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.

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2 Gedanken zu “Unschärferelation der Quantenmechanik

  1. Hallo!
    Ich habe wirklich keine Ahnung von Physik, von QT ganz zu schweigen. Allerdings hat mir neulich jemand erzählt, dass Unschärfe keine Spezialität der QT ist. In der Strömungsmechanik soll es beispielsweise den Lorenz-Attraktor geben, der (laienhaft ausgedrückt) beschreibt, dass eine Vorhersage, wann sich ein Makroteilchen wo befindet, nicht möglich ist. Das läge nicht an ungenauen Messmethoden, sondern wäre ein dem Modell der Strömungsmechanik inhärente Eigenschaft.

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  2. Hallo Steven,

    das stimmt, Unschärfe gibt es auch außerhalb der QT, z.B. in der von Dir genannten Strömungsmechanik (prominentes Anwendungsbeispiel: Die Wettervorhersage!), die ein Zweiggebiet der klassischen Mechanik ist, wie Newton sie eingeführt hat. Allerdings ist es in der Newtonschen Mechanik im Prinzip möglich, durch eine immer genauere Kenntnis der Anfangsbedingungen der Bewegung die Unschärfe immer weiter zu reduzieren. Es gibt keine physikalische Grenze für die Genauigkeit. In der QT gibt es jedoch eine physikalische Grenze, die durch das Plancksche Wirkungsquantum, eine universelle Naturkonstante, bestimmt wird. Diese Grenze wird duch die Heisenbergsche Unschärferelation ausgedrückt.

    Eigentlich ist die Unschärferelation für mich gar nichts so besonderes. Die QT hat noch viel faszinierende und seltsamere Eigenschaften, von denen ich ein paar auf meinem Blog diskutiert habe. Hab jetzt schon länger nichts mehr geschrieben, wird Zeit für mich, das Thema wieder mal aufzunehmen 🙂

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