Sie wollen also einen Rahmen für dieses große Poster basteln. Dazu haben Sie vier Holzleisten an den Enden zusammen geschraubt: längs sind sie zwei Meter lang, quer anderthalb. Das ist eine Struktur mit schönen Proportionen – so lange sie am Boden liegt. Sobald Sie aber versuchen den Rahmen aufzustellen, da wird er schräg und klappt zusammen. Aber Sie haben eine Idee: wenn Sie diagonal, zwischen den gegenüber liegenden Ecken je eine Schnur spannen, dann würde Ihre Konstruktion schön stabil und rechtwinklig bleiben. Aber wie lang müsste so eine Schnur sein? Ausprobieren?

Ich habe es für Sie ausgerechnet: genau 2,5 Meter. Vor mir und 500 Jahre vor Christus hätte das auch ein gewisser Pythagoras von der griechischen Insel Samos gekonnt. Das war aber nicht seine einzige Leistung. Er und seine Schüler haben erkannt, dass die Welt zahlenmäßig zu beschreiben und nicht rein chaotisch war. Das beeinflusste die abendländische Geistesgeschichte ganz wesentlich.

Zwei Jahrtausende ging es dann mit Physik und Mathematik allerdings nur langsam voran, aber 1687 kam schließlich die Revolution. Sir Isaac Newton schrieb die „Philosophiae Naturalis Principia Mathematica“, die Mathematischen Prinzipien der Naturphilosophie. Er hatte entdeckt, dass sich die Vorgänge der Natur – das Fallen eines Apfels oder die Bewegung der Gestirne, durch Mathematik vorhersagen lassen.

Aber nicht nur das; man konnte mit Hilfe von Mathematik und Physik jetzt auch Maschinen mit den gewünschten Eigenschaften auf dem Papier konstruieren, man konnte ihr Verhalten vorausberechnen, bevor man sie gebaut hat. Das technische Zeitalter mit Eisenbahn, Luftfahrt und Automobil hatte die Welt verändert.

Der Liebe Gott würfelt nicht

Doch dann, zu Beginn des 20. Jahrhunderts, entdeckte man Phänomene, die der geheiligten Newtonschen Physik nicht gehorchten. Die kleinsten Teilchen hatten anscheinend ihre eigenen Spielregeln. Die Elektronen in einem Atom bewegten sich zwar um dem Kern, der eine Anziehungskraft auf sie ausübte, wie die Sonne auf die Planeten. Aber während sich deren Bahn präzise durch Newtons Gleichungen beschreiben ließ, zeigten die Elektronen ein ganz anderes Verhalten.

Die besten Denker jener Zeit zerbrachen sich den Kopf, unter ihnen Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg und Erwin Schrödinger. Letzterer entwickelte dann 1926, vor genau 100 Jahren, eine Gleichung, die das Verhalten der Elektronen im Atom ganz richtig beschrieb, die aber zur Folge hatte, dass sich ein Sytem gleichzeitig in zwei verschiedenen Zuständen befinden konnte. Erst durch die Messung würde es sich, per Zufall, für den einen oder anderen Zustand entscheiden.

Einstein protestierte gegen die Zufälligkeit: „Der Liebe Gott würfelt nicht“, worauf ihn Nils Bor zurechtwies: „Hören Sie auf dem Lieben Gott zu sagen, was er zu tun hat.“ Um zu demonstrieren, dass diese Beliebigkeit der Zustände nur in ganz elementaren Systemen, wie etwa Elektronen in einem Magnetfeld gilt, ersann Schrödinger das folgende Gedankenexperiment.

Die arme Katze

Ein radioaktives Atom ist gleichzeitig in zerfallenem und ursprünglichem Zustand. Erst eine Messung würde es definitiv in die eine oder andere Form bringen.

Dieses radioaktive Atom ist in einer Schachtel zusammen mit einem Geigerzähler, der einen elektrischen Impuls abgeben würde, falls das Atom zerfällt. Dieser Impuls würde einen Mechanismus auslösen, der Giftgas in der Schachtel verteilt, in der auch noch eine Katze liegt. Die Arme würde das nicht überleben.

Da das Atom sowohl zerfallen, als auch in ursprünglichen Zustand ist, hat der Geigerzähler sowohl seinen Impuls ausgesandt als auch nicht. Das giftige Gas ist also sowohl ausgeströmt als auch in der Flasche geblieben – und damit ist die Katze sowohl lebendig als auch tot. Erst das Öffnen der Schachtel – der „Messvorgang“ – würde den einen oder anderen Zustand verwirklichen.

Das sollte demonstrieren, wie diese neue Form der Physik, die Quantenmechanik, zu absurden Ergebnissen führt, wenn man sie auf makroskopische Systeme anwendet.

Die Quantensprünge

Diese Quantenmechanik wird in kürzester Form durch die „Schrödinger Gleichung“ Hψ = Eψ symbolisiert. Sie ermöglicht die Entwicklung der Substanzen, der Halbleiter, die in den integrierten Schaltkreisen unserer Handys und Computer die Arbeit machen. Unter den vielen anderen Innovationen, die wir ihr zu verdanken haben, sind der Laser und die MRT, die Magnetresonanztomographie. Da werden wir in sehr starke Magnetfelder gelegt, und die Kerne der Wasserstoffatome, die etwa 10% unseres Körpergewichts ausmachen, werden durch Radiowellen (ca. 50 MHz) dazu gebracht sich zu entscheiden, ob sie „Up“ oder „Down“ liegen wollen. Daraus wird dann ein Atlas unseres Inneren erstellt – genauer und ohne Strahlenbelastung wie beim Röntgen.

Entdeckungen oder Erfindungen wie sie von Pythagoras, Newton oder Schrödinger und Co. gemacht wurden haben nicht nur die Wissenschaft bereichert, sie haben die Welt verändert. Stellen Sie sich das 19. Jahrhundert ohne Eisenbahn, das 20. ohne Auto und das 21. ohne Handy vor. Man spricht dann oft von zivilisatorischen „Quantensprüngen“. Das ist gut gemeint, aber schlecht verstanden. Ein Quantensprung in der Physik ist die kleinste mögliche Veränderung in einem System.

Erwin Schrödinger, ursprünglich Wiener, lebte von 1887-1961, und auch er selbst zeigte eine für quantenphysikalischer Systeme typische Verhaltensweise, nämlich sich gleichzeitig in zwei unterschiedlichen Zuständen zu befinden. Er konnte sich nicht für die eine oder andere Frau entscheiden und lebte dann gleichzeitig mit beiden.

Der Bestseller des Autors „Grün und Dumm“, und andere seiner Bücher, sind bei Amazon erhältlich. Weitere Artikel und Kontakt zum Autor bei www.think-again.org

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