Ein magischer ‘Quanten-Trick’ zeigt uns, Realität ist das, was wir daraus machen!

New Science 9. Juli 2016 DENKE-ANDERS-BLOG 1

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Keine absolute Realität! Das heißt, es gibt keine Realität unabhängig von der Wahl der Messung. In Quanten-Systemen, wo sich die Eigenschaften eines Gegenstands, einschließlich...

Kennen Sie noch das Hütchen-Spiel, den Taschenspieler-Trick, bei dem Sie die Kugel verfolgen müssen, um am Ende zu bestimmen unter welchem Hut sich diese befindet? Nun, in Quanten-Systemen, wo sich die Eigenschaften eines Gegenstands, einschließlich seiner Position, je nachdem ändern können, wie Sie sie beobachten, sollten solche Leistungen ohne Taschenspielerei möglich sein. Jetzt ist diese erschreckende Eigenschaft experimentell demonstriert worden; ein einzelnes Photon, das gleichzeitig in 3 Standorten vorhanden ist.

Trotz der Quantentheorie, und der Möglichkeit zur Erklärung solcher Experimente, ist diese “Verrücktheit” für viele Physiker immer noch schwer zu schlucken. Albert Einstein verspottete die Verschränkung, ein Begriff im Mittelpunkt der Quantentheorie, der besagt, dass die Veränderung der Eigenschaften eines Teilchens zur Veränderung der Eigenschaften des anderen (verschränkten) Teilchens führen, unabhängig von der Entfernung. Er argumentierte, dass eine unsichtbare klassische Physik, auch bekannt als “verborgene Variablen-Theorie”, für diese Illusion verantwortlich sei, was er mit dem Begriff “Spukhafte Fernwirkung” abgetan hatte.

Eine Reihe von sorgfältig entworfenen Experimenten haben seit dem gezeigt, dass Einstein falsch lag, die Verschränkung durchaus real sei und keine versteckten variablen Theorien diese seltsamen Effekte erklären können.

Jedoch ist die Verschränkung nicht das einzige Phänomen, was die Quantenphysik von der klassischen Physik trennt.

“Es gibt eine weitere schockierende Tatsache über die Quantenrealität, die oft übersehen wird.” sagt Aephraim Steinberg von der “University of Toronto” in Kanada.

Keine absolute Realität.

Im Jahr 1967 bewiesen Simon Kochen und Ernst Specker mathematisch, dass die Werte, die Sie erhalten, wenn sie die Eigenschaften für ein einzelnes Quanten-Objekt messen, bei dem die Verschränkung nicht möglich sei, vom Kontext (Zusammenhang) hängig sind. So ist der Wert der Eigenschaft A, den sie ausgewählt haben zu messen, abhängig von der Eigenschaft B oder C. Das heißt, es gibt keine Realität unabhängig von der Wahl der Messung.

Erst im Jahr 2008 entwickelten Alexander Klyachko von der “Bilkent Universität” in Ankara, Türkei, und Kollegen einen ausführbaren Test für diese Vorhersage. Sie berechneten, dass, wenn Sie wiederholt fünf verschiedene Paare von Eigenschaften eines Quanten-Partikels maßen, welches sich in einer Überlagerung von drei Zuständen befindet, sich die Ergebnisse für das Quanten-System, im Vergleich zum klassischen System mit verborgenen Variablen, unterscheiden würden. Und zwar deshalb, weil Quanteneigenschaften keinesfalls statisch sind, sondern je nach Wahl der Messungen variieren, was die Statistik verzerrt.

“Das war eine sehr kluge Idee.”, sagt Anton Zeilinger (Foto) vom Institut für Quantenoptik, Quantennanophysik und Quanteninformation in Wien, Österreich. “Die Frage war, wie dies in einem Experiment zu realisieren sei.”

Jetzt haben sie, Radek Lapkiewicz und Kollegen, die Idee experimentell begriffen. Sie verwendeten Photonen, jedes in einer Überlagerung, in der sie gleichzeitig drei Pfade nahmen. Dann wiederholten sie die Sequenz von 5 Paar-Messungen an verschiedenen Eigenschaften der Photonen, zehntausende Male.

Ein wunderbares Experiment.

Sie fanden, dass die daraus resultierenden Statistiken nur erklärt werden konnten, wenn die Kombinationen von Eigenschaften, die getestet wurden, den Wert der Eigenschaften während der Messung beeinflussen.

“Es gibt keinen Sinn, in der Annahme, dass das, was wir nicht über ein System messen, eine unabhängige Realität besitzt.” fügt Zeilinger hinzu

Steinberg ist beeindruckt:

“Dies ist ein wunderbares Experiment. Es scheint, dass wir nicht einmal eine Theorie vorstellen können, in der spezifische Observablen bestimmte Werte haben würden, die unabhängig von anderen Dingen, die wir messen würden, bestehen.”

Niels Bohr, ein Riese der Quantenphysik, war ein großer Befürworter der Idee, dass die Natur der Quantenrealität davon abhänge, was wir wählen zu messen, ein Vorstellung die zur “Kopenhagener Deutung” führte.