

Dr. Georg Linke, Aachen, im Juni 2009

Zur Vertiefung seien die Bücher empfohlen:

Dr. Hans-Jürgen Fischbeck: Die Wahrheit und das Leben ISBN 3-8316-0482-7

Dr. Frank Vogelsang u. A. Theologie und Naturwissenschaften ISBN 3-937621-15-6

Dr. Frank Vogelsang (HG) In welcher Wirklichkeit leben wir? ISBN 978-3-7975-0163-9

Prof. Dr. Lothar Schäfer Versteckte Wirklichkeit ISBN 978-3-7776-1308-6

Scientific American, März 2009, p.26-33 David Z. Albert & Rivka Galchen : Was Einstein Wrong?
oder in dt. Übersetzung: Spektrum der Wissenschaft, Sept. 2009, S.30-37 : Wo Einstein irrte