Ein Quanten-Versuch führt zu den Fragen jenseits der Physik: Basieren die Wechselbeziehungen zwischen Lichtteilchen auf einer geheimnisvollen Intelligenz, für die Zeit keine Rolle spielt?
Wenn der Physiker Antoine Suarez von den neuesten Erkenntnissen der Quantenforscher erzählt, kann einem ein leichter Schauer über den Rücken laufen. Quanten sind kleinste unteilbare Einheiten wie zum Beispiel die Photonen, Elementarteilchen des Lichts. Sie sind anscheinend unberechenbar und verstoßen gegen die physikalischen Gesetze – deshalb sind sie für die Physiker hoch spannend, denn Experimente mit diesen spukhaften Teilchen führen tief in das Regelwerk unserer immer noch geheimnisvollen Wirklichkeit. Ein mittlerweile klassischer Versuch besteht darin, mit einem Laser zwei Photonen zu erzeugen und diese durch zwei Glasfasern zu schicken. Die beiden Photonen treffen in gleicher Entfernung hinter ihrer jeweiligen Glasfaser auf halb durchlässige Spiegel, von denen sie entweder durchgelassen oder zurückgeworfen werden. Das Erstaunliche ist, dass »die Teilchen sich immer gleich verhalten«, sagt Suarez, Professor am Zentrum für Quantenphilosophie in Zürich, »entweder werden beide durchgelassen oder zurückgeworfen.« Als Grund dafür nimmt die Quantentheorie an, dass die beiden Partikel miteinander »verschränkt« sind – es also einen Informationsaustauch zwischen ihnen gibt: ein Steuersignal, mit dem das eine Teilchen dem anderen mitteilt, wie es sich »verhalten« soll. Für diese Übermittlung steht den Photonen ein unvorstellbar geringer Zeitraum zur Verfügung – die Zeit zwischen dem Auftreffen des ersten Partikels auf dem Spiegel und dem Auftreffen des zweiten. Dass beide ungleichzeitig ankommen, hat eine einfache Ursache: »Die Länge der Wege«, so Suarez, »weicht auch bei exaktester Fertigung immer einige Mikrometer voneinander ab, sodass ein Lichtteilchen ein paar Billionstel Sekunden vor dem anderen ankommt und sein Steuersignal abstrahlt.« Dieses Signal wirke selbst über größte Entfernungen und mit Überlichtgeschwindigkeit. Suarez: »Ein Experiment in Genf im Jahr 2000 ergab, dass diese geheimnisvolle Verbindung mindestens zehn Millionen Mal schneller als Licht sein muss.« Das zeige: Einsteins Annahme, dass in der Natur nichts schneller als das Licht sei, ist falsch. Aber das ist nur die eine verblüffende Schlussfolgerung, die der Forscher zieht.
Die zweite entspringt einem Experiment, mit dem er noch tiefer in die Geheimnisse der Quantenwelt eindringen wollte. Mit Valerio Scarani entwarf er eine Apparatur, bei der einer der Spiegel sich gegenüber dem anderen bewegt und sich mit hoher Geschwindigkeit entfernt. Dadurch tritt in diesem ein Phänomen auf, das – so Suarez – Einstein richtig vorhergesagt habe und das inzwischen experimentell bewiesen sei: »Wie wir durch Zeitmessungen wissen, vergeht die Zeit in schnellen Systemen wie Flugzeugen langsamer.« Deshalb könnten Beobachter in verschiedenen Bewegungszuständen die zeitliche Reihenfolge zweier Ereignisse umgekehrt wahrnehmen. Diese Konsequenz der Relativitätstheorie kommt in Suarez’ Experiment zur Anwendung. Gemäß der Messung im Zeitsystem des stehenden Spiegels trifft das Photon hier früher auf als das andere Photon auf den schnellen Spiegel – gemäss der Messung im Zeitsystem des schnellen Spiegels trifft das Photon hier früher auf als das andere auf den stehenden Spiegel. Das bedeutet: Keines der beiden Partikel kommt als erstes an, also kann es auch kein Steuersignal zwischen ihnen geben. Suarez: »Die Abhängigkeit voneinander müsste verschwinden, aber dennoch verhält sich das Pärchen wieder völlig konform« – wie im ersten Versuch passieren entweder beide Teilchen den Spiegel, oder sie werden beide reflektiert. Die Folgerung daraus? »Die Zeit steht still«, sagt der Physiker ehrfürchtig. »Es ist, als ob eine mächtige unsichtbare Intelligenz die Wechselbeziehungen erzeugen kann, ohne dabei Zeit zu gebrauchen.« Der »Quanten-Spuk« zeige, dass hinter der sichtbaren Welt unsichtbare Ursachen am Werk seien, die Entscheidungen träfen, deren Wirkungen sich vollends der menschlichen Kontrolle entzögen. Suarez: »Ganz egal, wie man diese Intelligenz nennt, Gott, Engel oder sonstwas – jetzt sind die Philosophen gefragt.«
Wenn der Physiker Antoine Suarez von den neuesten Erkenntnissen der Quantenforscher erzählt, kann einem ein leichter Schauer über den Rücken laufen. Quanten sind kleinste unteilbare Einheiten wie zum Beispiel die Photonen, Elementarteilchen des Lichts. Sie sind anscheinend unberechenbar und verstoßen gegen die physikalischen Gesetze – deshalb sind sie für die Physiker hoch spannend, denn Experimente mit diesen spukhaften Teilchen führen tief in das Regelwerk unserer immer noch geheimnisvollen Wirklichkeit. Ein mittlerweile klassischer Versuch besteht darin, mit einem Laser zwei Photonen zu erzeugen und diese durch zwei Glasfasern zu schicken. Die beiden Photonen treffen in gleicher Entfernung hinter ihrer jeweiligen Glasfaser auf halb durchlässige Spiegel, von denen sie entweder durchgelassen oder zurückgeworfen werden. Das Erstaunliche ist, dass »die Teilchen sich immer gleich verhalten«, sagt Suarez, Professor am Zentrum für Quantenphilosophie in Zürich, »entweder werden beide durchgelassen oder zurückgeworfen.« Als Grund dafür nimmt die Quantentheorie an, dass die beiden Partikel miteinander »verschränkt« sind – es also einen Informationsaustauch zwischen ihnen gibt: ein Steuersignal, mit dem das eine Teilchen dem anderen mitteilt, wie es sich »verhalten« soll. Für diese Übermittlung steht den Photonen ein unvorstellbar geringer Zeitraum zur Verfügung – die Zeit zwischen dem Auftreffen des ersten Partikels auf dem Spiegel und dem Auftreffen des zweiten. Dass beide ungleichzeitig ankommen, hat eine einfache Ursache: »Die Länge der Wege«, so Suarez, »weicht auch bei exaktester Fertigung immer einige Mikrometer voneinander ab, sodass ein Lichtteilchen ein paar Billionstel Sekunden vor dem anderen ankommt und sein Steuersignal abstrahlt.« Dieses Signal wirke selbst über größte Entfernungen und mit Überlichtgeschwindigkeit. Suarez: »Ein Experiment in Genf im Jahr 2000 ergab, dass diese geheimnisvolle Verbindung mindestens zehn Millionen Mal schneller als Licht sein muss.« Das zeige: Einsteins Annahme, dass in der Natur nichts schneller als das Licht sei, ist falsch. Aber das ist nur die eine verblüffende Schlussfolgerung, die der Forscher zieht.
Die zweite entspringt einem Experiment, mit dem er noch tiefer in die Geheimnisse der Quantenwelt eindringen wollte. Mit Valerio Scarani entwarf er eine Apparatur, bei der einer der Spiegel sich gegenüber dem anderen bewegt und sich mit hoher Geschwindigkeit entfernt. Dadurch tritt in diesem ein Phänomen auf, das – so Suarez – Einstein richtig vorhergesagt habe und das inzwischen experimentell bewiesen sei: »Wie wir durch Zeitmessungen wissen, vergeht die Zeit in schnellen Systemen wie Flugzeugen langsamer.« Deshalb könnten Beobachter in verschiedenen Bewegungszuständen die zeitliche Reihenfolge zweier Ereignisse umgekehrt wahrnehmen. Diese Konsequenz der Relativitätstheorie kommt in Suarez’ Experiment zur Anwendung. Gemäß der Messung im Zeitsystem des stehenden Spiegels trifft das Photon hier früher auf als das andere Photon auf den schnellen Spiegel – gemäss der Messung im Zeitsystem des schnellen Spiegels trifft das Photon hier früher auf als das andere auf den stehenden Spiegel. Das bedeutet: Keines der beiden Partikel kommt als erstes an, also kann es auch kein Steuersignal zwischen ihnen geben. Suarez: »Die Abhängigkeit voneinander müsste verschwinden, aber dennoch verhält sich das Pärchen wieder völlig konform« – wie im ersten Versuch passieren entweder beide Teilchen den Spiegel, oder sie werden beide reflektiert. Die Folgerung daraus? »Die Zeit steht still«, sagt der Physiker ehrfürchtig. »Es ist, als ob eine mächtige unsichtbare Intelligenz die Wechselbeziehungen erzeugen kann, ohne dabei Zeit zu gebrauchen.« Der »Quanten-Spuk« zeige, dass hinter der sichtbaren Welt unsichtbare Ursachen am Werk seien, die Entscheidungen träfen, deren Wirkungen sich vollends der menschlichen Kontrolle entzögen. Suarez: »Ganz egal, wie man diese Intelligenz nennt, Gott, Engel oder sonstwas – jetzt sind die Philosophen gefragt.«
PM-Magazin
