Ein Quantum Mechanik …unscharf beobachtet.

Angesichts des weiter zunehmenden Kontroll- und Analyse-Hypes lohnt es sich für den einen oder anderen gestressten Webmaster, die 1927 von Heisenberg formulierte Unschärfe-Relation [1] wenigstens eines Seitenblicks zu würdigen:

Wahrscheinlich gehen die meisten Menschen heute davon aus, dass die Welt unabhängig von uns existiert.

Den Gegenbeweis hat der damals erst 24 Jahre alte Physiker Werner Heisenberg im Jahre 1927 erbracht. Als er sich damit abmühte, die Bahnen der Elektronen im Atomkern zu berechnen, machte der junge Heisenberg eine grundstürzende Entdeckung: Von Elektronenbahnen auf denen sich die Elektronen regelmässig und vorausberechenbar bewegen sollten, konnte nicht mehr länger die Rede sein. Heisenberg stellte fest: Ort und Geschwindigkeit eines Teilchens kann man nie gleichzeitig genau wissen – eine Elektronenbahn entsteht erst dadurch, indem sie beobachtet wird. Da sich der weniger beobachtete Systemwert relativ unscharf zum aktuell beobachteten Systemwert vice-versa verhält und dieser Effekt bei nahezu jeder Messung feststellbar ist, nannte Heisenberg diesen Effekt „Unschärfe-Relation“.

Von der Vorstellung von exakt berechenbaren, mithin kontrollierten Elektronenbahnen kann man sich offenbar nicht leicht lösen. Albert Einstein zum Beispiel konnte die weltanschaulichen Konsequenzen der Unschärfe-Relation nie akzeptieren. „Existiert der Mond auch dann, wenn keiner hinsieht?“ fragte er polemisch, denn schließlich sollen nach Heisenbergs neuer Physik auch Mondbahnen erst durch Beobachtung entstehen… und wie sei demnach das Phänomen der so genannten Nebelkammer zu deuten? In einer Nebelkammer werden die Bahnen von Elementarteilchen sichtbar gemacht, ähnlich wie Kondensstreifen von Flugzeugen.

Auf die Beantwortung dieser Fragen konzentrierte sich fortan Heisenbergs Arbeit und er fand heraus, was man in der Nebelkammer tatsächlich sieht:

es handelt sich dabei nicht um „Elektronenbahnen“, sondern vielmehr um einzelne Wassertröpfchen, milliardenfach größer als ein Elektron.

Die Frage musste vielmehr in Richtung exakter Messergebnisse gehen und sollte also lauten: Kann man in der Quantenmechanik [2] eine Situation darstellen, in der sich ein Elektron exakt an einem gegebenen Ort befindet und dabei gleichzeitig eine exakt bestimmbare Geschwindigkeit besitzt?
Die Antwort lautet: Nein!
Man kann entweder nur den einen Wert oder nur den anderen Wert – und auch diesen nur näherungsweise erfassen, wobei die Genauigkeit des beobachteten Systemwertes abhängig ist vom individuellen Fokus des Beobachters, und zugleich wird der dazu korrespondierende Systemwert unscharf. Schlimmer noch: beobachten mehrere Beobachter dasselbe System erhält jeder einen anderen Messwert für seinen Fokus.

Fazit:
Ort und Geschwindigkeit eines Teilchens kann man nie gleichzeitig exakt wissen – eine Elektronenbahn entsteht erst dadurch, indem sie beobachtet wird.

Konsequenz:
Die absolute Berechenbarkeit eines Systems ist unmöglich – die absolute Kontrolle über ein System bleibt Utopie.

Im Alter von nur 31 Jahren erhielt Werner Heisenberg den Physik-Nobelpreis (1934).

Kommen wir noch einmal auf Einsteins Polemik zurück. Einstein polemisierte damals gegen Heisenberg: „Existiert der Mond auch dann, wenn keiner hinsieht?“ Heute lässt sich gegen Einstein trefflich kontern mit dem Satz von Fermi: „Wenn die Quantenmechanik zutrifft, wieso ist dann der Planet Mars nicht über seine ganze Umlaufbahn verteilt?“ [3]

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[1] Download PDF ==> „Heisenbergsche-Unschärferelation

[2] Download PDF ==> „Quantenmechanik

[3] Enrico Fermi nach Murray Gell-Mann, „Das Quark und der Jaguar“, München/Zürich 1994.

ph/ca

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