Alles anders

Es hört sich phantastisch an: Teilchen, die an mehreren Orten gleichzeitig sein können, Experimente, bei denen das bloße Beobachten den Ausgang verändert, und der Zufall als bestimmendes Merkmal der Weltbeschreibung.

Das sind spezielle Eigenschaften der Quantenwelt, die wir heute jeden Tag und an vielen Stellen nutzen. Laser, Magnetresonanztomografie (MRT) und Fernseher mit QLED-Displays sind schon länger im Gebrauch. Erste Quantencomputer läuten den Beginn einer neuen Computerrevolution ein. Statt Nullen und Einsen linear abzuarbeiten, werden sich überlagernde Zuständen einzelner Atome parallel verarbeitet. Es ist kaum abzusehen, welch Fortschritt in der Miniaturisierung hier bevorsteht.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts war daran nicht zu denken. In der Natur lief noch alles nach Plan. Zumindest aus Sicht der Physiker. Materie bewegte sich auf vorhersagbaren Bahnen, Naturgesetze galten im Großen wie im Kleinen. Den Zufall gab es in ihrem Weltbild nicht. Die meisten von uns nehmen das auch so aus der Schulzeit mit ins Leben.

Doch dann hatte Albert Einstein 1904 gezeigt, dass Licht sowohl Welle als auch Teilchen sein muss. Das passte nicht zusammen, aber zu den Überlegungen von Max Planck: Energie ist nicht beliebig teilbar, es bleibt stets ein unteilbares Quantum. Wolfgang Pauli sagte später: „Die Welt der Physik ist gehörig durcheinander. Es wäre besser, ich hätte mich nie mit ihr eingelassen“. Er wurde zu einem der wichtigsten Protagonisten der Quantenmechanik in jenem bedeutenden Jahr 1925, in dem sich unser Blick auf die Welt so wesentlich verändert hat. Wolfgang Pauli, Werner Heisenberg, Max Born, Erwin Schrödinger und andere formulieren die Physik neu: Die Quantenmechanik.

Die Ergebnisse überzeugen! Aber keiner versteht so richtig, wie das alles zu deuten ist.

Fortan spielen Zufall und Wahrscheinlichkeit eine zentrale Rolle. Quanten können über Lichtjahre hinweg miteinander verbunden sein. Ein Teilchen kann zeitgleich zwei Zustände haben und wird erst durch die Messung auf ein Ergebnis festgelegt. Schrödinger hat in seiner Beschreibung einer Katze, die zugleich lebendig und tot ist, die Absurdität dieser Quantenwelt auf unsere makroskopische Welt übertragen.

Die Ringvorlesung des Studium generale im Jubiläumsjahr 2025 wendet sich an ein breites Publikum, das eine Welt kennen lernen möchte, in der scheinbar alles anders ist. Wir beginnen mit einführenden Vorlesungen und wenden uns anschließend den spezielleren Themen zu – immer im Versuch, allgemeinverständlich zu bleiben. Auch die philosophischen Implikationen, nach unserem Weltverständnis werden uns beschäftigen.