Warum niemand die Quantentheorie versteht

Seit über hundert Jahren krempelt die Quantentheorie die Welt um: Ohne sie gäbe es weder die Kernspaltung noch die Halbleitertechnik. Sie lässt uns zuverlässige Vorhersagen über physikalische Systeme treffen, weswegen wir entsprechende Dinge erfinden können: Nahezu jedes Stück moderner Technologie vom Magnetresonanztomographen bis zum Mobiltelefon wird von Quantenphysik gestützt, was sie zu einem Grundpfeiler unserer Welt macht. Höchste Zeit also, dass auch wir als Laien tiefer in dieses Wissenschaftsfeld vordringen und uns mit seinen Grundprinzipien vertraut machen. Der weltweit anerkannte Quantenphysiker Frank Verstraete entblättert für uns zusammen mit seiner Frau, der Autorin und Künstlerin Céline Broeckaert, Schicht um Schicht die Quantenwelt. Die beiden nehmen uns mit auf eine faszinierende Reise durch die schönste aller Theorien.
Die Fortschritte in der Physik sind ein ständiges Pingpong zwischen Theorie und Experiment, zwischen Denken und Überprüfen. Und letztlich sind es immer die Experimente und nicht der Verstand oder das Bauchgefühl, die entscheiden, ob eine neue Theorie notwendig ist. Ein Wissenschaftler schert sich nicht darum, wer etwas zuerst entdeckt hat. Die Frage, die ihm den Schlaf raubt, lautet: Welches wissenschaftliche Gesetz kann das erklären, was ich mit eigenen Augen sehe? Und kann dieses Gesetz das Ergebnis zukünftiger Experimente vorhersagen? Das ist die Grundlage der wissenschaftlichen Methode und die einzig richtige Weise, Wissenschaft zu betreiben. Letztendlich beruht auch unsere Intuition «üblicherweise» nur auf unserer alltäglichen Erfahrung mit dem relativ Großen, dem Sichtbaren sozusagen, sie ist jedoch unzuverlässig, sobald wir uns in die Welt des mikroskopisch Kleinen begeben. Ein Atom, das, grob gesprochen, aus einem Kern mit ihn umkreisenden Elektronen besteht, ist etwas völlig anderes als eine Miniaturversion einer Sonne mit sie umrundenden Planeten. Was natürlich nicht bedeutet, dass ein gutes Verständnis des Makroskopischen nicht hilfreich sein kann, um mehr Einblick in das Mikroskopische zu gewinnen und umgekehrt.

Frank Verstraete, seit 2022 Professor für Quantenphysik in Cambridge, ist einer der weltweit führenden Forscher im Bereich der Quantentheorie. Er wurde 2002 an der Universität Leuven promoviert, war Post-Doktorand am Max-Planck-Institut für Quantenoptik und anschließend am Caltech. 2006 wurde er als ordentlicher Professor für theoretische Physik an die Universität Wien berufen. 2012 kehrte er als Professor an der Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Gent nach Belgien zurück. Céline Broeckaert ist eine belgische Schauspielerin, Autorin und Künstlerin und mit Frank Verstraete verheiratet.