Dr. Bertlmanns Socken. Wie die Quantenphysik unser Weltbild verändert [Gebundene Ausgabe]

E in treffenderer Untertitel für dieses Werk wäre »Wie die Quantenphysik unser Weltbild verändern sollte«. Denn der Physiker Shimon Ma-lin von der Colgate University in Hamilton (New York) ist davon überzeugt, dass die physikalischen Errungenschaften des 20. Jahrhunderts einen Paradigmenwechsel vom Kaliber der kopernikanischen Wende auslösen müssten. Aber in einer Art Schizophrenie nehmen wir es hin, dass in den Physik-labors von nebenan ganz ungeheuerliche Dinge geschehen, während wir weiterhin unverdrossen von Materiebausteinen sprechen, als ob es diese kleinen harten Bällchen, von denen Isaac Newton sprach, tatsächlich gäbe.
Dr. Bertlmann, Physikprofessor an der Technischen Universität Wien, trägt nie zwei gleichfarbige Strümpfe. Wenn man sieht, dass der erste rosa ist, weiß man also, dass der zweite sicher nicht rosa sein kann. So macht sich Bertlmann auf die Socken, um das Einstein-Podolsky-Rosen-Experiment zu erläutern. Die von diesem – zunächst fiktiven – Experiment ausgelöste Diskussion ist kennzeichnend für die Physik des 20. Jahrhunderts, weil sie zwischen Albert Einstein als dem Vater der Relativitätstheorie und Niels Bohr als einem der Gründer der Quantentheorie geführt wurde (Spektrum der Wissenschaft 2/2004, S. 32, und 2/1995, S. 50).
Einstein und seine Mitarbeiter Podolsky und Rosen (kurz EPR) versuchten mit diesem Gedankenexperiment eine von ihnen vermutete Unvollständigkeit der Quantentheorie ans Licht zu bringen. Sie wollten zeigen, dass entgegen der Heisenbergschen Unschärferelation Ort und Impuls eines Teilchens prinzipiell gleichzeitig genau bestimmbar seien. Dazu betrachteten sie zwei Teilchen, deren Gesamtimpuls null ist und die sich in entgegengesetzte Richtungen voneinander fort bewegen. Wenn man den Ort an einem und den Impuls am anderen Teilchen misst, dann kann man auf die entsprechende Größe des jeweils anderen Teilchens schließen und somit beide Größen gleichzeitig genau bestimmen.
Bohr entgegnete, dass durch eine Messung an einem Teilchen auch das andere beeinflusst, dass insbesondere beide erst durch die Messung augenblicklich in einen wohldefinierten Zustand versetzt würden. Diese Sichtweise impliziert eine Fernwirkung zwischen den beiden Teilchen, die Einstein nicht akzeptierte: Wie könnte ein Teilchen ein anderes beeinflussen, ohne dabei die Lichtgeschwindigkeit als oberste Grenze für die ignalübermittlung zu respektieren?
Die Diskussion zwischen Bohr und Einstein währte dreißig Jahre und konnte zu deren Lebzeiten nicht entschieden werden. Erst zwei Jahre nach Bohrs Tod öffnete John Bell mit modifizierten Experimenten einen Weg, der schließlich zu einer Bestätigung der Quantentheorie führte. Bell widerlegte damit seine eigene Vermutung: Die Natur scheint mit uns Verstecken zu spielen, »nature loves to hide« (so der Originaltitel des Buchs). Shimon Malin macht in seinem Buch dieses Experiment zur Schnittstelle zwischen physikalischem Diskurs und philosophischen Erörterungen.
Die gegenwärtige Physik ist unvollständig, auch wenn die Frage hinter dem EPR-Experiment erledigt ist: Bis heute ist es nicht gelungen, die für die Relativitätstheorie bedeutende Gravitation einerseits und die für Prozesse auf atomarer Ebene bedeutende starke und schwache Wechselwirkung andererseits in einer umfassenden Theorie zu vereinigen.
Dies wird, so Malin, im Rahmen unseres gegenwärtigen Weltbildes auch nicht möglich sein, ebenso wenig wie eine Theorie, nach der die Erde eine Scheibe ist, eine Weltumseglung erklären kann. Vielmehr seien die gegenwärtigen Unzulänglichkeiten Vorboten eines großen Umbruchs (»Paradigmenwechsels«). Dessen Gestalt kennen wir naturgemäß noch nicht, aber die problematischen Züge des bisherigen Modells sehr wohl. Darunter ist nach Malin vor allem die Trennung zwischen Subjekt und Objekt, die wir jedesmal vornehmen, wenn wir uns als Beobachter aus dem zu Beobachtenden ausschließen. Die Naturgesetze wenden wir als ein totes Prinzip auf ein Uhrwerk-Universum an, ohne die Lebendigkeit darin zu erkennen.
Malin dagegen stellt die »leblosen Materiebausteine« Newtons in Frage. In Anlehnung an den Neuplatoniker Plotin (um 205–270 n. Chr.) betrachtet er Materie nur als die niedrigste Erscheinungsform eines allen innewohnenden Geistes (nous). Den Gedanken des lebendigen Universums führt Malin etwas plötzlich, aber keineswegs unüberlegt ein. Freilich haben wir davon, dass die Erde ein Organismus ist, schon an anderer Stelle gehört (das »Gaia-Prinzip« von James Lovelock), aber neu ist, wie Malin Lebendigkeit definiert. Selbsterhaltung und Reproduktion, die als Kriterien schon immer problematisch waren, weil Computerprogramme sich selbst reproduzieren und Lebewesen steril sein können, lässt er außen vor, um auf die Fähigkeit der Beziehungnahme als den Kernpunkt der Lebendigkeit hinzuweisen. So gesehen können auch Kunstobjekte lebendig sein, wenn sie auf den Betrachter »ansprechend« wirken.
Lebendig wirkt auch Malins Buch. Denn obwohl der Autor jung genug ist, um spritzig zu schreiben, ist er schon lange genug Wissenschaftler, um Fakten der Physikgeschichte als eigene Erlebnisse schildern zu können. So lesen wir von Bohrs starkem dänischen Akzent ebenso wie von Diracs Wortkargheit. Das hier vorliegende Buch ist seine erste populärwissenschaftliche Arbeit und zugleich ein schriftstellerisches Kunstwerk. Wie bei den einander zeichnenden Händen von M.C. Escher kommt das Gesagte unmittelbar zur Anwendung, wenn der Autor selbst in seinem Buch erscheint – als dritter Diskussionspartner in den nicht nur lehrreichen, sondern vor allem humorvollen Streitgesprächen zwischen den Astro-nauten Julie und Peter. Welcher Malin ist denn nun das Subjekt, welcher das Objekt, und wie wirklich ist dieses sich zankende Liebespärchen? Erleichtert und gleichzeitig verwundert mag der Leser feststellen, dass der Autor jegliches Guru-Gemurmel und Religionsgefasel vermeidet, obwohl er doch immer wieder von dem einen Geistigen spricht, das aller materiellen Erscheinung zu Grunde liegt. Als Schlusspointe hebt Malin es sich auf, dieses Einmalige ein einziges Mal als das Göttliche zu bezeichnen.
-- Sabine Stöcker

Die Quantenphysik - ein Buch mit sieben Siegeln? Zu schwierig, zu fremd, zu fern? Weit gefehlt! Der amerikanische Physiker Shimon Malin, Experte auf dem Gebiet der Quantenmechanik, Relativitätstheorie und Kosmologie, schickt seine Leser auf eine kurzweilige Reise durch die Welt der modernen Physik. Ein Denk- und Lesevergnügen für alle, die über den Rand ihrer Welt hinausschauen möchten.