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Spukhafte Fernwirkung
(oder Demokrits Erbe)
Durch Untersuchung der subatomaren Teilchen konnten
die Physiker herausfinden, aus welchen Grundbausteinen die Materie
besteht und welche Grundkräfte in der Natur am Werk sind. Trotz
dieser spektakulären Erfolge glauben viele Wissenschaftler,
daß die analytische Methode kein vollständiges Bild der
natürlichen Wirklichkeit liefern kann. In den dreißiger
Jahren unseres Jahrhunderts deuteten Arbeiten von Niels Bohr, Albert
Einstein und anderen darauf hin, daß die Gesetzt der Physik
die Möglichkeit einer vollständigen Analyse grundlegend
einschränken. Dies ergab sich aus einem Wissenschaftszweig
namens Quantenmechanik, der sich mit Atomen, Molekülen und
subatomaren Teilchen beschäftigt. Aus der Quantenphysik ergibt
sich, daß ein einfaches Teilchen, etwa ein Elektron oder ein
Photon, im allgemeinen zu einem umfassenderen physikalischen System
gehört, welches als etwas Ganzheitliches betrachtet werden
muß. Der Versuch, ein Quantensystem einfach als eine Ansammlung
individueller, getrennt voneinander existierender Teilchen zu betrachten,
führt unweigerlich zu paradoxen, widersprüchlichen Ergebnissen.
Die Schlüsseleigenschaft der Ganzheitlichkeit (holistisch)
der Quanten ist die sogenannte Nichtlokalität. Einstein selbst
hat sie 1935 in einer berühmten Arbeit beschrieben, die er
zusammen mit Boris Podolsky und Nathan Rosen veröffentlichte.
David Bohm und John Bell haben die Idee in den fünfziger und
sechziger Jahren weiterentwickelt.
Man stelle sich vor, ein Pion (kurzlebiges Elementarteilchen, das
beim Zusammenstoß zwischen Proton und Neutron entstehen kann)
zerfällt in zwei Photonen. Diese rasen aus- einander und können
an weit voneinander entfernten Orten beobachtet werden. Nach den
Regeln der Quantenmechanik besitzen die beiden Photonen keine wohldefinierte,
getrennte Existenz, bevor sie beobachtet werden. Statt dessen bilden
sie ein sog. "verwickeltes" System: Meßbare Eigenschaften
des einen Photons hängen in raffinierter Weise von den Eigenschaften
des Anderen, weit entfernten Photons ab. Die praktische Bedeutung
der Quantenverwicklung besteht nun darin, daß sich bei Messungen
an beiden Photonen zur gleicher Zeit "korrelierende Ergebnisse"
zeigen: Der Wert, den man bei der einen Messung erhält, ist
auf rätselhafte Weise mit dem der anderen Messung verbunden.
Die widerspricht der sog. Lokalität, wie sie in der klassischen
vorkommt. Ohne diese Wirkung nur aus nächster Nähe (Lokalität)
könnte die wissenschaftliche Analyse nicht funktionieren. Nun
zeigt sich aber, daß sich Gruppen von Quantenteilchen ganz
entschieden nichtlokal verhalten, also ein nicht zerlegbares holistisches
System bilden, das im Allgemeinen nicht weiter analysiert werden
kann. Einstein hielt diesen Schluß für so absurd, da
er seiner Relativitätstheorie widersprach, das er ihn als Argument
gegen die Quantenmechanik ins Feld führte. Er hielt deshalb
an der Überzeugung fest, daß Experimente irgendwann bestätigen
würden, daß die Quanten-Nichtlokalität inexistent
ist.
Leider konnte Einstein nicht mehr erleben, daß das 'Einstein-Podolsky-Rosen
Experiment' tatsächlich im Labor durchgeführt wurde, welches
die Nichtlokalität endgültig bewies.
Wenn man Photonen, die sowohl Teilchen als auch Welle sein können,
durch ein Doppelspalt schickt, entsteht das bekannte Interferenzmuster.
Da ein Teilchen, das nach klassischem Verständnis kein Interferenzmuster
bilden kann, dieses trotzdem bildet, muß man davon ausgehen,
daß das Teilchen beide Spalte gleichzeitig durchquert. Diesen
Zustand des Youngschen Systems könnte man als eine Art hybride
oder schizophrene Wirklichkeit betrachten. Dies gibt schon eine
Andeutung der Nichtlokalität. Falls man nun versucht experimentell
festzustellen, welchen Spalt das Photon durchquert verschwindet
das Interferenz- Muster und es kommt zu einer Entweder-oder-Situation.
Dies wurde später auch durch das Rochester Experiment bestätigt.
Mit Hilfe eines doppelt-brechenden Kristalls wurde ein Photon in
zwei identische Zwillingsphotonen, die jeweils die Hälfte der
ursprünglichen Energie besitzen, umgewandelt; jedes verläßt
den Kristall in einer etwas anderen Richtung als das Andere. Hierdurch
kann man den Weg des Photons beobachten, ohne ihm jedoch in die
Quere zu kommen. Trotzdem tritt kein Interferenzmuster auf. Erst
dann, wenn durch das Entfernen eines Blockes der Weg nicht mehr
klar durch den Detektor feststellbar ist, entsteht wieder das altbekannte
Interferenzmuster. Irgendwie wußte das Zwillingsteilchen also,
daß sein Brüder beobachtet wurde, obwohl diese weit voneinander
entfernt waren. Allein durch die bloße Möglichkeit den
Weg des Photons beobachten zu können, verschwand das Interferenzmuster.
Die selben Ergebnisse brachte ein ähnliches Experiment, das
Berkley-Experiment. Mit Hilfe dieses Experiments war es den Forschern
möglich, erst nachdem das Photon seinen Weg zurückgelegt
hatte, unter Benutzung von Polarisationsverdrehern, zu entscheiden,
ob sie den Weg des Photon beobachten, oder nicht. Trotzdem kam es
zum oben genannten Effekt, so daß man zu dem Schluß
kommen könnte, daß das Photon schon vorher weiß,
wie sich der Forscher entscheidet. Diese Experimente bestätigen
David Bohms Vorstellung von einem holistischen Universum. Wann immer
zwei Atome oder subatomare Teilchen auf natürliche Weise zusammenstoßen
und sich wieder trennen, sind sie durch holistische Quanteneffekte
miteinander verstrickt. Dieses Muster kann sich bis ins Unendliche
erstrecken. Hiermit könnte man nun Bohms Theorie bestätigen,
daß das Weltall nicht nur eine Ansammlung von Teilchen ist,
sondern etwas Ganzes.
Diese oben beschriebene Fernwirkung kann sich über Lichtjahre
hinweg fortsetzen. Wenn zum Beispiel zwei Teilchen, die einmal innig
miteinander verbunden waren, getrennt werden und dann eines dieser
Teilchen seinen Spin ändert, ändert das Andere in genau
diesem Moment ebenfalls seinen Spin. Dies widerspricht allerdings
der Einsteinschen Relativitätstheorie, die besagt, daß
Informationen nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit ausgetauscht
werden können. Nach Bohm gibt es überlichtschnelle Verbindungen,
die aber so vergänglich sind, daß man sie technisch nie
nutzen könnte, so daß Einsteins Gesetze "im Großen"
erhalten bleiben. Die Standarterklärung der Quantenphysiker
ist sogenannte Kopenhagener Deutung, benannt nach dem Wirkungsort
des Physikers, der sie formulierte: Niels Bohr. Sie besagt, daß
es keine Realität gibt, sondern nur Meßergebnisse.
Als einer von Einsteins Schüler, David Bohm, der die Vorstellung
von einer Wirklichkeit, die immer da ist, ernst genommen hat, daraus
eine Quantenphysik entwickelte, die alle Paradoxen beseitigte, ergaben
sich darüber hinaus phantastische Konsequenzen, die weit über
alle wissenschaftlichen Erkenntnisse hinausreichen. Das bekannte
Grundproblem der Quantenphysik ist der Welle-Teilchen Dualismus.
Aus diesem Doppelcharakter der Welt ergeben sich alle Paradoxen,
Denkschwierigkeiten und quantentypische Phänomene, wie zum
Beispiel die Unschärferelation von Werner Heisenberg. Erscheint
uns das Elektron als reines Teilchen, kennen wir zwar exakt seinen
Ort, wissen aber nichts über seine Geschwindigkeit.
Erscheint uns das Elektron dagegen als reine Welle, kennen wir seine
Geschwindigkeit, jedoch nicht seinen Ort, da die Welle im Raum verteilt
ist. Die Frage wäre nun, wann wandelt sich das Elektron vom
Teilchen in eine Welle bzw. umgekehrt? Und vor allem warum und wie.
Nimmt man nun nach der Kopenhagener Deutung das Elektron als reine
Erscheinung, läßt sich diese Frage nicht beantworten.
Sollte man es versuchen, ergeben sich die oben genannten Paradoxen.
Auch der mathematische Formalismus hilf uns hier nicht weiter. Seit
den zwanziger Jahren werden quantenphysikalische Erscheinungen mit
Hilfe der Schrödinger Gleichung beschrieben. Diese Gleichen
des österreichischen Physikers enthält als Kernstück
eine Welle namens Psi. Doch diese Welle ist keineswegs gleich er
Welle, in die sich ein Elektron beim Durchgang durch ein Doppelspalt
verwandelt. Die Psi-Welle ist etwas so abstraktes, daß man
sie gar nicht richtig deuten kann. Irgendwie hat sie mit Wahrscheinlich-
keiten zu tun, ohne selbst eine Wahrscheinlichkeit zu sein. Gleichzeitig
kann man durch einen mathematischen Trick aus ihr teilchenähnliche
Zustände herausholen. Aber dies alles ist sehr undurchsichtig,
abstrakt, unanschaulich, und meist auch unverständlich.
Der kürzlich verstorbenen Physiker Bohm fand eine Lösung
dafür, die sowohl erstaunlich einfach als auch Philosophisch
sehr befriedigend ist. Er behauptet, es gibt Teilchen. Sie sind
immer da, verwandeln sich nie, sind real und existieren unabhängig
davon, ob sie nun beobachtet werden oder nicht. Und: Es gibt eine
Welle, die sie führt; deshalb heißt sie Führungswelle.
Diese Welle ist etwas komplizierter als die Psi-Welle, speist sich
aus einer noch unbekannten Kraft, hat Eigenschaften einer Information
und ist sehr wandlungsfähig. Bohm nannte seine Entdeckung Quantenpotential.
Eine technische Kleinigkeit macht aus diesem Potential etwas ganz
besonderes und aus einer interessanten mathematischen Theorie eine
Quelle großartiger und weitreichender spiritueller Erkenntnisse.
Zuerst die Mathematik: Das Potential kommt im Zähler und im
Nenner vor, wie etwa in dem Ausdruck (x-1)/x. So harmlos die aussieht,
die Folgen sind weitreichend, und das ganz wörtlich. Denn selbst
wenn die Kraft x kleiner wird, etwa weil sie im Laufe der Zeit,
oder über den Raum abnimmt - der Ausdruck selbst, das Potential,
wird nicht weniger! Die Stärke des Bohmschen Quantenpotentials
(der Führungswelle für die Bewegung von Elementarteilchen)
ist also unabhängig von Raum und Zeit, und dies bedeutet: Verbindungen
über weite Entfernungen werden nicht schwächer. Sie sind,
wie die Physiker sagen, nicht-lokal, beschränken sich nicht
auf die unmittelbare Nachbarschaft. Einstein-Podolsky-Rosens auseinanderfliegende
Elektronen können nun ganz zwanglos in unverminderter Stärke
über das gesamte Universum hinweg miteinander kommunizieren,
und auch die Zeit spielt dabei keine Rolle. Die Einführung
des Quantenpotentials war der Anfang einer ungewöhnlichen wissenschaftlichen
Entwicklung. Als Bohm seinen mathematischen Apparat auf die Bewegung
von Photonen anwenden wollte, kam er in Schwierigkeiten. Er löste
sie durch Einführung einer weiteren Führungswelle, sie
Super- Quantenpotential nannte. Es beeinflußt das normale
Quantenpotential und wird somit zu einer Führungskraft zweiter
Stufe. Wenn nun, so dachte Bohm, Stufe zwei nicht das Ende ist,
sondern die zweite Stufe einer unendlichen Stufenfolge immer höherer
Führungswellen, dann - so seine Spekulation - könnte man
eine ganze Menge bisher unerklärlicher Phänomene verdeutlichen.
So könnte das Quantenpotential Stufe drei die Formen des Lebens
beeinflussen, womit Rupert Sheldrakes morphogenetische Felder eine
physikalische Grundlage bekämen. Stufe vier könnte die
Vorgänge in unserer Seele begleiten, sozusagen die Mathematik
zur Verfügung stellen, die Siegmund Freud für seine Seelenforschung
gebraucht hätte. Stufe fünf enthielte jene Gesetzte, die
unser Bewußtsein beherrschen - oder erzeugen. Und dann? Irgendwann
kämen wir auf diese Weise zu Bewußtseinsstufen, die nur
höheren Wesen zu eigen sind. Stufe unendlich schließlich,
die radikalste, tiefste und gleichzeitig höchste Ordnung, wäre
vielleicht Gott.
Aber wohl nicht unser Schöpfergott, eher das indische Konzept
des Brahman oder Atman, in dem das ganze Universum enthalten ist
und der dieses Universum immer wieder aus sich heraus erschafft.
Wie Bohm sagte: Das Universum betrachtet sich selbst im Spiegel
unseres Bewußtseins. Was umgekehrt bedeutet, daß unser
Bewußtsein den ganzen Kosmos in sich enthält.
Beim nachdenken über Stufenfolge der Quantenpotentiale gelangte
Bohm zu einem Konzept, welches er den Gegensatz von eingefalteter
und entfalteter oder ausgefalteter Ordnung nannte. Die Idee dazu
kam als er ein verblüffendes Experiment beobachtete. Zwischen
zwei Glaszylindern befindet sich Glyzerin. Gibt man einen Tropfen
Tinte in die farblose Flüssigkeit, dann ist er deutlich zu
sehen. Dreht man nun den inneren Zylinder dann wickelt sich der
Tropfen Tinte allmählich ins Glyzerin ein, bis er zu einem
lagen, dünnen Faden wird, der schließlich verschwindet.
Der überraschende Teil des Experimentes ist nun, wenn den Zylinder
nun wieder in die andere Richtung dreht kommt der Tintentropfen
langsam wieder zum Vorschein, bis er zuletzt in seiner ursprünglichen
Form, als Tropfen, vorliegt. Er wurde also "ein- und wieder ausgefaltet".
Ein anderer Vergleich macht die Angelegenheit noch anschaulicher.
Stellen wir uns vor, wir fotografieren eine Vase, auf der ein Stern
aufgemalt ist und darunter ein Kreis. Auf dem Bild ist die Anordnung
aller Eigenheiten der Vase annähernd die Gleiche wie auf dem
Original. Nun bilden wir die Vase als Hologramm ab, und es ist absolut
nichts mehr von der ursprünglichen Ordnung zu erkennen. Wir
können im Hologramm nicht mehr angeben, wo der Stern codiert
wurde und wo der Kreis zu liegen kam. Die sichtbare (ausgefaltete)
Ordnung der Vase hat der unsichtbaren (eingefalteten) Ordnung des
Hologramms Platz gemacht, und Letztere ist weitaus komplizierter
als die Ursprüngliche.
Dennoch gelingt es uns, durch bestrahlen mit Licht im richtigen
Winkel, die ursprüngliche Ordnung aus der eingefalteten Ordnung
des Hologramms wieder herauszufalten. Im Unterschied zum gewöhnlichen
Foto hat das Hologramm eine bemerkenswerte und immer wieder verblüffende
Eigenschaft: Selbst in einem kleinen Teil des Hologramms ist das
gesamte Bild enthalten. Die Ordnung des Objekts wurde gleichzeitig
auf einen Punkt komprimiert und über das ganze Bild ausgebreitet.
Das Geheimnis diese Umwandlung: Die Punkte (gleich Teilchen) des
Objekts wurden in Lichtwellen verwandelt. Ein Punkt hat ein bestimmten
Ort; eine Welle nicht. Deshalb ist die Information, die vorher in
dem Punkt steckte und dann auf eine Welle übertragen wurde,
nunmehr im ganzen Raum verteilt - wie die Welle, die sie trägt.
So scheint auch unser Gedächnis zu funktionieren: Ein "Punkt"
in der Welt, nämlich ein Ereignis, wird durch elektrische Wellen
als Erinnerung über das ganze Gehirn verteilt. Und so ähnlich
können wir uns auch die Welt vorstellen: Als kosmisches Hologramm.
Aber diese Welt ist nicht statisch; sie verändert sich pausenlos
in einem ständigen Wechselspiel zwischen Ein- und Ausfaltung,
zwischen der Auflösung von Teilchen in eine Welle und der Verdichtung
von Wellen zu Teilchen.
Dies besonders deutlich im schöpferischen Akt. Wie viele Künstler
beschreiben, kommt die Inspiration in nur einem Augenblick, d.h.
das Kunstwerk war schon vorher vorhanden und wurde nur ausgefaltet.
Ähnliches berichten auch berühmte Mathematiker. Ist es
nicht eigenartig, daß Bohm das Universum als atmend bezeichnet,
wo doch die großen Mystiker aller Religionen im richtigen
Atem den Zugang zu höheren Sphären des Bewußtseins
suchen (Zen-Buddhismus). Für unseren Alltag könnten wir
den beruhigenden Schluß ziehen, daß wir nie allein sind,
denn unsichtbare Bänder verknüpfen uns mit unseren Nachbarn
auf dieser Erde - selbst bis hin zum Ende des Universums.
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