Das Doppelspalt-Experiment

Es gibt Experimente, die - bei aller scheinbaren Bescheidenheit - die Art und Weise verändern, wie wir die Realität begreifen müssen. Das Doppelspalt-Experiment gehört zu dieser Kategorie. Tatsächlich ist es nicht nur eines der grundlegenden Experimente der Quantenphysik: Die kontinuierliche Weiterentwicklung des Untersuchungsmaterials - von Youngs Lichtwellen über Elektronen und Atome bis hin zu großen Molekülen - verläuft Hand in Hand mit der Geschichte der Quantentheorie selbst. Das Buch beleuchtet diesen parallelen Weg.
Der Versuchsaufbau an sich ist in seiner Einfachheit fast entwaffnend: eine Lichtquelle, eine Barriere mit zwei hauchdünnen Spalten und hinter der Barriere ein Bildschirm, auf dem aufgezeichnet wird, was sie durchquert. Es bedarf weder riesiger Beschleuniger noch Weltraumobservatorien. Und doch entsteht aus diesen beiden Spalten eine der tiefgründigsten Fragen: Warum ändert sich das Verhalten des Teilchens je nachdem, ob ein Beobachter anwesend ist oder nicht?
Wenn wir Wellen auf die beiden Spalte richten, erscheint auf dem dahinterliegenden Bildschirm ein Interferenzmuster: helle und dunkle Streifen, das charakteristische Zeichen dafür, dass sich Wellen überlagern, verstärken und auslöschen. Bis hierhin nichts allzu Überraschendes. Doch wenn wir Teilchen einzeln (zum Beispiel Photonen) aussenden, wird das Ergebnis schwindelerregend. Jedes einzelne Photon durchläuft beide Spalte, als handele es sich um zwei Photonen, und erzeugt ein Interferenzmuster auf dem Bildschirm. Praktisch gesehen interferiert das Photon mit sich selbst. Versuchen wir jedoch, durch den Einsatz eines Detektors herauszufinden, durch welchen Spalt das Photon gegangen ist, verschwindet die Interferenz und das Photon zeichnet einen einzelnen Punkt auf dem Bildschirm. Es scheint, als übe die Beobachtung eine geheimnisvolle Macht auf die Materie aus.
Von hier an wird das Thema ebenso faszinierend wie heikel. Das Doppelspalt-Experiment wurde oft zu einer Fabel über die Allmacht des Bewusstseins umgedeutet, da der Beobachter das Verhalten der Materie verändern kann. Das ist eine eindrucksvolle Interpretation, entspricht aber nicht dem, was die Experimente belegen; die Quantenphysik ist schon außergewöhnlich genug, ohne dass man ihr Eigenschaften zuschreiben muss, die sie nicht besitzt.
Das Buch erläutert das Doppelspalt-Experiment in einfacher Sprache, ohne Gleichungen oder mathematische Formeln, ohne dabei jedoch auf wissenschaftliche Genauigkeit zu verzichten. So begeben wir uns auf eine Reise, die in der klassischen Physik beginnt, die auf ein geordnetes Universum vertraut, das sich wie eine große Uhr beschreiben lässt. Wir begegnen Thomas Young, Fresnel und Arago; wir sehen, wie das Licht zwischen dem Erscheinungsbild einer Welle und dem eines Teilchens oszilliert; wir betreten das Quantenlabor, wo Elektronen und Moleküle die gewohnten Kategorien herauszufordern scheinen. Wir werden uns mit den Quantenproblemen befassen: der Messung, der Überlagerung, der Dekohärenz, der verzögerten Wahl und dem Quantenlöscher. Und schließlich werden wir die großen Interpretationen miteinander vergleichen: Kopenhagen, „Viele Welten", „reale Kollapse", „relationale und informationelle Perspektiven".
Zwar entzieht sich die Quantenphysik in ihrer tiefsten Bedeutung einem vollständigen intuitiven Verständnis, doch bietet das Doppelspaltexperiment einen privilegierten Zugang dazu: Durch dieses Experiment wird die Quantenwelt nicht nur auf wissenschaftlicher und kultureller Ebene, sondern auch in Bezug auf jene metaphysischen und philosophischen Fragen, die das Wesen der Realität und die Beziehung zwischen Beobachter und Phänomen betreffen, wesentlich zugänglicher.