3. Quantenphysikalische Verschränkungen

Die Quantenmechanik ist durch Tausende und Abertausende von Experimenten seit 1927 so vielfach und so unglaublich exakt empirisch bestätigt worden wie nie eine physikalische Theorie vor ihr, nicht einmal Newtons Mechanik. Die Quantenmechanik ist in mancher Hinsicht eine indeterministische Theorie: Es ist nach ihr in unzähligen Fällen grundsätzlich unmöglich, den Zustand eines Systems zu einem späteren Zeitpunkt exakt vorauszusagen, wenn sein Zustand zum jetzigen Zeitpunkt bekannt ist.55 Es lassen sich lediglich Prognosen auf statistischer Grundlage machen, und zwar (gemäß den verbreitetsten Interpretationen der Theorie) nicht darum, weil wir über die Natur zu wenig wüssten, um exakte Voraussagen machen zu können, sondern darum, weil exakte Voraussagen prinzipiell unmöglich sind: Die Natur selbst ist nicht determiniert, nicht nur unser Wissen von ihr ist unvollständig. Es gibt, falls die Quantenmechanik in ihren wesentlichen Zügen die Natur richtig beschreibt (und das müssen wir mangels einer konkurrierenden gleich guten oder noch besseren Theorie annehmen; daran führt bis auf weiteres kein Weg vorbei) ganz einfach keine Naturgesetze, die vom jetzigen Zustand des Systems aus mit Sicherheit zum späteren Zustand führen. Wenn die Quantenmechanik dereinst von einer noch besseren Theorie (die auch die Allgemeine Relativitätstheorie integrieren könnte) abgelöst wird, kann man getrost darauf wetten, dass auch diese indeterministisch sein wird.

Gemäß dem quantenmechanischen Indeterminismus befindet sich ein Teilchen oft nicht in einem eindeutigen Zustand. Mit anderen Worten: Angenommen, an einem Teilchen kann bei einer Messung entweder Zustand A oder Zustand B gefunden werden. Zu Zeiten, in denen keine Messung stattfindet, befindet sich ein Teilchen in vielen entscheidenden Situationen nicht im Zustand A und auch nicht im Zustand B. Es liegt lediglich in einem potenziellen Zwischenzustand vor, einem Wahrscheinlichkeitszustand, der die Möglichkeit, bei einer Messung A zu zeigen, ebenso umfasst wie die Möglichkeit, bei dieser Messung B zu zeigen. Es ist nach den gängigen Interpretationen nicht so, dass wir nur nicht wüssten, ob sich das Teilchen in Zustand A oder in Zustand B befindet, sondern es befindet sich, wenn es nicht gemessen wird, tatsächlich in keinem der beiden Zustände.

Einstein, in jüngeren Jahren selbst ein physikalischer Revolutionär ersten Ranges, vermochte den Schritt in die indeterministische Physik, welchen fast alle begabten jüngeren Physiker wagten, nicht mehr mitzumachen. Er konnte einfach nicht glauben, dass es indeterminierte Ereignisse gebe. Bekannt geworden ist sein Ausspruch: „Gott würfele nicht.“ Um zu zeigen, wie verrückt eine indeterministische Quantenmechanik sei, entwickelte er mit Podolsky und Rosen zusammen das berühmte EPR-Paradox (das nach den Initialen dieser Physiker benannt ist) als Gedankenexperiment: Wenn die Quantenmechanik die Natur angemessen beschriebe, so Einstein, Podolsky und Rosen, dann müsste dieses Paradox gelten. Das, so dachten die drei, sei aber völlig absurd und unmöglich. Experimente, die man seither ausführen konnte, zeigen indessen ganz klar, dass das Paradox gilt.

Die Überlegungen der drei Physiker waren etwa die folgenden: Wenn die Quantenmechanik stimmt, argumentierten sie, dann müsste auch Folgendes stimmen: Angenommen, zwei Teilchen wechselwirken miteinander an einem Ort. Anschließend fliegen sie sehr weit voneinander weg. Wenn sie weit voneinander entfernt sind, wird an einem dieser Teilchen eine Variable gemessen, die einen von zwei möglichen Werten, x1 oder x2, haben kann. In Übereinstimmung mit den Prinzipien der Quantenmechanik kann das Teilchen erst bei der Messung den Wert x1 oder den Wert x2 annehmen; während des ganzen Fluges hatte es weder Wert x1 noch Wert x2, sondern befand sich in einem Mischzustand der Möglichkeit zu beiden. Zeigt nun das Teilchen bei der Messung den Wert x1, dann kann das andere, eventuell sogar Tausende von Kilometern von ihm entfernte Teilchen bei einer Messung nur Wert x2 zeigen – und zwar ohne dass irgendein Signal von A nach B gelangen würde. Die beiden Teilchen bilden, so unglaublich das auch klingt, trotz ihrer großen Entfernung offensichtlich immer noch ein einziges System. Sie sind, wie man das nennt, verschränkt. Das, dachten Einstein, Podolsky und Rosen, könne aber unmöglich der Fall sein. Verschränkung könne es nicht geben. Sie irrten sich.

Die Natur kümmert sich offenbar nicht darum, ob wir ihr Verhalten paradox finden oder nicht. Oder wie es Feynman einmal so schön sagte: „Nature apparently doesn’t see the ‘paradox’, the ‘paradox’ is only a conflict between reality and your feeling of what reality ‘ought to be’“56, nicht aber ein Widerspruch in der Natur. Es gibt also zahllose Ereignisse, die aufeinander bezogen (miteinander verknüpft, voneinander abhängig) sind, obwohl sie an weit voneinander entfernten Orten stattfinden können und obwohl keine kausale Beziehung zwischen ihnen besteht. In dieser Überzeugung treffen sich Quantenmechanik, Synchronizitätsidee und, wie wir sehen werden, die moderne Astrologie. Auf allen drei Gebieten gibt es akausale Ereignisverknüpfung. Der Gedanke liegt natürlich nahe, dass diese Verwandtschaft keine zufällige, äußerliche ist, sondern dass vielmehr alle drei erwähnten Gebiete zusammenpassende und miteinander verknüpfte Bausteine zu einem einheitlichen, ganzheitlichen Weltbild sind – obwohl viele Physiker diese Behauptung noch empört zurückweisen, weil sie nur mit den physikalischen Tatsachen vertraut sind oder ein einmal gezimmertes Weltbild nicht aufgeben wollen.

Viele Physiker betonen immer wieder, für makrophysikalische Ereignisse – also für alles, was wir in unserer Umwelt beobachten, und alles, was wir erleben – spiele die Quantenmechanik nicht die geringste Rolle. Nun hat aber quantenmechanische Unbestimmtheit durchaus manchmal makroskopische Auswirkungen, etwa bei Mutationen, die oft genug an viele folgende Generationen weitergegeben werden.57 Eine Mutation findet oft dadurch statt, dass ein Elektron einer der vier Basen der DNA (A = Adenin, T = Thymin, G = Guanin, C = Cytosin) ein energiereiches Photon schluckt (ein eindeutig quantenmechanischer Vorgang) und dabei so viel Energie gewinnt, dass es aus dem Molekülverband herauskatapultiert wird. Das hat häufig zur Folge, dass nun im DNA-Doppelstrang nicht mehr A mit T oder C mit G gepaart wird, wie es dem genetischen Code entspricht, sondern zum Beispiel A mit C, was zur Produktion einer ‘falschen’ Aminosäure und damit eines veränderten Proteins führen kann. In manchen Fällen zieht dieser Vorgang durchaus entscheidende makrophysikalische Veränderungen nach sich. Bei der geschlechtlichen Vermehrung bestimmen zufällige Kombinationen und Rekombinationen der Chromosomen entscheidend die Eigenschaften des neu entstehenden Lebewesens mit. Auch dieser Vorgang unterliegt dem Indeterminismus der Quantenmechanik.58 In wie vielen weiteren Fällen makrophysikalisches Geschehen von quantenmechanischem abhängt, ist noch gar nicht genügend erforscht. Ein besonders eindrückliches Beispiel ist das folgende: Smoot und seine Arbeitsgruppe konnten eine äußerst geringfügige Anisotropie im Weltall feststellen (alle Richtungen sind darin beinahe völlig gleichberechtigt – aber eben nur beinahe). Die von den genannten Forschern beobachteten Klumpen und Haufen in der kosmischen Mikrowellenstrahlung entsprachen genau dem, was man aufgrund der Urknalltheorie zu erwarten hatte: Diese nimmt an, dass das Universum zu Beginn fast gänzlich, aber eben nur fast gänzlich einheitlich war. Quantenfluktuationen bewirkten die Ausbildung kleiner Klumpen, die aufgrund der Gravitation wuchsen und Strukturen bildeten, aus denen am Ende die großen Galaxienhaufen hervorgingen. „Es war eine faszinierende und verblüffende Erkenntnis: Die Kosmologie, der Bereich des Allerersten, konnte am besten durch Phänomene aus der Quantenphysik erklärt werden.“59 Smoot erhielt für seine Entdeckung den Nobelpreis. Es kann also keine Rede davon sein, dass die Quantentheorie im Makrophysikalischen keine Rolle spielt; Quantenfluktuationen können sich bis zu der immensen Größe von Galaxienhaufen aufblähen.

Verschränkungen sind raumzeitübergreifend. Nach noch weitergehenden Vorstellungen spannen erst die Verschränkungen zwischen den kleinsten Bausteinen des Universums gewissermaßen das Tuch der Raumzeit auf.60 Das ist für unser Thema natürlich sehr bedeutsam. Es würde, falls sich die Hypothese bestätigen sollte, nichts anderes heißen, als dass die Verbindung von Ereignissen ontologisch primär, das heißt im Aufbau der Welt grundlegend wäre, ihre räumliche und zeitliche Trennung dagegen sekundär, ein Produkt davon, dass sie unterscheidbare Ereignisse sind. Synchronizität hätte sich damit als grundlegend für den Aufbau der ganzen Welt erwiesen. Umso weniger wird es uns erstaunen, dass wir der Synchronizität in späteren Kapiteln noch auf weiteren Wegen begegnen werden. Verbindung zwischen Ereignissen könnte demnach leicht sehr viel wichtiger sein als ihre räumlich-zeitliche Trennung: Das lassen Verschränkungen und Synchronizitäten gleichermaßen vermuten. S. Klein schreibt dazu: „Sind nah und fern nur...