„Habe nun ach! Philosophie, Juristerei und Medizin, und leider auch Theologie! durchaus studiert mit heißem Bemühn. Da steh ich nun, ich armer Tor! und bin so klug als wie zuvor; heiße Magister, heiße Doktor gar, und ziehe schon an die zehen Jahr herauf, herab und quer und krumm meine Schüler an der Nase herum – und sehe, dass wir nichts wissen können!

Das will mir schier das Herz verbrennen!“ 

- Faust I, S. 354–365

Nichtlokalität und Holismus

Wenn zwei Teilchen miteinander verschränkt sind, kann die Messung an einem Teilchen instantan das Messergebnis an einem anderen Teilchen festlegen. Das erweckt den Eindruck, dass hier Information mit unendlicher Geschwindigkeit ausgetauscht und somit die Spezielle Relativitätstheorie verletzt wird.

Dass dieser Eindruck täuscht, zeigt das folgende Beispiel: Die beiden Experimentalphysiker Alfons und Bert stehen an zwei unterschiedlichen Messstationen. Alfons misst das Teilchen A, das mit dem Teilchen B bei Bert verschränkt ist. Aufgrund seines Messergebnisses kennt Alfons nun auch das Messergebnis von Bert. Er weiß jedoch nicht, wann Bert messen wird. Nehmen wir an, Alfons und Bert hätten ihre Messzeiten vorher miteinander abgestimmt. Dann weiß Alfons "mit unendlicher Geschwindigkeit", was Bert zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt messen wird. Da aber sowohl Alfons als auch Berts verschränktes Messergebnis zwar korreliert, aber vor der Messung für beide zufällig ist, können sie es trotzdem nicht zur Informationsübermittlung nutzen.

Teilchen A und B werden in der Quantenmechanik durch eine Wellenfunktion als ein einziger Gesamtzustand beschrieben. Wenn A und B sich an entgegengesetzten Enden des Universums befinden und eines der beiden Teilchen gemessen wird, wirkt sich die Messung nicht nur lokal am Ort, sondern instatan auch auf das andere Teilchen aus. Die dadurch beschriebene Nicht-Lokalität von Quantenobjekten wird oft als eine Art Holismus interpretiert. Das liegt insofern nahe, als dass nicht-lokale Zustände einen Art raumzeitlichen Holismus implizieren: Ein nicht-lokaler und durch die Wellenfunktion repräsentierter Gesamtzustand kommt einer gesamten Raumzeitregion zu, so dass alle in ihr enthaltenen Objekte voneinander abhängen. Die Gesamtregion ist also als nur die Summe ihrer Unterregionen, was notorisch ist für einen raumzeitlichen Holismus.

Öfter meint man mit Holismus aber eine verwandte, aber nicht identische These, die sich nicht auf Raumzeit-Regionen, sondern auf physikalische Systeme bezieht.

Ein so verstandener systemischer Holismus ist das Gegenstück zum Partikularismus: Für jedes Paare physikalischer Systeme A und B gilt:

1. Jedes Objekt hat seinen eigenen, getrennten Zustand.
2. Der Zustand des Gesamtsystems AB ist auf die Zustände von A und B und deren raumzeitliche Relationen reduzierbar.

Der systemische Holismus wäre also dann erfüllt, wenn einer der beiden Bedingungen (1) oder (2) verletzt wird. Und das ist bei der Quantenmechanik ganz bestimmt der Fall! Denn die beiden Teilchen A und B von Alfons und Bert bilden keine seperaten, sondern einen einzigen Gesamtzustand. Dieser Gesamtzustand kann ontologisch entweder so interpretiert werden, dass die zwei Teilchen A und B vor der Messung gar nicht existieren. Es gäbe dann nur ein Gesamtsystem, das die Disposition besitzt, bei einer Messung in mehrere Teilsysteme zu zerfallen.

Die Standardsicht ist es aber, den Teilchen A und B ontologisch den Status von Untersystemen zuzusprechen. Da die Untersysteme gemäß der Zustandsbeschreibung aber nach der Standardsicht keine wohldefinierten Zustände haben, das Gesamtsystem aber schon, verletzt die Bedingung 1 und i.F. auch Bedingung 2 und macht die Besonderheit des Quantenholismus in der Kopenhagener Interpretation aus.[1]

„Da Verschränkung ein allgegenwärtiges Phänomen in der Quantenwelt ist, muss man davon ausgehen, dass unsere Welt auf fundamentaler Ebene durch und durch holistisch strukturiert ist. Das alte, lange Zeit sehr erfolgreiche Bild der Welt, aufgebaut aus kleinen Teilchen, die unabhängig voneinander existieren und sich – außer wenn sie miteinander wechselwirken – auch unabhängig voneinander bewegen, ist damit als falsch erwiesen. In der Quantenwelt sind die Objekte zu einem Ganzen verwoben, das sich nicht auf seine Bestandteile reduzieren lässt. Es ist wichtig zu betonen, dass der Holismus der Quantenwelt keine Irgendwie-hält-alles-mit-allem-zusammen-Behauptung ist, sondern – wie gezeigt – begrifflich gut zu fassen ist und klaren mathematischen Regeln folgt. Aus dieser neuen Sicht bleibt es eine große Frage, warum wir den Eindruck haben, dass die mesoskopischen Objekte unserer Sinneserfahrung so relativ unabhängig voneinander existieren.“
- Manfred Stöckler

Einzelnachweise

[1] Michael Esfeld: Quantum entanglement and the metaphysics of relations

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Kommentare: 1
  • #1

    Thomas Jakob (Donnerstag, 15 Januar 2015 15:16)

    Sehr gut. Kurz und knackig auf den Punkt gebracht. Danke für das Aspect-Zitat, das kannte ich noch nicht.


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