Unschärferelation der Quantenmechanik

In fast allen Darstellungen der Quantentheorie wird der Heisenbergschen Unschärferaltion eine sehr große Bedeutung beigemessen. Warum eigentlich? Dazu hatte ich den folgenden Briefwechsel mit Hans-Joachim Heyer. Vielen Dank dafür!

Chris: Du schreibst öfters, dass du die Heisenbergsche Unschärferelation für eine Fälschung hälst. Kannst du das begründen? Im Physikstudium wird die Unschärferelation aus den Grundgleichungen der Quantenmechanik hergeleitet, sie ist eher so etwas wie eine Fußnote zur Quantentheorie. Deshalb ist es eigentlich verwunderlich, dass ihr so viel Bedeutung zugemessen wird.

Ich habe darüber nachgedacht, und sehe das so: Im Prinzip ist an der Formulierung der Quantentheorie nichts Unscharfes. Das einzige ist, dass sie für ein materialistisches Denken nicht greifbar ist. Die Unschärfe entsteht nur dann, wenn man versucht, die Vorhersagen der QT von einem „konventionellen“ materialistischen Standpunkt ausgehend zu interpretieren. Wenn man also versucht, die „höherdimensionale“ QT auf die niederdimensionale materialistische Vorstellung abzubilden, in der ein Teilchen unabhängig von irgend einem Beobachter durch den Raum fliegt. Du sagst ja auch oft, dass das materialistische Modell niederdimensional ist.

Man könnte dazu folgende Analogie verwenden: Wenn man ein Photo von einem dreidimensionalen Gebäude macht, was ja einer Abbildung auf eine zweidimensionale Fläche entspricht, kann man entweder den vorderen Teil des Gebäudes scharf abbilden, dann ist aber der hintere Teil unscharf – oder umgekehrt. Eine andere Analogie wäre ein Photo von einem fahrenden Auto: Wenn man eine kurze Belichtungszeit verwendet, bekommt man ein scharfes Bild, auf dem sich aber wegen der kurzen Belichtung viele Details nicht erkennen lassen. Oder man verwendet eine lange Belichtungszeit, dann wird zwar der Bildhintergrund gut abgebildet, aber das fahrende Auto ist verschmiert. In diesem zweiten Beispiel hätten wir die Gesamtsituation um die Dimension der Zeit reduziert.

Trifft das in etwa das, was du meinst?

Hans-Joachim: Die Analogien, die du anführst, sind durchaus sehr brauchbar. Allein, was ich meine, ist noch etwas Anderes:

Es ist die menschliche Intention, die Absicht, der Wille, der entscheidet, wie sich Materie organisiert. Überall, wo man heute einen Zufall sieht, – wo es also angeblich mindestens 2 gleichwertige Fortsetzungen einer Entwicklung gibt – kann der Wille eines bewussten Wesens die Entscheidung herbeiführen. Die Fälschung, die Heisenberg im späteren Leben mitgetragen hatte, ist die, dass er den Einfluss des Willens aus der Theorie entfernt und durch die Unschärferelation ersetzt hat. Er hat die Quantentheorie für den Materialismus zurechtgemacht. Er tat nun so, als ob der Wille Teil des natürlichen (materialistischen) Prozesses sei, eine der Materie inhärente Eigenschaft. Er hat das gemacht, was du unten mit deinen Analogien beschreibst: als ob ein mechanischer Prozess wie zB beim Fotografieren mit unterschiedlichen Brennweiten usw. vorläge.

Was meinst du dazu?

Chris: Was die Unschärferelation angeht, bin ich mir nicht ganz sicher, ob ich dir zustimmen kann oder nicht. Ich wollte dir diese Frage stellen, weil ich letztens ein interessantes neues Buch mit dem Titel „Der Quantensprung des Denkens – was wir von der modernen Physik lernen können“ gelesen habe. Ich habe dazu auch etwas unter http://willensfreiheit.blog.de/2011/08/06/buchbesprechung-quantensprung-denkens-natalie-knapp-11618765/ darüber geschrieben. Die Autorin kritisiert darin den Materialismus und schreibt, dass die Erkenntnisse der Quantentheorie uns helfen könnten, dass materialistische Denken zu überwinden. Trotzdem misst sie der Unschärferelation einige Bedeutung zu, die auch ein wichtiger Bestandteil der Kopenhagener Deutung der Quantentheorie ist. Worauf das Buch leider nicht eingeht, ist das Problem der Willensfreiheit.

Ich sehe aber nicht ganz, dass die Unschärferelation die Natur ausschließlich in Notwendigkeit und Zufall auflöst. Die Willensfreiheit ist nach wie vor ein wichtiger Bestandteil: Die U. sagt nämlich aus, dass es von der Wahl des Beobachters abhängt, ob den Ort oder den Impuls eines Teilchens misst. Je nachdem welche Entscheidung er fällt, lernt er etwas z.B. über den Ort , während er keine klare Aussage über den Impuls machen kann, oder umgekehrt. Diese Unschärfe gibt es aber nur auf der Erscheinungsebene, nämlich wenn man sich das Teilchen als eine vollständig materielle kleine Kugel vorstellt, die sich zu jedem Zeitpunkt an einem klar definierten Ort im Raum befindet. In der QT ergibt diese Vorstellung jedoch keinen Sinn, sie ist vielmehr nur eine Hilfestellung für Wissenschaftler, die nur materialistisch denken gelernt haben. Unter diesem Gesichtspunkt könnte die Unschärferelation als Hilfestellung zu verstehen sein.

Man könnte die Unschärferelation aber auch dazu verwenden, um die QT für den Materialismus recht zu machen, wie du schreibst. Materialistische Hirnforscher schreiben z.B. gerne, dass die Quantenphysik im Prinzip für Gehirnprozesse keine Rolle spielt, sondern dass die Unschärferelation nur so etwas wie ein zufälliges Rauschen im deterministisch arbeiteden Gehirn erzeugen würde. Das wäre allerdings eine völlige Fehldarstellung der Quantentheorie.

Die besten Erklärungen zur Quantentheorie habe ich bei Henry Stapp gefunden (siehe z.B. http://willensfreiheit.blog.de/2011/03/10/serie-quantentheorie-teil-1-henry-stapp-10803281/ ), der auch nicht davor zurückschreckt, die Willensfreiheit zu verteidigen, und erklärt, dass die QT konsistent mit der Vorstellung eines freien Willens ist. Allerdings scheint die Unschärferelation bei Stapp keine besondere Bedeutung zuzukommen. Ich werde noch einmal darüber nachdenken müssen.

Hans-Joachim: Was ich meine, ist, dass die „moderneren“ Deutungen versuchen, ohne Geist auszukommen und sämtliche Prozesse in die Erscheinungsebene projizieren. Aber was kommt dabei heraus, wenn man die Willensfreiheit in die materielle Ebene projiziert? Was sind die Erscheinungen des Willens? – Es sind scheinbare Sachzwänge und Zufälle. Rückwirkend betrachtet, musste das Geschehene dann geschehen sein. Wenn in einem anderen beobachteten Fall trotz identischer Voraussetzung etwas anderes geschieht, schiebt man es dem Zufall in die Schuhe.

Chris: Danke für deine Erläuterungen. Ich glaube, auch manche Versionen der sog. „Vielweltendeutung“ haben die Absicht, den Geist aus der Physik zu eliminieren, indem sie versuchen, ohne den „Kollaps des Quantenzustandes“ auszukommen, der außerhalb der Physik stattfinden muss. Sie versuchen, ein vollständig geschlossenes Weltbild zu konstruieren, in dem es keine Willensfreiheit geben kann. Das ist aber bisher niemandem gelungen.

Hans-Joachim: Die Q.T. ist m.E. nahe dran an dem, was ich für die Wahrheit halte, aber es ist schon überraschend, wie strikt die Verwendung des Begriffes „Geist“ vermieden wird. Auch die Einflussnahme des Physikers auf das Experiment, die weit über die intendierte Einflussnahme hinausgeht, wird m.E. heruntergespielt oder nicht gesehen. Ich denke, unser Unterbewusstsein ist unmittelbar verschränkt mit der Quantenwelt.

Buchbesprechung: "Der Quantensprung des Denkens" von Natalie Knapp

Als ich letztens im Urlaub in einer ziemlich gewöhlichen Buchhandlung – ich glaube, es war ein „Hugendubel“ – etwas herumstöberte, fiel mein Blick irgendwo zwischen dem Bereich Naturwissenschaften und Wirtschaft auf ein Buch mit dem Titel „Der Quantensprung des Denkens – was wir von der modernen Physik lernen können“ (Rohwolt Taschenbuch Verlag, Mai 2011). Ein kurzer Blick auf den Klappentext und in das Buch machte mir klar, dass es in diesem Buch um genau das Thema ging, das ich inzwischen für das Hauptthema meines (zugegebenermaßen etwas vernachlässigten) Blogs halte: Nämlich die Quantenphysik als die (wahrscheinlich) einzige etablierte wissenschaftliche Disziplin, die den Rahmen des „konventionellen“ (auf die Newtonsche Physik zurückgehenden) Denkens des neuzeitlichen Europas sprengt, und uns helfen könnte, den immer notwendiger werdenden Schritt des Umdenkens meistern zu können. Auch andere Systeme könnten das, wie die großen spirituellen philosophischen Systeme dieser Welt, die aber leider sehr unter Beschuß geratend sind und mehr und mehr durch Lehranstalten, Medien, und berufliche Zwänge aus dem Leben der Menschen hinausgedrängt werden.

Spontan kaufte ich das Buch, für den günstigen Preis von 9,99 Euro, und las es in kurzer Zeit durch. Mein Eindruck ist sehr positiv. Die Autorin möchte der Allgemeinheit in einer einfachen Sprache die wesentlichen Erkenntnisse der Quantenphysik erklären. Das klappt auch recht gut, da – das ist zumindest auch mein Verständnis – diese Erkenntnisse vielmehr eine philosophische Bedeutung haben, als eine rein wissenschaftliche, und sie diese philosophischen Implikationen gut vermitteln kann, ohne auf physikalisches und/oder mathematisches Verständnis zurückgreifen zu müssen. Populärwissenschaftliche Bücher, die die naturwissenschaftliche Bedeutung der QT behandeln, gibt es ja mehr als genug. Die philosophische Bedeutung behandeln einige wenige. Aber ein Buch, dass daraus auch noch Schlussfolgerungen für unser Alltagsdenken und dessen direkten Einfluss auf unser praktisches Leben zieht – das ist nun wirklich etwas Neues!

Obwohl mir das meiste, was im Buch über die Quantentheorie erzählt wird, bereits bekannt war, gibt es auch einige Details, die mir doch neu waren. Zum Beispiel was den geschichtlichen Hintergrund der Entwicklung der QT betrifft. Es wird auch eine gut verständliche Einführung in verschiedene philosophische Systeme der Neuzeit gegeben, von der ich ebenfalls einiges lernen konnte. Das ist allerdings auch kein Wunder, denn Naturwissenschaftler haben bekanntlich üblicherweise ein mangelhaftes Wissen von Philosophie. Auch der Bereich Psychologie kommt nicht zu kurz, wie z.B. die Tatsache, dass das Newtonsche Weltbild seit ein paar Jahrhunderten derart fest in der Seele der Menschen der westlichen Welt verankert ist, dass die meisten das gar nicht mehr bemerken und dieses Weltbild für die objektive Realität halten.

Die drei bekanntesten Interpretationen der Quantentheorie werden besprochen: Die Kopenhagener Deutung, die sich am radikalsten von dem „konventionellen“ Newtonschen Denken und der Vorstellung von einer objektiven Welt verabschiedet, die Vielweltinterpretation, die selbst von den seltsamsten Vorstellungen nicht zurückschreckt, um eben dieses Weltbild zu retten, und die deterministische Bohmsche Quantenmechanik, die von einer objektiven gegebenen, aber holistischen „Hologramm-Welt“ inklusive überlichtschneller Informationsübertragung ausgeht. Ich finde es positiv, dass die Autorin sich dabei nicht für eine Interpretation und gegen die anderen ausspricht, sondern klar auf die unterschiedlichen Bedeutungen, Vorteile und Probleme der einzelnen Theorien eingeht. Früher war ich mal Anhänger der Kopenhagener Interpretation und ging davon aus, dass die anderen falsch sind. Heute denke ich, dass alle Interpretationen ihren wahren Kern haben, über den es sich nachzudenken lohnt. Obwohl ich z.B. immer noch denke, dass die Vielwelteninterpretation einige Fälschungen enthält, aber das nur nebenbei.

Was das Buch wirklich so empfehlenswert macht, sind die konkreten Übungen für das tägliche Leben. Der Leser wird ermutigt, zunächst sein Denken zu ändern, was sich dann auch früher oder später auf das Handeln das persönliche Leben auswirken wird. Wenn immer mehr Menschen diese Stufe erreicht haben, wird sich das auch auf die Politik und die Wirtschaftsweise auswirken. Sogar die Nachdenkseiten werden hinten im Buch empfohlen, als Beispiel für die Anwendung eines neuen Denkens auf die Politik.

Kritikpunkte und Erweiterungsvorschläge zum Thema des Buches habe ich auch ein paar, aber die lasse ich jetzt erst einmal weg und verschiebe sie evtl. auf den nächsten Eintarg. Sie ändern nichts daran, dass ich das Buch sehr empfehlen möchte, sowohl für Physik-interessierte mit oder ohne Hintergundwissen, als auch für alle anderen, die daran interessiert sind, ein offenes Denken zu erlernen / zu bewahren.