Sie suchen nach einer wissenschaftlichen Erklärung für Astrologie oder Wünschelrutengehen? Sie wollen Telekinese, Gedankenübertragung oder Wahrsagerei erklären? Gar kein Problem: Machen Sie ein ernstes Gesicht, erheben Sie einen ehrfurchtsgebietenden Zeigefinger und behaupten Sie: Das ist Quantenphysik! Meistens wird man Ihnen glauben.

Geld machen mit Quanten

Das Zaubergerät, das aus bösen, negativ gepolten Elektronen bioverträglichen positiv-Strom macht, die Wundermaschine, die Wassermoleküle in der feuchten Kellerwand durch magische Kräfte zum Verschwinden bringt, oder auch das Motivations-Buch, das uns einredet, wir können durch positives Bewusstsein die Zukunft gezielt bestimmen - sie alle argumentieren gerne mit der Quantenphysik. Hat schon jemals jemand versucht, Ihnen esoterischen Unfug mit dem Hinweis zu verkaufen, es handle sich um ganz neue Forschung aus der Mechanik oder Thermodynamik? Natürlich nicht! Nur die Quantenphysik wird immer gerne für solchen Unfug missbraucht.

Das ist nicht ganz überraschend: Schließlich liefert die Quantenphysik tatsächlich Vorhersagen, die wir durch unser Alltagsverständnis gerne versehentlich für widersinnig halten. Das liegt aber ausschließlich daran, dass wir nicht daran gewöhnt sind, mit sehr kleinen Objekten umzugehen. Im Grunde ist die Quantenphysik nämlich genauso logisch und solide wie jede andere physikalische Theorie. Leider hat sie den Ruf, etwas Kuschelweiches, Beliebiges, Bauchgefühltes zu sein. Selbstverständlich ist das falsch.

Überlagerungen, Bewusstsein und Verschränkung

Es sind immer wieder dieselben Punkte, an denen die Quantenphysik in den Sumpf der Esoterik gezogen werden soll. Erstens: Die Quantenphysik erlaubt Überlagerungen von Zuständen, obwohl wir aus unserer Erfahrung wissen, dass die Eigenschaften von Objekten (wie Ort, Geschwindigkeit, Farbe oder Gewicht) normalerweise ganz eindeutig festgelegt sind. Zweitens: Die Quantenphysik sagt, dass wir ein quantenmechanisches System durch eine Messung verändern - die Beobachtung hat also einen Einfluss auf das, was beobachtet wird. Dadurch wurden Spekulationen angeregt, das Bewusstsein des beobachtenden Menschen habe eine Auswirkung auf die physische Situation des Messobjektes. Drittens: Die Quantenphysik sagt, dass Teilchen aus sehr subtile Art in Verbindung stehen können, sodass man sie nur gemeinsam mathematisch beschreiben kann - das bezeichnet man als „Quantenverschränkung". Bei näherer Betrachtung hat natürlich keiner dieser drei Punkte etwas mit Mysterien, Wundern und Zauberei zu tun.

Überlagerungszustände: So und gleichzeitig anders

Das Phänomen der Quanten-Überlagerungen (der sogenannten Superposition von Zuständen) ist tatsächlich faszinierend. Ein Elektron ist nicht links oder rechts vom Atomkern - es ist beides gleichzeitig. Es kann sich gleichzeitig links- und rechtsherum drehen. Ein Molekül kann (für kurze Zeit) sowohl ganz als auch zerbrochen sein. Während in der klassischen Physik Zustände etwas Absolutes, Eindeutiges sind, kennt die Quantenphysik auch Zustände, die einer Überlagerung dieser klassischen, eindeutigen Zustände entsprechen.

Wer an diesem Punkt aber schon rosarote Einhörner herumtraben sieht und schlussfolgert, dass es laut Quantenphysik also gar keine Realität gäbe, der hat die Sache nicht verstanden. Auch Überlagerungszustände sind sauber definiert, können brav mathematisch hingeschrieben und ausgerechnet werden. Dass uns Überlagerungszustände komisch vorkommen liegt an uns - die Quantenphysik kann nichts dafür.

Wenn wir den Zustand eines Quantensystems (etwa eines Elektrons oder eines Atoms) beobachten, dann finden wir es immer in einem klassisch möglichen Zustand - niemals in einer Überlagerung. Wenn wir den Aufenthaltsort eines Teilchens messen, dann messen wir es an einer ganz bestimmten Stelle - auch wenn es nach den Regeln der Quantenphysik vorher in einer Überlagerung aus links, rechts, vorne, hinten oder wo auch sonst immer gewesen sein muss. (Das habe ich schon einmal etwas ausführlicher erklärt.) Das ist natürlich etwas verwirrend: Die Messung beeinflusst das Messobjekt. Durch unser Beobachten verändern wir das, was wir beobachten wollen. Das führt seit der Entdeckung der Quantentheorie immer wieder zu ganz seltsamen Ideen: Immer wieder kann man lesen, das Bewusstsein sei irgendwie dafür verantwortlich. Die Tatsache, dass wir als bewusste Wesen das Quantensystem vermessen zwinge das Quantensystem, sich für eine der verschiedenen möglichen Messwerte zu entscheiden.

Das Bewusstsein in der Physik?

Für die Strömung der konstruktivistischen Philosophie ist das natürlich ein äußerst attraktiver Gedanke: Erst durch die Messung wird etwas festgelegt - erschaffe ich die Wirklichkeit also nur durch mein Denken? Entsteht die äußere Umwelt erst durch mein Bewusstsein? Bevor wir nun mystisches Bauchkribbeln bekommen: Die Antwort ist (nach all unserem Wissen über Physik und die Natur): Nein. Die Wirklichkeit gibt es wirklich, der Mond ist auch da, wenn niemand hinsieht und das Bewusstsein ist dem Quantensystem herzlich egal.

Mittlerweile haben wir sogar recht gut verstanden, wie man sich den Messprozess vorstellen muss, bei dem eine Quanten-Überlagerung zu einem eindeutig festgelegten Zustand wird. Bei diesem Vorgang kommt es nicht auf das Bewusstsein an, sondern schlicht auf die Tatsache, dass ein kleines Quantensystem in Kontakt mit etwas Großem (dem Messgerät) gebracht wird - und große Dinge können sich normalerweise nicht in Überlagerungszuständen befinden. Das Konzept des Bewusstseins taucht dabei gar nicht auf: Ob ein Mensch, ein Grottenolm oder ein seelenloser Roboter die Messung durchführt, spielt überhaupt keine Rolle. Das kleine Quantensystem kommt in Kontakt mit etwas viel Größerem - und dadurch wird eine Überlagerung aus verschiedenen Zuständen extrem unwahrscheinlich.

Doch diese Erkenntnis kommt heute wohl zu spät: Längst sind dicke Bücher mit bunten Umschlägen gedruckt, in denen behauptet wird, die Quantenphysik hätte endlich das Bewusstsein mit in die Physik einbezogen und käme daher zum selben Schluss wie fernöstliche ganzheitliche Philosophien, die immer schon gewusst hätten, dass alles irgendwie zusammengehört. Nichts gegen fernöstliche Traditionen - aber die Quantenphysik damit zu verknoten wird weder der Physik noch der Philosophie gerecht.

Spukhafte Fernwirkung?

Der vielleicht kniffligste Punkt an der Quantentheorie ist die Quanten-Verschränkung: Mehrere Teilchen können quantenphysikalisch so in Verbindung stehen, dass sie nur gemeinsam beschrieben werden können. Sie bilden gewissermaßen ein gemeinsames Quanten-Objekt, auch wenn sie weit voneinander entfernt sind.

Man kann beispielsweise ein Paar von Lichtteilchen erzeugen, die gleichzeitig waagrecht und senkrecht schwingen - und zwar so, dass sie auf jeden Fall unterschiedliche Schwingungsrichtungen haben. Die Schwingungsrichtung jedes der beiden Teilchen ist nicht festgelegt - sie befinden sich in einem Quanten-Überlagerungszustand. Aber die beiden Teilchen sind so verschränkt, dass sie nach einer Messung immer unterschiedliche Zustände einnehmen. Messe ich ein Teilchen, lege ich seinen Zustand damit auf eine der beiden Möglichkeiten fest - waagrecht oder senkrecht. Das Verwirrende daran ist, dass damit im selben Augenblick auch der Zustand des zweiten Teilchens festgelegt wird - denn es muss sich immer genau entgegengesetzt verhalten.

Einstein war damit alles andere als glücklich: Er verwendete diese Überlegung sogar als Argument gegen die Quantenphysik. In der Tat ist es sehr merkwürdig, dass eine Messung an einem bestimmten Ort einen Einfluss auf ein Teilchen an einem anderen Ort haben könnte - doch in Experimenten wurde mittlerweile gezeigt, dass das tatsächlich so ist. Das Problem ist auch hier wieder unsere menschliche Alltagsvorstellung von „Zuständen", „Beeinflussung" und „Informationsübertragung".

Gedankenübertragung und Quanten-Telefon

Diese Art von „Fernwirkung" zwischen verschränkten Teilchen wird gerne mit mystischen Dingen wie Gedankenübertragung in Verbindung gebracht. Das ist natürlich völlig falsch. Diese Quanten-Fernwirkung hat nämlich nichts mit Kraftwirkungen zu tun, wie wir sie kennen. Hier beeinflussen sich Teilchen nicht wie zwei Magnete oder wie Hebel, die über Schnüre in Verbindung stehen. Durch die Quanten-Fernwirkung wird keine Information übertragen (das ist eigentlich schade, denn sonst könnte man ein Quanten-Telefon bauen, das Nachrichten ohne Zeitverzögerung übermittelt - Einsteins Relativitätstheorie wäre dann allerdings ziemlich beschädigt). Sie ist einfach eine Konsequenz der seltsamen Tatsache, dass die Quantenphysik Überlagerungszustände erlaubt.

Alles ist mit allem verbunden

Was diese Quanten-Verschränkung tatsächlich mit sich bringt ist die Erkenntnis, dass Teilchen in unserer Welt auf ziemlich komplizierte Weise miteinander in Verbindung stehen können. Das stellt uns tatsächlich vor Probleme: In der Naturwissenschaft beschreiben wir schließlich niemals die ganze Welt auf einmal - wir suchen uns kleine Teile dieser Welt heraus und versuchen sie zu beschreiben. Wenn die Quantenphysik aber sagt, dass sich manche Teilchen nicht wirklich alleine beschreiben lassen, dann ist dieser Versuch doch wohl zwecklos? Wenn die Quantenphysik sagt, dass irgendwie alles mit allem zusammenhängt - hat die Naturwissenschaft dann nicht eigentlich verloren? Müssen wir dann nicht doch zu Pentagramm und Zauberhut greifen und einen holistischen, ganzheitlichen Weg wählen, anstatt auf naturwissenschaftliche Weise einzelne Teilobjekte des Universums zu studieren?

Natürlich nicht! Dass in unserer Welt alles mit allem zusammenhängt ist schließlich nicht neu. Ständig haben wir mit störenden Kräften zu tun, die sich unserem Einfluss entziehen - und die Wissenschaft funktioniert trotzdem. Jeder weit entfernte Stern übt durch seine Gravitation eine Kraft auf uns aus. Würde ich die Bewegung von einzelnen Atomen in einem Gas hier auf der Erde über lange Zeit präzise vorhersagen wollen, müsste ich unermesslich viele störende Einflussgrößen mitberücksichtigen - vom Magnetismus einer Stromleitung in China bis zum Rotation von fernen Monden um ihre Planeten. Natürlich ist das nicht möglich. Und - stört uns das?

Chaos, Chaos überall!

Die Chaostheorie erklärt uns, dass wir mit unserem beschränkten Wissen über die Welt nicht beliebig weit in die Zukunft vorausblicken können. Winzig kleine Einflüsse von außen können dazu führen, dass sich ein kompliziertes System (wie zum Beispiel das Wetter) nach einer gewissen Zeit völlig anders verhält als es sich ohne diese äußeren Einflüsse verhalten hätte. Trotzdem versuchen wir mit großem Erfolg einzelne Objekte zu studieren und dabei äußere Einflüsse zu ignorieren. Wenn ich ausrechnen will, wie lange der Bremsweg eines Autos ist, kümmern mich die Jupitermonde wenig - auch wenn sie einen winzig kleinen Einfluss haben. Ich muss nur wissen, welche Fragen durch Vereinfachungen beantwortet werden können und welche Fragen aufgrund von unvorhersehbaren Störungen unbeantwortet bleiben müssen.

In der Quantenphysik ist es genauso: Verschränkungen zerstören nicht die Vorhersagekraft der Quantentheorie, wir müssen nur etwas vorsichtig sein, wenn wir überlegen, welche Fragen wir beantworten können und welche nicht. Philosophisch betrachtet ist die Quantentheorie aber sicher keine Bedrohung für die wissenschaftliche Methode des Vereinfachens und des isolierten Betrachtens einzelner Objekte.

Die Quantentheorie ist sicher ein ganz besonders faszinierendes Gebiet. Den Ruf, etwas philosophisch ganz grundlegend Neues zu sein, hat sie aus meiner Sicht aber zu unrecht. Sie kommt uns vielleicht seltsamer vor als andere Theorien, doch das liegt nur daran, dass wir nicht durch Alltagserfahrung an sie gewöhnt sind. Keinesfalls möchte ich der Quantentheorie hier ihren Glanz nehmen - im Gegenteil: Eben dadurch, dass man sie verstehen und in Formeln fassen kann, wird sie erst recht faszinierend. Wäre sie bloß eine Sammlung von schwammigen Aussagen über Ganzheitlichkeit, Verbundenheit und Bewusstsein wäre sie vergleichsweise langweilig - und hätte unsere Technologie und unser Leben niemals so verändert wie das in den letzten Jahrzehnten gelungen ist.

www.naklar.at

Werden Sie naklar-Fan auf Facebook

Die jahrhundertealte Weisheit unserer Vorfahren, die sorgfältig gesammelten Erfahrungen alter Völker, die mühsam erarbeiteten Erkenntnisse ganzer Kulturen können doch wohl nicht irren. Kein Zweifel: Am besten ist es, sich immer auf das zu verlassen, was lange erprobt, als gut befunden und mit Sorgfalt überliefert wurde.

Es ist kein Wunder, dass gerade in der Esoterik oft mit Tradition argumentiert wird: Wünschelruten werden als uralte Weisheit angepriesen, Runen sollen unsere Lebensprobleme lösen, und der Aromatherapeut mit Reiki-Spezialdiplom versichert, dass seine Techniken auf jahrtausendealten fernöstlichen Lehren beruhen. Lauter wohlerprobte Traditionen, die einfach richtig sein müssen - sonst hätten sie sich ja nicht so lange halten können.

Die gute alte Zeit

Dann müssen doch offenbar auch andere Traditionen ihre Richtigkeit haben, die sich besonders lange bewährt haben, oder? In ihrer liebevollen Weisheit behandelten unserer Vorfahren über Jahrtausende Frauen als Menschen zweiter Klasse und hielten sie von Bildung und wichtigen Berufsmöglichkeiten fern. Dass Kinder von Eltern und Lehrern geprügelt werden, ist altherbegrachtes Kulturgut. Der Aderlass wurde über Jahrhunderte als Therapie für viele verschiedene Krankheiten eingesetzt und von vielen Ärztegenerationen für gut befunden. Staatliche Herrschaftsverhältnisse waren jahrtausendelang viel einfacher zu regeln als heute: Wenn einfach der Sohn des Herrschers sein Nachfolger wird, spart man sich mühsame Wahlen.

Tradiert und verordnet - nicht hinterfragt und erprobt

Die Idee, das Altbewährte für wahr und richtig zu halten, hat natürlich einen gewissen Reiz. Leider ist diese Idee aber sehr oft falsch. Traditionen, alte Überlieferungen und Vorschriften überleben nämlich meist nicht deshalb, weil sie auf rationale Weise getestet, überprüft und für gut befunden wurden, sondern weil sie sich für bestehende Machtverhältnisse als nützlich herausstellen, weil es bequem ist, keine eigenen Ideen erarbeiten zu müssen, oder einfach weil es sich um nette, sympathische Gedanken handelt, die sich leicht mit einem wohligen Gefühl im Bauch von Generation zu Generation weiterreichen lassen, ohne dass sie jemals irgendjemand tatsächlich überprüft hat.

Vieles wird besser

Tatsächlich hat aber viel von dem, was uns heute lieb und teuer ist, mit Tradition nichts zu tun. Menschenrechte, Demokratie, Pressefreiheit, Gleichberechtigung der Geschlechter, Kampf gegen Rassismus und Homophobie - nichts davon hat eine lange Tradition. Im Gegenteil: all das musste (und muss noch immer) mühsam gegen Leute erkämpft und verteidigt werden, die ihrerseits auf das Hochhalten von Traditionen pochen. Die Wissenschaft, die immer hinterfragt und weiterentwickelt, ist das institutionalisierte Aufweichen von Traditionen. Nichts muss man glauben, nur weil es schon lange da ist.

Auch alter Dreck stinkt

„Aber zumindest lebten die Leute damals im Einklang mit der Natur", hört man dann oft. „Sie lebten nachhaltig, ohne giftige Chemie und ohne Umweltschäden zu verursachen." Unfug! Gerade Umweltprobleme haben eine lange Tradition. Im antiken Rom wurde das Trinkwasser durch Bleirohre verseucht, in England brachte schon um 1300 das Verbrennen von Kohle ernste Probleme für die Luftqualität, in Südeuropa holzte man in der frühen Neuzeit Wälder für den Schiffsbau ab und zerstörte dadurch ganze Landstriche. Es stimmt schon: Unsere moderne Technologie hat uns mehr Möglichkeiten in die Hand gegeben, unsere Umwelt zu schädigen, und wir haben solche Fehler schon viel zu oft begangen. Aber die Wissenschaft lässt uns solche Probleme auch verstehen und lösen.

Kurzlebig und jung

Selbst das Positive, das wir ganz intuitiv mit dem Begriff „Tradition" in Verbindung bringen, ist eigentlich erstaunlich neu: Wir feiern Weihnachten auf eine ganz bestimmte Weise, die uns heimelig traditionell erscheint - aber noch vor einigen Generationen wurde Weihnachten völlig anders gefeiert. Wir schwören, dass die Oma den weltbesten Schweinsbraten macht - doch die guten alten Familienrezepte sind historisch betrachtet recht jung: Vor zweihundert Jahren haben sich unsere Vorfahren ganz anders ernährt als wir. (Die so wunderbar traditionsreiche Wiener Küche etwa stammt zu einem großen Teil aus dem neunzehnten Jahrhundert.)

Traditionen sind eine tolle Sache. Wir kommen ohne sie nicht aus - und wir sollten auch gar nicht versuchen, auf sie zu verzichten. Ganz automatisch erfinden wir sogar unsere eigenen Traditionen: Vielleicht ein jährlich wiederkehrendes Nachbarschafts-Grillfest, vielleicht ein tolles Sommer-Erdbeerbowle-Rezept, vielleicht eine hübsche Winterdekoration, die wir jedes Jahr ans Fenster hängen. Menschen brauchen Traditionen, und das ist gut so. Aber ob etwas wahr oder falsch ist, das lässt sich nicht durch Tradition entscheiden.

Wenn uns also jemand erklärt, dass seine jahrtausendealten Chakren-Lehren oder Kristallauflege-Riten uns sicher heilen werden, weil sie eine so alte Tradition haben, wenn uns jemand sagt, dass man in der Landwirtschaft auf mittelalterliche Methoden zurückgreifen soll, weil das besser für die Umwelt ist, wenn uns jemand ermahnt, dass gleichgeschlechtliche Paare nicht heiraten dürfen, weil das gegen die uralte überlieferte Tradition der Ehe verstoßt, dann sollten wir ihm nicht mit ehrfürchtigem Respekt begegnen, sondern lieber daran denken: Auch Dummheit hat eine lange Tradition. Diese Tradition werden wir nicht ausrotten, aber wir können neue Traditionen begründen. Es wird Zeit.

www.naklar.at

Werden Sie naklar-Fan auf Facebook

Randi ist kein Wissenschaftler - trotzdem gehört er mit Sicherheit zu den Menschen, die in den letzten Jahrzehnten am meisten zur Verankerung des wissenschaftlichen Weltbildes in der Gesellschaft beigetragen haben.

Der Zauberkünstler als Aufdecker
In der Welt geht es mit rechten Dingen zu, davon ist Randi überzeugt - gerade deshalb, weil er gelernter Zauberkünstler ist. Er kenn die Tricks, er weiß, wie man andere Leute überlistet. Genau die Tricks, die er auf der Bühne vorführte, wurden auch immer wieder von Scharlatanen präsentiert - allerdings mit der Behauptung, es handle sich tatsächlich um Übernatürliches. Verständlich, dass Randi davon nicht gerade begeistert war - und so machte er sich daran, die Behauptungen solcher Leute zu überprüfen.

Eine Million für den, der zaubern kann
Weltberühmt wurde er spätestens durch seine Million-Dollar-Challenge: Wer ein übernatürliches (bzw. bisher für übernatürlich gehaltenes) Phänomen sauber unter definierten Rahmenbedingungen vorführen kann, bekommt von ihm eine Million Dollar. Viele haben es versucht - geschafft hat es freilich niemand.

James Randi zum Nachlesen
Zweimal hatte persönlich mit James Randi zu tun: Vor vier Jahren durfte ich ein längeres Telefoninterview mit ihm führen, das auszugsweise hier nachzulesen ist, heuer traf ich ihn persönlich beim Welt-Skeptikerkongress in Berlin.

Heute feiert James Randi seinen 84. Geburtstag - ich hoffe, dass es noch recht viele weitere Geburtstage zu feiern gibt!

Ein ausführlicheres Portrait von James Randi kann man auf www.naklar.at nachlesen. Alles Gute, James Randi!

James Randi und ich - er ist der mit dem längeren Bart.

www.naklar.at

Werden Sie naklar-Fan auf Facebook

Die Quantentheorie liefert Aussagen, die uns seltsam vorkommen: Teilchen, die sich auf verschiedenen Bahnen gleichzeitig bewegen und sich an unterschiedlichen Orten gleichzeitig befinden, wie Wellen miteinander interferieren oder gar kurzfristig aus dem Nichts andere Teilchen entstehen oder verschwinden lassen - zu unserer Alltagserfahrung will das nicht so recht passen. Warum aber sind in der Quantenwelt der winzig kleinen Dinge solche Phänomene ganz normal, während sie in unserem täglichen Leben niemals auftauchen? Der Grund dafür ist die Quanten-Dekohärenz: Sie sorgt dafür, dass Quanteneffekte auf kleine Dinge beschränkt bleiben.

Mit großen Objekten Quantenexperimente durchführen ist keine gute Idee.

Heute ist Quanten-Dekohärenz ein wichtiges Forschungsgebiet: Viele Experten auf der ganzen Welt versuchen, genauer zu entschlüsseln, woher sie kommt - doch das war nicht immer so. In vielen Quanten-Lehrbüchern oder Grundlagenvorlesungen kommt sie höchstens als Fußnote vor. Das ist seltsam, denn die Dekohärenz bestimmt ganz entscheidend, wie wir die Welt wahrnehmen.

Die Schrödingergleichung

Die wichtigste Gleichung in der klassischen Quantenphysik ist die Schrödingergleichung: Sie gibt an, wie sich die Quantenwellen, mit denen man beispielsweise einzelne Teilchen beschreibt, zeitlich verändern. Die Schrödinger-Gleichung ist eine lineare Gleichung: Das bedeutet, dass man aus zwei Lösungen der Schrödinger-Gleichung eine weitere Lösung zusammenmischen kann, die dann auch dieser Gleichung gehorcht. Wenn ich also mit der Schrödinger-Gleichung berechne, wie sich ein Teilchen nach links oder nach rechts bewegt, dann kann ich diese beiden Bewegungen zu einer Teilchen-Welle zusammensetzen, die sich sowohl nach links als auch nach rechts bewegt.

In unserem Kopf macht das zunächst mal keinen Sinn: Teilchen haben sich gefälligst in eine bestimmte Richtung zu bewegen, denken wir ganz intuitiv. Doch wenn man sich Teilchen eher als Wellen vorstellt, ist das kein großes Problem: Ein ins Wasser geworfener Stein löst kreisrunde Wellen aus - also Wellen, die sich in alle Richtungen gleichzeitig bewegen. Warum sollte das ein Teilchen nicht auch können?

Quanten-Überlagerungen finden wir an allen Ecken und Enden in der Quanten-Forschung: Teilchen drehen sich gleichzeitig links- und rechtsherum, Moleküle sind manchmal gleichzeitig zerbrochen und ganz, Photonen werden von einem halb durchlässigen Spiegel gleichzeitig reflektiert und durchgelassen. Die Schrödinger-Gleichung beschreibt ganz klar und eindeutig, wie das geschieht und welche zeitliche Entwicklung diese Quanten-Systeme nehmen.

Grautöne statt schwarz und weiß

Wichtig ist: Es handelt sich hier nicht um viele Teilchen, von denen zufällig manche in diesem, andere in dem anderen Zustand vorliegen - es handelt sich um Teilchen, die sich tatsächlich in beiden Zuständen gleichzeitig befinden. In der klassischen Physik hat man es oft mit statistischen Überlagerungen verschiedener Möglichkeiten zu tun, etwa mit einer zufälligen Mischung schwarzer und weißer Kugeln: Wenn ich daraus blind eine Kugel wähle, weiß ich nicht, welche Farbe sie hat - aber sie hat mit Sicherheit eine eindeutige Farbe. Eine echte Quanten-Überlagerung ist aber etwas anderes - nicht schwarz oder weiß, sondern immer einheitlich grau.

Und trotzdem: Wenn man die Quanten-Eigenschaften misst, bekommt man immer ein eindeutiges Ergebnis. Wenn ich die Drehrichtung des Teilchens, seine genaue Bahn oder sonst eine Eigenschaft messe, dann zeigt mein Messgerät eine bestimmte Antwort an. Der Zeiger des Messgeräts begibt sich nicht in eine Überlagerung aus verschiedenen Möglichkeiten, er gibt eine klare Antwort. Mein Teilchendetektor leuchtet auf - oder eben nicht. Aber er leuchtet nicht halb auf um ein halbes Teilchen anzuzeigen.

Eine Trennlinie quer durch die Welt

Das ist schwer zu verstehen. Wenn Teilchen Überlagerungszustände einnehmen können - warum ist es damit bei der Messung dann vorbei? Warum bekommen wir eindeutige Messdaten, wenn wir Quantensysteme messen, in denen offenbar überhaupt nichts eindeutig ist? Die Messung selbst macht die Quanten-Überlagerung kaputt - das wurde lange Zeit einfach als Grundannahme betrachtet, die man nicht weiter hinterfragen soll. Damit zog man eine Grenze in der Physik ein: Man trennte die Quanten-Welt der kleinen Dinge, in der Überlagerungen erlaubt sind, von einer klassischen Welt ab, in der sich große Dinge befinden - etwa Messgeräte, Mikroskope und wir selbst. Heute zeigt sich, dass es diese Trennlinie nicht gibt. Der Übergang scheint sich ganz natürlich aus den Gesetzen der Quantenphysik selbst zu ergeben.

Wenn wir ein Quantensystem messen, bringen wir es ganz zwangsläufig in Kontakt mit einem anderen System - mit einem Messgerät, und in weiterer Folge mit dem Rest des Universums. Die Schrödingergleichung beschreibt aber nur das kleine Quantensystem - der Messprozess selbst ist in dem, was die Schrödingergleichung vorhersagen kann, also gar nicht eingebaut. (Man könnte natürlich versuchen, eine Schrödingergleichung für das Gesamtsystem - bestehend aus Teilchen und Messgerät - hinzuschreiben. Doch weil ein Messgerät aus unüberblickbar vielen Teilchen besteht, ist das praktisch nicht möglich.)

Die Messung wählt die Lösung aus

Bei der Messung zeigt sich also, dass die Schrödingergleichung nur eine Näherung für das Verhalten des Quantensystems beschreibt: Sie gibt an, wie sich das System verhalten würde, wenn es sonst nichts auf der Welt gäbe, wenn das Quantensystem niemals in Kontakt mit etwas anderem käme. Bei der Messung freilich lässt sich dieser Kontakt nicht vermeiden. Dabei tauscht das Quantensystem Information mit seiner Umgebung aus. Diese Wechselwirkung mit der Umwelt bewirkt, dass sich das Quantensystem mit großer Wahrscheinlichkeit nicht mehr in einem Überlagerungszustand befindet, sondern in einem von mehreren ganz bestimmten Zuständen. Welche Zustände das sind, wird durch die Art der Wechselwirkung mit der Umwelt vorgegeben. Die Art dieser Wechselwirkung - also die Art des Messgerätes, die Auswahl der Messgrößen, die dadurch gemessen werden - bestimmt, welche Zustände des Quantensystems nach der Messung vorliegen können.

Ein Gerät, das misst, ob sich ein Quantenteilchen links- oder rechtsherum dreht, tritt also mit dem Teilchen auf eine solche Art in Wechselwirkung, dass den vielen möglichen Überlagerungszuständen zwischen links- und rechtsdrehend, das dieses Teilchen einnehmen kann, nur zwei bestimmte wahrscheinliche Endergebnisse übrigbleiben: Nämlich linksherum oder rechtsherum. Keine Mischung davon. Entweder schwarz oder weiß, aber niemals grau.

Wie die Art der Wechselwirkung zwischen Messgerät und Quantensystem diese ganz speziellen „klassisch erlaubten" Zustände auswählt, ist mathematisch schwer zu beschreiben. (Der Physiker Wojciech Zurek konnte auf diesem Gebiet schon einige recht schöne Ergebnisse vorzeigen. Er nennt diesen Auswahlprozess „Einselection".) Zu forschen gibt es hier noch viel - doch erkennbar ist heute schon, dass im quantenphysikalischen Messprozess nichts Mystisches wohnt. Er ist Teil der Quantenphysik - wenn auch ein besonders komplizierter.

Zusatzlektüre für Interessierte: W. Zurek:
Decoherence and the transition from quantum to classical -- REVISITED
Zum Quanten-Zufall: mehr auf naklar.at

www.naklar.at

Werden Sie naklar-Fan auf Facebook

Die Wissenschaft und der freie Wille - das ist ein Zweikampf, der seit dem Zeitalter der Aufklärung immer wieder mit feurigem Eifer inszeniert wird. Wenn die Welt völlig deterministisch abläuft, wie ein hochkompliziertes Uhrwerk, wenn sich aus dem Zustand der Welt an einem bestimmten Augenblick durch die Naturgesetze ganz zwangsläufig der Zustand im darauffolgende Augenblick ergibt - kann man dann überhaupt noch von Willensfreiheit reden?

Naturwissenschaft: Jetzt neu - mit freiem Willen!

Hans Briegel, ein Quantenphysiker aus Innsbruck, hat letzte Woche in „Nature Scientific Reports" ein Paper veröffentlicht, in dem er versucht, dem Phänomen des freien Willens näherzukommen - in den Medien hat das für einiges Aufsehen gesorgt. „Naturgesetze lassen freien Willen zu" oder „Der freie Wille hängt vom Zufall ab" titeln Zeitungen. Na wenn das kein Grund ist, sich die Sache mal näher anzusehen!

Briegel stellt darin ein Modell für die Entstehung freier Gedanken vor. So ein Modell muss jedenfalls anders funktionieren als ein simpler Taschenrechner, der auf einen bestimmten Input jedes Mal gleich reagiert. Die Nervensysteme von sehr simplen Organismen, etwa der Meeresschnecke Aplysia, kann man auch dieser Kategorie zuordnen, meint Briegel. Aplysia hat besonders große Neuronen und ihr Nervensystem ist recht einfach, daher ist sie ein beliebtes Untersuchungsobjekt in der Neurobiologie. Auch wenn wir uns nicht zu Diagnosen über das Seelenleben der Aplysia hinreißen lassen wollen - es fällt wohl niemandem schwer, sich das Nervensystem eines einfachen Tieres als rein reflexartig vorzustellen: Elektrische Signale lösen auf deterministische Weise eine Reaktion aus, beispielsweise eine Bewegung. In sich gehen, kontemplieren und sich nach innerem Kampf zu einer Entscheidung durchringen kann Aplysia wohl nicht.

Ein Netz aus Erfahrungen

Wenn wir nachdenken und entscheiden, verarbeiten wir Erinnerungen an vergangene Erkenntnisse und Erfahrungen. Unsere Gedanken wandern in Briegels Modell von einem Gedächtnisinhalt zum nächsten. Der Gedanke wird als Zufallswanderer modelliert, der sich in einem Netz von Gedächtnisinhalten bewegt und nach bestimmten Zufallswahrscheinlichkeiten von einem Punkt zu einem der benachbarten Punkte wandert. Das ist unabhängig davon, ob der Gedächtnisinhalt an einem bestimmten Punkt dieses Erinnerungs-Netzes eine tatsächliche vergangene Begebenheit widerspiegelt oder nachträglich verändert worden ist. Das denkende Subjekt kann mit Gedächtnisinhalten „spielen", wie Briegel sagt, und dadurch in unserer Erinnerung Episoden einspeichern, die nie so geschehen sind, die aber ebenfalls Teil des Gedankennetzes sind, in dem sich unser Denken bewegt.

Das Netz und der Zufall

Zwei Punkte sind wichtig für das Entstehen von freiem Willen, schreibt Briegel: Erstens das Erinnerungs-Netz, das als Simulationsplattform dient, in der über eine Entscheidung nachgedacht werden kann, anstatt einem bloßen Reflex folgen zu müssen. Die Denkprozesse finden in einem Netz statt, dessen Gedächtnisinhalte selbst durch die Denkprozesse überformt und verändert wurden. Zweitens: Der Zufall. Es muss, so meint Briegel, einen Zufalls-Prozess geben, mit der die Gedanken von einem Erinnerungsinhalt auf einen anderen wechseln. Ein Kandidat dafür ist der Quantenzufall, als möglicherweise fundamentalste Version des Zufalls in der Physik.

Das Ende eines historischen Streits?

Ist damit nun der freie Wille mit der deterministischen Physik versöhnt? Wohl kaum. Das Netz, in dem der Denkprozess abläuft und das durch diesen Denkprozess seinerseits ständig verändert wird, erinnert sehr stark an bisher schon bestehende Konzepte von neuronalen Netzen. Mit der Frage nach der Freiheit des Willens hat das noch nicht allzu viel zu tun, denn auch die Modifikation dieses Netzes kann nach völlig deterministischen Regeln vorgeben. Briegel selbst schreibt, dass man ein solches System künstlich nachbauen könnte. Auch in einer Turing-Maschine? Wenn es klare, von Anfang an bekannte Regeln gibt, nach denen sich ein System weiterentwickelt, kann ich dann von freiem Willen sprechen? Briegel selbst äußert sich in seinem Paper darüber auch nur sehr vorsichtig - was freilich viele Medien wieder mal nicht hindert, reißerisch zu formulieren.

Mein Chef, der Zufall

Interssant ist jedenfalls, dass auch hier wieder der Zufall eine entscheidende Rolle spielt. Auf Zufalls-Argumente stößt man nämlich in der Diskussion rund um freien Willen und das Bewusstsein immer wieder. Wir können oder wollen uns nicht vorstellen, dass unser kreatives, freies Denken, auf das wir so stolz sind, klaren naturwissenschaftlichen festgelegten Regeln folgt. Also muss irgendein Zufall her, ein Deus ex Machina, der uns der bedrohlichen deterministischen Kausalkette entreißt (am besten mit Hilfe der Quantenphysik - auch wenn niemand so genau weiß, warum Quantenzufall nun wirklich so grundlegend anders sein soll als eine Lottoziehung). Selbst wenn so etwas funktioniert und wir vom Zufall gesteuert werden: Was haben wir dann gewonnen?

Wenn wir auf dieser Ebene über freien Willen nachdenken, dann kann es ihn schon definitionsgemäß nicht geben. Entweder unser Denken beruht auf naturwissenschaftlichen Gesetzen, dann bestimmen diese Gesetze was ich denke und beschließe. Oder es gibt ein Zufallselement, das den naturwissenschaftlichen Regeln nicht unterworfen ist und quasi dem Universum zusätzliche, neue Information hineinfüttert, ohne irgendeine kausale Ursache - also auch ohne dass ich oder sonstjemand darauf Einfluss nehmen könnte. Das allerdings hat mit Freiheit auch nichts zu tun. Warum soll mich das Diktat eines Zufallsereignisses freier sein lassen als das Diktat eines mechanistischen Prozesses?

Es gibt Leute wie den deutschen Neurophysiologen Wolf Singer, die eine solche Argumentation zum Anlass nehmen, den freien Willen zu leugnen und sogar über die Frage nachzudenken, ob wir für üble Taten überhaupt zur Verantwortung gezogen werden können, wenn wir uns doch gar nicht freiwillig für sie entscheiden. Ich halte das für eine Vermischung von Kategorien.

Reduktionismus: Alles ist Physik?

Der freie Wille ist ein sehr nützliches Gedankenkonzept, wenn wir über Psychologie oder über Soziologie nachdenken. Er ist ein Begriff, der in ganz bestimmten wissenschaftlichen Feldern beheimatet ist. In physikalischen Theorien kommt er nicht vor. Freilich: Man kann Wissenschaften auf andere Wissenschaften zurückführen, damit hatten wir schon große Erfolge. Wir haben heute großes Vertrauen in die Annahme, dass die Chemie prinzipiell auf die Quantenphysik zurückgeführt werden kann - auch wenn es unsere Fähigkeiten heute bei Weitem übersteigt, komplizierte Chemische Reaktionen wirklich exakt Quantenteilchen für Quantenteilchen am Computer nachzuberechnen. Wir haben gelernt, dass sich Eigenschaften von biologischen Zellen sehr gut durch Chemie (und auch Physik) erklären lassen. Wir wissen, dass Gedanken mit der elektrochemischen Aktivität von Nervenzellen zu tun haben. Nirgendwo in dieser Kette gibt es eine deutliche Trennlinie, und ich bin selbst - als Reduktionist - überzeugt, dass wir die Zusammenhänge zwischen diesen Gebieten immer besser verstehen und nie auf eine unüberbrückbare Trennlinie stoßen werden. Trotzdem werden wir niemals menschliche Gedanken mit Formeln der fundamentalen Physik beschreiben. Selbst wenn wir es könnten: Es wäre einfach verdammt unpraktisch.

Menschliche Gedankenkonzepte und sprachliche Begriffe haben sich entwickelt, weil sie nützlich sind. In der Wissenschaft sind sie meist nur in einem überschaubaren wissenschaftlichen Gebiet nützlich. Auch wenn wir an die „Einheit der Wissenschaft" glauben und die Welt als ein deterministisches Uhrwerk betrachten, werden wir doch zugeben, dass wir in unserem täglichen Leben Kategorien wie „Bewusstsein", „Wille" oder auch „Freundschaft" und „Hass" ganz zweifellos eine sehr bedeutsame Realität zugestehen. Das ist kein Makel, das ist bewährte Taktik.

Emergente Eigenschaften

In der Physik waren Begriffe wie „Temperatur" oder „Druck" bekannt, lange bevor diese Begriffe mit dem Rest der Physik sauber in Verbindung gebracht werden konnten. Ludwig Boltzmann konnte dann durch schöne Formeln zeigen, dass sich diesen Begriffen eine saubere Bedeutung zuordnen lässt, wenn man das mechanische Verhalten von Atomen berechnet. Die Temperatur hat mit der durchschnittlichen Geschwindigkeit der Atome zu tun, der Druck mit dem Impuls, den sie auf einen umgebenden Behälter ausüben, wenn sie an der Wand anstoßen. Boltzmann beschrieb diese Größen statistisch - das ist nur bei einer großen Anzahl von Teilchen wirklich sinnvoll. Den Druck eines einzelnen Atoms angeben zu wollen, ist ein eher nutzloses Unterfangen. Druck und Temperatur sind emergente Eigenschaften eines Gases, die nicht in den einzelnen Gasatomen festgeschrieben sind. Trotzdem käme niemand auf die Idee zu sagen: Druck und Temperatur gibt es nicht! Es gibt nur Geschwindigkeitsvektoren und Massen von Teilchen, sonst nichts! Druck und Temperatur sind eine Illusion!

Nein - Druck und Temperatur haben sich als nützliche Begriffe erwiesen, daher verwenden wir sie. Mit dem freien Willen ist es wohl ähnlich: Auf Ebene der fundamentalen Physik ist er eher nutzlos. Aber er ist ein emergentes Phänomen, das aus dem Zusammenspiel einer großen Anzahl von Nervenzellen entsteht - und als solches emergentes Phänomen ist er sichtbar und erkennbar, auch wenn er auf fundamentaler Ebene genauso verschwindet wie der Druck bei Betrachtung eines einzelnen Atoms. Darüber sollten wir uns nicht wundern, das ist ganz normal.

www.naklar.at

Werden Sie naklar-Fan auf Facebook

Die Wiener Universitäten sind derzeit in Kinderhand: Die Kinderuni ist eine jährlich wiederkehrende Aktion, bei der tausende Kinder Vorträge hören, experimentieren oder basteln können. Ich halte das für eine ganz großartige Idee, inzwischen hat sie sich erfreulicherweise auf viele Universitätsstädte ausgebreitet. Auch heuer helfe ich dabei auch selbst ein bisschen mit.

Die Kinderuni soll Kindern zeigen, wie spannend Wissenschaft ist. Für eine technisch-naturwissenschaftliche Universität ist natürlich besonders erfreulich, dass der Mädchenanteil dort ungefähr bei 50% liegt - das lässt hoffen: Der Frauenanteil bei den Studierenden ist nämlich bei Studienrichtungen wie Physik oder Maschinenbau noch immer peinlich niedrig.

Interessant ist, dass schon bei der Kinderuni zwischen eher frauen- und eher männerdominierten Fachgebieten unterschieden werden kann: Bei Architektur-Themen sieht man viele Mädchen, bei mathematischen ist das Verhältnis recht ausgeglichen, und dort wo es ums Schrauben, Hämmern und Sägen geht sind die Mädchen wieder einmal heftig unterrepräsentiert. Ob die Eltern dafür verantwortlich sind, weil sie ihre Kinder (bewusst oder unbewusst) bei geschlechtsspezifisch ausgewählten Kinderuni-Vorlesungen anmelden, oder ob sich in diesem Alter die Kinder selbst aus eigenem Antrieb in bereits internalisierte Rollenbilder fügen, kann ich nicht überprüfen. Aber wie auch immer: Mich erstaunt wie stabil sich diese Rollenbilder über Jahrzehnte erhalten.

Heute habe ich in einer Bastelgruppe assistiert, in der jedes Kind (und ich auch, so nebenbei) einen kleinen Generator basteln durfte. Ganz klischeegemäß war diese Gruppe sehr männlich dominiert: Nur ein einziges Mädchen saß dabei - das war allerdings unsere Musterschülerin. Schneller als alle anderen verstand sie was zu tun war, souverän wickelte sie die Spule auf.

„Toll, du bist schon fertig!", sagte ich. „Dann kannst du schon mal zum anderen Tisch gehen, dort zeigt man dir dann, wie man die Drähte zusammenlötet." Sie blickte mich verständnislos an: „Löten? Das ist doch ureinfach [1]. Das mach ich selbst!" Und als ich sehe, wie professionell sie mit dem Lötkolben umgeht, die Drähte verzinnt und fixiert, lasse ich sie meine Spule auch noch löten. Wer weiß, ob ich das selbst so gut hingebracht hätte.

Diese Chance auf Nachwuchs-Rekrutierung will ich mir natürlich nicht entgehen lassen: „Willst du später auch mal etwas Technisches studieren, wenn du dich da so gut auskennst", frage ich. „Nein. Ich will später eine Modeschule machen", antwortet sie.

Naja. Schade. Aber die Welt braucht vermutlich auch gute Modedesignerinnen. Bis sowohl im Modedesign als auch in der Elektrotechnik die Geschlechterverhältnisse ausgeglichen sind, wird wohl noch einige Zeit vergehen.

[1] Sprachwissenschaftliche Anmerkung für alle Nicht-Wiener: "Ur" ist in Ostösterreich eine urpraktische Vorsilbe, mit der man ureinfach Wörter verstärken kann. Sie ist urverbreitet und hat sich sogar schon ur als eigenes Wort etabliert, mit dem man ganze Satzteile ur unterstreichen kann. Urcool, jedenfalls.

www.naklar.at

Werden Sie naklar-Fan auf Facebook

Ich habe nicht - wie mir unterstellt wurde - gesagt, es gebe keinen Unterschied zwischen PR und Journalismus. Das wäre eine dumme Aussage. Auch im Wissenschaftsbereich (und um den ging es mir) sind PR und Journalismus zwei verschiedene Sachen, so wie blau und grün zwei verschiedene Farben sind. Es gibt aber einen Bereich im Farbspektrum, in dem blau in grün übergeht, ohne deutliche Grenze. Muss man deswegen aufhören, die Begriffe „blau" und „grün" zu verwenden? Nein. Aber man soll nicht durch die Welt laufen und schreien: „Ich bin grün, grün ist toll, und alles was blauer ist muss ganz böse sein. Pfui!"

Wichtig war mir, mit etwas Ironie und Polemik eine Geisteshaltung zu kritisieren: Die Geisteshaltung, dass es eine scharfe Trennlinie zwischen dem guten, sauberen Journalismus und einem von Eigeninteressen gelenkten PR-Bereich gebe. Die emotionalen Reaktionen auf meine Aussagen bestärken die Meinung, dass diese Geisteshaltung allzu verbreitet ist.

Normalerweise besteht meine Arbeit in der Wissenschaftskommunikation einer Universität darin, wissenschaftliche Erkenntnisse einfach zu erklären, wissenschaftliche Publikationen in allgemeinverständlich lesbare Texte umzuwandeln. Die primäre Aufgabe der Wissenschaftskommunikation (oder "Wissenschafts-PR", ein Begriff, den ich nicht so mag) liegt also darin, Wissen verfügbar zu machen. Es gibt andere Bereiche, die auch gerne „PR" genannt werden, deren Hauptaufgabe es oft ist, Fakten zu verbiegen oder zu verschleiern. Damit will ich meine Arbeit nicht in einen Topf geworfen sehen.

Natürlich wähle ich Themen aus, die ich schön, lustig und spannend finde - und dann klingt das Geschriebene oft auch positiv, ganz im Sinne der Institution, die mich bezahlt. Das ist richtig. Ein Journalist stellt wissenschaftliche Erkenntnisse meist auch positiv dar - denn fände er sie nicht faszinierend und spannend würde er wohl nicht darüber schreiben. Zum Glück habe ich, ähnlich wie ein Journalist, genug Freiheit und genug Auswahl an möglichen Themen um über Inhalte, die ich persönlich für unpassend halte, nicht zu schreiben. Ich bekomme keine Anordnungen, von oben, wissenschaftlich Unsauberes PR-technisch hinzubiegen. (Ich verkneife mir hier, über wohlbekannte Sachzwänge zu diskutieren, durch die eine Themenauswahl auch in ganz klassischen seriösen Zeitungen beeinflusst wird.)

Natürlich: Auch eine Uni braucht „klassische PR", im politischeren Bereich, abseits von der Wissenschaft. Man kämpft um die besten Studierenden, man pflegt Kontakte zu mächtigen Partnern, man versendet politische Presseaussendungen. Das machen normalerweise nicht die Leute, die für Wissenschaftskommunikation zuständig sind, und das ist auch gut so. Ich würde nicht die Journalisten, mit denen in täglich zusammenarbeite, gleichzeitig auch mit Presseaussendungen über die Budgetsituation oder die Gründung einer neuen Fakultät beliefern wollen. Das ist ein anderes Geschäft.

Selbstverständlich gibt es im Wissenschaftsjournalismus Texte, die in dieser Form niemals von einer Universität kommen würden. Manchmal werden Uni-Skandale aufgedeckt, manchmal wird über unsaubere Praktiken berichtet, manchmal werden Plagiate ans Licht gebracht. Für diese Dinge sind natürlich die Journalisten zuständig, das ist nicht mein Revier. Aber mal ehrlich: Aufdeckungen sind kein besonders großer Teil des Wissenschaftsjournalismus. Trotzdem bin ich ganz zweifellos sehr dafür, dass Journalisten solche heiklen Themen anpacken. Das brauchen wir alle dringend. Weiter so!

Ich jedenfalls bleibe dabei: Universitäten müssen informieren. Das ist ihre soziale Pflicht. Eine Waschmittelfirma oder ein Transportunternehmen haben keine solche sozialen Pflichten - das ist der Unterschied. Ich fühle mich zuallererst der Wissenschaft verpflichtet, dann erst meiner Institution. Nun kann man mir gerne vorwerfen, ich hätte die falsche Einstellung zu meinem Berufsbereich, bisher war ich mit dieser Einstellung aber recht gut unterwegs.

www.naklar.at

Werden Sie naklar-Fan auf Facebook

Das ist ungefähr das Bild, das viele Journalisten von ihren Kollegen im Unternehmens-Bereich haben: Gescheiterte Existenzen, die man im Vorbeigehen flüchtig bedauert. Nach dem mitleidsvollen Schulterklopfen Hände waschen nicht vergessen! Wer weiß, vielleicht ist PR ansteckend.

Na gut, es stimmt: Es gibt traurigerweise wirklich Heerscharen von selbsternannten Kommunikations- und Medienexperten, die sich „Public Relations" oder „Unternehmenskommunikation" auf die Visitenkarte schreiben, sich wichtig fühlen und ihre gut bezahlte Arbeitszeit damit verbringen, den Journalisten auf die Nerven zu gehen. Ein ausgeprägtes Unbehagen mit solchen Leuten teile ich. Es ist auch völlig angebracht.

Die dunkle Seite der Macht

Immer wieder beobachte ich aber, dass von Journalisten in diese geistige Schublade alles hineingestopft wird, was nicht in den Bereich des klassischen Journalismus passt: Marketing- oder Werbe-Fuzzis, Blogger oder auch Leute aus der Wissenschaftskommunikation der Universitäten. Alles dasselbe. Die mischen sich da irgendwie in den Wissenschaftsjournalismus mit ein - das ist möglicherweise bedrohlich, auf jeden Fall aber verdächtig.

In diesem simplen Denkschema gibt es bloß das helle Licht des Journalismus - und die dunkle Seite der Macht, von der man sich fernhalten soll. Von Firmen, Unis oder öffentlichen Stellen bezahlt zu werden erscheint offenbar irgendwie eklig. Als ordentlicher Journalist muss man daher vor solchen zwielichtigen Leuten sauber abgrenzen und konsequent darauf hinweisen, dass man einer von den Guten ist!

Unhaltbare Grenzziehungen

Nun, ich bin einer von diesen Uni-bezahlten Schreiberlingen, und ich sehe die Sache etwas anders. Besonders kurios finde ich dieses Kastendenken dann, wenn Journalisten meine Presseaussendungen nehmen, vielleicht zwei Absätze leicht kürzen und sie dann als Artikel verwenden. Als Autor steht darunter dann: „Redaktion".

Ich freue mich, wenn das geschieht, und ich finde diese Vorgehensweise auch nicht wirklich problematisch - vorausgesetzt, der Journalist hat den Text vorher sorgfältig durchgesehen und für solide befunden. Der Versuch, klare Trennstriche zwischen Wissenschaftskommunikation und Journalismus zu ziehen, ist angesichts solcher Praktiken allerdings eher lächerlich.

In anderen Bereichen sind diese Trennstriche unbedingt notwendig: Die Presseaussendung einer politischen Partei hat selbstverständlich nichts mit dem Zeitungsartikel zu tun, in den sie schließlich mündet. Auch Pharma-PR soll bitteschön möglichst weit von Gesundheitsjournalismus entfernt gehalten werden! Doch wer behauptet, im Wissenschaftsjournalismus seien die selben Trennlinien aufrechtzuerhalten, macht sich etwas vor.

Die Unis gehören zu den Guten!

Universitäten sind keine Privatunternehmen und Wissenschaft ist keine Zahnpastamarke. Wenn wir an den Universitäten Forschungserfolge nach außen tragen wollen, dann produzieren wir Information, keine Werbung. Wir wollen nichts verkaufen. Wir terrorisieren niemanden mit Telefonanrufen und dem eindringlichen Wunsch, doch einen Artikel über unser neues Produkt zu schreiben. Wir ärgern niemanden mit sinnlosen Pressekonferenzen, bei denen es außer aufwändig belegten Brötchen nichts zu holen gibt. Deswegen haben wir weniger Geld als die Werbeabteilungen in der Wirtschaft, aber wir machen uns zu verlässlichen Partnern für die Journalisten. Zumindest versuchen wir das. Ganz ehrlich!

Also, liebe Wissenschaftsjournalisten: Lasst uns Freunde sein! Ihr seid von uns nämlich genauso abhängig wie wir von euch. Ihr habt leider längst schon keine Zeit mehr, wissenschaftliche Originalpublikationen ordentlich durchzulesen. Wir machen das für euch und sagen euch, was wichtig ist. Ihr dürft mich auch anrufen, wenn ihr zu wissenschaftlichen Themen noch Zusatzinformationen sucht oder Interviewpartner vermittelt haben wollt. Und ich rechne auch eure Zahlenbeispiele nach, mit denen ihr den Herrn Professor nach dem Interview nicht mehr belästigen möchtet. Dafür greift ihr einige unserer Themen auf und bringt sie an ein breiteres Leserpublikum - im besten Fall mit ein paar neuen, zusätzlichen Ideen, die in meinem Text nicht vorkamen. Durch diese Form der Zusammenarbeit steigt am Ende die Qualität, und das ist doch unser gemeinsames Ziel.

Auf die Qualität kommt es an.

Auf beiden Seiten - sowohl in den Redaktionsstuben als auch an den Universitäten - gibt es verdammt gute und peinlich unfähige Leute, das wissen wir. Moralische oder fachliche Verfehlungen von unfähigen Leuten sollte man nicht verwenden, um ganze Berufssparten abzuwerten. Freuen wir uns als über die guten Leute auf beiden Seiten und produzieren wir mit ihnen gute Resultate. Die Leser werden sich freuen.

www.naklar.at

Werden Sie naklar-Fan auf Facebook

Jahrzehntelang wurde an dem großen Teilchenbeschleuniger und den Detektoren am CERN in Genf geplant und gebaut, die Suche nach dem Higgs galt von Anfang an als entscheidendes Ziel. Nun, am 4. Juli 2012, konnte endlich verkündet werden, worauf die Hochenergiephysik-Community auf der ganzen Welt so lange gewartet hatte: Man hat tatsächlich bei der Suche nach dem Higgs ein neues Teilchen gefunden. Es gehört zur Teilchenfamilie der Bosonen und hat eine Masse von 125-126 Giga-Elektronenvolt.

Kann man auch wirklich sicher sein?

Von der Entdeckung eines Teilchens spricht man nur dann, wenn man mit sehr hoher Sicherheit sagen kann, dass es sich nicht um bloßen Zufall handelt. Theoretisch wäre es denkbar, dass rein zufällige statistische Schwankungen ein Signal verursachen, das aussieht wie ein Higgs-Teilchen. Man gibt daher die Wahrscheinlichkeit an, mit der das gemessene Signal zu beobachten wäre, unter der Annahme dass es das Teilchen gar nicht gibt.

Wenn wir einen Würfel haben und überprüfen wollen, ob der Würfel gezinkt ist, müssen wir auch statistische Methoden anwenden: Wenn ich zehnmal hintereinander eine Sechs würfle, dann werde ich zwar ziemlich sicher sein, dass es kein gewöhnlicher Würfel ist - doch theoretisch könnte ein solcher Effekt auch rein zufällig zustandekommen. Und genau davor versucht man sich zu schützen, in dem man möglichst viele Daten sammelt.

Gäbe es tatsächlich kein Higgs-Teilchen, wäre die Chance, die gemessenen Signale zu erhalten, extrem gering: Sie läge bei etwa eins zu 3.5 Millionen - bei einem einzelnen Detektor. Das entspricht ungefähr der Wahrscheinlichkeit, bei 22 Münzwürfen hintereinander "Zahl" zu werfen. Durch die Verwendung von zwei Detektoren, die praktisch idente Ergebnisse lieferten, erhöht sich die Sicherheit noch einmal deutlich. (Aus den Einzel-Wahrscheinlichkeiten der beiden Detektoren eine statistische Gesamt-Sicherheit zu berechnen, ist schwierig, weil die beiden Zahlen auf schwer einschätzbare Weise korrelliert sind.)

Fünf Standardabweichungen

Teilchenphysiker sind sehr vorsichtige Menschen. Eingebürgert hat sich die Grenze von fünf Standardabweichungen: Wenn das gemessene Signal so stark ist, dass es um mindestens fünf Standardabweichungen von dem entfernt ist, was man als bloßes Zufallssignal erwarten würde, dann kann man von einer Entdeckung sprechen. Daher war es psychologisch wichtig, diese symbolträchtige Grenze zu überschreiten. Mit den heute gezeigten Daten ist das gelungen: Die Daten des CMS blieben zwar mit 4.9 Standardabweichungen knapp darunter, der ATLAS-Detektor erreichte die magische Grenze von 5.0. Würde man die Daten beider Detektoren kombinieren, läge man sogar sehr deutlich darüber.

Ist es wirklich das Higgs?

Es gibt also keinen rational sinnvollen Zweifel daran, dass ein neues Teilchen entdeckt wurde. (Und das wurde auch von den CERN-Leuten heute klar gesagt.) Doch auch im nächsten Schritt lässt sich die extreme Vorsicht erkennen, die man beim Verkünden sensationeller Ergebnisse am CERN walten lässt: Man ist äußerst zurückhaltend damit, vom „Higgs-Teilchen" zu sprechen. Die Eigenschaften des neuen Teilchens konnten nämlich noch nicht alle im Detail erforscht werden, und so ist es theoretisch möglich, dass es sich um etwas Anderes als das Higgs-Teilchen handeln könnte.

Damit rechnet allerdings niemand wirklich: "Alle bisher gemessenen Charakteristika des Teilchens, etwa die einzelnen Zerfallsraten, mit denen sich das Higgs in andere Teilchen umwandelt, stimmen sehr gut mit den erwarteten Eigenschaften des Higgs überein", meint Prof. Anton Rebhan vom Institut für Theoretische Physik der TU Wien. Aus seiner Sicht besteht daher kein Zweifel, dass man am CERN nicht bloß irgendein Teilchen entdeckt hat, sondern das langgesuchte Higgs.

Die Vorsicht der Hochenergiephysik-Community ist also sinnvoll und vorbildlich - doch: Wenn etwas aussieht wie eine Ente und quakt wie eine Ente, dann ist es vermutlich eine Ente. Eine Zeitungsente hingegen sieht normalerweise ganz anders aus.

Die Entdeckung des Higgs-Teilchens bedeutet jedenfalls noch lange nicht, dass dieses Thema nun abgehakt ist - im Gegenteil: „Das ist erst der Anfang", sagt Fabiola Gianotti, Sprecherin des ATLAS-Experiments. „Wir treten nun ein in die Ära der Higgs-Messungen."

www.naklar.at

Werden Sie naklar-Fan auf Facebook

Kaum kommt ein kleiner kristallklarer Gedanke, wird er weich wie warmes Wachs und löst sich wieder auf. Alles umsonst. Es ist zu heiß.

Im Büro wird diskutiert, wo der Ventilator aufgestellt werden soll. Einen zweiten wird es nicht geben, die Universitäten müssen sparen. Wäre es kühler, könnte man über das interessante strömungsmechanische Phänomen diskutieren, dass ein auf voller Drehzahl laufender, keine zwei Meter entfernter Ventilator auf mich nicht die geringste spürbare Wirkung hat. Aber so eine Diskussion klappt heute nicht. Es ist zu heiß.

Und dann frage ich mich: Warum eigentlich hat niemand Angst vor Hitzewellen? Unter Hitze zu leiden fühlt sich fast an wie krank sein: Die Leistungsfähigkeit sinkt, man schwitzt und fühlt sich schlecht. In einer Studie aus dem Jahr 2010 wurden Hitzewellen aus vierzehn Jahren in neun europäischen Städten untersucht. Die Sterblichkeitsrate steigt - je nach Stadt - während einer Hitzewelle um bis zu ein Drittel. Das klingt ziemlich drastisch. Trotzdem nehmen wir Hitzewellen recht unaufgeregt hin, ohne uns viel dabei zu denken.

Nun könnte man sagen: Bei einer Hitzewelle sterben ohnehin nur geschwächte Menschen, die ohne Hitze eben vielleicht ein paar Tage später gestorben wären. Insofern ist die Hitzewelle kein kalter Killer sondern höchstens ein sanfter Sterbekatalysator. Doch dasselbe lässt sich auch von vielen Krankheiten behaupten.

Stellen wir uns vor, es gäbe eine Krankheit, die im Sommer über uns hereinbricht, ausnahmslos die gesamte Bevölkerung erfasst und leiden lässt, und noch dazu eine beträchtliche Anzahl von Menschen tötet. Panik würde aufkommen, Gesundheitsminister würden mit ernster Mine versprechen, Gegenmaßnahmen zu setzen, die Zeitungen wären voll von Artikeln über neueste Forschungsergebnisse über die bedrohliche Seuchenkrise. Doch angesichts der Hitzewelle denken wir bloß: Es ist zu heiß.

Nein, ich will mich hier nicht über ausbleibende Panik beschweren und ich will hier nicht dazu aufrufen, den warmen Mittelmeerraum aus Gesundheitsgründen unverzüglich Richtung Skandinavien zu evakuieren. Vielleicht sollten wir aber, entlang solcher Überlegungen, auch manche andere medientauglichere Angstszenarien etwas kühler betrachten. Kühler? Ja! Es ist zu heiß.

Jedenfalls aber wünsche ich mir eines: Eine Klimaanlage. Auf Krankenschein. Es ist zu heiß.

www.naklar.at

Werden Sie naklar-Fan auf Facebook

Manche Computerberechnungen haben ein Ergebnis, andere laufen ewig weiter. Die Frage, ob es eine eindeutige Methode gibt, schon im Vorhinein zwischen diesen beiden Fällen zu unterscheiden, ist das „Halteproblem". Alan Turing hat es gelöst.

Das Problem wurde freilich schon formuliert, als es noch lange keine Computer gab. Die Mathematik kannte schließlich auch schon vorher komplizierte Algorithmen - Kombinationen von Rechenregeln, die man nach einem festen Schema abarbeitet, um auf ein Ergebnis zu kommen. In der Schule haben wir zum Beispiel Algorithmen gelernt, mit denen wir große Zahlen per Hand multiplizieren konnten. Ziffer für Ziffer haben wir die Zahlen nach bestimmten Regeln bearbeitet, am Ende kam eine Zahl heraus - im optimalen Fall die richtige.

Das Collatz-Problem

Bei so einem Algorithmus ist es recht leicht zu zeigen, dass er ein Ergebnis haben wird. Es gibt aber auch Algorithmen, die möglicherweise nie auf ein Ende führen. Ein schönes Beispiel für so einen Algorithmus mit ungewissem Ausgang ist das Collatz-Problem: Wir beginnen mit einer beliebigen natürlichen Zahl. Wenn sie gerade ist, teilen wir sie durch zwei. Wenn sie ungerade ist, multiplizieren wir sie mit drei und addieren eins. Mit der Zahl, die wir nun bekommen haben, gehen wir genauso vor.

Beispiel: Wir beginnen mit 7 - ungerade, daher: 3x7+1=22. 22 ist gerade, das führt auf 11. Weiter geht's mit 34, 17, 52, 26, 13, 40, 20, 10, 5, 16, 8, 4, 2, 1.

Die Collatz-Vermutung ist, dass man mit diesen Rechenregeln immer bei der 1 landet, egal mit welcher Zahl man beginnt. Doch lässt sich das beweisen? Gibt es eine Methode, die zuverlässig entscheidet, ob meine Rechenregeln auf ein Ende führen werden, oder ich vielleicht auf Zahlen stoße, die mich unendlich im Kreis schicken?

Im Fall des Collatz-Problems fehlt die Antwort noch immer. Alan Turing hat allerdings ganz allgemein gezeigt, dass es keine Rechenvorschrift (heute sagt man meistens: kein Computerprogramm) geben kann, um von beliebigen Rechenprozeduren zu entscheiden, ob sie zu einem Ende kommen werden. Das gelang ihm, indem er die Frage stellte: Was würde geschehen, wenn es ein solches Programm gäbe, und man dieses Programm sich selbst untersuchen ließe?

Wie sich zeigen lässt, führt dieser Gedanke auf einen logischen Widerspruch.
Mehr dazu hier auf www.naklar.at.

Werden Sie naklar-Fan auf Facebook

Zu diesem Anlass gibt es auf naklar.at ein Geburtstags-Special über Alan Turing.

Logik und Lösbarkeit

Turing war ein Problemlöser. Er löste sogar Probleme über das Problemlösen: Noch bevor die ersten Computer gebaut wurden, analysierte er mathematisch, was man mit solchen programmierbaren Maschinen alles machen könnte. Welche logischen Fragestellungen können von Maschinen gelöst werden?
Wird die Maschine zu einem Ergebnis kommen, oder wird ihre Berechnungen in alle Ewigkeit weiterlaufen?
Lässt sich ein Computerprogramm schreiben, das andere Computerprogramme analysiert und feststellt, ob dieses Programm ewig laufen oder zu einem Ergebnis kommen wird? Diese Frage war zu Turings Zeit als „Halteproblem" bekannt und galt als eines der zentralen Probleme der Mathematik. Turing hat es gelöst: Ein solches Programm ist logisch nicht möglich.

Krieg und Kryptographie

Turing half mit, das wohl grässlichste Problem seiner Zeit zu lösen: Die Ausbreitung des Nationalsozialismus während des zweiten Weltkriegs. Turing war kein Soldat auf den Schlachtfeldern, er kämpfte mit den Mitteln der Wissenschaft. Gemeinsam mit vielen anderen Spezialisten arbeitete er daran, die Geheimcodes der Nazis zu knacken um ihre Funksprüche verstehen zu können. Die Arbeit an diesem Problem, die so ganz nebenbei einige der ersten großen Rechenmaschinen hervorbrachte, war erfolgreich: Die Codes wurden geknackt, die Nazis wurden - auch mit Hilfe der so erlangten Daten - geschlagen. Turing wurde zum Kriegshelden, ohne einen einzigen Schuss abgeben zu müssen.

Bewusstsein und Berechenbarkeit

Kein Zweifel: Der Computer, bei dessen Entwicklung Turing eine wichtige Rolle spielte, löst für uns heute viele Probleme. Manche Leute meinen, er hätte in unserem Leben mittlerweile sogar schon eine zu große Rolle eingenommen und werde manchmal selbst zum Problem. Welche Probleme würde man sich einhandeln, wenn die Fähigkeiten von künstlichen Maschinen irgendwann die Fähigkeiten unseres eigenen Gehirns erreichen würden? Müssten wir einem Computer dann Denkfähigkeit und Bewusstsein zugestehen - vielleicht am Ende sogar Kreativität? Für unser menschliches Ego wäre das wohl ein schweres Problem. Turing sah das recht unaufgeregt: Wenn man ein Gespräch mit einer Maschine führt, ohne zu erkennen, dass es sich um eine Maschine und keine menschliche Intellienz handelt, dann müsse man der Maschine wohl Denkfähigkeit attestieren. Dieser „Turing-Test" konnte allerdings bis heute noch von keinem Computerprogramm zufriedenstellend bestanden werden.

Gesellschaft und Gewalt

Das vielleicht einzige Problem, das er nicht lösen konnte, war kein wissenschaftliches - es wurde ihm von der Gesellschaft und der Politik bereitet. Aufgrund seine Homosexualität wurde Alan Turing angeklagt, mit Hormonen behandelt und so in die Depression getrieben. Es ist anzunehmen, dass sein Tod im Alter von nicht einmal zweiundvierzig Jahren ein Selbstmord war. Welche Geistesblitze hätte die Menschheit von diesem Genie vielleicht sonst noch haben können!

Manche Probleme stellt uns die Wissenschaft - sie zu lösen ist eine spannende, großartige Abenteuerreise. Andere Probleme werfen wir uns gegenseitig selbst an die Köpfe - damit sollten wir schleunigst aufhören.

Alles Gute zum Geburtstag, Alan Turing!

Einen ausführlicheren Artikel über Alan Turing gibt es auf naklar.at.
Was ist eine Turing-Maschine? Diese Frage wird hier beantwortet.
Ein Artikel über das Halteproblem wird noch folgen.

Werden Sie naklar-Fan auf Facebook

Hast du das schon gehört! Die blonde Popsängerin, von der letzte Woche dieses peinliche Foto aufgetaucht ist, wurde gestern wegen Drogenproblemen festgenommen. Und brandneue Meinungsumfragen sagen voraus, dass die Präsidentschaftswahl im Herbst doch anders ausgehen könnte als gestern prognostiziert, und dieser berühmte Fußballstar hat sich seinen Knöchel verstaucht und kann morgen doch nicht spielen.

Die Medienlandschaft hat uns so erzogen, dass wir die tägliche Information, die auf uns herabregnet, für unsagbar wichtig und unverzichtbar halten. Und trotzdem: Wenn wir nach zwei Wochen aus einem zeitungs - und fernsehlosen Urlaub nach hause kommen und fragen: Was gibt's Neues? Was ist denn inzwischen passiert? Dann hören wir meistens bloß: Ach, eigentlich eh nichts. Wozu also die ganze Aufregung um die Tagesnachrichten?

Halbgekochtes statt Durchgegartes

Wir werden medial täglich mit unausgegorenen Halb-Neuigkeiten beworfen. Anstatt komplizierte Entwicklungen abzuwarten, bis sich der Nebel lichtet und journalistisch sauber darüber berichtet werden kann, zieht man ziemlich blind einzelne Nachrichtenfetzen aus dem Nebel hervor und erklärt sie zu brandheißen Breaking News. Wenn sich die Wirtschaftslage in einer schwierigen Situation einfach nicht seriös einschätzen lässt, dann interviewt man einfach so lange verschiedene Experten, bis einer etwas Spektakuläres sagt, aus dem man dann eine Schlagzeile machen kann - am besten mit Weltuntergangsprognose. Wenn es über die US-Wahl nichts zu berichten gibt, dann erklärt man irgendwelche Vorwahlen in einem angeblichen Schlüsselstaat zur dramatischen Vorentscheidung. Nur nicht abwarten! Wir brauchen Neues, und das sofort!

Ist der Zug wirklich gleich abgefahren, wenn man sich mal Zeit lässt? Oder lassen sich Journalisten ganz unnötigerweise vom Aktualtiäts-Druck mitschleifen?

Woher das kommt ist klar: Der Hinweis „Entwicklung ungewiss - nähere Informationen folgen in sechs bis acht Wochen" verkauft keine Zeitungen und bringt keine Einschaltquote. In manchen Bereichen ist der Zwang zur künstlichen Aktualität allerdings wirklich schädlich - auch in der Wissenschafts-Berichterstattung.

Wissenschaft verläuft in Prozessen, die Jahre dauern, manchmal Jahrzehnte. Große Durchbrüche sind oft nicht an einem bestimmten Ereignis festzumachen, sondern offenbaren sich Schritt für Schritt. Dass ein Wissenschaftler von seinem Labortisch aufspringt, laut „Heureka!" schreit und jubelnd herumhüpft, passiert recht selten. Dass jemand schöne, neue Ergebnisse bekommen hat, über die er am Nachhauseweg zufrieden nachdenkt und damit wieder ein etwas tieferes Verständnis über seine Forschungsfrage gewonnen hat, passiert ziemlich oft. Wenn er das jahrelang macht, kann am Ende ein umwälzendes Ergebnis stehen.

Ein schnellerer Computer, der Krebs heilt und das Energieproblem löst!

Und trotzdem: Wenn man Wissenschaft in die Zeitung bringen will, dann muss man genau erklären können, warum das aktuelle Forschungsergebnis ganz neu und revolutionär ist, was es der Wirtschaft bringt und welche Anwendungen sich daraus ergeben werden. Ein tieferes Verständnis einer wichtigen wissenschaftlichen Forschungsfrage gewonnen zu haben, ist keine Meldung wert. Wissenschaft, die auf der Zeitskala von Jahren passiert, lässt sich in Medien, die auf der Zeitskala von Tagen arbeiten, kaum abbilden.

Der Journalismus der aufgebauschten Sensationen

Und genau deshalb bekommen wir oft so haarsträubend schlechten Wissenschaftsjournalismus serviert: Eine neue Studie behauptet, dass irgendein Nahrungsmittel Krebs verursachen könnte. (Oder auch heilen, das ist Geschmackssache.) Eine neue Technologie wurde entwickelt, die Blinde sehend machen oder Gelähmte zum Gehen bringen wird. (Das stand zwar letztes Jahr auch schon in der Zeitung, in ganz anderem Zusammenhang, aber echt jetzt, diesmal stimmt's, ehrlich!) Der Weg zum Quantencomputer wird wieder einmal durch neue Experimente geebnet. (Unglaublich wie eben dieser Weg mittlerweile sein muss!)

Auch ich - ich gebe es zu - serviere Journalisten wenn möglich Topaktuelles. Die Publikation von gestern, heute schon als Presseaussendung. Die Konferenz von nächster Woche - eine Vorankündigung, mit Sperrfrist. Ehrlicher wäre es wohl, ein spannendes wissenschaftliches Gebiet vorzustellen, ohne Bezug zu aktuellen Entwicklungen zu erzwingen. Wir wollen über aufregende neue Ideen in der Kardiologie, in der Quantenoptik, in der Biochemie informiert werden - doch ob die Information heute oder in einem halben Jahr kommt, ist doch eigentlich ziemlich egal. Entscheidend ist die Qualität der Information.

Lassen wir uns mal Zeit!

Einfach mal warten?

Vielleicht muss sich der Wissenschaftsjournalismus einfach von dem seltsamen Druck der Tagesaktualität lösen. Ist doch egal, welche Paper diese Woche in Nature oder Science publiziert werden! Wenn es spannende Geschichten sind, will ich sie hören - aber auch in ein paar Monaten werden sie noch interessant sein. Bis dahin hätte man dann Zeit, gut zu recherchieren und einen sauberen, verständlichen, ausgewogenen Artikel zu schreiben. Ganz ohne künstliche Überhöhung zufälliger tagesaktueller Ereignisse.

Werden Sie naklar-Fan auf Facebook


Mehr dazu auf www.naklar.at: Sensationsmedien gefährden die Wissenschaft

Offenbar bin ich gerade in dem Alter, in dem sich mein Freundeskreis epidemisch zu verheiraten beginnt. Meine Freunde Iva und Hannes wurden von diesem Trend nun auch erfasst - auch wenn sie aus sehr unterschiedlichen Lebenswelten kommen: Sie ist Theoretische Physikerin, er ist Experimentalphysiker. Ich wünsche ihnen von Herzen, dass sie diese Kluft gemeinsam überbrücken können und künftige Kinder synkretistisch erziehen, bis sie alt genug sind, sich aus eigener Überlegung für einen der beiden Wege zu entscheiden.

Hochzeiten sind eine ziemlich erfreuliche Sache - ganz besonders, wenn man sie nicht selbst organisieren muss. Alleine schon den passenden Ort zu finden stelle ich mir hochkomplex vor. Iva und Hannes haben diese Herausforderung in bemerkenswert souveräner Weise gemeistert. Gefeiert wurde an einem prächtigen Weingut in Mautern, in einer wunderschönen Gegend Niederösterreichs. Allerdings erkannten wir schon bei der Begrüßung durch die Chefin: Dort klatscht uns die Esoterik ins Gesicht, dass die Schwingungen nur so rauschen und uns feinstoffliche Informationsquanten über die Rückenchakren laufen. Es handelte sich nämlich um ein biodynamisches Demeter-Weingut, gedüngt mit den segensreichen Geistesabsonderungen des großen Anthroposophen Rudolf Steiner.

Kuhmisthörner und Fruchtbarkeitszauber

Mit herzerwärmender Begeisterung berichtet die Chefin, dass im Herbst am Hof Kuhhörner mit Kuhmist gefüllt und anschließend vergraben werden. Ich bin in einer ländlichen Gegend aufgewachsen, in der man über die düngende Wirkung von Kuhmist schon lange bescheid weiß und zum olfaktorischen Ärgernis der benachbarten Bevölkerung sowie zum Entsetzen eventuell versehentlich gerade anwesender Touristen auch tatsächlich immer wieder gerne einsetzt - aber darum geht es hier nicht. Wir brauchen nämlich nur die feinstofflichen Schwingungen der Hornmistkuh, nicht den Hornkuhmist selbst. Im Frühling gräbt man da Mistkuhhorn aus und rührt eine kleine Menge des Kuhhornmists in Wasser an, wodurch sich das Wasser mit Information auflädt. Träufelt man etwas von diesem Wasser auf ein Feld, dann strahlt die Information des Kuhmisthornwassers auf das Feld aus und sorgt für himmlisch strahlendes Wachstum. (Zumindest bei erfreulichen und gewünschten Wucherungen. Das Wachstum von Brennnesseln, Kartoffelkäfern oder Magengeschwüren wird dadurch nicht verbessert, da bin ich ziemlich sicher.)

Informationswasser für alle!

Großen Wert legt man auch darauf, dass bei Tisch belebtes Wasser ausgeschenkt wird. Hier reden wir allerdings nicht über verdünnten Kuhhornmist. Das Trinkwasser ist zwar auch mit wunderschönen Energieschwingungen aufgeladen, doch diese Wasserinformation stammt aus höchst informationsaktiven Quellen im Gebirge, nicht aus Kühen. Wir bekommen also wohlschmeckendes, gesundheitlich höchst unbedenkliches belebtes Wasser in hübschen blauen Flaschen, wie Sie es beim Wunderheiler Ihres Vertrauens kaufen können. Belebtes Wasser ist eine geniale Erfindung: Es schmeckt besser, macht Lebensmittel frisch und haltbar, es vermindert den Wasserbedarf beim Waschen, hält das Schwimmbecken sauber, und ist überhaupt in jeder Hinsicht kerngesund und biologisch rein. Dass überhaupt noch anderes Wasser in den Handel und in die Leitungen gelangen darf, ist eigentlich unerklärlich. Ich wäre ja dafür, gleich in Passau, an der deutsch-österreichischen Grenze an der Donau eine Wasser-Energetisierungs-Anlage einzubauen, wo der ganze Fluss feinstofflich mit Information aufgeladen wird. Damit wären dann zumindest donauabwärts im Osten Österreichs alle wesentlichen Probleme gelöst. Aber auf mich hört ja niemand.

Hochwissenschaftliche Untersuchung

Weil das Hochzeitspaar und die zu einem beträchtlichen Teil naturwissenschaftliche Hochzeitsgesellschaft solchen Informations- und Schwingungswundern gegenüber eher skeptisch eingestellt war, haben wir zu späterer Stunde eine höchst wissenschaftliche Überprüfung der Wasserqualität durchgeführt. Jede Versuchsperson bekam zwei identische Wassergläser zum Verkosten - eines mit profanem Mautner Leitungswasser war und eines mit kostbarem Informationsquantenenergiewasser. Gläser, Wassertemperatur und Wassermenge waren identisch. Jeder Proband musste sich entscheiden, welche Wasserprobe ihm besser schmeckt - das Ergebnis wurde sorgfältig notiert.

Seltener Anblick:
Theoretikerin bei praktischen Versuchen

Der Versuch wurde mit zehn verschiedenen Personen durchgeführt. Gäbe es, wie manche seltsame Häretiker unterstellen, keinen Unterschied zwischen informationsbelebtem Wasser und gewöhnlichem uninformierten Leitungswasser, dann hätte man erwarten müssen, dass fünf mal das Informationswasser als besser bezeichnet wird und fünfmal das unbelebte Wasser. Allerdings: In ganzen sieben von zehn Fällen entschieden sich die Versuchspersonen für das Informationswasser! Damit ist also ganz eindeutig ohne jede Spur von Zweifel für alle Zeiten und mit unanfechtbarer Sicherheit bewiesen, dass Wasserinformationsbelebung funktioniert! Wenn jetzt jemand sagt, er habe in einem Statistikbuch nachgeblättert und festgestellt, dass diese Behauptung so nicht stimmt, weil so ein Ereigniss auch rein zufällig mit immerhin 12% Wahrscheinlichkeit eintritt, dann muss ich fragen: War das Statistikbuch auch mit feinstofflicher Information aufgeladen? Nein? Na bitte. Mit grobstofflich-mathematischer Statistik ist einem so subtilen Phänomen natürlich nicht beizukommen.

100% Trefferquote!

Ganz besonders bemerkenswert ist: Bei dem Experiment haben sieben Quantenphysiker teilgenommen. Und alle sieben Quantenphysiker haben sich für das belebte Informations-Wasser entschieden. Also das kann doch bittesehr absolut kein Zufall sein! Die Wahrscheinlichkeit für siebenmal richtiges Raten liegt bei 1:128 - das entspricht zwar in homöopathischer Nomenklatur immer noch erst etwa einer C1-Verdünnung, ist aber doch ein beeindruckendes Zahlenverhältnis. Zweifellos liegt das daran, das Quantenphysiker besonders sensibel auf die geheimnisvollen Quanten-Schwingungen des Universums reagieren. Dass wir hier nachträglich nach Analyse der Daten eine Theorie entwerfen und mit den selben Daten verifizieren, ist in diesem Fall erlaubt: Die feinstoffliche Wissenschaftstheorie lässt das zu. Weitere Untersuchungen sind daher nun völlig unnötig.

Schmeckt das nach Informationsschwingung?

Nun, ich weiß, dass dieses Ergebnis manchen Leuten nicht schmeckt. Es zu verheimlichen wäre aber unredlich - wir wären damit in die verbreitete Falle von „publication bias" getappt. Daher war es mir wichtig, dieses Experiment, das zweifellos das moderne Paradigma der Naturwissenschaft aus den Angeln heben wird, hier zu veröffentlichen. Wie sich die Wissenschaft angesichts revolutionär neuer Erkenntnisse weiterentwickelt, kann man hier nachlesen. Bis es so weit ist bleibt mir nur, dem Hochzeitspaar alles Gute zu wünschen, harmonische Schwingungen und positive Lebensinformation!

Werden Sie naklar-Fan auf Facebook


Mehr lesen auf www.naklar.at

Kugeln, die über den Tisch rollen und an harten Wänden reflektiert werden - Billard ist eigentlich eine recht einfache Sache. Das Spiel eignet sich aber ziemlich gut, um einige Zusammenhänge zwischen verschiedenen physikalischen Gebieten zu untersuchen. Vor Kurzem habe ich hier ein paar Sätze über klassische und quantenphysikalische Billardspiele geschrieben. Heute werde erklären, wie man alle möglichen Bahnen einer Billardkugel in einem einzigen Bild darstellen kann - und was das mit Quantenphysik zu tun hat.

Der einfachste Billardtisch der Welt

Wie Physiker das nun mal gerne machen, vereinfachen wir zunächst das Problem wieder so weit wie möglich: Wir verwenden nur eine einzige Billardkugel, und diese Kugel stellen wir uns winzig klein vor, am besten punktförmig. Statt eine gewöhnlichen Tisches mit sechs Löchern genügen uns zwei Löcher: Durch das eine Loch schießen wir die Kugel auf den Billardtisch, sie rollt herum und verlässt den Tisch entweder durch das andere Loch, oder durch das Loch, aus dem sie gekommen ist. Reibung vernachlässigen wir - der Kugel bleibt also nichts anderes übrig, als immer wieder an den Wänden reflektiert zu werden, bis sie irgendwann durch das eine oder das andere Loch wieder verschwindet.

Ein Beispiel für einen simplen Billardtisch. Der Rand kann irgendeine beliebige Form haben. Wie man an den eingezeichneten Linien sieht gibt es Bahnen, die zum Eingangsloch zurückführen und Bahnen, die zum Ausgangsloch hinausführen.

Alles was wir wissen wollen ist: Verlässt die Kugel den Tisch durch das Eingangsloch oder durch das Ausgangsloch? Die Antwort auf diese Frage steht natürlich schon fest, sobald die Kugel auf ihre Bahn gebracht wird. Wenn wir direkt beim Eingangsloch beobachten, an welcher Stelle die Kugel auf den Tisch rollt und in welche Richtung sie sich fortbewegt, ist die Bahn eindeutig bestimmt. Probieren wir alle möglichen Kombinationen von Anfangspunkt und Anfangswinkel aus, wissen wir alles über unser Billardproblem, was man überhaupt wissen kann.

Alle möglichen Bahnen in einem Bild

Zeichnen wir also ein Bild, auf dem wir diese beiden Anfangsgrößen durchtesten: auf der horizontalen Achse tragen wir den Sinus des Einschusswinkels auf, die vertikale Achse steht für die Anfangsposition am Eingang. Punkte am oberen Rand des Bildes stehen für Kugel-Bahnen, die am oberen Rand des Eingangsloches gestartet wurden, die unteren Punkte für Bahnen, die von unteren Rand des Loches stammen. Punkte links von der Mitte gehören zu Kugeln, die zunächst nach unten geschickt werden, je weiter wir nach rechts gehen, umso steiler ging die Bahn der Kugel am Eingangsloch nach oben. Die Farbe jedes Punktes gibt an, was letztlich mit der Kugel passiert: Bahnen, die zum Ausgangsloch führen, sind schwarz eingezeichnet, Bahnen, die den Tisch durch das Eingangsloch verlassen, sind weiß.

Das Bild ist gewissermaßen der „Fingerabdruck" des Billardtisches (man nennt es auch "Phasenraumdiagramm"). Wenn wir es genau ansehen, können wir viel über die Geometrie des Tisches lernen. Besonders markant ist der große schwarze Fleck in der Mitte: Er gehört zu Bahnen, die ungefähr mit Winkel null gestartet wurden, also ziemlich geradeaus. Bei unserer simplen Billardgeometrie (mit genau gegenüberliegenden Löchern) führen solche Bahnen natürlich geradewegs zum Ausgangsloch und werden daher schwarz markiert. Starte ich am obersten Rand des Eingangsloches muss ich ganz gerade oder leicht nach unten schießen um direkt zum Ausgang zu kommen, bei einem Start vom unteren Rand ist es umgekehrt - daher ist der schwarze Balken in der Mitte leicht schief.

Es gibt auch noch eine Reihe weiterer markanter Streifen auf diesem Bild. Man kann sich leicht überlegen, dass sie zu bestimmten einfachen Bahnen gehören, die relativ rasch aus dem Billard hinaus in das eine oder andere Loch führen - zum Beispiel einmal über die Bande oben, und dann zum Ausgangsloch hinaus. Je öfter der Weg der Kugel über eine Bande führt, je länger diese Weg also wird, umso schmäler werden die Streifen. Dieses Phänomen kennt jeder Billardspieler: Je öfter man über die Bande spielen will, je länger der Weg zum Loch ist, umso genauer muss man die Kugel spielen, damit sie tatsächlich dort landet wo sie soll.

Der "Fingerabdruck" (Phasenraumdiagramm) eines kreisförmigen Billards mit gegenüberliegenden Öffnungen


Die Größe? Völlig egal!

Jetzt kennen wir also eine übersichtliche und praktische Methode, eine Situation beim Billardspielen übersichtlich und vollständig durch ein Bild zu charakterisieren. Kennen wir das Bild, wissen wir über jede mögliche Kugel-Bahn bescheid. Interessant ist: Wir haben nirgends gesagt, wie groß der Billardtisch ist. Es ging bisher nur um die Geometrie des Tisches. Ob der Tisch hundert Meter lang ist oder zwei Millimeter, das spielt für unser Fingerabdruck-Bild keine Rolle.

Und die Quantenphysik?

Wenn wir aber immer kleinere Tische bauen und immer kleinere Kugeln verwenden, dann kommt uns irgendwann die Quantenphysik in die Quere: Unterhalb einer bestimmten Größe lässt sich nicht mehr vernachlässigen, dass jedes Teilchen auch Welleneigenschaften hat. Bauen wir einen Mikrometer-kleinen Tisch und verwenden als Kugel ein einzelnes Elektron, dann stellen wir fest, dass das Elektron nicht mehr unbedingt unseren berechneten Kugel-Bahnen folgt. Das Elektron läuft nicht auf einer festen Bahn, es breitet sich aus wie eine Welle - es läuft auf verschiedenen Bahnen gleichzeitig, es befindet sich auf verschiedenen Orten gleichzeitig. Wir können nicht einmal mehr sagen, an welchem Punkt auf unserem Bild wir ein bestimmtes Elektron einzeichnen müssen: Wir können nämlich die Richtung des Elektronen-Impulses und seinen Aufenthaltsort nicht gleichzeitig feststellen - das verbietet Heisenbergs Unschärferelation. Der Anfangszustand des Elektrons lässt sich nicht so hübsch und eindeutig definieren, wie das bei einer klassischen Kugel möglich ist.

Wir haben es also mit einer Elektronen-Welle zu tun, von der wir nur ungefähr sagen können, wo sie in unserem Bild eingezeichnet werden muss. Welche Farbe ist dieser Welle dort nun zuzuordnen? Wenn sich das Elektron wellenartig über den Tisch ausbreitet, dann wird es normalerweise auch nicht vollständig bei dem einen oder anderen Loch wieder hinausgehen. Die Elektronenwelle kann sich aufteilen, sie schwappt hierhin und gleichzeitig dorthin, eine bestimmte Portion des Elektrons wird sich durch das Eingangsloch wieder entfernen, eine andere Portion nimmt den anderen Ausgang.

Beispiel für eine Quanten-Welle auf einem Quanten-Billardtisch (mit freundlicher Genehmigung von Prof. Stefan Rotter, TU Wien)

Alles wird unscharf ...

Ein schönes schwarz-weißes Bild des Billardproblems kann man also in der Quantenphysik nicht mehr zeichnen. Wir müssen uns damit abfinden, graue Zwischentöne zu bekommen. Wenn wir den Anfangszustand des Elektrons kennen, so präzise wie die Quantenphysik das erlaubt, können wir eine bestimmte Wahrscheinlichkeit ausrechnen, mit der man später ein Elektron beim Ausgang messen wird, und eine Messwahrscheinlichkeit am Eingangsloch - doch das ist alles. Genauere Aussagen können wir nicht machen. Nicht, weil wir nicht genug gemessen oder nicht präzise genug gerechnet haben - die Natur selbst lässt eine absolute Sicherheit in diesem Punkt nicht zu.

Eine Quanten-Version von den "Fingerabdruck-Bildern": Grau in grau

Wir haben also eine Situation, auf die man oft stößt, wenn man klassische Physik und Quantenphysik vergleicht: Die klassische Physik ist eindeutig und klar berechenbar, die Quantenphysik erscheint uns ein bisschen verschwommener: Statt geradliniger Bahnen haben wir es mit wellenartiger Ausbreitung zu tun, statt klarer Vorhersagen bekommen wir Wahscheinlichkeitsangaben. Wie man die hübschen schwarz-weißen Bilder trotzdem mit der Quantenphysik versöhnen kann, werde ich in einem anderen Beitrag erklären.

mehr Quantenphysik:
das Doppelspaltexperiment auf naklar.at