Personen, Weltbild

Physiker und Katzen

Liebe Leserinnen und Leser,

auf folgendem Gebiet mag es für manche von euch ebenso langweilig sein, wie für andere der Fußball. Mich aber zieht es immer wieder zur Physik, und ich empfehle ein ganz besonders offen geschriebenes Fachbuch vom Wassermann Brian Greene: „Der Stoff, aus dem der Kosmos ist“.

Unteres Horoskop ist jenes von Martin Bäker, der für die Science-Blogs schreibt und einen sehr verständlichen Post über das Thema: „Kann die Physik die Welt erklären?“ (hier klicken) geschrieben hat, eine Diskussion, an der ich mich ebenfalls beteiligt habe.

Sein Horoskop stelle ich hier nicht rein, um ihn zu ärgern, sondern, weil er um Erklärung gebeten hat. Es zeigt – ohne Geburtszeit, also auf 12:00 Uhr Mittags gestellt – wunderbar die Rezeption von Jupiter rückläufig und Merkur: einer im Zeichen des anderen. Eine starke Verbindung für einen philosophisch orientierten Menschen, von dem wir vielleicht noch Großes erwarten können (vielleicht, wenn Pluto über die Sonne geht?).

Thema des aktuellen Diskurses ist die Kausalitätsfrage. Vulgo: „Was passiert warum?“ Es ist Martin Bäker – und anderen vor ihm – aufgefallen, daß Physik, sofern sie auf mathematischen Gleichungen beruht, nicht jeweils einen Grund klären kann, sondern nur einen Vergleich – eine Korrelation – liefert. Er erklärt das recht anschaulich, warum es unmöglich ist, aus der Korrelation abzuleiten, ob wirklich schon eine Ursache für ein Phänomen gefunden ist, oder ob dieses Phänomen mit der Ursache, welche wir annehmen, noch eingebettet ist in eine andere Folge von Ursache und Wirkung, die uns selbst nicht bekannt ist. Hört sich jetzt kompliziert an, ist aber gar nicht so schwierig, also bitte für Interessierte einfach oben mal lesen.

An diesem Punkt kommt die Philosophie ins Spiel. Was ist Grund, was Kausalität? Martin Bäker ist sich darüber im Klaren, daß aus den jeweiligen Korrelationen (letztlich Gleichungen) nur dann brauchbare Beschreibungen der Wirklichkeit resultieren können, wenn man diesen eine Theorie zugrunde legt. Für diese Theorie braucht man Kausalität – die Erklärung warum was passiert – welche – und da kommt der Zirkelschluss – wieder aus den Gleichungen, also letztlich den Korrelationen „gewonnen“ wird.

Nun hat man sich dermaßen daran gewöhnt, in der Physik herum zu wurschteln, daß es offenbar gar nicht so leicht ist, einzusehen, daß dieser Aufbau in seiner Selbstbezogenheit gar keinen festen Grund liefert. Und sobald diese Erkenntnis dämmert, neigen Physiker wohl dazu, ihren Geist einem Doppelspaltexperiment zu unterziehen, und zwei Realitäten zu postulieren:

die eine, die Ihnen in den Kram passt und deshalb mal so ein wenig zu philosophieren, für den Hausgebrauch quasi. Dem entsprechend ist Kausalität das, was sich praktisch verwenden läßt. Jeder weitere philosophische Gedankengang wird andererseits gern professionell mit „Hirnwichserei“ (diese Aussage geht nicht auf Martin Bäker zurück!) attributiert. Man verträgt gerade soviel Causa, Grund, Kausalität, daß sie sich nicht störend ins schlafende Bewußtsein drängt.

Dies entspricht der schizophrenen Vorstellungswelt des „naiven Realismus“. Doch er verkennt, daß sich kategorielle Fragen grundsätzlich nur mit logischer Genauigkeit lösen lassen, und die Philosphie keine Unschärferelation kennt.

Damit könnten Naturwissenschaftler ganz gut leben, und das versuchen sie auch. „Warum“, fragen sie, „sollten wir für das Atommodell die Kausalität diskutieren?“, bzw. „verstehe nicht genau, warum man für das Atommodell Kausalität braucht?“

Doch ist es das Atommodell selbst, das diese Fragen aufwirft, und zwar immer dann, wenn man versucht, seiner Natur durch ein Experiment auf die Spur zu kommen. Weil es sich als unmöglich erwiesen hat, den Experimentator vom Ergebnis des Experiments im Bereich der Quantenphysik zu entkoppeln. Messen bedeutet dort: beeinflussen. Und zwar beweisbar!

Hier rückt schizoides Verhalten von Physikern auf die zweite Stufe, gewissermaßen, denn den Anlass, nach dem tieferen Grund – eben der Kausalität – in einem Erklärungsmodell der Wirklichkeit zu fragen, haben sie uns mit ihren eigenen Forschungsergebnissen geliefert, und sie möchten sich jetzt gern abwechselnd als kompetente Zauberer der Quantenwelt in technischer Hinsicht, aber bei deren Interpretation als eben naive Ignoranten präsentieren, die – nicht alle, beileibe nicht! – so tun, als ergäbe sich aus den bewiesenen Schlussfolgerungen der experimentellen Quantenphysik keine Beteiligung des Beobachters am Experiment!

Und das funktioniert so, wie jedermann am kurios weltbekannten Beispiel von Schrödingers Katze nachvollziehen kann:

„Wir bringen unser System, also das uns interessierende Teilchen oder vielleicht auch eine Katze, in eine Überlagerung von Zuständen. Solange es uns gelingt, dieses System vom Rest der Welt abzukoppeln, bleibt diese Überlagerung erhalten.“ („Quantentheorie“, Gert Luwig Ingold, S. 120)

Foto Termin © Die hier lebt jedenfalls!

Überlagerung bedeutet in Bezug auf die eingeschlossene Katze: zwischen tot und lebendig, weder das eine, noch das andere. Schaut man jedoch nach, dann wird die Katze in entweder dem einen, oder dem anderen Zustand sein, jedoch – und das ist entscheidend – „Interessant ist dabei, daß es überhaupt nicht wichtig ist nachzusehen, welchen Weg das Teilchen genommen hat (Hinzufügung M.T.: in welchem Zustand sich die Katze befindet). Entscheidend ist nur, dass die Information darüber zumindest im Prinzip vorhanden ist. Schon das reicht aus, um die Gleichberechtigung der verschiedenen Wege zu stören.“ („Quantentheorie“, GLI, S. 109).

Katzen, Quanten? „Wir hätten damit entsprechend dem gerade eingeführten Sprachgebrauch ein Gemisch von Katzen vorliegen. Es widerspricht dagegen unseren klassischen Vorstellungen, daß sich jede dieser Katzen in einem reinen Zustand befindet, der aus einer Überlagerung von lebendiger und toter Katze besteht. Dabei ist allerdings zu bedenken, daß es gar nicht so einfach festzustellen ist, ob sich die Katzen in einer Überlagerung befunden haben. Wie wir am Beispiel von polarisierten Photonen gesehen haben, kann eine Messung in der Quantentheorie den Zustand verändern.“ („Quantentheorie, GLI)

Was bedeutet das? Ist die Physik ein Tollhaus? Nicht in Bezug auf die Quantentheorie. All dies sind bewiesene Tatsachen, weit klarer nachzuvollziehen, wie die obskure Behauptung einer konstanten Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, die keiner genauen Prüfung standhält. Es bedeutet vor allem, daß mit einer Messung der Zustand dessen, was gemessen wird, verändert wird. Die Physik selbst gibt dem Experimentator damit eine Rolle, die ihrer eigenen Forderung danach, daß … „bei der Interpretation physikalischer Versuche … der einzelne Experimentator samt seiner Geisteshaltung eigentlich keine Rolle spielen (darf) … “ gar nicht mehr möglich ist.

Hier tun sich nun allerdings jede Menge philosophischer Fragen auf, von denen offensichtlich im Augenblick die Physik und die Philosophie überfordert sind. Wobei die erstere noch kaum zu begreifen begonnen hat, was sie mit ihren quantenphysikalischen Experimenten eigentlich entdeckt hat. Dazu gehört unter anderem die Aufhebung von Ursache und Wirkung als zeitgebundenes Grundgesetz allen Daseins.

Technisch schon im dritten Jahrtausend, philosophisch noch nicht einmal im Mittelalter. Es ist schwer genug, die relevanten Versuche überhaupt zu verstehen, aber ich finde, jeder sollte es versuchen. Wir dürfen die Interpretation ihrer Versuche nicht mehr den Physikern selbst überlassen, Ihnen fehlen dafür offenbar manche Voraussetzungen.

Mit freundlichen Grüßen!

Markus

Martin Bäker 02.01.1966