Die zweite Quantenrevolution (eBook)

Dr. Lars Jaeger, 48, hat Physik, Mathematik, Philosophie und Geschichte in Bonn und Paris studiert und mehrere Jahre in der theoretischen Physik im Bereich der Quantenfeldtheorien und Chaostheorie (Universität Bonn, Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme Dresden) geforscht. Er lebt seit zwanzig Jahren in der Nähe von Zürich, wo er – als umtriebiger Querdenker – zwei eigene Unternehmen aufgebaut hat, die mit mathematischen Methoden globale Kapitelmärkte modellieren und daraus systemische Handelsmodelle konstruieren. Die Begeisterung für die Naturwissenschaften und die Philosophie hat ihn nie losgelassen. Lars Jaeger ist Autor der Bücher Die Naturwissenschaften: Eine Biographie, Wissenschaft und Spiritualität: Universum, Leben, Geist – Zwei Wege zu den großen Geheimnissen und Supermacht Wissenschaft – Unsere Zukunft zwischen Himmel und Hölle. 

Prolog: Das weiße Kaninchen 6
Inhaltsverzeichnis 12
Teil I Quantum 2.0 – die zweite technologische Revolution aus der Welt der Quanten 22
1 Große Macht 23
Quantenphysiker – von Magiern zu Ingenieuren 27
Immer abstraktere Theorie, immer konkretere Technologie – der Laser 31
Quantenphysik und Elektronik – vom Transistor zum integrierten Schaltkreis 34
Neue Verbindungen – Quantenchemie und Quantenbiologie 38
Quantenphysik überall – und es kommt noch viel mehr 41
2 Nach unten hin gibt es noch viel Platz 43
Aus Quantenspuk wird Technologie 46
Immer genauer messen – Quantentechnologien machen es möglich 53
Der heilige Gral der Datensicherheit – die Quantenkryptographie 58
3 Technologie im Allerkleinsten 62
Nano – Unendliche Möglichkeiten im unsichtbar Kleinen 63
Wundermaterialien 66
Wertvoller als Diamant 69
Von der Mikro- zur Nanoelektronik 72
Ultrakleine Maschinen – Beherrscher der Nanowelt 74
Wenn Nano- und Biotechnologie miteinander verschmelzen 76
Assembler – eine Welt aus Staub 78
4 Unfassbar schnell 82
Der heutige Computer – ein Konzept aus den 1940er-Jahren 85
Eine neue Art zu rechnen 89
Exponentielle Rechenkraft 91
Probleme, die Quantencomputer lösen – und neue, die sie schaffen könnten 96
Wann kommt der Quantencomputer? 101
Das Quanteninternet 103
Teil II Quantenwelten – Bizarres im ganz Kleinen 108
5 Widersprüchliche Atome 109
Philosophische Widersprüche 111
Höhlengleichnis gegen Atome mit Haken und Ösen 115
Der Weg zu einer physikalischen Theorie der Atome 117
Der problematische Rahmen der klassischen Physik 120
6 Natura facit saltus 124
Ein Akt der Verzweiflung 125
Der nächste Quantensprung – Einsteins Lichtteilchen 128
Der Welle-Teilchen-Dualismus 130
Von Thomsons Rosinenkuchen bis zu den Bohr’schen Quantensprüngen 133
Strichcodes der Elemente 138
7 Tertium datur 142
Welle-Teilchen-Dualismus 2.0 143
Wellenmechanik – schöne neue abstrakte Welt 146
Heisenbergs Unschärferelation und die neue Quantenmechanik 148
Wellenfunktion und Wahrscheinlichkeiten – der Abschied von der physikalischen Kausalität 152
8 Sowohl als auch und weder noch 158
Bizarres am Doppelspalt 161
Der mysteriöse Kollaps der Wellenfunktion 166
Bohrs Komplementaritätsprinzip – die Kopenhagener Deutung 168
Der Streit – die Bohr-Einstein-Debatte um eine spukhafte Fernwirkung 171
9 Verlust der Identität 176
Grenzen in Auflösung 177
Zwei Elektronen – und doch ein und dasselbe 179
Zwei und doch eines 182
Altes Rätsel, neue Auflösung – das Gibbs-Paradoxon 187
Wechselspiele mit Fermionen und Bosonen 189
Supraleitung, Suprafluidität und Laser – nützliche makroskopische Quanteneffekte 192
Offene Probleme der Kopenhagener Deutung 195
Teil III Von Quantenfeldtheorien zu einer „Theorie von Allem“ – alles Materielle löst sich auf 199
10 Negative Energien und der Elektronenspin 200
Einsteins zweiter Geniestreich – die Spezielle Relativitätstheorie 201
Eine neue Gleichung und die Auflösung des Spin-Rätsels 206
Vom Entsetzen zur Sternstunde der theoretischen Physik 208
Löcher im See 210
Der Weg zur ersten Quantenfeldtheorie 213
11 Quantenfeldtheorien 216
In zwei Sprüngen vom klassischen Teilchen zum Quantenfeld 218
Die Neue Welt übernimmt die Führung 222
Quanten des elektromagnetischen Feldes – die neue Rolle des Photons 227
Teilchen aus dem Nichts 230
Die Entmaterialisierung der Materie 232
Alles ist eins 234
12 Unendlich minus unendlich gleich endlich 239
Sesam, öffne dich! 241
Spiralen und Loops 244
Kompliziert ohne Ende 248
Jenseits des Horizonts 250
Verbleibendes Unwohlsein 252
13 Immer mehr Teilchen 255
Konfusion im Teilchenzoo 256
Der edle achtfache Pfad der Physik 259
Drei Quarks für ein Musterzeichen 262
Gefangene Quarks 265
Das Standardmodell der Elementarteilchenphysik 268
Das Teilchen, ohne das nichts geht 272
Noch nicht am Ende 273
14 Einstein passt nicht rein 277
Einsteins zweite Relativitätstheorie 280
Ganz nah an der Sonne 283
Sackgasse Singularität 285
Die Krux mit den Hierarchien 288
Jenseits des Standardmodells 292
Supersymmetrien, Strings und Quantenschlaufen 295
Der Blick in die Sterne 297
Teil IV Einschnitte ins philosophische, ästhetische und spirituelle Denken 302
15 Der Weg in die Substanzlosigkeit 303
Kein Boden mehr unter den Füßen 307
Zufriedene Physiker, unzufriedene Philosophen 311
„Shut up and calculate!“ 315
16 Das neue Wahrheitsverständnis 317
Der Königsberger Revolutionär 321
Zufriedene Philosophen, unzufriedene Physiker 325
Sekt und Selters 329
Ganz oder gar nicht? 333
17 Das ewige Wechselspiel 337
Das Ende der Ich-Illusion 340
Die Substanzlosigkeit des Mittleren Weges 342
Leerheit im Herzen 347
Unlösbar verbunden und doch nicht in Einem verschwimmend 350
Eine Brücke über einen Abgrund von über 1800 Jahren 352
18 Symmetrien 356
Von der Kunst zur Wissenschaft 358
Symmetrie als Invarianz 361
Die größte Mathematikerin aller Zeiten 365
Ein Ausflug ins 8. Semester Mathematik 369
Schön genug, um wahr zu sein 371
Das Muttermal auf der Wange 374
19 Quantenbewusstsein und das Tao der Physik 378
Quantenphysik und Geist – ein populärer Zusammenhang 381
Die Quantenphysik als Krücke für unklares Denken 382
Ein paar Jahrzehnte zu spät 384
Ochs vorm Berge, eins, zwei, drei … 387
Das Tao der Physik – die quantenesoterische Bewegung 389
Der Trugschluss der Quantenesoterik 393
20 Quantenphysik und Glauben 396
Einstein und Gott am Würfeltisch 398
Bohr und das fernöstliche Denken 401
Heisenberg und die Welt der Werte 405
Wie die Quantenphysik den Glauben in die Ecke drängte 407
Was die Physik offen lassen muss 409
Teil V Verschränkung – des Quanten-Pudels Kern 415
21 Katzenschicksale 416
Der Sprung über die Grenze 418
Lagebesprechung 420
Die Verschränkung betritt die Bühne 423
Alles ist wahr 426
Die finale Frage 429
22 Wigners Freund 432
Messung mit Hintermann 433
Quanteneffekte in biologischen Systemen 436
Quantenphysik am Beginn des Lebens 441
Quantenphysik in unserem Kopf 444
23 EPR und die verborgenen Variablen 449
Einstein sträubt sich 451
Zusammenprall der Ansichten 454
Ein kurzes Strohfeuer 457
24 Die experimentelle Auflösung der Bohr-Einstein-Debatte 461
Bohm oder Bohr? 462
Das zweimal erfundene Rad 464
Von der Idee zur konkreten Anleitung 466
Aus Zwei mach Vier 469
Ein erfolgreiches Sabbatjahr 472
Es spukt wirklich in der Quantenwelt 474
Ein Startschuss – und kaum jemand läuft los 478
Mit Licht zum Erfolg 480
Die schrittweise Demontage der verborgenen Variablen 482
Eine Welt voller No-Gos 484
25 Das Zeitalter der Verschränkung 488
Erste Schritte in eine neue Technik 490
Abhörsicher durchs Weltall 494
Von der klassischen Informationstheorie zum Quantencomputer 497
Eine verpasste Gelegenheit 500
Ein weites Feld 502
26 Schrödingers Katze lebt 508
Die Suche nach dem magischen Punkt 511
Wenn Quantensysteme ein Bad in der Menge nehmen 513
Realität durch Dekohärenz 516
Ultraschnell in die Realität 520
Wie es weitergeht 522
Die Kehrseite der Dekohärenz 524
Teil VI Die Zukunft – Wohin geht es? 528
27 Quantenrevolution 2.0 529
Technologie und gesellschaftlicher Wandel 533
Das mächtige Trio 535
Schnelle neue Welt 537
Wer sitzt am Steuer? 541
Sich informieren ist erste Bürgerpflicht 545
Epilog: Ein Morgen im Jahr 2050 548
Literatur 553
Personenverzeichnis 561
Sachverzeichnis 563