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Quantenwelt

Ist die Quantenphysik weniger kompliziert?

Sind zwei Eigenschaften der Quantenphysik in Wahrheit ein und dasselbe - nur in unterschiedlicher Gestalt? Drei Physiker legen hierfür nun Beweise vor.
Die Schrödinger-Gleichung auf einer Tafel

Die Quantenwelt scheint doch etwas weniger komplex aufgebaut zu sein, als Physiker bislang dachten. Das legt zumindest eine Arbeit von Stephanie Wehner und ihren Kollegen von der National University of Singapore nahe. Sie können nach ihren Angaben belegen, dass zwei besondere Eigenschaften der Quantenphysik ein und dasselbe sind – und sich nur unterschiedlich manifestieren. Der Welle-Teilchen-Dualismus entspreche demnach einfach nur der heisenbergschen Unschärferelation in anderer Ausprägung, so das Ergebnis. "Die Verbindung tritt ganz natürlich hervor, wenn man sich vor Augen führt, welche Informationen man über ein System erhalten möchte", so Wehner. Beide Aspekte lassen sich mit verschiedenen mathematischen Gleichungen darstellen, doch existiert bislang keine Verbindung zwischen beiden. Wehner und Co gelang es dagegen, die mathematische Beschreibung des Welle-Teilchen-Dualismus so umzuformulieren, dass sie zu Gleichungen entropischer Unschärfebeziehungen wurden. Damit war die Verbindung zwischen beiden vormals getrennten Aspekten geschaffen.

Der Welle-Teilchen-Dualismus beschreibt, dass sich Quantenobjekte wie eine Welle verhalten – bis man versucht, dieses Objekt zu lokalisieren. Dann verschwindet ihr wellenartiger Charakter. Beobachten lässt sich dies im Doppelspaltexperiment, etwa wenn man Elektronen durch zwei eng zusammenstehende Schlitze auf einen Bildschirm feuert. Statt sich hinter dem Durchgang aufzuhäufeln, entsteht ein streifenartiges Muster, wie es eher Welleninterferenzen entspräche. Blickt man jedoch auf den Schlitz, durch den die Teilchen dringen, dann verschwindet das Interferenzmuster. Die Unschärferelation beschreibt hingegen, dass in der Quantenphysik zwei gegensätzliche Eigenschaften eines Teilchens – etwa Ort und Impuls – nicht gleichzeitig beliebig genau nachweisbar sind.

52. KW 2014

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 52. KW 2014

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