Nicht alle Physiker waren seinerzeit von der neuen Theorie begeistert, wonach das Licht sich verhält, als bestünde es aus kleinen Teilchen. Erst nach einer Serie fruchtbarer wissenschaftlicher Auseinandersetzungen setzte sich die Quantenmechanik im 20. Jahrhundert durch.

Pflanzt sich das Licht wie eine Welle fort oder als Partikelstrom? Für den Begründer der klassischen Mechanik, Isaac Newton, bestand es jedenfalls aus Korpuskeln. Doch mit der Entdeckung der optischen Beugungs- und Interferenzphänomene schien zweifelsfrei festzustehen: Licht ist eine Welle, eine kontinuierliche Schwingung des elektromagnetischen Felds. Davon ließen sich die meisten Physiker auch nicht abbringen, als Max Planck erstmals den Zusammenhang zwischen der Temperatur eines heißen Körpers und der Frequenz der emittierten elektromagnetischen Strahlung in die richtige Formel fasste: Anscheinend verlässt das Licht den erhitzten Gegenstand in kleinen Portionen – in Form von Quanten.

Ein Rechentrick – oder eine ganz neue Physik?

Planck selbst hielt das für einen bloßen Rechentrick, der am vielfach bewiesenen Wellencharakter des Lichts nicht zu rütteln vermochte. Doch der junge Albert Einstein zog die radikale Konsequenz aus Plancks Formel; er lieferte für eine andere Wechselwirkung zwischen Materie und Strahlung, den sogenannten photoelektrischen Effekt, eine rein korpuskulare Erklärung: Energiereiche Lichtteilchen kicken freie Elektronen aus Metall, als wären sie Billardkugeln.

Was nun? Licht kann doch unmöglich beides zugleich sein! Ist es nun wellen- oder teilchenförmig?

Das Kapitel Wissenschaftsgeschichte, das aus diesem Dilemma hervorging, erzählt Thomas de Padova nicht als trockene Herleitung der heute gültigen Theorie von Licht und Materie, sondern als Widerstreit von Hypothesen, hinter denen lebendige Charaktere standen. Hier der schon weltberühmte Einstein, der die neue Theorie entschlossen vorantrieb, aber später hartnäckig Einwände gegen die Auffassung vorbrachte, die Quantenmechanik sei der Weisheit letzter Schluss. Dort Niels Bohr, ein philosophierender Pragmatiker, der das Wellen- und Teilchenbild als »komplementär« charakterisierte – und damit die Debatte um die Quantennatur für abgeschlossen erklärte. Ihm zur Seite stand der blutjunge Werner Heisenberg mit seiner Matrizenmechanik. In einigem Abstand von beiden positionierte sich der Wellenmechaniker Erwin Schrödinger, der Einsteins Kritik weitgehend teilte. Und nebst vielen anderen erschien ganz am Rand dieses Wimmelbilds der Franzose Louis de Broglie, ein veritabler Prinz, der erstmals zu denken wagte: Wenn Lichtwellen auch Teilchen sein können, warum sollen sich dann Materieteilchen nicht auch wie Wellen verhalten?

Heute sind die Quanten des Lichts unbestrittene Tatsachen. Sie ermöglichen den Laser – von Einstein theoretisch vorhergesagt! – und erklären das Strahlungsspektrum ferner Himmelskörper. Dennoch geht die Debatte über das zugleich körnige und kontinuierliche Wesen der Natur weiter.

Thomas de Padova versteht es großartig, die Geburt der Quantenphysik als das Werk leibhaftiger Menschen darzustellen, die sich in intensivem Austausch in Neuland vortasteten. Die Geschichte der »neuen« Theorie wird damit zwar nicht zum ersten Mal erzählt, aber noch nie las sie sich so spannend und lebendig.