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Das Doppelspaltexperiment

Die Rolle des Beobachters

… Es stellt sich letztlich heraus, dass Information ein wesentlicher Grundbaustein der Welt ist. Wir müssen uns wohl von dem naiven Realismus, nach dem die Welt an sich existiert, ohne unser Zutun und unabhängig von unserer Beobachtung, irgendwann verabschieden.
- Anton Zeilinger, Physiker an der Universität Wien

 

Warum kommen manche Physiker auf die Idee, dass die Welt nicht unabhängig von uns existiert? Ist Beobachtung die Voraussetzung dafür, dass es Materie überhaupt gibt?
Ist Ihr Auto, das -
unbeobachtet- jetzt in diesem Moment vor Ihrer Haustür steht, materiell existent? Wir gehen davon aus, dass die Dinge da draußen auch ohne unsere Beobachtung existieren. Die Frage, ob Ihr Auto auch dann materiell existent ist, wenn keiner hinschaut und auch sonst keine Messung wie z.B. mit einer Videokamera stattfindet, ist nicht zu beantworten. Denn sobald Sie hinschauen oder messen ist das Auto ja da. Die Frage lautet aber, ob es auch dann da ist, wenn keiner hinsieht oder misst.

„Existiert der Mond auch dann wenn keiner hinsieht?“ lautete in diesem Zusammenhang eine polemische Frage von Albert Einstein an Nils Bohr. Und Bohr antwortete: "Können Sie mir das Gegenteil beweisen? Können Sie mir beweisen, dass der Mond da ist, wenn Sie nicht hinsehen? Das ist nicht möglich."
Einstein und Bohr diskutierten hier über quantenphysikalische Phänomene, welche zeigen, dass die Beobachtung Einfluss auf die Existenz materieller Systeme hat.

Das Doppelspaltexperiment

Das Doppelspaltexperiment zeigt, dass Materie erst dann Teilcheneigenschaften hat, wenn eine Messung an ihr vorgenommen wird. Es ist daher eine fundamentale Annahme der meisten Wissenschaftler, dass die Messung - also die Wechselwirkung zwischen Messapparatur und Teilchen - zum Kollaps der Wellenfunktion führt. Jedoch gibt es Experimente, die dieser Annahme widersprechen. Diese Experimente werden im weiteren Verlauf noch vorgestellt.

Aber schon jetzt soll vorweggenommen werden, dass es nicht die Wechselwirkung ist, die zum Kollaps der Wellenfunktion führt, sondern das Vorliegen von Information. Information ist der zentrale Begriff dieser Website.

Erst, wenn die Information über ein Teilchen vorliegt, wird es zum „Ding“. Das bedeutet aber, dass Information fundamentaler ist als Materie. Diese Tatsache wird von einer wachsenden Zahl an Physikern akzeptiert. 

Liegt keine Information über das Teilchen vor, sprechen Physiker von einer Wahrscheinlichkeitsverteilung. Wahrscheinlichkeitsverteilung bedeutet aber nicht, dass man nicht weiß, wo sich das Teilchen befindet - nein, das Teilchen existiert nicht materiell sondern es existiert als Welle.

Wellen benötigen jedoch immer ein Medium, von dem sie getragen werden. Schallwellen werden von der Luft getragen, Wasserwellen vom Wasser usw. Wie können sich Lichtwellen durch ein Vakuum ausbreiten? Wo befinden sich die Wellen? Sobald wir die Wellen messen wollen, kollabieren sie sofort und wir finden ein Teilchen vor. Die Wellen selbst können wir niemals messen. Sie gehorchen quantenmechanischen Gesetzen und lassen sich prima mathematisch beschreiben – beobachten können wir sie nie.

Beobachtung und Messung
In der Physik haben die Begriffe „Beobachtung“ und „Messung“ die gleiche Bedeutung. Wenn die Art der Messung dafür geeignet ist, Information über das Teilchen zu liefern, dann reicht die bloße Wechselwirkung zwischen Teilchen und Messinstrument aus, um die Wellenfunktion kollabieren zu lassen. Der menschliche Beobachter wird quasi auch als Messinstrument betrachtet. Von einem materialistischen Standpunkt betrachtet würde das Bewusstsein des Beobachters beim Akt der Beobachtung keine Rolle spielen.

Jedoch zeigen die noch folgenden Experimente, dass die Wechselwirkung geeignet sein muss, Information über das Teilchen zu liefern. Das Vorliegen von Information ist Ursache für den Kollaps der Wellenfunktion und nicht etwa die bloße Wechselwirkung zwischen Teilchen und Messinstrument. Das bedeutet also, dass Information - unabhängig von Materie - eine eigenständige Rolle in der Physik spielen muss. Information muss in der Physik neben Materie und Energie als eigenständige Entität bzw. als Grundbaustein betrachtet werden und nicht nur als Eigenschaft der Materie.

Darum werden wir uns ausführlich mit dem Wesen von Information beschäftigen müssen.

 

 

 


 

 

Publiziert am: Sonntag, 17. März 2013 (37196 mal gelesen)
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