Umfassende Bereiche:


 

 

QUANTENTHEORIE - Problemdiskussion

- Kurzfassung -

1. Quanten und die Theorie ihrer Beschreibung

2. Unschärferelation
2.1. Mathematische Herleitung der Unschärfe
2.2. Ontologie
2.2.1. Ontologie statt "Meßproblem"
2.2.2. Die objektive Rolle des Zufalls
2.2.3. Die Rolle der Wechselwirkungen
2.2.4. Gesetze zwischen Möglichkeit und Wirklichkeit
2.2.5. Kausalität und Gründe

3. Meßproblem
3.1. Situation in der klassischem Physik
3.2. Quanten-Messung
3.2.1. Physik
3.2.2. Interpretation
3.2.2.1. Bezug zum Welle-Teilchen-Dualismus
3.2.2.2. Subjekt-Objekt-Diskussion

4. Komplementarität
4.1. Allgemeine Komplementarität
4.2. Welle-Teilchen-Dualismus

5. Einstein- Podolski-Rosen-Paradoxon


1. Quanten und die Theorie ihrer Beschreibung

Die theoretische Beschreibung von realen Objekten und ihrem Verhalten ist keine "Dopplung" ihres Seins in einem idealen Spiegel. Bereits Spinoza faßte den Unterschied zwischen Objekt und Abbild sinnfällig in die Worte: Der Begriff des Hundes wackelt nicht mit dem Schwanz. Ein anderer Vergleich ist der zwischen einer realen Landschaft und der sie abbildenden Landkarte.

Während von der Klassischen Mechanik die Darstellung der Körper als ideale Massenpunkte ("Klassik" ist also keinesfalls weniger abstrakt als die berüchtigte Quantentheorie) bekannt ist, verwendet die Quantentheorie eine andere Darstellungsweise.

Um die Landkarten"legende" der Quantentheorie zu verstehen, gehört tatsächlich etwas Mathematik dazu. Ohne in Einzelheiten zu verfallen, kann man festhalten, daß in dieser mathematischen/ physikalisch-abstrakten Sprache "Zustände" nicht identifizierbar sind mit "Zuständen von vorstellbaren Teilchen".

Dies Zustände werden "gezeichnet" durch Vektoren. Die werden nun nicht auf zweidimensionales Papier gemalt, wie bei der Landkarte, sondern stecken in einem abstrakten mathematischen Raum.

In die Definition dieses Raumes und seiner Inhalte werden einige Voraussetzungen gesteckt, die dann, beim formalen Herumhantieren damit, erstaunliche Ergebnisse bringen. Am Größten ist die Verwunderung dann, wenn man verwechselt, daß die Aussagen oft eben nur auf der Landkarte zu verstehen sind und nicht direkt auf "kleine, starre, vorstellbare Kügelchen" anzuwenden sind.

Ein anderes Beispiel kann das verdeutlichen: Wir haben einen Berg fotographiert. Jetzt wollen wir genau nachsehen, wie der aussieht und schauen uns die Photographie an. Um den Berg zu verstehen, nützt es uns allerdings überhaupt nichts, die Silberbromidkristallstruktur auf dem Foto zu untersuchen.... Die Silberbromitkristalle sind bei und uns die quantenphysikalischen "Zustände" oder "Quantenphänomen", der Berg sind die wirklichen materiellen Quantenobjekte- und beziehungen.

2. Unschärferelation

2.1. Mathematische Herleitung der Unschärfe

Wir haben oben festgelegt, daß die Zustände im Hilbertraum bestimmte Eigenschaften haben. Es gibt nun die mathematische Größe einer "Unschärfe", die man für diese Größen formal berechnen kann. Es ergibt sich eine Formel mit folgender Aussage:

Wenn zwei Größen durch Operatoren beschrieben werden, bei denen A*B ungleich B*A ist, dann ist diese Unschärfe nicht Null, sondern größer/gleich h/2. Dies trifft für Ort und Impuls sowie unabhängig davon für die Energie und die Zeit zu. Zwischen ihnen gilt jeweils eine Unschärfe derart, daß nicht beide Größen gleichzeitig genau meßbar sind.

Es wäre nun aber ein Kurzschluß, das Ganze nur als eine Frage von mangelnder Kenntnis anzusehen. Man muß sich fragen, ob dahinter nicht eine allgemeinere Erkenntnis über die Objekt-Dinge und -Beziehungen selbst steckt.

Aus den obigen Ansätzen (die mit dem Namen Kopenhagener Deutung verbunden sind) folgt , was überhaupt beobachtet werden kann. Das ist erst mal nichts Ungewöhnliches, denn eine Theorie stellt immer eine Einheit von Abbild und Entwurf dar - und hat nur Bestand, wenn die sich aus ihr ergebenden Schlußfolgerungen vielen Überprüfungen standhalten.

2.2. Ontologie

2.2.1. Ontologie statt "Meßproblem"

Es besteht nun die Frage, wie diese Aussage, die erst mal innerhalb der Landkartenwelt getroffen wird, ontologisch zu deuten ist. Oder anders: Wir bemerken z. B. , daß die Landkarte gefaltet werden kann und fragen uns jetzt, was das für die Landschaft heißen könnte.Bezieht sich die Unschärfe nur auf unsere Kenntnismöglichkeiten - oder entspricht ihr eine wirkliche Realität?

Erst mal bleibt festzustellen, daß

  1. in der Landkarte was andres/mehr steckt als im Urbild (daß sie aus Papier ist z.B., oder eben ein Zustand durch Vektoren in einem abstrakten Hilbertraum gekennzeichnet ist und nicht durch ein kleines, hartes Kügelchen)
  2. daß im Ur-Objekt was andres/mehr steckt, als das Abbild gerade abbildet/ abbilden kann (daß ein physikalisches Objekt insgesamt durch mehr Eigenschaften gekennzeichnet ist als nur durch Ort und Impuls, oder die Landschaft eben Erde, Gras , Bäume und Menschen trägt und nicht nur Farben und Striche auf Papier).

Wenn also HEISENBERG sagt:" Wir können die Gegenwart in allen Bestimmungsstücken prinzipiell nicht kennenlernen," (W.H. Die Kopenh.Deutung der QT, Stuttg. 1963 S.22,34) dann vergißt er, daß "die Gegenwart" eben nicht nur von Ort und Impulsdaten bestimmt ist (die Gegenwart der Landschaft ist nicht von Papier bestimmt).

Das Problem ist also umfassender als es bei der Reduzierung der Interpretationsprobleme der Quantentheorie auf ein "Meßproblem" zum Ausdruck kommt.

"Wider die "Messung"!" titulierte deshalb J.S. BELL in den Phys.Bl. 48 (1992) Nr.4 S.268 einen Beitrag, wo er fragt:

" ... mehr oder weniger "meßartige" Prozesse (gehen) ständig und mehr oder weniger überall vor sich."

2.2.2. Die objektive Rolle des Zufalls

Damit sind wir bei der Erkenntnis angekommen, daß die Unschärfe sich nicht nur auf eine unscharfe Kenntnis von physikalischen Daten bezieht, sondern

  1. diese Daten nicht das ganze Sein des Objekts ausdrücken
    (klassische Begriffe für nichtklassische, nichtdestotrotz materielle Eigenschaften von Objekten);
  2. die Welt prinzipiell instabil ist und spontanes Verhalten hervorbringt, wie z.B. PRIGOGINE (u.a. in "Geist und Natur" S. 55) auch aus der Ungleichgewichtstheorie herleitet und
  3. speziell für die Quantentheorie vermutet wird, daß die Unbestimmtheit von Eigenschaften eines tieferliegendes materiellen Struktur niveaus ("Vakuum" mit virtuellen Teilchen...) hervorgerufen wird (Röseberg, Determ.u.Physik, 1975, S.95f.).

Spontane Prozesse haben demnach vom Wesen her nichts mit Messung/Beobachtung zu tun, sondern kommen aus der prinzipiellen Unbestimmtheit dynamischer Prozesse.

2.2.3. Die Rolle der Wechselwirkungen

Man denke sich ein "ungestörtes" Objekt. Dem sollen irgendwelche Eigenschaften zukommen. Jetzt bewirkt jede Wechselwirkung eine "Störung", weil dabei die erwarteten Eigenschaften abhanden kommen. WEIZSÄCKER bedauert z.B. in "Physik und Transzendenz" S.244) den "Verlust der Einheit des Objekts" , weil "ein Stück quantentheoretisch möglicher Information über das Gesamtsystem (die Phasenbezeichnungen zwischen Objekt und Meßgerät) geopfert wird".

Jedoch kann man auch anders argumentieren: Die SCHRÖDINGER-Gleichung sagt das Mögliche statistisch voraus, wobei die Verteilung notwendig eintritt.

Dieses Mögliche geht nun in dieser Sicht nicht "verloren", sondern wird präzisiert durch zusätzliche experimentelle Information über das konkrete Objektverhalten unter konkreten Bedingungen des Versuchsaufbaus. Dies wäre dann nicht als Verlust zu werten, sondern als Gewinn.

Außerdem spricht ein weiterer Grund gegen die "Störung". In der QT geht es ja darum, daß z.B die "ungestörte Bahn" unerkennbar sein soll. Spricht das eher gegen die Erkennbarkeit der Realität als dafür, die Fiktion von der "Störung" aufrechtzuerhalten? "Was sich als grundsätzlich nicht erkennbar erweist, das ist nur etwas Gedachtes, aber nichts Wirkliches", meinte dazu R.HAVEMANN (Dialektik ohne Dogma S.135). Genauso wie den nicht vorhandenen absoluten Raum können wir die "ungestörte Bahn" gerade deshalb nicht finden, weil sie nur gedacht, aber nicht wirklich existiert.

Ein wichtiges Grundprinzip, auf das spätestens (aber nicht allein) die Quantentheorie wieder verweist, ist die Tatsache, daß es kein isoliertes Objekt "an sich" gibt.

"Es gibt Eigenschaften, die Objekten erst im Resultat von Wechselwirkungen mit anderen Objekten zukommen" (Philo und Nawi S.114).

spätere Ergänzung:
Diese grundlegende Überzeugung der Nichtisolierbarkeit von Quantenobjekten und der Objektivität von Wechselwirkungen in der Quantenwelt werden nun auch physikalisch in der Dekohärenz-Theorie erfaßt.
Siehe dazu

2.2.4. Gesetze zwischen Möglichkeit und Wirklichkeit

Gesetze beschreiben Möglichkeiten für das Verhalten ("Das Gesetz bestimmt, was möglich ist." HEGEL).

Dabei ist das "was möglich ist, mit Notwendigkeit bestimmt" (HEGEL). Allerdings wird damit nicht alles Mögliche notwendigerweise wirklich. Dies wird klar, wenn wir beachten, daß ein Gesetz (nach HÖRZ) eine statistische innere Struktur hat.

Dem liegt zugrunde, daß jedes Objekt eine unerschöpfliche innere Struktur hat. Seine inneren Elemente vollziehen ihre Bewegungen (solange das Objekt nicht nur als Summe seiner Elemente, sondern als ihre Einheit zu verstehen ist) so, daß das Verhalten des Gesamtobjekts auf Grundlage einer Gesamtheit von inneren und äußeren Beziehungen notwendig bestimmt ist (dies entspricht dem dynamischen Aspekt des statistischen Gesetzesbegriffs). Jedoch vollzieht sich dieses notwendige Verhalten auf Grundlage eines bedingt zufälligen Verhaltens der im Gesamtobjekt enthaltenen Elemente.

Mit HEGEL gesprochen, kann das im Gesetz widergespiegelte notwendige Wesen nur zufällig in der Wirklichkeit erscheinen.

In "zwei" philosophischen Sprachen wird das dialektische Verhältnis von Notwendigkeit/Möglichkeit und Wirklichkeit/Zufall vergleichsweise deutlich:

Gesetzmäßigkeiten

Dabei ist eine platte Identifikation unnötig, der Vergleich Wesen - System und Erscheinung - Element offenbart nur die innere Verwandschaft und vertieft das Verständnis.

Um Mißverständnissen vorzubeugen, muß betont werden, daß die Beziehung Element-System keine Neuauflage der "Ensembletheorie" darstellt.

Als System fungiert hier nicht die Ansammlung von elementaren Körpern. Die Statistik dieses Gesetzesbegriffs kommt nicht durch eine "statistische Gesamtheit von sich bewegenden Körpern", sondern rührt her von der (immer nur relativen) Gesamtheit von inneren Beziehungen in jedem Objekt.

Diese beiden Unterschiede:

1- Gesamtheit ist immer nur relativ

2- nicht Statistik einer Vielzahl von elementaren Körpern, sondern das Wirken einer Gesamtheit von Beziehungen verweist auf die Rolle von Wechselwirkungen (2-) und die Existenz des objektiven Zufalls (1-).

Der Umschlag vom Möglichen ins Wirkliche entspricht der Reduktion des Möglichkeitsfelds bei Entwicklungsprozessen, kausalen Beziehungen und Meß-Wechselwirkungen in der QT, wo mancher sich fürchterlich darüber verwundert.

2.2.5. Kausalität und Gründe

In der klassischen Mechanik wurde der Eindruck erweckt, als könnten Vorgänge in ihrem Verlauf eindeutig beschrieben werden, indem aus der Kenntnis von Ort und Impuls aller Teilchen und ihrer Bewegungsgleichung die Zukunft eindeutig folgt. Dem liegen die Vorstellungen:- ideale (starre) Körper ohne innere Struktur,

  • voneinander isolierbare Körper,
  • Körper seien durch Lage und Impuls eindeutigbestimmt, andere Eigenschaften seien unwesentlich,
  • dynamisches (Bewegungs-)Gesetz (für den starren Körper als unstrukturiertes Ganzes) sei identisch mit Kausalität zugrunde.

Ein zusätzliches Mißverständnis ist die Vorstellung von den Gesetzen der klassischem Mechanik als Gesetze für die exakte Voraussagbarkeit des Verhaltens von Individuen.

Tatsächlich sind die Gesetze der Massenpunktmechanik Gesetze von Systemen, deren Strukturiertheit nicht beachtet wird (HÖRZ, Zufall, eine philosophische Untersuchung, S.141).

Diese Idealisierungen werden bei der KANTschen Kausalitätsvorstellung zu Denknotwendigkeiten erklärt.

Bereits aus der deterministischen Dynamik ergibt sich, daß kleinste Abweichungen in den Anfangsbedingungen zu großen Abweichungen zu späteren Zeitpunkten führen können (Schmetterlingseffekt).

Die Quantentheorie zeigt die Begrenztheit dieser Idealisierungen endgültig.

Die realen Objekte

  • besitzen eine innere Struktur,
  • unterliegen stets Wechselwirkungen,
  • sind durch mehr Eigenschaften als Ort und Impuls bestimmt,
  • unterliegen statistischen Gesetzen

Kausalität ist dann die direkte, konkrete und unmittelbare Vermittlung des Zusammenhangs von Objekten und Prozessen, wobei Prozesse (Ursachen) andere Prozesse (Wirkungen) hervorbringen (HÖRZ, Zufall... S.67)

Kausalität ist prinzipiell nicht dadurch bestimmt, daß eine Ursache ganz bestimmt eine Wirkung hervorbringt, sondern daß stets ein Komplex von Kausalbeziehungen besteht, aus dem wir eine bestimmte herauslösen, wenn wir Ursache und Wirkungen sehen (HÖRZ: Zufall- Eine philosophische Untersuchung S.67).

In die kausale Beziehungen gehen stets nur bestimmte Seiten ein, während Wechselwirkungen durch Komplexe von Kausalbeziehungen so vermittelt werden, daß das gesamte Wesen als Grundlage für Be-gründungen von Verhalten dient (HEGEL: Wiss.d.Logik S.64).

Dies ist bereits eine Grundlage, sich nicht zu verwundern, wenn aus einzelnen Beziehungen andere Beziehungen herausfallen, wenn aus einer möglichen Vielfalt von Beziehungen in bestimmten Wechselwirkungen nur einige real wirken. Genau dies geschieht nämlich unübersehbar im sog. quantentheoretischen Meßproblem.

3. Meßproblem

Eigentlich könnten wir mit dem bereits Geschriebenen den Komplex Quantentheorie abschließen. Aber die Tradition der Diskussion verlangt eine explizite Darstellung anderer Herangehensweisen an die vom Wesen her gleichen Fragen.

3.1. Situation in klassischer Physik

Auch der Meßprozeß in der klassischen Physik ist

  • nicht unendlich genau,
  • mit Wechselwirkungen verbunden und die
  • physikalisch (abstr.) Größe ist nicht identisch mit der Beobachtungsgröße.

Während die ersten beiden Punkte scheinbar nur an der Unfähigkeit der erkennenden Subjekte zur exakten Messung und Isolation des Objekts liegen, wird auch die Nichtidentität von Objekt und Abbild oft vergessen.

Erst bei der quantenphysikalischen Messung (allgemein: Wechselwirkung) werden wesentliche Eigenschaften der Materie unübersehbar.

3.2. Quanten-Messung

3.2.1. Physik

Die quantenphysikalische Messung kann man sich in drei Stufen zerlegt denken: (nach G. LUDWIG, erklärt bei BÖHM in "Kompl.-Zeit-Meth. III" S.189):

1. Präparierung:
Es wird durch makroskopische Versuchsbedingungen (Spaltexperiment, Streuexperimente) das Versuchsfeld "präpariert".

2. Wechselwirkung:
Hier findet als "elementares Quantenphänomen" (BOHR) statt, wobei mathematisch die Zustandsfunktion nach den Eigenvektoren entwickelt wird. Es ergibt sich ein Superpositionszustand (auch bezüglich des Einzelsystems).

3. Registrierung:
Jetzt muß ein makroskopischer Effekt erzeugt werden.
Dabei wird ein spezielle Eigenwert ausgewählt, der einem projizierten Teilraum des Gesamt-Hilbertraums entspricht.
Diesem Eigenwert entspricht die "Meßgröße", die nur "ein Teil" des vorigen Zustandes ist.

Erst jetzt - nach der irreversiblen Änderung in der Wahrnehmung - spricht BOHR von einem "Quantenphänomen". Dieser Begriff erfaßt also bereits die Wechselwirkung zwischen Mikro- und Makrowelt.

Bei der Messung wird also das Möglichkeitsfeld reduziert. DÜRR (in "Geist und Natur" S.41) verwendet als Vergleich den Münzwurf, bei dem nur zwei Alternativen existieren. In der QT sind es unendlich viele. Der Münze entspricht ein Vektor in der zweidimensionalen Ebene eines Zustandsraumes. Dem Quanten-Objekt ein ähnlicher abstrakter Vektor in einem unendlich-dimensionalen Raum.

3.2.2. Interpretation

3.2.2.1. Bezug zum Welle-Teilchen-Dualismus

Die Messung als Reduktion des Möglichkeitsfeldes ist ein Spezialfall materieller Wechselwirkungen mit der Besonderheit, daß in die Wechselwirkung subjektiv vorhergedachter (nichtsdestrotz materiell wirkender) Präparationen wesentlich für das Versuchsergebnis sind.

So zeigen Interferenzerscheinungen an Gittern die Welleneigenschaften des Lichts, während z.B. der lichtelektrische Effekt oder der Compton-Effekt (Photonenstreuung an Elektronen) auf die Teilcheneigenschaften verweist. Ähnliche Versuche sind für Elektronen möglich.

Es werden hier häufig zwei verschiedene Fragen vermischt:

  1. die obige allgemeine Darstellung des Quanten- Meßproblemsmit der zufälligen Projizierung in einen Teil- Hilbertraum.
  2. das Welle-Teilchen-Problem.

Es wird häufig der Eindruck erweckt, als wäre es zufällig (oder geistig-subjektiv beeinflußt), ob ein Quantenobjekt als Welle oder Teilchen erscheint.

Diese Meinung enthält drei Fehler:

  1. bezieht sich das Meßproblem im Sinne 3.2.1. auf diskrete Eigenwerte eines Zustands und nicht auf die Alternative Welle oder Teilchen.
    Aber sogar, wenn dies verwischt würde, wäre die Interpretation falsch:
  2. Es ist nicht zufällig, ob Wellen- oder Teilcheneigenschaften
    erscheinen, denn das hängt davon ab, wie ich die materiellen Präparationen vorbereite.
    (Hat schon mal einer versucht, trotz einer materiellen Präparation zur Beobachtung des Teilchencharakters durch Willensbeeinflussung das Objekt dazu zu bringen, sich wie eine Welle zu verhalten ???)
  3. Sogar wenn es zufällig wäre, würde das nicht zwangsläufig
    auf eine geistige Beeinflußbarkeit schließen lassen.

3.2.2.2. Subjekt-Objekt-Diskussion

Wir wollen zurückkommen zu dem Begriff "Quantenphänomen" von S.6.
Es zeigt sich, daß die Wechselwirkung zwischen dem Objekt und der vom Subjekt bestimmten (materiellen) Meßapparatur wesentlich in das Ergebnis eingeht.

Dabei wird der Prozeß, der immer in der Gesamtheit von Mikrosystem und Apparat abläuft, mit den Mitteln der mikroskopischen Objektebene beschrieben.

"Bisher (!) können Makro- und Mikro-Systeme nicht unifizierend in einer Theorie beschrieben werden." (BÖHM in "Kompl.-Zeit-Meth." III S.191)

Interpretiert man nun den Zustandsvektor (oder Wellenfunktion) nicht als math.Bild, sondern als reales phys. Objekt, so entsteht der Eindruck, daß durch die bewußte Wahrnehmung des Beobachters der Übergang von dem Gesamtzustand zu einem Teil physikalisch real geschieht.

Dies taucht dann als die tragende Säule und "wissenschaftliche Begründung" für idealistische weltanschauliche Konzepte auf.

Was sagen die Autoren der Quantentheorie selber dazu?

HEISENBERG: " Natürlich darf man die Einführung des Beobachters nicht dahin mißverstehen, daß etwa subjektivistische Züge in die Naturbeschreibung gebracht werden sollten. Der Beobachter hat vielmehr nur die Funktion, Entscheidungen, d.h. Vorgänge in Raum und Zeit zu registrieren, wobei es nicht darauf ankommt, ob der Beobachter ein Apparat oder ein Lebewesen ist; aber die Registrierung, d.h. der Übergang vom Möglichen zum Faktischen ist hier unbedingt erforderlich und kann aus der Deutung der QT nicht weggelassen werden." (Physik und Philosophie S.128)

BOHR: "Entscheidend ist es, daß in keinem Fall die geeignete Ausweitung unseres begrifflichen Rahmens eine Berufung auf das beobachtende Subjekt in sich schließt, was eine eindeutige Mitteilung von Erfahrung verhindern würde." ( Atomphysik und menschl. Erk. S.110)

HEISENBERG: "Sicher enthält die QT keine eigentlich subjektiven Züge, sie führt nicht den Geist oder das Bewußtsein des Physikers als einen Teil des Atomvorgangs ein." (Physik und Philosophie S.39)

nur: wir können "grundsätzlich nicht mehr von den physikalischen (!) Prozessen absehen, von denen wir von ihnen (den Elementarteilchen) Kunde erlangen." (Schritte über Grenzen S.115)

V.WEIZSÄCKER: "Er (der Beobachter) wird in der Beschreibung der Experimente nicht mitbeschrieben. Er ist vielmehr derjenige, der es beschreibt. Dabei kommt es aber auf ihn als diese individuelle Person gerade nicht an." (Aufbau der Physik S.530)

Wie es zu Mißverständnissen kommt, zeigt typisch folgende Um-Interpretation:

HEISENBERG sagte:" Die "Bahn" des Elektrons entsteht erst dadurch, daß wir sie beobachten..." (Die Kopenh.Deutung der QT S.22). CAPRA "übersetzt" dies in: "Das Elektron besitzt keine von meinem Bewußtsein unabhängigen Eigenschaften..." (Wendezeit S.90/91). Was ist davon zu halten?

  1. "Das Elektron" meint hier sowieso das reale Objekt und nicht einen math.abstrakten "Zustand", was angemessener wäre.
    (Ontologisierung: Da der Begriff des Hundes nicht bellt, darf der reale Hund es auch nicht...)
  2. Die Eigenschaften dieses Elektrons werden auf den Begriff "Bahn" reduziert.
  3. unzulässige Begriffsübertragung der klassisch zu erwartenden "Bahn" in einen anderen Objektbereich (als würde ich die Temperatur eines einzelnen Teilchens messen wollen):
    "Von einer "Störung" kann nur sprechen, wer die klassische Annahme akzeptiert, daß die Paramenter des atomaren Objekts vor einer Messung wohlbestimmte Werte besitzen... (E.P.FISCHER ... S.59)

Warum jedoch versucht man aus der Wechselwirkung von Subjekt und Objekt so hartnäckig ein idealistisches Weltbild zu begründen (wobei man sich meist heftig weigert, dies in seinem Gegensatz zu einem dialektischen Materialismus auch so zu benennen)?

Der erkenntnistheoretische Irrtum (mehr interessiert hier nicht) liegt ganz einfach in der verwechselnden Ersetzung des Verhältnisses von Materie und Bewußtsein durch das Verhältnis "objektiv" zu "subjektiv".

Wenn die Objektivität eine Subjektunabhängigkeit behauptet, so ist dies nicht gleichzusetzen mit der Materialität, die nur das kennzeichnet, was unabhängig und außerhalb unseres Bewußtseins existiert und gegenüber dem Bewußtsein primär ist.

Aussagen zur (aktiven) Rolle der Subjektivität sind in vielen Fällen richtig - beweisen aber noch gar nicht, daß dem Bewußtsein gegenüber der Materie das (erkenntnistheoretische) Primat zukäme.

4. Komplementarität

4.1. Allgemeine Komplementarität

Im allgemeinsten Sinne sprechen wir von Komplementarität, wenn eine messende Beobachtung die Definitionsmöglichkeit der jeweils anderen Größe einschränkt (RÖSEBERG: QM und Phil S. 107).

Dies geschieht durch die Reduktion des Möglichkeitsfelds, bzw. der Zustandsfunktion bei Wechselwirkung (z.B.Messung):

A und B werden in der "Landkarte" mit den nicht-vertauschbaren Operatoren A^ und B^ beschrieben.

Wenn ein Eigenwert der Größe A gemessen wurde, ist es nicht möglich, dem Eigenwert der Größe B zu ermitteln. Ihm kommt keine physikalische Realität zu.

Beim Versuch, den Eigenwert von B zu messen, wird der allgemeine Zustand auf einen Zustand im Teil-Hilbertraum reduziert. In diesem entspricht der gemessene Wert zwar dem Eigenzustand von B- aber nicht mehr von A.

Genug von diesem allgemeinen Latein. Speziell ergibt sich für die nicht-vertauschbaren Operatoren der Größen Ort und Impuls die Heisenbergsche Unschärferelation (2.). "Man kann die Welt mit dem p-Auge und man kann sie mit dem q-Auge ansehen, aber wenn man beide Augen zugleich aufmachen will, dann wird man irre" beschreibt PAULI die Situation (PAULI-Briefwechsel Bd.I,S.347).

Historisch wurde die Komplementarität im Fall der Wellen- und Teilcheneigenschaften von Quantenobjekten zum ersten Mal deutlich.

Nach BOHR rühren diese Schwierigkeiten daher, daß die "gewöhnlichen Worte der Sprache sind von unseren Anschauungsformen geprägt (sind), von deren Standpunkt aus die Existenz eines Wirkungsquantums eine Irrationalität ist."(Bohr Atomtheorie und Naturbeschreibung, 1931 S.12f.)

Er geht nun so mit diesen Begriffen (Welle und Teilchen) um, daß er sie nicht aufgibt, denn sie geben beide wirkliche Erfahrung wieder. Sie werden allerdings nicht gleichzeitig gemacht, sondern nur unter Bedingungen, die sich gegenseitig ausschließen.

4.2. Welle-Teilchen-Dualismus

Zu beachten ist, daß es nicht darum geht, ob ein Quantenobjekt ein Teilchen oder eine Welle "ist", sondern ob sich Eigenschaften abstrakt als Teilchen- oder Welleeigenschaften beschreiben lassen. Die Dualität bezieht sich nicht auf das Objekt, sondern auf die mathematisch-physikalische Abbilder der Realität!

"Welle oder Teilchen waren hier nicht mehr ontologische Alternativen, sondern komplementär zu verwendende Bilder zur Beschreibung... der Ganzheit der Erfahrung" (BÖHM in "Kompl.-Zeit-Meth. III" S.182)

Der erste häufige Fehler in der Diskussion besteht hier, wie häufig, in einer unzulässigen Ontologisierung der Aussagen der Theorie. (Daß aus dem Quantenobjekt durch die Beobachtung entweder ein Teilchen oder eine Welle "gemacht" würde)

Dies erklärt auch, warum es "möglich ist, dem Wellenbild eine andere math. Form zu geben, in dem Erinnerung an Wellentheorie nicht aufkommt" (HAVEMANN "Dialektik ohne Dogma" S.121f.).

Dabei kommen nach Havemann den Größen im Wellenbild keine direkten physikalischen Bedeutungen zu. Erst mit der Übersetzung ins Teilchenbild ist ein Bezug auf übliche Objektbilder möglich. Dabei verlieren sie jedoch ihre Determiniertheit im klassischen Sinn.

Nun kommt HAVEMANN (nach BOHR und HEISENBERG) zu der Beziehung:

        Teilchencharakter entspricht dem Wirklichem.
        Wellencharakter entspricht dem Möglichen.

Im Wellenbild wird "dargestellt. was in der durch das Korpuskelbild gegebenen Wirklichkeit möglich ist" (ebenda S. 128).

HÖRZ betont analog die "Existenz beider Eigenschaften als objektive Möglichkeit der Wirkung (Welle) und realisierte Wirkung (Korpuskel)" (Hörz: Zufall- Eine philosophische Untersuchung S.75).

RÖSEBERG schließt mit dem Satz :"Von der Theorie werden Verhaltensmöglichkeiten der Quantenobjekte erfaßt, von denen sich durch konkrete Versuchsbedingungen jeweils eine verwirklicht" (DZfPh ?) den Kreis zurück zur allgemeinen Wechselwirkungstheorie.

Durch die Reduktion des Möglichkeitsfelds der "isolierten" Beteiligten durch jede Wechselwirkung wird auch die Komplementarität hervorgerufen, diese Bezeichnung bezieht sich jedoch speziell auf Größen, denen nicht vertauschbare Operatoren entsprechen.

5. EPR

EINSTEIN, PODOLSKI und ROSEN konnten nicht akzeptieren, daß zwei physikalische Größen nicht gleichzeitig exakt meßbar sein sollten. Sie meinten, diese Schwierigkeit müsse durch eine notwendige Vervollkomnung der QT , z.B. über verborgene Parameter, behoben werden. Ein Gedankenexperiment sollte durch Auschluß der Alternative zur Anerkennung der Unvollständigkeit der quantenmechanischen Beschreibung führen.

EPR

(Nicht-Faktorisierung kann genauer erklärt werden)

Damit ist die EPR-Argumentation eigentlich abgeschlossen.

Es zeigt sich, daß die QT vollständig ist, obwohl Nicht-Lokalisierbarkeit vorliegt.

EPR wurden wiederlegt. Das "EPR-Problem" sagt eigentlich nicht mehr und nicht weniger aus.

Zusätzliche Interpretationen knüpfen nun spekulierend an die "Nicht-Lokalisierbarkeit" an und definieren diese als Fernwirkung.

Es wird dabei so getan, als wäre der Nachweis einer Fernwirkung das Ergebnis der EPR-Debatte - wobei unterschlagen wird, daß die Kontrahenten -Bohr auf der einen Seite, und EPR auf der anderen - beide eine Fernwirkung als absurd von vornherein ausschlossen.

In der oben aufgeführten Struktur der Argumente wird von den Vertretern der Fernwirkung so getan, als führte der Pfad über A und a direkt zur unausweichlichen Konsequenz der Alternative C1 gegen C2, was durch Ausschluß von C1 zu alternativlos C2 führt. Dieses C2 wird dann als Beweis einer Fernwirkung interpretiert.

Hierin stecken mindestens drei logische Fehler:

  1. Auch die Experimente machen Aussagen nur über Ensembles von Objekten, sie verfolgen niemals ein einziges Quantenpaar.(M.LAMBECK in EZW-Texte Nr.110 S.)
  2. unzulässige Ontologisierung (platte Identifikation der Nicht-Faktorisierbarkeit von Vektoren im abstrakten Hilbertraum mit den realen Quantenobjekten als "untrennbare Wirklichkeit")
  3. Scheinbare Zwangsmäßigkeit der Ableitung A--> A--> C2 läßt Alternative b, die zu B führt, außer acht (weil sie ja systematisch ausgeschlossen wurde. EPR und BOHR waren sich dessen bewußt, die modernen Interpreten nicht.)

oder anders: Es gibt eigentlich drei Alternativen:

  1. Es gibt verborgene Parameter (QT unvollständig)
  2. Lokalität gilt
  3. Nicht-Lokalität gilt

Der BELLsche Satz sagt aus: Bei Beibehaltung der Lokalität sind verborgene Parameter, die das Einzelereignis determinieren, unmöglich (RÖSEBERG Det. u. Phil. S.103)
d.h.: a) und b) gelten nicht gleichzeitig. Woraus messerscharf geschlossen wird, daß c) gleichzeitig mit der Negation von a) gelten müsse, -->

es gäbe verborgene Parameter (das Einzelereignis sei individuell determiniert) - und die wirkten über Fernwirkung.

"Das von EPR zum Zwecke der Argumentation angenommene Absurdum wird von CAPRA in eine positive Aussage verwandelt" (M.LAMBECK in EZW-Texte, Inf.Nr.110 S. 23)

"EPR-Wirkungen sind Wirkungen, ... die nach Meinung von EPR NICHT auftreten." (ebenda S.28)

Angesichts der eben erörterten Zusammenhänge lassen sich die stark verfälschenden Aussagen von CAPRA (in "Neues Denken" S. 85) leicht widerlegen: "In beiden Fällen ( der klassischen und der QT) gibt es "verborgene", uns unbekannte Variablen, und diese Unkenntnis hindert uns daran, exakte Vorhersagen zu machen. Dennoch gibt es einen ganz wesentlichen Unterschied. Während die verborgenen lokalen Variablen in der klassischen Physik lokale Mechanismen sind, handelt es sich bei denen in der Quantenphysik um nichtlokale, unmittelbare Beziehungen zum Universum als Ganzem....

Diese nichtlokalen Zusammenhänge sind das Wesentliche der Quantenwirklichkeit. Jedes Ereignis wird vom gesamten Universum beeinflußt, und obwohl wir diesen Einfluß nicht in Einzelheiten beschreiben können, erkennen wir doch eine Ordnung, die in statistischen Gesetzen ausgedrückt werden kann."

Während CAPRA äußert: "Da es Nichtlokalität in der Quantenphysik gibt, gibt es Zusammenhänge von allem mit allem im Univerersum...", setzt ASPECT dem entgegen: "Selbst bei diesen Experimenten war es nicht möglich, Botschaften oder sinnvolle Informationen schneller als das Licht zu übermitteln, und deshalb werde ich ganz bestimmt nicht zu dem Schluß kommen, daß ein Austausch von Signalen mit Überlichtgeschwindigkeit möglich ist." (In: Der Geist im Atom, S.58)

Auch WHEELER spricht sich gegen haltlose Spekulationen aus :" Wie schwer ist es gewesen, diesen zentralen Begriff (Quantenphänomen) zu vermitteln! Wie viele fruchtlose Diskussionen und Veröffentlichungen gibt es auch heute noch, die aus dem EPR-Experiment eine "Kommunikation mit Überlichtgeschwindigkeit" oder eine "Fernwirkung" oder irgendeine andere revolutionäre Lehre abzuleiten versuchen!" (The Lesson of Quantum Theory (Niels Bohr Centenary Symposium, 1986 S.362)

Was bleibt nun übrig von der ganzen Debatte?

Die Quantentheorie verweist auf:

  • die Rolle der Wechselwirkungen und
  • die Rolle des objektiven Zufalls in der Realität und
  • führt damit zu einer Gesetzes- und Kausalitätsauffassung, die über die KANTschen Auffassungen hinausführt.

Dies spricht höchstens gegen einen mechanischen Materialismus, zwingt aber nicht zur Aufgabe der Materialität der Welt. Nur muß deren Dialektik auch dialektisch widergespiegelt werden.






Annette Schlemm, 18.5.1993 - HTML 2.8.1996

 

 

siehe weiter (pdf-File):
Neue Interpretation der Quantentheorie (Dekohärenz):

siehe auch:

Neuere Texte:
Ganz viel mehr zur Quantentheorie siehe
www.Quanten.de

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Stübchen Gliederung



- Diese Seite ist Bestandteil von "Annettes Philosophenstübchen" 1996/98 - http://www.thur.de/philo/as17b.htm -