Eine neue Theorie besagt, dass die physikalische Realität nur Quantenspiegel sind

Stellen Sie sich vor, Sie setzen sich hin und nehmen Ihr Lieblingsbuch in die Hand. Sie betrachten das Bild auf der Titelseite, fahren mit den Fingern über die glatte Buchhülle und riechen den vertrauten Buchgeruch, während Sie durch die Seiten blättern. Für Sie, das Buchbesteht aus einer Reihe von sensorischen Erscheinungen.

Sie erwarten aber auch, dass das Buch hinter diesen Erscheinungen eine eigenständige Existenz hat. Wenn Sie also das Buch auf den Couchtisch legen und in die Küche gehen oder Ihr Haus verlassen, um zur Arbeit zu gehen, erwarten Sie, dass das Buch immer noch aussieht,fühlt und riecht genauso wie beim Halten.

Die Erwartung, dass Objekte ihre eigene unabhängige Existenz haben – unabhängig von uns und allen anderen Objekten – ist eigentlich eine tiefsitzende Annahme, die wir über die Welt machen. Diese Annahme hat ihren Ursprung in der wissenschaftlichen Revolution des 17. Jahrhunderts und ist Teilvon dem, was wir nennenmechanistisches Weltbild. Nach dieser Ansicht ist die Welt wie eine riesige Uhrwerkmaschine, deren Teile von festgelegten Bewegungsgesetzen regiert werden.

Dieses Weltbild ist seit dem 17. Jahrhundert für einen Großteil unseres wissenschaftlichen Fortschritts verantwortlich. Aber als italienischer PhysikerCarlo Rovelli argumentiert in seinem neuen Buch Helgoland, Quantentheorie – die physikalische Theorie, die das Universum auf kleinstem Maßstab beschreibt – zeigt mit ziemlicher Sicherheit, dass diese Weltsicht falsch ist. Stattdessen argumentiert Rovelli, dass wir eine „relationale“ Weltsicht annehmen sollten.

Was bedeutet es, beziehungsfähig zu sein?

Während der wissenschaftlichen Revolution waren sich der englische Physikpionier Isaac Newton und sein deutscher Amtskollege Gottfried Leibniz nicht einig über die Natur von Raum und Zeit.

Newton behauptete, dass Raum und Zeit wie ein „Behälter“ für den Inhalt des Universums wirkten. Das heißt, wenn wir den Inhalt des Universums – alle Planeten, Sterne und Galaxien – entfernen könnten, würden wir mit leerem Raum zurückbleiben undDies ist die „absolute“ Sicht auf Raum und Zeit.

Leibniz hingegen behauptete, Raum und Zeit seien nichts anderes als die Summe der Entfernungen und Dauern zwischen allen Objekten und Ereignissen der Welt. Wenn wir den Inhalt des Universums entfernen würden, würden wir Raum und Zeit entfernenDies ist auch die „relationale“ Sicht von Raum und Zeit: es sind nur die räumlichen und zeitlichen Beziehungen zwischen Objekten und Ereignissen. Die relationale Sicht von Raum und Zeit war eine wichtige Inspiration für Einstein, als er die Allgemeine Relativitätstheorie entwickelte.

Rovelli nutzt diese Idee, um die Quantenmechanik zu verstehen. Er behauptet, die Objekte der Quantentheorie, wie ein Photon, ein Elektron oder ein anderes fundamentales Teilchen, seien nichts anderes als die Eigenschaften, die sie bei der Wechselwirkung mit – aufweisen.in Bezug auf – andere Objekte.

Diese Eigenschaften eines Quantenobjekts werden durch Experimente bestimmt und umfassen Dinge wie Position, Impuls und Energie des Objekts. Zusammen bilden sie den Zustand eines Objekts.

Nach Rovellis relationaler Interpretation sind diese Eigenschaften alles, was das Objekt hat: Es gibt keine zugrunde liegende individuelle Substanz, die die Eigenschaften „hat“.

Wie hilft uns das also, die Quantentheorie zu verstehen?

Betrachten Sie das bekannte Quantenrätsel von Schrödingers Katze. Wir stecken eine Katze in eine Kiste mit einem tödlichen Mittel wie einer Ampulle mit Giftgas, das durch einen Quantenprozess ausgelöst wird wie der Zerfall eines radioaktiven Atoms, und wir schließender Deckel.

Der Quantenprozess ist ein zufälliges Ereignis. Es gibt keine Möglichkeit, ihn vorherzusagen, aber wir können ihn so beschreiben, dass wir die unterschiedlichen Chancen des Atoms in einem bestimmten Zeitraum zerfallen oder nichtÖffnen der Ampulle mit Giftgas und damit der Tod der Katze, auch das Leben oder Sterben der Katze ist ein reiner Zufall.

Laut der orthodoxen Quantentheorie ist die Katze weder tot noch lebendig, bis wir die Schachtel öffnen und das System beobachten. Es bleibt ein Rätsel, wie es genau für die Katze wäre, weder tot noch lebendig zu sein.

Aber nach der relationalen Interpretation steht der Zustand eines Systems immer in Beziehung zu einem anderen System. Der Quantenprozess in der Box könnte also ein unbestimmtes Ergebnis in Bezug habenzu uns, aber ein bestimmtes Ergebnis haben für die Katze.

Es ist also durchaus vernünftig, dass die Katze für uns weder tot noch lebendig ist und gleichzeitig definitiv tot oder lebendig ist. Eine Tatsache ist für uns real und eine Tatsache ist realfür die Katze. Wenn wir die Schachtel öffnen, wird der Zustand der Katze für uns definitiv, aber die Katze war für sich selbst nie in einem unbestimmten Zustand.

In der relationalen Interpretation gibt es keine globale Sicht der Realität aus „Gottes Auge“.

Was sagt uns das über die Realität?

Rovelli argumentiert, dass wir diese Lektionen beherzigen sollten, da unsere Welt letztendlich Quanten ist. Insbesondere Objekte wie Ihr Lieblingsbuch haben möglicherweise nur ihre Eigenschaften in Bezug auf andere Objekte, einschließlich Ihnen.

Dazu gehören zum Glück auch alle anderen Gegenstände, wie zum Beispiel Ihr Couchtisch. Wenn Sie also zur Arbeit gehen, erscheint Ihr Lieblingsbuch weiterhin so, wie Sie es in der Hand gehalten haben. Trotzdem ist dies ein dramatisches Überdenken derNatur der Realität.

Aus dieser Sicht ist die Welt ein kompliziertes Netz von Wechselbeziehungen, so dass Objekte nicht mehr unabhängig von anderen Objekten ihre eigene individuelle Existenz haben – wie ein endloses Spiel von Quantenspiegeln. Außerdem kann es durchaus keine unabhängige „metaphysische“ Substanz gebendie unsere Realität ausmachen, die diesem Netz zugrunde liegt.

Wie Rovelli es ausdrückt: "Wir sind nichts anderes als Bilder von Bildern. Die Realität, einschließlich uns selbst, ist nichts als ein dünner und zerbrechlicher Schleier, hinter dem … nichts ist."

Dieser Artikel wurde neu veröffentlicht von Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lesen Sie die Originalartikel. Erstellt von Peter Evans, ARC Discovery Early Career Research Fellow, Die Universität von Queensland