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Titelthema: Quanten-Bayesianismus

Eine neue Quantentheorie

Im Jahr 1926 führte Erwin Schrödinger die Wellenfunktion in die Quantentheorie ein. Wie sie zu verstehen ist, darüber zerbrechen sich die Physiker bis heute die Köpfe. Eine neue Deutung namens QBismus geht davon aus, dass die Wellenfunktion nur die subjektive Erwartungshaltung des quantenmechanischen Beobachters wiedergibt.
Quantentheorie, Quanten-Bayesianismus (QBismus)

Die Quantenmechanik erklärt das Verhalten der Materie präzise – von subatomaren bis zu astronomischen Größenordnungen. Sie ist die erfolgreichste physikalische Theorie und zugleich die seltsamste: In der Quantenwelt scheinen sich Teilchen an zwei Orten zugleich aufzuhalten; Information pflanzt sich vermeintlich mit Überlichtgeschwindigkeit fort, und Katzen können gleichzeitig tot und lebendig sein. Seit nunmehr 90 Jahren plagen sich Wissenschaftler ohne rechten Erfolg mit solchen Paradoxien herum. Während die Erkenntnisse der Evolutionstheorie und Kosmologie längst fest zu unserem Weltbild gehören, gilt die Quantentheorie sogar vielen Physikern als bizarre Abnormität – eine zwar fast magisch wirksame, aber im Grund unerklärliche Gebrauchsanleitung zum Bau technischer Geräte wie Laser, Transistoren oder Kernspintomografen. Die nach wie vor zutiefst unklare Bedeutung der Quantentheorie verfestigt den Eindruck, für unser Alltagsleben seien ihre exotischen Ergebnisse eigentlich irrelevant.

Doch schon 2001 begann ein Forscherteam ein Modell zu entwickeln, das die Paradoxien eliminiert oder wenigstens entschärft. Der so genannte Quanten-Bayesianismus oder kurz QBismus (gesprochen wie Kubismus) liefert ein neues Bild der so genannten Wellenfunktion, auf der die Seltsamkeit der Quanten letztlich beruht.

Nach der herkömmlichen Auffassung wird ein Quantenobjekt, etwa ein Elektron, durch die Wellenfunktion repräsentiert – durch einen mathematischen Ausdruck, der die Eigenschaften des Objekts beschreibt. Will man vorhersagen, wie sich das Elektron verhalten wird, so berechnet man, wie sich seine Wellenfunktion zeitlich entwickelt. Das Ergebnis liefert die Wahrscheinlichkeit dafür, dass das Teilchen eine bestimmte Eigenschaft haben wird – zum Beispiel, dass es an einem Ort sein wird und nicht an einem anderen. Probleme entstehen, sobald Physiker annehmen, die Wellenfunktion sei real.

Darum bestreitet der QBismus die objektive Realität der Wellenfunktion. Indem er Quanten- und Wahrscheinlichkeitstheorie kombiniert, deutet der QBismus die Wellenfunktion als reine Gebrauchsanleitung, als mathematisches Werkzeug, mit dessen Hilfe der Beobachter klügere Entscheidungen über die ihn umgebende Quantenwelt trifft. …

November 2013

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft November 2013

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