Quantensinn und Quantenunsinn

331 Pages·2018·5.101 MB·German

by  Jean Bricmont

Jean Bricmont
Determinismus
Lokalität
offene Fragen
der Quantenmechanik
Quantensinn
und Quanten-
unsinn
Quantensinn und Quantenunsinn
Jean Bricmont
Quantensinn und
Quantenunsinn
Determinismus, Lokalität und offene
Fragen der Quantenmechanik
Aus dem Englischen übersetzt von Carl Freytag
Jean Bricmont
Marc De Hemptinne
Université Catholique de Louvain
Louvain-la-Neuve, Belgien
Übersetzt von Carl Freytag
ISBN 978-3-662-56769-2 ISBN 978-3-662-56770-8 (eBook)
https://doi.org/10.1007/978-3-662-56770-8
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Übersetzung der englischen Originalausgabe „Quantum Sense and Nonsense“, erschienen bei Springer
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Vorwort
Die Physik unserer Zeit kennt viele Rätsel und Geheimnisse. Einige
von ihnen geistern schon ein Jahrhundert herum: Was bedeutet die
Quantenmechanik? Was sagt sie uns über die Welt und unseren Platz in ihr?
Die Rätsel der Quantenmechanik wurden gern verwendet, um mit ihnen
einen ganzen Berg von Mystik zu rechtfertigen, die mit allen möglichen
Religionen, Pseudowissenschaften und philosophischen, sozialen, ja sogar
politischen Doktrinen verbunden wurden.
Das Ziel dieses Buches ist es, mit so wenig Mathematik und
Fachsprache wie möglich zu erklären, was die Gründe für die Rätsel der
Quantenmechanik sind und wie man sie auflösen kann, indem man in die
Geschichte und Philosophie der Naturwissenschaften eintaucht.
Im Laufe der Jahre konnte ich von einer großen Zahl von Diskussionen
und Seminaren profitieren und mich über diese Themen mit so vielen
Menschen austauschen, dass es kaum möglich wäre, ihnen allen zu danken.
Ich möchte aber herausheben, dass ich am meisten dabei von Detlev
Dürr, Tim Maudlin, Nino Zanghì und besonders von Sheldon Goldstein
gelernt habe. Einige Leser von Teilen des Buchmanuskripts haben mir wert-
volle Kommentare geliefert und Fehler korrigiert. Ich möchte dafür Olivier
Cailloux, Laurent Dauré, Serge Dendas, Michel Hellas, Alexis Merlaud,
Richard Monvoisin und Richard Wanliss-Orlebar danken.
Für die Hilfe bei den Abbildungen gilt mein Dank Antoine Bricmont,
Travis Norsen und besonders Alexandre Gondran.
V
VI Vorwort
Und schließlich schulde ich der Herausgeberin Angela Lahee herzlichen
Dank für ihre Unterstützung und die große Geduld. Ohne sie hätte das
Buch nie das Licht der Welt erblickt.
Jean Bricmont
Inhaltsverzeichnis
1 Welche Fragen wirft die Quantenmechanik auf? 1
1.1 Historischer Hintergrund 12
1.1.1 Vorläufer der Quantenphysik 12
1.1.2 Quantenphysik 13
1.2 Aufbau des Buches 16
2 Das erste Rätsel: Interferenz 21
2.1 Das Doppelspaltexperiment 22
2.2 Delayed-Choice-Experimente 30
2.3 Zusammenfassung 32
3 Philosophisches Intermezzo I: Was ist
Determinismus? 35
3.1 Definitionen 35
3.1.1 Determinismus und Zufall 35
3.1.2 Determinismus und Vorhersagbarkeit 38
3.2 Determinismus und Physik 40
3.3 Determinismus und freier Wille 42
3.4 Wahrscheinlichkeit und Determinismus 46
3.4.1 Das Gesetz der großen Zahl 48
3.5 Zusammenfassung 52
VII
VIII Inhaltsverzeichnis
4 Wie gehen Physiker mit Interferenzen um? 55
4.1 Die Wellenfunktion 55
4.2 Das Doppelspaltexperiment 64
4.3 Einsteins frühe Bedenken 69
4.4 Heisenbergsche Unschärferelation 71
4.5 Schlussfolgerungen 73
4.6 Zusammenfassung 73
5 Schrödingers Katze und die verborgenen Variablen 77
5.1 Das Problem von Schrödingers Katze 77
5.2 Verborgene Variablen 86
5.3 Das tiefere Problem: Was existiert? 89
5.4 Schlussfolgerungen 91
5.5 Zusammenfassung 93
6 Philosophisches Intermezzo II: Wo ist der
Haken bei „Messung“ und „Beobachtung“? 97
6.1 Realismus und Idealismus 98
6.2 Wissenschaftlicher Realismus und „Beobachtungen“ 103
6.3 Realismus und Quantenmechanik 107
6.4 Schlussfolgerungen 111
6.5 Zusammenfassung 112
7 Das zweite Rätsel: Nicht-Lokalität und
Fernwirkung 115
7.1 Einleitung 115
7.2 Die „Einstein-Schachteln“ 116
7.3 Was ist Nicht-Lokalität? 120
7.4 Ein einfacher Beweis der Nicht-Lokalität 124
7.4.1 Ein anthropomorphes Gedankenexperiment 124
7.4.2 Das reale Quantenexperiment 130
7.5 Die Bedeutung des EPR-Bell-Arguments 136
7.6 Anwendungen der Quantenmechanik und von EPR-Bell 140
7.6.1 Quantenkryptographie 140
7.6.2 Quantenteleportation 143
7.6.3 Quantencomputer 145
7.7 Der Ärger mit der Relativitätstheorie 146
7.8 Zusammenfassung 151
Inhaltsverzeichnis IX
8 Das Unmögliche wird möglich – eine Quantenmechanik
ohne Beobachter 157
8.1 Einleitung 157
8.2 Die De-Broglie-Bohm-Theorie in aller Kürze 160
8.3 Wie funktionieren „Messungen“ in der
De-Broglie-Bohm-Theorie? 166
8.3.1 „Messungen“ der Geschwindigkeit
in der De-Broglie-Bohm-Theorie 167
8.4 Dinge, die hier nicht im Detail diskutiert werden 170
8.4.1 Warum widerspricht die De-Broglie-Bohm-
Theorie nicht dem No-Go-Theorem? 170
8.4.2 Wie entsteht in der De-Broglie-
Bohm-Theorie „Zufälligkeit“? 175
8.4.3 Was ist mit dem Kollaps der
Wellenfunktion? 179
8.5 Ist alles wirklich so einfach? 183
8.6 Ein letzter Blick auf die klassischen Fragen 185
8.6.1 Würfelt Gott nun doch? 185
8.6.2 Ist die gewöhnliche Quantenmechanik
vollständig? 186
8.7 Schlussfolgerungen: Die Verdienste der
De-Broglie-Bohm-Theorie 187
8.8 Zusammenfassung 191
9 Viele Welten? 197
9.1 Alternativen zur De-Broglie-Bohm-Theorie 197
9.2 Die Viele-Welten-Interpretation 199
9.3 Kritik der Viele-Welten-Interpretation 202
9.4 Zusammenfassung 206
10 Eine revidierte Geschichte der Quantenmechanik 209
10.1 Die Bohr-Einstein-Debatte 210
10.1.1 Um was ging es wirklich in der
Debatte zwischen Bohr und Einstein? 211
10.1.2 Ein Blitz aus heiterem Himmel:
Das Einstein-Podolsky-Rosen-Argument 215
10.2 Born und Schrödinger 219
10.3 Fehldeutungen der Arbeiten von John Bell 223
X Inhaltsverzeichnis
10.4 Die Ignoranz gegenüber den Ideen von
de Broglie und Bohm 227
10.4.1 Die tragische Geschichte de Broglies 227
10.4.2 David Bohm: Dissident und Außenseiter 229
10.5 Zusammenfassung und Schluss 234
11 Kulturelle Auswirkungen der Quantenmechanik 239
11.1 Einleitung 239
11.2 Quantenmechanik und Pseudowissenschaften 240
11.3 Quantenmechanik und der Mystizismus
des Ostens 244
11.4 Quantenmechanik und Gott 247
11.5 Quantenmechanik und Philosophie 255
11.5.1 Quantenmechanik und das
„Leib-Seele-Problem“ 256
11.5.2 Quantenmechanik und „Positivismus“ 258
11.5.3 Quantenmechanik und die Postmoderne 260
11.6 Quantenmechanik, Ideologie und Politik 262
11.6.1 Quantenmechanik und Marxismus 262
11.6.2 Die Quantenmechanik und die
Mentalität des Kalten Krieges 265
11.7 Der „Missbrauch“ der Quantenmechanik in den
Geisteswissenschaften 269
11.8 Eine Bitte um Bescheidenheit und Trennschärfe 273
12 Zusammenfassung der Hauptthesen des Buches 281
13 Biographische Anmerkungen zu wichtigen
Naturwissenschaftlern 287
14 Glossar 293
15 Weiterführende Literatur 303
Literatur 309
Sachverzeichnis 321