Tatsächlich kann man sich die Quantenzustände eines Atoms mit dem Bild des Sonnensystems erklären: im Zentrum sitzt der Atomkern als kleine Sonne, drumherum kreisen die Elektronen wie Planeten auf ganz bestimmten Bahnen, die von vornherein genau festgelegt sind. Die Bahnen unterscheiden sich um eine mathematisch definierte Energiedifferenz. Ein Elektron kann die Bahn wechseln, dabei wird die Energie, die der Energiedifferenz der beiden Elektronenbahnen entspricht, entweder emittiert oder absorbiert.

Zu dem repräsentieren die Elektronen um die Atome »stehende Wellen«. Sie können damit Teilchen, aber auch Welle sein, was durch die Teilchen-Welle-Dualität beschrieben wird. Auf diesen Ideen aufbauend, entwickelte Erwin Schrödinger die eigentliche Wellenmechanik, jedes Teilchen wird dabei durch die Wellenfunktion Psi beschrieben. Die Schrödinger-Gleichung bestimmt, wie sich die Wellenfunktion räumlich und zeitlich in einer gegebenen physikalischen Umwelt entwickelt. Dabei wurde die Wellenfunktion als »Wahrscheinlichkeitsverteilung« interpretiert; die Elektronen laufen nicht mehr auf definierten Bahnen um den Atomkern herum, sondern umgeben diesen Kern in einer Art Wahrscheinlichkeitswolke.

Der Beobachtungsaspekt ist deswegen von zentraler Bedeutung. Weil sich ohne Beobachtungen keinerlei Aussagen über ein System machen lassen. Ein unbeobachtetes System existiert gewissermaßen gar nicht. Diese Erkenntnis drückt sich in der Heisenberg'schen Unschärferelation aus.

Einfach gesagt: Schaut man auf ein Experiment drauf, ändert das schon das Experiment.

Werner Heisenberg war ein deutscher Wissenschaftler und Nobelpreisträger, er zählt zu den bedeutendsten Physikern des 20. Jahrhunderts. Er fand heraus: Jeder Beobachtungsakt muss ein Quantensystem notwendig stören, wenn man versucht, Ort und Geschwindigkeit eines Elektrons im Atom durch Bestrahlung, das heißt durch eine Art Abtastung mit einem Photon zu messen. Dann kommt es bei dieser Messung zu einer Wechselwirkung zwischen dem Photon und dem Elektron, das bedeutet: Der Messvorgang selbst ist schon die Wechselwirkung, die man berücksichtigen muss. Das Photon wird das Elektron stoßen, unberechenbar, weil der Zustand des Elektrons eben gerade nicht bekannt ist, und zwar umso stärker, je kleiner die Wellenlänge, das heißt, je größer die Energie des Photons ist. Das wiederum führt zu einer unbestimmten Geschwindigkeitsänderung des Elektrons, soll heißen: Es lassen sich nie alle Zustandsparameter eines Quantensystems genau bestimmen. Es bleibt eine fundamentale Restunbestimmtheit, eben eine Unschärfe, die prinzipiell nicht unterlaufen werden kann. Das ist das Wesen des Heisenberg'schen Unschärfeprinzips.

Und dabei wurde etwas Großartiges offenbar: Subjekt (Beobachter) und Objekt (Gegenstand) sind auf fundamentale Weise miteinander verknüpft. In der endgültigen Ausformulierung der Quantenmechanik schwebt sozusagen ein unbeobachtetes Quantensystem in einem unbeobachteten Zustand: Jeder Zustand ist im Prinzip möglich und wird mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit angegeben. Erst durch die Beobachtung, beziehungsweise den Messvorgang, also durch den Eingriff des Subjekts, wird das System des Objekts in einen der vorher nur möglichen Zustände gedrückt und dadurch (aber nur in der gemessenen Größe) bestimmt. In einem gewissen Sinn wird es durch die Beobachtung erst real.

Angenommen, man wünscht sich etwas, und es geht in Erfüllung. Oder man denkt an jemanden, und kurz darauf ruft er an. Überspitzt formuliert, hieße das: Der Geist schafft die Materie. Formt sie erst, indem er Einfluss nimmt. Früher hat man es so erklärt: Der Glaube kann Berge versetzen.

Heute ist das halt der Heisenberg.

Das Elektron ist das älteste bekannte Elementarteilchen, dem im Atom ein sehr kompakter, schwerer, positi

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