Quantenphysik
Die Parallelwelten des Hugh Everett
Als er seine Theorie der multiplen Universen veröffentlichte, wurde sie von der physikalischen Gemeinde schlichtweg ignoriert. Zu Unrecht, wie sich später herausstellte. Doch Hugh Everett hatte der akademischen Welt schon den Rücken gekehrt und war ans Pentagon gewechselt.
Peter Byrne (www.peterbyrne.info)
arbeitet als Journalist in Nordkalifornien
und schreibt eine umfassende
Biografie über Hugh Everett: "The Devil's Pitchfork" soll 2009 erscheinen. Byrne dankt insbesondere Eugene Shikhovtsev, der als erster Historiker das Leben
Everetts studierte und seine Ergebnisse
großzügig zur Verfügung stellte. Außerdem dankt er dem American Institute of Physics für finanzielle Unterstützung; George E. Pugh und Kenneth Ford für ihren Rat; und den Physikern, die die wissenschaftlichen Passagen in der amerikanischen Originalfassung dieses Beitrags gegenlasen: Stephen Shenker, Leonard Susskind, David Deutsch, Wojciech H. Zurek, James B. Hartle, Cecile DeWitt-Morette und Max Tegmark.Für seine Kinder war er wieder jemand anderes: ein emotional abwesender, unerreichbarer Vater, "ein Möbelstück, das am Esszimmertisch saß" und eine Zigarrette in der Hand hielt. Der Kettenraucher und Gewohnheitstrinker starb mit nur 51 Jahren. Dies jedenfalls war sein Leben in unserem Teil des Universums. Ist die Viele-Welten-Theorie korrekt, die Everett Mitte der 1950er Jahre als Student an der Universität Princeton formulierte, nahm es aber auch viele weitere Wege – nämlich jeweils andere in einer Unzahl von Paralleluniversen.
Seine bahnbrechenden Arbeiten überwanden einen theoretischen Engpass in der Quantenmechanik: die Erklärung des…
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1. Nur der Glaube kann erklären, was das Auge nicht erkennt
27.03.2008, K. Hagemeyer, Leverkusen2. Universum als Überlagerung möglicher Welten
01.04.2008, Gerhard Fischer, 2125 Neubau, ÖsterreichDas heisst auch, dass man aufgrund der quantenmechanischen Prinzipien nicht voraussetzen kann, dass ein bestimmter Verteilungszustand der Ursuppe zur Zeit Inflation vorhanden war, sondern dass alle Verteilungsmöglichkeiten gleichzeitig als Überlagerungen realisiert waren. Das ist die universale Wellenfunktion. Erst aufgrund einer Messung kollabiert die Wellenfunktion zu dem konkreten Messwert, den wir beobachten. Nach Everett wird in jeder parallelen Welt ein anderer Messwert festgestellt.
Hier möchte ich einige zusätzliche Gedanken anbringen.
Das Prinzip der Dekohärenz ist für das Universum als Ganzes nicht anwendbar. Dieses geht ja davon aus, dass die Photonen die an einer Messung beteiligt sind, in die Umgebung entweichen. Ein Universum hat keine Umgebung, daher kann keine Dekohärenz stattfinden. Der Zustand des Universums war und ist in einem unbestimmten Zustand.
Genaugenommen kollabiert die universale Wellenfunktion nicht zu einem einzigen speziellen Messwert, sondern zu einem Subset von Wellenfunktionen (ich nenne es Wellenfunktionsbündel), die dadurch festgelegt sind, dass in allen der gemessene Messwert fix ist. Alle anderen denkbaren, aber (noch) nicht tatsächlich gemessenen Messwerte bleiben als Möglichkeiten in dem Wellenfunktionsbündel erhalten. Mathematisch ist ein Wellenfunktionsbündel die Menge aller Eigenfunktionen der universellen Wellenfunktion, die zu demselben Eigenwert bzw. zur selben Menge von Eigenwerten gehören, welche die beobachteten Messwerte representieren.
Eine fundamentale Art einer Messung ist die Beobachtung eines Ereignisses durch das Bewußtsein eines Menschen. Durch jede konkrete Beobachtung eines Menschen wird das Wellenfunktionsbündel enger und enger. Aber da es aus einem Kontinuum von Eigenfunktionen der universellen Wellenfunktion besteht, bleibt die Unbestimmtheit und daher die Menge von Freiheitsgraden trotzdem stets unendlich.
Wellenfunktionen haben die Eigenschaft, streng deterministisch zu sein. Nur der Messvorgang stört auf unerklärliche Weise diesen Determinismus. Dieses Paradoxon kann meines Erachtens durch das Modell des Wellenfunktionsbündels aufgelöst werden: Alle elementaren Wellenfunktionen eines Wellenfunktionsbündels bleiben deterministisch, durch die Messung wird „nur“ jenes Wellenfunktionsbündel aus der universellen Wellenfunktion ausgewählt, das den/die beobachteten Messwert(e) enthält.
Es könnte der Einwand gebracht werden, dass durch die Auswahl eines Wellenfunktionsbündels die Vergangenheit geändert wird, was unmöglich sei. Doch ist dies kein Gegenargument. Die Vergangenheit ist sowieso unbestimmt – siehe oben. Die festgelegte Vergangenheit ist eine Fiktion. Weiters sind die Begriffe von Vergangenheit und Zukunft durch den Determinismus der Wellenfunktion sowieso bedeutungslos weil gleichwertig, da deren Zustände streng ineinander abgebildbar sind.
Einen anderen Einwand würde ich gelten lassen: dass nämlich der Kollaps der Wellenfunktion noch immer nicht verhindert ist, sondern nur verschoben ist, nämlich hin zum Zeitpunkt des Urknalls. Ich sehe in diesem Modell dennoch einen Fortschritt, da dadurch mehrere Rätsel (Kollaps und Ursache des Urknalls) zu einem einzigen Rätsel zusammengefasst sind und wenigstens die weitere Entwicklung des Universums widerspruchsfrei dargestellt werden kann.
Die universelle Wellenfunktion kann konzeptionell auch die Überlagung von Welten mit unterschiedlichen Naturkonstanten beinhalten. Wenn ein Mensch andere Menschen beobachtet, die Umwelt beobachtet, deren chemische Zusammensetzung feststellt etc., wird durch diese Beobachtungen auf natürliche Weise jenes Wellenfunktionsbündel ausgewählt, in dem all dies möglich ist. Das antropische Prinzip ergibt sich automatisch daraus.
Eine knifflige Frage bleibt mir offen: Kann es auch Welten geben, in der die Quantenmechanik nicht gültig ist?
3. Quanten und Politik
01.04.2008, Rüdiger Kuhnke, München4. Grundsätzlicher Denkfehler
10.04.2008, Dr. K.J. ReisingerEveretts "Vielweltentheorie" setzt in Widerspruch hierzu das logische Vermögen des Bewußtseins absolut real als Gesetzmäßigkeit des Seins, verabsolutiert damit den Determinismus, macht infolgedessen die bloßen Wahrscheinlichkeiten des Wissens zu Notwendigkeiten des Seins und stellt damit in gewissem Sinne eine Umkehrung der Kopenhagener Deutung der Quantentheorie dar.
Die Irrationalität seiner Theorie liegt in ihrer (falschen) Annahme, die Totalität der Natur vollkommen erkennen, dadurch zu einer vollendeten Induktion der Naturerkenntnis kommen zu können und so Wissen und Sein logisch restlos ineinander aufgehen zu lassen. Das Denken wird damit (in einem absoluten Idealismus) zu einer seinsetzenden(-und erzeugenden) Tätigkeit gemacht, die zuletzt erfahrungslos alle möglichen Wirklichkeiten deduzieren kann.
5. Universalienrealismus
13.04.2008, Reiner Vogels, SwisttalDie von Reisinger Hugh Everett zu Vorwurf gemachte Denkstruktur, die "das logische Vermögen des Bewußtseins absolut real als Gesetzmäßigkeit des Seins" setzt, ist ja nichts anderes als eine neue Formulierung für den Universalienrealismus des Mittelalters. Der Universalienrealismus lehrte nämlich im Gefolge der platonischen Philosophie, daß allein die Universalien, also die Ideen bzw. die Begriffe, real seien, während die Phänomene der Erscheinungswelt ihr Sein lediglich als Abbilder dieser Ideen hätten. – In der Formelsprache des Avicenna: "universalia ante rem - Die Universalien sind eher als die Sache."
Das Beharren auf dem induktiven Charakter jeder Naturwissenschaft, für das Reisinger eintritt, entspricht dagegen mehr dem Universaliennominalismus. Dieser lehrte ja, daß die Universalien lediglich "Namen", also von den konkreten Erscheinungen abgeleitete begriffliche Abstraktionen, seien. Avicenna: "universalia sunt post rem – Die Uiversalien kommen nach der Sache".
Obwohl ich kein Naturwissenschaftler bin, gebe ich Reisinger insofern recht, als ich in der Tat den Eindruck habe, daß manche Theorien der modernen theoretischen Physik - nicht nur die Viele-Welten-Theorie, sondern auch die String-Theorien, nichts anderes sind als universalienrealistische Hypothesen, die von einer geradezu platonischen Auffassung der Mathematik herkommen und meinen, was mathematisch zwingend sei, müsse irgendwie auch real sein.
6. Entscheidendes Argument fehlt
14.04.2008, Heinrich Willy Rautenhaus, MarburgJohn Wheeler ist ja dann auch offensichtlich in den Neunzigerjahren von Everetts Theorie vollkommen abgekommen und hat seine informationstheoretischen Deutung der Quantenmechanik entwickelt. "It from Bit" lautete seine Devise. In seiner Schrift "Information, Physics, Quantum - The Search for Links", Princeton 1990 findet sich eine sehr umfassende Literaturliste zu diesem Thema (beginnend mit Johannes Kepler und Robert Fludd (179 Quellen), Everett wird nicht einmal erwähnt!
Es ist übrigens bewundernswert, wie sehr der verehrte Großmeister der amerikanischen theoretischen Physik damals an der deutschen Wiedervereinigung begeistert Anteil nahm!
7. Nicht als bare Münze nehmen - weder Parallelwelten noch Paul Davies' "Aliens"
15.04.2008, Prof. Paul Kalbhen, Gummersbach8. Mögliche Fakten statt parallele Welten
22.04.2008, Helmut Fink, NürnbergZudem lassen sich alle Aussagen von "Kopenhagnerisch" in "Multiversisch" übersetzen. Wer statt "Eine Möglichkeit wurde realisiert, und die anderen sind weggefallen" sagt: "Unser Universum hat sich geteilt, und wir sehen nur einen Zweig", der liefert nicht mehr als ein phantasieanregendes Erklärungsplacebo. Denn Universenteilung ist nicht leichter zu verstehen als Faktenentstehung. Schon gar nicht kann sie "aus den Gleichungen selbst" abgelesen werden. Letztlich werden hier einfach nicht realisierte Möglichkeiten mit fernen Wirklichkeiten verwechselt. Mein hartes Fazit: Everetts Ansatz wurde nicht damals zu Unrecht ignoriert, sondern er wird heute zu Unrecht hofiert.
9. Eigenschaften einer Wellenverzweigung
06.05.2008, Prof. Dr.-Ing. Walter Buck, RudersbergAls Beispiel dient das einfache Problem des Dreitors. Eine eintretende Welle kann nur dann ohne Reflexion aufgespaltet werden, wenn beispielsweise der weiterführende Wellenleiter den halben Querschnitt hat. Die korrekte Betrachtung zeigt, dass es bei der Aufspaltung immer ein verstecktes viertes Tor gibt, durch das eine weitere Welle eintreten kann, die ebenfalls aufgespaltet wird, und zwar im umgekehrten Verhältnis zur ersten Welle. Dies folgt auch aus der Betrachtung des thermischen Rauschens.
Angewendet auf die Verzweigungen der Quantenphysik, müssten zu jedem Paar neuer Welten zwei "Elternwelten" existieren. Die Pfade in die Vergangenheit würden sich also genauso aufspalten wie diejenigen in die Zukunft. Im zugehörigen Zustandsraum entspricht dies einer Drehung des Koordinatensystems.
Anders gesehen, müsste zu jeder Verzweigung eine passende zweite Welt zur Verfügung stehen. Angesichts der Überfüllung des Universums mit den jeweils neu entstehenden Welten sehe ich darin das geringste Problem. Nach sehr langer Zeit müssten zwangsweise Rekombinationen auftreten. Die zweite Welt würde sich allerdings zunächst meiner Beobachtung entziehen. Ich kann also das Ergebnis der Vermischung nicht vorhersagen!
Weitere Konsequenzen ergäben sich daraus, dass sich die "Elternwelten" sehr ähnlich sein müssten, mit hoher Wahrscheinlichkeit sich also bereits in der Vergangenheit einmal berührt haben. Es ergäbe sich ein Netz ähnlich der als Butler-Matrix bekannten Zusammenschaltung von Antennenarrays.
Mir ist das Risiko von Spekulationen in diesem Umfeld wohl bewusst. Die Eigenschaften einer Wellenverzweigung habe ich aber als so elementar erlebt, dass mich auch ein grundlegender Irrtum meinerseits interessieren würde.