Quantenmechanik und Viele Welten erklärt

Quantum-Mechanik ist wie der schrullige Cousin der Physik. Sie taucht tief ein in die winzigen Teilchen, aus denen alles um uns herum besteht. Während die klassische Physik der ruhige Typ ist, der jeden Morgen joggt, kommt die Quantum-Mechanik in Pyjamas daher, behauptet, die Realität gespalten zu haben und würfelt, um Entscheidungen zu treffen.

#Hugh Everett betritt die Bühne

In den 1950er Jahren hatte ein Typ namens Hugh Everett eine gewagte Idee zur Quantum-Mechanik, um einige ihrer seltsamen Aspekte zu erklären. Sein Konzept, bekannt als die Relative Zustandsformulierung der Quantum-Mechanik, schlug vor, dass das Universum nicht nur ein einzelnes Ergebnis liefert, wenn du etwas misst. Stattdessen existiert jedes mögliche Ergebnis in seiner eigenen Version der Realität. Es ist wie eine Split-Screen-TV-Show, bei der jeder Kanal ein anderes Ende der Folge hat.

#Die grosse Idee: Viele Welten

Everetts Idee führte zu dem, was viele die Viele-Welten-Interpretation nennen. Stell dir vor, jedes Mal, wenn du eine Entscheidung triffst, teilt sich das Universum in verschiedene Versionen von sich selbst, in denen jede Wahl ausgelebt wird. Du hast Pizza gewählt, aber irgendwo anders hast du Sushi bestellt. In einer anderen Welt hast du nicht einmal Essen bestellt und starrst nur auf die Speisekarte.

#Der Skeptizismus

Trotz ihres Charmes kratzten sich viele Physiker über Everetts Ideen den Kopf. Sie waren skeptisch, wie man diese Theorie in realen Experimenten testen könnte, denn, ganz ehrlich, wer will ohne Schwimmweste in ein Multiversum eintauchen? Die Hauptbeschwerde war, dass Everetts Theorien zwar faszinierend waren, aber nicht gut zu den meisten Experimenten der Physik passten. Es war, als versuche man, einen quadratischen Pfosten in ein rundes Loch zu stecken – das funktionierte einfach nicht.

#Die seltsamen Anforderungen an gute Beobachtungen

Ein wichtiger Punkt in Everetts Formulierung ist die Idee einer „guten Beobachtung“. Seiner Meinung nach musste eine Beobachtung strengen Kriterien genügen, um zu zählen. Das, was du beobachtest, darf sich während der Messung nicht verändern, was vernünftig klingt, aber ein bisschen so ist, als würde man sagen, ein Zauberer kann einen Hasen aus dem Hut zaubern, ohne den Hut jemals vom Tisch zu nehmen.

#Das Problem mit guten Beobachtungen

Die Anforderung an gute Beobachtungen bringt ein wenig Verwirrung mit sich. Die meisten physikalischen Beobachtungen in der realen Welt beinhalten Veränderungen und Interaktionen. Wenn du ein Objekt betrachtest, verändert es sich auf irgendeine Weise, selbst wenn es nur ein winziges bisschen ist. Wenn Beobachtungen also ohne jegliche Veränderung stattfinden müssen, würden die meisten wissenschaftlichen Experimente scheitern.

#Das fantastische, aber fehlerhafte Beispiel

Everett lieferte ein mathematisches Beispiel, um seine Theorie zu veranschaulichen. Er verwendete ein einfaches Modell, um zu zeigen, wie eine Messung funktioniert, und behauptete, dass alles geschehen könnte, ohne den Zustand des gemessenen Objekts zu ändern. Das klingt super, bis man realisiert, dass es nur funktioniert, wenn alles perfekt läuft, was in der Physik eine seltene occurrence ist, fast so, als würde man ein Einhorn im eigenen Garten finden.

#Auf der Suche nach der Realität

Auf der Suche nach einer schlüssigen Erklärung schuf Everett einen theoretischen Rahmen, der, obwohl mathematisch elegant, die Realität nicht genau widerspiegelt. Viele Experimente zeigen, dass Teilchen interagieren und ihre Zustände ändern, was seiner Idee widerspricht, dass sie während der Beobachtung unverändert bleiben könnten.

#Der Beobachter-Effekt

Lass uns etwas hinzufügen, das man den Beobachter-Effekt nennt. Einfach gesagt, bedeutet es, dass du durch die Beobachtung von etwas es veränderst. Wenn du zum Beispiel einen Wasserkocher beim Kochen beobachtest, kocht er nicht auf die gleiche Weise, wenn du nicht hinsiehst. Doch laut Everett sollte diese Veränderung bei einer guten Beobachtung nicht passieren, was den Beobachter-Effekt für seine Theorie etwas ungeschickt macht.

#Herausforderungen voraus

Everetts Formulierung hat einige bemerkenswerte Hürden. Sie geht von einer universellen Wellenfunktion aus, was ein schickes Wort für eine einzelne Welle ist, die alle Teilchen im Universum beschreibt. Diese Herangehensweise stimmt jedoch nicht mit der experimentellen Physik überein, die wir beobachtet haben. Es ist, als würde man behaupten, ein einziges Buch könnte jede Geschichte in jeder Bibliothek erklären – etwas zu ehrgeizig.

#Das Problem mit der Messung

Die Idee der Messung in Everetts Formulierung ist ebenfalls problematisch. Sie legt nahe, dass Messungen ohne irgendeine Veränderung des Objekts stattfinden können. Diese Einschränkung bedeutet, dass viele physikalische Prozesse, die wir beobachten – von chemischen Reaktionen bis hin zu radioaktivem Zerfall – einfach nicht erfasst werden. Es ist, als würde jemand versuchen, die Entfernung zum Mond mit einem Lineal zu messen, das nur Zoll misst.

#Der Fall des magischen Hamiltonian

Ein magischer Hamiltonian ist ein Begriff in der Physik, um zu beschreiben, wie sich Energie über die Zeit entwickelt. Everett schien zu implizieren, dass es einen Hamiltonian gibt, der mit Objekten interagieren kann, ohne sie zu verändern, so ähnlich wie eine gute Fee, die mit einem Zauberstab wedelt. Dieser magische Trick widerspricht jedoch den grundlegenden Prinzipien, die wir in unzähligen Experimenten beobachtet haben.

#DerRipple-Effekt

Die Auswirkungen dieser Ideen breiten sich wie Wellen in einem Teich aus. Wenn wir Everetts Ideen beim Wort nehmen, könnten wir schliessen, dass jedes mögliche Ereignis irgendwo in einem Multiversum existiert, doch empirische Beweise dafür bleiben schwer fassbar. Es ist, als würde man auf jedes Pferd in einem Rennen wetten und behaupten, man hätte gewonnen, egal wie das Ergebnis ausgeht.

#Die Mathematik überarbeiten

Viele Physiker haben seitdem versucht, Everetts Ideen zu verfeinern oder sogar zu ersetzen. Einige haben vorgeschlagen, die Definitionen von Messungen und Beobachtungen zu überdenken, um die echten Interaktionen, die wir täglich sehen, zu berücksichtigen. Es ist ein bisschen wie eine Matheüberarbeitung, als würde man sein Rezept noch einmal ansehen, wenn der Kuchen nicht aufgeht.

#Gibt es Hoffnung für die RSQM?

Die Frage stellt sich: Können wir Everetts relative Zustandsformulierung retten? Einige argumentieren, dass ohne die strengen Anforderungen an eine gute Beobachtung der Umfang erweitert werden könnte. Aber für viele sind die Wunden zu tief. Die Theorie, die sie sehen, ist an zu strenge Definitionen gebunden, die nicht mit unserer Realität übereinstimmen.

#Eine Welt ohne Messungen

Stell dir eine Welt vor, in der Messungen keine Veränderungen hervorrufen. Es klingt irgendwie verlockend, bis du realisierst, dass es die grundlegende Natur des Universums, das wir beobachten, negiert. Ohne Messungen, die zu Veränderungen führen, wird jedes wissenschaftliche Experiment nutzlos, fast so, als ob man versucht, Kekse zu backen, ohne irgendwelche Zutaten.

#Fazit: Eine Theorie im Limbo

Letztendlich ist Everetts Relative Zustandsformulierung der Quantum-Mechanik ein gewagtes Konzept, das hell strahlt, aber letztendlich Schwierigkeiten hat, Fuss zu fassen. Obwohl es die Tür zu faszinierenden Ideen über multiple Realitäten öffnet, stösst es auf grosse Probleme, wenn es darum geht, sich mit dem greifbaren, sich ständig verändernden Universum, in dem wir leben, in Einklang zu bringen.

Also, während du in die eigenartige, wunderliche Welt der Quantum-Mechanik eintauchst, halte deinen Sinn für Humor bereit. Das Leben im Multiversum hat seine Höhen und Tiefen, und wie sich herausstellt, ist manchmal die einfachste Antwort die, die am meisten Sinn macht.