Warum eine kleine Mieze Quantenphysiker wahnsinnig macht

Stephen Hawking soll einmal gesagt haben: »Jedes Mal, wenn ich von Schrödingers Katze höre, würde ich am liebsten zum Gewehr greifen.« Was ist das für eine Katze, die dem populären englischen Physiker solche Mordgedanken kommen lässt? Und was hat ihm das Tier angetan?

Foto: Stephen Hawking

Schrödingers Katze, nennen wir sie einfach Mieze, ist gar keine reale Katze. Mieze ist der Star eines sogenannten Gedankenexperiments, das so weit bekannt, nie in echt ausgeführt wurde. Der österreichische Physiker Erwin Schrödinger, der als einer der Väter der Quantenphysik gilt, wollte damit 1935 demonstrieren, wie unvollständig die Quantenmechanik ist, wenn man vom Verhalten winzig kleiner Quantenobjekte, z. B. von Atomen, Elektronen oder Lichtteilchen, auf die großen Gegenstände unserer Welt schließt.

Die Quantenmechanik benutzt eine mathematische Formel mit Namen Wellenfunktion, um den Zustand der winzigen Energiepakete, den Quanten, zu beschreiben. Die Wellenfunktion gilt als extrem zuverlässig und erfolgreich, denn ohne Quantenmechanik gäbe es weder Handy noch Computer, weder Internet noch die riesige Quantenschleuder LHC am Kernforschungszentrum CERN in Genf. Im Umkehrschluss bedeutet das: Die Quantenmechanik muss richtig sein, wie die Existenz all dieser Dinge beweist.

Schrödinger schlug vor - natürlich nicht in echt - Mieze in einen allseitig geschlossenen Kasten einzusperren, in dem sich außerdem noch ein radioaktives Atom, ein Geigerzähler und eine Mordapparatur mit Giftflasche befinden. Die Wahrscheinlichkeit, dass das Atom innerhalb einer Stunde zerfällt und damit den Geigerzähler zum Ticken bringt, sollte 50% betragen. Durch das Ticken des Geigerzählers sollte dann der Hammer der Mordapparatur ausgelöst werden und die Giftflasche zertrümmern. Mieze würde in solch einem Fall schmerzlos getötet werden. Nach einer Stunde sollte der Kasten geöffnet werden, um nachzuschauen, ob Mieze tot oder lebendig ist.

Schrödinger ging es weniger um die Beantwortung der Frage, ob Mieze nach einer Stunde noch lebt, als darum, in welchem Zustand sich Mieze befindet, bevor man den Kasten öffnet, um nachzuschauen. Ist sie vor dem Öffnen tot oder lebt sie noch?

Miezes Mörder oder das Dilemma der Quantenphysik

Um die Frage nach dem Zustand von Schrödingers Katze zu beantworten, ziehen Quantenphysiker die Wellenfunktion heran. Die Deutung der Wellenfunktion und die Beschreibung von Miezes Wirklichkeit gleichen den Aussagen des griechischen Orakels der Antike: Mieze sei vor dem Öffnen des Kastens weder tot noch lebendig. Sie sei gleichzeitig tot und lebendig. Sie würde sich in Superposition der beiden Zustände tot und lebendig befinden.

Der vernünftige Bürger langt sich an den Kopf und bemüht sich, den Unsinn schnell zu vergessen. Doch gleichgültig, wie falsch die Aussage über Mieze scheint, die Quantenphysiker halten ihre Beschreibung von Miezes Wirklichkeit für richtig, denn wenn die Deutung der Wellenfunktion falsch wäre, gäbe es keine moderne Welt, keinen Computer und keinen LHC am CERN.

Seit mehr als 70 Jahren versuchen die Quantenphysiker das Paradoxon von Schrödingers Katze zu lösen, das sie an den Rand des Wahnsinns treibt. Einen neuen Lösungsansatz bringt das Buch »Unsterbliches Bewusstsein« (ISBN 978-3-8370-4351-8 ). Der Autor und Diplom-Mathematiker Klaus-Dieter Sedlacek meint: Die Quantenmechanik sei zwar gut für die Vorhersage von Messergebnissen, würde aber gar nicht eine Wirklichkeit beschreiben.

Mit einem einfachen Beispiel kann man das einsehen. Wenn man eine Münze in der Hand hält, um sie zu werfen, dann sagt die Wahrscheinlichkeitsrechnung, dass in 50% der Fälle Kopf erscheint und in den anderen 50% die Zahl. Stellt man ganz analog zu der Frage nach dem Zustand von Mieze vor dem Öffnen des Kastens, die Frage nach dem Zustand der Münze vor dem Wurf, kann die Aussage: »Sie befindet sich in Superposition der beiden Zustände Kopf und Zahl« wohl kaum die Beschreibung einer Wirklichkeit sein. Die Beschreibung der Wirklichkeit lautet vielmehr: »Die Münze befindet sich vor dem Wurf in der Hand«. Das gilt unabhängig davon, was die Formeln der Wahrscheinlichkeitsrechnung über den Ausgang eines Münzwurfs sagen.

Was für die Beschreibung des Zustands der Münze so einfach erscheint, bereitet den Quantenphysikern nach wie vor Kopfzerbrechen. Sie argumentieren, dass vor dem Öffnen des Kastens die Regeln der Quantenphysik gelten. Durch das Öffnen finde ein Messvorgang statt. Der bewusste Beobachter bewirke durch diesen Messvorgang eine Veränderung von Miezes Zustand. Wenn man Mieze tot vorfinde, wäre nach den Regeln der Quantenphysik derjenige ihr Mörder, der den Kasten öffnet und nicht die Mordapparatur. Die Physiker nennen das, was beim Öffnen geschieht, den ‘Kollaps der Wellenfunktion’. Anschließend nach diesem Kollaps verhält sich der Inhalt des Kastens nach den Regeln der klassischen Physik und nicht mehr nach denen der Quantenphysik.

Kann ‘kosmisches Bewusstsein’ das Dilemma lösen?

Der amerikanische Physiker und Nobelpreisträger Eugene Paul Wigner (* 17. November 1902, † 1. Januar 1995) kannte Schrödingers Katze. Er schrieb resigniert: »Es war nicht möglich die Gesetze [der Quantentheorie] widerspruchsfrei zu formulieren, ohne dabei Bewusstsein ins Spiel zu bringen.« Aber er löste das Dilemma nicht. Doch Tierfreunde können aufatmen. Mieze wird das schlimme Schicksal erspart bleiben, welches ein reales Experiment mit sich brächte, denn immer mehr Quantenphysiker glauben, es müsse ein kosmisches Bewusstsein geben, welches das Universum erfüllt. Dieses würde den Kollaps der Wellenfunktion bewirken, unabhängig davon, ob der Kasten geöffnet wird oder nicht. Die Paradoxien bei der quantenphysikalischen Beschreibung von Miezes Wirklichkeit würden sich dadurch auflösen.

Muss man aber gleich nach den Sternen greifen und für die Argumentation ‘kosmisches Bewusstsein’ heranziehen? Insbesondere ist nicht klar, was ‘kosmisches Bewusstsein’ sein soll. Das Geschehen in dem verschlossenen Kasten lässt sich auch ohne ‘kosmisches Bewusstsein’ und ohne ein quantenphysikalisches Paradoxon beschreiben, wenn man davon ausgeht, dass bereits einzelne Quanten Bewusstsein zeigen. Der Zerfall des radioaktiven Atoms in Miezes Kasten wäre dann mit der bewussten Entscheidung des Quants verbunden und das käme dem Messvorgang gleich, der den Kollaps der Wellenfunktion bewirkt. Die Person, die den Kasten öffnet, hätte dann keinen Einfluss auf Miezes Wirklichkeit, sie wäre nicht ihr Mörder.

Das Buch »Unsterbliches Bewusstsein: Raumzeit-Phänomene, Beweise und Visionen« beschreibt konkret und leicht verständlich die Dinge jenseits der Erfahrungswissenschaft und der physischen Welt. Es bringt Beweise dafür, dass bereits einzelne Quanten Bewusstsein zeigen und dass Bewusstsein der fundamentale Baustein von allem ist, was existiert. So wird wohl Hawking nicht zum Gewehr greifen müssen, um Schrödingers Katze zu erschießen. - Klaus-Dieter Sedlacek