Eigentlich lieben Wissenschaftler nichts mehr als harte Fakten. Dass eben jene nun dafür sorgen, dass sich die Forscher weiterhin reihenweise ihre Köpfe zerbrechen, liegt an einem Gedankenexperiment, das in der komplizierten Welt der Quantenphysik durchgeführt wurde.
Quantenphysik: Gedankenexperiment bringt Forscher an ihre Grenzen
So weist ein internationales Team aus Physikern nun darauf hin, dass es keine objektive Realität gibt. Dies bedeutet, dass alles was wir bisher als Fakten akzeptiert haben, tatsächlich nur subjektive Wahrnehmungen sein könnten. Im Regelfall beruhen wissenschaftliche Erkenntnisse auf Fakten, die durch Beobachtungen geschaffen sind. Unabdingbar ist dabei natürlich der Anspruch, diese Messungen möglichst objektiv, also frei von Wertung und Verzerrungen, durchzuführen. Das dies nicht zwangsläufig der Fall sein muss wurde von den klugen Köpfen, die sich der Erforschung der Quantenphysik gewidmet haben, nun erstmals auch empirisch nachgewiesen. Die Erkenntnis lässt an der objektiven Realität zweifeln.
Wigners Freund wirft Fragen auf
Die Ergebnisse der Studie, die in der Fachzeitschrift „Science Advances“ veröffentlicht wurden, nehmen sich dem quantenmechanischen Messproblem an. So würden sich quantenmechanische Systeme bis zum Zeitpunkt ihrer Messung in einem Superpositionszustand befinden. Dies bedeutet sie überlagern sich, ohne sich dabei gegenseitig zu behindern. Findet dabei eine Messung in Form einer Beobachtung statt, könnten nur exakte Zustandswerte erfasst werden. Der Superpositionszustand der Partikel oder Atome wäre also aufgelöst.
Wird der Beobachter selbst dabei auch noch betrachtet, steht die Welt der quantenmechanischen Messungen einmal mehr auf dem Kopf. Die Ursprünge des Gedankenexperiments gehen auf den Physiker und Nobelpreisträger Eugene Wigner zurück, der dieses bereits 1961 unter dem Namen „Wigners Freund“ vorschlug. Wigners Freund spielt dabei den Beobachter, der eine Münze wirft. Dabei steht die Münze für das Quantensystem und sie befindet sich, bis zum Zeitpunkt der Landung, in eben diesem Superpositionszustand. Sobald Wigners Freund nun nachsieht, ob die Münze auf dem Kopf oder der Zahl gelandet ist, wird der Zustand aufgehoben.
Doch auch Wigners Freund steht bei dem Experiment für ein Quantensystem, das von Wigner selbst beobachtet wird. Für ihn sind sowohl sein Freund, als auch die Münze, in einem Superpositionszustand. Dies führt dazu, dass zwar jeder Münzwurf für Wigners Freund zu einem, für ihn eindeutigen, Ergebnis führt, die Realität Wigners selbst jedoch eine andere ist.
Ist die Quantenmechanik also unvereinbar mit objektiven Fakten?
Zumindest fragten sich das die Forscher und übertrugen das Gedankenexperiment Wigners in die Empirie. Mittels eines Quantencomputers, bestehend aus drei miteinander verbundenen Photonenpaaren, wurden Messungen mit zwei eigenen Boxen innerhalb eines gemeinsamen Zustands durchgeführt. Dabei stand jeweils ein Photonenpaar für die Münzen, eines für den Münzwurf und das letzte für den Beobachter, außerhalb der jeweiligen Box. Dabei mussten die Wissenschaftler feststellen, dass die Quantenmechanik nicht mit der Annahme objektiver Fakten einhergehen könnte.
Trotzdem sind Gedankenexperimente in der Quantenphysik immer wieder von großem Wert, so entdeckten Forscher erst vor Kurzem den Schlüssel zum Zeitreisen und sogar einen Weg, der zumindest bestimmten Partikeln ein ewiges Leben verspricht.