VORWORT DES AUTORS1

Die Entstehung dieses Büchleins verdankt seinen Ursprung der Lektüre der publizierten Privatkorrespondenzen von Wolfgang Pauli, woraufhin viele Monate unzähliger Diskussionen unter Freunden folgten und verschiedene Ansätze zur Publikation gefunden und wieder verworfen wurden. Schlussendlich entstand die Idee, die getane Arbeit in dem hier vorliegenden Band zusammenzufassen.

Das Büchlein soll aufzeigen, dass die Landeshauptstadt von Tirol schon vor 100 Jahren Schauplatz eines naturwissenschaftlichen Großereignisses war, zu dem sich sogar Albert Einstein und viele andere berühmte Naturwissenschaftler dieser Zeit in Innsbruck ein Stelldichein gaben. Innsbruck wurde zum internationalen Treffpunkt der Physikgrößen jener Zeit. Die historische Rekonstruktion zeigt auf, dass das damalige Innsbrucker Treffen eine nachhaltige Wirkung auf die weitere Entwicklung der heutigen Quantenmechanik hatte und schließlich sogar zu zwei österreichischen Nobelpreisen führte. Es lässt sich nun anhand verschiedener Dokumente nachzeichnen, dass insbesondere bei der in Innsbruck im Herbst 1924 stattgefundenen 88. Versammlung Deutscher Naturforscher und Ärzte wichtige Vorgespräche und Erörterungen zwischen Albert Einstein, Erwin Schrödinger und Wolfgang Pauli zur Entwicklung der Quantenmechanik geführt wurden.

Um diese kurze Reise in die naturwissenschaftliche Vergangenheit für den Laien angenehmer und nachvollziehbarer zu gestalten, wurden die wichtigsten Entwicklungen im Vor- und Nachfeld dieser Tagung mit Albert Einstein in leicht verständlicher Form, ohne Formeln, erörtert. Wann immer es sich als passend erwies, wurde Bezug zur damaligen Situation der Naturwissenschaften in Tirol genommen.

Seit dem berühmten Doppelspaltversuch des Engländers Thomas Young aus dem Jahre 1802 rätselte man, ob denn Licht nun eine Welle oder ein Teilchen ist. Dieser Versuch gehört wohl zu den berühmtesten der Wissenschaftsgeschichte und wird damit zu Recht auch als Jahrtausendversuch bezeichnet. Aus neuen Experimenten scheint sich heute die Annahme zu festigen, dass Welle- und Teilchencharakter gleichzeitig existierende Eigenschaften der Atome zu sein scheinen, welche sich je nach Reinheit der sie aussendenden Quelle in der einen oder in der anderen Art manifestieren können.

Aus derartigen Grundfragen heraus entwickelte sich die heutige Quantenphysik. Wahrscheinlich gehört die Quantentheorie, welche sich aus der klassischen Atomtheorie heraus entwickelte, zu einer der größten Geistesleistungen des 20. Jahrhunderts. Aus ihr entstand ab 1925 die heute bekannte Quantenmechanik bzw. Quantenphysik.

Die gewaltigen Implikationen der Quantenmechanik werden allerdings erst in unserem Jahrhundert langsam ersichtlich. Bis vor wenigen Jahren wusste noch kaum jemand etwas mit den Begriffen Quanten, Quantenteleportation oder Qubit2 anzufangen. Dieses Wissen blieb bis zum 21. Jahrhundert eigentlich nur Spezialisten vorenthalten, welche sich in ihrer kleinen Welt ausspannen.

So meinte der österreichische Quantenphysiker Anton Zeilinger, ehemaliger Professor am Institut für Experimentalphysik (1990–1999) an der Universität Innsbruck, geradezu paradigmatisch: „Man muss seiner Intuition und seinen Spinnereien ein bisschen vertrauen.“ Umso erfreulicher war aus österreichischer und Innsbrucker Sicht, dass Anton Zeilinger mit seinen Spinnereien 2022 den Nobelpreis für Physik erhielt.

Zudem gewannen im Herbst 2023 wieder drei Forscher den Nobelpreis für Physik auf dem Gebiet der Quantenmechanik. Insbesondere die mit diesem Preis gewürdigte Attophysik ermöglicht es, dass die Vorgänge in der Quantenmechanik sozusagen nun „live“ beobachtbar wurden, denn als zu klein und zu schnell galten Elektronen bisher und entzogen sich einer direkten Betrachtung. Neben Anne L’Huillier und Pierre Agostini gewann der ungarisch-österreichische Ferenc Krausz den Nobelpreis für Physik für seine Beiträge auf dem Gebiet der Attosekundenphysik, also der Physik der kleinsten Zeiten (Atto = das Milliardstel einer Milliardstelsekunde, d. h. 0,000.000.000.000.000.001 Sekunden). Damit öffnete sich nun erstmals, seit der Entwicklung der Quantenmechanik, die Tür in diese bisher nur theoretisch-mathematisch beobachtbare Welt der kleinsten Bausteine der Natur. Hierdurch wird die Quantenmechanik sozusagen „live“ zugänglich.3

Zusätzlich wurde im Jahr 2023 ebenso der Nobelpreis für Chemie auf dem Gebiet der Quantenmechanik an die Forscher Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus und Alexey I. Ekimov für die Entdeckung und Synthese von Quantenpunkten4 vergeben.

Heute schon bauen rund 30 % des gegenwärtigen weltweiten Bruttosozialprodukts auf der Quantenmechanik und ihren Ansätzen auf – Tendenz stark steigend. Moderne Handys, Mikrochips, Computer, Laser, Mikrowellen, Computer- und Magnet-Tomographien, Internet, Quantencomputer und viele andere Dinge beruhen alle auf den Effekten der Quantenmechanik.

Es ist eine Fehlannahme zu glauben, dass Einstein die Quantentheorie etwa nicht verstanden hätte. Im Gegenteil. Er hielt sie für die bedeutendste Theorie seiner Zeit. Gerade in seinen frühen Arbeiten lieferte Albert Einstein bedeutende Beiträge zur frühen Quantentheorie. Albert Einstein verbrachte bis zu seinem letzten Tage mehr Zeit mit Fragen zur Quantentheorie als mit seiner berühmten Relativitätstheorie.

Die spätere Entwicklung der Atombombe wird fälschlicherweise oft Albert Einstein zugeschrieben. Albert Einstein war selbst nie am Bau der Atombombe beteiligt. Im Gegenteil. Albert Einstein war Pazifist. Zwar ist seine berühmte Formel E = mc2 (keine Angst, es bleibt die einzige Formel in diesem Büchlein) wichtig für die Kernphysik, doch hat sie genau so viel mit der Entwicklung der Atombombe zu tun, wie der Einstein-Biograph Abraham Pais einmal meinte, wie etwa das Alphabet für die Entstehung der Bibel verantwortlich ist. Durch seinen im Jahre 1939, gemeinsam mit dem immer ängstlichen Physiker Leo Szilárd, verfassten Brief an den Präsidenten Roosevelt trug Einstein aber dazu bei, dass die USA das Wettrennen um den Atombombenbau aufnahmen. Noch vor seinem Tod 1955 bezeichnete Einstein seinen Brief als den großen Fehler seines Lebens.

Im sog. Manhattan-Projekt leitete J. Robert Oppenheimer ab 1942, unter militärischer Leitung, die Entwicklung der Atombombe. Die Korrespondenzen aus der Zeit rund um die Innsbrucker Tagung geben uns aber die besondere Gelegenheit, auch etwas Licht auf den jungen J. Robert Oppenheimer zu werfen.

Wie man in der Biografie von Max Born5 (1954 deutscher Nobelpreisträger für grundlegende Beiträge zur Quantenmechanik und Doktorvater in Göttingen von J. Robert Oppenheimer) nachlesen kann, kannte dieser die Einstellung vieler seiner Generation zur Bombe. Sie missfiel ihm. Viele Physiker, die im Manhattan-Projekt arbeiteten, waren seine früheren Schüler und Assistenten: Robert Oppenheimer, Victor Weisskopf, Enrico Fermi, Edward Teller, Eugene Wigner, Klaus Fuchs und die spätere Nobelpreisträgerin Maria Göppert-Mayer. So schrieb Born an Göppert-Mayer einmal: „… ob Oppenheimer oder irgendjemand von den anderen auch nur einen Augenblick nachgedacht haben, bevor sie mit dieser Uranium Arbeit begonnen haben.“ Born fragte sich, ob sie überhaupt an der Bombe mitgearbeitet hätten, wenn er die Verantwortung der Physiker gegenüber der Gesellschaft stärker betont hätte.

Die verwendete Literatur ist im Anhang angeführt. Manche Quellen verweisen wieder auf andere Quellen bzw. ist deren Ursprung mitunter nicht immer eindeutig nachzuvollziehen. Insofern stellt das Literaturverzeichnis keine vollkommene Auflistung aller in Betracht kommenden Werke dar, aber soll auf jeden Fall ein Anreiz sein, sich mit dem einen oder anderen Thema näher zu beschäftigen.6

Da ein Buch immer mehrere Mütter und Väter hat, soll hier folgenden gedankt werden: Herrn Mag. Dr. Gerhard Holzmüller, Herrn Mag. Dr. Rainer Mayr, Herrn DDr. Lukas Morscher, Herrn Mag. Markus Ertl, Frau Tanja Kowal, Frau Romana Raidl, Frau Iris Haberer, Social Engineer Thomas Steidl, Bernhard Plazza und Spino.

Innsbruck, im Oktober 2023
Prof. Priv.-Doz. DDr. S. M. Giacomuzzi

1   Aus Gründen der besseren Lesbarkeit wird im Folgenden auf die gleichzeitige Verwendung weiblicher und männlicher Sprachformen verzichtet und das generische Maskulinum verwendet. Sämtliche Personenbezeichnungen gelten jedoch gleichermaßen für beide Geschlechter.

2   Das Qubit oder Quantenbit ist die kleinste Informationseinheit eines Quantencomputers. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Bit existiert es wirklich z. B. als Photon und kann mehrere Zustände gleichzeitig annehmen.

3   Dank der neuen Attophysik kann man die Elektronen in bestimmten Materialien sehr schnell steuern und etwa zukünftige elektronische Geräte viel schneller machen als bisher. Ebenso könnte...