Es liegt an seinem Titel, dass ich dieses Buch zunächst mit spitzen Fingern vom Tisch genommen habe: ein weiteres angeblich allgemeinverständliches Buch darüber, dass die Quantentheorie angeblich unverständlich sei? Viel zu viel wurde schon geschrieben, gemurmelt, gemunkelt und gemutmaßt über verwirrende oder paradoxe Aussagen der Quantenphysik; viel zu wenig darüber, wie logisch und überzeugend sie aufgebaut ist. Das ist umso übler, als kaum ein Teil der Physik so weitreichend in unseren Alltag eingegriffen hat wie die Quantenphysik.

Die spitzen Finger müssen allerdings nicht weit blättern, bis sie (auf S. 12) auf die Aussage stoßen: »Die Quantenphysik ist keineswegs unverständlich […] Die Komplexität und die kontraintuitiven Eigenschaften der Physik dürfen nicht dazu führen, dass man sie mystifiziert.« Solche Sätze stimmen doch erwartungsfroh.

Das Buch hat zwei Teile. Im ersten geht es in zwei Kapiteln um die Effizienz und die ordnende Wirkung der Mathematik in der Physik. Der zweite Teil schildert in sieben, annähernd historisch angeordneten Kapiteln den Einzug der Wahrscheinlichkeit in die physikalische Naturbeschreibung, die Ursprünge der Quantenmechanik, deren Deutung und die quantenphysikalische Beschreibung von Vielteilchensystemen, außerdem die Erweiterung der Quantenmechanik zur Quantenfeldtheorie, die Entstehung effektiver Naturgesetze aus mikroskopischer Komplexität und schließlich die Möglichkeiten, mit Quantensystemen Informationen zu speichern, zu verschlüsseln und zu verarbeiten. Diese Kapitel sind jeweils zwischen etwa 20 und 50 Seiten lang. Sie werden untergliedert durch Einschübe für nebensächliche, aber unterhaltsame Absätze und durch Kästen für Details. Die Abbildungen sind allesamt gezeichnet.

Über Unschärferelation und Wellenfunktion

Die ersten beiden Kapitel benennen die beiden Aufgaben der Mathematik innerhalb der Physik. Zu diesem Zweck wird die Infinitesimalrechnung mehr erwähnt als beschrieben. Danach werden Symmetrien und ihre mathematische Darstellung durch Gruppen anhand anschaulicher Beispiele eingeführt, denn »in der Quantenphysik kann alles […] auf der Grundlage der Symmetrie klassifiziert und erklärt werden« (S. 53).

Nach dieser kurzen Vorbereitung steigen Autor und Autorin in die Physik ein. Sie begründen zunächst den Übergang zur Quantenphysik anhand der üblichen Beispiele (Hohlraumstrahlung und Photoeffekt), besprechen dann die Interferenz im Doppelspaltexperiment und bekräftigen: »Hat man es verstanden, versteht man (fast) alles« (S. 104). Erfreulich nüchtern gehen sie mit dem Welle-Teilchen-Dualismus und mit der Unschärferelation um.

In den folgenden Kapiteln vier und fünf ist das Buch am leichtesten verständlich. Dort liest man beispielsweise: »Eine Wellenfunktion ist […] keine Realität. Sie enthält die Informationen, die uns über diese Realität zur Verfügung stehen […] Allerdings liefert jede neue Messung auch neue Informationen, sodass wir unser Wissen mit jeder neuen Messung entsprechend aktualisieren müssen« (S. 116 f.). So wird die informationstheoretische Bedeutung der Wellenfunktion verdeutlicht, die mit einer weiteren Aussage bekräftigt wird: »Alle Informationen stecken in den Korrelationen« (S. 147). Solche Sätze möchte man einrahmen; mit ihnen möchte man dem häufigen mystifizierenden Raunen entgegentreten, das aus vielen anderen Darstellungen der Quantenmechanik dringt.

Schrödingers Katze

Unmittelbar darauf folgt ein überraschender Abstieg, wenn die Darstellung Schrödingers Katze streift und dabei zu dem eigenartig ausweichenden Ergebnis gelangt: »Eine Katze kann gleichzeitig tot oder lebendig sein« (S. 157). Nach der überzeugenden Einführung in den informationstheoretischen Charakter der Quantenmechanik wäre es so einfach gewesen zu erklären, dass die Quantenmechanik eben keine Aussagen über die unselige Katze selbst trifft, sondern nur über unsere Kenntnis ihres Zustands – wodurch der Katze alles Paradoxe abhandengekommen wäre.

Im sechsten Kapitel, das von Systemen aus vielen Quanten handelt, geht es zunächst wieder in voller Klarheit weiter. Die Notwendigkeit von Näherungen und deren Grenzen wird überzeugend dargelegt, und von den weithin bekannten und missverstandenen Feynman-Diagrammen heißt es, »dass viele Menschen diese Diagramme mit der Realität verwechseln, obgleich sie lediglich eine Abstraktion darstellen« (S. 181 f.).

Schrödingers Katze ausgenommen, sind diese sechs Kapitel angenehm sachlich. Die drei folgenden Kapitel überzeugen leider deutlich weniger. Im siebten werden Quantenfeldtheorien und das Eichprinzip auf eine so skizzenhafte Weise besprochen, dass hier ein intuitives Verständnis kaum mehr vermittelt wird. In einem auffälligen Gegensatz zur vorherigen Darstellung heißt es nun: »Niemand versteht das Verwirrspiel mit Unendlichkeiten, Symmetrien und Eichbosonen, das nun folgt« (S. 244). Und von einem der mächtigsten Werkzeuge der Quantenfeldtheorie, der Renormierung, liest man, sie sei »auch wieder so ein Taschenspielertrick, aber er funktioniert« (S. 248). Das Thema des neunten Kapitels, die Quanteninformation, ist noch so neu und in seinen Auswirkungen so ungeklärt, dass seine Beschreibung hier kaum anders als zusammengestückelt ausfallen kann. Der kurze Epilog schließt dann wieder mit der wichtigen Aussage: »Die Physik ist also sehr eng mit der Informationstheorie verbunden« (S. 319).

So bleibt am Ende der Eindruck, dass die ersten sechs Kapitel dieses Buchs durchaus lesenswert sind und die Quantenphysik auf eine nüchterne, sachliche und verständliche Weise nachzeichnen. Auch wenn die folgenden drei Kapitel dagegen deutlich abflachen – bis dahin leistet dieses Buch einen wertvollen Beitrag zur Vermittlung der Quantentheorie, und die gezeichneten Abbildungen sind hervorragend.