Physik und New Age (II)

Können sich New Age, Parawissenschaften und Esoterik auf die moderne Physik stützen?
Das EPR-Paradoxon

von Martin Lambeck

Inhalt

1. Einleitung
2. Das EPR-Paradoxon
3. Wie Capra und Ferguson das EPR-Paradoxon interpretieren - Zitate
4. McCabes Vernetzung
5. Holismus bei Kafatos-Nadeaus
6. Literatur

Einleitung

Das EPR-Paradoxon

Zum Verständnis der folgenden Argumentation muß ein neuer Begriff eingeführt werden: Betrachten wir eine Silvesterrakete, die am höchsten Punkt ihrer Bahn in zwei Splitter auseinanderfliegt. Wenn wir sehen, daß ein Splitter nach links geflogen ist, brauchen wir den zweiten nicht mehr zu beobachten, weil wir auf Grund eines Naturgesetzes (Fachsprache: Impulserhaltungssatz) wissen, daß der andere Splitter nicht mehr frei ist, sondern nach rechts fliegen muß. Zwei Größen, die so miteinander verbunden sind, daß auf Grund eines allgemeinen Naturgesetzes aus der Kenntnis der einen auf die andere geschlossen werden kann, heißen korreliert.

Zusammengefaßt: Zwei Größen heißen korreliert, wenn sie durch ein Naturgesetz so verbunden sind, daß man aus der Kenntnis der einen auf die andere schließen kann. Zwei Eigenschaften eines Gegenstandes sind relativ zueinander unbestimmt, wenn wir sie nicht gemeinsam kennen können.

Denken wir an eine im Raum frei bewegliche Magnetnadel, die sich in die Richtung des Erdfeldes einstellen kann. Betrachten wir sie von oben, zeigt sie durch ihre Richtung die Horizontalkomponente des Erdfeldes an, wie es in jedem Kompaß geschieht. Betrachten wir sie von der Seite, zeigt sie durch ihre Neigung (Inklination) die Vertikalkomponente des Erdfeldes an. Es erscheint uns entsprechend der Alltagserfahrung als selbstverständlich, daß wir Horizontal- und Vertikalkomponente gleichzeitig gemeinsam beobachten können. Dagegen behauptet die Quantenphysik, daß im Mikrobereich zwischen beiden Größen eine Unbestimmtheitsrelation besteht, so daß jeweils nur eine Größe genau bekannt sein kann.

Licht besteht aus Photonen (Lichtteilchen), die eine Richtung im Raum haben, die als Polarisationsrichtung bezeichnet wird (bekannt durch die Polarisationsfilter in der Photographie). Diese Polarisationsrichtungen verhalten sich ebenso wie die Horizontal- und Vertikalkomponente einer Magnetnadel; d.h. nach der Lehrbuchphysik können Horizontal- und Vertikalkomponente der Polarisations richtung der Photonen nicht gemeinsam bekannt sein. Die entsprechende Größe bei Elektronen heißt "Spin".

Das EPR - Argument besteht darin, die Unbestimmtheit durch ein Gedankenexperiment mit korrelierten Photonen zu widerlegen; es wird gewissermaßen die Korrelation gegen die Unbestimmtheits- relation ausgespielt. Die Argumentationskette läuft folgendermaßen: Man nehme eine Quelle, die korrelierte Photonen aussendet, die mit Lichtge- schwindigkeit zu den Empfängern A und B laufen. Stellen wir nun den Empfänger A so ein, daß er die horizontale Komponente mißt, dann brauchen wir den Empfänger B gar nicht mehr abzulesen, weil wir aufgrund der Korrelation ja schon wissen, was herauskommt. Jetzt kommt die EPR - Idee: Nachdem die Photonen die Quelle verlassen haben, entschließen wir uns, die Einstellung des Empfängers B so zu ändern, daß wir die Vertikalkomponente messen können. Wenn der Empfänger B dann tatsächlich die Vertikalkompo- nente mißt, ist die Quantentheorie falsch, die ja das gleichzeitige Kennen beider Komponenten verbietet.

Wenn sie aber andererseits die Vertikalkomponente nicht messen können soll, dann müßte ein Signal von A nach B lau- fen, um dem Empfänger B mitzuteilen, daß in A die Horizontalkomponente gemessen wird. Dieses Signal müßte mit Überlichtgeschwindigkeit laufen, um früher als das Photon in B anzukommen.

        Der Einstein-Podolsky-Rosen Paradoxon 
                        (EPR, 1935) 
                  Bellsches Theorem (1964) 
                  Aspect-Experimente (1982) 


                        Sender 
Empfänger         emittiert        Emfpänger
      A     <--       Korrelierte   -->       B
                        Quanten 


        Kann die Einstellung des Empfängers A die Messung des 
      Empfängers B instantan (mit Überlichtgeschwindigkeit und 
                    ohne Energieaufwand) beeinflussen?  

Empfänger in A wäre also nicht nur Empfänger der nach links laufenden Quanten, sondern er müßte gleichzeitig auch ein Signal mit Überlichtgeschwindigkeit nach B senden. Da nach Einstein Signale mit Überlichtgeschwindigkeit nicht gesendet werden können, müßte auch in diesem Fall die Quantentheorie falsch sein.

Insbesondere müßte die Idee der Unbestimmtheit, wonach Horizontal- und Vertikalkomponente nicht gleichzeitig be stimmte Werte haben können, falsch sein. Es sollte vielmehr sogenannte "verborgene Parameter" geben, die den beiden Komponenten auch ohne eine Messung einen bestimmten Wert erteilen und so die perfekte Determinierung der Welt wiederherstellen.

Das EPR-Argument wurde 1964 von John S. Bell mathematisch erweitert und vertieft. Durch die Entwicklung der Laser- und Computertechnik wurde es seit etwa 1975 möglich, das Bellsche Theorem ex- perimentell zu prüfen. Die ersten beweiskräftigen Experimente wurden von Alain Aspect durchgeführt; ihre Ergebnisse stehen in Übereinstimmung mit der Quantenphysik. Die Literatur zu diesem Thema ist inzwischen nahezu unübersehbar geworden; wichtige Originalarbeiten und eine zusammenfassende Darstellung sind in [7,8] zu finden.

Wie Capra und Ferguson das EPR-Paradoxon interpretieren - Zitate

CAPRA: "So kann beispielsweise kein Signal schneller als mit Lichtgeschwindigkeit übertragen werden. Aber jenseits dieser lokalen Zusammenhänge gibt es andere, nichtlokale, die augenblicklich und unmittelbar sind und die wenigstens heute noch - nicht mit mathematischer Präzision vorhergesagt werden können. Diese nichtlokalen Zusammenhänge sind das Wesentliche der Quantenwirklichkeit. Jedes Ereignis wird vom gesam- ten Universum beeinflußt, und obwohl wir diesen Einfluß nicht in Einzelheiten beschreiben können, erkennen wir doch eine Ordnung, die in statistischen Gesetzen ausgedrückt werden kann. ... Während die verborgenen lokalen Variablen in der klassischen Physik lokale Mechanismen sind, handelt es sich bei denen in der Quantenphysik um nichtlokale, un- mittelbare Beziehungen zum Universum als Ganzem. In einer gewöhnlichen ma- kroskopischen Welt sind nichtlokale Zusammenhänge relativ unbedeutend, weshalb wir hier von separaten Objekten sprechen und die physikalischen Gesetze als Gewißheiten formulieren können. Sobald wir uns jedoch kleineren Einheiten zuwenden, wird der Einfluß der nichtlokalen Zusammenhänge stärker; hier können die physikalischen Gesetze nur als Wahrscheinlichkeiten formuliert werden, und es wird zunehmend schwieriger, irgendeinen Teil des Universums vom Ganzen zu trennen." [2 S. 84,85]

CAPRA: "Für Einstein war, da sich kein Signal schneller als mit Lichtgeschwindigkeit fortpflanzen kann, es unmöglich, daß die an einem Teilchen vorgenommene Messung im selben Augenblick die Richtung des Spins des anderen, Tausende von Kilometern entfernten Teilchens bestimmen kann. Nach Bohr ist das Zwei-Teilchen-System ein unteilbares Ganzes, selbst wenn die Teilchen durch riesige Entfernungen voneinander getrennt sind. Ein solches System kann man nicht unter dem Aspekt unabhängiger Teilchen analy- sieren. Anders ausgedrückt: Die kartesianische Anschauung von der Wirklichkeit ist auf die beiden Elektronen nicht anwendbar. Obwohl im Raum weit voneinander getrennt, sind sie durch unmittelbare, nichtlokale Zusammenhänge miteinander verbunden. Diese Zu sammenhänge sind keine Signale im Einsteinschen Sinne; sie transzendieren unsere konventionelle Vorstellung von Informa tionsübermittlung. ... Die Quantentheorie hat uns gezeigt, daß die Welt nicht in unabhängig voneinander existierende isolierte Elemente zerlegt werden kann. [2 S. 88,89]

Capra faßt seine Auffassung von der Natur schließlich in dem Satz zusammen: "Jeder Teil des Universums ist zugleich das Ganze, und das Ganze ist zugleich jeder Teil - alles Sein durchdringt sich gegenseitig." [1, Klappentext] Capra nimmt durch Formulierungen wie "bewußtseinsabhängige Eigenschaften der Elektronen", "nichtlokale, unmittelbare Zusammenhänge und Beziehungen zum Universum als Ganzem", "Das Ganze ist zugleich jeder Teil", "Beziehung jedes Ereignisses zum Universum als Ganzem", "transzendierte Vorstellung von Informationsübermittlung", "Einbeziehung des menschlichen Beobachters und seines Bewußtseins in ein unteilbares kosmisches Gewebe" zumindest billi- gend in Kauf, daß Laien (an die sich seine Bücher wenden) ihn dahingehend mißverstehen, daß aus der Quantenphysik folge, ein Mensch könne allein mit Hilfe seines Bewußtseins, also seiner Willensentscheidung, ohne Einsatz von Energie Paraphänomene bewirken, z.B. Botschaften empfangen und senden sowie ent fernte Ereignisse beeinflussen und so Telepathie, Telekinese und außersinnliche Wahrnehmungen durchführen.

Beispiele derartiger Fehldeutungen der Physik finden sich z.B. in Marilyn Fergusons Buch "Die sanfte Verschwörung. Persönliche und gesellschaftliche Transformation im Zeitalter des Wassermanns", das schon in seinem Titel eine Verbindung zur Astrologie herstellt: "Damit gelangen wir zu Bells verblüffendem Theorem. Experimente zeigen, daß, wenn paarweise angeordnete Teilchen (die bezüglich ihrer Polarität identische Zwillinge sind) sich voneinander wegbewegen und die Polarität des einen Teilchens durch einen Experimentator verändert wird, sich das andere Teilchen augenblicklich ebenfalls verändert. Sie bleiben auf geheimnisvolle Weise miteinander verbunden. Bernard d'Espagnet, ein Physiker an der Universität von Paris, schrieb 1979: "Der Bruch mit Einsteins Annahmen scheint zu implizieren, daß all diese Objekte in gewissem Sinne ein unteilbares Ganzes bilden". Dieser Effekt wird wahrscheinlich nicht durch eine Übermittlung von Informationen verursacht, meint der Physiker Nick Herbert, zumindest nicht im üblichen Sinne. Vielmehr ist es "eine einfache Konsequenz der Einheit aller scheinbar voneinander getrennten Objekte ... ein quantenmechanisches Schlupfloch, durch das die Physik nicht nur die Möglichkeit, sondern die Notwendigkeit jener unitären Sicht der Mystiker anerkennt: 'Wir sind alle eins.'[9 S.2OO] "Die Tatsache des indirekten Sehens (das Sehen über eine große Entfernung hinweg, von altersher bekannt als Hellsehen), der Telepathie (Übermittlung von Gedanken), der Präkognition (Kenntnis von in der Zukunft liegenden Ereignissen), der Psychokinese (Interaktion von Geist und Materie) und der Synchronizität (bedeutungsvolle Übereinstimmungen, eine Mischung der anderen Phänomene).... Es konnte nachgewiesen werden, daß der menschliche Wille über gewisse Entfernungen auf Materie einwirkt, auf die Teilchen in einer Nebelkammer, auf Teilchen eines Kristalls und auf radioaktive Zerfallsraten." [9 S.2O3]

Fergusons Aussagen entsprechen genau Capras Darstellung der Physik. Die erste Aussage von der augenblicklichen Wechselwirkung behauptet Fernwirkung aus dem EPR- Gedankenexperiment, also In formationsübertragung mit Überlichtgeschwindigkeit und ohne Energieaufwand, die Aussage von der "unteilbaren Einheit" entspricht der Behauptung des Zusammenhangs mit dem Universum; daraus wird ein Zusammenhang zwischen Quantenphysik und Mystik konstruiert und schließlich wird die Behauptung aufgestellt, ein Mensch könne mit Hilfe seines Willens unter anderem den radioaktiven Zerfall beeinflussen.

Für Capra hätte es demnach zwei Möglichkeiten gegeben: Entweder hält er Fergusons Behauptungen für unwahr, dann hätte er als Physiker der Autorin raten sollen, diese Passagen zu streichen. Oder er hält die Behauptungen für wahr, dann hätte er den Meldungen nachgehen kön- nen, um die betreffende Person, die dieses Kunststück fertiggebracht haben soll, kennen zu lernen und vielleicht selbst eine Erklärung für dieses lehrbuchsprengende Experiment zu finden. Es hätte dann gute Aussicht bestanden, daß diese Person oder Capra oder beide gemeinsam den Nobelpreis erhalten hätten. Stattdessen ist offenbar beides nicht geschehen, sondern die Behauptungen stehen ohne weiteren Kommentar in Fergusons Buch, zu dem Capra eine freundliches Vorwort geschrieben hat. Darin dehnt er die physi- kalischen Aussagen auf weite Gebiete des menschlichen Lebens aus:

"Das neue Paradigma, das jetzt in verschiedenen Bereichen auftaucht, ist von einer ganzheitlichen und ökologischen Sicht geprägt. Es umfasst neue Konzepte von Raum, Zeit und Materie aus der subatomaren Physik; die Systembegriffe des Lebens, des Geistes, des Bewußtseins und der Evolution; den entsprechenden ganzheitlichen Zugang zu Gesundheit und Heilen; die Integration westlicher und östlicher Methoden der Psychologie und Psychotherapie; ein neues Konzept für Wirtschaft und Technologie; und eine ökologische und feministische Betrachtungsweise, die letztlich zutiefst spirituell ist." [9 S.13]

Dies ist ein Beispiel für die Argumentationstechnik, wissenschaftliche Tatsachenaussagen mit individuellen bzw. gesellschaftlichen Werturteilen zu verbinden, also Sein und Sollen zu vermischen. Betrachten wir eine Analogie zu dieser Vorgehensweise: Angenommen, Luther hätte sich auf die damalige Wissenschaft gestützt: "So fest wie die Erde im Zentrum des Weltalls ruht, so fest ruht der Glauben auf der Heiligen Schrift, darum müssen wir jetzt die Kirche reformieren." Dann hätte, nachdem 300 Jahre später sich das heliozentrische Weltsystem durchgesetzt hatte, der Papst sagen können: "Da seht ihr, welchen Unsinn der Luther geredet hat, nun werdet mal alle wieder katholisch!" In Wirklichkeit hat Luther eben nicht so argumentiert. Seinen Glauben an das geozentrische Weltsystem hat er nicht mit seinen Bestrebungen zur Kirchenreform vermischt, sondern hier hat er rein theologisch argumentiert. Daher laufen er und die evangelische Kirche nicht Gefahr, durch eine astronomische Beobachtung widerlegt zu werden.

McCabes Vernetzung

"In diesem [Experiment] werden zwei Photonen aus einer Lichtquelle im gleichen Augenblick losgelassen, und zwar in entgegengesetzten Richtungen. Die zwei Photonen sind korreliert, d.h. sie bilden eine Art Paar, so daß, wenn ein Photon plötzlich durch einen Polarisierer geführt wird, und es im Augenblick des Treffens einen bestimmten Winkel auf dem Polarisierer hat, das andere Photon, wenn es dann später durch einen Polarisierer geführt wird, den gleichen Winkel haben wird. Das würde bedeuten, daß das eine Photon weiß, in welcher Position das andere Photon gemessen wird. 1982 ist es Physikern gelungen, ein diesbezügliches einwandfreies Experiment in einem Labor durchzuführen. Ein Pariser Forscherteam bewies, daß das zweite Partikel weiß, was das erste weiß, und zwar gleichzeitig! Die Erfahrungen, die in einem Partikel enthalten sind, sind auch im anderen enthalten.

Dies sagt uns, daß Partikel, die einmal zusammengewirkt haben, Teile eines vernetzten Systems bleiben, in allen zu künftigen Bewegungen. Aber was heißt: 'ein- mal zusammengewirkt?' Wir alle bestehen aus Partikeln, die seit dem Anfang der Zeit zusammengewirkt haben. Das heißt, die Atome in meinem Körper bestehen aus Partikeln, die einmal mit Partikeln wirkten, die jetzt ein Teil eines Baumes sind, oder ein Teil eines Sternes, oder ein Teil Ihres Körpers. Der unabwendbare Schluß: Jedes Stück Materie ist mit allen anderen Exemplaren der Materie vernetzt, und verfügt jetzt schon über die gleichen Informationen, die jeder Einzelteil der Materie in sich trägt.

Die Materie bleibt auf der einen Seite etwas Festes, aus winzigen Partikeln bestehendes, und etwas, das man isoliert betrachten und behandeln kann. Aber sie bekommt auch eine zweite Identität dazu. Eine Identität, die von unserem Geist abhängig ist. Und eine Identität, die einen Gegenstand mit allem im ganzen Universum in einer mysteriösen Weise vereint. Das ist die überraschende Konsequenz der Quantenmechanik. Ich wiederhole es: Alle Materie ist in Wirklichkeit nur ein einziges Ganzes. Es sieht zwar so aus, als ob die Gegenstände voneinander getrennt wären, aber sie sind es in Wirklichkeit nicht."

Holismus bei Kafatos-Nadeaus

Hier wird der Kunde im Buchladen mit einem Blick über alle Zusammenhänge informiert: Wir sehen unten das Aspect-Experiment: In seiner Mitte die Quelle der nach beiden Seiten davonfliegenden korrelierten Photonen sowie links und rechts davon die Empfänger, die auf verschiedene Winkel eingestellt werden können, um die Horizontal- bzw. Vertikalkomponenten des Photonenspins zu messen. Darüber das Gehirn eines menschlichen Beobachters als Symbol des Bewußtseins und dahinter das Universum mit seinen Planeten, Sternen und Galaxien.

Das ist der perfekte Holismus auf einen Blick!

Literatur

[2]F.Capra: Wendezeit, Scherz Verlag, Bern, München, Wien 13. Auflage (1986)

[3] W.Heisenberg: Physik und Philosophie, S.Hirzel, Stuttgart 1959

[4] N.Bohr: Atomphysik und menschliche Erkenntnis, Vieweg, Braunschweig, Wiesbaden 1985.

[5] C.F.v.Weizsäcker: Aufbau der Physik, Hanser, München (1985), S.53O

[6] W.Heisenberg, N.Bohr: Die Kopenhagener Deutung der Quantentheorie, Ernst Battenberg Verlag, Stuttgart 1963 S.22

[7] Wheeler, J.A., Zurek, W.H. (ed) Quantum Theory and Measurement Princeton University Press, Princeton New Jersey 1983 S. 137,403

[8] Konzeptionelle und philosophische Probleme der Quantenmechanik. in: Greiner, W.: Theoretische Physik, Band 4 Quantenmechanik Teil 1 Einführung. Verlag Harri Deutsch, Thun/Frankfurt am Main 1989 S. 480- 505

[9] M. Ferguson: Die sanfte Verschwörung - Persönliche und gesellschaftliche Transformation im Zeitalter des Wassermanns. Sphinx Verlag Basel 3. Auflage 1983

[10] McCabe, J.A: Das Neue Weltbild (als An- kündigung seines Buches "A New World View"). Mensch Natur Gesellschaft Jg.6 H. II (1989) S. 28

[11] Kafatos, M. u. Nadeau, R.: The Conscious Universe - Part and Whole in Modern Physical Theory. Springer Verlag. New York usw. 1990

Prof. Dr. Martin Lambeck, 60,
ist Mitglied des Wissenschaftlichen Beirats des BERLINER DIALOG. Nach Studium des Wirtschaftsingenieurwesens und der Physik in Berlin 1959 Diplomingenieur der Fachrichtung Physik, 1964 Promotion zum Dr. Ing. 1969 Habilitation für Physik (Habilitationsschrift veröffentlicht bei de Gruyter, Berlin: "Barkhausen Effekt und Nachwirkung in Ferromagnetika). Seit 1970 Professor am Fachbereich Physik der TU Berlin. Veröffentlichungen auf den Gebieten Optik, Magnetismus, zerstörungsfreie Werkstoffprüfung, Physik-Didaktik, Zusammenhang der Physik mit dem geistesgeschichtlichen Umfeld, Übersetzungen aus dem Englischen.

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