Die Natur der Realität: Lesen Sie kostenlos unsere Top-Features zur Quantenphysik

Um so viele Menschen wie möglich dazu einzuladen, den Nervenkitzel der Auseinandersetzung mit der Realität in ihrer grundlegendsten Form zu entdecken, stellen wir bis zum 11. Juni sieben unserer beliebtesten ausführlichen Artikel über Quantenmysterien zur kostenlosen Lektüre bereit.

Ganz gleich, ob Sie sich einfach nur mit den Grundlagen der Quantentheorie auseinandersetzen oder Ihre liebsten Annahmen darüber in Frage stellen möchten, was wirklich real ist: Sie können Ihren kostenlosen Zugang zu diesen Premium-Artikeln freischalten, indem Sie sich durchklicken und sich als Benutzer von newscientist.com registrieren.

Ihr Leitfaden für Einsteiger in die Quantenwelt

Die „klassische“ Welt, die wir sehen und erleben, entsteht aus der Welt subatomarer Teilchen, die alle von der Quantentheorie beherrscht werden. Dies ist das Universum in seiner grundlegendsten Form, und mit seiner berühmten Fremdartigkeit kann es mehr als nur ein wenig verwirrend wirken. Keine Angst! In diesem Spezialpaket laden wir Sie zu einer Rundreise durch die bekannten Teilchen und Kräfte ein; die Gesetze und Phänomene, die der Quantenphysik den Ruf ihrer Bizarrheit einbrachten; die hypothetischen Teilchen, die einige der größten Rätsel der Physik lösen würden; und die verrücktesten Ideen darüber, was in einer noch tieferen Schicht der Realität lauern könnte. Ich verspreche es dir ist spannender – und weniger verwirrend – als Sie vielleicht denken.

Existiert die Realität ohne uns?

Der Quantentheorie zufolge können wir erst dann wissen, ob etwas hier oder dort oder dies oder das ist, wenn wir es betrachten. Erst bei der „Messung“ nimmt ein Teilchen beispielsweise bestimmte Eigenschaften an. Aber was ist mit größeren Dingen? In dieser Geschichte betrachten wir eine Reihe von Experimenten, die die unklaren Grenzen zwischen der Quantenwelt und der „klassischen“ Welt ausloten, indem wir sehen, ob makroskopische Objekte Quantenverhalten zeigen. Es steht viel auf dem Spiel, denn die Arbeit könnte ein für alle Mal beweisen, dass wir uns irren, wenn wir glauben, dass Dinge existieren, unabhängig davon, ob wir sie betrachten.

Konfrontation mit dem größten Geheimnis der Quantentheorie

Die Vorstellung, dass Dinge erst dann erkennbar „real“ werden, wenn wir sie beobachten oder messen, erscheint völlig verrückt, und doch haben die meisten Physiker ihre philosophischen Bedenken diesbezüglich längst überwunden. Die Mathematik funktioniert, also halten Sie einfach die Klappe und rechnen Sie! Aber was geschah, bevor es bewusste Beobachter gab, die den Quantennebel destillierten? Interessanterweise gibt es, wie dieses Feature erklärt, eine alternative Interpretation, die nicht nur das Beobachterproblem beseitigt, sondern auch kosmologische Geheimnisse aufklärt, von der Funktionsweise Schwarzer Löcher bis hin zur Frage, warum die Zeit nur in eine Richtung fließt.

Eine neue und noch seltsamere Variante von Schrödingers Katze

Erwin Schrödingers berühmtes Gedankenexperiment besagt, dass eine Katze, die in einer Kiste mit einigen Kotze gefangen ist, die sie töten könnten, gleichzeitig tot und lebendig ist, bis man die Kiste öffnet. Es wurde entwickelt, um die Absurdität der Behauptung der Quantentheorie zu veranschaulichen, dass Dinge nur dann real werden, wenn wir sie beobachten. Das Unbehagen ließ nie nach, auch wenn die meisten Menschen einfach weiterzogen. Doch vor ein paar Jahren erfanden Physiker eine neue Version von Schrödingers Katze, die ein noch verblüffenderes Paradoxon ausspuckt als das Original – eines, das scheinbar die Vorstellung einer absoluten, objektiven Wahrheit untergräbt. Miau!

Warum überhaupt alles vorherbestimmt sein konnte

Was passiert, wenn sich das Quantenfuzz der Wahrscheinlichkeiten als etwas Bestimmtes manifestiert? Die seit langem vertretene Annahme ist, dass das individuelle Ergebnis einer Messung zufällig erfolgt und dass das Universum daher in seiner grundlegendsten Form indeterministisch ist oder vom Zufall bestimmt wird. Wie diese provokante Geschichte jedoch zeigt, gehen einige Physiker davon aus, dass die Quantenwelt doch deterministisch sein könnte und ihre scheinbare Zufälligkeit lediglich ein Artefakt unserer begrenzten Perspektive sei. Wie Sie feststellen werden, ist dieser „Superdeterminismus“ äußerst umstritten und Ihre Zeit wert.

Wie uns die Verschränkung in der Zeit zum Zentrum eines Schwarzen Lochs führen kann

Bei der Quantenverschränkung scheinen sich zwei weit voneinander entfernte Teilchen gegenseitig zu beeinflussen, obwohl sie keine Möglichkeit zur Kommunikation haben. Was aber, wenn eine Verschränkung auch in der Zeit auftreten kann, sodass ein Teilchen von Ereignissen beeinflusst werden kann, die in seiner Zukunft eintreten? Hier erklärt Vlatko Vedral, ein Physiker an der Universität Oxford, wie Experimente, die genau darauf hinwiesen, ihn und seine Kollegen dazu inspirierten, die Zeit im Quantenbereich drastisch zu überdenken. Auf diese Weise, sagt er, können wir endlich Albert Einsteins Gravitationstheorie mit der Quantentheorie in Einklang bringen und herausfinden, was im Zentrum eines Schwarzen Lochs vor sich geht, wo die beiden Theorien zusammenkommen müssen.

Quantentheorie, aber noch seltsamer

Einstein bezeichnete die Quantenverschränkung als „gruselige Fernwirkung“, aber sie ist bei weitem nicht das einzige eindringlich seltsame Merkmal der subatomaren Welt. Um herauszufinden, warum es so seltsam ist, beschäftigen sich Physiker seit langem mit den Grundlagen der Quantentheorie – und haben in den letzten Jahren eine neue Version entwickelt, die noch bizarrer zu sein scheint als das Original. Wie wir in dieser Geschichte erklären, passt der potenzielle Nachfolger zu allem, was wir bereits wissen, sagt aber auch eine extreme Version der Verstrickung voraus, die einen noch größeren Affront gegen unsere Intuitionen darstellt. Es verfügt außerdem über eine mathematische Struktur, die einen Kandidaten für die rätselhafte Theorie der Quantengravitation unterstützen würde. Und ob Sie es glauben oder nicht, wir werden es gleich auf die Probe stellen.