Albert Einstein konnte sich mit den Phänomenen der Quantenphysik nicht so recht anfreunden. Das Phänomen der Verschränkung etwa bezeichnete er abwertend als „spukhafte Fernwirkung“, was zum bis heute viel benutzten geflügelten Wort geworden ist.
Über 100.000 Menschen haben sich nun im Rahmen des „Big Bell Test“ zusammengetan, um der Ansicht des Genies entgegenzutreten - und konnten tatsächlich zeigen, dass sich Einstein irrte, wie die Österreichische Akademie der Wissenschaften (ÖAW) berichtet.

„Sie werden doch nicht behaupten wollen, dass der Mond nicht da oben ist, wenn niemand hinsieht?“ ... „Können Sie mir das Gegenteil beweisen?“ Albert Einstein und Niels Bohr wechselten diese Worte, so notierte es Werner Heisenberg, während einer legendären Debatte in den 1920er Jahren.

Bohr, einer der Architekten der damals noch jungen Quantentheorie, behauptete, dass es im Reich der Quanten nachgerade verrückt zugehe, ganz anders jedenfalls als in unserer Alltagswelt.

Eine dieser Verrücktheiten ist die „Verschmiertheit“ der Quanten: Ein Elektron hat Bohr zufolge erst dann einen bestimmten Aufenthaltsort, wenn man (durch Messung) nachsieht, wo es sich aufhält. Was in Anwendung auf den Mond offenkundig absurd ist.

Natürlich ist er da, wenn gerade niemand zum Himmel schaut. Aber gilt das auch für die Quanten? Einstein insistierte, das müsse so sein, ansonsten sei an der Quantentheorie etwas faul. Bohr hielt dagegen.

Einstein verstarb 1955 im Unfrieden mit der Quantentheorie. Wohl auch deshalb, weil es zu dieser Zeit noch keine Möglichkeit gab, den Streit im Experiment beizulegen. Das sollte sich erst 1964 ändern. In diesem Jahr entwickelte der nordirische Physiker John Bell eine Ungleichung, mit deren Hilfe sich der Spuk im Labor überprüfen ließ, zum Beispiel an Lichtteilchen, Photonen (Quantenphysik: Wie Bewusstsein Lichtquanten beeinflussen kann (Videos)).

Hintergrund

Laut Quantenmechanik bleiben zwei verschränkte Teilchen, etwa Photonen, miteinander verbunden, auch wenn sie sich über beliebige Distanzen von einander entfernen. Misst man an einem dieser Teilchen beispielsweise die Richtung der Lichtschwingung (Polarisation), schwingt augenblicklich auch das andere Teilchen in diese Richtung.

Da sich nichts schneller als das Licht ausbreiten kann, widerspricht dies der Speziellen Relativitätstheorie - was Einstein zu seiner abschätzigen Einstufung als „Spuk“ veranlasste. Dennoch wurden die Effekte der Verschränkung bisher in unzähligen Experimenten nachgewiesen. Mit einiger Fantasie und Anstrengung lassen sich aber Schlupflöcher finden und die Ergebnisse mit der klassischen Physik, also nicht quantenphysikalisch, erklären.

Es stand zumindest theoretisch die Möglichkeit im Raum, dass sich die Teilchen irgendwie „absprechen“: Etwa, indem zwischen den für die Auswahl der Messbasis verwendeten Zufallszahlen-Generatoren und den Teilchen in einer gemeinsamen Versuchsanordnung eine Verbindung bestehen könnte.

Elf Forschungsinstitute rund um den Globus haben sich daher zusammengetan, um unter Mitwirkung der Bevölkerung das bisher größte Quantenphysik-Experiment der Welt durchzuführen. Beim „Big Bell Test“ sollten statt Zufallszahlen-Generatoren möglichst viele Menschen unabhängig voneinander willkürliche Folgen von Nullen und Einsen per Computer, Tablet oder Smartphone an elf Forschungslabors in zehn Städten senden, darunter das Institut für Quantenoptik und Quanteninformation der ÖAW in Wien.

Mit diesen Zufallsfolgen wurden die Messungen gesteuert, was auch dieses potenzielle Schlupfloch schließen sollte. Die mehr als 100.000 Teilnehmer erzeugten über 90 Millionen Bits und verhalfen damit zu einem weiteren Nachweis, dass an der Verschränkung nichts spukhaft ist, sondern diese tatsächlich real ist.

„Unser Experiment in Wien konnte mithilfe der zufällig generierten Daten ebenfalls nachweisen, dass die Verschränkung existiert und die Welt tatsächlich so ‚verrückt‘ ist, wie die Quantenphysik behauptet“, erklärte Quantenphysiker Thomas Scheidl. „Wir hatten auf 30.000 Teilnehmer gehofft. Nun sind es mehr als 100.000 geworden. Das zeigt, wie groß das Interesse der Bevölkerung an der Grundlagenforschung ist und das Wissenschaft Spaß macht.“ (Quanten Äther: Die Raumenergie wird nutzbar - Wege zur Energiewandlung im 21. Jahrhundert)

„Gott würfelt nicht“

Die Bell’sche Ungleichung ist auch in anderer Hinsicht Prüfstein für den historischen Disput zwischen Einstein und Bohr. Dass der Zufall die Quantenwelt regiere - auch mit dieser These konnte sich Einstein, Determinist der alten Schule, niemals anfreunden. „Es scheint hart, dem Herrgott in die Karten zu gucken.

Aber dass er würfelt und sich telepathischer Mittel bedient (wie es ihm von der gegenwärtigen Quantentheorie zugemutet wird), kann ich keinen Augenblick glauben“, schrieb er anno 1942 an seinen ungarischen Fachkollegen Cornelius Lanczos.

Sieben Jahre zuvor hatte er in einem Aufsatz die Vermutung geäußert, die Quantentheorie müsse unvollständig sein. Wenn erst das letzte Puzzlestück entdeckt sei, so hoffte Einstein, dann würden endlich Ursache und Wirkung in die Quantenwelt zurückkehren. „Verborgene Variablen“ nennen Physiker diesen hypothetischen Haltegriff des Determinismus, der dank Bell nun ebenfalls experimentell fassbar ist. Beziehungsweise wäre: Denn gefunden haben die Physiker bisher nichts dergleichen.

Der Zufall scheint den Quanten ebenso wenig auszutreiben zu sein wie die spukhafte Fernwirkung. Dieser Befund sei zu akzeptieren, sagt Scheidl, auch wenn er zu neuen Problemen führe. Etwa diesem: Wenn der Zufall die Quanten bestimmt - woher kommt dann die Kausalität in unserer Alltagswelt? „Gute Frage. Ich weiß es nicht.“ (Quantenphysik trifft Bewusstsein: »Spukhafte Fernwirkung« verschränkter Teilchen bleibt rätselhaft (Videos))

Literatur: Quellen: PublicDomain/derstandard.at/orf.at am 06.12.2016